Синтез минералов Том 1 - Хаджи В.Е.
Скачать (прямая ссылка):
В случае использования металлических футеровок реализация принципа малого внешнего объема требует создания внешнего свободного объема почти на два порядка меньше, чем внутренний. Осуществить на практике такое отношение объемов трудно, а зачастую невозможно. Поэтому заливка металлических плавающих футеровок должна осуществляться гораздо более тщательно. Желательно, чтобы ошибки в заливке этих футеровок не превосходили 1 —5 %•
Для обеспечения достаточной малости внешнего объема могут использоваться специальные технические решения. Целесообразно предусматривать затворные узлы плавающей тонкостенной футеровки с минимальными диаметральными габаритами. Если несущий сосуд проектируется для постоянной эксплуатации с плавающей футеровкой, хорошо предусмотреть изнутри в верхней части корпуса цилиндрическую выточку для размещения в ней силовых элементов затворного узла футеровки. При этом нижняя часть футеровки выполняется с бутылочной горловиной, чтобы наружный диаметр ее нижнего затвора не превосходил диаметра футеровки.
Хороший эффект дает использование вытеснителей различного типа, выполняемых из недефицитных марок сталей и размещаемых в полости между футеровкой и несущим сосудом та-
263
IX
Рис. 88. Графики зависимости допустимой ошибки в заливке плавающей футеровки и несущего сосуда от различных футеровочных материалов:
1 — фторопласт-4; _2 — медь; 3 — коррози-онноустойчивая сталь ким образом, чтобы максимально уменьшить свободный объем этой полости, не уменьшая деформационную способность футеровки и ее тепловые расширения.
Бывают ситуации, когда нет необходимости в предохранении всей внутренней поверхности несущего сосуда от контакта с технологической средой, при этом достаточно изолировать часть поверхности, обычно нижнюю зону. В этом случае целесообразно использовать незамкнутую футеровку, отделяющую от рабочего раствора только опасную зону. Такая «частичная футеровка» может быть как контактного, так и плавающего типа. Последний вариант удобен при наличии периферийно расположенных внутренних нагревателей. Тогда футеровка в виде цилиндрического отбортованного стакана устанавливается внутри нагревателей и примыкает к корпусу над ними. Герметизацию открытой футеровки с корпусом осуществить трудно. Частично это удается сделать с помощью упругой торообразной отбортовки. Однако полная герметичность в этих случаях, как правило, и не требуется. Достаточно, чтобы в полость между футеровкой и несущим сосудом не попадала «тяжелая» фаза и не создавалась повышенная концентрация щелочи. Это будет достигнуто и без полной герметизации указанной полости, если перед установкой футеровки ее заполнить расчетным количеством нейтральной среды (дистиллированной воды), а контакт футеровки с корпусом сводит к минимуму массообмен между средами внутри и снаружи футеровки.
Контактные футеровки
Контактные футеровки позволяют максимально использовать полезный рабочий объем несущего сосуда. Для этих футеровок нет проблемы обеспечения баланса давлений. К основным недостаткам этих футеровок можно отнести сложность их монтажа и особенно демонтажа, дополнительные трудности с герметизацией футерованных затворов, неудобство контроля давления и некоторые другие.
Сравнительно просто решается конструирование контактных футеровок из металлов. В этих случаях может использоваться обычный несущий сосуд, в который вставляется коррозионно-за-щитная оболочка, плотно прилегающая к корпусу сосуда, а затворы снабжаются защитными прокладками из футеровочного материала. Удобны для футерования затворы с двухконусным обтюратором (см. гл. 9). Футеровка выполняется с конической отбортовкой, соответствующей коническому уплотнению корпуса, а на нижней и под верхней крышкой устанавливают тарельчатые футеровки.
При использовании пробковых затворов с типом уплотнения «сфера по конусу» возникают очень большие контактные напряжения. Это надо учитывать при футеровании этих затворов, так как футеровочные материалы, как правило, обладают низкой твердостью и могут продавливаться в зоне уплотнения. 264 Сложнее дело обстоит с созданием надежных контактных футеровок из фторопласта и других термопластических материалов. Дело в том, что эти материалы имеют коэффициент термического расширения во много раз (на порядок и более) больше, чем материал несущего сосуда. Это приводит к гофрированию футеровки, тем более что внутреннее давление, препятствующее зарождению гофр, интенсивно растет в сосудах синтеза при температуре выше 200 0C, когда гофры уже начинают зарождаться. Образовавшиеся гофры под действием внутреннего давления разрушаются, и футеровка теряет герметичность.
Эту трудность можно преодолеть, если совместить контактную футеровку с корпусом несущего сосуда по кольцевым выточкам или винтовой канавке. Тогда происходит разбиение общего избыточного (по отношению к сосуду) удлинения футеровки на небольшие удлинения отдельных участков, которые не приводят к разрушению и повреждению футеровки. Такой способ разделения температурных деформаций успешно применяется в создании укрупненных фторопластовых футеровок емкостью от нескольких до десятков литров. Естественно, что при использовании указанного приема необходимо изготавливать несущий сосуд специально для футеровки или реконструировать имеющийся. Если это нежелательно, можно использовать специальный вкладыш с канавками. Совмещение футеровки с корпусом по пазам может осуществляться различными способами. Если паз имеет вид винтовой канавки, то футеровку с наружной резьбой просто вворачивают в корпус. Такой вариант удобнее для монтажа и демонтажа, однако предъявляет повышенные требования к постоянству геометрических размеров пластмассовых (фторопластовых) труб. Эти требования зачастую не удовлетворяются, тогда целесообразнее применять кольцевые канавки и запрессовывать туда футеровку. Если глубину канавок и расстояние между ними подобрать таким образом, чтобы увеличение длины образующей внутренней поверхности корпуса из-за канавок равнялось разнице тепловых удлинений футеровки и корпуса, то, вставляя гладкую цилиндрическую фторопластовую трубу в корпус и нагревая до рабочей температуры под небольшим внутренним давлением (0,5—1 МПа), можно легко совместить корпуса футеровки и несущего сосуда по канавкам. При остывании термопластичная футеровка сохранит приобретенную форму.
