Technologická schémata

Transkript

1 Technologická schémata poskytují informaci o procesních aparátech a jejich vzájemném propojení více druhů schémat dle určení a podrobnosti blokové schéma každý procesní aparát (jednotková operace) je zakreslena jako blok (obdélník) a propojena s dalšími bloky prostřednictvím čar znázorňujících proudy (potrubí, dopravníky) PDF (process flow diagram) podrobné technologické schema rozlišující typy procesních aparátů. Jednotlivé aparáty jsou propojeny proudy zahrnujícími armatury a pohonné systémy. PID (piping and instrumentation diagram) PFD rozšířené o schéma měření a regulace procesních veličin izometrické schéma technologické schéma zejména potrubní sítě zakreslené s ohledem na prostorové uspořádání používá se k výpočtu potrubních linek 3D technologické schéma detailní 3D výkres aparátů a potrubí. Stále častěji využívané pro účely rozšiřování a renovace výrob.

2 nejjednodušší technologické schéma Bloková schémata poskytuje základní informace o vstupech, výstupech a návaznosti jednotkových operací

3 rozšířené blokové schéma PFD process flow diagram poskytuje základní informace o typech aparátů a zařízení k tvorbě se používají standardizované značky standardy se postupně vyvíjí, stále lze často narazit na schéma dle dřívějších norem existují mutace mezi blokovým schématem a PFD

4 PID piping and instrumentation diagram PFD rozšířené o pohony, dopravníky, schéma měření a regulace procesních veličin charakterizace potrubí a zařízení (rozměr, tlak, materiál) k tvorbě se používají standardizované značky mimo procesních proudů obsahuje i proudy informační (datové, řídící)

5 Izometrické schéma poskytuje informace především o prostorovém uspořádání potrubí používá se k identifikaci problematických (a potenciálně problematických) míst v potrubní síti

6 3D technologické schéma poskytuje informaci výhradně o prostorovém uspořádání technologie v současnosti je důležité pro plánování nových aparátů, či údržbu a modernizaci stávajících zařízení jsou navrhována tak, aby zapadla do stávající infrastruktury výroby

7 PFD a PID značky standardizované značky pro aparáty a armatury jednotlivé značky řazeny do skupin definovaná pravidla pro značení nádob potrubních linek armatur měřících prvků řídících prvků potrubní linky označovány silnou plnou čarou schematické značky a měřicí místa označována tenkou plnou čarou datové (řídící) linky označovány tenkou přerušovanou čarou standardy značek dány normami ČSN EN ISO a ČSN EN ISO

8 Nádoby obecná cisterna, obecná nádrž nádrž s klenutým vrchem určená pro skladování kapalin a plynů, vrch odolný proti zvýšenému tlaku, spodek nádoby obvykle pod zemí nádrž s klenutým dnem a vrchem určená pro skladování kapalin a plynů při vyšších tlacích nádrž s kónickým (kuželovým) dnem, nádrž s kónickým dnem a klenutým vrchem určená pro skladování kapalin sypkých hmot

9 Separátory obecný usazovák, gravitační usazovák rozsazování vícefázových systémů na základě odlišné hustoty dělení suspenzí (pevné částice v kapalině) dělení nemísitelných kapalin, nestabilních emulzí uspořádání protiproudé, nebo s křížovým tokem kritická vlastnost pro návrh je usazovací rychlost částice v u základní návrhový parametr je plocha usazováku S u S u = K QΤv u K = 0,7-0,8: protiproudé (vertikální) uspořádání 0,4-0,6: horizontální uspořádání pro horizontální nádrže doporučeno d:š 3:1; š:h 1-2:1 mohou sloužit k třídění částic dle hustoty či velikosti např. pro třídění kovových rud

10 Usazováky

11 Separátory cyklón oddělování suspenzí a prachů na základě rozdílné hustoty částice a tekutiny suspenze je přivedena tangenciálně do válcové nádoby částice mají vyšší hmotnost odstředivá síla je nese na stěny třením částic o stěny se částice zpomalí a padají ke dnu

12 Separátory odstředivka, vysokorychlostní odstředivka dělení systémů kpalina-tuhá fáze a kapalina-kapalina na základě rozdílných hustot pro systémy kapalina-kapalina s nízkým rozdílem hustot pro suspenze s nízkou usazovací rychlostí: v u a o hybnou silou není gravitační síla ale odstředivá odstředivé zrychlení může být mnohonásobně vyšší, než gravitační a o = R ω 2 = R 2πf 2 příkladem je pračka s průměrem bubnu 40 cm f = 900 min -1 f = 1200 min -1 f = 1500 min -1 a o = 181g a o = 322g a o = 503g

13 obecná sušárna Separátory odstranění vlhkosti z materiálu do sušicího vzduchu vsádkové i kontinuální uspořádání lísková (skříňová) sušárna vsádková sušárna materiál je umístěn na lískách v komoře profukované teplým vzduchem pásová sušárna, bubnová sušárna kontinuální sušárna materiál je na pohyblivém pásu (v nakloněném otáčejícím se bubnu), proti směru pohybu materiálu je přiváděn sušící vzduch součástí sušárny je předehřev sušicího vzduchu kalorifer pás (buben) může být vyhřívaný

