автореферат диссертации по энергетике, 05.14.04, диссертация на тему:Энергосбережение на теплотехнологической установке разделения этаноламинов

На правах рукописи

ЛАПТЕВА ЕЛЕНА АНАТОЛЬЕВНА

-у-

ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ НА ТЕПЛО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ УСТАНОВКЕ РАЗДЕЛЕНИЯ ЭТАНОЛАМИНОВ

05.14.04 - Промышленная теплоэнергетика

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

0034БэЬэи

Казань

-2009

003469850

Работа выполнена в ГОУ ВПО «Казанский государственный энергетический университет» и ООО Инженерно-внедренческом центре «Инжехим» (г. Казань)

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Конахина Ирина Александровна

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Гумеров Фарид Мухамедович

кандидат технических наук Мингапеева Гузель Рашидовна

Ведущая организация: ГУП «Всероссийский научно-исследовательский

институт углеводородного сырья» (ВНИИУС), г. Казань

Защита состоится 4 июня 2009 г. в 16 час. 00 мин. на заседании диссертационного совета Д 212.082.02 при ГОУ ВПО «Казанский государственный энергетический университет» по адресу: 420066 г. Казань, ул. Красносельская, д. 51, зал заседаний Ученого совета (В-210).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО «Казанский государственный энергетический университет».

С авторефератом можно ознакомиться на сайте ГОУ ВПО КГЭУ www.kgeu.ru.

Автореферат разослан « 4 » мая 2009 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета Д 212.082.02 доктор технических наук,

профессор

К.Х. Гильфанов

Общая характеристика работы

Актуальность работы

В 2008 году президентом РФ намечена стратегия по энергосбережению и повышению экологической безопасности производств. Планируется к 2020 году снизить энергопотребление на единицу продукции на 50%.

Одним из самых энергоемких процессов на предприятиях топливно-энергетического комплекса (ТЭК) является процесс ректификации смесей. Большинство действующих в настоящее время ректификационных установок проектировались в 60-80 г.г. прошлого столетия. За это время появились новые высокоэффективные контактные устройства, которые взамен устаревшим позволяют повысить качество разделения смесей, снизить гидравлическое сопротивление колонн и что особенно важно уменьшить энергозатраты на единицу выпускаемой продукции.

Большинство контактных устройств для использования в новых или модернизируемых тепломассообменных аппаратах предлагаются зарубежными фирмами Бикег, КосЬ-СНиЬ, Цзэхуа и др. Контактные устройства имеют большую стоимость и длительные сроки поставок. В связи с этим актуальным является разработка, исследование и использование на предприятиях ТЭК отечественных контактных устройств, не уступающих по эффективности зарубежным, но с меньшей стоимостью.

Работа выполнена в соответствии с НИОКР КГЭУ «Исследование и математическое моделирование сопряженных тепломассообменных процессов и процессов сепарации для теплоэнегетических установок» №01200406196 по заданию Федерального агентства по образованию №1.3.05, а также по заданию ОАО «Казаньоргсинтез»

Цель работы

• Разработать технические решения по энергосберегающей модернизации теплотехнологической установки разделения этаноламинов. Использовать термодинамический анализ для оценки энергетической эффективности процессов с модернизированными аппаратами.

• Повысить эффективность тепломассообменого процесса и эксергетический КПД промышленных аппаратов, за счет чего снизить энергозатраты на установке разделения этаноламинов.

• Разработать и экспериментально исследовать высокоэффективную конструкцию регулярной насадки для энергосберегающей модернизации ректификационных колонн.

• Обобщить экспериментальные данные в виде расчетных уравнений для использования в математическом описании процесса тепломассообмена в колонных аппаратах.

• Внедрить насадку в ректификационных колоннах на ОАО «Казаньоргсинтез» и оценить экономический эффект за счет энергосбережения.,

Научная новизна

1. Для решения задач повышения эффективности тепломассообменых процессов и снижения энергозатрат на разделение этаноламинов разработана

конструкция регулярной рулонной гофрированной насадки с элементами шероховатости поверхности или просечками.

2. На экспериментальном стенде выполнены исследования гидродинамических и массообменных характеристик новой насадки. Получены данные по перепаду давления сухой и орошаемой насадки, задержке жидкости, обратному перемешиванию и массоотдачи в газовой фазе. Сделаны обобщения полученных результатов в виде расчетных выражений для ' уравнений математической модели процесса тепломассообмена в колонных аппаратах. \

3. Проведен тепловой и термодинамический анализ тегаготехнологической схемы действующей установки разделения этаноламинов до и после выполненной модернизации. Дана технико-экономическая оценка предложенного решения.'

Практическая значимость

Снижены энергозатраты на проведения процесса разделения этаноламинов за счет использования высокоэффективной регулярной насадки в новых разработанных ректификационных колоннах.

В 2006 году в производстве этаноламинов на ОАО «Казаньоргсинтез» внедрены новые колонны с насадками. Эксплуатация колонн в течение более трех лет подтвердила правильность принятых научно-технических решений. Улучшилась качество, продуктов, а энергозатраты на разделение (по греющему пару) снизились почти в два раза (на 2,28 Гкал/час или 18240 Гкал/год). Кроме этого, почти в три раза снизился расход охлаждающей воды в дефлегматорах колонн. Экономический эффект за счет энергосбережения составляет 14,34 млн. руб. в год. Срок окупаемости разработанной насадки составил 7 месяцев.

Использование высокоэффективной насадки обеспечивает значительное уменьшение энергозатрат на процесс разделения за счет уменьшения флегмовых чисел, и соответственно, греющего пара в кипятильниках колонн.

Личное участие автора заключается: в выполнении термодинамического анализа работы промышленной установки разделения этаноламинов и в выборе научно-технических решений по' энергосбережению; в разработке конструкции регулярной - рулонной насадки; выполнении экспериментальных исследований данной насадки на лабораторном стенде; обработке и обобщении опытных данных по гидравлическому сопротивлению и массоотдачи новой насадки; выполнении расчетов эффективности массоопередачи.

Автор защищает:

1. Разработанную конструкцию высокоэффективной . регулярной гофрированной насадки для энергосберегающей модернизации ректификационных колонн;

2. Результаты экспериментальных исследований гидравлических и массообменных характеристик разработанной насадки на лабораторном стенде. Обобщение опытных данных в виде расчетных выражений;

3. Результаты теплового и термодинамического анализа и научно-технические решения по энергосберегающей модернизации ректификационных колонн теплотехнологической установки разделения этаноламинов на ОАО «Казаньоргсинтез»;

'4. Результаты внедрения насадки в модернизированных колоннах.

Апробация работы и публикации

По теме диссертационной работы опубликовано 17 работ, из них 2 из списка рекомендованного ВАК. Отдельные разделы диссертации докладывались и обсуждались на Международных 'научных конференциях «Математические методы в технике и технологиях» (ММТТ), г: Казань, 2005; г. Воронеж, 2006; г. Ярославль, 2007; г. Саратов, 2008; V Российской научно - технической конференции «Энергосбережение в городском хозяйстве, энергетике, промышленности», г. Ульяновск, 2006; Всероссийской школе - семинаре «Проблемы тепломассобмена и гидродинамики в энергомашиностроении», г. Казань, 2004; Международной научно-технической конференции «ЭНЕРГЕТИКА - 2008: инновации, решения, перспектива», г. Казань, 2008; Международной юбилейной научно-практической конференции «Передовые технологии и перспективы развития ОАО «Казаньоргсинтез»», г. Казань, 2008, а также на семинарах и конференциях КГЭУ (2003-2008 гг.).

Объем и структура диссертации:

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и приложений с расчетом экономического эффекта, и актом о внедрении результатов. Объем диссертации составляет 110 стр. текста, содержатся 25 рисунков, 13 таблиц и список литературы из 130 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы, поставлена цель и намечена программа исследования. Основной метод энергосбережения, используемый и развиваемый в диссертационной работе для процессов ректификации -использование высокоэффективных контактных устройств взамен устаревших. Это обеспечивает увеличение числа теоретических тарелок в колонне, что дает возможность снизить расходы флегмы, и, соответственно, расход теплоносителей в кипятильниках и дефлегматорах.

В первой главе рассмотрены основные задачи по энергосбережению при проведении процессов разделения углеводородных смесей. Приводятся основы термодинамического анализа теплотехнологических установок. Рассмотрены основные способы экономии энергии при ректификации смесей. Дан краткий обзор современных конструкций насадок для модернизации тепломассообменных аппаратов и основные методы их расчета. Сделан вывод, что энергосбережение невозможно без всестороннего рассмотрения проблем, как с точки зрения термодинамического анализа, так и совершенствования и исследования более эффективных контактных устройств в тепломассообменных аппаратах.

Во второй главе в качестве объекта решения задачи по энергосбережению рассмотрена теплотехнологическая схема разделения этаноламинов на заводе «Органических продуктов» ОАО «Казаньоргсинтез» и выполнен ее термодинамический анализ. Намечены пути по модернизации установки с целью снижения энергозатрат.

Поставлена задача выполнить энергосберегающую модернизацию производства этаноламинов и добиться выпуска максимального объема целевой продукции высокого качества.

