установки Клауса (рис. 7.2)

Наименование	Показатель
Температура в печи-реакторе, 0 С:
горения
газов на выходе
Температура газов в конденсаторе № 1, 0 С:
на входе
на выходе
Температура газов в первом конверторе, 0 С:
на входе
на выходе
Температура газов в конденсаторе № 2, 0 С:
на входе
на выходе
Температура газов во втором конверторе, 0 С:
на входе
на выходе
Температура газов в конденсаторе № 3, 0 С:
на входе
на выходе
Давление в системе, МПа	0,02-0,03
Молярная доля Н 2 S, %:
в исходном кислом газе	59,4
в газах после второго конвертора	0,9
Молярная доля серы в отходящих газах, %	0,068
Извлечение серы в процессе, %

сера остается адсорбированной на катализаторе в жидком виде, тем самым смещая равновесие реакции к полной конверсии Н 2 S и SО 2 в серу.

Принципиальная технологическая схема процесса "Сульфрин" приведена на рис. 7.3. Установка состоит из двух-трех реакторов по типу адсорбционной схемы.

После прохождения через слой катализатора отходящий газ сжигается. Катализатор, насыщенный адсорбированной серой, периодически регенерируется горячим газом в замкнутом цикле. Для конденсации серы регенерационный газ охлаждается и воздуходувкой возвращается в цикл регенерации.

После этого процесса концентрация Н 2 S и SО 2 в отходящем газе составляет 0,20-0,25 %. Для снижения этой концентрации до 0,02-0,05% ведутся разработки новых катализаторов.

Процесс "Клаусполь 1500", разработанный Французским институтом нефти, основан на обработке отходящих газов рециркулирующим потоком полиэтиленгликоля (ПЭГ-400), содержащим растворенный катализатор (бензоат калия или натрия), в насадочной колонне при температуре выше точки плавления серы – 125-130 0 С. Образующаяся в процессе сера в расплавленном виде отделяется от растворителя. Процесс требует поддержания в обрабатываемом газе соотношения Н 2 S:SО 2 , равным 2:1; СОS и СS 2 остаются непревращенными.

Степень превращения сероводорода и диоксида серы достигает 80 %, что соответствует суммарной глубине извлечения серы до 98,5 %. Содержание SО 2 в газах после дожига 0,15 %.

7.5.2. Процессы, основанные на превращении сернистых соединений

в один компонент

Эти процессы разделяются на окислительные и восстановительные.

Рис. 7.4. Принципиальная схема процесса SCOT:

В основе окислительных методов очистки отходящих газов Клауса лежит дожиг сернистых соединений до диоксида серы и его последующее извлечение и превращение в серу или другой химический продукт. Из этих процессов достаточно широкое распространение в мировой практике получил процесс "Уэллман-Лорд" (фирма "Уэлманн-Лорд", США).

Сущность процесса заключается в дожиге сернистых соединений до диоксида серы с последующим его поглощением раствором сульфита натрия. Образовавшийся бисульфит затем регенерируется. После отделения воды в конденсаторе концентрированный сернистый ангидрид рециркулируют на установку Клауса.

Суммарная степень извлечения серы достигает 99,9-99,95 %.

Восстановительные процессы основаны на каталитическом восстановлении всех сернистых соединений в сероводород и отличаются, главным образом, способами его извлечения и последующей переработки.

Из процессов этого типа наибольшее распространение получил процесс SCOT (начальные буквы "Shell Claus Offgas Treating"), разработанный фирмой "Шелл Дивелопмент" (Нидерланды) (рис.7.4). Отходящие газы установки Клауса смешиваются с продуктами неполного сгорания метана (Н 2 + СО) и с температурой 300 0 С поступают в реактор гидрирования, заполненный алюмокобальтмолибденовым катализатором. Продукты гидрирования охлаждаются в котле-утилизаторе и затем в колонне "Квенч", где одновременно отделяется конденсационная вода. Далее в абсорбционной секции из газов методом селективной абсорбции извлекается Н 2 S, который рециркулируют на установку Клауса.

В очищенном газе остается 0,001-0,050 % сероводорода, что соответствует суммарной степени извлечения Н 2 S 99,8-99,9 %. В качестве абсорбента используют диизопропаноламин, метилдиэтаноламин и другие амины.

Г Л А В А 8

ПЕРЕРАБОТКА ШИРОКОЙ ФРАКЦИИ

ЛЕГКИХ УГЛЕВОДОРОДОВ

Широкую фракцию легких углеводородов (ШФЛУ) получают при отбензинивании природных и нефтяных газов различными методами (см. главу 6), а также при стабилизации газовых конденсатов (см. главу 9). В ее состав входят этан (2-8 %), пропан (10-15 %), изобутан (8-18 %), нормальный бутан (20-40 %) и углеводороды С 5+ (11-25 %), а также примеси соединений серы, включая меркаптаны и сероводород. ШФЛУ подвергают переработке с разделением на более ценные узкие фракции и индивидуальные углеводороды на специальных газофракционирующих установках (ГФУ), входящих в состав газо- или нефтеперерабатывающих заводов.

