Владимиров А.И., Щелкунов В.А., Круглов С.А. Основные процессы и аппараты нефтегазопереработки

Подождите немного. Документ загружается.

182

øèõñÿ ïðîäóêòîâ, â ðåçóëüòàòå êîòîðûõ ïîëó÷àåòñÿ êðå-

êèíã-îñòàòîê è êîêñ. Íà õèìèçì ïðîöåññà îêàçûâàþò

âëèÿíèå åãî ïðîäîëæèòåëüíîñòü (âðåìÿ ïðåáûâàíèÿ

óãëåâîäîðîäîâ â ðåàêöèîííîé çîíå), õàðàêòåð èñõîäíîãî

ñûðüÿ, äàâëåíèå.

Ïðîäóêòàìè ïðîìûøëåííûõ óñòàíîâîê òåðìè÷åñêîãî

êðåêèíãà ÿâëÿþòñÿ ãàç, áåíçèí, êðåêèíã-îñòàòîê. Èíîãäà

îòáèðàþò åùå è êåðîñèíîâóþ èëè êåðîñèíîãàçîéëåâóþ

ôðàêöèþ. Ïîâûøåíèå òåìïåðàòóðû óâåëè÷èâàåò ñêî-

ðîñòü ïðîòåêàþùèõ ðåàêöèé, ãëóáèíó ïðîöåññà, à òàêæå

ïðèâîäèò ê ïðåîáëàäàíèþ ðåàêöèé ðàñùåïëåíèÿ ïî

ñðàâíåíèþ ñ ðåàêöèÿìè óïëîòíåíèÿ. Ãëóáèíà ïðîöåññà

îöåíèâàåòñÿ âûõîäîì áåíçèíà, ãàçà è êîêñà è èõ ñîîò-

íîøåíèåì. Åå âûáèðàþò â çàâèñèìîñòè îò ñêëîííîñòè

èñõîäíîãî ñûðüÿ ê êîêñîîáðàçîâàíèþ èëè ãàçîîáðàçî-

âàíèþ. Ñ óâåëè÷åíèåì ãëóáèíû ïðåâðàùåíèÿ âûõîä

áåíçèíà âíà÷àëå ðàñòåò, çàòåì äîñòèãàåò íåêîòîðîãî

ìàêñèìóìà è íà÷èíàåò ñíèæàòüñÿ. Äàííîå ÿâëåíèå ñâÿ-

çàíî ñ òåì, ÷òî ñêîðîñòü ðàçëîæåíèÿ áåíçèíà íà ãàç

íà÷èíàåò ïðåâûøàòü ñêîðîñòü îáðàçîâàíèÿ áåíçèíà.

Âëèÿíèå äàâëåíèÿ ïðîÿâëÿåòñÿ êàê íåïîñðåäñòâåííî

íà íàïðàâëåííîñòè ïðîòåêàþùèõ ðåàêöèé, òàê è ÷åðåç

èçìåíåíèå ôàçîâîãî ñîîòíîøåíèÿ â ðåàêöèîííîé çîíå.

Äàâëåíèå âëèÿåò íà ñîñòàâ ïðîäóêòîâ êðåêèíãà, óìåíü-

øàåò âûõîä ãàçîîáðàçíûõ ïðîäóêòîâ è óâåëè÷èâàåò

âûõîä ïðîäóêòîâ óïëîòíåíèÿ. Ñ ïîâûøåíèåì äàâëåíèÿ

óìåíüøàåòñÿ äîëÿ ïàðîâ è óâåëè÷èâàåòñÿ äîëÿ æèäêîñ-

òè â ðåàêöèîííîé çîíå, ÷òî ïîçâîëÿåò ïðè çàäàí-

íîì âðåìåíè ïðåáûâàíèÿ óãëåâîäîðîäîâ çíà÷èòåëüíî

óìåíüøèòü îáúåì ðåàêöèîííîé çîíû èëè óãëóáèòü ïðî-

öåññ.

Âàæíûé ìîìåíò ïðè òåðìîêðåêèíãå – îáåñïå÷åíèå

òðåáóåìîé ñåëåêòèâíîñòè ïðîöåññà. Ïðè äîñòàòî÷íî

øèðîêîì ìîëåêóëÿðíîì ñïåêòðå óãëåâîäîðîäîâ ñûðüå

ñíà÷àëà ðàçäåëÿþò íà ôðàêöèè, à çàòåì îñóùåñòâëÿþò

èõ òåðìîêðåêèíã ïðè îïòèìàëüíûõ ðàáî÷èõ óñëîâèÿõ â

îòäåëüíûõ ðåàêòîðàõ.

