автореферат диссертации по химической технологии, 05.17.08, диссертация на тему:Гидродинамика и массообмен в колонном аппарате с пакетной вихревой насадкой

На правах рукописи

005049308

ПОВТАРЕВ Иван Александрович

ГИДРОДИНАМИКА И МАССООБМЕН В КОЛОННОМ АППАРАТЕ С ПАКЕТНОЙ ВИХРЕВОЙ НАСАДКОЙ (НА ПРИМЕРЕ ПРОЦЕССА АБСОРБЦИИ УГЛЕКИСЛОГО ГАЗА РАСТВОРОМ ДИЭТАНОЛАМИНА)

Специальность 05.17.08 — Процессы и аппараты химических технологий

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

1 ФЕВ 2013

Иваново 2013

005049308

Работа выполнена в ФГБОУ ВПО «Ивановский государственный химико-технологический университет» на кафедре машин и аппаратов химических производств

Научный руководитель:

- кандидат технических наук, доцент Чагин Олег Вячеславович

Официальные оппоненты:

- Рудобашта Станислав Павлович

заслуженный деятель науки РФ,

доктор технических наук, профессор, Московский государственный агроинженерный университет им. В.П. Горячкина, заведующий кафедрой теплотехники и энергообеспечения предприятий

- Баранов Дмитрий Анатольевич

доктор технических наук, профессор, Московский государственный машиностроительный университет (МАМИ) (Университет машиностроения). Институт инженерной экологии и химического машиностроения, заведующий кафедрой процессы и аппараты химической технологии

Ведущая организация:

ФГБОУ ВПО «Ярославский государственный технический университет», г. Ярославль.

Защита состоится «18» февраля 2013 г. в 12 часов на заседании диссертационного совета Д212.063.05 в Ивановском государственном химико-технологическом университете по адресу: 153000 г. Иваново, пр. Ф. Энгельса, 7, ауд. Г-205

Тел. (4932) 32-54-33. Факс: (4932) 32-54-33. Е-таП: dissovet@isuct.ru.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Ивановского государственного химико-технологического университета по адресу: 153000, г. Иваново, пр. Ф. Энгельса,

10.

Автореферат разослан « 1 ? » января 2013

г.

Учебный секретарь совета Д 212.063.05

Зуева Г.А.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Практически в любых отраслях промышленности существуют производства, связанные с выделением , диоксида углерода из технологических или дымовых газов.

В мире ежегодно сжигается более 5 млрд. тонн угля и нефти. В воздух попадает около 100 млн. тонн оксидов углерода, причем с каждым годом выбросы С02 увеличиваются в среднем на 5%. Глобальный рост выбросов С02 отмечен не только в развивающихся, но и в промышленно развитых странах. Установлено, что основными источниками загрязнения атмосферы являются предприятия металлургической, энергетической, нефтехимической, силикатной и химической промышленности.

Степень улавливания и повторного использования выбрасываемого в воздух С02 невелика, поэтому создание новых технологий и нового высокоэффективного оборудования для улавливания и утилизации С02 является актуальной задачей для всех стран мира.

Интерес к проблеме очистки газов от С02 возник достаточно давно, когда начали создаваться первые агрегаты синтеза NHh При синтезе аммиака одним из основных реагентов является водород, получаемый из природного газа путем конверсии паром и последующих каталитических реакций. Нежелательным продуктом таких реакций является С02, который необходимо полностью удалять из реакционной смеси перед реакцией сшггеза аммиака.

В настоящее время известно большое количество методов выделения С02 из промышленных газов, отличающихся использованием различных абсорбентов, схем абсорбции, конструкции абсорберов и схем регенерации насыщенного газом абсорбента. Применение значительного количества схем и абсорбентов, по-видимому, объясняется стремлением снизить стоимость очистки, так как её доля в себестоимости, например, продуктов синтеза аммиака, составляет около 20%.

Анализ литературных источников за последние 25 лет по совершенствованию аппаратурного оформления процессов абсорбции и десорбции абсорбента показывает, что больших сдвигов в данном направлении не наблюдается и по-прежнему для крупнотоннажных производств вновь пускаемых цехов закладываются тарельчатые колонные аппараты с клапанными, колпачковыми, ситчатыми, ситчато-клапанными и другими тарелками барботажного принципа действия.

В связи с малой скоростью очищаемых газов в данных колонных аппаратах (до 2 м/с), их диаметр (при расходах газа несколько сотен тысяч м!/ч) колеблется от 5 до 8 метров, а высота, вследствие с низкой эффективностью массообмена, может быть выше 60 метров.

Поэтому разработка массообменных устройств, надежно работающих при высоких скоростях газа, создающих как большие поверхности тепло- и массообмена, так и высокие значения коэффициентов массопередачи, работающих в противоточном режиме, а также хорошо сепарирующих спектр капель жидкой фазы, образующихся при высоких скоростях газа (более 3,5 м/с), легко масштабируемых на любой диаметр аппарата, является актуальной задачей в области дальнейшего развития абсорбционного, десорбционного и ректификационного оборудования.

Интенсивно развиваемые в последние годы организованные насадки как в России, так и за рубежом в фирмах: Sulzer, ChemnitzGmbH, Norton и др. уже позволяют получать развитую поверхность массообмена до 750 м! на I м насадки.

Однако все новые развиваемые в России и за рубежом насадки работают в чисто пленочном режиме, которому присущи следующие недостатки: малая плотность opouieime (до 25 м3/м!ч)-, низкие скорости газа (до J,5 м/с); чрезвычайно высокая сложность равномерного распределения жидкой фазы по большой поверхности насадок;

сравнительно низкие коэффициенты массопередачи й, к тому же, высокое гидравлическое сопротивление.

Цель работы - повышение эффективности массообмена в аппарате с пакетной вихревой насадкой в сравнении с другими типами насадок в процессе абсорбции СО2 раствором диэтаноламина из воздуха.

Для достижения этой цели решались следующие задачи:

1. Выявить диапазон устойчивой работы пакетной вихревой насадки в системе газ -жидкость в широком диапазоне изменения скоростей газа от 1 до 6 м/с (вплоть до уноса жидкой фазы из насадочного слоя) и плотностей орошения жидкости 20- 100 м3/мгч.

2. Найти зависимость гидравлического сопротивления пакетной вихревой насадки от скорости газа и плотности орошения.

3. Выявить эффективность процесса абсорбции СО2 в аппарате с пакетной вихревой насадкой раствором диэтаноламина в широком диапазоне изменения скоростей газа и плотности орошения в сравнении с другими конструкциями насадок.

Научная новизна.

1. Впервые экспериментально показано, что в пакетной вихревой насадке реализуется высоко-эффективный эмульсионный режим взаимодействия между газом и жидкостью в широком диапазоне изменения скоростей газа от 2,5 до б м/с и плотностей орошения от 20 до 100 м3/м2ч. за счет образования в каждой ячейке устойчивого вихря, вращающегося относительно как горизонтальной, так и вертикальной осей, в результате взаимодействия которого с жидкой фазой возникает и быстро сепарируется на стенках ячеек большое количество капель различного размера.

2. Экспериментально найдено, что генерирование и одновременная эффективная сепарация образующихся капель в каждой ячейке насадки за счет сложного вращения вихря приводит к «самоорганизации» потоков газожидкостной смеси, следствием которой (в отличие от других типов насадочных устройств) является низкое гидравлическое сопротивление насадки (существенно более низкое по сравнению с имеющимися насадками).

3. Получена расчетная зависимость для определения гидравлического сопротивления вихревой насадки в зависимости от критериев Ке по газовой и жидкой фазам и числа пакетов насадки.

4. Найдена эмпирическая зависимость высоты единицы переноса в процессе абсорбции СО2 раствором диэтаноламина в аппарате с вихревой пакетной насадкой от критериев Не по жидкой и газовой фазам в широком диапазоне существования «эмульсионного» слоя в ячейках насадки. (иг=2,5-5,5 м/с, П—20-100 м!/м2ч.)

Практическая значимость.

1. Показано, что гидравлическое сопротивление аппарата с пакетной вихревой насадкой существенно ниже при тех же скоростях газа и плотностях орошения в сравнении с насадками: кольца Рашига, псевдоожиженная шаровая насадка и насадка фирмы «Зульцер» Ме11арак 250.

2. Исследования процесса абсорбции СО2 диэтаноламином показали, что при интенсивном образовании и сепарации капель абсорбента из вращающегося вихря при плотностях орошения 40-120 м /м2ч достигаются высокие значения коэффициентов объемной массопередачи.

3. Разработана методика расчета абсорбера, позволяющая надежно определять гидравлическое сопротивление, диаметр аппарата, высоту насадки по заданной степени улавливания абсорбируемого газа.

4._Абсорбер СО г под давлением газа до 8 МПа и десорбер диэтаноламина пилотной установки получения метанола из отходящих газов с вихревой пакетной насадкой были представлены на «Международной выставке оборудования «Нефть и газ 2010г.» г. Москва, 24-30 июня 2010 г.

Апробация работы. Основные положения и отдельные результаты докладывались и обсуждались на IV Международной научно-практической конференции «Современные энергосберегающие тепловые технологии (сушка и термовлажностная обработка материалов) СЭТТ - 2011», г. Москва - 2011 г, IX Международной научной конференции «Теоретические основы энерго-ресурсосберегающих процессов, оборудования и экологически безопасных производств», г. Иваново — 2010 г, VII Международная научная конференция «Теоретические и экспериментальные основы создания новых высокоэффективных процессов и оборудования», Иваново — 2005 г.

Публикация работы. По теме диссертационной работы опубликовано 12 работ, из них 3 статьи в журналах из перечня ВАК, 1 статья в зарубежном журнале.

Объем н структура работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов и списка использованных литературных источников. Работа изложена на 114 страницах машинописного текста, содержит 31 рисунок и 2 таблицы. Список цитируемой литературы насчитывает 154 источника, из которых 26 иностранные.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ.

Во введении содержится обоснование актуальности темы, цель и основные задачи исследования, раскрывается научная новизна и практическая ценность работы и её структура.

В первой главе представлен литературный обзор, где рассмотрены вопросы, связанные с гидродинамикой насадочных аппаратов, гидравлическим сопротивлением различных видов насадок, в том числе и лучших зарубежных насадок Швейцарских, Германских фирм и фирм США. Во второй части литературного обзора большое внимание уделено рассмотрению удерживающей способности насадок в зависимости от скорости газовых потоков и, конечно, массообмену в колонных насадочных аппаратах.

Показано, что в литературных источниках опубликован ряд уравнений для расчета коэффициента массоотдачи как в жидкой, так и в газовой фазах.

Отмечено, что данные уравнения достаточно хорошо описывают массообмен только при пленочном и, как правило, ламинарном течении пленки.

В последние годы опубликовано несколько работ, выполненных под руководством проф. М.Г. Беренгартена по гидродинамике и массообмену в аппаратах с псевдоожиженным слоем специальных насадок, работающих в турбулентном режиме взаимодействия газовой и жидкой фаз.

В литературном обзоре показано, что конструкция насадок оказывает большое влияние на их гидравлическое сопротивление и массообмен. Поэтому для каждой принципиально новой конструкции насадки необходимо проводить исследования и получать свои расчетные зависимости.