8.1. Варианты переработки

Широкую фракцию легких углеводородов, а также головку стабилизации газового конденсата, разделяют на ГПЗ по четырем основным вариантам:

а) для производства стабильного газового бензина (углеводороды С 5+) и топливного газа (углеводороды С 1 - С 4);

б) для производства стабильного газового бензина (углеводороды С 5+), топливного газа (углеводороды С 1 - С 2) и сжиженной пропан-бутановой фракции;

в) для производства стабильного газового бензина (углеводороды С 5+), топливного газа (метан с примесями этана) и индивидуальных углеводородов (этан, пропан, изобутан, нормальный бутан и др.);

г) для производства индивидуальных углеводородов и их смесей (при переработке ШФЛУ, практически не содержащих С 5+).

Этан (этановая фракция) применяется как сырье пиролиза, в качестве хладоагента на установках НТК, сжижения газов, депарафинизации масел, выделения пара-ксилола и др.

Пропановая фракция (технический пропан) используется как сырье пиролиза, коммунально-бытовое и автомобильное топливо, хладоагент для технологических установок переработки нефти и газа, растворитель.

Изобутановая фракция является сырьем установок алкилирования и производства синтетического каучука.

Бутановая фракция используется для получения бутадиена-1,3, как коммунально-бытовое топливо, добавка к автомобильным бензинам для повышения давления насыщенных паров.

Изопентановая фракция служит сырьем для производства изопренового каучука, является компонентом высокооктановых бензинов.

Пентановая фракция является сырьем для процессов изомеризации, пиролиза, получения амиловых спиртов.

При использовании этих фракций легких углеводородов как сырья для нефтехимии содержание основных компонентов в них должно быть не менее 96-98 %.

8.2. Краткие основы технологии очистки широкой фракции легких углеводородов от сернистых соединений

Концентрация сернистых соединений (сероводорода, меркаптанов, сероуглерода и др.) в сжиженных газах и ШФЛУ, получаемых при отбензинивании сернистых газов и стабилизации сернистых газовых конденсатов, как правило, выше допустимого уровня, устанавливаемого соответствующими ГОСТами.

Для получения сжиженных газов, отвечающих требованиям ГОСТ, производят их очистку от сернистых соединений 10 %-ным водным раствором гидрооксида натрия.

Очистка от сероводорода и меркаптанов (тиолов) раствором NаОН протекает по следующим реакциям:

Н 2 S + 2NaOH → Na 2 S + 2H 2 O

Н 2 S + Na 2 S →2NaHS (8.1)

RSH + NaOH → RSNa + H 2 O

При этом происходит также извлечение из газа диоксида углерода за счет реакций:

СО 2 + NaOH → NaHСО 3 + H 2 O

NaHСО 3 + NaOH → Na 2 СО 3 + H 2 O (8.2)

Технологическая схема установки очистки сжиженного газа от сернистых соединений включает в себя последовательно соединенные четыре ступени (рис. 8.1). На первой ступени из сырья преимущественно извлекается сероводород, сероуглерод и серооксид углерода из-за большей активности по сравнению с меркаптанами. Технологический режим I-ой ступени (контактор 1) cледующий: давление – 1,9-2,5 МПа (определяется необходимостью поддержания газа в сжиженном состоянии), температура – 50 0 С. На второй и третьей ступенях (температура – 35 0 С) производится очистка от меркаптанов. На четвертой ступени осуществляется промывка сжиженных газов водой от следов NаОН. Насыщенный раствор NаОН с первой и второй ступеней подается на регенерацию путем подогрева с использованием соляной кислоты. На установке достигается степень очистки сжиженных газов от сероводорода и меркаптанов до 98 и 96 % соответственно.

После очистки от сернистых соединений сжиженный газ подается на блок адсорбционной осушки.

Для практически полного удаления из сжиженных газов и ШФЛУ меркаптанов используют демеркаптанизацию на катализаторах, содержащих

хелатные соединения металлов VI группы в растворе гидрооксида натрия (процесс Мерокс). Меркаптаны переводят в дисульфиды путем каталитического окисления в щелочной среде на основе реакций:

RSH + NaOH®RSNa + H 2 O

2RSNa + 0,5О 2 + H 2 O ® RSSR + 2NаОН (8.3)

Технологическая схема процесса Мерокс приведена на рис. 8.2. Сырье промывается раствором щелочи в колонне 1 для удаления сероводорода и органических кислот для продления срока службы катализатора, после чего поступает в экстрактор 2, где из него раствором катализатора экстрагируются меркаптаны. Раствор "Мерокс" из экстрактора 2 подается в реактор 4, где происходит каталитическое окисление меркаптанов в дисульфиды кислородом воздуха с одновременной регенерацией катализатора. Смесь из реактора 4 проходит сепараторы 5 и 6 для отделения избытка воздуха и дисульфидов, после чего регенерированный раствор “Мерокс” возвращается в реактор 2.