Ïðè äîñòèæåíèè îïðåäåëåííîé ãëóáèíû òåðìè÷åñêî-

ãî êðåêèíãà íà÷èíàåòñÿ îáðàçîâàíèå òâåðäîãî ïðîäóê-

òà – êîêñà, êîòîðûé ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé ðåçóëüòàò ïî-

183

ñëåäîâàòåëüíûõ ïðåâðàùåíèé àðîìàòè÷åñêèõ óãëåâîäî-

ðîäîâ â àñôàëüòåíû è êàðáèäû. ßâëåíèå êîêñîîáðàçî-

âàíèÿ íåãàòèâíî ñêàçûâàåòñÿ íà ýêñïëóàòàöèè ðåàêòîð-

íûõ óñòðîéñòâ òåðìè÷åñêîãî êðåêèíãà, îãðàíè÷èâàÿ èõ

ìåæðåìîíòíûé ïðîáåã èç-çà íåîáõîäèìîñòè î÷èùàòü

ðåàêöèîííóþ àïïàðàòóðó îò êîêñîîòëîæåíèé.

Ñ öåëüþ äîñòèæåíèÿ òðåáóåìîé ãëóáèíû ïðîöåññà

ïðè óìåðåííîé òåìïåðàòóðå áåç çíà÷èòåëüíûõ êîêñîîá-

ðàçîâàíèé îñóùåñòâëÿþò ðåöèðêóëÿöèþ ÷àñòè ïîëó÷àå-

ìûõ ïðîäóêòîâ íà ïîâòîðíûé êðåêèíã.

Ðåàêòîðíûì óñòðîéñòâîì ñëóæèò òðóá÷àòàÿ ïå÷ü èëè

òðóá÷àòàÿ ïå÷ü ñ âûíîñíîé ïîëîé ðåàêöèîííîé êàìåðîé.

Ïîñëåäíÿÿ ìîæåò áûòü çàïîëíåíà òîëüêî ïàðîì èëè

èìåòü íåêîòîðûé óðîâåíü æèäêîñòè.

Ñõåìà äâóõïå÷íîé óñòàíîâêè òåðìè÷åñêîãî êðåêèíãà

ñ âûíîñíîé ðåàêöèîííîé êàìåðîé ïðåäñòàâëåíà íà

ðèñ. 71. Ñûðüå ïîñëå íàãðåâà â òåïëîîáìåííèêå 7 òåï-

Ðèñ. 71. Ñõåìà äâóõïå÷íîé óñòàíîâêè òåðìè÷åñêîãî êðåêèíãà ñ

âûíîñîì ðåàêöèîííîé êàìåðû:

