автореферат диссертации по химической технологии, 05.17.08, диссертация на тему:Интенсификация газожидкостных тепломассообменных процессов сернокислотного производства

На правах рукописи

Для служебного пользования^ Экз. № 43

НОВОЖИЛОВ ВАСИЛИЙ НИКОЛАЕВИЧ

ИНТЕНСИФИКАЦИЯ ГАЗОЖИДКОСТНЫХ ТЕШЮМАССООБМЕННЫХ ( ПРОЦЕССОВ СЕРНОКИСЛОТНОГО ПРОИЗВОДСТВА

Специальность 05.17.0В - Процессы и аппараты химической

технологии

Автореферат диссертации на соискание учёной степени доктора технических наук

Москва - 1995

) )

1. Оход._

2. Исход о7_- 09

ДСП дсп

19&г. МИТХТ

Работа выполнена в Научно-исследовательском институте по удобрениям и инсектофунгицидам им. проф. Я.В.Самойлова (НИУИФ).

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Аиадьез С.И. доктор технических наук, профессор Кулов H.H. доктор технических наук, профессор Родионов А.И.

Ведущая организация: Акционерное общество ГИАП Научно-исследовательский и проектный институт азотной промышленности и продуктов органического синтеза.

диссертационного совета Д 065.AI.03 при Московской Государствен-

ной академии тонкой химической технологии им. И.В.Ломоносова (ИИТЕГ).

117571, г. Москва, проспект Вернадского, дом 86.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московской Государственной академии тонкой химической технологии им. II.В. Ломоносова (МИТГГ).

Автореферат разослан^^^^гу г.

Защита состоится

Учёный секретарь диссертационного совета

с.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. В производстве серной кислоты ведсную роль играят газожидкостные теплоыассообменные процессы. В их число входят процессы мокрой очистки обгиговых сернистых газов, процессы абсорбции паров вода из воздуха или газа растворами крепкой серной кислоты, процессы абсорбции триоксида серы олеумом и растворами крепкой серной кислоты из конвертированного газа, после первой и второй стадий катализа, процессы абсорбции диоксида серы растворами аммонийных солей при очистке хвостовых газов или при получении концентрированных растворов 5исульфита аммония, процесс десорбции диоксида серы в воздух 13 продукционных растворов серной кислоты.

Указанные технологические процессы характеризуются тем, 1то их скорость определяется в основном диффузионными и тепло-»ыми процессами в газовой фазе, они сопровождаются большими •епловыш эффектами, подвержены образованию аэрозолей вредных 1ещестз, газовые и жидкие среда этих процессов являются ядови-ыми и представляют экологическую опасность и проявляют коррозионную активность по отношению к основным металлическим кон-трудционньм материалам.

Традиционно дня осуществления этих процессов применяли в сновном противоточные насадочные абсорбционные аппараты (баш-¡0 с неметаллическими (керамика, фарфор) контактными элемента-л (кольца Решига, сёдла Инталокс и т.п.) или прямоточные шараты типа труб Вентури.

В современных мощных сернокислотных системах такие аппа-¡.ты представляются чрезвычайло громоздкими и материалоёмкими.

По интенсивности в соответствии с классификацией Машосова •и аппараты можно отнести к массообменным аппаратам первого 'каления. В. настоящее время уже разработаны и всё шире приме-ются в некоторых" отраслях промышленности массообменные аппа-ты второго и третьего поколений, что является важной предпо-лкой для разработки интенсивных аппаратов и для сернокислот-й технологии. '

Работа выполнялась в соответствии с планами научно-иссле-Еательских и опытных работ института НИУИФ ШО Мицудобрения.

-г -

Цель работа - на основе изучения закономерностей ланинг ного плёночного течения в вертикальных трук двухфазного г аз ожиде осты ого потока в горизонтально: трубах, хонструкторс и изобретательских поисков новых устройств и способов, гжсас ментальных исследований в лабораторных и производственных ус виях разработать и реализовать в прокипленшх установках jihs сивные регшыы газахидкостных тепломассосбквнних процессов се кислотного производства.

Научная новизна. На основании шполненшг автором исслс ваний и разработок осуществлено решение научной проблем, иыевщей важное народно-хозяйственное значение. Создано новое поколение техники дгл гаасиидкостных теилсаассосбигниих npoq сов сернокислотного производства. Интенсивность нових алпара тов в 2 - 10 раз прзвшазт интенсивность традиционно примени шх газозадасостншс сернокислотных аппаратов.

В результате теоретических исследований впэрше

- проведён систематический анализ неизотермического лаьсашрн течения плёнки идаости по вертикальной поверхности при взаимодействии с raoorj, включающий нисходящий прямоток, гр витационноз течение, противоток и восходящий прямоток;

- установлены новые особые режиш течения плёнки при восхода щей прякотоке: минимум и максимум поверхностной скорости, максицузд касательных напряжений на стенке и на поверхност; плёнки, laiHiatyu толщш:ы пленки и второй кризис течения при больших скоростях газа; ^

~ найдено простое соотношение С = , устшазливавщеа связь параметров плёнки лсидаости с параметрами газового потока в вертикальной трубе;

- получены простые формулы для расчёта толщины плёнки при во< ходяцеы прямотоке в зависимости от скорости газа, удовлетв! рительно согласующиеся с экспериментальной даншии;

- установлено влияние (качественное и количественное) теплош редачи через плёнку на её параметры (толщину, касательнне напряжения, поверхностную скорость) и peamu течения; проанализированы профили скоростей з пленке и показаны orpi ничения, при которых возможны допущения о линейности прсфи скоростей в плёнке.

В результате экспериментальных исследований впервые установлено, что при восходящем прямотоке в процессах абсорбции триоксида серы серной кислотой и абсорбции диоксида серы растворами аммонийных солей подавляется процесс образования аэрозолей, обусловленный выходом в газовую фазу молекул поглотителя; выдвинута гипотеза о формировании на поверхности плёнки слоя с высокой степенью насыщенности псглацаемым компонентом, который препятствует выходу из жидкой фазы в газовую молекул другой природы; это расширяет диапазон возможных технологических режимов соответствующих абсорбционных процессов;

найдено, что в процессе абсорбции диоксида серы растворами аммонийных солей при восходящем прямотоке обеспечивается более высокая степень селективности процесса, чем в традиционных распиливающих аппаратах: количество поглощённого кислорода, приходящееся на единицу поглощенного диоксида серы, уменьшается в пять раз; это позволяет получать продукционные растворы более высокой чистоты;

получена количественные и качественные характеристики брызго-уноса из многотрубных аппаратов восходящего прямотока; найдено, что провал жидкости в многотрубных аппаратах восходящего прямотока с щелевым распределителем не зависит- -от количества орояения, а скорость подхватывания возрастает с уменьшением орошения;

на основе полученных гидродинамических характеристик построена карта режимов многотрубных аппаратов восходящего прямотока; даны количественные зависимости потери давления на разгон жидкости при горизонтальном прямотоке в короткой трубе; показано, что предварительное диспергирование жидкости приводит к снижению градиента давления на стабилизированном участке; составлена классификация трубчатых контактных элементов, включающая 4 разновидности способов подачи жидкости и 4 варианта направлений потоков.

Практическая ценность.

I. Результаты теоретического и экспериментального изучения дродинамики модельных и опытных аппаратов с вертикальным вос-дящим и горизонтальным прямоточным движением фаз позволили лучить формулы для расчёта основных характеристик трубчатых комбинированных аппаратов (средней толщины плёнки, средней и верхностной скорости её течения, потерь напора, брызгоуноса,

провала, критических скоростей, характеризующих границы режи мов) во всём диапазоне нагрузок, имеющем практическое значе! для абсорбционных процессов сернокислотного производства.

2. Исследования опытных аппаратов в интенсивных рекимсх на промышленных средах в производственных условиях позволили получить эмпирические соотношения и прямые данные по кинетик тепло- и массообыена, полноте и эффективности протекания про цессов, качеству получаемых растворов, экологии и коррозии,

, содержания примесей в промежуточных и конечных продуктах в и роком диапазоне температурных, концентрационных и гидродинш ческих условий для конкретных технологических операций серно кислотного контактного производства: промывки и охлавдения обжигового сернистого газа, осушки воздуха и rasa, абсорбции диоксида серы и триоксида серы, десорбции диоксида серы. Эти данные полодии в основу при разработке проюляенках установ!

3. Разработаны, построена и освоены в непрерывной продленной оксплу&теции ноше трубчатые, коыбмнировенные и подало интенсивны а аппараты для промывки и охлаждения обкигового га; осушки воздуха и десорбции диоксида сери, олеугшоЯ абсорбции триоксида серы, санитарной очистки хвостовых палов, насыщенш аммонийного раствора диоксидом серы.

4. Запроектирована и находится в стадии строительства сернокислотная технологическая линия на колчедана средней ыся ностм (220 тыс.' т в год), в которой для всех основных газону костных процессов применены новые интенсивные аппараты, разр£ ботанные под руководством автора диссертации. По сравнению с типовым проектом капитальные затраты на ноцую установку по проектным данным в ценах 1985 года стшештся на 5 шн. руб.

Алробедия работы. Результаты работы сообщены на Первом Всесоюзном салшшре "Опыт освоения агрегатов большой единичнс мощности в производстве серной кислоты, технология производи и очистка capa" (Львов, 1975), Первой Всесоюзной научной конференции "Современные машины и аппараты химических производст (Чимкент, 1977), на семинаре по проблеме "Теоретическиз ochoe химической технологии" (Москва, ИОНХ, 1979), на 1-м (1980) и 2-м (1982) Всесоюзном научно-техническом совещании "Бути совершенствования, интенсификации и повыления ^надёжности amiapa . в основной химии" (Суш), на Пятой,республиканской копференци "Повышение эффективности, совершенствование процессов и аппар тов химических производств" (Днепропетровск, 1980), на "¿-и

(1983) и 3-м (1987) Всесоюзном совещании по проблеяв "Абсорбция газов", на 5-й Всесоюзной конференции по теории I практике ректификации. (Северодонецк, 1984), на Научно-технической конференции по ыассообиенной колонной аппаратуре (Уфа, 1987), на ХУ Менделеевском съезде по общей и прикладной химии (Нинск, 1993).

0СН0Ш0Е СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Работа имеет практическую направленность. Автор ставил своей задачей.создать новое поколение газожидкостаых аппаратов сернокислотного производства, интенсивность которых.в несколько раз превышает интенсивность традиционных аппаратов (насадочных башен). Поскольку основные процессы сернокислотного производства лимитированы диффузионным сопротивлением э газовой фазе, то и основной приём их интенсификации состоит в увеличении скорости газового потока в аппарате. А основной показатель интенсивности может быть выражен величиной, обратной времени пребывания газа в аппарате, представителем которой является скорость газа'в поперечном сечении аппарата.

Наиболее перспективными для сернокислотных процессов автор считает трубчатые аппараты, работающие при высоких скоростях газа. Для снижения материалоёмкости-автор применил комбинирование: в одном аппарате чередуются скоростные полые и трубчатые секции. Э.то позволяет, снизить и потерю давления. Другой путь снижения потери давления состоит в переходе к горизонтальным трубчатым секциям. Для различных технологических процессов разработаны различные комбинации'трубчатых и полых скоростных секций.

В процессе разработки проблемы потребовалось решить некоторые теоретические задачи, относящиеся к гидродинамике плёночного течения.жидкости по. вертикальной поверхности. Они отражены в первых трёх главах диссертации. В четвёртой главе изложены вопросы конструирования. Экспериментальные исследования гидродинамики двухфазных потоков в вертикальных однотрубшх и многотрубных аппаратах представлены в 5-й и 6-й главах, а в горизонтальной трубе - в 7-й главе. Некоторые вопросы тепломассообмена рассмотрены в 8-й главе. Конкретные процессы изучали в опытных установках л производственных условиях. Они описаны в 9-й главе. В 10-й глазе даны- сведения о реализации" новых аяпара-турно-технологических решений в промышленных установках.

Глава I. Теоретический анализ неизстерыического течения тонкого слоя вязкой жидкости при

х взаимодействии с газом.

Рассмотрено стационарное и установившееся ламинарное бе. волновое течение тонкого слоя жидкости по вертикальной плоек поверхности. Воздействие газового потока на течение плёнки жидкости выражается касательным напряжением на её поверхност; На элеменг жидкости в плёнке действуют сила^веса, касательно! напряжение и градиент давления. Принят линейный профиль темш ратур по толщине плёнки ъ = ( Ь^-г^у/ъ. и гиперболичеы зависимость вязкости от температуры ^ - А/( 1; - В). При этих предпосылках удаётся проинтегрировать в квадратурах дифференциальное уравнение, полученное из закона Ньютона 1 =-/«-(аи/йу

В безразмерных переменных получены следующие выражения для основных параметров плёнки:

; (I)

%0 = {I (I -3); (2) .