Очищенное от меркаптанов сырье выводят с установки после отстоя от него раствора щелочи в отстойнике 3.

8.3. Ректификационное разделение широкой фракции легких углеводородов

Для разделения газовых смесей на индивидуальные компоненты или углеводородные фракции широкое распространение в промышленной практике получил метод ректификации .

Ректификация – это диффузионный процесс разделения компонентов, различающихся по температурам кипения. Процесс осуществляется путем противоточного многоступенчатого (колонны тарельчатого типа) или непрерывного (насадочные колонны) контактирования восходящих по колонне паров и нисходящей жидкости.

В практике нефтегазопереработки используют, кроме обычной, четкую ректификацию, а также азеотропную и экстрактивную ректификацию.

Четкая ректификация предназначена для разделения близкокипящих углеводородов с целью получения индивидуальных компонентов со степенью чистоты 95 % и выше (до 99,99 %).

Ректификация в присутствии третьего компонента (азеотропная и экстрактивная) применяется в случае разделения углеводородов с близкими или одинаковыми температурами кипения или азеотропных смесей, у которых коэффициент относительной летучести близок или равен единице. Третий компонент необходим для увеличения коэффициента относительной летучести разделяемых компонентов. При азеотропной ректификации третий компонент уходит из колонны с ректификатом, при экстрактивной – вместе с остатком. Смесь третьего компонента и извлеченного углеводорода разделяют затем обычной ректификацией или другим технологическим процессом (например, отстаиванием), после чего третий компонент вновь возвращают на азеотропную или экстрактивную ректификацию.

8.3.1. Классификация и принципы построения технологических схем газофракционирующих установок

Технологические схемы газофракционирующих установок (ГФУ) зависят от состава и давления исходного сырья и качества и ассортимента получаемых продуктов. При выборе оптимальной схемы разделения сырья на ГФУ придерживаются следующих правил:

1. Исходное сырье делят на такие фракции, для ректификационного выделения которых при заданном хладоагенте и исходных термодинамических параметрах состояния, требуются минимальные затраты на сжатие этого сырья до давления конденсации ректификата.

2. Для высокой четкости разделения ректификата и остатка колонны предпочтительно, чтобы они были примерно равны по их мольному расходу (правило деления сырья пополам).

3. Близкокипящие компоненты при требуемой высокой чистоте получаемых продуктов в технологической схеме разделяют последними.

С учетом этих правил применяются следующие технологические схемы ГФУ (рис. 8.3): с нисходящим (а), восходящим (б) и смешанным (в) давлением. В качестве сырья этих установок исследована деметанизированная ШФЛУ. По схеме а давление снижается в ряду колонн 1-2-3; по схеме б – повышается в ряду колонн 1-2-3; по схеме в – давление в колонне 2 выше, чем в колоннах 1 и 3.

Для упрощения технологических схем, приведенных на рис. 8.3, на них не показаны системы создания жидкостного и парового орошений, нагрева и охлаждения продуктов и др.

В целом на ГФУ применяется от 3 до 10 ректификационных колонн, соединенных между собой по разным технологическим схемам. Суммарное число тарелок во всех колоннах колеблется от 390 до 720 штук, а число тарелок в изобутановой и изопентановой колоннах (колонны имеют то же название, что и их ректификат) – от 97 до 180 штук. Оптимальная схема соединения колонны между собой в каждом конкретном случае определяется по минимальной себестоимости готовой продукции.

Распределение затрат на выделение отдельных фракций на ГФУ приведено в табл. 8.1, из которой видно, что максимальные затраты приходятся на разделение близкокипящих компонентов.

Рис. 8.3. Варианты построения технологических схем ГФУ

Русский

Английский

Арабский немецкий английский испанский французский иврит итальянский японский голландский польский португальский румынский русский турецкий

"> This link will open in a new tab "> This link will open in a new tab ">

На основании Вашего запроса эти примеры могут содержать грубую лексику.

На основании Вашего запроса эти примеры могут содержать разговорную лексику.

Перевод "технологический режим" на английский

Другие переводы

Приведен технологический режим тепловлажностной обработки с аэродинамическим нагревателем роторного типа.

The technological mode of thermal and humidity treatment using the aerodynamic heater of ring-type is proposed.