Отмечено, что в области массообмена в колонных аппаратах по-прежнему актуальными являются работы, выполненные проф. Александровым И.А. и учеником Жаворонкова Н.М., проф. Куловым Н.Н.

Показано, что по оптимизации абсорбционно-десорбционных процессов при улавливании СО2 моноэтаноламином выполнено много работ под руководством проф. Володина Н.И.

Во второй главе проведено экспериментальное исследование гидродинамики в колонном аппарате с новой пакетной вихревой насадкой.

Для проведения исследований гидродинамики и процесса абсорбции углекислого газа (СОг) раствором диэтаноламина в аппарате с высокоинтенсивной вихревой пакетной насадкой была собрана экспериментальная установка, позволяющая проводить исследования как гидравлического сопротивления насадочного слоя, так и процесса абсорбции в аппарате с данной насадкой. Общий вид установки схематично представлен на рис. 1.

Рис. 1. Схема экспериментальной установки для проведения исследований гидродинамики и массообмена в абсорбере с пакетной вихревой насадкой.

1 - абсорбционная колонна; 2 - пакетная вихревая насадка; 3 - баллон с абсорбируемым газом С02\ 5 - ороситель; 6 - ёмкость исходного раствора; 7 - емкость для сбора абсорбента; 8 - насос; 9, 13 - дифференциальный манометр; 10 - измерительная диафрагма; 11 - расходомерное устройство; 12 - редуктор подачи углекислого газа; 14 - расходомер жидкой фазы; 15 - вентиль; 16 - пробоотборные вентили; 17 - каплеотбойник; 18 - вакуум-насос.

Установка состоит из абсорбционной колонны (1) с вихревой пакетной насадкой (2), баллона (3) с углекислым газом, насоса (8) для подачи абсорбирующей жидкости через ороситель (5), ёмкости исходной жидкости (б), емкости для сбора насыщенной жидкости (7), вакуум-насоса (18) создающего разрежение и просос воздуха, а также систем измерения расходов воздуха и СО2 (9, 10, 11, 12, 13), расходов орошающей жидкости (14, 15) и пробоотборников (16), распределенных по высоте абсорбера.

Экспериментальный абсорбер представляет собой колонный аппарат высотой 1100 мм, вверху которого расположен вихревой каплеотбойник (17). Для возможности визуального наблюдения за гидродинамической обстановкой внутри аппарата корпус его был выполнен из органического стекла. Внутренний диаметр рабочей зоны абсорбера -130 мм.

Для контроля эффективности процесса абсорбции по высоте насадки использовались пробоотборники (16). Основным элементом абсорбера явилась высокоэффективная массообменная пакетная вихревая насадка (2), количество пакетов которой изменялась от 4 до 12 штук.

Нами проводились исследования с применением новой пакетной вихревой насадкой, один из вариантов которой представлен на рис. 2.

Пакетная вихревая насадка для тепло- и массообменных аппаратов, исследованная нами, состоит из множества одинаковых ячеек прямоугольной формы, соединенных между собой в единый пакет, стенки каждой ячейки смещены относительно друг друга по вертикали, перекрывая фронтальную щель на входе в ячейку за счет удлиненных, загнутых внутрь окончаний, образующих завихритель. На выходе из ячейки, окончания обеих стенок также выполнены удлиненными и загнутыми внутрь, перекрывая фронтальную щель и образуя второй завихритель. Поверхность каждой ячейки полностью или частично покрыта регулярной шероховатостью или перфорацией любой формы.

В ходе экспериментальных исследований применялась пакетная насадка с высотой пакета 55 мм и ячейками с поперечным сечением 15x15мм. На рис. 3 представлен общий вид абсорбера с вихревой пакетной насадкой при установке 12 пакетов друг на друга.

Рис. 2. Общий вид пакетной вихревой насадки. Рис. 3. Общий вид абсорбера с

пакетной вихревой насадкой в экспериментальном аппарате.

Во второй главе исследовалась гидродинамика пакетной вихревой насадки.

Гидравлическое сопротивление насадочного слоя, набранного из 12 слоев втаревой пакетной насадки в зависимости от расходов 20% раствора диэтаноламина в воде и скорости газового потока представлено на рис. 4.

Гидравлическое сопротивление сухой насадки имеет чрезвычайно малую величину, поэтому на рисунке не показано.

Из анализа экспериментальных данных, представленных на рис. 4. следует, что при малых плотностях орошения до 20 м3/м2ч, наблюдается три участка изменения сопротивления слоя от скорости газа. На первом участке при изменении скорости газа иг от 2 до 2,75 м/с наблюдается очень медленное и плавное повышение гидравлического сопротивления пакетного слоя. При изменении иг от 2,75 до 4 м/с (2-й участок) наблюдается существенное повышение (по экспоненте) гидравлического сопротивления, связанное с интенсивным образованием капель внутри ячеек.

2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 5,5 6

Uf, м/с

Рис. 4. Зависимость гидравлического сопротивления слоя пакетной вихревой насадки в

зависимости от расхода фаз.

1 - плотность орошения 20 m'/iA; 2 - плотность орошения 40 м3/м2ч;

3 - плотность орошения 60 м3/м2ч; 4 — плотность орошения 80 м3/м2ч;

5 — плотность орошения 100 м3/м2ч.

При изменении V, от 2,75 до 4 м/с (2-й участок) наблюдается существенное повышение (по экспоненте) гидравлического сопротивления, связанное с интенсивным образованием капель внутри ячеек. При изменении U? от 4 до 6 м/с (3-й участок) наблюдается очень медленное и плавное увеличение гидравлического сопротивления (до 450 Па/м), что объясняется процессом самоорганизации быстрого образования и осаждения большого количества капель внутри каждой ячейки.

В процессе эксперимента найдено, что гидравлическое сопротивление в пакетной вихревой насадке при малой плотности орошения при увеличении скорости газа от 4 до 6 м/с возрастает не пропорционально квадрату скорости газа, а совершенно не существенно, что наглядно видно из рис. 4 (кривая 1.)

Впервые экспериментально найдено, что при плотности орошения 20 м/м2ч и скорости газа более 4 м/с, а при больших плотностях орошения и иг более 3 м/с, в слое с вихревыми насадками наблюдается устойчивый эмульсионный режим.

В третьей части II главы представлено экспериментальное исследование гидродинамики насадочной колонны с четырьмя видами насадкок: пакетной вихревой насадки (ПВН), псевдоожиженной шаровой насадки (ПСОН), слоя неупорядоченных колец Рашига и насадки швейцарской фирмы Mellapak 250.

На рис. 5 представлены результаты исследования гидравлического сопротивления насадочных слоев в зависимости как от расхода жидкой и газовой фаз, так и от типа контактного устройства. Из приведенных данных видно, что при одинаковой плотности орошения (20 м /м2ч) гидравлическое сопротивление различных типов насадок отличается друг от друга существенно.

Насадочный слой, выполненный из колец Рашига, отличается самым минимальным диапазоном изменений скоростей газовой фазы, не превышающим 1,5 м/с, и самым высоким по сравнению с другими насадками, гидравлическим сопротивлением, равным 3182 Па/м при данной скорости газа.

Режим работы псевдоожиженной насадки характеризуется также достаточно высокими значениями гидравлического сопротивления слоя. Например, при скорости газа, равной 4 м/с, сопротивление псевдоожиженного слоя составило - 2440 Па/м.

3500

3000

2500

¡2000 Г

1500 1000 500 0

ш

/ в

.У/ : ........

/ - с

л

0 1 2 3 4 5 6

Ur, м/с

Рис. 5. Зависимость гидравлического сопротивления насадочного слоя в зависимости от скорости газа и типа контактного устройства насадочного слоя:

А - ПВН (Плотность орошения П = 20 м3/м2ч), В - Кольца Рашига (П = 20 м3/м2ч), С - ПВН (П = 40 м-Vm24), D - ПСОН (П = 20 ЙЛ), Е - Mellapak 250 (П = 20 м3/м2ч).

Экспериментальные исследования насадочного слоя с пакетной насадкой Mellapak 250 показали, что она обладает достаточно малым гидравлическим сопротивлением (-700 Па/м) при скоростях газа, не превышающих 3 м/с. При больших скоростях газа сопротивление насадочного слоя возрастает существенно и уже при скорости газа 4 м/с достигает 2800 Па/м, т.е. значительно большим по сравнению с сопротивлением пакетной вихревой насадки.

Пакетная вихревая насадка отличается высокой долей свободного сечения, за счет использования тонкостенных образующих элементов и особым регулярным расположением вихревых ячеек.

Из рис. 5 наглядно видно, что кольца Рашига уже при иг = 1,5 м/с имеют в сотни раз больше гидравлическое сопротивление, чем насадки ПВН (пакетные вихревые насадки) и не работают при иг = 2 м/с и более.

Гидравлическое сопротивление насадок с превдоожиженным слоем (ПСОН) при равной скорости газа примерно в 30 раз выше, чем пакетные вихревые насадки.

Даже насадки Mellapak 250, рекламированные фирмой Зульцер, имеют в 6 раз большее сопротивление* нежели ПВН при одной и той же плотности орошения.

Проведенные сравнительные исследования различных насадочных устройств показали, что в отличие от других конструкций насадок пакетная вихревая насадка работает в устойчивом эмульсионном режиме, обеспечивающим большие поверхности массообмена и высокие относительные скорости движения фаз, в диапазоне скоростей газа от 2,5-5,5 м/с в широком диапазоне плотностей орошения от 20 до 120 м3/м2ч и при этом обладает существенно меньшим гидравлическим сопротивлением по сравнению с другими типами насадок.

Обработка экспериментальных данных по гидравлическому сопротивлению орошаемой жидкостью пакетной вихревой насадки проводилась с использованием критериального уравнения следующего вида:

Еи = А- Re"' ■ Re"^ ■ — (1)

К ,

Использование метода наименьших квадратов позволило получить зависимость критериев Re по жидкой и газовой фазам и высоты насадки (2)

9

Еи = 5,5Л0-*-11е':'-Re1-*-^, (2)

К

в котором критерий Re по газу изменялся в пределах его значений от 200 до 620, соответственно, скорость газа от 2 до 5,5 м/с. Критерий Re по жидкости изменялся в пределах от 70 до 340, т.е. плотность орошения жидкостью от 20 до 100 м3/м2ч. Значение

К -

симплекса —- изменялось от 7 до 18.

Погрешность между расчетными и экспериментальными значениями сопротивления слоя орошаемой пакетной вихревой насадки составляет ±22%.

В III главе проведены исследования процесса абсорбции СО2 с использованием четырех видов насадок: пакетная вихревая (ПВН), псевдоожиженная шаровая (ПСОН), неупорядоченные кольца Рашига и насадка швейцарской фирмы Mellapak 250.

Для анализа эффективности абсорбции СО2 в каждом опыте, несмотря на наличие дозатора СО2 в воздух (смотри рис. 1), специальным пробоотборником отбирались пробы воздуха на входе и выходе (16) из аппарата (абсорбера 1) для точного химического анализа содержания углекислого газа в нем. Объем отбираемых проб составлял 150 мл.

