Совершенствование процессов и аппаратов для очистки паровоздушных смесей от органических растворителей сорбционными методами

• Автор: Махнин, Александр Александрович
• Шифр специальности: 05.17.08, 03.00.16
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Ярославль
• Количество страниц: 410 с. : ил.

1 АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ

ИССЛЕДОВАНИЙ

2 РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ И АППАРАТУРНЫХ ОСНОВ ОЧИСТКИ ПАРОВОЗДУШНЫХ СМЕСЕЙ ОТ ОРГАНИЧЕСКИХ РАСТВОРИТЕЛЕЙ МЕТОДОМ ФИЗИЧЕСКОЙ АБСОРБЦИИ 2.1 Экспериментальное исследование поглотительной способности

различных абсорбентов 2.2 Исследование равновесия в системе абсорбент ВОА

улавливаемые органические растворители

2.3 Исследование жидкофазной массоотдачи и гидравлического сопротивления в активных газожидкостных контактных устройствах
2.3.1 Исследование барботажного слоя, секционированного ситчатыми тарелками 2.3.1.1 Экспериментальная установка и методика исследования жидкофазной массоотдачи в барботажном слое, секционированном сит

чатыми тарелками 2.3.1.2 Исследование жидкофазной массоотдачи в барботажном слое,

секционированном ситчатыми тарелками 2.3.1.3 Исследование гидравлического сопротивления барботажного слоя, секционированного ситчатыми тарелками 2.3.2 Исследование модифицированной регулярной пакетной гофрированной насадки типа Зульцер
2.3.2.1 Исследование жидкофазной массоотдачи в модифицированной пакетной гофрированной насадке
2.3.2.2 Исследование гидравлического сопротивления модифицированной пакетной гофрированной насадки
2.4 Определение геометрических параметров
пакетных регулярных гофрированных контактных устройств
2.4.1 Описание и геометрические характеристики
2.4.2 Расчет гидравлического сопротивления сухой пакетной гофрированной насадки
2.4.3 Описание метода оптимизации геометрических параметров пакетной гофрированной насадки
3 РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ОСНОВ ПРОЦЕССА РЕГЕ
НЕРАЦИИ НАСЫЩЕННОГО АБСОРБЕНТА
3.1 Выявление принципиальной возможности регенерации насыщен
ного абсорбента в циклическом процессе очистки
3.2 Технологические предпосылки для разработки процесса десорб
ции органических примесей из насыщенного абсорбента
3.3 Исследование гидродинамических, массо и теплообменных ха
рактеристик в барботажном слое
3.3.1 Гидравлическое сопротивление сухой тарелки
3.3.2 Гидравлическое сопротивление газожидкостного слоя
3.3.3. Массоотдача в газовой фазе
3.3.4 Теплоотдача
3.4 Математическая модель расчета колонны для процесса регене 4
рации насыщенного абсорбента
3.5 Полые прямоточные распылительные десорберы
4 РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ОСНОВ ПРОЦЕССА ВЫ
ДЕЛЕНИЯ ТРЕТИЧНЫХ АМИЛЕНОВ МУРАВЬИНОЙ КИСЛО
4.1 Разработка методики исследования 2
4.1.1 Методика эксперимента
4.1.2 Методика анализов и идентификация продуктов реакции
4.2 Взаимодействие третичных амиленов с муравьиной кислотой
4.2.1 Расчет тепловых эффектов реакций
4.2.2 Влияние различных факторов на взаимодействие третичных
амиленов с муравьиной кислотой
4.2.3 Кинетические исследования 4.2.3.1 Кинетика обратимой реакции 2метилбутена2 с
муравьиной кислотой
4.2.3.2 Кинетика реакций 2метилбутена1 с муравьиной кислотой
4.2.3.3 Кинетика обратимой реакции гидролиза третамилформиата 4.2.3.4 Математическое моделирование кинетики реакций 2метилбутена2 с водной муравьиной кислотой 9 3
4.3 Расчет реактора
4.3.1 Равновесие жидкостьжидкость в системе
изопентан третамиформиат муравьиная кислота 4.3.2 Расчет основных размеров реактора
5 РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ОСНОВ ДЕСОРБЦИИ ТРЕТИЧНЫХ АМИЛЕНОВ
5.1 Термодинамический расчет равновесного состава изоамиленов
5.2 Кинетика дегидратации третамилового спирта
5.3 Кинетика реакции разложения третамилформиата 5.4 Математическое моделирование кинетики реакций термической
десорбции третичных амиленов
б РАЗРАБОТКА АППАРАТУРНОТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОФОРМЛЕНИЯ СОРБЦИОННЫХ ПРОЦЕССОВ ОЧИСТКИ ГА
ЗОВ ОТ ОРГАНИЧЕСКИХ ПРИМЕСЕЙ 6.1 Технологические схема и аппаратурное оформление для абсорб
ционной очистки газовых выбросов от органических растворителей 6.1.1 Экологоэкономическое обоснование преимуществ разработанной технологической схемы улавливания органических растворите
лей из газового потока 6.2 Технологическая схема и аппаратурное оформление процесса извлечения третичных амиленов из углеводородов Сбфракций му
равьиной кислотой
6.2.1 Описание принципиальной технологической схемы 6.2.2 Режимы работы и материальные балансы колонн процесса вы
целения третичных амиленов из С5фракции бензина каталитическо
го крекинга
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
ПРИЛОЖЕНИЯ
ВВЕДЕНИЕ