Technological mode of thermal and humidity treatment using the aerodynamic heater of ring-type is proposed.">

Установлен оптимальный технологический режим получения высококонцентрированных суспензий на основе шламов углеобогатительных фабрик и показана возможность их использования в качестве вторичного энергоносителя.

The best production mode has been found and possibility of using of the highly concentrated coal-refining sludges as recycle energy source was shown.

Production mode has been found and possibility of using of the highly concentrated coal-refining sludges as recycle energy source was shown.">

Предложить пример

Другие результаты

ШФД - сырье для получения бензина, дизельного топлива. Значение температуры разделения выбирается из диапазона температур 300-380 0С, этим задается режим технологического процесса.

Production of 80% and more (of the feed stock weight) LD depending on physical and chemical properties of the stock .

В результате повышается надежность безопасной работы опасного технологического процесса путем предотвращения возможности перевода технологического процесса в режим с достижением недопустимых значений параметров, определяющих опасность технологического процесса, при заданной 8 часовой продолжительности диверсионного управления технологическим процессом.

Said invention increases the operating reliability of the environmentally dangerous production process by preventing the possibility of translating said production process in a mode production subversive control thereof.

Production process by preventing the possibility of translating said production process in a mode making it possible to attain unacceptable parameter values which determine the production process danger for the 8-hour run time of a subversive control thereof.">

Законодательство должно быть таким, чтобы обеспечивались правовая безопасность, предсказуемость и равный технологический и коммерческий режим и устранялись препятствия для доступа к электронной торговле и ее использования, а также для ее свободного развития.

Legislation should aim at providing legal security and predictability and technological and commercial neutrality as well as removing barriers to accessing and using e-commerce and to the free movement of e-commerce.

Technological and commercial neutrality as well as removing barriers to accessing and using e-commerce and to the free movement of e-commerce.">

Женщины реже , чем мужчины, используют технологические достижения в своей предпринимательской деятельности.

Are less likely than men to take advance of the technological development running their businesses.">

Тем самым данные продукты в силу своего технологического характера оказывают влияние на режим международной торговли и изменяют его.

Technological nature of products was affecting and changing the international trade regime .">

Действующий глобальный режим препятствует использованию технологий в интересах развития, ущемляя права всех на совместное использование выгод от технологического прогресса.

Regime in place inhibited the use of technology for development by impeding the rights of all to share in the benefits of technological advancement.">

Режим ВТО, регулирующий права интеллектуальной собственности, может сдерживать развитие технологического потенциала страны и повышать издержки ввода в производственный процесс технологоемких ресурсов.

The WTO regime of intellectual property rights might constrain the development of a country"s technological capabilities and raise the cost of the technology-intensive inputs in the production process.

Regime of intellectual property rights might constrain the development of a country"s technological capabilities and raise the cost of the technology-intensive inputs in the production process.">

Режим применения сильной системы ПИС, быть может, целесообразно дифференцировать в зависимости от уровня экономического и технологического развития.

Можно было бы предусмотреть льготный режим для тех тендерных заявок, которые вносят вклад в повышение спроса на местные технологические новшества или НИОКР.

Treatment could be granted for bids that contributed to demand for local technological improvement or R&D.">

Руководствуясь этой целью, Европейский союз считает, что режим проверки Конвенции по химическому оружию должен обеспечивать учет новых научных, технологических и промышленных достижений в области химии.

With this in view the European Union considers that the verification regime of the Chemical Weapons Convention must take account of new scientific, technological and industrial developments in the field of chemistry.

Regime of the Chemical Weapons Convention must take account of new scientific, technological and industrial developments in the field of chemistry.">

Международный режим в этой области должен постоянно совершенствоваться с учетом новых технологических и социально-экономических достижений и в соответствии с принципом общей, но дифференцированной ответственности.

The international regime on this matter should evolve constantly in response to technological and socio-economic developments and on the basis of common but differentiated responsibility.

Regime on this matter should evolve constantly in response to technological and socio-economic developments and on the basis of common but differentiated responsibility.">

Слабый режим ПИС использовался в качестве инструмента получения доступа к иностранным технологиям и их развития методами обратной разработки, с расширением таким образом отечественного технологического потенциала.

Такой соблазн существует, он затрагивает различные государства, и так или иначе этот соблазн и эти технологические возможности, которые в определенном смысле могут рассматриваться как законные, подрывают режим нераспространения.

That temptation exists, it is affecting various States and, in one way or another, it and these technological developments - which in a certain sense can be considered legitimate - shatter the non-proliferation regime .

Technological developments - which in a certain sense can be considered legitimate - shatter the non-proliferation regime .">

Однако вдобавок к общему обязательству государств добросовестно подходить к применению норм, принятых на суверенной основе, режим проверки, опирающийся на технологические достижения, рано или поздно позволит обнаруживать любые нарушения договора.

