Энергоресурсосберегающие модернизации установок разделения и очистки газов и жидкостей на предприятиях нефтегазохимического комплекса

• Автор: Фарахов, Мансур Инсафович
• Шифр специальности: 05.17.08
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Казань
• Количество страниц: 358 с. : ил. + Прил. (134 с.: ил.)

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ ОЧИСТКИ ГАЗОВ

ОТ ДИСПЕРСНОЙ ФАЗЫ

1.1. Эффективность сепарации по энергетическому методу в регулярной насадке

1.2. Математические модели очистки газов от аэрозольных частиц

1.3. Динамическая скорость в каналах различной формы

1.4. Расчет эффективности сепарации

ГЛАВА 2. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ СЕПАРАЦИИ

ДИСПЕРСНОЙ ФАЗЫ В ОТСТОЙНИКАХ

2.1. Теоретические основы расчета гравитационных отстойников

2.1.1. Математическое описание движения многофазных сред
2.1.2. Конкретизация уравнений для эмульсий бесстолкновительная модель и ее применение
2.1.3. Учет стесненности при движении в эмульсиях
2.2. Эффективный коэффициент трения
2.2.1. Методы расчета эффективного коэффициента трения
2.2.2. Экспериментальный подбор выражения для эффективного коэффициента трения в системе соляровое
масло вода
2.3. Учет коагуляции при движении капель в эмульсиях
2.3.1. Конкретизация уравнений модели
2.3.2. Теории и эксперименты но коагуляции капель
2.3.3. Выбор модели коагуляции капель
ГЛАВА 3. ЧИСЛЕННОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ
ГИДРОМЕХАНИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В ОТСТОЙНИКАХ
3.1. Алгоритм численного метода
3.1.1. Методы численного расчета
3 Л .2. Разностные уравнения для двумерной задачи течения в
горизонтальном отстойнике
3.1.3. Примеры численного решения уравнений модели
3.2. Расчет промышленных отстойников
3.2.1. Исследование структуры потока сплошной фазы в ТО с 4 помощью программного продукта I 3.
3.2.2. Расчет рационального значения коэффициента сопротивления 9 поперечной перегородки
3.2.3. Идентификация моделей структуры потоков
ГЛАВА 4. МОДЕЛИРОВАНИЕ И ИССЛЕДОВАНИЕ
ГИДРОДИНАМИКИ ДВУХФАЗНЫХ ПОТОКОВ В НАСАДОЧНЫХ АППАРАТАХ И ПРЯМОУГОЛЬНОМ КАНАЛЕ
4.1. Конструирование насадочных контактных устройств
4.2. Экспериментальное исследование гидравлических характеристик 4 насадочных элементов
4.3. Моделирование массоотдачи в насадочных аппаратах
4.4. Исследование гидродинамики двухфазного потока в прямоугольном 8 наклонном канале в системе газ жидкость
4.5. Результаты аппроксимации экспериментальных данных в наклонной 1 полке до захлебывания
4.6. Моделирование захлебывания в прямоугольном канале
4.7. Моделирование двухфазного течения газового потока с пленкой 5 жидкости при восходящем прямотоке в вертикальной трубе
4.8. Моделирование двухфазного течения газового потока с пленкой
жидкости при восходящем прямотоке в наклонном канале
ГЛАВА 5. ЧИСЛЕННОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ БРЫЗГОУНОСА
НАД ПОВЕРХНОСТЬЮ БАРБОТАЖА
5.1. Математическое моделирование гидродинамики слоя дисперсной 9 фазы над поверхностью барботажа
5.2. Математическая модель гидродинамики дисперсного слоя капель
5.3. Результаты численного исследования брызгоуноса
5.4. Анализ влияния различных факторов на характеристики 9 квазистационарного слоя капель КСК
ГЛАВА 6. ОЧИСТКА ГАЗОВ НА УСТАНОВКАХ
ГАЗОРАЗДЕЛЕНИЯ В ПРОИЗВОДСТВЕ ЭТИЛЕНА И ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ
6.1. Основные задачи очистки технологических газов
6.2. Очистка газов узла деметанизации в производстве этилена
6.3. Очистка этиленахладогента от масляных аэрозольных частиц
6.4. Конструкция и расчет сепараторамаслоуловителя 7 в холодильном цикле
6.5. Анализ работы теплообменника Н6 после внедрения 1 маслоуловителя
6.6. Конструкция модернизированного сепаратора Е4 узла осушки 5 пирогаза
6.7. Энерго и ресурсосбережение после внедрения сепараторов
ГЛАВА 7. СЕПАРАЦИЯ ВОДНОЙ ФАЗЫ ИЗ ЖИДКИХ
УГЛЕВОДОРОДНЫХ СМЕСЕЙ
7.1. Анализ технологической схемы переработки
нефтегазоконденсатной смеси
I
7.2. Разделение ШФЛУ и блок извлечения изопентана
7.3. Вариант модернизации отстойника для выделения свободной 2 метанол ьной воды
7.4. Технические решения по модернизации отстойников
ГЛАВА 8. ВНЕДРЕНИЕ НОВЫХ НАСАДОК И
ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ НА МАССООБМЕННЫХ ПРОМЫШЛЕННЫХ УСТАНОВКАХ
8.1. Модернизация промышленных колонн щелочной очистки пирогаза
8.2. Модернизация промышленных колонн разделения 1 водногликолевых смеси
8.3. Повышение эффективности колонны очистки газовых сдувок в 7 производстве полиэфиров
8.4. Повышение эффективности ректификационных колонн в 0 производстве этаноламинов
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Среднюю толщину эффективного пограничного слоя получим на основе уравнения баланса импульса. Сопротивление переносу импульса запишем в виде ,
1. Согласно двухслойной модели Прандгля уравнение 1. Уу ХУи, у 1 толщина вязкого подслоя, м. Величина бэ найдена из выражения 1. Э Ч 1. Система уравнений 1. В результате решения данной системы уравнений найдены средние по высоте насадки значения динамической скорости при различных режимах. Коэффициент переноса импульса и толщину 5Э также можно получить и используя другие модели турбулентного пограничного слоя. V
при . V 2,
Сопротивление переносу импульса на основе выражений 1. У 0 уу. После интегрирования получено ,
и
1п5э1п
1. Используя потоковое соотношение 1. Для сравнения полученных результатов также можно использовать и другие функции для коэффициента турбулентной вязкости. Р, где5, 1. Тогда сопротивление переносу импульса на основе выражения 1. У Оу
ч
5 у0,2уГ1,
Ч
б2 у 0,4у