1 – ïå÷ü òÿæåëîãî ñûðüÿ (ëåãêîãî êðåêèíãà); 2 – ïå÷ü ëåãêîãî ñûðüÿ (ãëó-

áîêîãî êðåêèíãà); 3 – âûíîñíàÿ ðåàêöèîííàÿ êàìåðà; 4 – èñïàðèòåëü

âûñîêîãî äàâëåíèÿ; 5 – ðåêòèôèêàöèîííàÿ êîëîííà; 6 – èñïàðèòåëü íèçêî-

ãî äàâëåíèÿ; 7 – òåïëîîáìåííèê; 8 – õîëîäèëüíèê; 9 – ãàçîñåïàðàòîð

íèçêîãî äàâëåíèÿ; 10, 11 – êîíäåíñàòîð-õîëîäèëüíèê; 12 – ãàçîñåïàðàòîð

âûñîêîãî äàâëåíèÿ

184

ëîì îòõîäÿùåãî êðåêèíã-îñòàòêà ïîäàåòñÿ â íèæíþþ

÷àñòü ðåêòèôèêàöèîííîé êîëîííû 5 è â âåðõíþþ ÷àñòü

èñïàðèòåëÿ íèçêîãî äàâëåíèÿ 6. Äåëåíèå ñûðüÿ íà äâà

ïîòîêà ïîçâîëÿåò áîëåå ïîëíî èñïîëüçîâàòü èçáûòî÷íîå

òåïëî ïàðîâ â ýòèõ àïïàðàòàõ. Èç âåðõíåé ÷àñòè èñïà-

ðèòåëÿ 6 ñûðüå, ðàçáàâëåííîå ãàçîéëåâûìè ôðàêöèÿìè,

íàïðàâëÿþò â íèæíþþ ÷àñòü êîëîííû 5. Îáúåäèíåííûé

ïîòîê ñûðüÿ è ðåöèðêóëÿòà ñ íèçà êîëîííû 5 íàïðàâ-

ëÿþò â ïå÷ü 1 ëåãêîãî êðåêèíãà (òÿæåëîãî ñûðüÿ) è äà-

ëåå íà âåðõ âûíîñíîé ðåàêöèîííîé êàìåðû 3. Ãàçîéëå-

âûå ôðàêöèè ñî ñáîðíîé òàðåëêè âåðõíåé ÷àñòè êîëîí-

íû 5 íàïðàâëÿþò â ïå÷ü 2 ãëóáîêîãî êðåêèíãà (ëåãêîãî

ñûðüÿ) è äàëåå íà âåðõ ðåàêöèîííîé êàìåðû 3, îòêóäà

ïðîäóêòû êðåêèíãà ïîñòóïàþò ÷åðåç ðåäóêöèîííûé

âåíòèëü â èñïàðèòåëü âûñîêîãî äàâëåíèÿ 4. Ïîñëå îòäå-

ëåíèÿ ïàðîâ ãàçîéëÿ ñ íèçà èñïàðèòåëÿ 4 êðåêèíã-

îñòàòîê ïîñòóïàåò â èñïàðèòåëü íèçêîãî äàâëåíèÿ, â

êîòîðîì îòäåëÿþòñÿ ïàðû ãàçîéëåâûõ ôðàêöèé. Òÿæå-

ëóþ ÷àñòü ýòèõ ïàðîâ â èñïàðèòåëå 6 êîíäåíñèðóþò è

âîçâðàùàþò ñ åãî ñáîðíîé òàðåëêè â íèç êîëîííû 5 è

äàëåå â ñìåñè ñ ñûðüåì íàïðàâëÿþò íà êðåêèíã â ïå÷ü 1.

Ñ íèçà êîëîííû 6 ÷åðåç òåïëîîáìåííèêè 7 è õîëîäèëü-

íèê 8 âûâîäÿò êðåêèíã-îñòàòîê. Ëåãêóþ ÷àñòü ïàðîâ

âûâîäÿò ñ âåðõà èñïàðèòåëÿ 6 ÷åðåç êîíäåíñàòîð 10 è

ãàçîñåïàðàòîð íèçêîãî äàâëåíèÿ 9 êàê êðåêèíãîâûé

ãàçîéëü. Ïàðû èç èñïàðèòåëÿ 4 ïîñòóïàþò íà ðàçäåëåíèå

â êîëîííó 5, ñ âåðõà êîòîðîé ÷åðåç êîíäåíñàòîð 11 âû-

âîäÿò áåíçèí è ãàç, êîòîðûå ïîñòóïàþò â ãàçîñåïàðàòîð

âûñîêîãî äàâëåíèÿ 12. Â äàëüíåéøåì áåíçèí ïîñòóïàåò

íà ñòàáèëèçàöèþ, à ãàç íà ÃÔÓ.

Ðåæèì êðåêèíãà: âûõîä ïå÷è òÿæåëîãî ñûðüÿ – òåì-

ïåðàòóðà 470–490 °C, äàâëåíèå 2,2–2,7 ÌÏà, äëÿ ïå÷è

ëåãêîãî ñûðüÿ ñîîòâåòñòâåííî 530–540 °C è 2,2–

2,8 ÌÏà.

Âûõîä áåíçèíà ïðè òåðìè÷åñêîì êðåêèíãå çàâèñèò

íàðÿäó ñ ïðî÷èìè óñëîâèÿìè îò âèäà ñûðüÿ: îí ñîñòàâ-

ëÿåò (ïî ìàññå) äëÿ ãóäðîíà 10–12 %, ìàçóòà 30–35,

ãàçîéëÿ 50–55, êåðîñèíà 60–65. Áåíçèíû òåðìè÷åñêîãî

êðåêèíãà ñîäåðæàò íåïðåäåëüíûå óãëåâîäîðîäû è èìå-

þò íèçêîå êà÷åñòâî. Â ñâÿçè ñ ýòèì ïðîöåññ òåðìè÷å-

185

ñêîãî êðåêèíãà íå ÿâëÿåòñÿ ïåðñïåêòèâíûì, îäíàêî îí

çàâîåâàë èñòîðè÷åñêóþ íèøó è ñâîå ìåñòî â íåôòåïå-

ðåðàáîòêå.

ËÈÒÅÐÀÒÓÐÀ: [1, 28, 48, 54, 55].

ðóá÷àòûå ïå÷è (àíãë. pipe, tube furnace) – îãíå-

âûå íàãðåâàòåëè äëÿ íàãðåâà, èñïàðåíèÿ, õèìè÷å-

ñêîãî ïðåâðàùåíèÿ íåôòÿíîãî ñûðüÿ, äâèæóùåãî-

ñÿ ïî òðóá÷àòîìó çìååâèêó. Òðóá÷àòûå ïå÷è øèðîêî

ðàñïðîñòðàíåíû íà íåôòåïåðåðàáàòûâàþùèõ è íåôòå-

õèìè÷åñêèõ ïðåäïðèÿòèÿõ è ÿâëÿþòñÿ ñîñòàâíîé ÷àñòüþ

òåõíîëîãè÷åñêèõ óñòàíîâîê ïåðâè÷íîé ïåðåðàáîòêè

íåôòè, êàòàëèòè÷åñêîãî êðåêèíãà, ðèôîðìèíãà, ãèäðî-

î÷èñòêè è äð.