(I -9)Ъ2 [(2 + £ )/3 - (3- (I ф)] ; (3)

Ъ = а-У)~1/3 [(3*^ )/4 - С (2 +/0/2]-1/3. (4)

В качестве нормировочных приняты значения параметров, относящиеся к течению при условиях Нуссельта (гравитационное изотермическое течение).

Множитель (1-УУ*, входящий в выражения (I) -.(4), можно рассматривать как поправочную величину и яршимать его равшм единице щы определении приближённых значений параметров, ко-, торые в эгем случае отмечены нижним индексом а . Согласно выражениям (I) -(4) все основные параметры плёнки зависят от двух критериев: гидродинамического критерия & , выражающего отношение силы трения газа о жидкость к весу жидкости, уменьшенному на вклад, соответствующий градиенту" давления СЗ = ГП/ [(£>Е -У)ь] , и критерия у- , отрешающего

условия немзотермичности через отношение значений вязкости пр! температуре стенки и поверхности плёнки. По уравнениям построены графики (рис. I - 4), которые показывают сложный характер изменения параметров по мере возрастания <э при фиксированных значениях р, .

Рис. I. Зависимость Ьаот 6" при разных значениях^:

I -0,2; 2 - 1,0; 3 - 5,0. Рис. 2. Зависимость "una от <ä . Обозначения - см. рис. I. Рис. 3. Зависимость от <ä . Обозначения - см. рис. I. Рис. 4. Зависимость от & . Обозначения - см. рис. I.

Ход кривых позволяет выделить 8 характерных режимов течения по мере увеличения ö . I) Режим гравитационного течения (G"=0) разделяет области нисходящего прямотока (ег< 0) и противотока (0<С<(^). 2) Режимом b=Const назван режим, соответсвуи-щий точке С? =0,5; при этом режиме толщина плёнки и касательные напряжения не зависят от термических условий течения.

3) Минимум V . 4) Граница устойчивых режимов противотока, когда эпюра скоростей'пересекает ось абсцисс^и^О. 5) Резш захлёбывания разграничивает области противотока и восходяще: прямотока; он характеризуется нулевым расходом о ; при этом режиме ь, и ТЕ достигают бесконечно больших значений

6) Минимум ^ . 7) Минимум 8) Граница устойчивых режимо: восходящего прямотока соответствует условию на стенке с1и/<1у

Для каждого режима получены формулы, выражающие зависиз <о и параметров £ , гоа , й^ и"£а от критер!1я . Полным н< ром из 8 характерных режимов обладают только неизотермическ! течения ^ I). При изотермическом течении (£=1) характер режимы противотока (п.п. 2-4) совпадают по координате и, следовательно представляют один режим. Точно так же совпадал характернее режимы восходящего прямотока (п.п. 6-8).

Отмеченные характерные режимы течения будут иметь ыестч в том случае, когда в уравнениях (I) - (4) будет учитывать« градиент давления ? . Зти режимы рассмотрены с учётом У щ течении в круглой трубе, когда известна связь градиента даз„т и касательного напряжения на поверхности.плёнки

= /4. (5)

При режимах I и 5 градиент давления У не проявляет свс влияния. Координаты режимов 2,4 и 8 также не зависят от У , значения параметров при этих режимах могут быть определены итерационным методом с учётом У из заражений (I) - (4). Д режимов 3 (минимум 2"0 ), 6 (минимум ^ ) и 7 (минимум Ч?п), п лучзш соотношения, которые в сочетании с (I) - (4). позволяю итерационным методом с помощью ЭЕЫ вычислить искомые значени о" и других параметров. Даны графики поправочных коэффициен

Экспериментальные работы обычно даат зависимость градае давления У от скорости газа т/ . Приведённые выше формулы (I (4) и (5) даят зависимость У от & . Ка этой основе мокло установить однозначное соответствие критерия <з" и скорости газа у? • Отсюда могут быть определены параметры плёнок для промежуточных значений <3 , а характерные режиш течения, пр ставленше выше в зависимости от & , могут быть выражены и функция скорости газа

Зависимость градиента давления от скорости газа при изо термических условиях дана соотношением Соловьёва, которое

удовлетворительно описывает эмпирические данные для восходящего прямотока

У/У„ = *2 / (3 92 - 2)1/3; в = (6)/

Из соотношений (I), (4), (5), принимая условие изотермич-ности (^=1) можно получить следующее соотношение

= [(1-У)/(1-У0)]2/3 [<ЗГ/(3<3- _ 2)1/3] (7)

Сопоставление формул (б) и (7) показывает, что функциональные зависимости У от и ^ от ад2 идентичны при условии

[(1-У )/()которое вполне приемлемо для режимов, не сильно удалённых от минимума .

Таким образом найдена простая связь <3 с безразмерной скоростью газа :

<зг= Я2 (8)

Глава 2. Особые режимы течения тонкого слоя вязкой жидкости в вертикальной трубе при взаимодействии с газом.

Представляется целесообразным найти связь переменных ^ и С со скоростью газа V/ и проанализировать характер изменения параметров плёнки по мере возрастания * .

Такая связь, может быть установлена в настоящее время толь- . ко на эмпирической основе. Зависимость У от скорости газа ю дана формулой (6). Минимальное значение градиента давления при восходящем прямотоке в трубе представлено теоретическим уравде-ниам Семёнова

*о=(4Ас ) [6.лУ (9)

Для дальнейшего анализа принято допущение, что соотношение (8) соблюдается во всём диапазоне режимов пленочного течения.

В уравнения (I) - (4) сделаем подстановки (б) и(8) для изотермических условий и получим зависимости основных параметров плёнки от скорости газа £ (3^-2)-2/9 [(З«2^)1/3-^ ^Н/З (Ю)

ип=22/3 Ц-^2) (3«2-2)-?/9[(3^2-2)1/3-^2]1/3 (II) ?о=21/3 ( (з^2^г5/9[(3-2_2)1/3_ ^2/3 (12)

Тп= Г0 «2/( - I) (13)

Рис. 5. Зависимости ь(а), ^(б), %0 (в

(г) от 1?: I -?о= 0,174; 2 - 0,2 .3 - 0, 274.

" , Характер завис: мостей параметров плёнки от скорости з за в соответствии с (10) - (13) показан рис. 5. Путём прира! нивания производных нулю проанализирован на экстремум каждая функций (10) - (13), получены соотношения , определяющие координ ты экстремумов.

В каждое из выр. • .жений (I) - (4) вход множитель (1~¥) в Т1 или иной степени. Пр) достижении У значе! равного единице, это1, множитель обращается нуль. При этом парам*

ры ^ , ъ0 , ст£

новятся равными нулю, а параметр ь страд ся к бесконечности. Это говорит о наступлении кризиса плёночн го течения.

Вся последавател ность режимов плёночн го течения рассмотрен по мере возрастания

скорости газа. Область нисходящего прямотока ( £ < О, ? < 0), представленная на рис. 5 полем левее оси ординат, характеризуется монотонным изменением всех параметров, причём с ростом скорости газа параметры 51, к , и , ТГ0 , возраставт, а толщина плёнки Ь уменьшается.

В области противотока ?, . а , ь , тп монотонно и ускоренно возрастает, и пересекает ось абсцисс, а то проходит через минимум.

' При восходящем прямотоке зависимости всех параметров от > имеют экстремальный Характер: 9 , г , ь проходят через минимумы, т0 - через максимум, а функции ип и т;п имеют по одному минимуму и одному максимуму.

Помимо известных 8 режимов, указанных в гл. I,найдены ещё пять режимов: 9) максимум та > Ю) максимум . II) минимум |Ь| , 12) максимум Тс , 13) второй кризис течения.

Для каждого из 13 режимов даны количественные характеристики в виде конкретных значений параметров в безразмерном виде или в виде зависимостей параметров от характерной скорости газа и соотношений, связывающих у с параметром , который зависит от свойств сред и размеров трубы (9).,

Не все из 13 режимов имеют одинаковое практическое значение. Режимы противотока 2-4 и режимы восходящего прямотока 6-8 совпадают при изотермических условиях и различаются при неизотермических условиях.

Режимы (9) - (12) практически совпадают при малых значениях уо , но несколько расходятся по мере его увеличения. Во многих практически важных случаях эту группу также можно рассматривать как один режим. Его представителем удобнее всего считать режим 9 (максимум тп ), который наступает раньше других, то есть при меньших значениях и, и характеризуется более простыми формулами для определения параметров. Для этого режима, в частности, характерно постоянное значение градиента давления У =0,6. Это значение У можно считать некоторым инвариантом восходящего прямотока и ввести на этой основе важное для практики правило: при значении у =0,6 ре толщина гиёнки ь -принимает наименьшее значение, а параметры ип , т0. Тп ~ наибольшие значения.

Таким образом из в.сего многообразия 13 особых режимов можно выделить б основных режимов плёночного теченая: а) грави-

тационное течение (ш=0); б) граница устойчивых режимов пт^оти! тока в) захлёбывание или первый кризис течения

( »=72/3); г) основной режим восходящего прямотока { ю=1); д) жим экстремальных параметров ( ); е) второй кризис те-

чения (У =ув )•

Эти реаимы имеют ясное физическое объяснение. Второй кризис течения наступает тогда, когда вес плёнки уравновешивается градиентом давления. Жидкость становится как бы невесомой, и бесконечно малое касательное напряжение на поверхности может удерживать плёнку бесконечно большой толщины.

Расчётная оценка показала, что для системы вода-воздух =0,1). режимы экстремальных параметров не реализуются, так как брыэгоунос начинается при меньших скоростях газа. Однако для вязких жидкостей эти режимы вполне вероятны.

Глава 3. Некоторые вопросы математического описания плёночных процессов.

В этой главе фрагментарно рассмотрены некоторые частные вопросы, возникающие при разработке математических моделей плёночных процессов.

Градиент давления при малых плотностях орошения. Для расчёта минимального градиента давления при восходыцеы прямотоке известны две формулы: Семёнова (9) и Уоллиса

*0=$Н5+(7,62/П) [Мб С* - ?г >2] ПЛ (14)

'Общим недостатком этих формул является то, что при ыалкх значениях они дазт неверные результаты. Согласно этим формулам при (¡.ч'О. Тогда как известно, что неорозаоше трубы характеризуются значительным градиентом давления Ус .

На рис. 6 показан начальный участок зависимости = (ср. Точка Р на оси ординат соответствует У0= , как следует из (14) при о,. =0. Значение У0 определено на основе формулы Бла-зиуса. Зависимость от с^, на начальном участке целесообразно аппроктааиров&ть касательной, проведённой к кривой по уравнению (14) из точки ^ =0, ¥ = :?с. Значение ^ - ^ в точке касания определится фор>/улой

Я-,=3,01-10^г3/45Г^/8 Б578 (?, - ^15/8 (15)

Причём урашение пряной ^ = £ (с^) в области значэний ^ от О

до р-) имеет вид

(I + 0,5^/^ ) (16) .

Рис. 6. Характер зависимости У0= при с} -0:

I - по уравнению (14); 2 -касательная к линии I.

Более наглядные результаты даёт использование толщины плёнки жидкости , соответствующей точке касания. Как известно, в режиме минимума У толщина плёнки определена соотношением

II (17)

Выражения (17) и (15) дают

1^=0,05652 [д,2 в5Д 9ж 9г е )]1/е (18)

Как видно, ^зависит главным образом от в . Можно построить приближённый график ^ = £ ( °) • и использовать его для выяснения вопроса о том, в какой области находится процесс: или

^ . Математическое описание для этих областей различно. Анализ показал, что выражение (16) справедливо не только для условия и = » н0 и при у > , то есть во всём диапазоне скоростей газа.

Связь минимального градиента давления и толщины плёнки. Из выражений (9) и (17) видно, что :Р и Ь зависят'от одних и тех же параметров (¡-с, с|., р ). Несложные алгебраические

преобразования приводят к следующим формулам

Vе к = ?о / [2?/3 (1" % )2/31 (20)

ь0/вт=?0/[2 (2-'Зу] (21>

/в , = [?0 (I-?0)1/3] / [24/3 (2- р0 )] (22)

Формулы (21) и (22) удобны тем, что дают зависимости, близкие к линейным.

А

2

Ус А[

Метода расчёта потерь давления при восходящем прямотоке. Предпочтительной областью рабочих режимов аппаратов с восходя . щим прямотоком газа и плёнки жидкости следует считать область вблизи минимума ДР. Для расчёта потерь давления в таких агшар тах необходимо знать скорость газа , соответствующую режи му минимума дР, значение минимального градиента давления зависимость ¥ = £ (п ). Известны два оригинальных метода опред ления ДР в восходящем прямотоке,' которые учитывают экстремал: ный характер зависимости дР= £ (w ): метод Семёнова - Соловьёв! и метод Уанлиса. Первый метод представлен соотношениями (6) и (9). Скорость газа % предполагается известной из прямых экспериментальных данных.

