Физико-химические основы глубокой очистки сжиженных газов ректификацией при повышенном давлении

• Автор: Трубянов, Максим Михайлович
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Нижний Новгород
• Количество страниц: 124 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1Л Современные методы глубокой очистки летучих веществ

1.2 Актуальность применения ректификации при повышенном давлении для очистки сжиженных газов

1.3 К вопросу о влиянии давления на эффективность ректификационного разделения

1.4 Особенности анализа высокочистых летучих соединений

1.5 Выводы и задачи исследования

ГЛАВА 2. ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ РЕКТИФИКАЦИИ РАЗБАВЛЕННЫХ РАСТВОРОВ В НАСАДОЧНЫХ КОЛОННАХ ПРИ ПОВЫШЕННОМ ДАВЛЕНИИ
2.1 Основные показатели эффективности ректификационного разделения в насадочных колоннах
2.2 Корреляционные подходы к расчету частных коэффициентов массоотдачи и площади поверхности контакта фаз
ГЛАВА 3. РАВНОВЕСИЕ ЖИДКОСТЬ-ПАР В СИСТЕМАХ ОСНОВА-МИКРОПРИМЕСЬ В ОБЛАСТИ ВЫШЕ НОРМАЛЬНОЙ ТОЧКИ КИПЕНИЯ ОСНОВЫ
3.1 Основные соотношения, описывающие равновесие жидкость-пар в разбавленных растворах
3.2 Аналитическая обработка литературных данных о фазовом равновесии в системах на основе аммиака, силана и германа
3.3 Экспериментальное определение температурной зависимости коэффициента разделения жидкость-пар систем основа-микропримесь
ГЛАВА 4. КИНЕТИКА МАССОПЕРЕДАЧИ НА ЭФФЕКТИВНЫХ
НАСАДКАХ ПРИ ПОВЫШЕННОМ ДАВЛЕНИИ
4.1 Моделирование поведения активной поверхности контакта фаз на

насадке
4.2 Моделирование поведения частных коэффициентов массоотдачи в паре
и жидкости
ГЛАВА 5. ВЛИЯНИЕ ДАВЛЕНИЯ, ТЕМПЕРАТУРЫ И НАГРУЗКИ НА
ЭФФЕКТИВНОСТЬ РЕКТИФИКАЦИОННОГО РАЗДЕЛЕНИЯ
5.Е Разработка методики газохроматографического анализа особо чистого аммиака
5.1.1 Методика определения содержания примесей постоянных газов и диоксида углерода
5.1.2 Методика определения содержания примесей углеводородов и воды
5.2. Экспериментальное определение разделительной способности ректификационной колонны при повышенном давлении
5.3. Результаты эксперимента и их обсуждение
ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ
При производстве чистых веществ достаточно легко снизить концентрацию примесей с 1 до 0.01 масс.%. Далее резко увеличиваются сложность и трудоемкость процесса очистки, а, следовательно, себестоимость производства и цена продукта [1, 2]. Ориентировочно с уменьшением общей концентрации примеси на порядок цена высокочистого продукта увеличивается в геометрической прогрессии.
В настоящее время активно разрабатываются и получают практическую реализацию принципиально новые физико-химические подходы к решению задач разделения смесей и глубокой очистки веществ. Постоянное ужесточение требований к уровню чистоты газов, применяемых в опто-, микро- и наноэлектронике, ядерной и аэрокосмической технике, медицине и фармацевтике, а также расширение круга примесей, лимитируемых в высокочистых продуктах, обуславливает необходимость объединения различных методов очистки в гибридно-комплексные технологические схемы, позволяющие реализовывать мультипликативное увеличение общего разделительного эффекта [3-7].
В основу современных методик глубокой очистки закладывается концепция постадийного удаления примесей различных классов, однако рациональная организация схемы очистки должна предполагать сведение количества комбинируемых методов к минимуму. При этом остается весьма актуальной проблема максимизации эффективности каждого индивидуального метода наряду с увеличением его производительности и снижением энергозатрат на его осуществление.
Одним из наиболее широко используемых и универсальных методов разделения и очистки является ректификация, позволяющая эффективно удалять как примеси, находящиеся в растворенной форме, так и взвешенные частицы субмикронных размеров при работе колонны в режиме эмульгирования [5-14]. Ректификация является одним из наиболее

Значения cl, и ôt рассчитывали из соотношений [9] :
d3=— 5Х=^ (2 11)
ат ’ аг ’ ‘
где FCB - удельный свободный объем насадки, м3/м3, Нуд - удельный захват жидкости на насадке, м3/м
Удерживающая способность насадки характеризуется количеством жидкости, находящейся на поверхности насадки в виде пленки, а также в различных пустотах и местах соприкосновения элементов насадки. Количество вещества в паровой фазе мало и обычно им пренебрегают по сравнению с количеством жидкости.
Как известно, общая удерживающая способность насадки состоит из динамической Нд и статической НС1. Величина Нл относится к жидкой пленке, движущейся по насадке, /Усг характеризует количество неподвижной жидкости, находящейся в так называемых «мертвых» зонах насадки, наличие которых определяется геометрией насадочного слоя. Кроме того, жидкость удерживается в слое насадки за счет капиллярных сил, которые характерны для мелких насадок и особенно для проволочных насадок. Величина удельного захвата жидкости на насадке была вычислена по уравнению, предложенному авторами работы [98]:
(2.12)
Характерной особенностью мелких спиральных и сетчатых насадок является наличие капиллярных сил, способствующих более эффективному растеканию пленки жидкости по элементам и, как следствие, увеличению поверхности контакта фаз. Знание истинной поверхности массопередачи представляет важнейшее условие изученния механизма массопередачи и решения многих вопросов перехода вещества из одной фазы в другую.