Òðóá÷àòàÿ ïå÷ü ñîñòîèò èç êàìåðû ðàäèàöèè è êîí-

âåêöèè. Â ïåðâîé (òîïî÷íîé êàìåðå) ñæèãàåòñÿ òîïëèâî

è ðàçìåùåí ðàäèàíòíûé ýêðàí, òðóáû êîòîðîãî ïîãëî-

ùàþò òåïëî â îñíîâíîì îò ðàäèàöèè ôàêåëà, òðåõàòîì-

íûõ ãàçîâ ñãîðàíèÿ è âòîðè÷íîãî èçëó÷åíèÿ êëàäêè. Â

êàìåðå êîíâåêöèè ðàñïîëîæåíû òðóáû, ïîëó÷àþùèå

òåïëî îò ïîòîêà äûìîâûõ ãàçîâ ãëàâíûì îáðàçîì êîí-

âåêöèåé. Ãàçû ñãîðàíèÿ èç ðàäèàíòíîé ïîñòóïàþò â

êàìåðó êîíâåêöèè, îòêóäà íàïðàâëÿþòñÿ â âîçäóõîïî-

äîãðåâàòåëü è ÷åðåç äûìîõîä â àòìîñôåðó. Â êàìåðå

êîíâåêöèè òàêæå ðàçìåùàþòñÿ òðóáû êîòëà-óòèëè-

çàòîðà äëÿ ïîëó÷åíèÿ ïåðåãðåòîãî âîäÿíîãî ïàðà. Íà-

ãðåâàåìàÿ ñðåäà ñíà÷àëà ïîñòóïàåò â êîíâåêöèîííûå

òðóáû, à çàòåì â ðàäèàíòíûå. Äëÿ çìååâèêîâ ïðèìåíÿþò

áåñøîâíûå òðóáû äèàìåòðîì îò 60 äî 325 ìì èç óãëåðî-

äèñòûõ è ëåãèðîâàííûõ ñòàëåé è ñïëàâîâ, îáëàäàþùèõ

æàðîïðî÷íûìè ñâîéñòâàìè. Ñîåäèíÿþò òðóáû êðóòî-

èçîãíóòûìè ôèòèíãàìè ñâàðêîé èëè ïðè ïîìîùè äâîé-

íèêîâ, äîïóñêàþùèõ ìåõàíè÷åñêóþ ÷èñòêó âíóòðåííåé

ïîâåðõíîñòè òðóáû îò êîêñà.

Êîíñòðóêöèè òðóá÷àòûõ ïå÷åé (ðèñ. 72, 73) ðàçíîîá-

ðàçíû è çàâèñÿò îò ñëåäóþùèõ ôàêòîðîâ: íàçíà÷åíèÿ;

âèäà òîïëèâà (æèäêîå, ãàçîîáðàçíîå, êîìáèíèðîâàííîå);

ôîðìû êîðïóñà – êîðîá÷àòûå (øèðîêîêàìåðíûå, óçêî-

186

187

Ðèñ. 72. Êîðîá÷àòàÿ

óçêîêàìåðíàÿ òðóá-

÷àòàÿ ïå÷ü áåñïëà-

ìåííîãî ãîðåíèÿ ñ

ðåçåðâíûì æèäêèì

òîïëèâîì:

1 – áåñïëàìåííûå ïà-

íåëüíûå ãîðåëêè; 2 –

çìååâèê ðàäèàíòíûõ

òðóá; 3 – çìååâèê êîí-

âåêöèîííûõ òðóá; 4 –

ôóòåðîâêà; 5 – äûìî-

âàÿ òðóáà; 6 – êàðêàñ;

7 – âûõëîïíîå îêíî; 8

– ñìîòðîâîå îêíî;

9 – ëþê-ëàç; 10 – ðå-

çåðâíûå ãîðåëêè

Ðèñ. 73. Öèëèíäðè÷å-

ñêàÿ òðóá÷àòàÿ ïå÷ü

ñî ñâîáîäíûì ôàêå-

ëîì:

1 – ãîðåëêà; 2 – çìå-

åâèê ðàäèàíòíûõ òðóá; 3

– êàðêàñ; 4 – ôóòå-

ðîâêà; 5

– çìååâèê êîí-

âåêöèîííûõ òðóá; 6 –

øèáåð;

