Исследование и разработка абсорберов на основе жидкостно-газовых струйных аппаратов с удлиненной камерой смешения

• Автор: Блазнов, Алексей Николаевич
• Шифр специальности: 05.17.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Бийск
• Количество страниц: 102 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.

1 АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР

1.1 АНАЛИЗ АБСОРБЦИОННОЙ ТЕХНОЛОГИИ И ТЕХНИКИ

1.2 СТРУЙНЫЕ АППАРАТЫ.

1.2.1 Устройство, принцип работы, области применения

жидкостногазовых струйных аппаратов

1.2.2 Экспериментальные и теоретические исследования гидродинамики в жидкостногазовых струйных аппаратах

1.2.3 Методики гидродинамического расчета жидкостногазовых струйных аппаратов

1.3 ГИДРОДИНАМИКА И МАССООБМЕН

В ПРОЦЕССАХ АБСОРБЦИИ.

1.3.1 Характеристики газожидкостных эмульсий
1.3.2 Осредненные характеристики дисперсных систем
1.3.3 Законы распределения частиц дисперсной фазы по размерам.
1.4 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРОЦЕССА ОБРАЗОВАНИЯ МЕЖФАЗНОЙ ПОВЕРХНОСТИ В ТУРБУЛЕНТНОМ ПОТОКЕ.
1.4.1 Теория изотропной турбулентности Колмогорова
1.4.2 Влияние газосодержания на размер пузырьков
1.4.3 Устойчивость эмульсии, движущейся в канале
1.5 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ
ПАРАМЕТРОВ ЭМУЛЬСИЙ.
1.6 МАССОПЕРЕДАЧА В СИСТЕМЕ ГАЗЖИДКОСТЬ
1.6.1 Пленочная модель
1.6.2 Теория проницания. Модель Хигби.
1.6.3 Теория обновления поверхности. Модель Данквертса
1.6.4 Коэффициент массопередачи.
1.6.5 Коэффициенты массоотдачи
1.6.6 Влияние объемного содержания частиц дисперсной фазы
на массопередачу в эмульсиях
1.6.7 Влияние химической реакции на скорость абсорбции
1.7 ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ.
2 ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВА1ШЕ СТРУЙНОГО АБСОРБЕРА
С УДЛИНЕННОЙ КАМЕРОЙ СМЕШЕНИЯ.
2.1 ДИСПЕРГИРОВАНИЕ В СТРУЙНОМ АППАРАТЕ.
2.2 КОАЛЕСЦЕНЦИЯ В СТРУЙНОМ А1 ШАР АТЕ
2.3 МАССОПЕРБДАЧА В КАМЕРЕ СМЕШЕНИЯ СТРУЙНОГО АППАРАТА
2.3.1 Расчет скорости растворения одиночного пузырька, состоящего из полностью поглощающегося газа.
2.3.2 Расчет скорости поглощения газа из пузырьков
при малом содержании поглощающихся газов
3 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАИЯ СТРУЙНОГО АБСОРБЕРА.
3.1 ОПИСАНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ УСТАНОВКИ
3.2 МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТОВ.
3.3 ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ
3.3.1 Исследование процесса диспергирования в жидкостногазовом струйном аппарате с удлиненной камерой смешения.
3.3.2 Исследование процесса коалесценции
в камере смешения струйного аппарата
3.3.3 Исследование процесса массопередачи
в камере смешения струйного аппарата
4 РАКТИЧЕСК АЯ РЕАЛ ИЗ А.ИЯ.
4.1 МЕТОДИКА РАСЧЕТА СТРУЙНОГО АБСОРБЕРА
4.1.1 Гидродинамическнй расчет струйного аппарата.
4.1.2 Определение величины межфазной поверхности
4.1.3 Определение скорости поглощения газа абсорбентом и выбор длины камеры смешения.
4.2 ПРАКТИЧЕСКОЕ ПРИМЕНЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ
4.2.1 Пример расчета струйных абсорберов
4.2.2 Малогабаритная абсорбционная установка на основе струйного аппарата с удлиненной камерой смешения
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


