Модели турбулентного переноса в аппаратах для суспензионной полимеризации олефинов

• Автор: Кокотов, Юрий Владимирович
• Шифр специальности: 05.17.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1983
• Место защиты: Ленинград
• Количество страниц: 194 c. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
А
Введение
1. АНАЛИЗ ОСНОВНЫХ КОНСТРУКЦИЙ И МЕТОДОВ РАСЧЕТА АППАРАТОВ ДЛЯ СУСПЕНЗИОННОЙ ПОЛИМЕРИЗАЦИИ ОЛЕШОВ. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ .
1.1. Основные тиш реакторов для суспензионной полимеризации олефинов. Выбор объектов исследования .

1.2. Модели процессов крупномасвяабного переноса

в барботажных аппаратах

1.3. Особенности крупномасштабного переноса в секционированных барботажных аппаратах .

1.4. Модели крупномасштабного переноса в аппаратах

с мешалками.

1.5. Задачи работы. .

2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ И РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКОЙ
МОДЕЛИ ПРОЦЕССА ТУРБУЛЕНТНОГО ПЕРЕНОСА
2.1. Диффузионноциркуляционная модель крупномасштабного переноса.
2.2. Условия применимости упрощенных моделей крупномасштабного переноса. Связь эффективных параметров переноса с гидродинамическими характеристиками потока .
2.3. Обмен между секциями в проточном секционированном барботажяом полимеризаторе
2.4. Влияние внутренних устройств на процессы переноса в барботажных аппаратах 6 О
Стр.
2.5. Влияние периферийных змеевиков на гидродинамику аппаратов с мешалками . 6
2.6. Заключение. Задачи экспериментальных исследований
3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ МОДЕЛИ
3.1. Экспериментальная установка, методика
измерений
3.2. Аппараты без внутренних теплообменных устройств. Определение параметров диффузионноциркуляционной модели 5Т и V
3.3. Барботажнне аппараты с внутренними устройствами .
3.4. Определение коэффициента обмена мевду
секциями .
3.5. Исследование гидродинамики и теплообмена в аппаратах о мешалками и периферийными змеевиками .
4. РЕКОМЕНДАЦИИ ПО КОНСТРУИРОВАНИЮ И РАСЧЕТУ ПАРАМЕТРОВ ПРОМЫШЛЕННОГО П0ДИМЕРИЗАЦИ0НН0Г0 ОБОРУДОВАНИЯ . Ц
4.1. Сопоставление различных вариантов реакторного
узла для суспензионной полимеризации этилена.
4.2. Расчет температурного поля в комбинированном газлифгном реакторе. Определение мощности на перемешивание .
4.3. Особенности процесса перемешивания в полимеризаторах с высокой концентрацией твердой фавн.
Стр.
4.4. Барботажный аппарат с перфорированной вставкой
для интенсификации процесса перемешивания
4.5. Расчет динамики химического реактора периодического действия с учетом неидеальности смешения
ЗАКЛЮЧЕНИЕ. ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ. 4 И
ОСНОВНЫЕ УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ .
ЛИТЕРАТУРА


Его отличает высокая удельная поверхность теплосъема, простота обеспечения условия изотермичности для основной части реакционного объема и использование энергии подаваемого газа для интенсификации циркуляции рабочей средн. При этом верхнее расположение циркуляционного контура и отсутствие в нем горизонтальных поверхностей обеспечивает эксплуатационную надежность работы реактора в условиях высокой концентрации твердой фазы. Таким образом, цроведенный анализ различных конструкций полимеризаторов показывает, что для создания высокопроизводительных технологических линий производства полиолефиков наибольший интерес представляют следующие типы реакторов, которые выбраны в качестве объектов исследования в данной работе барботажный реактор с внутренними устройствами или без
секционированный барботажный реактор емкостной реактор с мешалкой и внутренними устройствами отражательными перегородками, периферийными змеевиками комбинированный циркуляционный реактор с мешалкой. В литературе цредставлено значительное число работ, посвященных исследованию и математическому моделированию процессов переноса в однои многосекционных барботажных и газлифтяых аппаратах. В связи с этим представляется целесообразным цроанали
Рис. Комбинированный газлифгннй реактор с мешалкой. Общие уравнения, описывающие гидродинамику и перенос в гетерогенных системах 5 применительно к потокам, имеющим место в реальной аппаратуре, либо вообще не могут быть решены, либо делают процесс вычислений весьма трудоемким и сложным. Поэтому на црактике обычно используют некоторые упрощенные представления о структуре потоков, что в сочетании с использованием различных гипотез турбулентности позволяет разработать эффективные методы расчета гидродинамики и тепломассообмена для различных видов химикотехнологической аппаратуры 6. Простейшей моделью барботажного аппарата, отражающей некоторые его качества,можно считать модель идеального смешения по жидкой фазе и идеального вытеснения по газовой б. Однако, условия полного равенства концентраций и температур в различных точках реакционного объема, соответствующие модели идеального смешения по жидкой фазе,выполняются далеко не всегда. Интенсивность перемешивания, необходимая для их достижения, зависит от свойств сред и кинетики процесса, протекающего в аппарате. Это обусловило появление в последние годы большого числа работ, посвященных учету неидеальностя перемешивания по жидкой фазе в барботажных и газлифтных реакторах. Однопараметрическая диффузионная модель оонована на допущении о полной однородности поля концентраций температуры по сечении аппарата и возможности описания продольного переноса в рамках закона Зина. Для того, чтобы математическую модель можно было использовать при проектировании аппаратуры без привлечения дополнительного экспериментального материала,необходимо иметь соотношения, связывающие ее параметры с характеристиками конструкции и режима работы. Большинство авторов, изучавших продольный перенос в барботаиных аппаратах, предлагали1 для определения коэффициента продольного перемешивания чисто эмпирические соотношения, основанные на аппроксимации своих экспериментальных данных . В отдельных случаях рассматривается зависимость от продольной координаты , , однако большинство авторов полагает 1я, постоянным. РиУг. Вязкость, по крайней мере до сПэ,не окааывает значительного влияния на коэффициент продольного перемешивания, что можно объяснить наличием в аппаратах развитого турбулентного режима течения. Отметим, что, как показывает анализ условий работы промышленного полимеризационного оборудования, именно турбулентный режим, как правило, реализуется на практике. Эксперименты ряда авторов 7, показали, что конструкция газораспределительного устройства цри диаметре аппарата свыше ОД м и скорость цротока жидкости через аппарат в диапазоне 0,,6 мс также не оказывают заметного влияния на . Это объясняется тем, что размер пузыря в развитом турбулентном режиме определяется уже не отрывным диаметром, а коалесденцией и диспергированием под действием турбулентных пульсаций .