Тепломассообмен и аппаратурное оформление процессов получения и переработки товарной серы

• Автор: Яковлев, Павел Викторович
• Шифр специальности: 05.17.08
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Астрахань
• Количество страниц: 429 с. : ил.

Содержание

ОСНОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ.

ВВЕДЕНИЕ
Глава 1 СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ И НАПРАВЛЕНИЯ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ ПРОЦЕССОВ И ОБОРУДОВАНИЯ

ПРОИЗВОДСТВА ТОВАРНОЙ СЕРЫ

1.1 Анализ перспектив развития рынка товарной серы

1.2 Существующие технологии получения, хранения и переработки товарной серы.

1.3 Возможности совершенствования производств товарной серы.

1.4 Выводы
Глава 2 ОСОБЕННОСТИ ФИЗИЧЕСКОГО И МАТЕМАТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ТЕПЛОМАСОООБМЕННЫХ ПРОЦЕССОВ ПРИ ПОЛУЧЕНИИ, ХРАНЕНИИ И ПЕРЕРАБОТКЕ ТОВАРНОЙ СЕРЫ

2.1 Исследование физикохимических свойств серы.

2.2 Методы расчета тепломассообмена в аппаратах грануляции серы.
2.3 Особенности математического моделирования конвекции в капле расплава и возможности использования модели для микроструктурного анализа процессов тепломассообмена при формировании гранул
2.4 Методы расчета конвективного теплообмена с охлаждающей средой в процессах грануляции серы.
2.5 Особенности кристаллизации расплава серы в технологических процессах производства товарной серы
2.6 Исследование диспергирования расплава серы в установках грану
ляциисеры.
2.7 Методы и проблемы расчета процессов тепломассообмена расплава серы и ограждающих поверхностей
Глава 3 ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ТЕПЛОМАССООБМЕНА
ПРИ ЗАТВЕРДЕВАНИИ ГРАНУЛ
3.1 Разработка математической модели тепломассообменных процессов при затвердевании капли в потоке хладагента
3.2 Разработка математической модели конвективного течения при
движении капли в потоке хладагента
3.3 Экспериментальное исследование теплофизических процессов
грануляции серы.
3.3.1 Методика экспериментального исследования процессов грануляции.
3.3.2 Погрешность результатов измерений
3.4 Результаты экспериментальных и теоретических исследований.
Анализ полученных данных.
3.4.1 Анализ тепломассообменных процессов в установках грану
ляции серы и возможности повышения качества получаемых гранул
3.4.2 Методы расчета и зависимости для гранулометрического состава.
3.4.3 Влияние особенностей тепломассообмена в аппаратах грануляции серы на влагосодержание гранул
3.4.4 Анализ влияния особенностей тепломассообмена в аппаратах грануляции серы на прочностные показатели гранул
3.4.5 Результаты исследования влияния процессов тепломассообмена на режимы работы установки грануляции серы, обобщающие зависимости для определения границ режимов, обеспечи
вающих требуемые качественные параметры гранул.
3.4.6 Сопоставление и достоверность теоретического и экспериментального исследований теплообменных процессов
Выводы.
Глава 4 ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ТЕПЛОМАССООБМЕНА ПРИ ПЛАВЛЕНИИ СЕРЫ.
4.1 Особенности тепломассообменных процессов при плавлении серы.
4.2 Результаты исследований и методы расчета тепломассообменных процессов плавления в условиях конвективного движения расплава .
4.3 Результаты исследований, способы повышения производительности аппаратов и методы расчета тепломассообмена при плавлении частиц серы смешанного фракционного состава в расплаве.
4.4 Результаты исследований, способы интенсификации процесса и методы расчета тепломасссообмена при плавлении нагруженной греющей пластиной бесконечной ширины.
4.5 Особенности тепломассообмена и расчетные зависимости при плавлении нагруженной греющей пластиной с учетом краевых эффектов и переменных углах наклона пластины
4.6 Анализ устойчивости и особенности тепломассообменных процессов при плавлении в условиях совместного воздействия сил давления и гравитации в плавильных аппаратах серы
Выводы.
Глава 5 ОСОБЕННОСТИ РАСЧЕТА ПРОЦЕССОВ ТЕПЛОМАССООБМЕНА ПРИ ХРАНЕНИИ И ТРАНСПОРТИРОВКЕ РАСПЛАВА СЕРЫ.
5.1 Исследование процесса тепломассообмена у ограждающих поверхностей
5.1.1 Расчет тепломассообмена у вертикальной поверхности
5.1.2 Расчет тепломассообмена у горизонтальной поверхности
5.1.3 Особенности тепломассообмена расплава с подогревателями.
5.1.4 Особенности тепломассообмена в придонной области.
5.1.5 Учет особенностей тепломассообмена при застывании расплава у ограждающих поверхностей
5.2 Особенности тепломассообмена при остывании расплава серы
5.3 Результаты исследования и методы расчета тепломассообмена при
остывании расплава
5.3.1 Результаты численных решений остывания расплава.
5.3.2 Анализ результатов численных решений и расчетные зависимости затвердевания расплава серы.
5.3.3 Анализ результатов исследования и особенности расчета процесса плавления твердой фазы при разогреве емкости с расплавом
5.4 Методы расчета тепломасообмена в системах подогрева
5.4.1 Методы расчета теплообмена у горизонтального трубчатого подогревателя.
5.4.2 Особенности и методы расчета тепломассообмена у горизонтального трубчатого подогревателя при плавлении рабочего тела
Выводы.
Глава 6 ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ И ПОВЫШЕНИЕ КАЧЕСТВА ПРОДУКЦИИ В ПРОИЗВОДСТВАХ ПОЛУЧЕНИЯ, ХРАНЕНИЯ И ПЕРЕРАБОТКИ ТОВАРНОЙ СЕРЫ
