پاورپوینت تجهیزات صنایع شیمیایی

بخشی از پاورپوینت

اسلاید 2 :

تجهیزات صنایع شیمیایی

هدف کلی درس : آشنایی با ساختار کلی، اجزای سازنده و عملکرد برخی تجهیزات رایج در صنایع شیمیایی و یا به دست آوردن تجربه عملی در مواجهه با آن ها

اسلاید 3 :

فهرست مطالب
رآکتورهای شیمیایی
بلورساز (کریستالیزور)ها
دستگاه های دانه بندی
خشک کن ها
برج های جداسازی (تقطیر، جذب و استخراج)
سنگ شکن ها، خرد کن ها و آسیاب ها
دیگ های بخار
صافی های صنعتی و سانتریفیوژ ها
مبدل های حرارتی
سامانه های رطوب زنی هوا و دستگاه های هواساز

اسلاید 4 :

دیگ های بخار

دیگ بخار یا بویلر (steam Boiler) عبارت است از یک مخزن بسته که در آن بخار آب جهت استفاده در خارج از آن توسط گرمای ناشی از احتراق سوخت تولید میشود. داخل دیگ بخار شامل دو بخش طرف آتش و طرف آب است. سطح گرمایی دیگ بخار به مجموع کلیه سطوح در طرف آتش دیگ بخار اطلاق میشود. تمام بخشهای داخلی و تحت فشار یک دیگ بخار از آلیاژهای آهنی ساخته میشوند. دیگهای بخار از نظر نوع جنس به دو دسته چدنی و فولادی تقسیمبندی میشوند. دیگ بخار چدنی برای تولید بخار کم فشار ساخته میشود. اکثر دیگهای بخار از نوع فولادی هستند.

اسلاید 5 :

کاربرد دیگ بخار در صنایع

برای درک درست از مفهوم دیگ بخار باید ابتدا بدانیم هدف  استفاده از دیگ بخار چیست؟ صنایع مختلف دیگ بخار را به چه منظور استفاده می نمایند؟

در صنایع مختلف برای انجام عملیات عادی خود نیاز به حرارت و گرما و انرژی وجود دارد. این عملیات می تواند گرمایش  و پخت مواد اولیه، ذوب نمودن، یا به حرکت در آوردن باشد.

طراحان در فرآیندهای گوناگون با مزیتهای استفاده از روش های حرارت دهی غیر مستقیم  در مقابل روش های مستقیم واقف هستند به همین دلیل ترجیح میدهند از طریق سیالات مختلف از قبیل آب، گاز یا روغن این انرژی حرارتی را فراهم آورند.

در این میان بخار آب بعنوان سیالی که شکل گاز دارد و حرارت آن بسیار بالاتر از آب داغ می باشد و همچنین انرژی جنبشی بالایی دارد مورد توجه زیادی قرار گرفته است. انرژی جنبشی بخار در کارخانجات مختلف برای به گردش درآوردن توربین های محلی جهت تولید الکتریسیته مورد استفاده قرار میگیرد. همچنین انرژی گرمایی بالای بخار در صنایعی که نیاز گرمایشی دارند برای حرارت دهی و پخت و پز کاربرد دارد.

اسلاید 6 :

تمیزکننده بخار

اربرد دیگر دیگ بخار استفاده از آن به عنوان تمیز کننده بخار می باشد. دستگاه تمیزکننده بخار کاربردهای فراوانی دارد از جمله استفاده در کارواش ها، استفاده در اماکن عمومی برای تمیز کردن ، استفاده در هتل ها، رستوران ها ، فروشگاه ها، و همچنین استفاده در کارخانجات برای چربی زدائی .

لذا یک ديگ بخار (steam boiler or steam pot )يكي از اصلی ترین و مهم ترين تجهيزات و ماشين آلات صنعتی است كه مورد استفاده کارخانجات مختلف در صنايع غذايي، نساجي، نفت، پتروشيمي، شیمیایی، يونوليت، بتن سازی، توليد قارچ و …. قرار مي گيرد.

اسلاید 7 :

تقسیم بندی بویلر ها :

براساس نحوه گردش آب
براساس نوع منبع حررتی
براساس محتویات داخل لوله ها
براساس نوع سوخت معدنی
براساس فشار عملیاتی

1- جریان گردش طبیعی : اساس گردش آب در این نوع، اختلاف دانسیته حاصل از تفاوت دما در لوله های پایین رونده و بالا رونده میباشد.