Теплотехнологическая схема блока ректификации этаноламинов состоит из четырех колонн. Исходная смесь подается в колонну К-29, диаметром 1000мм, количество тарелок 18. Отгонка товарного моноэтаноламина производится в колонне К- 40, диаметром 1600мм, количество тарелок 7 шт. Подача смеси из куба К-29 производится при температуре 100-115°С. Отгонка диэтаноламина производится в колонне К-56 диметром 1600мм, количество тарелок Зшт. Подача смеси из куба К-40 происходит при температуре 120-160°с. Выделение товарного диэтаноламина производится в колонне К-92 диаметром 1600мм, количество тарелок 3 шт.. Подача питающей жидкости производится при температуре 100-110°С.

В колоннах используются устаревшие типы барботажных тарелок, которые требуют модернизации или замены на более эффективные контактные устройства.

Составлены материальные и тепловые балансы ректификационных колонн с основным оборудованием и сделан термодинамический анализ теплотехнологической схемы до модернизации с целью оценки энергетической эффективности производимых процессов. Для наглядного изображения эксергетических балансов аппаратов установки составлены эксергетические потоковые диаграммы. На рис. 1 в качестве примера дана диаграмма для колонны К-40.

Лт=0.98'Ле"0165 Лт=0.97 ту-0.155 %=0.97 т)с=0.181

Рис. 1. Эксергетическая потоковая диаграмма участка колонны К-40 до модернизации (т|Т) г|е - тепловой и эксергетический КПД)

Объектами энергосбережения являются ректификационные колонны К-29, К-40, К-56 и К-92. Колонны работают с повышенными флегмовыми числами и, следовательно, с большими затратами греющего пара в кипятильниках (испарителях). Замена устаревших контактных устройств колонн на более эффективные позволит уменьшить расходы флегмы и снизить энергозатраты на греющий пар для кипятильников.

В результате согласования с руководством ОАО «Казаньоргсинтез» принято решение заменить устаревшие колонны К-29, К-40, К-56 и К-92 на новые насадочные. Для этого потребовалось разработать и экспериментально исследовать высокоэффективную насадку, пригодную для использования в вакуумных колоннах разделения этаноламинов.

В третьей главе для решения задачи энергосберегающей модернизации ректификационных колонн разработана конструкция регулярной гофрированной насадки и даны результаты ее исследования на лабораторном стенде. Сделаны обобщения опытных данных в виде уравнений для расчета гидравлических и массообменных характеристик.

При выборе типа насадки для энергосберегающей модернизации колонн учитывались следующие особенности процесса разделения этаноламинов:

1. Все колонны, кроме Кн-29, должны работать под разряжением. Колонну Кн-29 в перспективе планируется также использовать в качестве вакуумной. Следовательно, используемая насадка должна обладать низким гидравлическим сопротивлением при достаточно высоких значениях фактора пара - до 2,6 м/с-(кг/м3)0-5.

2. Насадка должна обладать достаточно высокой разделяющей способностью. Минимальная высота, эквивалентная одной теоретической тарелке, должна составлять 0,7-0,8 м.

3. Насадка должна обеспечивать требуемую степень разделения при очень низкой плотности орошения - менее 1м/час.

4. Все колонны выполнены неразборными, следовательно, конструкция насадки должна предусматривать монтаж через люки колонн.

С учетом вышесказанного было принято решение оснастить все колонны, кроме Кн-29, разработанной в диссертации регулярной насадкой.

При разработке конструкций регулярных и нерегулярных насадочных элементов в данной диссертационной работе учитывались и анализировались реальные физические процессы, происходящие при массообмене. Так, например, известно, что при ректификации большинства смесей сопротивление массопередаче от 60 до 90 % сосредотачивается в паровой фазе. Отсюда следует вывод об организации интенсивной турбулизации паровой фазы за счет различных конструктивных решений по форме насадки. Эти выводы справедливы и для абсорбции легко растворимых газов. Если основное сопротивление массопередаче сосредоточено в жидкой фазе, то необходима организация турбулентного пленочного течения по элементам насадки. Одним из способов интенсификации массоотдачи в жидкой фазе является создание шероховатой поверхности контактных устройств.

В результате, в диссертации разработана конструкция регулярной насадки для тепломассообменных аппаратов, состоящая из пакетов, набранных из

7

гофрированных листов и установленных один над другим слоями. Центральный пакет в слое выполнен в виде цилиндра, а остальные пакеты размещены в виде долей коаксиальных цилиндров, при этом гофры листов расположены под углом к горизонту, а в смежных листах пакета выполнены перекрестно (рис. 2).

диймаи&г ж ■■ гшШШШШтт

ь. ^¡ЩЙШШ

Ц; X .^ЩЯЙрШв

Рис. 2. Вид разработанной насадки

Данное научно-техническое решение позволяет упростить конструкцию насадки, обладающей большой удельной поверхностью, снизить трудозатраты на ее изготовление и повысить эффективность работы массообменного аппарата за счет равномерного распределения насадочных элементов в пакетах, а пакетов в слое, независимо от диаметров колонн. Насадка может быть выполнена как с элементами шероховатости поверхности (пуклевкой), так и с просечками. Удельная поверхность насадки 240 м2/м^; свободный объем 0,9 м3/м3.

Для проведения гидравлических испытаний новых насадок использовалась экспериментальная установка, созданная в Инженерно-внедренческом центре «Инжехйм». Установка состоит из колонны диаметром 600 мм. В колонне организовано противоточное движение фаз. Воздух от вентилятора по воздуховоду подается в нижнюю часть аппарата. Далее он проходит через ситчатый распределитель, в результате чего достигается равномерный профиль скорости на входе в слой насадки. В то же время жидкая фаза из напорной емкости подается на орошение слоя насадки.

Для равномерного начального распределения жидкой фазы по сечению аппарата выше слоя насадки установлен трубчатый распределитель. Число точек орошения подобрано согласно известным рекомендациям.

Экспериментальное исследование сопротивления сухой насадки проведено в зависимости от скорости газа (воздуха) в диапазоне скоростей 0 - 7,5 м/с. При этом

значение критерия Кег для газа изменяется от 0 до 7200, где у>г -

скорость газа (н'г = и^/8), (м/с); - скорость газа, в полном сечении аппарата (м/с); 8 - свободный объем насадки в единице объема слоя (м7м^); с13 -эквивалентный диаметр насадки, (м); уг - коэффициент кинематической вязкости,

(м2/с).

Для обобщения результатов по гидравлическому сопротивлению сухой насадки использовалось известное уравнение:

(з)

3 1

где ЛРСуХ - гидравлическое сопротивление сухой насадки, Па; " коэффициент

сопротивления сухой насадки; Я - высота слоя насадки, м.

' ' Коэффициент сопротивления сухой насадки определяется в результате обработки экспериментальных данных известным методом наименьших квадратов. . В результате обработки экспериментальных данных получено - для рулонной с шероховатой поверхностью:

-0,294

- для рулонной просечной:

40 = 3,8911ер £о=0,8.

(4)

(5)

Па

н ' м

200 ■ 1

175'

150 • \

125 ■ - N

100'

75 ' ■

50" ■ /

25 и

Рис. 3. Гидравлическое сопротивление сухой насадки: 1,2, 3 - кольца Рашига в укладку, сI= 50, 80,100 мм; 4, 5 - кольца Рашига внавал, с1 = 25, 50 мм; б - кольца Палля, с! = 50, мм; 7 - рулонная

насадка с сегментными отверстиями Елизарова В.В.; 8 -рулонная просечная (разработка автора); 9 - рулонная с шероховатой поверхностью (разработка автора)

2,5 3 \УГ, м/с

Экспериментальные данные сопротивления сухой рулонной насадки (рис. 3) показывают большее гидравлическое сопротивление рулонной насадки по сравнению с сопротивлением колец Рашига, расположенных в укладку (й? = 100, 80, 50 мм). Удельная поверхность таких колец составляет от 60 до 110 м"/м\ что по сравнению с рулонной насадкой меньше в 2 - 3 раза и в этом случае рулонная насадка предпочтительнее колец Рашига.

Экспериментальное исследование сопротивления орошаемой насадки рулонного типа проведено в зависимости от скорости газа (воздуха) со (м/с) и плотности орошения жидкости (вода) 1(м3/м2ч). Скорость газа изменяется до 7,5; м/с, а плотность орошения Ь-О/Б от 5 до 80м7м2ч, где О - расход жидкости (м3/ч), - площадь сечения аппарата (м2).

Для расчета гидравлического сопротивления орошаемой насадки часто используется выражение вида

АР- " " (6)

АР-

ор В с — = аи'гд

сух

В результате обработки экспериментальных данных для пленочного режима получено:

- насадка с шероховатой поверхностью: д=1,0; е-0,422; с=-0,789;

- насадка с просечками: а=1,0; е=0,0575; с=0,602.

700 600 500400 500 200 100

Рис. 4. Гидравлическое сопротивление орошаемых насадок в зависимости от скорости газа и плотности орошения

I, м/ч: 1,2 - рулонная насадка Елизарова В.В., плотность орошения

¿ = 10, 30 м/ч; 3-структурная насадка ГМТАЬОХ ЗТ; 4 - рулонная с шероховатой поверхностью (разработка автора), Ь=10 м/ч

Максимальное отклонение расчетных и экспериментальных данных составляет 12,5%.