На малых химических предприятиях, особенно на предприятиях фармацевтического профиля, строительство крупных централизованных абсорберов также нецелесообразно ввиду малых объемов выбросов и большого их разнообразия. Одним из наиболее эффективных способов решения этой проблемы является применение индивидуальных малогабаритных абсорбционных установок для каждой отдельной стадии технологического процесса. В связи с вышесказанным актуальной является разработка малогабаритных абсорбционных установок. При этом основное внимание должно быть направлено на уменьшение их габаритов, снижение стоимости и повышение эффективности. В настоящее время в качестве абсорберов наиболее часто используются насадочные и тарельчатые колонны, которые обладают большими габаритами для создания необходимой поверхности контакта фаз и времени пребывания, достаточного для поглощения газов. Одним из путей уменьшения габаритов абсорбционных установок является применение аппаратов, которые обладают простой конструкцией и обеспечивают достаточную интенсивность процесса абсорбции за счет интенсификации процесса массообмена. В последнее время в абсорбционных установках широкое применение находят жидкостно-газовые струйные аппараты, которые совмещают функции вакуумного насоса и абсорбера. Введение струйного аппарата в конструкцию абсорбционной установки позволяет существенно уменьшить ее габариты. Для струйных аппаратов разработаны методики гидродинамического расчета. Однако эффективное применение струйных аппаратов в качестве абсорберов требует разработки методов расчета массообменных характеристик таких аппаратов. В этой связи темой настоящей работы стало изучение и разработка малогабаритных абсорбционных установок на основе использования струйного аппарата в качестве абсорбера. Абсорбция - массообменный процесс поглощения газа жидким поглотителем (абсорбентом). Процесс абсорбции осуществляется на установках, состав которых можно представить в виде общей схемы (рис. Непосредственно сам процесс абсорбции проводится в массообменном аппарате - абсорбере 1. Насос 4 и газоду вка 2 служат для подачи в массообменный аппарат абсорбента из сборника 3 и абсорбируемого газа соответственно. Рис. По способу прохождения потоков через абсорбер различают прямоточные и противоїочные аппараты [, ]. В аппаратах с прямотоком жидкость и газ движутся в аппарате в одном направлении, а при противотоке - в противоположных. При абсорбции процесс массопередачи протекает через поверхность соприкосновения фаз. Поэтому в абсорберах требуется создать развитую поверхность контакта жидкости с газом. По способу образования этой поверхности абсорбционные аппараты можно разделить на поверхностные, барботажные, распиливающие [,, , ] и аппараты с мешалками [, , ]. В поверхностных абсорберах межфазная поверхность представляет собой зеркало жидкости или медленно текущей жидкой пленки. К аппаратам такого типа относятся абсорберы с неподвижной жидкостью, пленочные и насадочные абсорберы [, ]. Абсорберы с соприкосновением фаз на поверхности зеркала жидкости создают матую межфазную поверхность и поэтому малоэффективны и редко используются. Более развитую поверхность соприкосновения фаз в абсорберах этой группы позволяют создать насадочные аппараты, в которых газ вступает в контакт с пленкой жидкости, стекающей но поверхности насадки. По данным [, ], величина удельной межфазной поверхности для насадоч-ных абсорберов находится в диапазоне от до 0 м /м . Эти аппараты позволяют проводить абсорбцию как в прямоточном, гак и в противоточном режимах. К недостаткам насадочных абсорберов следует отнести их высокую металлоемкость и малую по сравнению с абсорберами других групп величину межфазной поверхности [, ]. В барботажных абсорберах поверхность соприкосновения фаз развивается потоками газа, который распределяется в потоке жидкости в виде пузырьков и струек. Такой режим взаимодействия потоков достигается в тарельчатых абсорберах, в абсорберах с сопловым барботером и в насадочных колоннах с затопленной насадкой [, ]. Обычно абсорбция в этих аппаратах ведется в режиме противотока.