2- جریان گردش اجباری : که به وسیله استفاده از یک پمپ انجام میشود.

۱- با سوخت گازی

۲- سوخت مایع

۳- سوخت جامد

۴- سوخت ترکیبی

۱- بویلر با فشار پایین(زیرPsi ۲۰۰ )

۲- بویلر با فشار متوسط
(Psi۲۰۰-۵۰۰ )

۳- بویلر با فشار بالا (بالای Psi۵۰۰)

1- سوخت فسیلی ( جامد ، مایع ، گاز )

2- با انرژی الکتریکی

3- با انرژی اتمی

۱- لوله آتشی

2- لوله آبی

براساس صاف یا خمیده بودن لوله ها

۱- شیب دار

۲- عمودی

اسلاید 8 :

دیگ های بخار پر فشار

دیگ بخار پرفشار به دیگی اطلاق می شود که بخار آب را در فشاری بالاتر از psig۱۵ تولید نماید. در پایین تر از فشار مذکور دیگ در گروه دیگ بخار کم فشار قرار می گیرد. دیگ های کوچک پرفشار در گروه دیگ های کوچک قرار می گیرند.

مطابق بخش یک آیین نامه دیگ و مخازن تحت فشار مربوط به انجمن آمریکایی مهندسین مکانیک یا به طور اختصار ASME دیگ پرفشار کوچک به دیگ پرفشاری اطلاق می شود، که از محدوده های زیر تجاوز ننماید:قظر داخلی پوسته in۱۶ , حجم کلی بدون روکش و عایقکاریFt3 ۵ و فشار psig۱۰۰ .

چنانچه دیگ از هریک از محدوه های مذکور تجاوز نماید، به آن دیگ نیرو می گویند. مقرارت مربوط به جوشکاری در اینگونه دیگ های کوچک به سختی دیگ های بزرگ نیست. دیگ نیرو یک دیگ بخار آب یا بخار می باشد که در بالاتر از فشار psig۱۵ کارکرده و ابعادش از ابعاد دیگ کوچک تجاوز نماید. این تعریف شامل دیگ های آب گرم گرمایشی یا آب گرم مصرفی که در فشار بالاتر ازpsig ۱۶۰ و دمای F ۲۵۰۰کار کند، اطلاق می شود.

اسلاید 9 :

دیگ های بخار کم فشار

دیگ آب گرم گرمایشی عبارتست از دیگی که در آن هیچگونه بخار آبی تولید نمی شود، لیکن آبگرم آن به منظور گرمایش در یک مدار به گردش درآمده و مجددا به دیگ باز می گردد. فشار آب در اینگونه دیگ ها را در نقطه خروجی آن نباید از psig۱۶۰ و دمای آن از F۲۵۰۰ تجاوز نماید. اینگونه دیگ ها را دیگ گرمایشی کم فشار می نامند، که مطابق بخش ۵ آیین نامه دیگ های گرمایشی از آیین نامه ASME ساخته می شوند. چنانچه فشار یا دما، از این حدود بیشتر شود، دیگ باید به مانند دیگ های پرفشار و طبق آیین نامه ASME طرح شود.

اسلاید 10 :

دیگ آبگرم مصرفی

دیگ آبگرم مصرفی به دیگی گفته می شود که بطور کامل پر از آب بوده، و برای استفاده خارجی، آبگرم تولید می نماید. (آبگرم دیگر به دیگ باز نمی گردد) فشار آن ازpsig ۱۶۰ و دمای آن ازF ۲۵۰۰ تجاوز نمی کند. این نوع دیگ ها را نیز در زمره دیگ کم فشار قرار می دهند و آنها را مطابق بخش چهار (دیگ های گرمایشی) آیین نامه ASME می سازند. چنانچه فشار یا دما از این حد تجاوز نماید این دیگ ها باید مطابق دیگ های پرفشار طراحی شوند.