However, above and beyond the general commitment of States to act in good faith in applying rules accepted in a sovereign manner, a verification regime that benefited from the development of technologies would one day detect any violations of the treaty.

Regime that benefited from the development of technologies would one day detect any violations of the treaty.">

В частности, МАГАТЭ должно создать надежный и гибкий режим гарантий с учетом всей информации, доступной для инспекторов, опирающийся на адаптивную международную технологическую основу для создания усовершенствованных гарантий.

1. Классификация печей и основные технологические параметры работы

Во многих случаях для характеристики ванной стекловаренной печи используют ее варочную производительность. По производительности печиусловно делят на крупногабаритные (от 50 т/сут до 150 и выше), среднегабаритные (от 10 до 50 т/сут) и малогабаритные (от 3 до 10 т/сут). При увеличении удельного съема стекломассы эти показатели в целом не характеризуют размеры ванной печи. В зависимости от типа вырабатываемого стекла печи подразделяются на ванные печи листового, тарного стекла, сортовой посуды, технических и специальных стекол. Для производства листового стекла используют печи производительностью 600 - 800 т/ сут и более. Для производства тары - печи производительностью 300 - 400 т/ сут. Техническая характеристика крупных и средних ванных печей, по данным проф. М. Г. Степаненко, приведена в таблице 1.

Таблица 1

Группа печей	Тип бассейна печи	Выпускаемое стекло	Площадь бассейна печи,м 2		Удельный съем стекла с отап. площади, кг/м 2 в сут.	Удельный расход тепла, кДж/кг продукции
			Отапливаемая часть	Выра-боточная
Крупные ванные печи(60-450 т/сутки)	Без преград	листовое	800-300	60-180	600-1500	15000-19000
	Проточный	Бутылочное (темно-зеленое)	60-85	15-20	900-1800	18000-20000
		Сортовое (полубелое)	50-70	12-20	700-1500	12500-13500
		Консервная тара (полубелая)	100-120	20-25	800-1500	12500-14000
Средние ванные печи (15-60 т/сут)	Проточный	Бутылочное (полубелое и зеленое)	20-60	8-15	700-1500	12500-14000
		Сортовое (полубелое)	20-60	8-15	700-1500	21000-25000
		Консервная тара (полубелая и зеленая)	25-60	10-15	700-1500	16500-21000
		Парфюмерное, аптечное, кол-бовое (полубелое)	15-45	8-15	600-1500	16500-25000
	Общий	Тарное (полубелое и зеленое)	15-30		400-800	16500-29000
		Разное (полубелое и зеленое)	10-25		400-1000	55000-71000

По направлению пламени. В ванных печах газы могут двигаться в поперечном, подковообразном и комбинированном направлениях по отношению к направлению движения стекломассы (рис. 1).

Поперечное направление газов понимается как перпендикулярное производственному потоку стекломассы, а продольное как параллельное или совпадающее с ним. В регенеративных печах применяют поперечное и подковообразное направление газов, а в рекуператив­ных, кроме того, продольное и комбинированное. В ма­лых регенеративных или рекуперативных ванных печах горелки чаще всего располагают с торца, а газы дви­жутся подковообразно. При этом удлиняется путь газов, что дает возможность более полно завершить горение и использовать тепло отходящих газов. В средних и крупных ванных печах обычно применяют поперечное направление газов и горелки располагают на продоль­ных сторонах печи. Такое расположение горелок позво­ляет регулировать распределение температур, давлений и состава газовой среды по длине печи.

По конструкции бассейна. Варочный бассейн является существенной конструктивной частью печи, при этом его геометрические размеры, как основная площадь, соотношение длины к ширине и глубина ванны должны соответствовать производственным требованиям. В ванных печах непрерывного действия все стадии процесса стекловарения протекают в определенной по­следовательности непрерывно и одновременно в различ­ных частях бассейна печи. Различают зоны варки, осветления, студки и выработки, которые располагаются одна за другой на различных участках по длине бассей­на печи. Смесь шихты и боя, непрерывно загружаемая в одном конце печи, постепенно проходит зоны бассейна с различными температурными условиями и прев­ращается в однородную гомогенную стекломассу, которая вырабатывается в противоположном конце печи. В каждой зоне необходимо поддерживать неизменный во времени (стационарный) температурный режим. Возможность установления определенного температурного режима в ванных печах непрерывного действия предусматривается конструкцией их рабочей камеры. В зависимости от того, насколько сильно разграничены зона студки и зона осветления, настолько отличаются между собой ванны с протоком и «открытые» ванны. Ванная печь с протоком является типичной ванной для изготовления полого стекла, так называемые «открытые» печи применяют для изготовления листового стекла. На рис. 2 представлены схемы бассейна ванный печей.