Второй метод также включает уравнение для расчёта (14) близкое к уравнению (9). А для определения дР предложены два безразмерных соотношения, которые включают истинное объёмное газосодержание

ДР* = 0,01 и«2 [1+75(1-¿)] /¿.5/2 (23)

др* =ук/ (1_с^)2 + 0,684 (1-<А) (24)

При каздом фиксированном значеши Vм, исключая из уравне ний (23) и (24) параметр ы. , находим зависимость дРй от используя которую определяем параметры и дР^ режима минимума потерь давления. Эта задача решена численными методами с помощью ЭШ.

Рис. 7. Зависимость ^ = £ ( по модели

1.2

1,0

о

Уоллиса.

На рис. 7 приведена зависимость "

0,8С_1-1—-.—I—I------~ — ч. 0

' -4 -3 полученная таким мегодо,\

° 1 еУ*

а такте некоторые экспериментальные данные, относящиеся к системе воздух-серная кислота. Эту зависимость аппроксимировали следующим выражением

^ =ехр [-1,5013 - 0,8б(1в Vх) - 0,1515(16 V36)2 -

- 0,7395 10~2(1в'*к)3] - (25)

Зная «о, можно определить и по формуле, которая ште-

1С

кает из определения «

•о » ?Ж 1 ?г>/ Рр] 1/2 (26>

Зависимости лР= £( ет), найденные машинным расчётом по уравнениям (23) и (24), представлены в терминах модели Соловьёва (6). Графическое представление отношения 2и/гс в зависимости от я для системы воздух-вода и воздух-серная кислота показало, что при * от I до 2,5 значения находятся в пределах 0,9+1,1, что говорит об удовлетворительном согласовании сравниваемых моделей.

Рациональный метод расчёта потерь давления при восходящем прямотоке, состоит в сочетании двух вышеуказанных моделей.

Профили скоростей в плёнке. При решении задач тепломассообмена задаются профилем скорости в плёнке. Часто принимают линейный профиль скоростей и~у , как наиболее простой. Характеристикой профиля может служить отношение поверхностной и средней скоростей в плёнке ъ = ип/ и^, где иСр=Я А • Для линейного профиля Ъ=2. На основе выражений (3) и 14) получено соотношение

ь =2[(2+>)-Зе? (1+£)]/[(3*£ (27)

Бри изотермическом гравитационном течении (£=1, <э=0) Ъ=1,5 (по Цуссельту), а при центральном режиме восходящего прямотока (^1=1, <э=1) Ъ=3,0. В изотермических условиях (_£-=1) при увеличении скорости газа как при восходящем, таки при нисходящем прямотоке величина Ъ асимптотически приближается к значению 2, то есть профиль скорости приближается к линейному. В то же время для неизотермических условий (р,^!) асимптотическое значение ъ существенно отличается от 2. Предельные положения асимцтоты (_£=0 и характеризуются значениями Ъ=1,5 и

ъ=3. Следовательно, принятие линейного профиля скоростей для неизотермических условий не всегда допустимо.

Глава 4. Конструирование скоростных трубчатых и комбинированных аппаратов.

В основу классификации газожидкостных массообменных аппаратов обычно кладут принцип образования межфазной поверхности (Кафаров, Рамм). За рубежом (справочник Перри) газожидкостные аппараты подразделяют по конструктивному признаку. В основу классификации, предложенной Малюсовда, положена интенсивность аппаратов с учётЪм исторического аспекта. Газожидкостные аппараты подразделены на три поколения. Такое подразделение массообменных аппаратов хорошо отражает особенности процессов, лимитируемых диффузионным сопротивлением газовой фазы, к которым

относятся и сернокислотные газожидкостные процессы. По этой классификации трубчатые, аппараты в зависимости от режима эксплуатации могут относиться и к первоцу и ко второму и к третьему поколениям. Поэтому их можно рассматривать как отдел! ыый самостоятельный тип г&зожидкостшх аппаратов. Общш прианя ком этого тала является конструктивный элемент - труба, на поверхности которой течёт плёнка жидкости..

Группа ..Виды элементов

I.Плёночное орошение 2.Брызговое орошение З.Спутная струя Встречная струя

I.Нисходящий прямоток ! *[ о1 и V О ь-г-' • ^ -I ¡0 1 $ 4 П—

2.Противоток О/ О < ,1 О * ы ¡-ш Й •• вЫб ♦ О »

З.Босхо-• дящий прямоток I J 1 * Т* ° "V № 1А | ■Ч' 1

**.Гори-з октальный прямоток вц^ававаааХ

О ' о /сетьагззи о • * ■*» ■СП

)

Рис.а. ТРУБЧАМЕ КОНТАКТНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ.

В зависимости от направления и скорости движения газового потока в трубах все трубчатые контактные элемент« можно подразделить на 4 группы. В пределах каждой группы можно подразделить элементы с четырьмя различными способами подачи орошающей жидкости.

Эти 16 разновидностей основных трубчатых элементов представлены в виде карта (рис. 8).

Для крупнотоннажных производств, таких как сернокислотное производство, целесообразно разрабатывать индивидуальные аппаратурные решения для каждого конкретного процесса. При этом широкие возможности открываются при комбинировании различных типов контактных устройств в рамках одного технологического аппарата.

Автором создано несколько изобретений, расширяющих арсенал возможных аппаратурных решений для газожидкостных процессов сернокислотного производства.

На рис. изображён аппарат для режима восходящего прямотока в котором трубчатая секция выполнена реверсивной относительно горизонтальной оси. Нижняя решётка . подвергается усиленной коррозии в случае работы с агрессивными растворами, например,с серной кислотой. По прошествии некоторого срока эксплуатации верхнюю и нижнюю решётки можно, поменять местами.

В другом аппарате (рис. 10) используется режим горизонтального прямотока. Он содержит две трубчатые горизонтальные секции И три полые секции. Газ входит в верхний штуцер, проходит через аппарат по петлеобразной траектории и выходит через нижний боковой штуцер. В каждую из 5 рабочих секций (2 трубчатых и 3 полых)

О

ЩшЩ

Рис. 9. Абсорбер восходящего прямотока.'.

юдают орошающую кислоту через форсунки.

- ;i8 -

Рис. 10. Моногидрат шй абсорбер АСГ.

йцё один комби нированный аппарат горизонтальными тру чатыми секциями осн влн на использование встречных потоков. Две трубчатые секцж расположены горизонтально и орошаются через форсунки. Два двухфазных потока двшутся навстёчу друг другу к соударяются. в выходной к£ мере. Камера имеет форму улитки вентилятора. Газ и жидкость в ней разделяются. /

Разработан ряд реальных конструкций интенсивных ■ опытных аппаратов для проведения испытаний в условиях действующего сернокислотного производства.

• Аппарат ДСК-0,7 состоит из трёх одинаковых последовательных ступеней, каждая из которых включает распределитель, рабочую секцию и сепаратор. Рабочая секция содержит 37 рабочих труб & 25x2, 1 =1м, вваренных в верхнюю и нижнюю трубные решётк Распределитель состоит из обечайки 6 250км, реаётки и патрубко соосных рабочим трубам. Зазоры между торцами патрубков и плоскостью нижней трубной решётки составляют 1,6 + 0,2мм. Сепарато помещён выие рабочей секции.

Аппарат ПСК-4. Это более крупный опытный аппарат такого же типа, как и ПСК-0,7. Вертикальная колонна D =б00ым. Аппарат включает полые и трубчатые секции, которые на разных этапах испытаний комбинировались по-разному. Две трубчатые секции включали по 217 рабочих труб i 25x2 длиной 1250мм, а на третье! секции длина труб была 1500мм. В одних случаях использовали плёночный распределитель, в других - форсуночный.

Промыватель АГШ - это вертикальная колонна, состоящая из двух частей. Нижняя часть представляет собой полую противоточщ скоростную секцию, верхняя часть - трубчатый конденсатор для р<

иша восходящего прямотока. В качестве конденсатора использован трубный пучок серийного аппарата из антегыита О =П00кц, ^Шы2.

Абсорбер АСГК-б предназначен для испытаний сернокислотных абсорбционных процессов: абсорбции серного ангидрида и осушки воздуха. Конструктивно он аналогичен представленному на рис.10. Горизонтальные трубчатые секции имеют прямоугольную форму размером 450x400мм и содержат по 63 трубы 38x3 длиной 1м, размещённые по вертшгш квадрата 48x48мм. Снаружи вдоль оси труб укреплены на прихватках полосы 3x10мм. Таким образец обеспечено равенство эквивалентных диаметров как в трубном, тах и в межтрубном пространствах.

Различные конструктивные модификации аппаратов имеют некоторые типичные узлы и элементы: оросители, трубные пучки, полые секции, сепараторы, узлы вывода жидкости.

Для аппаратов восходящего прямотока разработаны и испытаны оросители для плёночной подачи жидкости и оросители для подачи кидкости в виде брызг через форсунки.

При прямотоке наиболее эффективно работает начальный участок, поэтому в трубчатых секциях длинные трубы применять нецелесообразно. В абсорбционных сернокислотных процессах предпочтительны трубы длиной 0,8 - 2,0м, а в процессах конденсации.-3 -5м.

Рабочие трубы должны выступать над верхней репёткой, чтобы обеспечить вывод жидкости. Это можно обеспечить надставками и втулками на прихватках или же длинными гильзами, которые привариваются к решётке с её внутренней стороны и к верхнему концу рабочей трубы, которая проходит внутри гильзы. В случае, когда материалом труб является графитопласт надставки приклеивают к грубам и релёткам при посредстве конических колец.

Горизонтальные трубчатые секции отличаются тем, что жидкость , выходящая из труб, не собирается на решётке. Поэтому шаг >азмещения труб может быть минимальным. В случае неметаллических груб, когда межтрубное пространство не используется для цирку-шции хладоагента, трубы укладываются вплотную друг к другу без трубных решёток и,крепятся на концах цементными мостиками.

Скоростные аппараты характеризуются повышенным брызгоуносом, :оторый составляет обычно десятки граммов на 1м3 газа. В состав •аких аппаратов иногда вводят межступенчатые сепараторы; в уста-

новках с такими аппаратами почти всегда требуются выносные брызгоуловятели. В аппарате ПСК-0,7 были испытаны трубчатые , полые и центробежные сепараторы. В опытном аппарате АСГК был испытан струнный сепаратор.

В установках ПСК-0,7 и ПСК-4 испытаны насадочные выносные брызгоуловители с горизонтальным и вертикальным направлением ■■ движения газа.

В установке АСПС испытаны двухходовые патронные волокнистые фильтры. >

В процессе испытаний скоростных аппаратов было найдено, что уносимая жидкость представлена каплями крупных и средних размеров, которые легко выделяются в сепараторах и брызгоуловИ' телях известных конструкций.

Трубчагые секции, работающие в режиме прямотока, характеризуются высокой интенсивностью и дают надёжный тепломассооб-менный эффект. Однако они материалоёмки, конструктивно сложны, им свойственны повышенные потери давления газа. Указанные недостатки трубчатых секций могут быть в значительной мере компенсированы при сочетании их с контактными ступшшми других типов в рамках конкретных технологических аппаратов.

Модификации таких аппаратов, состоящие из чередующихся между- собой полых и трубчатых секций, хорошо соответствуют индивидуальным особенностям основных газожидкостных процессов сернокислотного производства.

Полые секции, работающие в скоростном режиме 2 - Юм/с, конструктивно просты и имеют низкую потерю давления. Однако в отдельной полой секции нельзя получить высокую степень поглощения компонента (например, при абсорбции). Используя чередова-~ ние полых и трубчатых секций ыокно обеспечить высокую степень поглощения компонента при умеренной потере давления. В комбинированном аппарате достигается дополнительная интенсификация процесса за счёт образования свежей поверхности контакта фаз при переходе потоков из одной секции в другую (из полой в трубчатую и наоборот).

Полые секции могут работать в протквоточном, прямоточном и перекрёстном режиме.

Трубчатые секции могут быть ориентированы горизонтально или вертикально. Газ в вертикальных секциях направляют сверху, вниз или снкзу вверх. Используются трубы диаметром до 50мм при

¡коростях газа 10 - 30м/с. Жидкость подают в виде плёнки на анутреннюю поверхность рабочих труб или в виде брызг через фортки в газовый поток непосредственно перед входом в рабочие фубы.

Аппараты такого типа допускают использование и других 1звестных способов интенсификации: встречные, пульсирующие или врученные потоки, наложение полей, концевые эффекты и пр.

Глава 5. Экспериментальные исследования некототнх вопросов гидродинамики, вертикальных однотрубных модельных абсорберов.

Исследовали те вопросы, которые представляли практический штерес для сернокислотных процессов и по которым не находили ) литературе достаточных сведений.