Учитывая высокую удельную поверхность, свободный объем разработанной рулонной насадки, выполнив сравнительный анализ характеристик различных насадок можно сделать следующие выводы:

• разработанная рулонная гофрированная насадка имеет широкий диапазон рабочих скоростей по газовой и жидкой фазам при пленочном режиме;

• режим подвисания пленки начинается при скорости газа 3,0 - 3,5 м/с в зависимости от плотности орошения;

• для использования данной насадки в вакуумных колоннах наиболее подходит насадка с шероховатой поверхностью, так как она имеет меньшее гидравлическое сопротивление.

Коэффициент массоотдачи в газовой фазе рг определяется путем измерения относительной влажности паровоздушной смеси на входе в слой насадки и выходе из него на лабораторной установке.

На рис. 5 приведены экспериментальные значения коэффициента массоотдачи при увлажнении воздуха и расчет по теоретическому уравнению, а также сравнение с коэффициентом массоотдачи на других насадках.

Рис. 5. Зависимость коэффициента массоотдачи в газовой фазе от скорости газа, при плотности

т 2

орошения I = 10(м / м • ч): 1 -седла Берля 25 мм; 2 - рулонная насадка: - расчет по уравнению Дьяконова С.Г.; о - опытные данные Елизарова В.В.; • - опытные данные автора; 3,4 - кольца Рашига

"" "05 1 ГЗ 2 ¿5 3 3.5

На рис. 6 дана зависимость высоты единиц переноса от скорости газа в колонне для различных пакетных регулярных насадок (данные Олевского и др.). Из представленных результатов следует, что разработанная автором регулярная гофрированная насадка с элементами шероховатости поверхности по эффективности не уступает аналогичным контактным устройствам.

Рис. 6. Эффективность пакетных регулярных насадок при ректификации

смеси метанол-вода: 1- спиральная насадка с прямым гофром, с!э=12 мм; 2 - то же, с косым гофром, ¿э=18 мм; 3 - плоскопараллельная 6 1 насадка, ¿,=30 мм; 4 - разработка автора Шг,м/с

В четвертой главе рассмотрены энергосберегающие технические решения по использованию разработанных насадочных элементов при модернизации промышленных массообменных колонн разделения этаноламинов.

Колонны с насадками даже при одинаковой эффективности с барботажными тарелками имеют преимущества в более низком гидравлическом сопротивлении, что очень важно для вакуумных колонн, и меньшее время пребывания, что значительно при разделении смесей, способных к разложению, образованию полимеров и изменению цветности.

Для выполнения расчетов, анализа работы и выбора технических решений по модернизации ректификационной установки, использовались как известные, так и оригинальные математические модели, и алгоритмы. Данные математические модели дают возможность выполнять расчеты промышленных установок с минимальным привлечением экспериментальных данных, полученных, как правило, на стадии исследования гидродинамики на лабораторных макетах.

Проведены расчеты процесса разделения этаноламинов в новых насадочных колоннах Кн-29, Кн-40, Кн-56, Кн-92 с основным оборудованием и выбраны размеры этих колонн. Теплотехнологическая схема дана на рис. 7.

Работающие колонны до модернизации имеют диаметры: К-29 -1,0 м; К-40 -1,6 м; К-56 - 1,6 м, К-92 - 1,6 м. Как показали расчеты колонн с разработанной в диссертации насадкой при заданной производительности должны иметь размеры: Кн-29 - 0,5 м; Кн-40 - 1,2 м; Кн-56 - 1,0 м; Кн-92 - 0,6 м. Снижение размера колонн и повышение эффективности разделения смесей обеспечивает уменьшение энергозатрат на процесс разделения и повышение эксергетического КПД (рис.8).

Новые ректификационные колонны с разработанной в диссертации регулярной насадкой вводились в эксплуатацию поэтапно в течении 2006 года.

Сравнительная характеристика работы ранее действующих тарельчатых и новых насадочных колонн дана в таблице.

Из представленных результатов следует, что исходная нагрузка по сырью увеличилась на 15-30%, значительно снизились флегмовые числа (расход флегмы) за счет повышения эффективности разделения. Это дало возможность значительно снизить тепловую нагрузку (расход греющего пара) в кипятильниках колонн: в Кн-29 - в 2,4 раза, в Кн-40 - в 3,6 раза, в Кн-56 - в 3,8 раза, в Кн-92 в 1,14 раза по сравнению со старыми тарельчатыми колоннами. Снижение энергозатрат по греющему пару в кипятильниках колонн составляет 2,28 Гкал/час. Кроме этого более чем в три раза снизился расход охлаждающей воды в дефлегматорах колонн.

п

Рис. 8. Обобщенная эксергетическая диаграмма

Таблица.

Сравнительная характеристика работы колонн________

К-29 К-40 К-56 К-92

С? к « л 3" « к к к К к

1 £ I 1 1 Е

3 се о § о га X и Си га Е- о се 0 ей 1 -0 ч о га Е— О =1 га 0 а 1 л с; о О. ей ч га о га X

Диаметр колонн, м

1,0 0,5 1,6 1.2 1,6 1,0 1,6 0,6

Высота колонн, м

13,7 12,575 16,1 22.36 22,8 23,580 22,8 17,56

Расход питания м3/час

2,2-2,5 2,85 1-2.3 2,3-2,4 1-1,2 1,0-1,1 1,1 0,34-0,35

Расход дистиллята, м7час

0,2-0,3 0,31-0,33 1-1,3 1,1-1,16 0,7-0,9 0,06-0,07 0,3 0,2

Расход бокового отбора, м7час

- - - - - 0,65-0,75 -

Расход кубового продукта, м7час

2-2,2 2,3-2,4 1*1,2 1,0-1,1 - 0,34-0,35 1

Расход флегмы, м7час

1,4-1,8 0,3-0,33 1,2-1,5 0,15-0,2 0,1 0,64-0,78 0,9-1,0 0,3

Моноэтанола,мин расход, м7час

1 1,1-1,2 1,1-1,16 -

Диэтаноламин расход, м 7час

— ] — — 0,65 0,65-0,75 -

Триэтаноламин расход, м7час

- 1 - I 1-1,2 1 1 - 0,2-0,21

Тепловая нагрузка в кипятильниках колонн, Гкал/час

1,19 0,49 1,19 0,33 0,85 0,22 0,71 | 0,62

Основные результаты и выводы

Рассмотренный в диссертации пример энергосбережения при проведении процесса ректификации показывает, что промышленные установки имеют значительные резервы, как по повышению эффективности, производительности, так и в снижении себестоимости единицы продукции.

Для решения задачи по энергосберегающей модернизации теплотехнологической установки разделения этаноламинов в диссертации получены следующие результаты:

1. Выполнен тепловой и термодинамический анализ работы аппаратов в теплотехнологической схеме разделения этаноламинов на промышленной установке. Сделана оценка энергетической эффективности проводимых тепло- и массообменных процессов. Разработаны технические решения по энергосберегающей модернизации ректификациооных колонн с использованием новых контактных устройств (насадки).

2. На основе анализа процессов переноса в двухфазной парожидкостной среде на контактных устройствах промышленных аппаратов разработана конструкция регулярной гофрированной насадки с элементами шероховатости поверхности или просечками. Получен патент РФ на полезную модель.

3. На лабораторном стенде проведены экспериментальные исследования гидравлических и массообменных характеристик разработанной насадки. Получены данные по перепаду давления сухой и орошаемой насадки в зависимости от нагрузок по газу и жидкости, задержке жидкости в слое, обратному перемешиванию по жидкой фазе и коэффициенту массоотдачи. Получены обобщающие расчетные выражения данных исследованных характеристик.

4. Выполнено сравнение полученных гидравлических и массообменных характеристик с известными данными для колец Рашига, Палля, рулонной насадки с сегментными отверстиями, структурной насадкой ШТАЬОХ ЗТ, насадкой «зиг-заг», плоскопараллелыюй насадкой, спиральной рулонной насадкой с прямым и косым гофрами. Получено, что разработанная насадка не уступает по характеристикам насадкам с близкими конструктивными параметрами.

5. Для решения поставленной задачи по энергосберегающей модернизации промышленной установки выполнены расчеты конструктивных и режимных характеристик четырех новых колонн в теплотехнологической схеме разделения этаноламинов с использованием разработанной рулонной насадки. Получено, что эксергетический КПД увеличился на 42% относительных и расход греющего пара в кипятильниках колонн может быть снижен почти в два раза.

6. Выполнено внедрение энергосберегающих ректификационных колонн в производстве этаноламинов на ОАО «Казаньоргсинтез». Результаты промышленной эксплуатации колонн с 2006 г. по настоящее время подтвердили правильность научно-технических решений. Значительно снижены энергозатраты на проведение процесса разделения смесей, что дает экономический эффект 14,34 млн. руб. в год.

