Реактор-змішувача для приготування 20% розчину NH4NO3

Размещено на http://www.allbest.ru/

НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ УКРАЇНИ

“КИЇВСЬКИЙ ПОЛІТЕХНІЧНИЙ ІНСТИТУТ”

Факультет біотехнології і біотехніки

Кафедра біотехніки та інженерії

Реферат

з дисципліни: “Процеси, апарати та устаткування біотехнологічних виробництв”

тема: “Реактор-змішувача для приготування 20% розчину NH4NO3”

Керівник: Остапенко Жанна Ігорівна

Захищено з оцінкою

____________________

Виконала : Корнелюк Оксана Анатоліївна

студентка 3 курсу, групи БМ-01

КИЇВ 2023

ВСТУП

Нітрат амонію NH4NO3 використовують як добриво, а також для виготовлення вибухових речовин (амонітів, гранулітів), як реагент для розчинення цирконієвих оболонок твелів при регенерації опроміненого ядерного палива [1].

Основне застосування 20% розчину NH4NO3 полягає у використанні його, як добрива, що має назву амонійна селітра. Аміачна селітра займає провідне місце серед азотних добрив. [1].

За останні роки експорт нітрату амонію знизився, а імпорт зріс. Тому надзвичайно важливо збільшити виробництво азотних добрив аби задовільнити зростаючі потреби споживачів [2].

Зростає необхідність в удосконаленні виробничих процесів та зниженні витрат на виробництво. Так як одним із основних апаратів, що використовують при виготовленні амонійної селітри є реактор- змішувач, надзвичайно важливо проводити його удосконалення оптимізацію та вірний обрахунок [2].

Реактор-змішувач виконує функцію змішування амоніаку та нітратної солі, а також забезпечує оптимальні умови для їх реакції [2].

У виробництві аміачної селітри реактор-змішувач зазвичай розташовується після аміачної колонки, де відбувається змішування амоніаку та нітратної солі. Після реакції у реакторі-змішувачі отримується амонійна селітра, яка потім піддається процесу сушіння та гранулювання [2].

Оптимальна конструкція реактора-змішувача та його параметри забезпечують високу продуктивність, ефективність та безпеку виробництва.

Розрахунок реактора-змішувача дозволяє визначити необхідні розміри та параметри апарату, такі як об'єм, тиск, температуру, швидкість змішування тощо, для досягнення оптимальних умов для проведення реакції між амоніаком та нітратною сіллю. Неправильно розрахований реактор-змішувач може призвести до низької якості продукту, низької продуктивності, високих витрат на енергію та сировинні матеріали, а також до небезпечних ситуацій на виробництві [2].

Тому вдало підібраний реактора-змішувача є необхідним етапом проектування виробництва аміачної селітри, який дозволяє забезпечити ефективність, безпеку та високу якість продукту [2].

ПРИЗНАЧЕННЯ ТА ОБЛАСТЬ ЗАСТОСУВАННЯ АПАРАТУ

Реактор-змішувач - це пристрій для змішування рідин із суворим дотриманням оптимальних для цього умов: температури, швидкості перемішування та дозування компонентів. За формою реактор є вертикальною циліндричною ємністю з двома приварними або роз'ємними днищами. Всередині резервуара встановлені пристрій, що перемішує, і мотор-редуктор [3].

Агрегат застосовується для різних рідин: кислот, лугів, агресивних середовищ та інших речовин. Він перемішує, розчиняє, гомогенізує компоненти. Використовується для приготування емульсії, здійснення екстракції, перегонки та перекристалізації [3].

Реактор-змішувач створює оптимальні умови для хімічних процесів, підтримує стабільну температуру в рідких середовищах та дуже спрощує виробництво речовин. Використовується для виготовлення компонентів косметики, лакофарбових матеріалів, фармацевтичних препаратів та іншої продукції. За допомогою цього приладу створюють нові матеріали та тестують продукти [3].

Реактори-змішувачі використовують нафтохімічні, хімічні та фармацевтичні підприємства. Також обладнання необхідне для харчової промисловості та лабораторій, де проводять наукові дослідження [3].

За допомогою реактора-змішувача виготовляють розчини, емульсії, суспензії. Устаткування дозволяє рівномірно розчинити тверді речовини в рідкому середовищі, а також забезпечити необхідну дисперсність частинок. Завдяки агрегату встановлюється однакова температура у всьому обсязі маси, що перемішується [3].

1 - корпус; 2 - мішалка; 3 - кришка; 4 - опори; 5 - привід

Рисунок 1.1 - Конструктивна схема реактора [3].

реактор змішувач амонійна селітра

Перемішування в реакторі-змішувачі здійснюється за допомогою мішалок, яким надається обертальний рух або безпосередньо від електродвигуна, або через редуктор або клинорізну передачу. Відомі також мішалки зі зворотно-поступальним рухом, що мають привід від механічного або електромагнітного вібратора. Процес перемішування механічними мішалками зводиться до зовнішнього завдання гідродинаміки обтікання тіл потоком рідини. При русі тіла в рідині (або при обтіканні нерухомого тіла рідиною, що рухається) виникають опори, для подолання яких і забезпечення рівномірного руху тіла повинна бути витрачена певна енергія. Опір, що виникає, залежить головним чином від режиму руху і форми тіла, яке обтікається [3].