Потеря давления в системе воздух (газ) - серная кислота. )пытный аппарат состоял из трёх ступеней, каждая из которых бы-ia представлена рабочей трубой i 25x2 из нержавеющей стали с >хлаждающей рубашкой. Длина труб была различной в разных ступе-(ях (м): 0,8; 1,25 и 1,74. Другой аппарат состоял из одной тру-'Ц длиной 5,6м. Кислоту подавали в нижнее щелевое распредели-'ельное устройство калдой ступени.

Получены характерные- для' восходящего прямотока кривые с • шнимумом дР= £ ( w). Из этих кривых определены координаты ми-мцума дР0 и v 0. Зависимости дР0= £ ( <}) для трубок различной ^лины хорошо аппроксимируются прямыми линиями. Значения wQ об-[аруживают существенное рассеяние в интервале значений 14-17м/с. очки, выражающие зависимость ÀPQ= £ ( I ), ложатся на прямую инию, которая не проходит через начало координат. Это указы-ает на то, что в коротких трубах средний-градиент давления ольше, чем в длинных из-за дополнительных потерь на входе, кспериментальнне данные дают-значительные отклонения от теоре-ической формулы (9). Например, для трубки длиной' 5,бм формула 9) даёт ДР0 на 40-5ОД больше опытных значений.

На основе изложенных результатов получена эмпирзческая ормула дро=165)з 86,Ц+ 70-1+ 12 ( 28)

десь: дР в ш в.ст. ; cj. в см^/с; 1 в м.

Ход кривых дР= £ ( w) сравнили с функцией (6). Имеющиеся тклонения выразили соотношением

k = ( z3 - I)/( zc _ I) (29)

Для ic получена эмпирическая формула

1с = 0,52/(0,22 + ср . (30)

На тоЗ хе опытной установке проведены исследования лР в процессе абсорбции триокемда серы. Минимум дР соответствует интервалу w от 14 до 15ц/с. Температура газа на входе в тру( была 86 - 130°С, на выходе 45 - 84°С. Температурный раним зав* сит от нагрузок, и длины трубы. Содержание 50 0 в газе составлю 6,6 - 7,1?. С достаточной для практических целей точность» С- 15$) расчёт дР0 в процессе абсорбции S03 в пределах 1 оэ 0,8 до 1,75м можно проводить по уравнении (28), относящемуся к процессу осушки воздуха.

Испытания модели прямотока при подаче жидкости в виде струи. Воздух пропускали снизу вверх через вертикальную стекля кую трубу D =8мы, 1 =345ьм в комнатных условиях со скоростью 12,8 - 32м/с. Воду подавали под давлением 0,5 - 1,5атм в виде осевой струи, выходящей из отверстия в оросителе, либо спутио газовому потоку, либо навстречу ему (Cj=0,23-0,6см/с), В кгхде; случае выделены три зс2ы взаимодействия rasa и жидкости з труб< зона сухой трубы, зона разрушения струн и зона кольцевого течения. Зона разрушения струи имеет мутный цвет, газ и жидкость в ней тесно перемешаны. Протяжённость этой зона составляет 4-6 диаметров.

При сцутной струе ДР рабочей зона мало зависит от с^, но быстро и ускоренно возрастает с увеличением w . В случае встреч ной струи эта величина линейно возрастает с увеличением cj, и не зависит от * . Ери атом градиент, давления .возрастает, а длина рабочей зош уменьшается. Сопоставления показали, что при подаче спутно газовому потоку эжектирувщее действие струи позволяет снизитьДР в трубе (в данном случае в 1,4 - 1,85 раза) по сравнению с плёночной подачей жидкости. Встречная подача струи приводит к повышению градиента давления газа, но эта энергия используется для интенсификации процессов тепломассообмена (в 1,41,8 раза).

Интересной особенностью аппаратов со встречной струёй жидкости является то, что их гидравлическое сопротивление практически не зависит от газовой нагрузки, что моуот рассматриваться кок преимущество в некоторых производственных ситуациях. .

Обобщение литературных данных по толщине плёнки. Теоретическое соотношение не решено относительно Ь и требует знания

)еличины (по Семёнову)

Т[(?ж6 -У)/(3^)]ь3 - [Т^/у] ь2 ' (31)

)го делает его неудобным для практических расчётов.

Результаты теоретического анализа, данного в главах I и 2, юзволиди предложить для расчёта толщины плёнки новую формулу

Ь = (3М/ [<?я9-У>-(1.5?2-1Й1/3 (32)

Для определения значений У используют формулы (б) и (9), дя значений к - формулу (26). Для экспериментальной проверки 'Ораули (32) использовали прямые экспериментальные данные из ктературы (Сергеев, 6111, Конобеев), относящиеся к системе ода-воздух. Показано удовлетворительное согласие рассчитанных измеренных значений ь . Средние отклонения для различных рупп находятся в пределах от +6 до -133».

Большой массив экспериментальных значений Ь содержится работе Хьюитта и Ловегрове (1963), которая проведена с целью равнения различных методов измерения ь (Б =31,75мм, С =1213гш). Использованы три различных метода измерения Ь : ) метод отсечки питания; 2) метод измерения электропроводности лёши (метод С15Е); 3) метод измерения локальной алектропро-одности плёнки (метод АЕЭЕ).

Для условий каждого из 52 режимов по (32) определены расчётов значения Ь. .

При скорости газа более 50м/с все методы измерений дают ззко заниженные по сравнению с расчётными значения ь . По-едимоцу, дисперсный режим наступает при меньших скоростях га-1, чем это следует из соотношения Арустамяна, которое было ¡пользовано для определения границы плёночного течения.

Метод С15Е во всём диапазоне скоростей воздуха (25-50м/с) 1вт результаты кие ожидаемых по расчёту на 0-67%. Это сог-1суется с приведённым авторами работы мнением, что данный ые-)д вследствие влияния волн должен давать заниженные результаты. •

Метод отсечки питания в интервале " =25 - 30м/с даёт ре-гльтаты, удовлетворительно согласующиеся с расчётом. Среднее, ■клонение +4,1%. При больших скоростях воздуха (30 - 50м/с) ■от метод даёт сильно заниженные по сравнению с расчётом ре-■льтати. По зткм и другим признакам можно предполагать, что и малых толщинах плёнки возникали "сухие" пятна на погерх-1сти трубы.

Во всём диапазоне скоростей газа (25 - 50м/с) метод АЕЭЕ даёт результаты, удовлетворительно согласующиеся с расчётом. Среднее отклонение +5,1£.

Указанные факты подтверждают работоспособность предложенного метода расчёта ь в области плёночного режима для системы вода-воздух.

Глава 6. Гидродинамика многотрубных абсорберов для восходящего прямотока.

В аппарате ПСК-0,7 на системе сернистый газ - кислота проведены серии опытов по влиянию ^ и « наДР. Зависимость дР=£ (ср в интервале <^=0,1-0,9см^/с близка к линейной (при V =14,4м/с) и удовлетворительно согласуется с аналогичной зави симостью, характерной для однотрубных аппаратов. В многотрубном аппарате ПСК-0,7 в отличие от однотрубных величина ДР левее точки минимума не обнаруживает резкого роста по мере уменьшения * или же этот рост наступает при меньших .

В аппарате ПСК-4 испытания проведены на системе воздух -серная кислота. Найдена обобщённая зависимость г = £ (и ). Координаты точки минимума ЛР0 и удовлетворительно согласуются со значениями этих величин, подученными на однотрубных моделях. Кривая, обобщающая экспериментальные данные вправо от точки минимума, хорошо согласуется с соотношением (6). Левая ветвь кривой в интервале значений и от 0,5 до I,0 оказалась симметричной правой ветви. Она описывается соотношением

2 =(2 - «)2/[3(2 -«)2 - 2] 1/3 (33)

При снижении скорости менее ™ =0,5 восходящий прямоток не воспроизводится. Происходит срыв течения, дР резко падает. Рис.I

Рис. II. Потеря давления

1,0

0,5

0,0

в трубчатой секции при орошении через трубчатый (I) иди форсуночный (2) оросители.

В аппарате ПСК-0,7 проведены чаете гидравлические опыты в процессе насыщения крепким сернистым газом растворов бисульфита аммония е интервале значений су от

0,045 до'2,73см2/с. Зависимость aPq= £ (q) может быть выражена прямой линией

дР0 = 51,5 + 45,2(34)

Указанные выше испытания аппаратов ПСК-0,7 и ПСК-4 проведены при подаче жидкости в виде плёнки. Кроме этого аппарат ПСК-4 был испытан также с форсуночным, оросителем на системе воздух - серная кислота. Значения координат точки минимума дР0

и wQ и ход правой ветви кривой соответствуют тем, которые относятся к плёночной подаче жидкости. Но левая ветвь кривой идёт почти горизонтально и не имеет максимума. Причём зона режимов прямотока сужается (см. рис. II).

В аппарате ПСК-0,7 с трубчатым сепаратором при осушке газа серной кислотой получены характерные данные по влиянию нагрузок на брызгоунос. В аппарате ПСК-4 (без сепараторов) брызгоунос измеряли в процессе осушки воздуха. Зависимость брызгоуноса Е (в г/ц3) от скорости газа w имеет сложный характер с двумя экстремумами. При <£=0,47см^/с максимальное значение уноса (в области захлёбывания) составило Е=140г/м3, а минимальное -40г/ы3 (при w =I,I5wq ). Количественная зависимость уноса от плотности орошения в области минимума выражается эмпирическим соотношением (£ В % 9 (X в см2/с)

"г = и.сЦ1»29 *.......(35)

На системе сернистый газ - солевой раствор в аппарате ПСК-0,7 центробежный сепаратор показал высокую эффективность. В широком диапазоне нагрузок по газу и жидкости унос не превышал 33S.

В установке после ПСК-4 были испытаны брызгоуловители с горизонтальным и с вертикальным слоем насадки (кольца Рашига) толщиной 0,5м. Брызги кислоты полностью оседали при w= 0,74 -0,82м/с.

В шоготрубных аппаратах ПСК часть питающей жидкости при малых скоростях газа проваливается через распределительное устройство. Измерения провала проведены на первой ступени аппарата ПСК-4 с трубчатым распределительным устройством , на системе воздух - серная кислота.

Ка рис. 12 по оси ординат представлены значения провала У (сы*"/с), отнесённые к периметру орошения. При малых -я вся кислота проваливается, при этом V=o, (прямые а1а1, азвз^"

<^0.6 „\

0,2 в1

■А

ол» £

Рис. 12. Провах жидкости в аппарате ПСК-4. Орошение с^ (см2/с): а -0,25; б - 0,48; в - 0,65.

- а

- б - в

0.5

При * = происходит подхватывание жидкости газом в рабочие трубы. Отмечены следующие особенности: I) Провал у зависит только от * и не зависит от ^ . Т'о'**1*?*^ ^ ® области « 51 провал отсут-. £. " ; ствует У =0. 3) С увеличением с^ скорость подхватывания уменьшается. Найдены количественные соотношения

У = 1,1 (I - ш)5/2 (36)

5П = I - 0,964-с},2/5 (37)

При подаче жидкости через форсунки в аппарате ПСК-4 провал имеется даже тогда, когда «>1 ( Его происхождение обус-

ловлено отражением части брызг от экранирующих поверхностей в полой секции, предшествующей трубчатой секции. При скорости газа 19м/с (в трубах) провал составил от 4 до 145ь в зависимости от расстояния форсуики_от нижней решётки.

——■ ■ ■'-2- Рис. 13. Карта режимов

многотрубного аппарата. Система: воздух-серная кислота, с^=0,47 сьг/с. Линии: I - провал у. , 2- унос £ , 3 - потеря давления в . Области: а-противоток, б - захлёбывание, в -восходящий прямоток, в^ - неустойчивые режима, в*> - устойчивые режимы, г - область предпочтительных рабочих режимов.

Карта режимов аппарата ПСК-4 при о = 0,47. см2/с на системе воздух - серная кислота (рис. 13) включает характеристики: ъ , & (провал в долях) и £ (в долях).

Гидродинамические характеристики многотрубного аппарата в области w < I сильно отличаются от характеристик однотрубных моделей. ^

. Глава 7. Исследование газожидкостного потока в горизонтальной трубе.

Эксперименты проведены в комнатных условиях в стеклянной горизонтальной трубе d= Збмм, i =2м при приведённых скоростях воздуха 4 - 45м/с и воды 0,001 - 0,14м/с. Испытаны три различных способа ввода вбды: нижний ввод без напора через штуцер в стенке трубы; ввод в виде одной осевой струи, вылетающей со скоростью 2 - 9м/с; ввод в виде б струй, расходящихся под углом 24°. Измеряли продольный профиль давления и регистрировали визуальные наблюдения качественной картины течения.

Наблюдали расслоённое течение, волновой режим, кольцевое течение (дисперсяо-кольцевсе) и снарядное течение.