اسلاید 11 :

دیگ استفاده کننده ضایعات حرارتی

دیگ استفاده کننده ضایعات حرارتی از ضایعات حرارتی که محصول فرعی پاره ای از فرآیند های صنعتی است، از قبیل گازهای داغ ناشی از کوره بلند کارخانه ذوب آهن یا محصولات ناشی از احتراق خروجی از یک توربین گازی، یا محصولات فرعی یک فرآیند صنعتی، استفاده می کند. ضایعات حرارتی از روی سطوح تبادل کننده گرما عبور نموده و آبگرم یا بخار آب تولید می شود.

برای ساخت این نوع دیگ ها، همان مقررات ساخت آیین نامه ASME استفاده شده برای دیگ های آتش شده بکار بده می شوند. قطعات کمکی و ایمنی مربوط به این دیگ ها بطور معمول مطابق آیین قطعات در دیگ های دیگر می باشند.

اسلاید 12 :

دیگ فوق بحرانی

دیگ فوق بحرانی به دیگی اطلاق می شود که در فشاری بالاتر از فشار بحرانی یعنیpsig ۳۲۰۶٫۲ و دمای اشباع ۷۰۵٫۴۰F کار کند. بخار آب و خود آب دارای فشار بحرانی psig۳۲۰۶٫۲ می باشند. در این فشار، بخار آب، دارای جرم ویژه یکسانی هستند و به معنای این است که بخار، تا حد آب فشرده شده است. هنگامی که این مخلوط در بالاتر از دمای اشباع F۷۰۵٫۴۰ دما ببیند، بخار خشک فوق داغ تولید شده که برای کار در فشارهای بالا مناسب است. این بخار خشک به ویژه برای به حرکت درآوردن مولدهای توربینی مناسب است.

دیگ فوق بحرانی به دو نوع یکسره و باز چرخشی تقسیم می شوند. هر دو نوع در محدوده فوق بحرانی یهنی بالاتر از psig۳۲۰۶٫۲ وF ۷۰۵٫۴کار می کنند. در این محدوده خواص مایع و بخار اشباع یکسان است. هیچگونه تغییری در فاز مایع-بخار صورت نمی گیرد و از اینرو چیزی بنام سطح آب وجود نداشته و به استوانه بخار (steam drum) احتیاجی نیست.

اسلاید 13 :

تقسیم بندی دیگ های بخار بر اساس طبیعت مواد مورد استفاده

دیگ های ساکن
دیگ های دریایی
دیگ های لکوموتیوی
دیگ های قابل حمل

دیگ ساکن به دیگی اطلاق می شود که بطور همیشگی بر روی زمین نصب شده است.

دیگ دریایی به دیگی گفته می شود که بطو معمول ارتفاع آن کم بوده و برای کشتی های مسافربری و باری اقیانوس پیما طرح می شوند. سرعت بخاردهی این نوع دیگ ها زیاد است.

دیگ لکوموتیوی دیگی است که بریا کشیدن وسیله نقلیه بروی ریل راه آهن طرح می شود(ساخت این گونه دیگ ها امروزه متداول نیست) .

دیگ قابل حمل به دیگی اصلاق می شود که بر روی کامیون، کشتی کوچک رودخانه ای و یا هر نوع وسیله نقلیه نصب می شود.

اسلاید 14 :

انواع دیگ بخار

با توجه به نوع طراحی بویلرهای بخار اصولاً  به دو دسته تقسیم می شوند:
لوله آتشی (Fire Tube)
لوله آبیWaterTube))
دیگ های فولادی
دیگ های چدنی
دیگ های چدنی کوچک
دیگ های پره ای عمودی
دیگ های پره ای افقی

اسلاید 15 :

دیگ های چدنی

دیگ چدنی، واحدهای گرمایش کم فشاری هستند که قطعات فشاری آن توسط ریختگری از چدن، برنز، یا برنج ساخته می شوند. این دیگ ها را بیشتر بر اساس شیوه ای که محفظه های ریختگری شده آن برهم سوار می شود گروه بندی می کنند. این محفظه ها توسط پستانک های فشاری، سوله های خارجی و پستانک پیچی به همدیگر محکم می شوند. سه نمونه از دیگ های چدنی عبارتند از:

۱- دیگ های پره ای عمودی که پره ها بطور عمودی بروی یکدیگر قرار گرفته و توسط پستانک های فشاری یا پیچی به یکدیگر متصل می شوند.

۲- دیگ های پره ای افقی که پره ها بطور افقی پهلوی هم قرار می گیرند. در این وضعیت طرز قرارگرفتن پره ها نسبت به هم مانند پشت سرهم قرار گرفتن برش هایی از یک قالب نان مکعب مستطیلی است.