В данной работе проводились исследования процесса абсорбции диоксида углерода (СО2) из воздуха 25% раствором диэтаноламина (ДЭА).

Основные исследования проводились при высоте слоя насадки ПВН, равной 840 мм. При этом она набиралась из 12 отдельных пакетов. Концентрация СО2 во входном газовом потоке поддерживалась порядка 18%. Результаты исследования эффективности процесса абсорбции в зависимости от расхода фаз представлены на рис.6.

юз ............................................................

2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 S,5 6 6,5 Ii Г, М/С

Рис. 6. Зависимость эффективности процесса абсорбции СО; 25% раствором диэтаноламина ДЭА от расходов жидкой п газовой фаз.

1 - плотность орошения = 20 м*/\Сч; 2 - плотность орошения = 40 м3/м2ч; 3 - плотность орошения = 60 м*/м2ч; 4 - плотность орошения = 80 м3/м2ч; 5 - плотность орошения = 100 м3/м2ч.

(где г| - эффективность процесса абсорбции. С1""< ,

Свх и Свых - начальная и конечная концентрация С02 в воздухе.)

При малых скоростях газа и малых плотностях орошения наблюдался еще чисто плёночный режим взаимодействия между жидкой и газовыми фазами (см. кривая 1, иг= 23 м/с) до значения 1!г> 4 м/с.

При пленочном режиме и плотности орошения 20 м3/м2ч (11еж.=68) наблюдается сравнительно низкие значения эффективности процесса, равное 34+36%.

Эмульсионный режим при малом значении плотности орошения наступал при значении скорости газа иг более 4 м/с, а уже при плотности орошения 40 м3/м2 ■ ч и более при значениях иг более 3 м/с. (кривая 2, рис. 6).

При наступлении эмульсионного режима взаимодействия между газовыми и жидкими фазами с увеличением скоростей газа наблюдается резкое повышение эффективности процесса абсорбции в слое с пакетной вихревой насадкой и даже при малой плотности орошения абсорбента 20 м3/м2ч и при скорости газа, близкой к 6 м/с, уже достигается эффективность процесса, равная 73%.

Экспериментальные данные по массообмену хорошо коррелируются с гидродинамикой газо-жидкостного взаимодействия в каждой вихревой ячейке. При повышении скорости газа более 4 м/с возрастает не только поверхность массообмена вследствие большего количества капель, срываемых с поверхности ячеек насадки вихревых, сложно закрученных потоком газа, но также и растет скорость их осаждения на стенках ячеек, о чем свидетельствует практическая независимость сопротивления слоя от скорости газа вплоть до скорости 6 Л1/с. При этом, естественно, растет не только поверхность массообмепа, но также и коэффициент массопередачи.

При больших плотностях орошения 60+100 м/м2-ч эмульсионный режим взаимодействия фаз наблюдается уже при малых скоростях газа и при плотности орошения 100 м3/м2ч даже при малой высоте насадки (840 мм.) при скорости газа иг более 3,5 м/с достигается эффективность процесса, равная 95 + 96%.

В работе по стандартной методике были также определены высоты единицы переноса процесса абсорбции при разных расходах как жидкой, так и газовой фаз. Зависимость высоты единицы переноса от этих расходов представлена на рис. 7.

Так как в промышленности процесс абсорбции СОг ведут как правило под избыточным давлением, то для удобства пользования в дальнейшем вместо скорости газа в поперечном ссчснии аппарата и, [м/с] нами использовался комплекс под названием

Р-фактор [Ч/А = -А' Я^ = ].

4,5

2 3 4 5 6 7

Г-фактор, [Па°<5]

Рис. 7. Зависимость чиста единиц переноса от расхода жидкой и газовой фаз.

1 - плотность орошения = 20 м3/м2ч; 2 - плотность орошения = 40 м3/м2ч; 3 - плотность орошения = 60 м'/м2ч; 4 - плотность орошения = 80 м'/м2ч; 5 - плотность орошения = 100 м3/м2ч.

Из данного рисунка наглядно видно, что высота единицы переноса очень сильно падает как при повышении скорости газа, так и плотности орошения.

Обработка экспериментальных данных по высоте единицы переноса пакетной вихревой насадки при проведении процесса абсорбции СО2 раствором диэтаноламина проводилась с использованием уравнения следующего вида:

IImM=A-Re:-Re^ (3)

Получен явный вид уравнения (3):

(4)

Данная зависимость хорошо описывает процесс абсорбции СО2 при изменении Rs, в диапазоне (150± 450), в диапазоне (70±340).

Средняя погрешность между расчетными и экспериментальными данными составляет ± 13%.

На ранее описанной установке и в аппарате того же диаметра нами были проведены сравнительные исследования процесса абсорбции СО2 с использованием насадок различных конструкций, результаты которых представлены на рис. 8.

Поскольку в сравнительных исследованиях была использована одна из лучших зарубежных конструкций насадок Швейцарской фирмы «Зульцер» - Mellapak 250, которая не работает при плотностях орошения жидкости более 20 м!/м2ч, то сравнение эффективности разных насадок производилось при исследовании процесса абсорбции СО2 именно при этой плотности орошения.

Сравнительные исследования проводились с использованием 4- различных видов насадок, которые ранее описывались во II главе.

Анализ экспериментальных данных, представленных на рис. 8, показывает, что эффективность процесса абсорбции СО2 раствором диэтоноламина существенно зависит от конструктивного оформления насадок.

0 1 2 3 4 5 6

Р-фактор, [Па05]

Рис. 8. Сравнение эффективности абсорбции СО2 раствором диэтаноламина в аппарате с различными конструкциями насадок.

1 - ПСОН (плотность орошения П = 20 м3/м2ч); 2 - Кольца Рашига (П = 20 м3/м2ч); 3 - ПВН (П = 20 м3/и2ч); 4 - ПВН (П = 40 м3/м2ч); 5 - МеПарак 250 (П = 20 м7м2ч).

Из рис. 8 наглядно видно, что при малой плотности орошения 20 м3/м2ч и малых скоростях газа до 2,5 м/с, когда в насадке типа колец Рашига, насадке МеИарак 250, в

12

вихревой пакетной насадке наблюдается чисто пленочный характер взаимодействия между газом и жидкостью при равномерном орошении их абсорбентом в аппарате малого диаметра эффективность процесса абсорбции в насадках, имеющих большую смоченную поверхность, естественно, и более высокий. Даже кольца Рашига в исследованиях имели более высокую удельную поверхность массопередачи (на 30%), чем исследованная нами насадка ПВН, не говоря уже о насадке МеПарак.

То же самое можно сказать и о псевдоожиженной насадке, когда при малой скорости газа £/, = 1.5 2.8м/с легкие пустотелые шары уже «кипели» и в псевдоожиженном слое наблюдался сложный характер взаимодействия между газом и жидкостью.

Эффективность насадки ПВН начинает резко возрастать при наступлении эмульсионного режима газожидкостного взаимодействия в каждой ячейке и насадка имеет высокую эффективность массопередачи при скоростях газа от 2,5 до 5,5 м/с и больших плотностях орошения, когда другие насадки уже не работают.

При плотностях орошения 40 и более 100 м3/м2ч и скоростях газа более 2,5 м/с пакетная вихревая насадка имеет в несколько раз меньшую высоту единицы переноса по сравнению с лучшей насадкой фирмы Зульцер, не говоря уже о других типах насадки.

Учитывая, что ПВН хорошо работает при высоких скоростях газа в 2-2,5 больших по сравнению с лучшими Российскими и зарубежными насадками, то кроме малой высоты насадки и, соответственно, малой высоте аппарата в целом, аппараты с ее использованием имеют существенно меньший диаметр. Это приводит к резкому снижению металлоемкости оборудования и, пропорционально ему, уменьшению стоимости оборудованию в целом.

В IV главе представлена методика расчета абсорбера колонного аппарата с пакетной вихревой насадкой и некоторые результаты практической реализации полученных экспериментальных данных процесса абсорбции СО2 раствором диэтаноламина в аппарате с вихревой пакетной насадкой.

Предлагаемая методика расчета представлена в виде схемы.

Методика расчета абсорбера колонного аппарата с пакетной вихревой насадкой.

ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

1. Впервые экспериментально показано, что обнаруженный еще Н.М. Жаворонковым эффект создания высокоэффективного эмульсионного режима в аппарате с кольцами Рашига в узком диапазоне скоростей газа, близком к зависанию жидкости в слое насадки, реализуется в пакетной вихревой насадке в широком диапазоне скоростей газа 2,5-6 м/с за счет образования в каждой ячейке устойчивого вихря, вращающегося относительно как горизонтальной, так и вертикальной осей, в результате взаимодействия которого с жидкой фазой возникает и быстро сепарируется на стенках ячеек огромное количество капель различного размера, а, следовательно, развивается большая поверхность тепло- и массопереноса и наблюдаются высокие коэффициенты массопереноса.

2. Обнаружено, что генерирование и одновременная эффективная сепарация образующихся капель в каждой ячейке насадки за счет сложного вращения вихря приводит к «самоорганизации» потоков газожидкостной смеси, следствием которой (в отличие от других типов насадочных устройств) является низкое гидравлическое сопротивление насадки (существенно более низкое по сравнению с имеющимися насадками), которое начинает возрастать только при скоростях газа более 5 м/с.

3. Получена расчетная зависимость для определения гидравлического сопротивления вихревой насадки в зависимости от критериев Ке по газовой и жидкой фазам и числа пакетов насадки.

4. Исследования процесса абсорбции СО2 диэтаноламином в аппарате с пакетной вихревой насадкой показали, что при интенсивном образовании и сепарации капель абсорбента из вращающегося вихря при плотностях орошения 40-120 м /м ч, скоростях газа более 2,5 достигаются высокие значения коэффициентов объемной массопередачи.

5. Получена эмпирическая зависимость эффективности процесса абсорбции С02 раствором диэтаноламина в аппарате с вихревой пакетной насадкой от плотности орошения в широком диапазоне существования эмульсионного слоя в ячейках насадки иг=2,5-5,5 м/с.

6. В результате проведенных сравнительных исследований процесса абсорбции С02 показано, что величина единицы переноса исследованной насадки существенно меньше лучших зарубежных насадок, например фирмы Зикег.

7. Разработана методика расчета абсорбера, позволяющая надежно определять гидравлическое сопротивление, диаметр аппарата, высоту насадки по заданной степени улавливания абсорбирующей колонны.

8. Абсорбер CO¡ под давлением газа до 8 МП а и десорбер диэтаноламина пилотной установки получения метанола из отходящих газов с вихревой пакетной насадкой были представлены на «Международной выставке оборудования «Нефть и газ 2010 г.» г. Москва, 24-30 июня 2010 г.

Основные обозначения, принимаемые о работе.

Fd> - F фактор, Па0'5; АР- сопротивление слоя орошаемой насадки, Па/м; П - плотность

орошения жидкости, м3/м2ч; иг - скорость газа, м/с; Ей - критерий Эйлера; рг - плотность

газа при рабочей температуре, кг/м3; А - постоянный коэффициент; Re,,Re^- соответственно

критерий Релыюльса по газу и по орошаемой жидкости; b - ширина ячейки пакетной

вихревой насадки, мм; р.,р, - соответственно плотность газа и жидкости, кг/м3; /J,,//,-

соответственно вязкость газа и жидкости, Па- с; безразмерный симплекс, м.

hl4

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах.