Общая потеря давления может быть представлена в виде суммы отдельных составляющих: на разгон газового потока (ДРГ), на формирование потока жидкой фазы (ДРК), на трение ( ДРТ), восстановление динамического напора при выходе (ДРВ)-

ДР = ДРГ +ДРП +Д?Т -ДРВ (38)

Эксперименты, проведённые при отсутствии орошения, позволили определить ДРр при различной w . Для этой величины получена эширическал формула

ДРг = 0,0653Н2 (39)

дРг в мм вод.ст., w в м/с.

Обнаружено, что ДРВ практически не зависит от ^ и способа ороиения. А зависимость от w выражается эмпирической формулой

ДРВ = 0,33 • ?r-w2 /(2-9,81) (40)

Для величины дРя получены эмпирические формулы в виде степенных функций

ДР, = A-rB - . w* (41)

Ж L»

Константы А, з, с, <1 зависят от способа подачи жидкости и имеют следующие значения (соответственно перечислению) :нижнкй ввод жидкости: 51,3; 1,56; 1,18; 0,0; одаа осевая струя: 0,647; 0,853; 2,24; -0,7; шесть расходящихся струй: 0,503; 0,895; 2,24; -0,195.

Градиенты давления на стабилизированном участке трубы

У = лРуА? представлены эмпирическими уравнениями вида

* = + В-т* (42)

Градиент давления газа в неорошаемой ("сухой") трубе Ус определяется по уравнении Блазиуса. Константы уравнения (42) различны для разных способов орошения и областей скорости газа. Характеристика Значения констант

группы В £

I) „ $ 25м/с. Любой способ

орошения 0,578 0,72 2,0

ж > 25у/с. Нижний ввод

жидкости 0,597 0,72 2,0

VI > 25м/с. Струйный

ввод жидкости 8,74 0,787 1,23

Сопоставление значений ДРЖ, вычисленных по формуле (41), показало, что дРж при подаче жидкости в виде 6 расходящихся струй при прочих равных условиях всегда больше, чем при подаче в виде одной осевой струи. Что касается нижнего ввода жидкости, то можно сказать, что ДРК при нём может быть и больше и меньше, чем при струйном вводе. Эти особенности можно объяснить повышенными затратами энергии газа на диспергирование 'жидкости (при больших V ) и отрицательным влиянием на ДРЖ кинетической энергии струи жидкости (при больших т ).

Градиент давления на стабилизированном участке при нижнем вводе жидкости существенно выше, чем при вводе жидкости в виде струй при V/ >25м/с, когда течение является дисперсно-кольцевым. Можно указать на три фактора, которые способствуют снижению ■градиента давления при струйном вводе жидкости: I) большая доля жидкой фазы, движущейся в диспергированном виде, 2) меньшее количество образующихся вторичных брызг и 3) более равномерное распределение сплошной жидкой фазы по периметру трубы. Другими словами: предварительное диспергирование жидкости создаёт предпосылки для снижения градиента давления.

Метод расчета ¡Р по формулам (42) сопоставлен с тремя известными общими методами расчёта: методом Локкарта-Мартинел-ли-Чисхолма (ЛМЧ), методом Фриделя и методом Банделя (см. рис. 14). Различные методы дают существенно расходящиеся результаты. Предлагаемый метод, основанный на частных зависимостях типа (42), отличается надёжностью, простотой и доступностью. Он

включает только 3 оператора, в то время как, например, метод

Рис. 14. Зависимость^ £(*г) при горизонтальном прямотоке. (у = 0,035м/с). Линии - метод автора.. I - нижний ввод жидкости, 2 - струйный ввод. Точки: а - метод ЛМЧ, б -метод Фриделя, в - метод Банделя.

,- Потери давления на трение составляют от общей потери давления 38 - 8055. Существенное значение имеют все компоненты, составляющие 0 20 ад общую потерю давления (см.

и ,и/с ур. (38)).

При необходимости оценить потери давления в трубах другого диаметра можно допустить, что вид формул для ДРГ и дРв от диаметра не зависит. Л для определения дРж ^ и ^ при других значениях Диаметров можно использовать следующие формулы •

' = < во /Б1 )5/4 (43)

= *Ржо ( Во )5/4 , (44)

Глава 8. Некоторые вопросы тепло- и массопередачи при восходящем прямотоке в трубах.

Сернокислотные газожидкостные процессы доставляют большие ■ трудности для исследования тепло- и массообмена в силу таких особенностей, как тепловые эффекты, образование вредных аэрозолей, ядовитость, коррозионная агресивность и др. Эти вопросы изучали либо на модельных средах(масло), либо в производственных условиях как часть технологических процессов.

Теплопередача при нагревании плёнки масла изучена в трубе 0=13,9.™ 1 =1,2м при восходящем прямотоке. Трубу нагревали электрическим током через спираль,' намотанную на наружную поверхность. Масло подавали через щель шириной 1мм. Измеряли продольный профиль температур в жидкой и газовой фазе (воздух). Эксперименты проведены Золотарёвым в следующем диапазоне значе-

ЛМЧ содержит 12 операторов. „ 1601

и

2 1201.

80

40

ний параметров: и (н,у.): 17 - 2бм/с; оЛО4: 0,29 - 0 ,34м2/с; I8413 - 10888 Вт/м2; вход: 14 - 15°С; выход: 66 - 90°С;

вход: 90°С; выход: 136 - 209°С; ?х: 787 - 857кг/м3; >Ж'Ю3: 2,9 - 33,5 Н-с/ы2; Х%1 0,111 - 0,123 Вт/(м-град); сж: 1956 - 2075 Дя/(кг< град). Расчёт общего теплового баланса показал, что температуры, измеренные прижатыми к стенке остеклованными термопарами, хорошо соответствуют среднесмешаннш температурам плёнки масла.

На первом этапе анализировали средние показатели процесса. Получено критериальное уравнение для средней теплоотдачи от плёнки масла к воздуху

Ни = 2.696.Ю-10 - Ве2»425 ■ Йе2'737 ( 53)

X Ж

В соответствии с подходом Колберна-Хоугена теплоотдачу от ламинарной плёнки жидкости к воздуху сравнили с теплоотдачей при однофазном турбулентном движении воздуха в трубе, определяемой уравнением Михеева Ни •= 0,018 Ке®*®. Из рис. 15 видно, что в некоторой области теплоотдача от плёнки жидкости к газу меньше, чем от твёрдой стенки (в крайнем случае в 3 раза). Этот результат является неожиданным. Он не согласуется с распространённым представлением о более высокой интенсивности: процессов переноса в ДЕухфазкых потоках по сравнению с однофазными. Для объяснения это^о результата обращено пнимание на то,'что ь двухфазном потоке профиль скорости является более Еытянутым, и градиенты скорости вблизи границы раздела фаз существенно меньше, чем в одно-

ф£зкох_турбудентыам лотоке ,_газа.

Нц

70

40

20

Рис. 15. Теплоотдача в газовой фазе. I - от гладкой твёрдой стенки; 2 - от плёнки масла, Ке„ = 16; 3 - то же, Зе_ = 12;

А Ж

4 - то же, Ее_ = 8.

£

На основе измеренных значе-

т0| _ | | ний ДР оценили коэффициент тепло-

отдачи по гидродинамической ана-

-3 ; логии Рейнольдса = сг • |ТП1 /и .

Оказалось, что расчётные значения о<- в 3 - 10 раз превышают измеренные. Эти результаты показывают, что теплоотдача от ламинарной плёнки жидкости к газу при восходящем прямотоке характеризуется качественным своеобразием и не подпадает под известные

14 16 18 20 22

Н<уЮ

модели Колберна-Хсугена и Рейнольдса.

На втором этапе анализировали процесс на локальном уровне. Вся труба мысленно разбивается на большое число коротких участков (=1см). Для каждого участка проводится полный расчёт гидродинамики и теплопередачи. Измеренные потери давления в трубе удовлетворительно согласуются с рассчитанными как сумма потерь на участках.

Модель позволила рассчитывать на каждом участке параметры и « . Оба этих параметра мало изменяются вдоль трубы. Сопоставление результатов расчёта С и по всем опытам показало, что максимальное отклонение составляет 9,8%. Таким образом есть основания утверждать, что в диапазоне параметров настоящего исследования соблюдается приблизительное равенство <3 = «г .

Массопередача при осушке воздуха серной ^кислотой была изучена в трубах ( V =21мм) различной длины: 0,8; 1,25; 1,74; 5,6м. Степень осушки у близка к к.п.д. ступени, поскольку равновесная упругость паров воды над кислотой в этих условиях ничтожно мала (порядка 10~^мм рт.ст.). Полученная зависимость У от 1 и с^ выражена эмпирическим уравнением

- ехр(-0,П86-^'534'1?е2'321 ), (54)

■ • х = 1/1) , Рек = 4с^ л . ■

Коэффициент массопередачи Ког вычислили при упрощённых предпосылках для конкретного примера ( 1 =1,25м, су=0 ,42а//с). Он оказался равным 0,83 кг/(ы^ч-гол рт.ст.), что в 21 раз превышает значение Ког=0,04 кг/(м^ч-мм рт.ст.), характерное для промышленных насадочкых сушильных башен.

Абсорбцию триоксида серы изучали в аппарате из трёх ступеней. Рабочая труба ( 0 =21ин) в каждой ступени ( 1=0,8; 1,25; 1,74м) имела охлаждающую рубашку. Процесс массопередачи характеризовали степенью поглощения = дМ„/'Мгн. Корреляционный анализ данных показал, что величина у зависит только от 1 и 0, . Влияние концентрации орошающей кислоты (91,4-101,6$ ^50^) и температурного режима оказалось несущественным.

Для математического описания принята модель идеального вытеснения по газу и жидкости при прямотоке, которая Еыражается

уравнением !Р= (I - е-®11 )/В, где В = I -нв/ь. Поскольку в. данной системе константа фазового равновесия очень мала (порядка Ю-5 при 80°С и 98% ^50^), то можно принять В=1 и получить

упрощённую формулу у =1 - е~м. Величина N , имеющая смысл числа единиц переноса, определяется эмпирическим уравнением

N = 5,109'10~3. х 0*956 ^0,504 , (55)

Общая степень поглощения в трёхступенчатой аппарате составила в среднем 99,9^, а ожидаемое значение по расчёту на основе (55) только 99,0%, то есть расчёт даёт в 1,5 раза завышенную необходимую поверхность. Более высокая (примерно в 1,7 раза интенсивность процесса на верхних ступенях, то есть при малых концентрациях газа, говорит о том, что в первой (нижней) ступени значительную роль играет диффузионное сопротивление жидкой фазы.

Методами корреляционного анализа установлено, что степень поглощения не зависит от газовой нагрузки в пределах скоростей газа от 11,1 до 16,9м/с.

Оценочные расчёты по (55) Ког и других показателей дали следующие результаты (1 =1,25м, <£=0,5 «г/с): 1?ех=58,6; N =1,97*/м; ВЕП=0,63м; ^ =0,86; Ког=16,9см/с.

Рассчитаны коэффициенты масеоотдачи на основе аналогии между массоотдачей и трением |>га= дР-и ). Полученные

значения рга в 2,6 - 3,9 раза превышают экспериментальные значения Ког.

Проведена оценка скорости массоотдачи при турбулентном движении однофазного потока газа в трубе по формуле (из книги Холбера) ^г-Б/Б=0,023-Ее®,83-и-У1У&)0, . При * =14,4м/с, Рер=19000 получено =Псм/с, которое соответствует Ког при =0,35401^/6; а при других с^ возможны неравенства > Ког или Ког.

Эти сопоставления показывают, что известные модели не могут служить удовлетворительной основой для расчёта массопереда-чи при двухфазном кольцевом течении в системе с хорошо растворимым газом (503 - раствор В^бО^).

Глава 9. Результаты испытаний опытных установок.

'Основные газожидкостные технологические процессы изучали в производственных условиях в опытных установках с интенсивными аппаратами.

Промывка и охлаждение обжигового газа. В модельном масштабе показана принципиальная работоспособность комбинированного трубчатого промывателя. Промыватель включал провальную тарелку

с живым сечением 25$ и вертикальную охлаждаемую трубу из свинца, в =50мм, ¿=3,85м. Газ, полученный от сжигания Серы, в количестве 100 - 120 м3/ч при 290 - 320°С поступал в аппарат и охлаждался в двух ступенях до 50 - 55°С.ДР составила в барбо'тажной секции £0 - 60 и в трубе-конденсаторе 114 - 121 мм вод.ст.

Крупная опытная установка для промывки газа с аппаратом АГШ (см. гл. 4) была испытана в системе на колчедане в периодическом и непрерывном режиме. Достигнуты следующие показатели: газ в двух ступенях охлаждается от 260 - 270°С до 36 - 44°С при исходном содержании пыли 65мг/м3; остаточное содержание фтора в газе 0,1 - 0,9мг/мэ; содержание Ая в очищенном газе - от следов до 0,45мг/м3;дР в полой колонне 15га! вод.ст., в конденсаторе 161мм вод.ст. при VI =17м/с и 258мм вод.ст. при те =22,5м/с; содержание тумана в газе после конденсатора самопроизвольно изменялось от нуля до 1,6г/м3, что существенно ниже тех значений, которые типичны для действующих сернокислотных систем (5-Юг/м3).