Рис. 2. Схемы бассейна ванных печей: а – регенеративная печь с газовым пространством, разделенным сплошным экраном, и с поперечным направ­лением пламени; б- регенеративная печь с полностью разделенным газовым пространством и поперечным направлением пламени; в - регенеративная печь с газовым пространством, разделенным решетчатым экраном, и с поперечным направлением пламени; г - регенеративная печь с решетчатым экраном и под­ковообразным направлением пламени; д - рекуперативная печь с подковооб­разным направлением пламени; е - рекуперативная печь с продольным направ­лением пламени; ж- рекуперативная печь с продольным направлением пламе­ни и двойным сводом; з - рекуперативная печь с противоточным движением газов и стекломассы и продольным направлением пламени; и - трехзонная печь с регулятором уровня отбора стекломассы и поперечным направлением пламе­ни; к - печь с выделенной варочной зоной и поперечным на­правлением пламени; / -проток; 2 - лодка; 3 - решетчатый экран; 4 - горел­ки; 5 - загрузочный карман; 6 - рекуператор; 7 - варочная часть; 8 - зона ос­ветления; 9 - зона студки или выработки; 10 - пороги на дне бассейна.

Для выделения отдельных зон с различными темпера­турными режимами газовое пространство рабочей ка­меры разделяют приспособлениями из огнеупорных ма­териалов различной конструкции. Регулирование режима варки улучшается при разделении газового пространства рабочей камеры печи сплошными или решетчатыми перегородками (экранами), шиберами или сниженными арками. Поддержанию необходимого температурного режима по длине бассейна печи способствуют и устанав­ливаемые в стекломассе огнеупорные разделительные приспособления - заградительные лодки, пороги, прото­ки. Устройство протоков и других разделительных при­способлений позволяет изменить характер движения по­токов стекломассы и отбирать для выработки более ох­лажденную и проваренную стекломассу.

По способам использования тепла отходящих газов печи подразделяются на рекуперативные, регенеративные и прямого нагрева.

Рекуперативная утилизация тепла. Ванные печи для варки стекла небольших размеров работают на постоянном пламени, поэтому для рекуперации отработанных газов, непрерывно работающих теплообменников, необходимы так называемые рекуператоры. Применяются для этой цели керамические и стальные рекуператоры. На рис. 3. показан принцип действия керамического рекуператора. Горячие дымовые газы отводятся через трубы из материала с хорошей теплопроводностью. Воздух, необходимый для горения, проходит трубами в перекрестном потоке и таким образом подогревается. При использовании керамических рекуператоров можно получить подогретый воздух до 1000 °С. Основная проблема при применении керамических рекуператоров заключается в уплотнении путей для отработанных газов по отношению к воздуху. При не герметичности труба вместе с отработанным газом отсасывает воздух, необходимый для горения, что мешает образованию пламени.

Рис. 3. Схема керамического рекуператора: 1 – вход дымовых газов; 2 – выход дымовых газов; 3 – вход воздуха; 4 – выход воздуха.

На рис. 4 дано схематичное изображение металлического рекуператора типа радиационного рекуператора с двойным кожухом. Дымовые газы проходят с малой скоростью через внутренний цилиндр, в то время как нагреваемый воздух, необходимый для горения, с высокой скоростью устремляется через кольцевую щель между внутренними и внешними цилиндрами. Максимальная температура для предварительного нагрева воз металлических рекуператорах составляет 600 - 700 °С. Преимущество рекуператоров перед регенераторами состоит в том, что они, с одной стороны, имеют невысокую стоимость, с другой стороны, достигается постоянная температура подогрева воздуха для горения, и таким образом поддерживаются стабильные условия горения. Недостатком является их незначительный к.п.д. рекуперации тепла, особенно у стальных рекуператоров.

Рис. 4. Схема металлического рекуператора

Регенеративная утилизация тепла. Утилизация тепла через регенераторы происходит дискретно из-за переменного нагрева, например в ванной печи с поперечными горелками. Обычно регенераторы состоя из вытянутых вверх камер, расположенных по обеим сторонам стекловаренной печи. Эти регенеративные камеры выполнены из огнеупорных кирпичей таким образом, чтобы обеспечить свободное прохождение через каналы горячих дымовых газов. При этом тепло дымовых газов передается огнеупорам. Насадка регенератора должна быть сконструирована с максимальной площадью нагрева по объему. С другой стороны сопротивление потока дымовых газов или воздуха, необходимого для горения, должно быть не слишком большим. Вертикальная кладка насадки регенератора и открытая корзиночная насадка являются самыми распространенными видами кладки огнеупорных кирпичей в регенеративных камерах. Когда огнеупоры нагреваются до определенной температуры (свыше 1100 о С) направление обогрева меняется. Воздух для горения проходит через нагретые камеры и там приобретает необходимую температуру. Переключение направления пламени происходит почти каждые 20 мин. Использование регенераторов дает возможность получать температуру предварительного нагрева на 300 - 500 °С выше, чем при применении рекуператоров. Улучшение использования тепла дымовых газов и большая жесткость установки являются дальнейшими преимуществами регенераторов.