Журналы, рекомендованные ВАК

1. Повтарев, И.А. Исследование гидравлического сопротивления насадочного слоя колонного оборудования / Чагин О.В., Блиничев В Н., Кравчик Я. // Известия ВУЗ «Химия и химическая технология», Иваново, - 2006, т.49, вып. 12, - С. 109-110

2. Повтарев, И.А. Абсорбция углекислого газа раствором диэтаноламина в колонном аппарате с высокоэффективной пакетной вихревой насадкой / Чагин О.В., Блиничев В.Н. // Химическое и нефтегазовое машиностроение, М.: - 2007, №12, - С.23-24

3. Повтарев, И.А. Влияние типа контактного устройства колонного оборудования на гидравлическое сопротивление насадочного слоя / Чагин О.В., Блиничев В.Н., Кравчик Я. // Химическое и нефтегазовое машиностроение, М.: - 2008, №3, - С.12-13

Зарубежные журналы

4. И. Повтарев. Интенсификация процесса абсорбции углекислого газа с использованием пакетной вихревой насадки / О. Чагин, J. Krawczyk, В. Шарнин, В. Блиничев. // Czasopismo Techniczne, ISSN 0011-4561, ISSN 1097-6328, Wydawnictwo Politecniki Krakovvskiej. 2-M/2012, Zeszyt 6 Rok 109, ISSUE 6 YEAR 109, P.359-366

Другие издания

5. Повтарев, И.А. Исследование процесса абсорбции диоксида углерода в абсорбере интенсивного действия / Чагин О.В., Блиничев В.Н. // Сборник трудов VII Международной научной конференции «Теоретические и экспериментальные основы создания новых высокоэффективных процессов и оборудования», Иваново, - 2005, - С.251-255

6. Повтарев, И.А. Исследование гидравлического сопротивления колонного аппарата с высокоинтенсивной пакетной вихревой насадкой / Повтарев И.А., Марков A.A., Грошев

A.C., Чагин О.В. // Сборник трудов VII Международной научной конференции «Теоретические и экспериментальные основы создания новых высокоэффективных процессов и оборудования». Иваново,-2005,-С.210-213

7. Повтарев, И.А. Высокоэффективная пакетно-вихревая насадка для осуществления тепло- и массообменных процессов хемосорбции газов, пылеулавливания конденсации паров и ректификации / Повтарев И.А., Чагин О.В., Блиничев В.Н. // Ивановский инновационный салон «Инновации-2006»: каталог экспонатов, Иваново: издательство «Иваново», - 2006, - С.99-100

8. Повтарев, И.А. Низкотемпературная ректификация углекислого газа / Блиничев

B.Н., Чагин О.В., Грошев A.C., Повтарев И.А. // IX Международная научная конференция «Теоретические основы энерго-ресурсосберегающих процессов, оборудования и

15

экологически безопасных производств». Сборник трудов под ред. В.Н. Блиничева, Иваново, - 28-30 сентября 2010, - С.42-43

9. Повтарев, И.А. Экологическая безопасность при переработке золотосодержащих отходов ювелирного производства. Проблемы и их решение / Невский О.И., Донцов М.Г., Балмасов A.B., Бурков В.М., Смирнов A.A., Чагин О.В., Повтарев И.А. // IX Международная научная конференция «Теоретические основы энергоресурсосберегающих процессов, оборудования и экологически безопасных производств». Сборник трудов под ред. В.Н. Блиничева, Иваново, - 28-30 сентября 2010, - С.151-154

10. Повтарев, И.А. Очистка углекислого газа методом низкотемпературной ректификации от газовых примесей / Повтарев И.А., Грошев A.C., Чагин О.В., Блиничев В.Н. // Четвертая международная научно - практическая конференция «Современные энергосберегающие тепловые технологии (сушка и термовлажностная обработка материалов) СЭТТ - 2011», труды конференции, М.: 2011, т.2, - С.244-245.

11. Повтарев, И.А. Гидравлическое сопротивление новой вихревой пакетной насадки / Повтарев И.А., Марков A.A., Грошев A.C. // Тезисы докладов студенческой научной конференции «Дни науки», Иваново, ИГХТУ, - 2005. - С.55-57.

12. Повтарев, И.А. Абсорбция труднорастворимых газов в аппарате с высокоинтенсивной пакетной вихревой насадкой / Повтарев И.А., Блиничев В.Н., Чагин О.В. // Международная научная конференция «Энерго-ресурсосберегающие технологии и оборудование, экономически безопасные производства», Сборник трудов, Иваново, -2004, т.2, - С.98-99.

Автор выражает благодарность заслуженному деятелю наук, доктору технических наук, профессору Блиничеву Валерьяну Николаевичу за ценные консультации и помощь в проведении научно-исследовательских работ.

Подписано в печать 10.01.2013. Формат 60x84 1/16. Бумага писчая. Усл.печ.л. 1,00. Уч.-изд.л. 1,03. Тираж 90 экз. Заказ 3081

ФГБОУ ВПО Ивановский государственный химико-технологический университет

Отпечатано на полиграфическом оборудовании кафедры экономики и финансов ФГБОУ ВПО «ИГХТУ» 153000, г. Иваново, пр. Ф. Энгельса, 7

Тезисы

СПИСОК УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ.

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА I. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР.

1.1. Типы насадок.

1.2. Гидродинамика насадочных аппаратов.

1.2.1. Гидродинамические режимы.

1.2.2. Диапазон устойчивой работы насадок.

1.2.3. Гидравлическое сопротивление насадок.

1.2.4. Средняя толщина стекающей пленки жидкости.

1.2.5. Удерживающая способность насадок.

1.3. Массообмен в пакетных насадочных аппаратах.

1.3.1. Влияние гидродинамических и геометрических параметров на коэффициенты массоотдачи.

1.3.2. Некоторые уравнения, предложенные исследователями для расчета коэффициента массоотдачи в жидкой фазе ¡3 ц

1.3.3. Некоторые уравнения, предложенные исследователями для расчета коэффициента массоотдачи в газовой фазе ¡3 с,г

Выводы по литературному обзору.

ГЛАВА II. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ГИДРОДИНАМИКИ В КОЛОННОМ АППАРАТЕ С

ПАКЕТНОЙ ВИХРЕВОЙ НАСАДКОЙ.

2.1. Описание экспериментальной установки.

2.2. Описание пакетной вихревой насадки.

2.3. Гидродинамика пакетной вихревой насадки.

2.4. Экспериментальное исследование гидродинамики насадочной колонны с различными типами контактных устройств.

2.5. Обработка экспериментальных данных по гидравлическому сопротивлению орошаемой жидкостью пакетной вихревой насадки.

Выводы по главе II.

ГЛАВА III. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА АБСОРБЦИИ УГЛЕКИСЛОГО ГАЗА В КОЛОННОМ АППАРАТЕ.

3.1. Выбор абсорбента.

3.2. Методика проведения исследований.

3.3. Экспериментальное исследование процесса абсорбции СОг в колонном аппарате с пакетной вихревой насадкой.

3.4. Обработка экспериментальных данных по массообменному процессу пакетной вихревой насадки.

3.5. Сравнение эффективности абсорбции С02 раствором диэтаноламина в аппарате с различными конструкциями насадок.

Выводы по главе III.

ГЛАВА IV. МЕТОДИКА РАСЧЕТА И ПРАКТИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ ПРОЦЕССА АБСОРБЦИИ УГЛЕКИСЛОГО ГАЗА В КОЛОННОМ АППАРАТЕ С ПАКЕТНОЙ ВИХРЕВОЙ НАСАДКОЙ

4.1. Методика расчета абсорбера колонного аппарата с пакетной вихревой насадкой.

4.2. Практическая реализация процесса абсорбции углекислого газа в колонном аппарате с пакетной вихревой насадкой.

Современная промышленность включает множество отраслей и разнообразных производств, отличающихся свойствами исходных и промежуточных материалов, методами переработки их до получения целевых продуктов, условиями протекания технологических процессов. Однако существуют проблемы, объединяющие эти различные отрасли и производства. Одной из таких проблем является острая потребность в создании экономичных, энерго- и ресурсосберегающих, мало- или безотходных производств. Эта проблема может быть решена только в том случае, если разработка современных процессов будет выполняться с учетом создания энерго- и ресурсосберегающих технологий. В практически любых отраслях промышленности существуют производства, связанные с выделением диоксида углерода из технологических или дымовых газов [1].

В мире ежегодно сжигается более 5 млрд. тонн угля и нефти. В воздух попадает около 100 млн. тонн оксидов углерода, причем с каждым годом выбросы СО2 увеличиваются в среднем на 5% [2]. Глобальный рост выбросов С02 отмечен не только в развивающихся, но и в промышленно развитых странах. Установлено, что основными источниками загрязнения атмосферы являются предприятия металлургической, энергетической, нефтехимической, силикатной и химической промышленности.

Степень улавливания и повторного использования выбрасываемого в воздух С02 невелика. .

Поэтому создание новых технологий и нового высокоэффективного оборудования для улавливания и утилизации С02 является актуальной задачей для всех стран мира. Вопросы охраны окружающей среды и возврата в технологичные циклы теряемых продуктов в настоящее время занимают все сферы жизни общества - как науку и технику, так и законодательные, и правоохранительные органы. Принятие ряда законодательных мер по охране природы и улучшению использования природных ресурсов обязывает ученых и научно-технических работников России решать задачи государственного значения - разработать и осуществить комплексные мероприятия по защите биосферы от загрязнения антропогенными выбросами. Большое внимание при этом должно быть уделено разработке эффективных и экономичных методов и оборудования для очистки отходящих газов с целью создания ресурсо- и энергосберегающих технологий [1].

Снижение выброса вредных веществ в атмосферу возможно путём создания и внедрения не только новых прогрессивных энерго- и ресурсосберегающих технологических процессов, но и современных технологических схем очисток и высокоэффективных видов массообменных аппаратов при реконструкции действующих производств.

За последние три десятилетия энергетические затраты на человека возросли приблизительно в пять раз [3, 4]. Большинство энергетических затрат проявляются в виде процессов окисления угля, нефти, природного газа и продуктов их переработки. Основным конечным продуктом этих процессов,' выделяющимся в атмосферу, является диоксид углерода. Резкое снижение запасов углеводородного сырья, большая часть которого расходуется на производство энергии, постепенно приводит ученых к мысли создания энерго- и ресурсосберегающих технологий путём искусственного синтеза углеводородов. Основным сырьем, вероятно, будет диоксид углерода, запасы которого практически не ограничены. В этом случае на первый план выдвигаются вопросы создания высокоэкономичных процессов выделения диоксида углерода из технологических и дымовых газов.

Интерес к проблеме очистки газов от СО? возник достаточно давно, когда начали создаваться первые агрегаты синтеза /V//?. При синтезе аммиака одним из основных реагентов является водород, получаемый из природного газа путем конверсии паром и последующих каталитических реакций. Нежелательным продуктом таких реакций является С02, который необходимо полностью удалять из реакционной смеси перед реакцией синтеза аммиака.