Осушку воздуха (газа) изучали в ряде опытных установок. В аппарате ПСК-0,7 (см. гл. 4) осушали моногидратом сернистый газ, который предварительно увлажняли введением водяного пара. Расход газа соответствовал режиму минимума ДР. Орошали только 'две нижние ступени по 400л/ч. .Среднее значение остаточной влажности (0,014$) соответствует технологической норме (исходная влажность 0,5 - 2,7$).

В аппарате ПСК-4 провели 4 серии испытаний процесса осушки воздуха моногидратом серной кислоты.

В первой серии при предпочтительном гидродинамическом режиме ст=14,8 - 16,бнм/с, о=0,47с»/*/с выяснили эффективность осушки в двух нижних трубчатых ступенях при Начальной влажности 0,2 - 1,1$. Получена средняя остаточная зл&таость 0,008$ при ДР ступени 230 + 20мм вод.ст. Обеспечивалась хорошая отдувка кислоты. Вытекающие кислоты содержали около 0,001$ растворённого 502- .

В другой серии выясняли влияние яг . В интервале 7,4-22,2м/с остаточная влажность находится в пределах 0,005 - 0,015$. Наилучшие результаты достигаются при иг =15м/с.

Результата по осушке газа, полученные в аппаратах ПСК-0,7 и ПСК-4, сопоставили с расчётом по формуле (55).

Показатели Аппарат

ПСК-0,7 ПСК-4

Число труб 37 217

Длина труб, 1 , м ^ , см2/с 1,0 1,25

Удельное орошение. 0,507 0,467

Скорость газа, и , им/с 17,9 17,4

Степень осушки в 2- -х ступенях,

9 . % Расчёт 99,37 99,61

Эксперимент 98,6 99,1

Как видно, многотрубные аппарата имеют пониженную эффективность по сравнению с отдельными трубами. Ухудшение массопе-редачи может быть компенсировано увеличением необходимой длины труб на 3655 (для ПСК-0,7) или на 35% (для ПСК-4). Увеличение числа труб от 37 до 217 не повлекло за собой дальнейшего ухудшения осушки. Нужно заметить, что масштабный переход в насадоч-ных башнях, как известно, требует увеличения поверхности в 2 -2,5 раза.

. Екцё-одна серия испытаний на-установке ПСК-4 проведена с" целью изучения эффективности полой секции ( D =0,бм, Н=1м) для осушки газа моногидратом при скорости газа 2,8 - 5,7м/с. Секцию орошали форсунками; установленными в двух ярусах с шагом 0,3м. Плотность орошения от 1,2 до 23м3/(м2-ч). Степень осушки находилась в пределах 65 - 98$, что значительно выше значения

5Р^52$, которое можно было ожидать по расчёту на основе литературных данных (Фиалков) для крупных ( d=I - 5,5м)полых башен.

В аппарате АСГ-7 испытали несколько видов регулярной насадки для горизонтального прямотока в процессе осушки воздуха. Наилучшие результаты получены на плоско-параллельной насадке и на трубчатой насадке. В горизонтальном сосуде прямоугольного сечения 0,8x0,95м установлены две секции насадки по 100 свободно уложенных труб i 38x3, 1=0,5м. Орошение подают через форсунки на торец насадки. При w =8 - 12м/с средняя степень осушки составила 94 - 95£, потеря давления 'в•аппарате 66 - 147 мм вод.ст. Содержание тумана в среднем Юмг/м3.

Абсорбция триоксида серы. Испытано несколько опытных уст&-новок.

В трёх последовательных ступенях аппарата ПСИ—0,7 поглощали триоксид серы из газа, содержавшего 3,7 - 6,6$ 503, при начальной t =175 - 240°С. Скорость в трубах была 15,5 - 17,2м/с. Концентрация кислоты, орошавшей первув ступень, составляла 93 -95% 1^504, а вторую и третью - 97,7 - 99,8% Н^БО^ При ^ = 0,43с?^/с средняя степень поглощения в первой ступени составила =79,5%, что ниже ожидаемого по расчёту на основе (55) значения 83,2%. Это соответствует увеличению требуемой длины труб на 14$. В то же время общая степень поглощения 503 в трёхступенчатом аппарате оказалась выше рассчитанной по (55). Расчёт завышает необходимую поверхность в 1,23 раза. Как отмечалось (см. гл.8 ), снижение концентрации газа ведёт к повышению эффективности абсорбции, поэтому в верхних ступенях аппарата при тех где условиях достигаются более высокие значения У , чем в нижних.

Результаты испытаний горизонтальных абсорберов 503.

Показатели Тип аппарата

АСГК-6 АСГС-20

Скорость газа в трубах, м/с 10 10-11,5

Норма подачи кислоты, кг на 1кг газа 22,3 21,0

ь газа на входе, °С 126-170 123-135

t кислоты, вход, °С 52-65 54-64 ■

Состав исходного газа 50э, % 8,0-3,4" 8,3-9,2

н2о, % 0,004 -- 0,011 0,014 -- 0,047

Концентрация орошающей кислоты, % Н^ЪОд 97,4-99,6 98,3-98,8

Потеря давления, мм вод.ст. 135±Ю 74 - 132

Средняя степень поглощения 503 Д 99,92 99,98

Аппарат АСГ-7 испытывали с трубчатой насадкой в течение 2-х месяцев в непрерывной эксплуатации. В интервале концентраций, кислоты 98,1 - 99,3% HgSO^j получены более благоприятные результаты. Достигнута' степень поглощения S03 ^ =S9,SjS, что соответствует технолопм-ееноЯ' норме.~При w =10,4м/с ДР составило 214 - 240 мм вод."ст. • .

Абсорбер АСГК-6 также находился в непрерывных испытаниях

в течение 2-х месяцев. Из двух уровней скорости газа в каналах насадки 10 и 13ц/с лучшие результаты получены в первом случае (см. таблицу).

Более крупный аппарат такого же типа АСГС-20 испытан в длительном режиме при скорости газа в трубах 10,7 и 12 м/с. Повышение скорости в этом случае также дало некоторое снижение эффективности. Показатели предпочтительного режима даны в таблице. Визуально отмечено отсутствие тумана в аппарате АСГС-20, тогда как в АСГК-6 туман наблюдался. Это связано с . влиянием атмосферных условий: АСПС-б испытан в зимнее время, а АСГС-20 - летом.

Абсорбцию диоксида серы растворами аммонийных солей испытали в установке ПСК-0,7. Степень поглощения 50^ из крепкого газа (до 9$) возрастает с увеличением плотности орошения санитарным раствором: при й=1,о :Р достигает 70$, а при о=3,73см2/с

9 =81,5$.

С увеличением начальной концентрации газа с I до 4,5$ 1Р быстро возрастает, что трудно объяснить, исходя из обычных представлений о кинетике абсорбции. Можно допустить, что здесь играют роль специфические явления на границе раздела фаз (межфазная турбулентность).

Несколько опытов показали, что при увеличении « степень поглощения 50£ снижается. Предпочтительной-является * = «0.

Чтобы выяснить влияние состава раствора, санитарный раствор смешивали с аммиачной водой. Кислотность раствора б изменяли в более широком диапазоне (0,38 - 0,78), чем это принято (0,73 - 0,93) при изучении массопередачи в абсорберах других тшюв. Отмечено сильное отрицательное влияние В на У , что говорит о существенной роли диффузионного сопротивления в жидкой фазе. Отрицательное влияние на ¿Р оказывает также t раствора в интервале 38 - 48°С.

Проведены испытания с целью нахождения предпочтительных" технологических режимов для трёх различных процессов: I) насыщение санитарного раствора б0£ из крепкого газа, 2) получение товарного раствора бисульфита аммония, 3) санитарная очистка хвостовых газов.

Для насыщения раствора оказалась предпочтительной схема, в которой весь санитарный раствор последовательно по петлеобразным линиям проходит через три ступени аппарата, начиная с верхней. При этом обеспечивается как норма по остаточное содержанию 50^

в газе ( < 0, так и норма по содержанию сульфита (НН^^ЭОд в растворе ( <109 г/л).

Товарный бисульфит аммония (820 г/л ИН4Н503) может бить получен из санитарного раствора путём смешения последнего с аммиачной водой и насыщения б0£ из крепкого газа. Этот процесс можно осуществить в трёх ступенях'аппарата ПСК-0,7 при петлеобразном движении раствора, подавая необходимую по балансу аммиачную воду: на 1-ю ступень 37$; на 2-ю - 11%; на третью - 52%. Газ, выходящий из 3-й ступени, содержит менее 0,3^ бО^.

Товарный бисульфит аммония-можно,получить ив двух ступенях аппарата, распределив между ними аммиачную воду: 47^ в первую ступень, 53% - во вторую. Выхлоп в этом случае будет больше (0,32 - 0,5^ 50£), но этот газ может быть очищен в третьей ступени.

Санитарная очистка газа до требуемой нормы (бО^О.Об^, ЯН ^ З00мг/м3) может быть осуществлена в одной ступени при использовании раствора с низкой кислотностью. Опыты показали, что при 350,43 выхлоп амютака резко возрастает до нескольких сотен мг/ы3. Предпочтительный режим характеризуется значениями =0,5см^/с, 5 =0,43 - 0,45. При этом в газе остаётся 50£

0,03 - 0,04$, Ш3 <ЗОиг/м3. Низкое содержание Ш3 в выхлопном газе представляет отличительную чёрту аппарата типа ПСК, которая может быть объяснена наличием в ламинарной плёнке раствора поверхностного сдоя, насьтщенного поглощае^м к0:гпснен'гси (6О2). Этот слой препятствует выходу в. газовую фазу молекул ЕН3 из раствора. Аналогичное явление было отмечено при исследовании процесса абсорбции 503 серной кислотой.

Результаты анализов на содержание сульфата в растворах на входе и выходе аппарата ПСК-0,7 позволили сделать заключение, что окисление растворов в аппарате ПСК невелико. Количественное оценки показали, что по сравнению с тарельчаткми аппаратами в аппарате ПСК процесс поглощения 50£ интенсифицируется в 10 раз, а процесс поглощения 0<> только в 2 раза. Это повышает селективность процесса абсорбции и приводит к повышения качества получаемых растворов.

Глава 10. Реализация результатов научных исследований.

Для процессов промывки и охлаждения обжигового газа доведены до промышленного масштаба три типа новых аппаратов. Скрубберы

ПЦГ реализованы на ряде заводов для производительности по газу от 30 до 100 тыс.м3/ч. Установка из 4-х газовых холодильников эксплуатировалась на одной из заводов в течение 8 лет. Комбинированный аппарат АГШ-20 разработан на уровне технического задания, которое вошло в состав исходных данных на проектирование реальной системы.

Два новых типа аппаратов для осушки воздуха ,(газа) разработаны до промышленного уровня. Осушитель ИСК-28 эксплуатировался в течение 3-х лет. Осушитель 0СГ-70 находится в стадии строительства. • ,

Для абсорбции 50а находятся в эксплуатации несколько оле-умных абсорберов типа ¿ЦТ производительность!) 30 и 50 тыс. м3 газа в час. Построен моногидратный абсорбер ПСК-28А. Находится в стадии строительства моногидратный абсорбер АСГ-70.

Абсорбция S02 осуществляется в новых абсорберах АСГБ-70. Установка, включающая два аппарата, эксплуатируется в течение 6 лет. Бисульфитный абсорбер ПСК-0,7 находился в эксплуатации около 6 лет.

На 9 различных заводах в сернокислотных производствах применены ноше полые, трубчатые и комбинированные аппараты. Общее число реализованных аппаратов составило 26 единиц. Общая пропускная способность этих аппаратов по газу равна 740 тыс.м3 в час. йцё 12 аппаратов находятся в стадии строительства.

Сопоставление основных технико-экономических показателей новых аппаратов с соответствующими показателями традиционных газожидкостных аппаратов сернокислотного производства показало, что объём по наружному контуру у новых аппаратов в 1,1 - 10,2 раза меньше, общая масса в 2,8 - 11,3 раза меньше, чем у прототипов, а затраты металла снижаются в 2,4 - 4,6 раза.

Реальные проекты по реконструкции и расширению произвост-ва, выполненные с использованием новых технических решений, требуют значительно меньших объёмов капитальных вложений, чем проекта на основе традиционной техники. Проект установки очистки хвостовых газов на основе абсорберов АРГ и свинцовых мокрых электрофильтров, выполненный в 1978г, требовал капитальных затрат на оенрвной корпус 1,92 шш.р. По новол^у же проекту с использованием скоростных абсорберов АСГБ и патронных волокнистых фильтров капитальные затраты на этот объект фактически составили только 0,97 млн.р.