–

äûìîâàÿ

òðóáà. Ïîòîêè: I –

ïðîäóêò íà âõîäå; II –

ïðîäóêò íà âûõîäå

188

êàìåðíûå) è öèëèíäðè÷åñêèå; ñïîñîáà ñæèãàíèÿ òîïëè-

âà – áåñïëàìåííûå, ñî ñâîáîäíûì èëè íàñòèëüíûì

ôàêåëîì, ñ äèôôåðåíöèàëüíûì ïîäâîäîì âîçäóõà ïî

âûñîòå ôàêåëà; ðàñïîëîæåíèÿ òðóá â êàìåðàõ ðàäèàöèè

è êîíâåêöèè (âåðòèêàëüíîå, ãîðèçîíòàëüíîå, âèíòîâîå

è äð.); ÷èñëà ñåêöèé èëè êàìåð ðàäèàöèè; îòíîñèòåëüíî-

ãî ðàñïîëîæåíèÿ òðóá è îñåé ôàêåëà (ïàðàëëåëüíîå è

ïåðïåíäèêóëÿðíîå); ÷èñëà ïîòîêîâ â òðóá÷àòîì çìååâè-

êå; êîíñòðóêöèè ñòåí (ïîäâåñíîé, ëåãêîâåñíûé êèðïè÷,

òîðêðåò-áåòîí, âîëîêíèñòûå ìàòåðèàëû, ñïåöèàëüíûå

áëîêè-ïàíåëè); ðàñïîëîæåíèÿ êàìåðû êîíâåêöèè îòíî-

ñèòåëüíî ðàäèàíòíîé (âåðõíåå, íèæíåå, áîêîâîå).

Òåïëîïðîèçâîäèòåëüíîñòü òðóá÷àòûõ ïå÷åé íàõîäèòñÿ

â ïðåäåëàõ 0,12–240 ÌÂò, ïîâåðõíîñòü íàãðåâà ðàäè-

àíòíûõ òðóá ñîñòàâëÿåò 15–2000 ì

, ïðîèçâîäèòåëü-

íîñòü ïî íàãðåâàåìîé ñðåäå äîñòèãàåò 8⋅10

êã/÷. Òåì-

ïåðàòóðà ñðåäû íà âûõîäå èç ïå÷è çàâèñèò îò òåõíîëî-

ãè÷åñêîãî ïðîöåññà è äîñòèãàåò 900 °C, à äàâëåíèå â

çìååâèêå – îò 0,1 äî 30 ÌÏà. Â ðåàêöèîííûõ òðóáàõ

ïå÷åé êîíâåðñèè óãëåâîäîðîäíûõ ãàçîâ, ïàðîâîãî ðè-

ôîðìèíãà, êàòàëèòè÷åñêîãî ïèðîëèçà ðàçìåùàþò ãðàíó-

ëèðîâàííûé êàòàëèçàòîð. Â òðóá÷àòûõ ïå÷àõ ñ ôàêåëü-

íûì ñïîñîáîì ñæèãàíèÿ òîïëèâà ïðèìåíÿþò êîìáèíè-

ðîâàííûå ãîðåëêè, ðàññ÷èòàííûå íà æèäêîå è ãàçîîá-

ðàçíîå òîïëèâî (òåïëîïðîèçâîäèòåëüíîñòü îò 2,0 äî 5,8

ÌÂò), â òðóá÷àòûõ ïå÷àõ ñî ñòåíàìè èç ïàíåëüíûõ ãîðå-

ëîê ïðèìåíÿþò áåñïëàìåííûå ïàíåëüíûå ãîðåëêè (îò

0,052 äî 0,32 ÌÂò) è ùåëåâûå áåñïëàìåííûå ãîðåëêè

(0,349 ÌÂò).

