Гидродинамика и массообмен на вихревых ректификационных ступенях при переработке растительного сырья

• Автор: Кустов, Александр Владимирович
• Шифр специальности: 05.21.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Красноярск
• Количество страниц: 144 с. : ил.

Содержание

Введение
1 Сравнительный анализ контактных ступеней при ректификации
1.1 Процессы ректификации в технологических линиях переработки
растительного сырья
1.2 Анализ контактных устройств
1.3 Гидродинамика на контактных ступенях
1.3.1 Режимы течения
1.3.2 Гидравлическое сопротивление вихревых устройств
1.3.3 Газосодержание
1.3.4 Диаметр пузырьков газа
1.3.5 Удельная межфазная поверхность
1.4 Массообмен на контактных устройствах при ректификации
Выводы по главе
2 Методическая часть
3 Гидродинамика вихревых контактных ступеней
3.1 Режимы течения газо-жидкостного слоя
3.2 Скорость вращения газо-жидкостной смеси
3.3 Критическая скорость газа в каналах завихрителя
3.4 Гидравлическое сопротивление вихревых устройств
3.5 Параметры газо-жидкостного слоя
3.6 Межфазная поверхность
Выводы по главе
4 Исследование ректификации на вихревых устройствах
при ректификации
Выводы по главе
5 Практическое использование результатов исследования
5.1 Разработка и исследование встроенных дефлегматоров
5.2 Исследование вихревых контактных ректификационных
ступеней

5.3 Технико-экономические показатели ректификационных
колонн
Выводы по главе
Выводы
Библиографический список
Приложения

Введение
Ректификация широко используется: в технологиях комплексной
переработки древесины; в лесохимической промышленности при получении продуктов потребления; при восстановлении экстракционных растворов в процессах извлечения биологически активных веществ из растительного сырья; в технологии химической переработки древесины при производстве этанола; при переработке нарастающих природных отходов газификацией и использования синтез-газа для получения биополимера на стадии регенерации растворителей (хлористый метилен, гипохлорит натрия, гексан и т.д.), где также востребованы высокоэффективные и производительные ректификационные колонны.
В основном, ректификации подлежат многокомпонентные смеси, как правило, азеотропные, имеющие близкую температуру кипения, что обуславливает использование для их разделения многоступенчатых ректификационных колонн. При этом применяются различные способьь ректификации, такие как азеотропная, экстрактивная, молекулярная; дробная,, парциальная.
Ключевыми проблемами в промышленном производстве при ректификации являются высокий расход теплоносителей, низкая разделяющая способность ректификационных аппаратов и контактных ступеней, их большие габариты и металлоемкость, существенные потери продуктов переработки из-за недостаточно' полного разделения смесей, вследствие несовершенства'' дефлегматоров. Есть проблемы, связанные с достижением требуемого вакуума-, в колоннах из-за высокого сопротивления контактных ступеней. В ряде случаев требуются мобильные малотоннажные установки для опытных производств (ректификация эфирного и талового масла, разделение растворителей в процессах выделения биополимера, экстракции растительного , сырья) небольшой производительности, обладающей быстрой настройкой на новые смеси. В этой связи создание высокоэффективных неметаллоемких контактных

Известные трудности представляет выбор, определяющего размера. В качестве его принимают, например, эквивалентный диаметр отверстий. В некоторых работах [80, 81] за определяющий размер принимают постоянную
2= выраженную в единицах длины. Пересчет критериев, выраженных
Мя-р
различными способами, из одного вида в другой довольно затруднителен.
В литературе опубликовано значительное число работ [82-95], в которых получены уравнения для расчета газосодержания, некоторые из них приведены в таблицах 1.5 и 1.6.
Таблица 1.5 - Газосодержание на контактных ступенях барботажного типа.
№ форму лы Формула Условие применимости Источник
1. P = VJV„ [71]
2. <р = соJ иг
3. ср = (Кр-)1 Кр
4.

5. <5 = 1,07- > 0 4 ](p-A)-g Г P.- Г Ситчатые тарелки [80]
[g (p-a)-gJ d„ УР-рг)
6. <р = 0,4 (рг/р)0,15 (яу V(p - РгУіз v)f6S
7. 1-<Р = о,21/Fr~0,2
8. ер = 0,9 - ехр(- 0,0423 Fr) Для режима ячеистой пены [82]
9. <р = 0,58 ЙК0Л Для турбулентной пены [82]
10. 11. <р = 1-4,9иГ/*гГ)-(іиТ-<г°Л5/Р°,М)
12. = 0,64 ехр[о,1 (1 - <ум /<тв)- (w* !{g /г)) [80]
где V, - объем газа, заключенного в объеме V,,; юг- скорость приведенная к свободному сечению аппарата, м/с; щ - скорость пара, м/с; Уж - объем жидкости, из которого образован объем пены V„; м; с - поверхностное натяжение жидкости, н/м; dan - диаметр аппарата, м