Обосновывающие материалы и расчёты по расширению производства на одном из предприятий путём строительства третьей технологической линии на колчедане мощностью 220 тыс. т кислоты в год, выполненные, в 1982г, показали, что при традиционных технических решениях требуются капитальные затраты 15,2 млн.р., а вариант проекта с использованием скоростных газожидкостных аппаратов и некоторых усовершенствований в печном и контактном отделениях даёт снижение затрат до 8,7 млн.р. Этот последний вариант и был выбран для рабочего проектирования. В настоящее время система находится в стадии строительства.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И 0СН0ЕШЕ ШВОДЫ

1. Решена научная проблема интенсификации газожидкостных тепломассообменных процессов сернокислотного производства в трубчатых, поли и комбинированных аппаратах при высоких ско- • ростях потоков. Интенсивность ноеых аппаратов в 2 - 10 раз превышает интенсивность традиционно применяемых газожидкостных сернокислотных аппаратов.

2. В результате теоретического анализа вертикального ламинарного течения гладкой плёнки при взаимодейстзии с газом установлены 6 особых режимов течения: а) гравитационное течение (®-=0); б) граница устойчивых режимов противотока (••£ 1/2); ■ в) захлёбывание или первый кризис течения (3. = \/2/3); г) основной режим восходящего прямотока =1); д) режим экстремальных параметров =0,6 о к); е) пторой кризис течения (;? = оя к). Для каждого режима даны теоретические формулы, определяащие основные параметры плёнки.

3. Теоретически установлено влияние передачи тепла через ламинарную плёнку на её основные параметры, которые в этом слу-чаз зависят от двух критериев: Сэ выражает отношение касательного напряжения на поверхности к весу слоя жидкости; р. отражает условия неизотермичности и представляет собой отношение вязкости жидкости при температуре стенки к вязкости при температуре поверхности пдёнки.

4. Сопоставление теоретических и экспериментальных данных по гидродинамике восходящего плёночного течения привело к установлению ключевого соотношения (э = и2, которое обеспечивает замкнутость математического описания гидродинамики двухфазного .потока и даёт целый ряд новых формул для основных параметров

плёнки. Эти ноше формулы составляют основу при разработке математических моделей плёночных процессов.

5. Созданы 12 изобретений устройств и способов для осуществления газожидкостных тепломассообменных процессов сернокислотного производства в интенсивных режимах. Разработана карта трубчатых контактных элементов, включающая 16 комбинаций направления потоков газа и жидкости и способов ввода орошающей жидкости. Обосновано комбинирование трубчатых и полых секций в одном технологическом аппарате, как приём интенсификации газожидкостных сернокислотных процессов.

6. Экспериментально исследованы гидродинамические характеристики многотрубных аппаратов восходящего прямотока: брызгоунос, провал, потеря давления. Разработана карта режимов многотрубного аппарата. Многотрубные аппараты имеют более широкую область рабочих режимов по средним скоростям газа, чем однотрубные модели. Бри средней скорости газа » < в разных трубах с некоторой периодичностью одновременно реализуются режимы противотока и режимы восходящего прямотока.

7. Экспериментальным исследованием газожидкостного потока в короткой горизонтальной стеклянной трубе определены границы основных режимов, установлено влияние способов ввода жидкости (3 варианта), получены качественные и - количественные данные по продольноцу профилю давления. Выведены частные расчётные зависимости для всех четырёх компонентов общей потери давления в трубе при разных способах ввода жидкости. Ввод жидкости вызывает дополнительную потерю давления на входе ДР^. Предварительное диспергирование жидкости противоречиво влияет наДРх и снижает градиент давления на стабилизированном участке трубы.

8. Проведены исследования теплоотдачи от плёнки масла к воздуху и массопередачи при абсорбции паров воды и триоксида серы при восходящей прямотоке. Получены частные эмпирические уравнения. Теплоотдача от ламинарной плёнки жидкости к газу характеризуется качественным своеобразием. В некоторой области теплоотдача в двухфазном потоке меньше, чем в однофазном потоке газа. Коэффициенты массопередачи сернокислотных абсорбционных процессов при восходящем прямотоке в 21 - 34 раза выше, чем в традиционных насадочных башнях. Гидродинамическая аналогия и тепло-массоперенос в однофазном потоке в трубе не могут служить удовлетворительной основой для оценки процессов переноса в двух-

фазном кольцевом течении.

9. Основные газожидкостные технологические процессы испытаны на крупных опытных установках в интенсивных аппаратах. Промывка и охлаждение обжигового сернистого газа испытаны в комбинированном аппарате АГЕП, состоящем из нижней полой проти-есточной зоны и трубчатого конденсатора из графитопласта, работающего в ражиме восходящего прямотока. Для осушки воздуха испытаны несколько опытных аппаратов: два образца аппаратов ПСК' различного масштаба (восходящий прямоток) и аппарат ACT-7, включающий две трубчатые горизонтальные секции. Для абсорбции триоксида серы испытано четыре аппарата ПСК-0,7, АСГ-7, АСГК-6

и АСГС-20, разлетающиеся по масштабу и конструктивным признакам. Абсорбцию диоксида серы растворами аммонийных солей испытали в установке ПСК-0,7 (трёхступенчатый аппарат) для трёх технологических процессов: насыщение санитарного раствора крепким газом, получение товарного раствора бисульфита аммония и санитарная очистка хвостового газа. Результаты испытаний положены в основу при создании промышленных установок.

10. Реализованы и освоены в постоянной промышленной эксплуатации 26 единиц hobidc скоростных трубчатых и комбинированных аппаратов для промывки и охлаждения обжигового сернистого газа, -осушки- воздуха, 'олеумной абсорбции триоксида сера, абсорбции диоксида серы. Запроектирована и находится в стадии строительства технологическая линия на колчедане мощностью 220 тыс. т кислота в год, в которой процессы промывки, осушки, абсорбции и очистки газа осуществляется в ноеых скоростных аппаратах.

Обозначения

D - диаметр; G,L - расход газа, жидкости, кмоль/с; I -тепловой поток; Р - давление; АР«»( f- $>rg )/ - уг)] - безразмер-

ная потеря давления;, s - мольное отношение SO^NE^ » Ъ"ип/ иСр - отношение скоростей в плёнке; h - толщина плёнки; п - константа фазового равновесия; q - удельная^плотность орошения; и - скорость.жидкости; v - скорость жидкости, отнесённая к полному сечению трубы; Vм = 32 vj^/ [p2g (j д - о г)] - модифицированная безразмерная пюизедённая скорость жидкости; w - скорость газа; ^ =* wgj^ [gD^ - 9Г)] ~ безразмерная приведённая скорость газа; у - координата в направлении, перпенди-

кулярном стенке; z m^/fQ - безразмерный относительный градиент давления; cL- коэффициент теплоотдачи; 5 - коэффициент диффузии; ö» tn/[(gg - У )h] — безразмерная переменная; Т - касательное напряжение; У - степень абсорбции; 5?» dP/dx - градиент давления; y-y/Cjs).

Индексы. А - аналогия; з - захлёбывание; к - канал; п - поверхность плёнки; подхватывание; с - сухая труба; по Соловьёву; струя; т - труба; трение; К - изотермическое гравитационное течение; w - по Уоллису; о - на стенке; минимум У и fn; -безразмерное нормированное представление параметра; I + 13 -номера режимов на рис.2.

Основное содержание диссертации отражено в следующих печатных работах

1.Новожилов В.Н., Некрасов Б.В. Приближённы© формулы для вязкости серной кислоты.// Промышленность удобрений и серной кислоты. Реф. информация, вып.2, 11., НИУИФ, 1969, с. II—16.

2.Новожилов В.Н., Семёнов П.А., Некрасов Б.В., Гкллер М.Е., Шевчук М.С. Результаты испытаний модельного аппарата для осушки воздуха серной кислотой.// Там же, с. 3-1I.

3.Новожилов В.Н. К расчёту плёночных теплообменник аппаратов.

-ШУИ®, НИИТЭХИЫ (г."Черкассы), 1975 , 22 е., # 432/75 дёп. '

4.Новожилов В.Н., Некрасов Б.В. Гидравлическое сопротивление при осушке воздуха серной кислотой в условиях прямоточного восходящего плёночного течения.// Исследования в области производства серной кислоты. Тр. НИУИФ, 1975, вып. 225, с.105-115. ,

5.Новожилов В.Н., Амелин А.Г., Васильев Б.Т., Пивоваров В.Е. Экспериментальное исследование гидравлического сопротивления аппаратов с восходящим прямотоком фаз применительно к процессу осушки воздуха в производстве серной кислоты.// Хим. пром., 1975, Х> 7, с. 526-529.

6.Новожилов В.Н., Пивоваров В.Е. Исследование осушки воздуха серной кислотой в условиях обращенного течения.// Тезисы докл. I Всесоюзного семинара "Опит освоения агрегатов большой единичной мощности в производстве серной кислоты, технология производства и очистка серы." Львов, 1975, с. 12-13.

7.Новожилов В.Н., Долотина Е.Е., Васильев Б.Т., Епифанов B.C.,

Золотарёв Н.Е., Хрипунов Н.Ф., Маврин Е.А. Скоростной осушитель гааа.// Оборудование, его эксплуатация, ремонт и защита от коррозии в хим. пром., НИИТЭХИМ, 1975, вып. 12, с. 23-25.

8.Новожилов В.Н., Васильев Б.Т. Скоростной трубчатый абсорбер. // Материалы 1-й Всесоюзной научной конференции "Современные машины и аппараты химических производств." Чимкент, 1977, T.I, с. 307-312.

9.Новожилов В.Н., Панкратова В.Н., Васильев Б.Т., Епифанов B.C., Воронина Т.И. Укос брызг серной кислоты при осушке воздуха в трубчатом аппарате.// Реф. сб. НИУИФа "Промышленность минеральных удобрений и серной кислоты." Вып. 2, М., НИИТЭХИМ, 1978, с. 14-16.

10.Новожилов В.Н., Сафонов A.B., Чекалов A.B., Смирнова О.Н. Улавливание брызг серной кислоты после трубчатого осушителя воздуха..// Реф. сб. НИУИФа "Промышленность минеральных удобрений и серной кислоты." Вып. 3, М., НИИТЭХИМ, 1978, с. 4-6.

П.Новожилов В.Н. Осушка воздуха серной кислотой в аппаратах с восходящим прямотоком.// Хчм. пром., 1978, № 8, с. 627-628.

12.Новожилов В.Н., Закарян С.З., Парфёнова Т.Л. Расчёт параметров режима работы аппаратов при минимуме потерь давления.// "Химическое и нефтяное машиностроение", 1978, JI- II, с. 20-21.

13.Новожилов В.Н., Золотарёв Н.Е., Сафонов A.B., Воронина Т.Н., Маврин Е.А. Брызгоунос в опытном трубчатом сернокислотном осушителе газа.// Науч.-техн. реф. сб. НИУИФа "Пром-сть- минер, удобрений и серной кислоты." Вып. 4, НИИТЭХИМ, 1979, с. 1-3.

[4.Новожилов В.Н. Параметры ламинарных плёнок жидкости при стационарном теплообмене.// Теор. основы хим. технол. Том 13, » 3 (1979), с. 396-403.

.5.Епифанов B.C., Шаршина Н.И., Сафонов A.B., Попов А.Е., Новолилов В.Н. Испытание модельного трубчатого промывателя для обжигового газа.// Науч.-техн. реф. сб. НИУИФа "Промыли.- мин. удобрений и серной кислоты." Вып. 9, М., 1979, с. 12-14.

.6.Новожилов В.Н. Рекомендации по освоению сернокислотных установок со скоростными абсорберами типа ПСК. НИУК5, ЖГИ, М., 1980, вып. 2, 47 е., ДОП.

.7.Новожилов В.Н. Абсорберы сернокислотного производства.// Тезисы доклада. Всесоюзное науч.-техн. совещание "Пути совер-

шенствования, интенсификации и повышения надёжности аппаратов в основной химии." Часть П, Сумы, 1980, с. 57.

18.Новожилов В.Н., Жалялетдинова P.A., Михайлов Г.В. Эмпирическое уравнение для расчёта степени абсорбции 503 при восходящем прямотоке в трубе.// Науч.-техн. реф. сб. "Пром-сть мин. удобрений и серной кислоты'.' М., НИИТЭХИМ, 1980, вып.5,с.8-10.

19.Новожилов В.Н., Панкратова В.Н. Провал жидкости в трубчатом скоростном абсорбере.// Тезисы доклада. 5-я республиканская конференция "Повышение эффективности, совершенствование процессов и аппаратов хим. производств'.' Гидромеханические процессы. Днепропетровск. 1980, с. 100-103.