6.1 Методика проектирования и расчета процессов аппаратов водной
грануляции серы.
6.1.1 Методика расчета диспергирующего устройства.
6.1.2 Методика расчета конструктивных и технологических параметров грануляционной колонны.
6.2 Методика расчета процесса наращивания блоков комовой серы
6.2.1 Расчет процесса тепломасообмена при наращивании блока
комовой серы
6.2.2 Расчет технологических параметров процесса получения комовой серы
6.2.3 Численный метод решения задачи формирования блока серы
6.3 Методика проектирования и расчета аппаратов плавления комовой
и гранулированной серы в расплаве.
6.4 Методика проеюирования и расчета устройств плавления блочной серы
6.5 Методика проектирования и расчета тепломассообмена в технологических емкостях и системах подогрева для хранения и транспортировки жидкой серы
6.6 Вопросы конструктивнотехнологической реализации результатов работы и общие рекомендации по моделированию и совершенствованию процессов производства товарной серы.
Выводы.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Основные проблемы развития обнаруженных месторождений связаны с поиском новых технологий, их разработкой и большой капиталомкостью таких проектов. Получение серы из угля может возрасти в перспективе в связи с внедрением технологий, разрабатываемых в рамках программы i под эгидой ЮНЕП. Другим перспективным источником прироста выпуска серы из нефти и углей является распространение альтернативных способов получения электроэнергии и пара так называемых комбинированных циклов газификации I3 для отходов нефтепереработки и 4 для утей. Лидируют в этих областях Западная Европа и США. Сокращение выпуска серы серной кислоты из пирита в е гг. В этой связи многие страны перешли на использование более дешвой элементарной серы. Долгое время производство пиритовой серы концентрировалось в Китае и странах бывшего СССР России и Казахстане и Испании. К концу х гг. Китай, где пирит остатся основным источником е получения. Использование пирита в других странах сохраняется лишь благодаря его переработке как сырья в металлургической промышленности содержит железо, медь, цинк и др. Аналогичные тенденции наблюдаются и в других странах 6. Производство фрашсеры в г. Польше упало до 1,1 млн. США увеличилась до 1, млн. Производство регенерированной элементной серы продолжает быстро расти. Основной рост происходит за счет кислого природного газа. Выпуск продукта на газоперерабатывающих предприятиях бывшего СССР возрастает из года в год. Значительное увеличение производства наблюдается также в Западной Канаде и на Ближнем Востоке. В то же время на фоне общего роста производства получение регенерированной серы на нефтеперерабатывающих заводах в целом остается на исторически сложившемся довольно низком уровне, главным образом изза относительно небольшой разницы в ценах на малосернистую и высокосернистую нефти в ряде регионов. В производстве серы для цветной металлургии при получении прежде всего меди, цинка и свинца с середины х гг. Это связано с увеличением выплавки цветных металлов и, соответственно, переработки металлических серосодержащих руд в мире и повышением степени утилизации отходящих сернистых газов металлургических производств. Основными продуцентами серной кислоты в металлургии в начале х гг. Япония, США, Канада, Германия и Китай на них приходилось Приложение 4 8. Потенциал выработки серы из этих источников достаточно велик. Так, в докладе мр М. Китая от колчеданов, используемых в качестве источника серы для получения серной кислоты, применяемой в фосфатоперерабатывающей промышленности. Но более опасным для Китая является выброс в атмосферу млн. Китай буквально завален углем, и, несмотря на новые гидропроекты и растущие газо и нефгеотрасли, почти нет сомнения в том, что он еще долго будет зависеть от угля. А это предполагает огромные объемы диоксида серы. Во многих случаях этот источник вытеснит элементарную серу, применяемую сейчас для получения серной кислоты. Хранение твердой серы может оказаться дорогим и экологически ненадежным мероприятием, но еще труднее хранить миллионы тонн диоксида серы или серной кислоты. Общим фактором увеличения выпуска серы из газа, нефти, углей в металлургии является усиление природоохранных мероприятий, в частности ужесточение нормативов по выбросам сернистых соединений в атмосферу на промышленных и других производствах и по содержанию серы в нефтепродуктах. Лидируют в этом индустриальноразвитые страны США, страны ЕС и Япония 8. Все чаще появляются сообщения о растущем содержании серы в сырой нефти, поступающей на нефтепереработку. В Японии, например, в среднем почти 1,2 серы содержится в поступающей сырой нефти, и ожидается, что к г. В мировом масштабе увеличение содержания серы в сырье на 0,1 дает дополнительно 3 млн. Характерно, что место производителей на рынке зависит от товарных форм серы Приложения 2,3 7. Так текущая оценка свидетельствует о том, что мировое производство комовой серы по данным на г. В связи с этим становится актуальной проблема изменения структуры производства товарной серы. Экономический и экологический аспекты показывают преимущество элементарной серы перед регенерированным диоксидом серы на рынке.