Эффективность тарельчатых аппаратов разделения углеводородов на основе гидродинамической аналогии

• Автор: Мерзляков, Сергей Александрович
• Шифр специальности: 05.17.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Казань
• Количество страниц: 181 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА I. АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩИХ ПОДХОДОВ К ОПРЕДЕЛЕНИЮ ЭФФЕКТИВНОСТИ МАССООБМЕННЫХ АППАРАТОВ, ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ И МЕТОДЫ РЕШЕНИЯ
1Л Определение эффективности и числа ступеней разделения массообменных аппаратов
1.2 Оперделение эффективности по эмпирическим зависимостям
1.3 Использование кинетических зависимостей для определения эффективности
1.4 Влияние структуры потока на эффективность ректификационных колонн
1.5 Определение эффективности на основе сопряженного физического и математического моделирования процессов переноса импульса и массы в барботажном слое
1.6 Постановка задачи и метод определения эффективности ректификационных колонн
ГЛАВА II. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ КОЛОННЫХ МАССООБМЕННЫХ АППАРАТОВ ПРИ ПОЛНОМ ПЕРЕМЕШИВАНИИ ЖИДКОСТИ В БАРБОТАЖНОМ СЛОЕ НА ТАРЕЛКАХ
2.1 Эффективность контактных устройств и колонных аппаратов при полном перемешивании жидкости на тарелках
2.2 Определение кинетических параметров на основе гидродинамической аналогии процессов переноса в барботажном слое
2.3 Оценка эффективности разделения компонентов по степени извлечения

2.4 Расчет и сравнение КПД на тарелках различных конструкций и масштаба
2.4.1 Эффективность колонны с ситчатыми и колпачковыми тарелками при разделении смеси бензол-толуол
2.4.2 Эффективность действующей колонны разделения
многокомпонентной смеси (компоненты питания: пропан, изобутан, бутан, изопентан, пентан, гексан)
2.4.3 Эффективность действующей колонны разделения
многокомпонентной смеси (компоненты питания: этан, пропан, изобутан, бутан, изопентан, пентан, гексан)
ГЛАВА III. ВЛИЯНИЕ СТРУКТУРЫ ПОТОКА ЖИДКОСТИ НА ЭФФЕКТИВНОСТЬ МАССООБМЕННЫХ АППАРАТОВ
3.1 Уравнение переноса импульса и массы в барботажном слое на контактных устройствах массообменных аппаратов
3.2. Вариационный метод решения уравнений движения жидкости на контактном устройстве
3.2.1 Моделирование структуры потока жидкости ячеечной моделью с учетом движения жидкости в поперечном направлении
3.2.2 Моделирование структуры потока жидкости ячеечной моделью на ситчатых тарелках при разделении смеси бензол-толуол
3.2.3 Моделирование структуры потока жидкости ячеечной моделью при разделении многокомпонентной смеси с учетом движения жидкости в поперечном направлении
3.2.4 Моделирование структуры потока жидкости ячеечной моделью без учета движения жидкости в поперечном направлении
3.2.5 Моделирование структуры потока жидкости ячеечной моделью на ситчатых тарелках без поперечного перемешивания при разделении смеси бензол-толуол

3.2.6 Моделирование структуры потока жидкости ячеечной моделью на ситчатых тарелках без поперечного перемешивания при разделении многокомпонентной смеси
3.3 Моделирование массопереноса и эффективности с помощью диффузионной модели при средней скорости жидкости на тарелке
ГЛАВА IV. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЧИСЛА СТУПЕНЕЙ РАЗДЕЛЕНИЯ КОЛОННЫХ МАССООБМЕННЫХ АППАРАТОВ
4.1 Определение количества действительных тарелок по заданной концентрации на концах колонны
4.1.1 Количество действительных тарелок по заданной концентрации НК компонента в паровой фазе
4.1.2 Количество действительных тарелок по заданной концентрации ВК компонента в паровой фазе
4.1.3 Количество действительных тарелок по заданной концентрации НК компонента в жидкой фазе
4.1.4 Количество действительных тарелок по заданной концентрации ВК компонента в жидкой фазе
4.2 Моделирование процессов разделения в ректификационных колоннах при полном перемешивании жидкости на тарелках
4.3 Определение числа ступеней разделения в процессах ректификации углеводородов
4.3.1 Определение числа ступеней разделения смеси бензол-толуол
4.3.2 Определение числа ступеней действующей установки разделения многокомпонентной смеси (компоненты питания: пропан, изобутан, бутан, изопентан, пентан, гексан)
4.3.3 Определение числа ступеней действующей установки разделения смеси (компоненты питания: изобутан, бутан)
4.3.4 Определение числа ступеней действующей установки разделения многокомпонентной смеси (компоненты питанияшзопентан, пентан, гексан)
Для соотношения эффективностей по паровой р0у и жидкой т)0х фазам используется, выражение:

ч Лох у
где т- коэффициент распределения; О, Ь - расход пара и жидкости.
Коэффициент массопередачи по уравнению аддитивности принято определять по коэффициентам массоотдачи:
1/МД-1/(рхАд)ж +1/т{руАд)г.
Кинетические параметры процессов массоотдачи в фазах (рхАд)ж и
(руАд) [97] записываются в виде (э = г - газовая фаза, э = ж - жидкая фаза):

Ч.з Рг 0 +ржёК Л у С ^кРг^к Ь° 2 ]
ак^Я^с, (р А + 2ст/Яэ)
Здесь Яи=11.6ЬД£ь, и .-и.,К^(д/2 + к;"), Ке, = и,. V
СЙ = 0,058Яе; ' , иж = игр, иг = ш0.
Для определения концентрации, покидающей контактное устройство, в [51] предложен подход, основанный на вариационной формулировке закона сохранения импульса [94]. По уравнению переноса импульса предлагается строить локальный потенциал [51]:

1’ Ь'

-и°и° —-и°и°—+ ут
0 0 <1и
и и и-ут и

Йи V-

и°о°о-Ут
/ гр ~

'йиУ ч<А о "
Й1;ЙГ| +

Используя соответствующие преобразования [51, 94] определяются
продольные и поперечные составляющие скорости. Затем предлагается
записать уравнения переноса массы в конечных разностях и определять