Первым абсорбентом С02 являлась вода, которая в первых схемах синтеза аммиака даже не регенерировалась в связи с малой концентрацией растворенного в ней углекислого газа и, соответственно, большими расходами и огромными затратами тепла на процесс ее регенерации (десорбции С02).

В настоящее время известно большое количество методов выделения СО2 из промышленных газов, отличающихся использованием различных абсорбентов, схем абсорбции, конструкции абсорберов и схем регенерации насыщенного газом абсорбента. Применение значительного количества схем и абсорбентов, по-видимому, объясняется стремлением снизить стоимость очистки, так как её доля в себестоимости продуктов синтеза аммиака составляет около 20% [1].

В России наиболее широко распространен метод очистки синтез-газа от СО2 водными растворами моноэтаноламина (МЭА), что объясняется сравнительно невысокой стоимостью МЭА, а также рядом уникальных свойств такой очистки, среди которых главными являются высокая скорость процесса абсорбции С02 и практически равное нулю равновесное давление СО2 над низко карбонизированными растворами. Этот метод нашел применение не только на заводах, производящих аммиак и метанол, но и на предприятиях нефтехимической, металлургической и пищевой промышленности, где приходится очищать от СО2 и H2S большие количества природного, коксового, колошникового и дымового газов [1].

В связи с большим ростом выпуска азотсодержащих удобрений в России разработаны и внедрены агрегаты очистки конвертированного газа от С02 с использованием моноэтаноламина, обеспечивающие производство до 500 ООО тонн/год аммиака [1].

Естественно, что на ряде производств аммиака и метанола в России и других странах в качестве абсорбента используется не только моноэтаноламин, но также и другие, например, щелочные абсорбенты типа «Карсол» или «Бенфильд».

Большое количество работ проводится по поиску не только эффективных абсорбентов, но также и экономичных методов и схем их регенерации. Здесь, в первую очередь, необходимо отметить работы по совершенствованию технологии и схем очистки газов от СО2 моноэтаноламином и его регенерации, проводимые под руководством профессора Н.И. Володина [1]. При этом особый упор в данных работах делается по отысканию оптимальных температур и концентрации десорбированного абсорбента и новых схем утилизации теплоты с целью создания наиболее энерго- и ресурсосберегающих процессов полной очистки реакционных газов синтеза аммиака от СО2 при минимальных затратах замкнутой системы абсорбер - десорбер - абсорбент.

Анализ литературных источников за последние 25 лет по совершенствованию аппаратурного оформления процессов абсорбции и десорбции абсорбента показывает, что больших сдвигов в данном направлении не наблюдается [5, 7-16] и попрежнему для крупнотоннажных производств вновь пускаемых цехов закладываются тарельчатые колонные аппараты с клапанными, колпачковыми, ситчатыми, ситчато-клапанными и другими тарелками барботажного принципа действия.

В связи с малой скоростью очищаемых газов в данных колонных аппаратах (до 2 м/с), их диаметр (при расходах газа несколько сотен тысяч м3/ч) колеблется от 5,5 до 8,5 метров, а высота, вследствие с низкой эффективностью массообмена, может быть выше 60 м.

Огромные капитальные затраты, в связи с большими габаритами и, соответственно, с высокой стоимостью аппаратов абсорбции и десорбции, ложится тяжелым бременем на себестоимость процесса очистки газов от С02 в виде больших амортизационных отчислений.

Разработанные в последние годы новые насадочные массообменные устройства в виде, в основном, металлических штамповочных, гофрированных и перфорированных пластин или ажурных полимерных конструкций, предлагаемых такими фирмами как:

- швейцарсой фирмы Sulzer [17],

- германской фирмой Germania Chemnitz GmbH [18] и Pyrapak (Фирма VEB Germania) [19],

- Gempak corrugated packing. Фирмы Koch-Glitsch [20],

- Intalox. Фирма Norton [21],

- Montz. Фирма Juliuz Montz GmbH [22],

- в России (насадка СКБН, г. Москва [23] и насадки фирмы «Петон», г. Уфа [24]).

Они работают в чисто пленочном режиме, которым присущи все недостатки пленочных аппаратов: огромная сложность равномерного распределения жидкой фазы по большой поверхности массообмена; быстрое сбивание газом жидкой фазы в одну из сторон насадки; большой проскок газа без контакта с жидкостью через оголенные участки насадки; малая скорость газа и т.д.

И несмотря на производство, например, фирмой Sulzer таких организованных насадок с поверхностью массообмена до 750 м2 на м3 насадки, они в крупнотоннажных производствах не применяются.

Предлагаемые ранее [25, 26], а также в последние годы модифицированные насадки с псевдоожиженным слоем [27-29], несмотря на их работу при скоростях газа до 3,5 м/с, могут быть рекомендованы лишь для аппаратов малого диаметра, так как в аппаратах с кипящим слоем большого диаметра наблюдается проскок газа без контакта с жидкостью в виде крупных пузырей [25], поэтому для высокой степени очистки газов необходимо проектировать многоступенчатые аппараты.

Поэтому разработка массообменных устройств, надежно работающих при высоких скоростях газа, создающих как большие поверхности тепло- и массообмена, так и огромные коэффициенты массопередачи, работающих в противоточном режиме, а, также, хорошо сепарирующих спектр капель жидкой фазы, образующихся при высоких скоростях газа (более 3,5 м/с), легко масштабируемых на любой диаметр аппарата, является актуальной задачей в области дальнейшего развития абсорбционного, десорбционного и ректификационного оборудования.

Цель работы: повышение эффективности массообмена в аппарате с пакетной вихревой насадкой в сравнении с другими типами насадок в процессе абсорбции С02 раствором диэтаноламина из воздуха.

Для достижения этой цели решались следующие задачи:

1. Выявить диапазон устойчивой работы пакетной вихревой насадки в системе газ - жидкость в широком диапазоне изменения скоростей газа от 1 до б м/с (вплоть до уноса жидкой фазы из насадочного слоя) и плотностей орошения жидкости 20 - 100 м3/м2ч.

2. Найти зависимость гидравлического сопротивления пакетной вихревой насадки от скорости газа и плотности орошения.

3. Выявить эффективность процесса абсорбции С02 в аппарате с пакетной вихревой насадкой раствором диэтаноламина в широком диапазоне изменения скоростей газа и плотности орошения в сравнении с другими конструкциями насадок.

Научная новизна. 1. Впервые экспериментально показано, что в пакетной вихревой насадки реализуется высоко-эффективный эмульсионный режим взаимодействия между газом и жидкостью в широком диапазоне изменения скоростей газа от 2,5 до 6 м/с и плотностей орошения от 20 до 100

3 2 м /м ч. за счет образования в каждой ячейке устойчивого вихря, вращающегося относительно как горизонтальной, так и вертикальной осей, в результате взаимодействия которого с жидкой фазой возникает и быстро сепарируется на стенках ячеек большое количество капель различного размера.

2. Экспериментально найдено, что генерирование и одновременная эффективная сепарация образующихся капель в каждой ячейке насадки за счет сложного вращения вихря приводит к «самоорганизации» потоков газожидкостной смеси, следствием которой (в отличие от других типов насадочных устройств) является низкое гидравлическое сопротивление насадки (существенно более низкое по сравнению с имеющимися насадками).

3. Получена расчетная зависимость для определения гидравлического сопротивления вихревой насадки в зависимости от критериев Яе по газовой и жидкой фазам и числа пакетов насадки.

4. Найдена эмпирическая зависимость высоты единицы переноса в процессе абсорбции С02 раствором диэтаноламина в аппарате с вихревой пакетной насадкой от критериев Яе по жидкой и газовой фазам в широком диапазоне существования «эмульсионного» слоя в ячейках насадки. (иг-2,5-5,5 м/с, П=20-100м3/м2ч.)

Практическая значимость. 1. Показано, что гидравлическое сопротивление аппарата с пакетной вихревой насадкой существенно ниже при тех же скоростях газа и плотностях орошения в сравнении с насадками: кольца Рашига, псевдоожиженная шаровая насадка и насадка фирмы «Зульцер» МеНарак 250.

2. Исследования процесса абсорбции С02 диэтаноламином показали, что при интенсивном образовании и сепарации капель абсорбента из вращающегося вихря при плотностях орошения 40-120 м3/м2ч достигаются высокие значения коэффициентов объемной массопередачи.

3. Разработана методика расчета абсорбера, позволяющая надежно определять гидравлическое сопротивление, диаметр аппарата, высоту насадки по заданной степени улавливания абсорбируемого газа.

4. Абсорбер С02 под давлением газа до 8 МПа и десорбер диэтаноламина пилотной установки получения метанола из отходящих газов с вихревой пакетной насадкой были представлены на «Международной выставке оборудования «Нефть и газ 2010г.» г. Москва, 24-30 июня 2010 г.

Апробация работы. Основные положения и отдельные результаты докладывались и обсуждались на IV Международной научно-практической конференции «Современные энергосберегающие тепловые технологии (сушка и термовлажностная обработка материалов) СЭТТ - 2011», г. Москва -2011 г, IX Международной научной конференции «Теоретические основы энерго-ресурсосберегающих процессов, оборудования и экологически безопасных производств», г. Иваново - 2010 г, VII Международная научная конференция «Теоретические и экспериментальные основы создания новых высокоэффективных процессов и оборудования», Иваново - 2005 г.

Публикация работы. По теме диссертационной работы опубликовано 12 работ, из них 3 статьи в журналах из перечня ВАК, 1 статья в зарубежном журнале.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов и списка использованных литературных источников. Работа изложена на 113 страницах машинописного текста, содержит 28 рисунка и 2 таблицы. Список цитируемой литературы насчитывает 154 источников, из которых 26 иностранные.

ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ:

1. Впервые экспериментально показано, что обнаруженный еще Н.М. Жаворонковым эффект создания высокоэффективного эмульсионного режима в аппарате с кольцами Рашига в узком диапазоне скоростей газа, близком к зависанию жидкости в слое насадки, реализуется в пакетной вихревой насадке в широком диапазоне скоростей газа 2,5-6 м/с за счет образования в каждой ячейке устойчивого вихря, вращающегося относительно как горизонтальной, так и вертикальной осей, в результате взаимодействия которого с жидкой фазой возникает и быстро сепарируется на стенках ячеек огромное количество капель различного размера, а, следовательно, развивается большая поверхность тепло- и массопереноса и наблюдаются высокие коэффициенты массопереноса.

2. Обнаружено, что генерирование и одновременная эффективная сепарация образующихся капель в каждой ячейке насадки за счет сложного вращения вихря приводит к «самоорганизации» потоков газожидкостной смеси, следствием которой (в отличие от других типов насадочных устройств) является низкое гидравлическое сопротивление насадки (существенно более низкое по сравнению с имеющимися насадками), которое начинает возрастать только при скоростях газа более 5 м/с.

3. Получена расчетная зависимость для определения гидравлического сопротивления вихревой насадки в зависимости от критериев Ке по газовой и жидкой фазам и числа пакетов насадки.