7. Выполнено тиражирование разработанной насадки в тепломассообменных аппаратах других производствах. Так например в 2007 году разработанная насадка внедрена в новой ректификационной колонне выделения фенола на ОАО «Казаньоргсинтез». В результате повысилось качество фенола и снизились энергозатраты на разделение на 30-35%.

8. Разработанная рулонная насадка может применяться в атмосферных и вакуумных тепломассообменных колоннах в химической, нефтеперерабатывающей, газовой отраслях промышленности, а также на предприятиях теплоэнергетики (в декарбонизаторах, газосепараторах, теплообменниках при не посредственном контакте фаз ит.д.).

По теме диссертации опубликованы следующие работы:

1. Зверева Э.Р. Лаптева Е.А. Очистка аммиачной воды в производстве этаноламинов// Труды Школы - семинара молодых ученых и специалистов под руководством академика РАН В.Е. Алемасова «Проблемы тепломассообмена и гидродинамики в энергомашиностроении». Казань: КазНЦ РАН, 2004. - С. 258-360.

2. Лаптев А .Г., Минеев Н.Г., Лаптева Е.А., Фарахов М. И. Повышение эффективности ректификационной установки разделения этаноламинов // В межвуз. тематич. сб.: 'Гепломассообменныс процессы и аппараты химической технологии. Казань: КГТУ, 2005. - С. 104-109.

3. Лаптев А.Г., Лаптева Е.А., Насыров Р.Р. Насадки для модернизации аппаратов разделения веществ // Тез. докл. науч. студ. конф., поев. «Дню энергетика». Казань: КГЭУ, 2005. - С. 48-49.

4. Минеев Н.Г., Лаптева Е.А., Фарахов М.И. Модернизация ректификационной установки разделения этаноламинов// Математические методы в технике и технологиях - ММТТ - 18. Сб. трудов XVIII межд. науч. конф. Казань: КГТУ, 2005, Т. 4.-С. 83-84.

5. Патент Российской Федерации на полезную модель № 54818. Регулярная насадка для тепломассообменных аппаратов. Фарахов М.И., Шигапов И.М., Маряхин Н.Н., Фарахов Т.М., Лаптева Е.А. / 27.07.2006 г., Бюл. № 21.

6. Насыров Р. Р, Лаптева Е. А., Грачев С. Ф. Насадочные контактные устройства для модернизации массообменных колонн// IX аспирантско-магисторский науч. семинар, посвященный «Дню энергетика». Казань: КГЭУ, 2006, Т. 1,-С.87-89.

7. Лаптева Е. А. Очистка аммиачной воды// IX аспирантско-магисторский науч. семинар, посвященный «Дню энергетика». Казань: КГЭУ, 2006, Т. 1. - С. 8384.

8. Фарахов М.И., Лаптева Е.А., Насыров Р.Р. Контактные устройства для аппаратов разделения веществ и энергосбережение II V Рос. науч-техн. конф. «Энергосбережение в городском хозяйстве, энергетике, промышленности». Ульяновск, 2006, Т. 1. - С. 238-240.

9. Фарахов М.И., Минеев Н.Г., Лаптева Е.А. Внедрение новых насадок в колоннах ректификации этаноламинов // Математические методы в технике и технологиях - ММТТ-19. Сб. трудов XIX Междуарод. научн. конф. Воронеж: Воронеж, гос. технол. акад., 2006, Т. 9 и 10. - С. 83-84.

10. Лаптева Е.А., Грачев С.Ф. Модернизация аппаратов разделения жидких смесей.//1 Всерос. молод, науч. конф. «Тинчуринские чтения». Казань: КГЭУ, 2006, Т. 1.-С. 83-85.

11. Лаптев А.Г., Фарахов М.И.. Лаптева Е.А., Кудряшов В.Н. и др. Повышение эффективности ректификационных колонн в производстве этаноламинов// Химическая промышленность, 2007, №7. - С. 354-360.

к

12. Лаптева Е.А. Опытно-промышленная эксплуатация модернизированной установки разделения этаноламинов.// II Всерос. молод, науч. конф. «Тинчуринские чтения». Казань: КГЭУ, 2007, Т. 3. - С. 91-92.

13. Фарахов М.И., Лаптев А.Г., Лаптева Е.А. Насадочные контактные устройств для аппаратов разделения веществ// Математические.методы в технике и технологиях - ММТТ - 20. Сб. трудов XX межд. науч. конф., Ярославль: ЯГТУ,

2007, Т.З.-С. 236-238.

14. Фарахов М.И., Лаптева Е.А. Энергосбережение на установке разделения этаноламинов / Изв. вузов Проблемы энергетики, 2008, № 7-8. - С. 133-137.

15. Фарахов М. И., Лаптева Е. А. Моделирование процесса разделения смеси в колонне с регулярной насадкой//Математические методы в технике и технологиях - ММТТ - XXI. Сб. трудов XXI межд. науч. конф. Саратов: СГТУ,

2008, Т. 5.-С. 21-22.

16. Лаптева Е.А., Конахина И. А. Анализ энергетической и термодинамической эффективности стадии разделения этаноламинов// Междунар. науч.-технич. конференция «Энергетика 2008»: инновации, решения, песпективы. Казань: КГЭУ «Теплоэнергетика», 2008, Т. 1. - С. 79-82.

17. Фарахов М. И., Лаптева Е.А., Минеев Н. Г., Кудряшов В. Н. Повышение эффективности установки разделения этаноламинов// Междунар. гобил. научно-практич. конф. «Передовые технологии и перспективы развития ОАО «Казаньоргсинтез»». Казань: «Казаньоргсинтез», 2008. - С. 120-123.

Подписано к печати 17.04.2009г. Формат 60 х 84 /16

Гарнитура «Times» Вид печати РОМ Бумага офсетная

Физ. печ. л. 1.0 Усл. печ.л. 0.94 Уч.-нзд. л. 1.0

Тираж 100 экз. Заказ №

Типография ГОУ'ВПО КГЭУ 420066, Казань, Красносельская, 51 16

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ПРОБЛЕМЫ ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЯ В ПРОМЫШЛЕН- 9 НЫХ ПРОЦЕССАХ РАЗДЕЛЕНИЯ УГЛЕВОДОРОДОВ

1.1. Теоретические основы энергосбережения

1Л Л. Эксергетический метод термодинамического анализа

1Л .2 Энергозатраты на предприятиях нефтехимии

1.2. Энерго - и ресурсосбережение при проведении процессов 16 разделения и очистки веществ

1.3. Конструкции высокоэффективных насадок

1.4. Основы расчета насадочных колонн

1.5. Сравнение конструкций массообменных колонн

ГЛАВА 2. АНАЛИЗ ПРОИЗВОДСТВА ЭТАНОЛАМИННОВ 3 8 И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ПО МОДЕРНИЗАЦИИ И ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЮ

2.1. Общее описание продукции

2.2. Качество этаноламинов

2.3. Модернизация технологии

2.4. Описание блока ректификации

2.5. Энергетический и термодинамический анализ энергоблока 49 теплотехнологической схемы разделения

2.6. Варианты модернизации отдельных колонн

ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ ВЫСОКОЭФФЕКТИВ

НОЙ РЕГУЛЯРНОЙ ТЕПЛОМАССООБМЕННОЙ НАСАДКИ

3.1. Выбор насадок для оснащения колонн блока разделения этаноламинов

3.2. Конструирование насадочных контактных устройств

3.3. Регулярная насадка для тепломассообменных аппаратов

3.4. Экспериментальное исследование гидравлических 72 характеристик насадочных элементов

3.5. Результаты гидравлических исследований

3.6. Моделирование и исследование массоотдачи

ГЛАВА 4. ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ В БЛОКЕ 96 РЕКТИФИКАЦИИ ЭТАНОЛАМИНОВ

4.1. Энергосберегающее решение по модернизации 97 теплотехнологической схемы

4.2. Колонна Кн

4.3. Колонна Кн

4.4. Колонна Кн

4.5. Колонна Кн

4.6. Основные результаты модернизации производства

4.7. Основные результаты модернизации ректификационных 117 колонн

Энергосбережение является одним из важных направлений во многих отраслях промышленности, особенно на предприятиях топливно-энергетического комплекса (ТЭК). ТЭК производит более четверти всей промышленной продукции России, принося стране более половины всех валютных поступлений.

Как известно, в структуре себестоимости химической и нефтехимической продукции удельный вес сырья и материалов составляет около 40 %, а энергоресурсов около 20 % и с каждым годом увеличивается. Следует отметить, что на аналогичные производства энергопотребление в России превышает зарубежные на 20-60% [1-15].

Разработана и утверждена Правительством РФ Федеральная целевая программа «Энергоэффективная экономика» рассчитанная до 2010 г. К 2010 году энергоемкость ВВП намечено снизить на 26 % по отношению к 2000 г.

В мае 2008 года президентом РФ намечена стратегия по энергосбережению и повышению экологической безопасности производств. Намечается к 2020 году снизить энергопотребление на единицу продукции на 50%.