14 Separátory

15 rozprašovací sušárna Separátory suspenze je rozstřikována do prostoru sušárny prostřednictvím rotační trysky v závislosti na rychlosti proudění vzduchu je materiál buď sbírán na dně sušárny, nebo je unášen ze sušárny do cyklónu

16 Separátory obecný filtr, kapalinový filtr odstranění pevných částic z tekutiny na základě jejich velikosti běžné součásti potrubních linek např. česle, sací koš, sítka slouží k ochraně procesních aparátů čerpadel, armatur, reaktorů plynový filtr odstranění pevných částic z plynu na základě jejich velikosti filtr s pevným ložem, pískový filtr, filtrační nuč

17 Separátory kalolis velkokapacitní filtr umožňuje filtraci za zvýšeného tlaku vsádkový provoz filtrace je následována rozebráním, čištěním a sestavením kalolisu

18 Separátory bubnový filtr kontinuální filtr umožňuje vakuovou filtraci a promývání koláče

19 obecná kolona Separátory zařízení k dvoufázovému (třífázovému) sdílení hmoty nejběžnější aparát chemického průmyslu dosahují výšek až 100 m a průměrů až 20 m absorpční kolony sdílení hmoty mezi kapalinou (přiváděnou shora) a plynem (přiváděným buď shora souproudé uspořádání, nebo zdola protiproudé uspořádání) destilační kolony (rektifikační kolony) sdílení hmoty mezi kapalinou (shora) a párou (zdola) běžnými součástmi kolon jsou vařák vývoj páry a kondenzátor vznik kapalné fáze kolony extrakční kolony sdílení hmoty mezi dvěmi nemístitelnými (omezeně mísitelnými) kapalinami součástí bývá systém regenerace extrakčního činidla destilace, další extrakce

20 Separátory patrová kolona uvnitř kolony jsou vestavby v podobě pater sítových - děrovaný plech kloboučkových ventilových na každém patře je pomocí přepadu udržována hladina kapaliny prostřednictvím děr, kloboučků a ventilů je plyn (pára, lehčí kapalina) nucena procházet vrstvou kapaliny na příslušném patře na mezifázové ploše kapalina-plyn dochází k přenosu hmoty vlivem probublávání kapaliny dochází k promíchávání na povrchu kapaliny obvykle vzniká pěna pro každé patro je plyn nucen procházet vrstvou kapaliny o výšce h a překonat tak hydrostatický tlak p = hρg běžné kolony mají až stovky pater

21 Patrové kolony

22 Separátory plněná kolona u patrových kolon je potřeba překonávat značný odpor (á 1 kpa/patro) alternativní možnosti je sdílet hmotu mezi kapalným filmem stékajícím po vhodné výplni a plynem výplně sypané jednotlivá tělíska jsou náhodně sypána do kolony, kapalina stéká v podobě filmu a kapek po jednotlivých tělískách výplně strukturované tvořeny profilovanými plechy, kapalina stéká v podobě tenkého filmu po povrchu plechu nedochází k probublávání nižší tlakový rozdíl u plněných kolon v porovnání s patrovými

23 Plněné kolony

24 Plněné kolony

25 Rektifikační kolona

26 Separátory fluidní kolona pro systémy tekutina pevná fáze fungují často jako reaktory s pevným katalyzátorem pevné částice jsou udržovány ve vznosu tekutinou proudící vzhůru rychlost tekutiny musí být vyšší, než tzv. prahová rychlost a nižší, než usazovací rychlost částic všechny částice musí mít podobnou hmotnost, velikost i tvar

27 Fluidní sušení

28 Plněná absorpční kolona

29 Drcení a mletí drtič určen k hrubému rozmělnění pevného materiálu materiál je rozmělněn do zrn zrna jsou ve velkém rozmezí velikostí mlýn určen k jemnému rozmělnění pevného materiálu zrna materiálu jsou rozmělněna na prach částice mají úzkou distribuci velikostí

30 obecný tepelný výměník Výměníky tepla slouží k výměně tepla mezi dvěma tekutinami obecný chladič slouží k ochlazení proudu není určeno chladicí médium obecný ohřev slouží k ohřátí proudu (případně vypaření) není určeno topné médium obecný tepelný výměník - vestavěný teplosměnná plocha je součástí nádoby či reaktoru

31 deskový výměník Výměníky tepla tekutiny odděleny teplosměnnými deskami mezi deskami střídavě protékají obě tekutiny uspořádání buďto souproudé intenzivní přenos tepla na jedné straně výměníku, nebo protiproudé ekonomičtější provoz svazkový (trubkový) výměník jedna z tekutin protéká uvnitř svazku trubek druhá tekutina protéká mezitrubkovým prostorem souproudé, protiproudé uspořádání výměníky s křížovým tokem výměník se žebrovanou trubkou pro ohřev plynů (potřeba velké teplosměnné plochy) kapalinou, či topnou parou pro chlazení kapalin vzduchem (chladiče automobilů, ledniček)

32 Výměníky tepla

33 Výměníky tepla

34 Výměníky tepla

35 Komíny, chladicí věže obecný komín odvod spalin přirozeným, či nuceným tahem chladicí věž, suchá chladicí věž chlazení teplonosného média přirozeně, či nuceně proudícím vzduchem mokrá chladicí věž chlazení vody odparem přirozené, či nucené proudění vzduchu běžná součást elektráren