Âàæíûì ïîêàçàòåëåì, õàðàêòåðèçóþùèì ðàáîòó

òðóá÷àòûõ ïå÷åé è ýôôåêòèâíîñòü èñïîëüçîâàíèÿ òðóá-

÷àòîãî çìååâèêà, ÿâëÿåòñÿ òåïëîíàïðÿæåííîñòü ïîâåðõ-

íîñòè íàãðåâà. Âåëè÷èíà òåïëîâîé íàïðÿæåííîñòè çàâè-

ñèò îò íàçíà÷åíèÿ òðóá÷àòîé ïå÷è, ñïîñîáà ñæèãàíèÿ

òîïëèâà, ðàâíîìåðíîñòè òåïëîâîãî ïîòîêà ïî äëèíå è

îêðóæíîñòè òðóáû çìååâèêà, îïàñíîñòè òåðìè÷åñêîãî

ðàçëîæåíèÿ íàãðåâàåìîé ñðåäû, òåïëîóñòîé÷èâîñòè è

æàðîñòîéêîñòè ìàòåðèàëà òðóáû. Ñðåäíÿÿ òåïëîíàïðÿ-

æåííîñòü ðàäèàíòíûõ òðóá (êÂò/ì

) ïå÷åé óñòàíîâîê

àòìîñôåðíîé ïåðåãîíêè íåôòè 30–60, âàêóóìíîé ïåðå-

189

ãîíêè ìàçóòà 20–40, âòîðè÷íîé ïåðåðàáîòêè 30–60,

çàìåäëåííîãî êîêñîâàíèÿ 20–40, ïèðîëèçà áåíçèíà 12–

24. Êîýôôèöèåíò ïîëåçíîãî äåéñòâèÿ òðóá÷àòûõ ïå÷åé

ëåæèò â ïðåäåëàõ 0,65–0,85.

ËÈÒÅÐÀÒÓÐÀ: [53, 62, 66].

èëüòðîâàíèå (àíãë. filtration) – ïðîöåññ ðàçäå-

ëåíèÿ ñóñïåíçèé èëè àýðîçîëåé ïðè ïîìîùè

ôèëüòðîâàëüíûõ ïåðåãîðîäîê, çàäåðæèâàþùèõ

òâåðäûå ÷àñòèöû. Ïðîöåññ øèðîêî ïðèìåíÿåòñÿ â íåô-

òåãàçîïåðåðàáîòêå, â ÷àñòíîñòè, ïðè ïðîèçâîäñòâå ìà-

ñåë, ïàðàôèíà, öåðåçèíà, î÷èñòêå íåôòåïðîäóêòîâ.

Ïðèìåíÿþò ðàçëè÷íûå âèäû ïåðåãîðîäîê: íàñûï- íûå

– ñëîé ìåëêîçåðíèñòûõ ìàòåðèàëîâ (ãðàâèé, ïåñîê è

äð.); íàáèâíûå (âàòà õëîï÷àòîáóìàæíàÿ, øëàêîâàÿ, ñòåê-

ëÿííàÿ, ñèíòåòè÷åñêàÿ èëè àñáåñòîâîå âîëîêíî è

ò.ï.); òêàíåâûå (òêàíü èç òåõ æå ìàòåðèàëîâ); êåðàìè÷å-

ñêèå èëè ñïå÷åííûå ìåòàëëîêåðàìè÷åñêèå ïîðèñòûå

ïëèòêè; ïëåòåíûå – ñåòêè èç òîíêîé ìåòàëëè÷åñêîé

ïðîâîëîêè èëè ñèíòåòè÷åñêèõ íèòåé.

Ïðè ôèëüòðîâàíèè ñóñïåíçèé òâåðäûå ÷àñòèöû ñ ÷à-

ñòüþ æèäêîé ôàçû ìåæäó íèìè îáðàçóþò íà ïåðåãî-

ðîäêå ñëîé îñàäêà. Âàæíîé åãî õàðàêòåðèñòèêîé, îò

êîòîðîé çàâèñèò ãèäðàâëè÷åñêîå ñîïðîòèâëåíèå, ÿâëÿåò-

ñÿ ïîðèñòîñòü. Îñàäîê èç òâåðäûõ êðèñòàëëè÷åñêèõ

÷àñòèö ñ íåèçìåíÿåìîé ïðè ôèëüòðîâàíèè ïîðèñòîñòüþ

íàçûâàåòñÿ íåñæèìàåìûì. Ó ñæèìàåìûõ îñàäêîâ, ñî-

ñòîÿùèõ èç ìÿãêèõ äåôîðìèðóåìûõ ÷àñòèö, ïîðèñòîñòü

ïðè ôèëüòðîâàíèè óìåíüøàåòñÿ è ãèäðàâëè÷åñêîå ñî-

ïðîòèâëåíèå ôèëüòðàòó óâåëè÷èâàåòñÿ.

Äëÿ çàùèòû ôèëüòðîâàëüíûõ ïåðåãîðîäîê îò çàáèâà-

íèÿ ïðèìåíÿþò âñïîìîãàòåëüíûå âåùåñòâà (ïåðëèò,

äèàòîìèò, àêòèâèðîâàííûé óãîëü è äð.), êîòîðûå íàíî-

ñÿò ñëîåì íà ïåðåãîðîäêó èëè ââîäÿò â ñóñïåíçèþ äëÿ

ðåãóëèðîâàíèÿ ñâîéñòâ îñàäêà. Êðîìå òîãî, äëÿ óëó÷øå-

íèÿ ïîêàçàòåëåé ïðîöåññà â ñóñïåíçèþ ìîãóò ââîäèòü

ðàçëè÷íûå êîàãóëÿíòû èëè ôëîêóëÿíòû, àãðåãàòèðóþ-

ùèå òâåðäûå ÷àñòèöû.