Печи прямого нагрева. В ряде случаев в линиях сравнительно небольшой производительности применяют печи прямого нагрева. На рис. 5 представлен вид печи прямого нагрева. Термин «прямой нагрев» не характеризует сущности обогрева, т.к. во всех пламенных печах газы непосредственно нагревают шихту и стекломассу. Отсутствие регенераторов в этих печах делает их более компактными и дешевыми. Горелки располагают вдоль боковых сторон по длине печи. Продукты горения движутся в противотоке с шихтой и поверхностным слоем стекломассы и отводятся со стороны загрузки, в результате чего продукты уноса шихты не осаждаются на кладке пламенного пространства, износ ее уменьшается, и она может, снабжена хорошей тепловой изоляцией. Условия печи прямого нагрева могут быть улучшены, если ее снабдить металлическим рекуператором, а также дополнительными устройствами для использования тепла отходящих газов после рекуператора, например для получения пара или подогрева воды.

Р ис. 5. Печь прямого нагрева

Главными параметрами, влияющими на технологические режимы при реконструкции зданий, являются:

Температурные пределы применения строительных материалов;

Температура и относительная влажность воздуха;

Скорость воздушных потоков;

Жизнеспособность технологий в зависимости от параметров окружающей среды;

Эксплуатационные режимы машин и механизмов.

В зависимости от используемых конструкций, материалов и полуфабрикатов в технологических процессах протекают физические, физико-химические, гидромеханические, механические и другие процессы, которые определяют условия работы. Эти условия и составляют технологические режимы.

Наибольшее влияние на технологические процессы оказывает температурный фактор, который ускоряет или замедляет химические реакции, связанные с набором прочности бетоном, раствором и другими материалами (рис. 5.1). Переход в зону отрицательных температур приводит к возникновению технологических перерывов, к повышенному расходу энергозатрат, увеличению продолжительности работ. В ряде случаев понижение температуры окружающей среды исключает использование тех или иных технологий.Многими техническими условиями на материалы регламентируются температура и относительная влажность. Отклонения от технологических регламентов приводят к снижению физико-механических характеристик и качества работ.

Рис. 5.1. Кривые набора прочности бетона в зависимости от температуры бетонной смеси

Существенное влияние на качество работ оказывают технологические режимы динамического воздействия. Например,нарушение технологического регламента по вибрационной обработке бетонной смеси приводит к снижению плотности бетона конструкций, его однородности и прочности.При этом определяющими факторами являются продолжительность вибрирования,частота и амплитуда колебаний, а также геометрическое положение вибратора относительно опалубки (рис. 5.2). Отклонение от технологических режимов приводит к расслоению смесей при увеличении продолжительности вибрирования и снижению физико-механических характеристик конструкций при недостаточной продолжительности виброобработки.

Рис. 5.2. Изменение плотности слоев бетонной смеси в зависимости от продолжительности вибрирования (а )и распределение амплитуд колебаний от глубинного вибратора (б )
Z -зона уплотнения бетонной смеси; А 1 , А 2 - амплитуда колебаний вибратора; Z р - зона расслоения бетонной смеси

Регламентированы режимы работы машин, механизмов и ручного механизированного инструмента. Их параметры и область допустимых отклонений содержатся в технических условиях и паспортах.Они учитываются при проектировании механизации строительных процессов.Температура, относительная влажность и скорость движения воздуха регламентируются не только техническими условиями на материалы, но и санитарными нормами, ограничивающими продолжительность пребывания рабочих или запрещающими производство работ.

Технологический режим - это ряд условий, обеспечивающих ход технологического процесса в нужных направлениях и масштабе при максимальном выходе продукта. Факторы режима, необходимые для обеспечения требуемого направления жизнедеятельности дрожжей и максимального выхода, следующие: состав среды; состав питательных солей и количество их на единицу расхода питательной среды; рН среды и рН выращивания; температура выращивания; остаточная концентрация питательных веществ в бражке время роста дрожжей; время нахождения среды в инокуляторе; расход воздуха. Факторы, обусловливающие максимальную производительность инокулятора и экономичность процесса: запас дрожжей в инокуляторе, который определяется полезным запасом жидкости в инокуляторе в рабочей концентрацией дрожжей в жидкости; время роста дрожжей; часовой расход редуцирующих веществ (РВ), определяемый расходом питательной среды и концентрацией РВ в среде; время нахождения среды в инокуляторе. К этой группе факторов относятся также указанные выше остаточные концентрации РВ и солей, расход воздуха.