Научный подход к проблеме энерго- и ресурсосбережения приводит к рассмотрению задачи на различных иерархических уровнях, которые классифицируются следующим образом [11]:

1. Наномасштаб (молекулы);

2. Микромасштаб (частицы, капли, пузыри);

3. Мезомасштаб (основные процессы и аппараты);

4. Макромасштаб (агрегат, установка, завод);

5. Мегамасштаб (рынок, окружающая среда).

В диссертационной работе рассматриваются задачи, связанные со вторым, третьим и четвертым уровнями. Для выполнения расчетов, анализа работы и выбора технических решений по модернизации ректификационной установки, использовались как известные, так и оригинальные математические модели, и алгоритмы. Данные математические модели дают возможность выполнять расчеты промышленных установок с минимальным привлечением экспериментальных данных, полученных, как правило, на стадии исследования гидродинамики на лабораторных макетах.

Одним из самых энергоемких процессов на предприятиях ТЭК является процесс ректификации смесей. Большинство действующих в настоящее время ректификационных установок проектировались в 60-80 г.г. прошлого столетия. За это время появились новые высокоэффективные контактные устройства, которые взамен устаревшим позволяют повысить качество разделения смесей, снизить гидравлическое сопротивление колонн и что особенно важно уменьшить энергозатраты на единицу выпускаемой продукции. Для этого в диссертационной работе разработана и исследована регулярная рулонная насадка и сделаны обобщения опытных данных в виде расчетных выражений. Разработаны технические решения по внедрению насадок в колонных массообменных аппаратах установки ректификации этаноламинов.

Рассмотренные в диссертации основные принципы и примеры энергосбережения при проведении процесса ректификации показали, что промышленные установки имеют значительные резервы, как по повышению эффективности, производительности, так и в снижении себестоимости единицы продукции.

Основной метод энергосбережения, используемый и развиваемый в диссертационной работе заключаются в следующем [15]:

Для процессов ректификации — использование высокоэффективных контактных устройств взамен устаревших. Это обеспечивает увеличение числа теоретических тарелок в колонне, что дает возможность снизить расходы флегмы, и, соответственно, расход теплоносителей в кипятильниках и дефлегматорах.

Цель работы

• Разработать технические решения по энергосберегающей модернизации теплотехнологической установки разделения этаноламинов.

Использовать термодинамический анализ для оценки энергетической эффективности процессов с модернизированными аппаратами.

• Повысить эффективность тепломассообменого процесса и эксергетический КПД промышленных аппаратов, за счет чего снизить энергозатраты на установке разделения этаноламинов.

• Разработать и экспериментально исследовать высокоэффективную конструкцию регулярной насадки для энергосберегающей модернизации ректификационных колонн.

• Обобщить экспериментальные данные в виде расчетных уравнений для использования в математическом описании процесса тепломассообмена в колонных аппаратах.

• Внедрить насадку в ректификационных колоннах на ОАО «Казаньоргсинтез» и оценить экономический эффект за счет энергосбережения.

Научная новизна

1. Для решения задач повышения эффективности тепломассообменых процессов и снижения энергозатрат на разделение этаноламинов разработана конструкция регулярной рулонной гофрированной насадки с элементами шероховатости поверхности или просечками.

2. На экспериментальном стенде выполнены исследования гидродинамических и массообменных характеристик новой насадки. Получены данные по перепаду давления сухой и орошаемой насадки, задержке жидкости, обратному перемешиванию и массоотдачи в газовой фазе. Сделаны обобщения полученных результатов в виде расчетных выражений для уравнений математической модели процесса тепломассообмена в колонных аппаратах.

3. Проведен тепловой и термодинамический анализ теплотехнологической схемы действующей установки разделения этаноламинов до и после выполненной модернизации. Дана технико-экономическая оценка предложенного решения.

Практическая значимость

Снижены энергозатраты на проведения процесса разделения этанол аминов за счет использования высокоэффективной регулярной насадки в новых разработанных ректификационных колоннах.

В 2006 году в производстве этаноламинов на ОАО «Казаньоргсинтез» внедрены новые колонны с насадками. Эксплуатация колонн в течение более трех лет подтвердила правильность принятых научно-технических решений. Улучшилась качество продуктов, а энергозатраты на разделение (по греющему пару) снизились почти в два раза (на 2,28 Гкал/час или 18240 Гкал/год). Кроме этого, почти в три раза снизился расход охлаждающей воды в дефлегматорах колонн. Экономический эффект за счет энергосбережения составляет 14,34 млн. руб. в год. Срок окупаемости разработанной насадки составил 7 месяцев.

Использование высокоэффективной насадки обеспечивает значительное уменьшение энергозатрат на процесс разделения за счет уменьшения флегмовых чисел, и соответственно, греющего пара в кипятильниках колонн.

Личное участие автора заключается: в выполнении термодинамического анализа работы промышленной установки разделения этаноламинов и в выборе научно-технических решений по энергосбережению; в разработке конструкции регулярной рулонной насадки; выполнении экспериментальных исследований данной насадки на лабораторном стенде; обработке и обобщении опытных данных по гидравлическому сопротивлению и массоотдачи новой насадки; выполнении расчетов эффективности массоопередачи.

Автор защищает:

1. Разработанную конструкцию высокоэффективной регулярной гофрированной насадки для энергосберегающей модернизации ректификационных колонн;

2. Результаты экспериментальных исследований гидравлических и массообменных характеристик разработанной насадки на лабораторном стенде. Обобщение опытных данных в виде расчетных выражений;

3. Результаты теплового и термодинамического анализа и научно-технические решения по энергосберегающей модернизации ректификационных колонн теплотехнологической установки разделения этаноламинов на ОАО «Казаньоргсинтез»;

4. Результаты внедрения насадки в модернизированных колоннах.

Апробация работы и публикации

По теме диссертационной работы опубликовано 17 работ, из них 2 из списка рекомендованного ВАК. Отдельные разделы диссертации докладывались и обсуждались на Международных научных конференциях «Математические методы в технике и технологиях» (ММТТ), г. Казань, 2005; г. Воронеж, 2006; г. Ярославль, 2007; г. Саратов, 2008; V Российской научно - технической конференции «Энергосбережение в городском хозяйстве, энергетике, промышленности», г. Ульяновск, 2006; Всероссийской школе -семинаре «Проблемы тепломассобмена и гидродинамики в энергомашиностроении», г. Казань, 2004; Международной научно-технической конференции «ЭНЕРГЕТИКА - 2008: инновации, решения, перспектива», г. Казань, 2008; Международной юбилейной научно-практической конференции «Передовые технологии и перспективы развития ОАО «Казаньоргсинтез»», г. Казань, 2008, а также на семинарах и конференциях КГЭУ (2003-2008 гг.).

В постановке задачи исследования, выборе и реализации методов ее решения принимал участие к.т.н Фарахов М.И.

4.7. Основные результаты энергосберегающей модернизации ректификационных колонн

Новые ректификационные колонны с разработанной в диссертации регулярной насадкой вводились в эксплуатацию поэтапно в течении 20052006 г.

В период пуско-наладочных работ и опытно-промышленной эксплуатации колонн выявлены следующие особенности [130]: насадочные колонны имеют почти на порядок меньшую задержку жидкой фазы и время пребывания ее в колонне по сравнению с тарельчатыми. В связи с этим обслуживающий персонал после пуска колонн первое время с трудом выполнял управление процессом. После того, как были отработаны управляющие воздействия на процесс, и появился опыт в поддержании стационарного режима, эти проблемы были сняты. В настоящее время насадочные колонны работают устойчиво и обеспечивают заданное качество разделения и цветность этаноламинов; на эффективность разделения большое влияние оказывает первоначальное распределение жидкой фазы, подающейся на регулярную насадку. Забивка отверстий распределителей фаз снижает эффективность разделения. значительно снизился расход греющего пара в кипятильниках колонн и расход охлаждающей воды в конденсаторах; отлажен технологический режим с боковым отбором моноэтаноламина;

Сравнительная характеристика работы ранее действующих тарельчатых и новых насадочных колонн дана в таблице 4.2.

Из представленных результатов следует, что исходная нагрузка по сырью увеличилась на 15-30%, значительно снизились флегмовые числа (расход флегмы) за счет повышения эффективности разделения. Это дало возможность значительно снизить тепловую нагрузку (расход греющего пара) в кипятильниках колонн: в К-29 - в 2,4 раза, в К-40 - в 3,6 раза, в К-56 — в 3,8 раза, в К-92 в 1,14 раза по сравнению со старыми тарельчатыми колоннами. Снижение энергозатрат по греющему пару в кипятильниках колонн составляет 2,28 Гкал/час. Кроме этого более чем в три раза снизился расход охлаждающей воды в дефлегматорах колонн. Эксергетический КПД установки повысился на 42% относительных (рис. 4.7).

Рис. 4.7. Обобщенная эксергетическая диаграмма

В целом эксплуатация новых насадочных колонн в течении более трех лет дает положительные результаты. Экономический эффект от внедрения составляет 14 млн. руб. в год (расчет в приложении).

На основе полученных результатов можно сделать следующие выводы. Разработанные насадки позволяют значительно повысить эксплуатационные характеристики массообменных колонн и, обладая меньшей стоимостью, не уступая по эффективности зарубежным, могут успешно применяться при проектировании и модернизации аппаратов разделения.