190

Ïðè ðàñ÷åòå ôèëüòðîâàíèÿ ñ÷èòàþò, ÷òî òå÷åíèå

ôèëüòðàòà â ïîðàõ îñàäêà è ÷åðåç ïåðåãîðîäêè ïðîèñ-

õîäèò â ëàìèíàðíîì ðåæèìå. Äâèæåíèå æèäêîñòè ÷åðåç

ïåðåãîðîäêè è ñëîé îñàäêà ñâÿçàíî ñ ïðåîäîëåíèåì

ãèäðàâëè÷åñêîãî ñîïðîòèâëåíèÿ, êîòîðîå îáóñëîâëåíî

ïåðåïàäîì äàâëåíèÿ, ñëóæàùåãî äâèæóùåé ñèëîé ïðî-

öåññà. Ïîñëåäíÿÿ ïðè ôèëüòðîâàíèè ìîæåò áûòü ñîçäà-

íà ãèäðîñòàòè÷åñêèì ñòîëáîì ñóñïåíçèè èëè äàâëåíèåì

ãàçîâîé ïîäóøêè, ïîäà÷åé ñóñïåíçèè íàñîñîì, îòñîñîì

åå ïîä âàêóóìîì, öåíòðîáåæíûì ñïîñîáîì.

Ïðîöåññ ôèëüòðîâàíèÿ

õàðàêòåðèçóåòñÿ

ñêîðîñòüþ –

êîëè÷åñòâîì ôèëüòðàòà â åäèíèöó âðåìåíè ñ åäèíèöû

ïëîùàäè ïîâåðõíîñòè ôèëüòðîâàíèÿ, âåëè÷èíîé ïåðå-

ïàäà äàâëåíèÿ íà ôèëüòðå è ãèäðàâëè÷åñêèì ñîïðîòèâ-

ëåíèåì ïåðåãîðîäêè è îñàäêà. Â çàâèñèìîñòè îò èçìå-

íåíèÿ ýòèõ ïàðàìåòðîâ âî âðåìåíè ðàçëè÷àþò äâà ïðå-

äåëüíûõ ðåæèìà ôèëüòðîâàíèÿ: ïðè ïîñòîÿííîì ïåðå-

ïàäå äàâëåíèÿ – ñêîðîñòü ôèëüòðîâàíèÿ ñ ðîñòîì òîë-

ùèíû îñàäêà óìåíüøàåòñÿ (ôèëüòðîâàíèå ãèäðîñòàòè÷å-

ñêîå ñ ïîñòîÿííûì ñòîëáîì æèäêîñòè íàä ïåðåãîðîäêîé,

âàêóóìíîå èëè ïðè ïîäà÷å ñóñïåíçèè öåíòðîáåæíûì

íàñîñîì ïðè ïîñòîÿííîì äàâëåíèè íà âûêèäå); ïðè ïî-

ñòîÿííîé ñêîðîñòè – ñ ðîñòîì òîëùèíû ñëîÿ îñàäêà

äàâëåíèå óâåëè÷èâàåòñÿ (ïîäà÷à ñóñïåíçèè ïîðøíåâûì

èëè ïëóíæåðíûì íàñîñîì). Ïðè ïîäà÷å ñóñïåíçèè öåí-

òðîáåæíûì íàñîñîì áåç ñïåöèàëüíîãî ðåãóëèðîâàíèÿ

ñêîðîñòü ôèëüòðîâàíèÿ óìåíüøàåòñÿ, à äàâëåíèå íà

âõîäå ôèëüòðà âîçðàñòàåò.

Ðàçäåëåíèå ñóñïåíçèé íà ôèëüòðàõ âêëþ÷àåò, êðîìå

îñíîâíîé îïåðàöèè ôèëüòðîâàíèÿ, âñïîìîãàòåëüíûå

îïåðàöèè: ïðîìûâêó îñàäêà (ïðîìûâî÷íîé æèäêîñòüþ

ôèëüòðàò âûäàâëèâàåòñÿ èç ïîð îñàäêà), ïðîäóâêó è

ñóøêó åãî âîçäóõîì èëè èíåðòíûì ãàçîì, óäàëåíèå. Â

çàâèñèìîñòè îò êîíñòðóêöèè ôèëüòðîâ ïðîöåññ ôèëüò-

ðîâàíèÿ ìîæåò áûòü ïåðèîäè÷åñêèì èëè íåïðåðûâíûì.

ËÈÒÅÐÀÒÓÐÀ: [22, 24, 39, 53].