4. Исследования процесса абсорбции СОгДиэтаноламином в аппарате с пакетной вихревой насадкой показали, что при интенсивном образовании и сепарации- капель абсорбента из вращающегося вихря при плотностях орошения 40-120 м3/м2ч, скоростях газа' более 2,5 достигаются высокие значения коэффициентов объемной массопередачи.

5. Получена эмпирическая зависимость эффективности процесса абсорбции СО2 раствором диэтаноламина в аппарате с вихревой пакетной насадкой от плотности орошения в широком диапазоне существования эмульсионного слоя в ячейках насадки иг=2,5-5,5 м/с.

6. В результате проведенных сравнительных исследований процесса абсорбции СО2 показано, что величина единицы переноса исследованной насадки существенно меньше лучших зарубежных насадок, например фирмы БиЬег.

7. Разработана методика расчета абсорбера, позволяющая надежно определять гидравлическое сопротивление, диаметр аппарата, высоту насадки по заданной степени улавливания абсорбирующей колонны.

8. Абсорбер С02 под давлением газа до 8 МПа и десорбер диэтаноламина пилотной установки получения метанола из отходящих газов с вихревой пакетной насадкой были представлены на «Международной выставке оборудования «Нефть и газ 2010 г.» г. Москва, 24 + 30 июня 2010 г.

1. Очистка газов от диоксида растворами моноэтаноламина. Наука. Практика.

2. Перспективы: Монография / Н.И. Володин, Э.М. Соколов, Р.И. Гридин, И.О. Кузнецов, Б.А. Сокол // Тул. гос. ун-т. Тула, 2002. - 414 с.

3. Лейтес И.Л. и др. К выбору оптимальной технологической схемы хемосорбционных процессов разделения газовых смесей // ТОХТ. 1972.- Т.6. -№1. С.29-36

4. Лейтес И.Л. и др. Двухпоточная схема очистки газов от С02моноэтаноламинами // Хим. пром-сть. 1972. - №2. - С.40-43

5. А. с. 427543 СССР МКИ Гельперин Н.И. и др. Способы регенерации абсорбента // Бюлл. изобр. № 17. - 1974.

6. Вихман. А.Г. Переливные устройства для барботажных тарелок массообменных аппаратов / А.Г. Вихман, М.А. Берковский, С.А. Круглов.- М.: 1976. 28с. - Обзор информ. / ЦИНТИХИМНЕФТЕМАШ.

7. Жаворонков Н.М. Гидравлические основы скрубберного процесса и теплопередача в скрубберах. М.: Изд-во «Советская наука», 1944. -224с.

8. Зиберт Г.К. Объемные насадки / Г.К. Зиберт, Т.М. Феоктистова // М.: ООО1. ИРЦ Газпром», 2002. 52с.

9. Рамм В.М. Абсорбция газов / В.М. Рамм // М.: Химия 1976. - 656с.

10. Мишин В.П. Зарубежные насадочные устройства массообменной аппаратуры / В.П.Мишин, В.Г. Кацашвили. М.: 1982. - 20с. - Обзор. Информация. Сер. ХМ-1 / ЦИНТИХИМНЕФТЕМАШ.

11. А. с. СССР, МКИ Н8385. Насадка для массообменных колонн / П.Г. Боярчук, Л.А. Пичугин. опубл. 1966.

12. ОСТ 26-OI-1029-74. Насадка для вакуумных массообменных процессов и колонных аппаратов. Типы и основные параметры. М.: Мин-во хим. и нефт. машиностроения. - 1974. - 9с.

13. Коуль Л.Л., Ризенфельд Ф.С. Очистка газа: Пер. с англ. Изд.2. - М.: Недра, 1968.-392с.

14. Шнеерсон A.J1., Лейбуш А.Г. Абсорбция углекислоты этаноламинами // ЖПХ. 1946г. - т. 19. - №9. - С.869-879.

15. Швартииа Н.В. Массообмеиные контактные устройства в химической промышленности за рубежом // Хим. пром-сть за рубежом. 1987. -№10. - С.44-62.

16. Шнеерсон А.Л., Лейбуш А.Г. Абсорбция углекислоты этаноламинами // ЖПХ. 1949г. - т. 22. - №6. - С.553-558.

17. Стыценко А.В. Регулярные насадки из листового материала / А.В. Стыценко, М.А. Харисов, В.Д. Лунев, О.Ю. Баранова // Хим. пром-ть. -1980. -№2.-С.108-109.

18. Шпингель Л. Колонны Зульцер для любых проблем разделения. Проспект фирмы Зульцер // Л. Шпигель, В. Майер // SulzerChemtechAG, 2003. 27с.

19. Ваку-пак, новая высокопроизводительная колонная пакетная насадка для разделительных процессов ориентированных на высокуюнагружаемость. Проспект фирмы GermaniaChemnitzGmbHHa выставке «Химия-92» // GermaniaChemnitzGmbH 1992. - 6 с.

20. Pyrapak-packing a highly efficient column packing. Проспектфирмы VEB Germania // VEB Germania, 2000. 5 p.

21. Gempakcorrugatedpacking. ПроспектфирмыКос1>С1к5с1т // Koch-Glitsch, 200,- lip.

22. Intalox High-Performance Structured Packing. Проспектфирмы Norton // Norton Chemical Process Products Corporation, 2002. 16 p.

23. Montz structured packings. Проспектфирмы.1и1шгМоп1г GmbH // JuliuzMontz GmbH, 2005. 6 p.

24. Рудобашта С.П. Диффузия в химико-технологических процессах. / С.П. Рудобашта, Э.М. Карташов // М., «Колос». 2010. 478с.

25. PETON. Рекламные материалы фирмы ООО «ПЕТОН» // 2010. 18 р.

26. Общий курс процессов и аппаратов химической технологии: Учебник для вузов: В 2 книгах. Кн.1 / В.Г. Айштейн, М.К. Захаров, Г.А. Носов и др.; Под ред. проф. В.Г. Айштейн. X.: 1999. 888с.: ил.

27. Дзюбенко Б.В. Интенсификация тепло- и массообмена на макро-, микро-и нано (под ред. Ю.А. Кузма-Кичты) / Б.В. Дзюбенко, Ю.А. Кузма-Кичта // М. ФГУП «ЦНИИАТОМИНФОРМ». 2008. 531с.

28. Миронов Е.В. Диссертация на соискание ученой степени к.т.н. Массообмен в абсорбере с трехфазным псевдоожиженным слоем, Иваново, 2007

29. Псевдоожижение. Под ред. И. Дэвидсона и Д. Харрисона. Пер. с англ.

30. B.Г. Айнштейна, Э.Н.Гельперина, B.JI. Новображского под ред. проф. Н.И. Гельперина. М., «Химия», 1974.-728с.

31. Кузнецова H.A. Интенсификация абсорбционной очистки газовых выбросов в аппаратах с объемной сетчатой псевдоожиженной насадки. Диссертация на соискание учен.степ, кандид. технич. наук. Руководитель Беренгартен М.Г. М.: 2007.

32. Жаворонков Н.М., Холпанов Л.П., Малюсов В.А. Массообменные процессыхимической технологии. M.-JL: Химия, 1965. -№ 1. С.7.

33. Боярчук П.Г. Вакуумная ректификационная колонна с малым гидравлическим сопротивлением / П.Г. Боярчук, J1.A. Пичугин, Г.Д. Мануйлова, Н.Е. Никифорова М.: Хим. и нефт. машиностр., 1968. -№3. - С.15-17.

34. Боярчук П.Г. Исследование гидродинамики в пленочных колоннах с регулярными насадками // Хим. и технол. топлив и масел. 1968. - №2.1. C.42-45.

35. Стыценко A.B. Гидродинамические и массообменные характеристики регулярной вакуумной насадки / A.B. Стыценко, М.А. Харисов, О.Ю. Баранова // Хим. пром-ть. 1978. - №2. - С.924-927.

36. Олевский В.М. Ректификация термически нестойких продуктов / В.М. Олевский, В.Р. Ручинский. М.: Химия, 1972. - 200с.

37. McQuillan K.W. A comparison between flooding correlations and experimental flooding data for das-liquid flow in vertical tubes / K.W.

38. McQuillan, P.B. Whalley // Chemical engineering science. 1985. - Vol.40, №8 - P.1425-1440.

39. Коган В.Б. Оборудование для разделения смесей под вакуумом / В.Б. Коган, М.А. Харисов. Л.: Машиностроение, 1976. - С.376.

40. Billet, Reinhard. Stand der Enfwicklung von Fullkorpern und packingch und inre optimal geometrischeoberflacke // Chem.-Ing.-Techn. 1992. - №5. -P.401-410, 456-458.

41. Tuber M. Sulzer-Koloimen für Vakuumrektifika-fciori und Stoffaustausch. -lechn. Rdsch. Sulzer/М. Tuber, W. Meier. Bd.57, №1. - P.3-16.

42. Sulzer-Kolonner für die Vakuum Rektifikation und den Stoffaustausch // Ver-fahrenstechnik. - 1976. - V. 10. - КЗ. - Р. 102-104.

43. Meier V. SulzerKolonnen für Rektifikationwid Absorption // Techn. Rdsch. Sulzer. 1979. - Bd.61, U 2. - P.49-61.

44. Bomio P. Sulzer-Kolonnen für Absorptions und Desorptionsprozesse // Techn. Rdsch. Sulzer. 1979. - Bd.61, JS 2. - P.62-68.

45. Zogg M. Stoffaustausch in Sulzer-Gewebepackung // Cem. Eng. Tehn. 1973.- №3. P.67-74.

46. Шпигель Л. Характеристики работы насадки Меллапак различных типов / Л. Шпигель, В. Майер // Хим. и нефт. машин-ие. 1994. - №3. - С. 16-21.

47. Коуль Л.Л., Ризенфельд Ф.С. Очистка газа: Пер. с англ. Изд.2. - М.: Недра, 1968.-392с.

48. Александров И.А. Ректификационные и абсорбционные аппараты. Методы расчета и основы конструирования. М.: Химия, 1978, - 280с.

49. Meier W. Stocker Wolf-Dieter SulzerMellapak Eineneue, geordnetePackung für Stoffaustausch-Apparate / W. Meier, R. Hunkeler // Cem. Eng. Tech. -1979. -51.-№2.-C.l 19-122.

50. Тимофеев A.B. Регулярная насадка для вакуумных ректификационных колонн // A.B. Тимофеев, В.М. Олевский, В.А. Тимофеев // Хим. пром-ть.- 1987. №9. - С.34.

51. Марценюк A.C. Исследование методом трассирования пленочного течения жидкости по перфорированной регулярной пластинчатой насадке / A.C. Марценюк, В.Н. Стабников / Изв. вузов. Сер. «Пищ. технология». -1973. С.193-197.

52. А. с. 352664 СССР. Регулярные насадки из листового материала / A.B. Тихомеев, A.M. Аэров. опубл. 1972.

53. Тимофеев A.B. Регулярная насадка с высокой разделяющей способностью / A.B. Тимофеев, М.Э. Аэров // Хим. пром-ть. 1971. - №5. - С.61-62.

54. Тимофеев A.B. Ректификационная колонна с регулярной насадкой / A.B. Тимофеев, М.Э. Аэров // Хим. пром-ть. 1972. - №7. - С.29-30.