Разработанные насадки могут использоваться на ТЭС в колоннах-декарбонизаторах (удаление С02 из воды воздухом). По сравнению с колоннами, загруженными кольцами Рашига, новая насадка обеспечит значительное уменьшение перепада давления (в 3-4 раза) и, следовательно, снижение энергии на подачу воздуха в декарбонизатор.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Энергосбережение на предприятиях топливно-энергетического комплекса становится все более актуальным и важным направлением.

Рассмотренные в диссертации основные принципы и примеры энергосбережения при проведении процесса ректификации показывает, что промышленные установки имеют значительные резервы, как по повышению эффективности, производительности, так и в снижении себестоимости единицы продукции.

Для решения задачи по энергосберегающей модернизации теплотехнологической установки разделения этаноламинов в диссертации получены следующие результаты:

1. Проведен тепловой и термодинамический анализ теплотехнологической схемы действующей установки разделения этаноламинов до и после выполненной модернизации. Дана технико-экономическая оценка предложенного решения.

2. На основе анализа процессов переноса в двухфазной парожидкостной среде на контактных устройствах промышленных аппаратов разработана конструкция регулярной гофрированной насадки с элементами шероховатости поверхности. Получен патент РФ на полезную модель.

3. На лабораторном стенде проведены экспериментальные исследования гидравлических характеристик разработанной насадки. Получены данные по перепаду давления сухой и орошаемой насадки в зависимости от нагрузок по газу и жидкости, задержке жидкости в слое и обратному перемешиванию по жидкой фазе. Получены обобщающие расчетные выражения данных исследованных характеристик.

4. Выполнено сравнение перепада давления в сухой и орошаемой насадке с известными данными для колец Рашига, Палля, рулонной насадки с сегментными отверстиями, структурной насадкой INTALOX ЗТ, насадкой «зиг-заг», плоскопараллельной насадкой, спиральной рулонной насадкой с прямым и косым гофрами. Получено, что разработанная насадка не уступает по характеристикам насадкам с близкими конструктивными параметрами.

5. На лабораторном стенде с новой насадкой экспериментально исследован процесс массоотдачи в газовой фазе при увлажнении воздуха парами воды. Выполнено сравнение полученных результатов по коэффициенту массоотдачи с опытными данными для других насадок и с расчетом по теоретическому уравнению Дьяконова. Установлено, что данное уравнение удовлетворительно описывает массоотдачу для новой насадки и может использоваться для расчета эффективности промышленных колонн.

6. Получены обобщающие выражения для расчетов динамической составляющей задержки жидкости и коэффициента обратного перемешивания в жидкой фазе для новой насадки.

7. Для решения поставленной задачи по энергосберегающей модернизации промышленной установки выполнены расчеты конструктивных и режимных характеристик четырех новых колонн в теплотехнологической , схеме разделения этаноламинов с использованием разработанной рулонной насадки. Получено, что расход греющего пара в кипятильниках колонн может быть снижен более чем в два раза. Эксергетический КПД установки повышается на 42 % относительных.

8. Выполнено внедрение энергосберегающих ректификационных колонн в производстве этаноламинов на ОАО «Казаньоргсинтез». Результаты промышленной эксплуатации колонн с 2006 г. по настоящее время подтвердили правильность технических решений. Значительно снижены энергозатраты на проведение процесса разделения смесей, что дает экономический эффект более 14 млн. руб. в год.

9. Разработана рулонная насадка может применяться в атмосферных и вакуумных тепломассообменных колоннах в химической, нефтеперерабатывающей, газовой отраслях промышленности, а также на предприятиях теплоэнергетики (в декарбонизаторах, газосепараторах, контактных теплообменниках газ(пар)-жидкость и т. д.).

1. Епитов А.П. ТЭК России — конкурентное преимущество национальной экономики // Академия энергетики, 2008, №2 (22). — С. 6-8.

2. Ишаев В.И. Переход от сырьевой политики к созданию мощного сектора переработки // Мировая энергетика, 2008, №2. — С. 6-10.

3. Глебова Е.В., Глебов JT.C., Сажина Н.Н. Основы ресурсо-энергосберегающих технологий углеводородного сырья. Изд. 2-е. — М.: ФГУП Издательство «Нефть и газ» РГУ нефти и газа им. И.М.Губкина, 2005.

4. Бродянский В.М., Фратшер В., Михалек К. Эксергетический метод и его приложения. — М.: Энергоиздат, 1988.

5. Love D.L., Shiveler G., Pierce D. Совершенствование внутреннего устройства ректификационной колонны// Нефтегазовые технологии, 2007, №9. С. 107-110.

6. Свинухов А.Г. Энергосберегающие проблемы технологических процессов нефтепереработки и пути их решения. М.: ГАНГ, 1992.

7. Телегина Е.А., Румянцева М.А., Покровский С.В., Салахова И.Р. Внешний вектор энергетической безопасности России. М.: Энергоатомиздат, 2000.

8. Широков В. А. Энергосбережение и охрана воздушного бассейна на предприятиях газовой промышленности. М.: Академия, 1999.

9. Конахина И.А. Организация систем энерготехнологического комбинирования в производсьве изопрена и синтетического изопренового каучука: дис. . д-ра техн. наук / И.А. Конахина. Казань: КГЭУ, 2004.

10. Назмеев Ю.Г., Конахина И.А. Организация энерготехнологических комплексов в нефтехимической промышленности. — М.:МЭИ, 2001.

11. Саркисов П.Д., Дмитриев Е.А. Энерго- и ресурсосбережение в химической технологии, нефтехимии и биотехнологии // Тез. докл. конф. «Энергосбережение в химической технологии 2000». Казань: КГТУ, 2000. -С.10-13.

12. Лейтес И.JT., Сосна М.Х., Семенов В.П. Теория и практика химической энерготехнологии. — М.: Химия, 1988.

13. Тимофеев B.C., Фролкова А.К., Бенюнес Хассиба. Разработка принципов создания энергосберегающих технологий разделения многокомпонентных промышленных смесей // Сб. науч. трудов Рос. Хим.-технол. Ун-та. М., 2001, №179. С. 125-131.

14. Клименко В.Л., Костерин Ю.В. Энергоресурсы нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности. — Л.: Химия, 1985.

15. Фарахов М.И., Лаптев А .Г. Энерго- и ресурсосбережение при проведении процессов разделения и очистки веществ // Труды Академэнерго КНЦ РАН. Казань, 2008, №1. С. 60-72.

16. Сажин Б.С., Булеков А.П. Эксергетический метод в химической, технологии. — М.: Химия, 1992.

17. Сычев В.В. Сложные термодинамические системы. — М.: Энергоатомиздат, 1986.

18. Аракелов В.Е., Кремер А.И. Методические вопросы экономии энергоресурсов. М.: Энергоатомиздат, 1990.

19. Сорин. М.В., Бродянский В.М. Применение обобщенной зависимости КПД системы от КПД ее элементов // Изв. АН СССР. Сер. Энергетика и транспорт, 1990, № 6. — С. 82-89.

20. Ясавеев Х.Н., Лаптев А.Г., Фарахов М.И. Модернизация установок переработки углеводородных смесей. — Казань: КГЭУ, 2004.

21. Hanson, D., I.„ Buttridge, A.Choudhari, P. Gune and S. K. Saxena "Process simulator effective in de-ethanizer tower revamp", Oil &Gas Journal, May 25, 2002, pp.56-60.

22. Глушаченкова E.A. Разработка энергосберегающей технологии газофракционирования легких углеводородных газов: автореф. дис. . канд. техн. наук / Е.А. Глушаченкова. — М: Моск. госуд. акад. тонк. хим. технологии, 2002.

23. Расветалов В.А., Магид А.Б., Купцов А.В. // Нефтепереработка и нефтехимия: НТИС. М.: ЦНИИТЭнефтехим, 2003, №5. С. 17-20.

24. Дьяконов С.Г., Елизаров В.И., Лаптев А.Г. Теоретические основы и моделирование процессов разделения веществ. Казань: КГУ, 1993.

25. Лаптев А.Г., Минеев Н.Г., Мальковский П.А. Проектирование и модернизация аппаратов разделения в нефте- и газопереработке. — Казань: «Печатный Двор», 2002.

26. Ратовский Ю.Ю., Лебедев Ю.Н., Чекменов В.Г. Насадки ВАКУПАК и КЕДР для вакуумных колонн // Химия и технология топлив и масел, 2004, № 1. С.55-56.

27. Дьяконов С.Г., Елизаров В.В., Фарахов М.И. Реконструкция установки и моделирование процесса разделения водно-гликолевого раствора // Изв. вузов. Химия и химическая технология, 2003, Т.46, Вып. 5. С. 148151.

28. Лаптев А.Г., Фарахов М.И. Разделение гетерогенных систем в насадочных аппаратах. — Казань: КГЭУ, 2006.

29. Дытнерский Ю.И. Процессы и аппараты химической технологии. В 2-х томах. М.: Химия, 1995.

30. Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии: Учебник для вузов. 11-е изд. М.: ООО ТИД «Альянс», 2005.