Состав среды

Для выращивания дрожжей в промышленности применяются три вида гидролизных сред: гидролизат, барда и смесь барды с гидролизатом. Они служат источником основной составной части дрожжей - углерода. В процессе жизнедеятельности дрожжи усваивают углерод из таких, входящих в состав гидролизных сред соединений, как сахара и органические кислоты (главным образом уксусная). Основное различие между этими средами заключается в количестве содержащихся в них питательных веществ и в соотношении сахаров (РВ) и органических кислот. Так, в гидролизате содержится 3,0_3,5% РВ и только 03-О,45% органических кислот, что составляет лишь около 10/ от суммарного количества сахаров и кислот. В барде содержится РВ 0,6-0,7%, органических кислот-около 0,2%, т. е. доля их в сумме источков углерода для дрожжей составляет до 25%. В смеси барды и гидролизата это соотношение может быть самым разнообразным в зависимости от того, сколько гидролизата добавлено к барде. Состав сахаров барды и гидролизата также различен. В барде содержатся только пентозные сахара, в гидролизате около 20% сахаров составляют пентозы, около 80% гексозы. По питательной ценности сахара и органические кислоты неравнозначны. Известно, что ценность источника углерода как питательного вещества для микроорганизма и зависит от степени окисленности атомов углерода, входящих в состав молекулы этого вещества. С этой точки зрения все соединения углерода по их питательной ценности можно расположить следующим образом. Углекислота, где атом углерода полностью окислен, практически не может быть источником энергии для микроорганизмов. Использовать ее как строительный материал микробы могут лишь в присутствии других источников энергии (например, при фотосинтезе). Органические кислоты, в состав которых входит карбоксил, где три валентности насыщены кислородом и лишь одна может еще окисляться. Питательная ценность кислот зависит от радикала. Такие кислоты, как муравьиная и щавелевая, практически не используются микроорганизмами.

Уксусная кислота утилизируется дрожжами, но выход биомассы при этом ниже, чем при использовании сахаров. Сахара, которые содержат полуокисленные атомы углерода входящие в состав групп -СН 2 ОН, -СНОН-, =СОН-. Такие атомы легче всего подвергаются окислительно-восстановительным превращениям и потому содержащие их вещества представляют высокую питательную ценность для дрожжей. Согласно литературным данным выход биомассы (абсолютно сухой) от сахаров может достигать 57_80%. Кроме сахаров, сюда же можно отнести в другие вещества, содержащие спиртовую группу-глицерин, маннит, винную, лимонную кислоты в т. д. Соединения с большим количеством метильных (-СН 3 и метиленовых (-СН 2 -) групп, такие как углеводороды (газообразные и парафинового ряда), высшие жирные кислоты, которые могут служить источником углерода для микроорганизмов и конкретно для дрожжей. Выход биомассы из них составляет более 100%. Однако потребление их затруднено в связи с тем, что эти вещества плохо растворяются в воде, а, кроме того, они не могут без предварительного частичного окисления участвовать в реакциях внутри клетки. Поэтому усвоение таких веществ идет в две стадии: сначала они окисляются, а затем уже полуокисленные продукты используются клеткой. Сахара в органические кислоты неравнозначны еще и в том отношении, что в результате использования ах дрожжами рН (активная кислотность) среды изменяется по-разному. IIри использовании сахаров в комплексе с сульфатом аммония в качестве источника азота идет сильное подкисление культуральной среды; при переработке сахаров с аммиачной водой среда остается нейтральной; при использовании же дрожжами уксусной кислоты в комплексе с любым источником азота (сульфат аммония, аммиачная вода) культуральная среда (бражка) подщелачивается. Гидролизат в барда отличаются друг от друга еще в различным содержанием в них вредных и полезных примесей. Барда - более доброкачественная и более полноценная среда. Это объясняется тем, что барда уже прошла один биологический цех - спиртовой, где часть вредных примесей гидролизата была адсорбирована спиртовыми дрожжами, часть разрушена, часть улетучилась при отгонке спирта на бражной колонне. Кроме того, за счет метаболизма спиртовых дрожжей барда содержит значительное количество биостимуляторов. Гидролизат практически их не содержит. В барде в пересчете на сахар находится значительно больше микроэлементов, так как при равном количестве элементов, перешедших в эти среды из древесины, содержание сахара в барде в 5-6 раз меньше, чем в гидролизате. Все перечисленные особенности этих сред имеют большое значение при выращивании дрожжей и должны быть учтены при составлении режима. Так, от типа среды зависит выбор источника азота, количество минеральных добавок, выбор расы дрожжей (на барде могут расти все дрожжи, на гидролизате без добавки биостимуляторов - только автоауксотрофные дрожжи типа Сапаdidа sсottii, которые сами синтезируют биос из неорганических веществ), выбор способа выращивания (он определяется содержанием сахара в среде) и другие факторы.