55. Тимофеев A.B. Гидродинамика и массообмен на регулярной пакетной насадке в системе • жидкость-газ / A.B. Тимофеев, М.Э. Аэров // Теор. Основы хим. технологии. 1974. -№5. - С.651-656.

56. Тимофеев A.B. Влияние структуры поверхности регулярной насадки на ее гидравлическое сопротивление и массообменную способность / A.B. Тимофеев, М.М. Гурский, Л.Я. Романченко, Е.А. Извин // Хим. пром-ть. -1980. -№6. С.51-52.

57. Тимофеев A.B. Влияние структуры материала регулярной насадки на ее рабочие характеристики / A.B. Тимофеев, В.М. Олевский, Г.Н. Морозова,

58. B.А. Тимофеев // Хим. пром-ть. 1987.-№12. - С.39-40.

59. Тимофеев A.B. Оценка рабочих характеристик регулярной насадки в абсорбционных аппаратах / A.B. Тимофеев, В.М. Олевский, В.А. Тимофеев//Хим. пром-ть. 1989.-№1. - С.57-59.

60. Тимофеев A.B. Масштабный переход при ректификации на регулярных насадках / A.B. Тимофеев, В.М. Олевский // Хим. пром-ть. 1989. - №9.1. C.57-60.

61. Бельцер И.И. Исследование гидродинамики и массообмена в колоннах с регулярной пакетной гофрированной насадкой: диссерт. канд. техн. наук. М., 1981.

62. Алексеев В.П. Исследование эффективности щелевых насадок в процессе низкотемпературной ректификации аргонной фракции / В.П. Алексеев, В.М. Браун, А.Э. Поберезкин // Хим. и нефт. машиностроение. 1968. -№4. - С.16-17.

63. Поберезкин А.Э. Исследование процесса ректификации на регулярных гофрированных насадках / А.Э. Поберезкин, П.В. Герасимов, В.П. Алексеев // Изв. Вузов. Сер. «Химия и хим. технология». 1970. Т. 13, №8.-С. 1207-1210.

64. Алексеев В.П. Гидродинамические характеристики орошаемых рифленых насадок / В.П. Алексеев, В.М. Браун, Л.Ф. Роккова // Холодильная техника и технология: сб. тр. Киев: «Техника», 1971. - С.62-67.

65. Алексеев В.П. Расчет гидравлического сопротивления пленочных аппаратов / В.П. Алексеев, П.В. Герасимов, А.Э. Поберезкин // Хим. пром-ть. 1974. - №8. - С.620-621.

66. Алексеев В.П. Пленочная ректификация воздуха в аппаратах с регулярной гофрированной насадкой / В.П. Алексеев, П.В. Герасимов, А.Э. Поберезкин // Хим. и нефт. машиностроение. 1974. - №12. - С.11-12.

67. Алексеев В.П. Обобщение зависимости для вычисления гидравлических и массообменных характеристик регулярных насадок / В.П. Алексеев, Г.Е. Вайнштейн // Изв. Вузов. Сер. «Энергетика». 1978. - №8. - С. 143-146.

68. Ухин В.И. Абсорбция в колонне с регулярной насадкой рулонного типа из проволочной сетки / В.И. Ухин, Я.Д. Зельвенский, В.А. Шалыгин // Тр. Моск. хим.-технол. Инст-та им. Д.И. Менделеева. 1977. - №96. - С.79-85.

69. Сквирский М.Е. Гидродинамические испытания новой регулярной насадки / М.Е. Сквирский, В.М. Олевский, В.А. Герцовокий, В.И. Чернышев // Тр. Н.-и. и проект.ин-та азот, пром-ти и продуктов орган, синтеза. 1978. -№48. - С.94-97.

70. Игнатенко И.И. Оптимизация конструкции хордовой насадки для массообменных аппаратов /И.И. Игнатенко, Г.Р. Залкинд, В.М. Задорский и др. // Химия и технология брома и йода. Симферополь, 1976. - С.34-40.

71. Майлыбаева Л.И. Регулярная насадка с полками, окантованными решетчатыми полосами / Л.И. Майлыбаева, Н.И. Болгов, Э.Я Тарат, В.В. Сахаров // Химия и хим. технология. Вып. 17. Алма-Ата, 1975. - С.224-230.

72. Колев И. Рабочие характеристики насадок из просечно-вытянутой жести для массообменных колонн / И. Колев, В. Коларк // Хим. пром-ть. 1978. №10. - С.771-775.

73. Залкин P.P. Сравнительная эффективность плоскопараллельных насадок / P.P. Залкин, Е.В. Соловьева, О.В. Ясинская, Л.С. Руда // Йодообменнаяпром-ть. Симферополь, 1974. - С.23-31.

74. Рогозин В.И. О гидродинамике потоков и скоростях фазового переноса в сетчатой насадке / В.И. Рогозин, М.В. Клыков, А.Г. Свинухов // Технол. Нефти и газа. Уфа, 1975. - Вып.26(4). - С. 123-125.

75. СвинуховА.Г. Массообмен в жидкой фазе в слоях рулонной сетчатой насадки / А.Г. Свинухов, М.В. Клыков // Хим. пром-сть. 1978. - С.53-55.

76. Филиппов И.П. Гидравлическое сопротивление массообменного аппарата с вертикальными контактными сетками и зигзагообразными перегородками / И.П. Филиппов, М.Ф. Михалев, Л.Г. Григорян // Журн. прикл. химии. 1975. - Т.48 - С.1503-1509.

77. А. с. № 507340 СССР. Насадка для массообменных аппаратов / И.И. Поникаров, Ю.А. Дулатов. -заявл. 02.07.73; опубл. 19.04.76.

78. Патент РФ № 2192305 «Регулярная насадка для тепло- и массообменных аппаратов» // Дудов А.Н., Кульков А.Н., Ставицкий В.А., Зиберт Г.К., Клюйко .В., Феоктистова Т.М., опублик. в Б.И. № 31 от 10.12.2002 г.

79. Патент РФ №2205063 «Пакетная вихревая насадка для тепло- и массообменных аппаратов» // Блиничев В.Н., Чагин О.В., Кравчик Я., Купепов A.M., опублик. в Б.И. № 15 от 27.05.2003 г.

80. Дмитриева Г.Б. Эффективные конструкции структурированных насадокдля процессовтепломассообмена / Г.Б. Дмитриева, М.Г. Беренгартен, М.И. Клюшенкова, A.C. Пушнов// Химическое и нефтегазовое машиностроение. 2005. №8. - С.5-7.

81. Дмитриева Г.Б. Сравнение тарельчатых и насадочных контактных устройств колонных аппаратов / Г.Б. Дмитриева, М.Г. Беренгартен, A.M. Каган, A.C. Пушнов // Химическое и нефтегазовое машиностроение. -2007. -№1. С.9-10.

82. Кадер T.JI. Гидродинамика газового потока в пленочной трубчатой колонне при противоточном течении фаз /Т.Л. Кадер, В.М. Олевский, М.А. Дмитриев // ТОХТ. 1971. - Т. 5, № 2 - С.259-267.

83. Олевский В.М. Пленочная тепло- и массообменная апаратура (Процессы и аппаратыхимической и нефтехимической технологии) / В.М. Олевский, В.Р.Ручинский, А.М.Кашников, В.И. Чернышев под ред. В.М. Олевского //М.: Химия, 1988.-240 с.

84. Полевой A.C. Исследование высокоэффективных насадок при ректификации разбавленных растворов на основе ß фенилэтилового спирта / А.С.Полевой // ТОХТ. - 1996. - Т 30, № 5. - С.473-44.

85. Хубер М. Колонны Зульцер для вакуумной ректификации получувствительных веществ. Проспект фирмы Зульцер / М. Хубер, В. Майер •// АО ГебрюлерЗульцер, 1980. 36 с.

86. Huber М. Erfahrunger mix Dixon-Ringer'/ М. Huber, A. Sperandio // Chem. Ingr. Techn. 1964. Jg. 36, Heft 3. - P. 221-227.

87. Olujic Z, Stretching the Capacity of Structured Packings / Z. Olujic, H. Jansen, В. Kaibel, Т. Rietfort, E. Zieh // Ind. Eng. Chem. Res. 2001. V. 40, No. 26. -P. 6172-6180.

88. Пособие по проектированию градирен (к СНиП 2.04.02-84) //М.: Центр.инст-т типового проектирования, 1989. 190 с.

89. Кривошеина М.Б. Пластмассовые оросительные устройства / М.Б. Кривошеина, Б.Л. Свердлин, А.Г. Кондратьев // Сб. научн. тр. «Системы водоснабжения тепловых и атомных электростанций» / Д.: «Известия ВНИИГ им. Б.Е. Венедеева». 1986. - Т. 192. - С.47-51.

90. Кулов H.H. Исследование влияния перемешивания потоков контактирующих фаз на массообмеп в процессах пленочной абсорбции: лис.канд. хим. наук: 05.17.08. /Кулов Николай Николаевич М., 1967. -117с.

91. Кулов H.H. Абсорбция С02 водой в пленочной колонне с пластинчатым ротором перемешивающим одновременно газовую и жидкую фазы / H.H. Кулов, В.А. Малюсов // Сб. статей «Массообменные процессы химической технологии». Л.: Химия, 1969. - Вып. 4. - С. 12-13.

92. Кулов H.H. Свободное стекание турбулентной пленки жидкости / H.H. Кулов, В.П.Воротилин, В.А. Малюсов, Н.М. Жаворонков // ТОХТ. 1973. -т. 7, №5. - С.717 -726.

93. Кулов H.H. Массоотдача в трубке с орошаемой стенкой при перемешивании жидкой пленки /H.H. Кулов, В.А. Малюсов // ТОХТ. -1967. т. 1, №2. - С.213 -223.

94. Малюсов В.А. Исследование массообмена в процессе пленочной абсорбции: дисс. канд. хим. наук: 05.17.08 / Малюсов Владимир Александрович М., 1951.-119 с.

95. Малюсов В.А. Исследования в области вакуумной перегонки: дис. док. техн. наук: 05.17.08. / Малюсов Владимир Александрович М., 1963. -366 с.

96. Малюсов В.А. Исследование эффективности регулярных насадок в процессе ректификации воды / В.А. Малюсов, Н.М. Жаворонков, Н.А. Малафеев, Р.Н. Ромейков // Химическая промышленность. 1962. - №7. -С. 52-63.

97. Малюсов В.А. Гидравлическое сопротивление при движении в трубке с орошаемой стенкой / В.А. Малюосов^ С.К. Мясников, Н.Н. Кулов // ТОХТ. 1973. - Т. 7, № 4. - С. 524-533.

98. Крель Э. Руководство по лабораторной перегонке / Э. Крель. Пер. с нем. под ред. В.М. Олевского // М.: Химия, 1980. 519 с.

99. Максимов С.В. Модернизация вакуумной колонны установки АВТ-6 / С.В. Максимов, А.И. Калошин, O.J1. Карпиловский, А.И. Заика, Г.Ю. Колмогоров, М.Ю. Беляевский. // Химия и технология топлив и масел. -2000.-№4.-С. 28-31.

