1.1. Назначение и характеристика химических аппаратов

Химические аппараты предназначаются для осуществления в них хими­ческих, физических или физико-химических процессов (химическая реакция, теплообмен без изменения агрегатного состояния, испарение, конденсация, кри­сталлизация, растворение, выпарка, ректификация, абсорбция, адсорбция, се­парация, фильтрация и т. д.), а также для хранения или перемещения в них различных химических веществ.

В зависимости от назначения, чаще всего по протекающему технологическому процессу, химические аппараты называются: реактор, теплообменник, испари­тель, конденсатор и т. д.

Содержащиеся и перерабатываемые вещества в аппаратах бывают в разном агрегатном состоянии (чаще всего в жидком и газообразном, реже в твердом), различной химической активности (по отношению к конструкционным матери­алам) — от инертных до весьма агрессивных, для обслуживающего персонала — от безвредных до токсичных и в эксплуатации — от безопасных до огневзрыво­опасных.

Различные химико-технологические процессы в аппаратах осуществляются при различных, свойственных каждому процессу, давлениях — от глубокого вакуума до избыточного в несколько сот тысяч килопаскалей и самых разно­образных температурах — от —250 до +900 °С.

Характер работы аппаратов бывает непрерывный и периодический, а уста­новка их может быть стационарной (в помещении или на открытой пло­щадке) и нестационарной (предусматривающей или допускающей перемещение аппарата).

Все химические аппараты, в зависимости от предъявляемых к ним техни­ческих требований, разделяются на подведомственные и не подведомственные Госгортехнадзору ОХР.

Подведомственными Госгортехнадзору являются аппараты с содержащи­мися в них под избыточным давлением—свыше 0,07 МПа—огневзрывоопасными и сильно токсичными средами (независимо от их рабочих параметров); с инертными, горючими и агрессивными средами (без учета гидростатического давления от столба жидкости, если таковая имеется или может быть в аппарате) и аппараты, работающие без избыточного давления, но при эксплуатации в которых возможно повышение избыточного давления до 0,07 МПа.

Не подведомственными Госгортехнадзору являются все остальные аппараты, в том числе работающие под вакуумом и наливом.

В справочнике рассматриваются аппараты преимущественно цилиндри­ческой формы, имеющие наибольшее применение в аппаратостроении.

Стальные сварные аппараты, в зависимости от содержащейся в них среды и ее рабочих параметров, с целью определения методов и объема контрольных операций для сварных соединений подразделяются на пять групп согласно табл. 1.1 (ОСТ 26-291-79).

Все аппараты наряду с наличием у них своих специфических устройств, как правило, состоят из следующих основных элементов и узлов: цилиндрического корпуса (из одной или нескольких обечаек), днища, крышки, штуцеров (для присоединения трубной арматуры, трубопроводов), устройств для присоединения контрольно-измерительных приборов, люков, опоры, сварных и фланцевых соединений, строповых устройств.

Указанные элементы и узлы являются обычно общими для всех аппаратов. Конструкция и расчет их на прочность рассматриваются во втором разделе справочника.

Собственно аппараты разделены по наиболее удобному для конструирования и расчета их на прочность признаку на три характерных вида: емкостные, теп­лообменные и колонные.

Отличительным признаком емкостных аппаратов являются все горизон­тальные и вертикальные (при соотношении НID « 5) аппараты, в которых могут быть различные специальные внутренние устройства, а также обогревающие или охлаждающие рубашки.

Отличительным признаком теплообменных (преимущественно кожухотруб­чатых) аппаратов, имеющих наибольшее применение, является наличие у них кожуха и труб независимо от положения аппарата (горизонтального или верти­кального).

Отличительным признаком колонных аппаратов является их вертикальное положение (при соотношении НID > 5), в которых имеются различные внутрен­ние устройства в виде тарелок или насадки (в сорбционных и ректификационных колоннах). К ним относятся также комбинированные или агрегатированные аппараты, представляющие собой расположенные друг над другом различные по конструкции и назначению несколько аппаратов, жестко соединенных между собой.

Типовые конструкции перечисленных видов аппаратов и расчеты их рассма­триваются в третьем разделе справочника.