۳- دیگ های چدنی کوچک که با ریختگری بصورت یکپارچه ساخته می شوند. این دیگ ها در گذشته جهت تهیه آب گرم بکار می رفتند.

اسلاید 16 :

دیگ های فولادی می توانند از نوع پرفشار یا کم فشار باشند و امروزه بطور معمول از ساختمان جوشی برخوردار هستند. این دیگ ها به گروه های زیر تقسیم می شوند:

۱- دیگ لوله دودی که در آنها محصولات احتراق از داخل لوله ها عبور می کنند در حالیکه آب پیرامون لوله ها را دربر می گیرد.

۲- دیگ لوله آبی که در آنها آبل از داخل لوله ها و محثولات احتراق از اطراف آنها عبور خواهد کرد.

دیگ های فولادی

اسلاید 17 :

دیگ های بخار لوله آبیWaterTube))

دیگهای لوله آبی از ظروفی به نام درام تشکیل شده اند که بوسیله لوله به یکدیگر وصل می شوند. گاز داغ در اطراف لوله ها جریان دارد و آب درون لوله ها جاری می باشد ، در نتیجه آب داخل لوله ها در مجاورت با هوای داغ اطراف لوله، بخار آب تشکیل می دهد. ظرفیت دیگهای لوله آبی آزادی را می توان افزایش داد و این یکی از مهمترین دلایل برتری این نوع دیگ بخار است. یک دیگ لوله آبی با ظرفیت نیم تن در ثانیه  توانایی تولید بخار با فشار ۱۶۰ اتمسفر و دمای۵۵۰ درجه سانتیگراد را دارد. البته پکیج دیگهای لوله آبی در ابعاد کوچکتر برای استفاده در صنعت نفت و پتروشیمی ساخته میشوند.

اسلاید 18 :

دیگ های بخار لوله آتشی (Fire Tube)

محفظة احتراق و لولههاي بويلر داخل یک محفظة نسبتاً بزرگ استوانه اي با قطر زياد قرار دارند. ساختمان دیگ به گونهای است که گازهاي داغ ناشی از احتراق از داخل لوله ها عبور داده می شود و بدین وسیله  به آبی كه در خارج از لوله ها قرار دارد حرارت منتقل مي شود. ديگهاي لوله آتشي در صنایع مختلف براي مقاصد گرمايش بصورت دیگ ثابت و ديگهاي قابل حمل توليد و بکار مي روند .

دیگ بخار فایرتیوب در ظرفیت های متفاوتی و حداکثر ۲۵ تن در ساعت می تواند ساخته شود. ديگهاي بخار لوله آتشي بدلیل اینکه از یک مخزن بزرگ آبِ تحت فشار تشکیل شده از نظر فشار و ظرفيت محدوديت دارند و معمولاً مناسب فشارهاي پايين مانند ۶ آتمسفر و كمتر و نهایت تا ۱۰ الي ۱۲ اتمسفر طراحي مي شوند. البته می توان با افزایش ضخامت جداره این مشکل را تا حدود زیادی برطرف کرد  که در این صورت از نظر اقتصادی محدودیت وجود دارد .

اسلاید 19 :

افزایش راندمان دیگ های بخار

دارا بودن نشان استاندارد یکی از ملزومات و مزیت های یک دیگ بخار می باشد . اساس کار دیگ بخار استاندارد مبتنی بر استفاده از مواد اولیه مرغوب و با کیفیت است . مواد مورد استفاده در دیگ استاندارد از نظر ایمنی و کیفیت قابل قیاس با محصولات مشابه غیر استاندارد نیستند. همچنین در کنار کیفیت استاندارد باید به راندمان حرارتی دیگ نیز توجه داشت زیرا پایین بودن راندمان باعث بالا رفتن مصرف سوخت و هدر رفتن انرژی می شود. در حال حاضر با در نظر گرفتن آخرین دستاوردهای طراحی و ساخت تجهیزات برای افزایش راندمان مانند نصب اکونومایزر ، نصب توربولاتور و تجهیزات پیش گرمایش هوای ورودی مشعل تلاش شده تا حد امکان راندمان حرارتی دیگ های بخار افزایش پیدا کند.