31. Александров И.А. Ректификационные и абсорбционные аппараты. М: Химия, 1978.

32. Рамм В.М. Абсорбция газов. Изд. 2-е. -М.: Химия, 1976.

33. Suess Ph., Meier W., Pluss R. C.// Chem.-Ing. Techn., 1995, 67, №7. C.814.

34. Насадка для массообменных колонн, обеспечивающая капитальные и эксплуатационные расходы // Chem.-Ing. Progr., 1994, 90, №80. С. 24-26.

35. Becker Oliver, Streiner Rudolf. Испытание новой углеволокнистой насадки для РК. // Chem.-Ing. Techn. 1995, 67, №7. — С.883-888.

36. Пат.209413 Россия, МКИ6 В 01 J 19/32. Уголковая насадка для массообменных аппаратов / Фетисов А. И., Абдуллин А. 3., Панов А. К., Багиев А.В. АО Каустик №5067982125., Заявл. 20.5.92., Опубл. 27.10.97.,Бюл. №30.

37. Лебедев Ю.Н., Чекменов В.Г., Зайцева Т.М.и др. Насадка ВАПУПАК для вакуумных колонн // ХТТ и М, 2004, № 1. С.48-52.

38. Schultes М., Paschig A.G. №19531151, 5.,Вид насадки для массо - и теплообменных аппаратов./ Заяв. 24.8.95.,Опубл. 27.2.97.

39. Koshy Т., Daniel, Насадка с усовершенствованной поверхностью для насад очной колонны./ Norfon Chemical Process Products Corp. №527309, Заяв. 12.9.95, Опубл. 3.6.97.

40. Riftner Siegbert, Spiske G., Kompalin D., Gruber U., Sigr G. -№410447,9., Коррозионно — термостойкая насадка для теплообменных аппаратов./Заяв. 14.2.91, Опубл. 20.8.92.

41. Braun Vlastimil Vezkummy ustav chemickych zarizeni a.s. Brno. -№64-90,Структурированная насадка для контактных колонн./ Заявл. 5.1.90., Опубл. 18.3.92.

42. Пат. 2118201 Россия, МКИ6 В 01 J 19/32. Структурированная насадка. Лебедев Ю.Н. №97107718/25 Заявл. 22.5.97., Опубл. 27.8.98.

43. Новая насадка для аппаратов. / Suess P., Sulzer Chentceh AG -№388335., Заяв. 9.2.95., Опубл. 13.3.96.

44. Stobem Berne К. №684106, Насадка для разделенных колонн и ее применение./ Заяв. 19.7.96, Опубл. 4.11.97.

45. Rohde W., Linde A.G. №19743730, Упорядоченная насадка для массо и теплообмена. / Заяв. 2.10.97., Опубл. 9.4.98.120

46. Куляков Ю.Ф., Лихман В.В., Плотников В.В. Создание комплекса технологического оборудования и освоение производства регулярной насадки для РК // Хим. и нефтегаз. машиностр., 1999, №9. — С. 1213.

47. Пат.2102106 Россия, МКИ6 В 01 D 3/22. Массообменная колонна с плавающей насадкой / Слободяник И.П. №96117802/25., Заявл. 09.09.96., Опубл. 20.01.98.,Бюл. №2.

48. Рабочая гибкость и диаграмма нагрузок структурированной насадки // Shiyou huagong Petrochem. Technol., 2000, 29, №2. С. 125-130.

49. Пат.2155095 Россия, МКИ6 В 01 J 19/32. Насадка для массообменных и сепарационных аппаратов / Выборное В.Г. №91104446/12 Заявл. 09.03.99., Опубл. 27.08.00.,Бюл. №24.

50. Пат.2176154 Россия, МКИ6 ВОЮ 19/32., В 01 F 3/4. Насадка для-колони и способ ее изготовления. Нагаока Тадайоси №2000 110862/12 Заявл. 26.04.00., Опубл. 27.11.01.

51. Пат.2192305 Россия, МПК6 В 01 J 19/32. Регулярная насадка для тепло- и массообменных аппаратов / Дубов А.Н., Кульков А.Н., Ставинский В.А.- №2000 1106477/12 Заявл. 13.03.01., Опубл. 10.11.02.

52. Пат.5997173 США, МПК6 В 01 F 03/04. Насадочный брикет и способ сборки насадочного слоя в обменных колоннах / Koch Glistch Inc. Ingram Lonnie L. №09/257159., Заявл. 24.02.99., Опубл. 07.12.99., НПК 366/337.

53. Джонова Атаносова Д.Б., Наков Св.Ц., Колев Н.Н. Коэффициент массопередачи в жидкой фазе для регулярно уложенных насадок // Теор. основы хим. технол., 1996, 30, №3. - С.265-267.

54. Пат. 165471 Польша, МКИ6 В 01 J 79/32. Патентная насадка для контактных колонн / Filp S., Mackmiak J №291491, Заявл. 20.8.91., Опубл. 30.12.94.

55. Пат. Россия, МКИ6 В 01 J 19/32. Насадка ректификационной колонны / Смирнов В.И. №95105962/25. Заявка 95105962/25 Заявл. 18.4.95., Опубл. 27.12.96.,Бюл. №36.

56. Пат. Россия, МКИ6 В 01 D 3/22. Элементарная насадка для ректификационной колонны / Слободник Р.И., Селезнева Е.А. №95105822/25., Заявл. 6.6.95., Заявка 95109482/25 Опубл. 20.6.97.,Бюл. №18.

57. Helltng R.K.,Des Jardin М.А. Оптимальные условия работы колонны с упорядоченной насадкой // Chem. ENG.Progr;, 1994, 90, №10. -С.62-66.

58. Kolev N., Nakov S. Характеристики насадки с турбулезаторами -пограничного слоя. Перепад давления и точка нагрузки // Chem. Eng. Fnd Proces, 1993, 32, №6. С. 389-395.

59. A.c. СССР №1599081 И.А. Мнушкин, К.Ф. Богатых, С.С. Мингараев, Р.Ф. Гилязиев.

60. Лаптев А.Г., Фарахов М.И. Гидромеханические процессы в нефтехимии и энергетике. — Казань: КГУ, 2008.

61. Свидетельство Российской Федерации на полезную модель № 6347. Насадка для ректификационных и абсорбционных колонн. Лаптев А.Г., Мухитов И.Х., Фарахов М.И. / 16.04.1998 г., Бюл. № 4.

62. Свидетельство Российской Федерации на полезную модель № 6727. Насадка для ректификационных и абсорбционных колонн. Баглай В.Ф., Дьяконов Г.С., Лаптев А.Г., Минеев Н.Г., Мухитов И.Х., Фарахов М.И. и др. / 16.06.1998г., Бюл. №6.

63. Свидетельство Российской Федерации на полезную модель № 13950. Насадка для тепло- и массообменных аппаратов. Фарахов М.И., Ясавеев Х.Н., Лаптев А.Г. и др. / 20.06.2000 г., Бюл. № 17.

64. Свидетельство Российской Федерации на полезную модель № 17011. Регулярная насадка для массообменных аппаратов. Фарахов М.И., Елизаров В.В., Газизов Ш.Ф. и др. / 10.03.2001 г., Бюл. № 7.

65. Свидетельство Российской Федерации на полезную модель № 17764. Насадка для массообменных колонн. Фарахов М.И., Кудряшов В.Н., Лаптев А.Г., Шигапов И.М. и др. / 27.04.2001 г., Бюл. № 12.

66. Свидетельство Российской Федерации на полезную модель № 19483. Регулярная насадка. Фарахов М.И., Садыков И.Х., Афанасьев И.П. и др./ 10.09.2001 г., Бюл. № 25.

67. Свидетельство Российской Федерации на полезную модель № 32707. Регулярная насадка для массообменных аппаратов. Фарахов М.И., Лаптев А.Г., Дьяконов Г.С. и др. / 27.09.2003 г., Бюл. № 27.

68. Лаптев А.Г., Фарахов М.И., Данилов В.А. и др. Повышение эффективности узла щелочной очистки пирогаза в производстве этилена // Химическая промышленность, 2001, № 10. С. 24-33.

69. Фарахов М.И., Лаптев А.Г., Минеев Н.Г. Насадочные контактные устройства для массообменных колонн // Химическая техника, 2009, №2. С.4-7.

70. Фарахов М.И., Лаптев А.Г., Минеев Н.Г. Энергосберегающие модернизации установок на предприятиях нефтегазохимического комплекса // Химическая техника, 2008, №12. — С.4-7.

71. Шигапов И.М. Повышение эффективности насадочных колонн щелочной очистки пирогаза в производстве этилена: дис. . канд. техн. наук / И.М. Шигапов. Казань: КГТУ (КХТИ), 2000.

72. Ишмурзин А.В. Повышение эффективности и снижение энергозатрат на установках разделения в водоподготовке и получения топлив из углеводородного сырья: дис. . канд. техн. наук / А.В. Ишмурзин. -Казань: КГЭУ, 2002.

73. Гусева Е.В. Энергосберегающая модернизация теплотехнологической схемы установки деметанизации в производстве этилена: дис. . канд. техн. наук / Е.В. Гусева. Казань: КГЭУ, 2005.