100. Fair J.R. Structured packing performance Experimental evaluation of two predictive models / J.R. Fair, A.F. Seibert,.M. Behrens, P.P. Saraber, Z. Olujic // Ind. Eng. Chem. Res. - 2000. V. 39, №. 6. - P. 1788-1796.

101. Fair J.R. Distillation Columns Containing Structured Packing / J.R. Fair, J.L. Bravo // Chem. Ehg. Progress. 1990. - V. 86, №1. - P. 19-29.

102. Kulbe B. Pyrapak einetrenn wirkung sintensive Packung mitvielseitigenEinsatz-moglichkeitenimBereich der thermischerStofitrennung / B. Kulbe, K. Hoppe, W. Kubick // Chem. Techn. - 1982. - Jg. 34, Heft 5. - P. 236-240.

103. Rocha J.A. Distillation columns containing structured packings: a comprehensive model for their performance. 1. Hydraulic models /J.A. Rocha,

104. J.R. Bravo, J.R. Fair // Ind. Eng. Chem. Res. 1993. - V. 32, № 4. - P.641-651.

105. Spiegel L. Correlations of the Performance Characteristics of the Various Mellapak Types (Capacity, Pressure Drop, Efficiency) / L. Spiegel, W. Meier // Inst. Chem. Ehg. Symp.Ser. 1987.-№ 104.-P. 203.

106. Verschoof H-J. A General Correlation for Predicting the Loading Point of Corrugated Sheet Structured Packing / H-J. Verschoof, Z. Olujic, J.R. Fair // Ind. Eng. Chem. Res. 1999. - V. 38, № 10. - P. 3663-3669.

107. Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии /

108. A.Г. Касаткин // М.: Химия, 1973. 750 с.

109. Плановский А.Н. Процессы и аппараты химической технологии / А.Н. Плановский, В.М. Рамм, С.З. Каган / М.: Химия, 1967. 848 с.

110. Рамм В.М. Абсорбция газов / В.М. Рамм // М.: Химия 1976. - 655 с.

111. Шкадов В.Я. Кнелинейной теории волновых течений пленки жидкости /

112. B.Я.Шкадов, Л.П.Холпанов, В.А.Малюсов, Н.М.Жаворонков //Теорет. основыхим. технологии. 1970. - Т. 4, №6. - С. 859.

113. Холпанов Л.П. Расчет волновых параметров волновой пленки жидкости в режиме нисходящего течения фаз / JI.JI.Холпанов, Малюсов, Н.М. Жаворонков // ТОХТ. 1975. Т. 9, №6. - С.877.

114. Коротаев Ю.Л. Влияние газового потока на волновое течениетонких слоев вязкой жидкости / Ю.Л.Коротаев, A.A. Точигин// Инж.-физ. журн. -1969.-Т. 17, №6.-С. 989.

115. Холпанов Л.Л. О расчете некоторых волновых характеристик /Л.Л.Холпанов, В.Я.Шкадов, В.А. Малюсов, Н.М. Жаворонков // Теорет. основы хим. технологии. 1971. - Т. 4, №4. - С. 559.

116. Алексеенко C.B. Волновое течение плёнокжидкости. / C.B. Алексеенко, В.Е.Накоряков, Б.Г. Покусаев // Новосибирск: ВО "Наука". Сибирская издательская фирма. 1992. - 256 с.

117. Накоряков В.Е. Распространение волн в газо- и парожидкостных средах. / В.Е.Накоряков, Б.Г. Покусаев, И.Р.Шрайбер// Новосибирск: ИТ СО АН СССР.- 1983 .-238 с.

118. Накоряков В.Е.Волновая динамика газо- ипарожидкостных сред / В.Е. Накоряков, Б.Г. Покусаев, И.Р. Шрайбер // М.: Энергоатомиздат. 1990 -248 с.

119. Холпанов Л.П. Методы расчёта гидродинамики и тепломассообменав системах с подвижной поверхностью раздела //Теорет. Основыхим.технологии. 1993 - Т. 27, №1. - С. 18.

120. Холпанов Л.П., Гидродинамика и тепломассообмена споверхностью радела / Л.Л.Холпанов, В.Я.Шкадов // М.: Наука, 1990. 271 с.

121. Рабаси М.О. Конденсация низкоэнергетических паров в аппарате с высокоэффективной вихревой пакетной насадкой. / Дисс. на соискан. учен.степ. канд. технич. наук. // 05.17.08 Иваново 2002

122. Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии / А.Г. Касаткин // М.: Химия, 1973, 750 с.

123. Холпанов Л.П. Контактное устройство высокоэффективных тепломассообменных аппаратов / Л.П. Холпанов, В.Г. Гайдан, Ю.П. Квурт // Тез.докл. Всесоюзного совещания «Тепломассообменного оборудования» / М.: ЦИНТИХИМНЕФТЕМАШ, 1988. С. 129-130

124. Холпанов Л.П. О массообмене в пленке жидкости при волнообразовании / Л.П. Холпанов, В.Я. Шкадов, В.А. Малюсов, Н.М. Жаворонков // ТОХТ. 1967. - Т. 1, №1. - С. 73-79

125. Холпанов Л.П., Шкадов В.Я., Малюсов В. А., Жаворонков Н.М. Омассообмене в пленке жидкости при волнообразовании // Теоретические основы хим. технологии. 1967, Т.1, №1, С.73.

126. Ruckenstein Е., Berbente С. VassTransferinwaveflow/ Chem.Eng.Sei.-1965, Vol 20, №9.- P.798.

127. Холпанов Л. П. Тепломассообмен и гидродинамика пленочного течения жидкости // Теоретические основы хим. технологии.- 1987.-T.2I, №1, -С.86.

128. Холпанов Л.П., Малюсов В.А., Жаворонков Н.М. Исследование гидродинамики и массообмена при турбулентном течении пленки жидкости с учетом входного участка // Теоретические основы хим. технологии.- 1978.-Т.12. № 3.- С.438.

129. Холпанов Л.П., ШкадовВ.Я. .Малюсов В. А., Жаворонков H.A. Омассообмене в пленке при волнообразовании (линейное распределениескорости). // Теоретические основы хим. технологии.-1969.- Т.З, №3.-С.465.

130. Холпанов Л.П., Шкадов В.Я., Малюсов В.А., Жаворонков H.A. Исследованиё гидродинамики и массообмена в пленке жидкости с учетом входного участка // Теоретические основы хим. технологии.- 1978.-Т.10, №5. С.659.

131. Жаворонков Н.М. Гидро- и аэродинамика насадок скрубберных и ректификационных колонн / Н.М. Жаворонков, М.Э. Аэров, H.H. Умник // Химическая промышленность. 1948. - №10. - С. 6-12.

132. Бабак В.И., Холпанов Л.П., Малюсов В.А., Жаворонков H. М. Сравнение результатов численного решения задачи двухфазного безволнового пленочного массообмена с экспериментальными данными. / ТОХТ.-1974.-Т.8, №1,-С.З-10

133. Воротилин В.П., Крылов B.C. К теории массообмена между ламинарным потоком газа и стекающим ламинарным слоем жидкости/ ТОХТ.- 1968.-Т,2, №3.- С.373-379.

134. GottifrediJ.C.Qniroga O.D. Gas absorption into a turbulent fallingfilm // Chem.Eng.J.- 1978.-Vol.l6.№ 3,- P. 199-204.

135. Холпанов Л.П., Малюсов В. А., Жаворонков H.M. К расчету двухфазноготепломассообмена при турбулентном течении пленки жидкости. // ДАН СССР. -1978. Т.243, №6. С. 1514 - 1516.

136. Дытнерский, Ю.И. Исследование массообмена в жидкой фазе / Ю.И. Дытнерский, Г.С. Борисов // Сб. науч. тр. «Процессы химической технологии. Гидродинамика, тепло- имассопередачача» под ред. М.Е. Позина- М.-Л.: Наука, 1965. С. 266 -270.

137. Борисов, Г.С. Исследование гидравлики и массообмена в трубчатых пленочныхколонных: дис. . канд. техн. наук: 05.17.08 / Борисов Геннадий Сергеевич М., 1964.-178 с. •

138. Скрынник Ю.Н. Гидродинамика и массообмен на тарелках с повышенной однородностью газожидкостного слоя: дис. канд. техн. наук: 05.17.08 / СкрынникЮрий Николаевич. М., 1988. - 230 с.

139. Соломаха, Г.п. Исследование массоотдачи в газовой фазе на ситчатых тарелках /Г.П. Соломаха, В.И. Матрозов // Сб. науч.тр. Моск. ин-та хим. машиностроения М.: МИХМ, 1957. т.13. С.12-18.

140. BravoJ. L. MassTransferinGauzePackings / J. L. Bravo, J. A. Rocha, J. R. Fafu // HydrocarbonProcess. 1985. - V. 64, №.1. - P.91-100.

141. Fair J. R. Distillation Columns Containing Structured Packing / J. R. Fair, J. L. Bravo // Chem. Eng. Progress. 1990. - V. 86, №.1. - P. 19-29.

142. Зверев К.Г. Исследование гидравлических и массообменных характеристик тарелки с двумя зонами контакта фаз: дис. Канд. Техн. Наук: 05.17.08 / Зверев Константин Григорьевич М., 1968. - 149 с.

143. Каган А.М. О повышении предельно допустимых нагрузок при работе массообменных аппаратов с насадочными устройствами / А.М. Каган, JI.A. Юдина, А.С. Пушнов // Химическая промышленность. 2001. - №4. - С.46-48.

144. Касаткин А.Г. Массопередача на барботажных провальных тарелках / А.Г. Касаткин, Д.М. Попов, Ю.М. Дытнерский // Химическая промышленность. 1962. - №2. - С.47-54.

145. Касаткин А.Г. Массопередача в жидкой пленке в абсорбционных насадочных колоннах / А.Г. Касаткин, И.Н. Ципарис // Химическая промышленность. 1952. - №7. - С.203-209.

146. Плановский А.Н. Процессы и аппараты химической технологии / А.Н. Плановский, В.М. Рамм, С.З. Каган / М.: Химия, 1967. 848с.

147. Электронное учебное пособие «Метод наименьших квадратов и его применение», Петрова Е.А, Зуева Г.А, Кулакова С.В, Иваново: ИГХТУ, 2009, http//www.isuct.ru/testlip/taxonomy/term/19

148. Гартман Т.Н, Основы компьютерного моделирования химико-технологических процессов. Учебное пособие для вузов / Т.Н. Гартман, Д.В. Клушин. М.: ИКУ «Академкнига», 2006, - 416с.: ил.

149. Холоднов В.А, Дьяконов В.П, Иванова Е.Н, Кирьянова JI.C, Математическое моделирование и оптимизация химико-технологических процессов: Практическое руководство. СПб.: AHO НПО «Профессионал», 2003. - 480с.

150. Матюшко Б.Н., Дияров H.H. Научно-технические и практические аспекты выбора абсорбента в процессах аминовой очистки газа. / Всероссийский научно-исследовательский институт углеводородного сырья (ГУП «ВНИИУС»)

151. Павлов К.Ф., Романков П.Г., Носков A.A. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии 10-е изд., перераб. и доп. - J1.: Химия, 1987. - 576 с.