где 5 5 V и толщина вязкого подслоя, м ум толщина буферной области пограничного слоя, м у и уV безразмерная координата. Зу 1п5у
Используя потоковое соотношение 1. Э ехр и , 1п5у Зу . В итоге получена система уравнений 1. Результатом решения являются средние значения динамической скорости и толщины эффективного пограничного слоя. Среднюю диссипацию энергии в выражении 1. Выполним проверку полученных уравнений для случаев движения однофазных потоков в трубе и на пластине. На рис. Рейнольдса в трубе. Ксл свободный объем слоя насадки, м3. Рис. Зависимость динамической скорости от числа Рейнольдса в трубе. Рабочая среда воздух. Блазиуса. На рис. Рис. Зависимость толщины пограничного слоя на пластине от продольной координаты. Рабочая среда воздух. Толщина пограничного слоя вычислялась по уравнению 1. Кех. В уравнении 1. С . На рис. Рейнольдса. В результате проверки уравнений 1. Рис. Зависимость толщины пограничного слоя на пластине от числа Рейнольдса. Рабочая среда воздух, х 0,1 м. Выполненная проверка адекватности математической модели показала удовлетворительное согласование результатов расчета динамической скорости в трубе и толщины пограничного слоя на пластине. Следовательно, полученную систему уравнений для расчета динамической скорости можно использовать для потоков с различными возмущениями. Учет этих возмущений кривизна и шероховатость поверхности, наличие дисперсной фазы и т. Причем, в качестве экспериментальной информации об объекте необходимо использовать перепад давления рабочей зоны аппарата или коэффициент сопротивления , , , . Значение динамической скорости можно получить из решения системы уравнений 1. Для сокращения времени расчета рассмотрим полуэмпирический подход определения динамической скорости на основе использования средней диссипируемой энергии. Исключив из уравнений 1. Тогда выражение для динамической скорости представляют в виде
1. Для определения к при турбулентном движении газа в насадке запишем потоковое соотношение 1. Многочисленные расчеты по формуле 1. В работе для насадочного аппарата рекомендуется к 2,0. Примем среднее значение к 1,8. Тогда динамическую скорость в насадке можно вычислить по выражению 1. Отсюда найдем
. УГ
1,

где перепад давления А Р находится с учетом наличия дисперсной фазы в насадочном слое 7, высота насадочного слоя, м. Из 1. Цт,Ар. Ргуг
Для выполнения условия в формуле 1. Юмкм рис. Безразмерное время релаксации частичек размером 0,1 мкм очень мало. Рис. Зависимость безразмерного времени релаксации частиц от числа Рейнольдса в сепараторе с насадкой из колец Рашига. Рабочая среда воздух капли воды. Из 1. Эффективность сепарации крупных капель с учетом 1. Данные выражения позволяют в явном виде быстро оценить влияние режимных, конструктивных характеристик и физических свойств газового потока с аэрозольными частицами на эффективность сепарации в аппарате с различными насадками. Результаты расчета эффективности сепарации мелких и крупных капель в сепараторах с насадкой из колец Рашига и Инжехим даны на рис. Рис. Зависимость эффективности сепарации от средней скорости движения газового потока для частиц различного размера.