74. Елизаров В.В. Технология проектирования тарельчато-насадочных аппаратов разделения водных растворов: дис. . канд. техн. наук / В.В. Елизаров. Казань: КГТУ (КХТИ), 2003.

75. Ясавеев Х.Н. Повышение эффективности комплекса установок переработки газовых конденсатов: дис. . д-ра техн. наук / Х.Н. Ясавеев. -Казань: КГТУ (КХТИ), 2004.

76. Мальковский П.А. Совершенствование технологий и аппаратов переработки газовых конденсатов: дис. . д-ра техн. наук / П.А. Мальковский. Казань: КГТУ (КХТИ), 2002.

77. Слеттери Дж. Теория переноса импульса, энергии и массы в сплошных средах. — М.: Мир, 1978.

78. Шейдеггер А.Э. Физика течения через пористые среды. — М.: Гостехиздат, 1960.

79. Ergun S. Fluid Flow through Packed Columns // Chem. Eng. Progr., 1952, V.48,№42.-P.89.

80. Vortmeyer D., Shuster J. Evalution of Steady Flow Profils in Retangular and Circular Packed Beds by a Varionational Method // Chem. Eng. Sci., 1983, V.38, №10. — P. 1691.

81. Гольдштик M.A. Процессы переноса в зернистом слое. -Новосибирск: Ин-т теплофизики СО АН СССР, 1984.

82. Штерн П.Г., Руденчик Е.А., Турунтаев С.В. и др. Изотермическое осесимметричное течение несжимаемой жидкости в контактных аппаратах радиального типа // Инж.-физ. журнал, 1989, Т. 56, №4.-С. 555.

83. Иоффе И.И., Письмен JI.M. Инжененрная химия гетерогенного катализа. -М.: Химия, 1965.

84. Штерн П.Г., Руденчик Е.А., Лукьяненко И.С. и др. Процессы переноса в зернистом слое // ТОХТ, 1997, Т. 31, №4. С. 428-433.

85. Лаптев А.Г., Данилов В.А. Моделирование процесса хемосорбции в насадочной колонне // Химическая промышленность, 1998, №1. — С. 23-26.

86. Дьяконов Г.С., Лаптев А.Г., Данилов В.А. и др. Определение ВЭТТ для насадочных колонн при ректификации газового конденсата // Газовая промышленность, 1998, № 10. — С. 20-22.

87. Дьяконов С.Г., Лаптев А.Г., Данилов В.А., Ясавеев Х.Н. Определение ВЭТТ для насадочных колонн вариационным методом // Межвуз. темат. сб. науч. тр. Вестника КГТУ «Тепломассообменные процессы и аппараты химической технологии». Казань, 1998. — С. 10-17.

88. Ясавеев Х.Н. Реконструкция дебутанизатора и изопентановой колонн на ГФУ: автореф. канд. техн. наук / Х.Н. Ясавеев. Казань: КХТИ, 1998.

89. Кафаров В.В. Основы массопередачи. 3-е изд. М.: Высшая школа, 1979.

90. Гельперин Н.И., Пебалк В.Л., Кастанян А.Е. Структура потоков и эффективность колонных аппаратов химической промышленности. — М.: Химия, 1977.

91. Масштабный переход в химической технологии: разработка промышленных аппаратов методом гидродинамического моделирования / Розен A.M., Мартюшин Е.И., Олевский В.М. и др.; под ред. A.M. Розена. -М.: Химия, 1980.

92. Минеев Н.Г., Лаптева Е.А., Фарахов М.И. Модернизация ректификационной установки разделения этаноламинов // Математические методы в технике и технологиях — ММТТ — 18. Сб. трудов XVIII межд. науч. конф. Казань, 2005, Т. 4. С. 83-84.

93. Лаптева Е.А., Грачев С.Ф. Модернизация аппаратов разделения жидких смесей // Материалы докладов первой всероссийской молодежной научной конференции «Тинчуринские чтения». Казань: КГЭУ, 2006, Т. 1. -С. 83-85.

94. Лейбуш А.Г., Шорина Е.Д. Физико-химические свойства этаноламинов // ЖПХ, 1947, Т. XX, № 1-2. С. 69-76

95. Коррозия и защита химической аппаратуры. Т. 2. Синтез аминов и их производные. М: Химия, 1969.

96. ЮЗ.Матин Н.Б., Данов С.М., Ефремов Р.В. Кинетика термических превращений этаноламинов // Кинетика и катализ, 1969, Т. X., Вып. 4. — С. 749-755.

97. Семенова Т.А., Лейтес И.Л. и др. Очистка технологических газов. -М.: Химия, 1969.

98. Бродянский В.М., Верхивкер Г.П., Карчев Я.Я. и др. Эксергетические расчеты технических систем: Справ, пособие. Киев: Наук. Думка, 1991.

99. Шелгинский А .Я. Разработка энергосберегающих и экологически прогрессивных направлений производства минеральных удобрений на основе высокоэффективных тепловых схем и интенсификации теплообмена: дис. . д-ра техн. наук / А.Я. Шелгинский. М.: МЭИ, 1997.

100. Аракелов В.Е., Кремер А.И. Методические вопросы экономии энергоресурсов. — М.: Энергоатомиздат, 1990.

101. Патент Российской Федерации на полезную модель № 54818. Регулярная насадка для тепломассообменных аппаратов. Фарахов М.И., Шигапов И.М., Маряхин Н.Н., Фарахов Т.М., Лаптева Е.А. / 27.07.2006 г., Бюл. №21

102. Лаптев А.Г., Лаптева Е.А., Насыров P.P. Насадки для модернизации апааратов разделения веществ // Тезисы докладов науч. конф. посвященной «Дню энергетика». Казань: КГЭУ, 2005. — С.48-49

103. Насыров P.P., Лаптева Е.А., Грачев С.Ф. Насадочные контактные устройства для модернизации массообменных колонн //. Материалы докладов IX аспирантско-магисторского науч. семинара, посвященного «Дню энергатика». Казань: КГЭУ, 2006, Т. 1. С.87-89.

104. Фарахов М.И., Лаптев А.Г., Лаптева Е.А. Насадочные контактные устройств для аппаратов разделения веществ// Математические методы в технике и технологиях ММТТ - 20. Сб. трудов XX межд. науч. конф. Ярославль, 2007, Т.З. - С. 236-238.

105. Лаптева Е.А., Фарахов Т.М. Гидравлические массообменные характеристики рулонной гофрированной насадки // Тезисы докладов XIIапиранстко-магисторского семинара, посвященного 40-летию КГЭУ и Дню Энергетика. Казань: КГЭУ, 2008.

106. Холпанов Л.П., Шкадов В.Я. Гидродинамика и тепломассообмен с поверхностью раздела. — М.: Наука, 1990.

107. Воронцов Е.Г. Влияние вида и размеров упорядоченной шероховатости на течение пленки жидкости // Ж. прикл. Химии, 1978, Т.51, № 4. С. 773-779.

108. Квурт Ю.П., Холпанов Л.П., Малюсов В.А., Жаворонков М.И. О закономерностях пленочного течения в каналах с регулярной шероховатостью // Докл. АН СССР. 1984. Т.274. № 4. С. 882-884.

109. Квурт Ю.П. Гидродинамические закономерности течения по шероховатой поверхности пленки жидкости с различной вязкостью и тепломассообмен: дис. .канд. техн. наук / Ю.П. Квурт. М.: ИОНХ, 1986.

110. Lamourelle А.Р., Sandal О.С. Gas absorption into a turbulent liquid // Chem. Eng. Sci. 1972. V.27. №5. P. 1035-1043.

111. Kamei S., Oishi J. Mass and heat transfer in a falling liquid film of wetted wall tower // Mem. Fac. Engn. Kyoto Univ. 950. V. 17.

112. Пленочная тепло- и массообменная аппаратура / Под ред. В.М. Олевского. М.: Химия, 1988.

113. Коган В.Б., Харисов М.А. Оборудование для разделения смесей под вакуумом. Л.: Машиностроение, 1976.

114. Лаптев А.Г., Фарахов М.И., Лаптева Е.А. Повышение эффективности ректификационных колонн в производстве этаноламинов // Химическая промышленность, 2007, №7. С. 354-360.

115. Фарахов М.И., Лаптева Е.А. Энергосбережение на установке разделения этаноламинов / Изв. вузов Проблемы энергетики, 2008, № 7-8. — С.133-137.

116. Фарахов М. И., Лаптева Е. А. Моделирование процесса разделения смеси в колонне с регулярной насадкой // Математические методы в технике и технологиях — ММТТ XXI. Сб. трудов. Саратов, 2008, Т.5.-С. 21-22.

117. Лаптева Е. А. Очистка аммиачной воды // Материалы докладов IX аспирантско-магисторского . науч. семинара, посвященного «Дню энергатика». Казань: КГЭУ, 2006, Т. 1. С. 83-84.

118. Лаптева Е.А. Опытно промышленная эксплуатация модернизированной установки разделения этаноламинов // Материалы докладов II молодежной международной конференции «Тинчуринские чтения». Казань: КГЭУ, 2007, Т. 3. С. 91-92.