20.Новожилов В.Н., Жалялетдинова P.A., Михайлов Г.В. Метод расчёта оптимальной скорости газа в плёночных абсорберах.// Науч.-техн. реф. сб. "Промыли, мин. удобрений и серной кислоты" Вып. 5. М. НИИТЭХИМ. 1981, с. 9-II.

21.Явор В.И., Новожилов В.Н. Совершенствование способов переработки металлургических газов на серную кислоту. - М.: ЦНИИ-цветмет экономики и информ., 1981. 36 с.

22.Новожилов В.Н., Золотарёв Н.Е., Курчавый A.C., Яковлев А.П., Дышаев Ю.С., Хпыповко В.Н. Промышленная установка по сернокислотной осушке' воздуха в скоростном трубчатом аппарате.// Тезисы доклада. Материалы 2-го Всесоюзного науч.-техн. совещания "Пути совершенствования, интенсификации и повышения надёжности аппаратов в основной химии" Сумы. 1902. 4.1, с.81-82.

23.Новожилов В.Н. Расчёт гидравлического сопротивления в процессе абсорбции 503 при восходящем прямотоке в трубах.// Хим. промышленность, 1982, № 9, с. -564-565.

24.Новожилов В.Н., Некрасов Б.В., Кузнецов В.Н. Абсорбция серного ангидрида серной кислотой в восходящем прямотоке фаз.// Хим. пром. 1982, fr II, с. 668-670.

25.Кузнецов А.Г., Новожилов В.Н., Колпаков D.A. Потери давления газа в скоростном трубчатом абсорбере при поглощении 50£ би-сульфитным раствором.// Науч.-техн. реф. сборник "Мин. удобрения и серная кислота? Вып. 3. М. НИИТЭХИМ. 1982, с. 1-4.

26.Новожилов В.Н., Сафонов A.B., Золотарёв Н.Е. Исследование потери давления газа в трубчатом абсорбере. "Депонированные рукописи? ВИНИТИ.' 1982, № 7, с. 116 (№ 853), 6 с.

27.Новолилов В.Н., Жалялетдинова P.A., Кикавец Т.И. К расчёту брызгоуноса в трубчатом сернокислотном осушителе воздуха.

.Науч.-техн. реф. сборник "Минеральные удобрения я серная кис- ' лота'.' КИИТЭХШ. М., 1982, вып. 4, с. I0-II.

28.Новожилов, В.Н., Золотарёв Н.Е., Чекалов A.B., Ворошина Т.И., Артомасова'Л.А., Лаврентьева Л.В. Гидравлические характеристи- . ки скоростного осушителя газа. "Депонированные рукописи" ВИНИТИ. № 2, 1984, с. 123.

29.Новожилов В.Н., Лаврентьева Г.Ф. Абсорбционные аппараты сернокислотного производства. Ы., 1984. 56 е., 19 рис.- (Обзорная информ. Сер. Пр-во тяжёлых цв. металлов. Вып. 3./ Ы-во цв. металлургии СССР.ЦйИИцв етмет экономики и информ.).

30.Новожилов В.Н., Кузнецов А.Г., Панкратова В.Н., Кулешова A.A., Кикавец Т.И., Дроздовский В.Я., Волков В.П., Цаплев В.В.,. Артомасова Л.А. Установка поглощения SOg растгорами сульфкта-бисульфита аммония в скоростном трубчатом абсорбере.// Второе Всесоюзное совещание по проблеме "Абсорбция газов'.' Тезисы докладов. Часть Ш, с. I3I-I33. Гродно. 1983.

31.Новожилов В.Н. О времени пребывания жидкости в плёночных аппаратах.// 5-я Всесоюзная конференция по теории и практике ректификации. Тезисы докл. 4.2, с. 251-253. Северодонецк. 1984.'

32.Кузнецов А.Г., Кузнецова А.Г., Новожилов В.Н., Панкратова В.Н., Добромыслова Н.С., Градусова Л.И., Артомасова Л.А., Лаврентьева Л.В. О метода расчётной оценки-содержания сульфата аммония

в растворах сульфита-бисульфита аммония. "Депонированные рукописи'.' ВИНИТИ. 1984. № 691. 13 с.

:33.Кузнецов А.Г., Кузнецова А.Г., Новожилов В.Н., Панкратова В.Н., Еалялетдинова P.A., Алексеев А.И., Артомасов Б.А., Дроздовский В.Я. Равновесные давления компонентов над растворами сульфит-бисульфита аммония. "Дел. рукописи'.' ВИНИТИ. 1984. № 703.

34.Кузнецов А.Г., Новожилов В.Н., Кузнецова А.Г., Сафонов A.B., Золотарёв Н.Е., Кикавец Т.И., Цаплев В.В. Особенности гидродинамических характеристик восходящего прямотока при поглощении S0£ растворами сульфит-бисульфита аммония. "Дел. рукописи" ВИНИТИ: 1984. » 557. 30с,. Ш Химия. 1984. Т.17.Ч.2.С.5.

35.Новожилов В.Н., Золотарёв Н.Е., Чехов О.С. Исследование теплоотдачи при восходящем прямотоке газа и плёнки жидкости.//

Теор. основы хим. технологии. Т. 18. 1984. № 6, с. 834-835..

36.Новожилов В.Н., Золотарёв Н.Е., Сафонов A.B., Маврин Е.А., Хрипунов H.a., Градусова Л.И. Результаты испытаний трубчатого аппарата для осушки газа серной кислотой.// Хим. пром-сть, 1985.' № 6, с. 381-382.

37.Новожилов В.Н.,, Золотарёв Н.Е. К расчёту гидродинамических параметров в трубных аппаратах с восходящим прямотоком.// Химия и технология топлив и масел. 1985. № 9, с. 26-28.

38.Новокилов В.Н., Панкратова В.Н., Кулешова A.A., Муравьёв Е.В., Закарян C.B., Золотарёв Н.Е., Хрипунов H.S. Результаты испытаний опытного трубчатого аппарата для абсорбции 50д серной кислотой.// Тепломассообменные процессы и аппараты в произв. мин. удобрений. Тр. НИШ. Вып. 249. Ы.,1986, с. 140-153.

39.Новожилов В.Н. Скоростные трубчатые и комбинированные аппараты для газожидкостных процессов сернокислотного производства.// Тезисы докладов науч.-техн. конференции по массообменной колонной аппаратуре. Уфа. 1987, с. 44-45. ДОЗ.

40.Новожилов В.Н., Золотарёв Н.Е., Ж&лялетдинова P.A. К расчёту параметров восходящего течения газа и плёнки жидкости. Третье Всесоюзное совещание по проблеме "Абсорбция газовГ Тезисы докладов. Таллинн. .5-8 ыаа 1987. М. "Наука! 1987, с, .11-12..

41.Новожилов В.Н., Золотарёв Н.Е., Панкратова В.Н., Сафонов A.B. Гидродинамическая характеристика трубчатого абсорбера. Там же, с. 12-13.

42.Новожилов В.Н. О предельных режимах плёночного течения жидкости. Деп. ВИНИТИ 02.10.87, рег.№ 7III-B87. Аннотация: И®.

. 1988. » 5, с. 862-863.

43.Новожилов В.Н. Нетод расчёта градиента давления в восходящем потоке газа и плёнки жидкости при малых плотностях орошения.// Теор. основы хим. технол. Т. 23. 1989. » 2, с. 269-272.

44.Новожилов В.Н., Золотарёв Н.Е. Толщина плёнки жидкости при восходящем прямотоке.// Теор. основы хим. технол. Т.23. 1989. № 4, с. 529-533.

45.Новожилов В.Н. Особенности ламинарного течения плёнки жидкости.// Теор. основы хим. технол. 1990. Т. 24. № I, с. 20-29.

46.Семёнов П,А., Новожилов В.Н., Некрасов Б.В. Способ абсорбции серного ангидрида. Авт. свид. СССР № 301045.. Кя. 121 ,.17/76. Приоритет 03.03.1969.

47.Новолилов В.H., Некрасов Б.В., Семёнов П.А. Контактный способ получения серной кислоты. Пат. Испании № 424376, пат. ГДР

» 109603, пат. Великобритании № 1427306, пат. США №4009250, пат. Франции № 2267252, пат. Италии № 1008389, пат. ПНР № 90585, пат. ФРГ № 2413478. М.кл. C0IB 17/76. Приоритет 1974-1977 г.г.

48.~Новожилов В.Н., Козлов В.П., Балашов A.A., Терентьев Д.Ф., Засильев Б.Т., &ов В.И. Теплообменник. Авт. свид. СССР

№ 425037. М. кл. F 28 d7/00. Приоритет 21.04.72. Опубл. 25.04.74. Бюл. № 15.

49.Новожилов В.Н., Амелин А.Г., Яшке Е.В., Васильев Б.Т., Беляков Ы.И. Способ конденсации паров серной кислоты. Авт. свид.

' СССР №■ 494925. il. кл. C0IB 17/76. Приоритет 04.04.74.

50.Новожилов В.Н., Епифанов B.C., Сафонов A.B., Васильев Б.Т. Способ очистки обжигового сернистого газа.--Лат. свнд. СССР № 572426. М. кл. C0IB 17/76. Приоритет 25.03.76. Опубл. 15.09.77. Бол. № 34.

51.Золотарёв Н.Е., Новожилов В.Н., Панкратова В.Н., Сафонов A.B. Тэпломассообменный аппарат. Двт. свид. СССР 5° 710560. М. кл. В OID 3/26. Приоритет 09.01.78. Опубл. 25.01.80. Бюл. 3.

52.Новожилов В.Н., Панкратова В.Н. Абсорбционный аппарат. Авт." свид. СССР № 834981. М.кл. В OID 53/18. Приоритет 03.01.80.

53.Новожилов В.Н., Панкратова В.Н. Способ абсорбции серного ангидрида. Авт. свид. СССР № 874608. 1.1. кл. С 01 В 17/76. ' Приоритет 24.09.79. Опубл. 23.10.81. Бал. №39.

54.Новожилов В.Н., Ачелин А.Г., Васильев Б.Т., Воротников А.Г. Аппарат для концентрирования агрессивных растворов. Авт. свид. СССР № 891102. М. кл. В OID 1/22. Приоритет 13.09.71. Опубл. 23.12.81. Бюл. №,47.

55.Новожилов В.Н., Терентьев Д.Ф., Васильев Б.Т., Епифанов З.С., Хрящэв C.B. Аппарат для, контактирования газа и жидкости. Авт. свид. СССР ,'í 891105. Ы. кл. В OID . 3/22. Приоритет 01.08.74. Опубл. 23.12.81. Бюл. » 47.

бб.Живайкин Л.Я., Новожилов В.Н., Алексеев В.А., Кудрявцев П.В. Тепломассообменный аппарат. Авт. сзид. СССР II263I4. Ы. гл. B0ID 53/18. Приоритет 25.03.83. Опубл. 30.11.84. Бюл. » -14.

57.Новожилов E.H., Кузнецов А.Г., Дроэдовский В.К., Панкратова В.Н.., Кузнецова А.Г. Способ получения раствора бисульфита аммония. Авт. сзид. СССР К 1259641. М.кл. COIC 1/22. Приоритет 02.0I.fi5.

58.Паталах И.И., Новожилов В.Н., Панкратова В.Н., Метёлкин О.Д. Устройство для антикоррозионной защиты. Авт. свид. СССР

)е 1270532. Ы. кл. Г28Г 19/04. Приоритет 29.05.85. Опубл. 15.11.86. Бел. )е 42.

59.Новожилов Б.Н., Яковлев А.П. Установка очистки хвоотовых газов сернокислотного производства.// IУ. Менделеевский съезд по общей и прикладной химии. Т.2. № 588, с. 406-407. Минск. 1993.

60.Новожилов В.Н., Позин Л.С., Шевчук И.В. Особенности гидродинамики газохидкостного потока в короткой горизонтальной трубе.// Теор. основы хим. технол. 1993, т.27, »4, с.381-386.

61.Новожилов В.Н., Клепач A.C., Панкратова В.Н. Взаимодействие газового потока и струи жидкости в трубе.//Тепломассообменные процессы и аппараты в производстве минеральных удобрений. Труды НИУИФа. Вып. 249. М. 1986. С. 130-139.

62.Новожилов В.Н., Яковлев А.П. Опыт разработки новой техники для модернизации газохидкостных отделений сернокислотного производства. //Рекомендации по пуску, освоению и реконструкции производств на предприятиях основной хшшческой промышленности. Вып-.З. 33с. НКГИФ НПО Минудобрения. М. 1987. ДСП.

63.Новожидов В.Н. О некоторых характеристиках плёночного течения яидкос?и//Теор. основы хим. технол. 1994,т.28, Ж, с.600-604.

64.Новожилов В.Н., Григоренко А.И. Брызгоуловитедь. Заявка на изобретение К» 5067886/26 от 26.05.92. Решение о выдаче патента РФ от 13.05.94. МПК5 ВИД 45/00.