В работе 8 для определения влияния степени шероховатости поверхности насадок на ее рабочие характеристики были проведены опыты по абсорбции аммиака из его смеси с воздухом. Насадку из листовой стали, изготовляли из попеременно чередующихся элементов имеющих наклонные и горизонтальные рифы. На поверхность насадок были нанесены фракции кварцевого песка, что позволило несколько увеличить интенсивность массообмена. Показано, что материалом, обладающим хорошей смачиваемостью, развитой шероховатостью поверхности и, как следствие, эффективным массообменом, является стеклоткань, зажатая между двумя слоями металлической сетки. Особого внимания заслуживают регулярная насадка и комбинированное контактное устройство, описанные в 2. В этой работе наиболее полно даны описание работы насадки при различных гидродинамических режимах и ее массообменные характеристики. В процессах абсорбции и ректификации используются насадки различных конструкций такие, как сотовые, плоскопараллельные, щелевые и др. Проанализировав большое количество патентной и научной литературы, посвященной использованию различных насадок в процессах абсорбции, можно с уверенностью сделать вывод, что наиболее перспективным для очистки технологических и вентиляционных выбросов будет применение регулярных насадок. Но в нашей стране использование регулярных насадок находится на начальном этапе. Это обусловлено малым количеством данных об этих насадках. В рассмотренной литературе встречается много противоречивых данных, которые подтверждают необходимость дальнейшего исследования этих насадок. Математические зависимости, на которых основываются расчеты конструктивных и рабочих характеристик не всегда верны и точны. Поэтому необходимо создание такой математической модели, на основании которой было бы возможно описание эксплутационных характеристик наиболее широко используемых регулярных насадок. Кроме этого необходимо создание алгоритма расчета массообмепных колонн, в которых используются регулярные насадки. В зарубежных и российских литературных источниках в основном встречается описание работы регулярных насадок в процессах ректификации, использование же таких контактных устройств в процессах абсорбции еще мало изучено. Хотя, как говорилось выше, наиболее эффективным способом очистки технологических выбросов является именно абсорбция. Поэтому необходимо провести экспериментальную и аналитическую работу, чтобы оценить рабочие характеристики насадки в процессах абсорбции. Для создания циклического процесса очистки, помимо выбора абсорбента, и массообменной аппаратуры для технологической схемы абсорбции большое внимание должно быть уделено разработке технологической схемы и аппаратуры для регенерации насыщенного абсорбента. Данный процесс обычно проводят в тарельчатых аппаратах с контактными устройствами того или иного типа . Основными требованиями, предъявляемыми к контактным устройствам массообменных аппаратов для процесса регенерации, является их высокая эффективность, при большой производительности по раствору и низкие энергозатраты на проведение процесса регенерации. Важную роль имеет также низкая металлоемкость конструкции и способность работы на загрязненных средах 4. К числу перспективных, направлений интенсификации массообменных колонн, оснащенных контактными устройствами, следует отнести такой конструктивный прием, как повышение интенсивности отвода подвода тепла за счет размещения в газожидкостном слое теплообменных элементов. В научнотехнической литературе описано большое количество тарельчатых контактных устройств. Существующие классификации тарельчатых массообменных устройств не охватывает всего многообразия конструкций, в особенности появившихся в последнее время. Массообменные тарелки, относящиеся к первой группе в промышленности, нашли довольно ограниченное применение и вряд ли, основываясь на их конструкции, можно создать перспективную конструкцию массообменного устройства работающего в широком диапазоне устойчивых нагрузок по парогазовой смеси и реальной плотности орошения. По принципу работы тарелки с расположенными над ними теплообменными элементами можно разделить на две подгруппы. Это противоточные и перекрестноточные тарелки.