191

èëüòðû (àíãë. filters) – àïïàðàòû äëÿ ðàçäåëåíèÿ

íåîäíîðîäíûõ æèäêèõ (ñóñïåíçèé) èëè ãàçîâûõ

ñðåä, ñîäåðæàùèõ òâåðäûå ÷àñòèöû, ñ èñïîëüçî-

âàíèåì ïîðèñòûõ ïåðåãîðîäîê, çàäåðæèâàþùèõ ýòè

÷àñòèöû. Â ðåçóëüòàòå ôèëüòðîâàíèÿ ïîëó÷àþò ôèëüòðàò

è îñàäîê.

Â çàâèñèìîñòè îò âèäà íåîäíîðîäíîé ñðåäû ðàçëè÷à-

þò æèäêîñòíûå è ãàçîâûå ôèëüòðû. Æèäêîñòíûå

ôèëüòðû ïðèìåíÿþò â íåôòåïåðåðàáàòûâàþùåé ïðî-

ìûøëåííîñòè â ïðîöåññàõ äåïàðàôèíèçàöèè ìàñåë,

ïðîèçâîäñòâà ïàðàôèíà, öåðåçèíà, ïëàñòè÷íûõ ñìàçîê,

ïðè êîíòàêòíîé î÷èñòêå ìàñåë. Ãàçîâûå ôèëüòðû èñ-

ïîëüçóþò íà óñòàíîâêàõ ïðîèçâîäñòâà òåõíè÷åñêîãî

óãëåðîäà, îòäåëåíèÿ õèìè÷åñêèõ ðåàêòèâîâ, îñîáî ÷èñ-

òûõ õèìè÷åñêèõ âåùåñòâ è äðóãèõ öåííûõ ïðîäóêòîâ îò

ãàçîâ, îòõîäÿùèõ îò òåõíîëîãè÷åñêèõ óñòàíîâîê ðàñïû-

ëèâàþùåãî òèïà è ïå÷åé êèïÿùåãî ñëîÿ.

Ïî ñïîñîáó ñîçäàíèÿ äâèæóùåé ñèëû ôèëüòðû ðàç-

äåëÿþò íà äâå ãðóïïû: ôèëüòðû, ðàáîòàþùèå ïîä äàâëå-

íèåì, è âàêóóìíûå.

Íàèáîëåå ïðîñòûì ïî êîíñòðóêöèè ÿâëÿþòñÿ åìêîñò-

íûå ôèëüòðû, ïðèìåíÿåìûå ïðè ïåðèîäè÷åñêîì ïðî-

öåññå ïðîèçâîäñòâà è ïðè ìàëûõ îáúåìàõ îáðàáàòûâàå-

ìîé ñóñïåíçèè. Åìêîñòíûå ôèëüòðû ïðåäñòàâëÿþò ñî-

áîé îòêðûòûé èëè çàêðûòûé öèëèíäðè÷åñêèé ñîñóä ñ

ëîæíûì äíîì, ÿâëÿþùèìñÿ îñíîâàíèåì äëÿ

ôèëüòðîâàëüíîé ïåðåãîðîäêè. Âåðõíÿÿ ÷àñòü ñîñóäà

ñëóæèò ïðèåìíèêîì ñóñïåíçèè, íèæíÿÿ – ïðåäíàçíà÷å-

íà äëÿ ïðèåìà ôèëüòðàòà. Ïðîöåññ ôèëüòðîâàíèÿ â

åìêîñòíûõ ôèëüòðàõ îñóùåñòâëÿþò ïîä âàêóóìîì èëè

ïîä äàâëåíèåì. Â çàâèñèìîñòè îò êîíñòðóêöèè ôèëüòðîâ

îñàäîê â âèäå ðàçæèæåííîé ïàñòû âûãðóæàþò âðó÷íóþ

èëè ìåõàíèçèðîâàííûì ñïîñîáîì.

Ê ôèëüòðàì, ðàáîòàþùèì ïîä äàâëåíèåì, îòíîñÿò

ðàìíûå, êàìåðíûå, ëèñòîâûå, ïàòðîííûå ôèëüòðû-

ïðåññû. Ðàìíûé ôèëüòð-ïðåññ (ðèñ. 74) ñîñòîèò èç ðÿäà

÷åðåäóþùèõñÿ ðàì è ïëèò, ìåæäó êîòîðûìè ïðîëîæåíà

ôèëüòðîâàëüíàÿ òêàíü (ñàëôåòêà). Ðàìû è ïëèòû îïèðà-

þòñÿ íà áàëêè è ñæèìàþòñÿ âèíòîâûì (ñ ðó÷íûì ëèáî

ýëåêòðè÷åñêèì ïðèâîäîì) èëè ãèäðàâëè÷åñêèì