При повільному русі у в'язкому середовищі тіла будь-якої форми в тонкому шарі рідини, що примикає до його поверхні, утворюється ламінарний межовий шар, форма і товщина якого залежить від форми і розмірів тіла, швидкості і фізичних властивостей рідини [3].

При збільшенні швидкості руху відбувається відрив межового шару від поверхні тіла в точках, де швидкість рідини є найбільшою, наприклад у кромок вертикальної пластини, і утворення турбулентного кормового сліду за тілом, що рухається. Початок відриву прикордонного шару характеризується різким зростанням опору середовища руху тіла. Кільцева швидкість має найбільше значення на периферії мішалки, так як ця величина пропорційна діаметру мішалки. У периферії мішалки, утворюється зона зниженого тиску, куди спрямовується рідина, що знаходиться в апараті. Це течія, а також радіальні потоки, що виникають під дією відцентрових сил при обертальному русі мішалки, приводять до інтенсивного перемішування вмісту апарату [3].

Механічні перемішувальні пристрої складаються з трьох основних частин; власне мішалки, валу та приводу. Мішалка є робочим елементом пристрою, що закріплюється на вертикальному, горизонтальному або похилому валу. Привід може бути здійснений або безпосередньо від електродвигуна (для швидкохідних мішалок), або через редуктор або клинопасову передачу. По влаштуванню лопатей розрізняють мішалки лопатеві, пропелерні, турбінні та спеціальні [3].

· Лопатеві. Пристрої із низькою швидкістю змішування. Застосовуються для рідин із низькою або середньою в'язкістю. Дозволяють виготовляти грубі емульсії, суспензії волокнистих і твердих частинок.

· Пропелерні. Це швидкі пристрої. Завдяки згину та спеціальній формі лопатей повністю перемішують рідини та застосовуються для розчинів з 1% зважених частинок.

· Фрезерні. Найбільш швидкісні агрегати, здатні перемішувати та розчиняти навіть тверді компоненти. Універсальні - підходять для рідин із будь-яким рівнем в'язкості.

· Рамні. Застосовуються для густих та в'язких сумішей. Завдяки спеціальній формі профілю та додатковим перемичкам показують високу якість змішування.

· Турбінні. Швидкісні лопаті, які повністю видаляють осад з дна резервуара. Використовуються для приготування різних емульсій. Створюють складні завихрення, завдяки чому здатні розчиняти в рідкому середовищі газ.

· Складні. Використовуються для встановлення в обладнання з вузьким горлом [3].

Схеми мішалок різного типу наведено в Додатку А.

Модель мішалки підбирається в залежності від призначення реактора та типу речовин, які в ньому готують. Зазвичай у комплектації агрегату є кілька деталей, що перемішують, для роботи з різними середовищами [3].

Також хімічний реактор може бути оснащений додатковим обладнанням: контрольно-вимірювальними приладами, підігрівними пристроями, насосом, запірною арматурою та іншими поліпшеннями [3]

СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ

1. Концевой А. Л. ТЕХНОЛОГІЯ ЗВ'ЯЗАНОГО АЗОТУ І ХІМІЧНИХ ДОБРИВ ТЕХНОЛОГІЯ ТА АЛГОРИТМИ РОЗРАХУНКІВ ВИРОБНИЦТВА АЗОТНИХ ДОБРИВ [Електронний ресурс] / А. Л. Концевой. - 2019. - Режим доступу до ресурсу: https://ela.kpi.ua/bitstream/123456789/30218/1/TZA-Azotni-dobryva_NavchPosib_KontsevoiAL.pdf.

2. ЛУКІНЮК М. В. АВТОМАТИЗАЦІЯ ТИПОВИХ ТЕХНОЛОГІЧНИХ ПРОЦЕСІВ: ТЕХНОЛОГІЧНІ ОБ'ЄКТИ КЕРУВАННЯ ТА СХЕМИ АВТОМАТИЗАЦІЇ [Електронний ресурс] / М. В. ЛУКІНЮК. - 2008. - Режим доступу до ресурсу: https://ela.kpi.ua/bitstream/123456789/49706/1/Avtomatyz_typov_tekhnol_proc_tekh_objekty_keruv_skhemy_avt.pdf.

3. Касаткін А. Г. ОСНОВНІ ПРОЦЕСИ І АПАРАТИ ХІМІЧНОЇ ТЕХНОЛОГІЇ [Електронний ресурс] / А. Г. Касаткін. - 2004. - Режим доступу до ресурсу: http://www.ncm.unn.ru/files/2015/11/kasatkin.pdf.

Додаток А

Типи мішалок за влаштуванням лопатей

Размещено на Allbest.ru