Технология проектирования тарельчато-насадочных аппаратов разделения водных растворов

• Автор: Елизаров, Виталий Викторович
• Шифр специальности: 05.17.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Казань
• Количество страниц: 169 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение
Глава 1. Математическое моделирование массоперсноса в системе газ паржидкость на контактных устройствах колонных аппаратов.

1.1. Модели массопередачи для двухфазных газожидкостных

систем на контактных устройствах

1.2. Поверхность контакта в барботажном слое.

1.3. Характеристика и режимы работы барботажного слоя на

контактных устройствах

1.4. Характеристика и режимы работы насадочных контактных

устройств.

1.5. Описание процессов переноса в двухфазном слое газжидкость.

1.6. Структура потоков и эффективность контактных устройств
Глава 2. Технология проектирования тарельчатонасадочных
аппаратов разделения водных растворов.
2.1. Структура и алгоритм технологического проектирования
тарельчатонасадочных аппаратов разделения
2.2. Уравнения материального баланса и алгоритм технологического
расчета колонны.
2.3. Определение эффективности процесса разделения на контактных
устройствах колонны.
2.3.1. Расчет эффективности разделения на тарелках
ректификационной колонны
2.3.2. Решение уравнений переноса массы в жидкой фазе на
тарелках колонны.
2.4. Математическое описание слоя насадки
2.5. Задачи гидравлических испытаний лабораторных макетов
контактных устройств.
Глава 3. Разработка и экспериментальное исследование
регулярной рулонной насадки
3.1. Разработка и описание насадки.
3.2. Экспериментальное исследование гидравлических и массообменных характеристик рулонной насадки
3.2.1. Описание экспериментальной установки
3.2.2. Разработка и описание схемы автоматизации установки
3.2.3. Методика экспериментальных исследований насадки
3.2.4. Результаты исследования гидродинамических характе
ристик рулонной насадки.
3.2.5. Массообменные характеристики на рулонной колонне
Глава 4. Реконструкция установки разделения водногликолевого раствора
4.1. Описание технологического процесса разделения водно
гликолевого раствора в производстве окиси этилена
4.2. Моделирование ректификационной установки разделения
водногликолевого раствора
4.3. Результаты расчета параметров насадки
4.4. Реконструкция колонны
Заключение.
Литература


Жидкость черпает энергию от газового потока, приобретая циркуляционное и пульсационное движение, причем скорость струйного перемешивания во много раз превышает скорость направленного движения жидкости по плоскости тарелки. Вследствие различных скоростей пульсаций возникают касательные напряжения, которые и являются причиной дробления газа в двухфазном слое. Это делает невозможным чисто теоретический подход к анализу явлений и требует экспериментальных исследований. Наибольшую точность измерения межфазной поверхности получают химическими методами, которые дают интегральное значение поверхности контакта фаз, а так же методом просвечивания слоя поляризованным светом и ультразвуковым методом []. Расхождение в величинах поверхности, замеренной одновременно данными методами, не превышает %. Анализ результатов измерения межфазной поверхности на различных тарелках показывает сложную зависимость величины поверхности от конструктивных, гидравлических и физико-химических свойств системы. Коэффициенты пропорциональности и показатели степени в данном уравнении определяются методом множественной корреляции опытных данных. В работах [-] получены эмпирические зависимости для определения удельной поверхности контакта фаз на различных типах массообменных тарелок. Представленные уравнения, как правило, содержат два-три неизвестных параметра (например, ц>г, кст,АРг_ж), определение которых требует получения дополнительных экспериментальных данных или расчета по эмпирическим зависимостям, что снижает точность вычисления поверхности контакта фаз в барботажном слое на тарелке. Пузырьковый режим, возникающий при низких скоростях газа, когда образующиеся пузырьки поднимаются независимо друг от друга. Работа контактного устройства в этом случае не эффективна. Пенный режим, при котором пузырьки газа, выходящие из отверстия, сливаются в одну сплошную струю-факел. При этом на тарелке возникает газожидкостная дисперсная система - пена. Поверхность контакта фаз и эффективность тарелок в этом режиме максимальная. Инжекционный режим, характеризующийся инверсией фаз, резким снижением поверхности контакта и интенсивным уносом жидкости. Иор1,2[<1°(р*с - Р< )1*,/4>1. В этом случае из отверстия газораспределительного устройства выходят не отдельные пузырьки, а струя газа. При взаимодействии газа с жидкостью на контактных устройствах колонных аппаратов сначала происходит диспергирование газового потока с помощью газораспределительных устройств на множество газовых струй с высокой начальной скоростью истечения (5+ м/с). При движении газа в газовом факеле через слой жидкости импульс газа расходуется на жидкостное трение на его поверхности. Газовый факел имеет устойчивый участок на небольшом расстоянии от отверстия истечения. Ио и не превышает - мм при пенном режиме работы тарелки. Различными авторами экспериментально установлено [-], что при истечении газовых струй в жидкость, с начальными скоростями, характерными для работы контактных устройств, степень извлечения вещества в газовых факелах достигает -0% для систем лимитируемых сопротивлением газовой фазы. Явление интенсивного массообмена на небольшом расстоянии от отверстия истечения получило название "входного эффекта" [] или активной зоны и объясняется резким изменением скорости газа при входе в слой жидкости. Аналогичные результаты и выводы получены и при пузырьковом режиме барботажа []. Становится очевидным, что интенсивность массообмена по высоте барботажного слоя полностью определяется характером падения импульса газа при входе в слой жидкости на тарелке. В промышленности применяются разнообразные по форме и размерам насадки, изготовленные из различных материалов (керамика, сталь, пластмассы). Широко используются и до сих пор кольца Рашига, кольца Палля и седловидные насадки. В литературе зарубежных и отечественных авторов имеется большое количество экспериментальных исследований и расчетных зависимостей для колец Рашига различного диаметра и колец Палля. Чаще всего в насадочных колоннах организовано противоточное движение фаз, т.