автореферат диссертации по химической технологии, 05.17.01, диссертация на тему:Интенсификация тепломассопереноса в производствах ЭФК и СФК с использованием низкочастотных колебаний

В D ОЛ .

Россиискии химико-технологический университет им. Д. И. Менделеева

I п'< -1"4 п >.

(Uli iJJ'i

На правах рукописи

ЛЕБЕДЕВ ВИКТОР СЕРГЕЕВИЧ

ИНТЕНСИФИКАЦИЯ ТЕППОМАССОПЕРЕНОСА В ПРОИЗВОДСТВАХ ЭФК И СФК О ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ НИЗКОЧАСТОТНЫХ КОЛЕБАНИЙ

05.17.01 — Технология неорганических веществ

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук

fA осква — 1994

Работа выполнена на кафедре общей химической технологии Российского химико-технологического университета им. Д. И. Менделеева.

Научный руководитель — доктор технических наук, доцент Беспалов А. В.

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор, член-корр. РАЕН Петропавловск кий И. А.; кандидат технических наук Михайлов А. В.

Ведущая-организация — Государственный институт проектирования основных химических производств (ГИПРОХИМ)

Защита диссертации состоится <,-¿0 А^^А/

1994 г. в _час. в ауд^^^на заседании спе-

циализированного совета Д 053.34.10 в Российском химико-технологическом университете имени Д. И. Менделеева (125047, Москва, А-47, Миусская пл., д. 9),.

С диссертацией можно ознакомиться в научно-информационном центре РХТУ им. Д. И. Менделеева.

Автореферат.разослан 1994 г.

Ученый секретарь специализированного совета

В. Ю. ОКОРЕНКОВ

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ.

Актуальность проблемы. Температура пульпы в реакционной ;истеме (производство ЗФК) определяет эффективность 'кислотного разложения фосфата. Анализ действующих различных систем охлаждены реакционной пульпы, в производстве ЭФК показывает, что для >твода избыточного тепла, перспективно воздушное охлаждение её Особенно в полугидратном способе производства ЭСК) в пенном ре-киме (охладители тарельчатого типа). ' Наряду с положительными :войствами этого способа охлаждения ему присущи и отрицательные - такие как: довольно значительный удельный расход воздуха, по-зыаенный выброс фтористых соединений в атмосферу, значительная материалоемкость, повышенное гидравлическое сопротивление и т! д. Аналогичная ситуация появляется и в случае выпаривания ЗФК при 1рямом контакте с горячими топочными газами, где продукционную ЯК охлаждают также в охладителях тарельчатого типа.

Поэтому вполне естественно расширить исследования по даль-¡еЯшему совершенствованию процесса охлаждения реакционной пульну продукционной СФК в пенном режиме в производствах ЭФК и Ж . '

Одним из эффективных способов повышения однородности газо-кидкостного слоя на контактных устройствах н, следовательно, интенсификации процесса тепломассопвреноеа на «и* является наложе-ше на контактирующие фазы низкочастотных колебаний, что, в свою зчередь, приведет к интенсификации процессов охлаждения реакционной пульпы производства ЭФК, продукционной СЖ и т. д., а это 1меет большое практическое значение.

Настоящая работа выполнена в соответствии с Постановлением ГКНТ при СМ СССР от 27. 04.89. - "Создание энергосберегающих процессов на основе рациональных химико-технологических схем, опти-.«тиции теплообменного оборудования и эффективных технологий разделения смесей" - Задания 16. 5, - 15. 24, а также с Координационным планом РАН "Теоретические основы химической технологии". Номер регистрации темы 01.910001275.

Цель работы. Разработка способа интенсификации стадий охлаждения реакционной пульпы в производстве ЭФК, продукционной ЗФК и абсорбции отходящих газов в производстве СФК (методом ва-

куум-выпарки) с использованием низкочастотных колебаний, вноси мьи в систему эластичными контактными устройствами.

Научная новизна диссертации заключается в следующем.

Выполненные экспериментальные исследования позволили обос новать новый способ интенсификации тепломассопереноса на ста дии охлаждения в производствах ЭФК и СФК (тарельчатые охлади тели), используя энергию взаимодействующих потоков (газового жидкостного)- на эластичном контактном устройстве (тарелки про вального типа большого свободного сечения).

Определена область низкочастотных колебаний эластичных та релок провального типа большого свободного сечения, в которс интенсифицируется процесс тепломассопереноса (испарительное ох лаждение жидкости, абсорбция отходящих газов и т.д.).

Предложен механизм, объясняющий интенсификацию тепломассо переноса за счет наложения низкочастотных колебаний на взаимо действующие фазы, экспериментально подтвержденный данными по га зосодержанию газожидкостного слоя.

Изучено влияние температуры, вакуума на процесс концентри рования промышленной дигидратной ЭФК, а также исследовано расл ре деление фтора, 503 по фазам при концентрировании ЭФК (до 63

65%. мае; Р205) методом вакуум-выпарки.

Практическая значимость результатов работы.

. Разработана методика для экспериментального определени частоты и" амплитуды колебаний эластичной тарелки провального ти па и газожидкостного слоя.на ней (с использованием пьезо- и тен зопреобразователей), а также предложена методика для опрэделени газосодержания в газожидкостном слое (по электропроводности) к эластичной тарелке провального типа.

• Разработано аппаратурное оформление (охладители, конденсг торы с эластичными тарелками провального типа большого свободне го сечения Рев >, 40%) для проведения процессов охлаждения реаь ционной пульпы (производство ЭФК), охлаждения продукционной СЕ полученной при прямом нагреве ее- горячими газами,; конденеащ водяного пара и абсорбции фтористых газов в производстве СФК вг куум-выпаркой.

Предложена область применения разработанного спосо(

■ - 3 -

штенсификации тепломассопереноса

Предложена технология получения СФК концентрацией 63-65% ¿ас. Р2Од методом вакуум-выпарки, позволяющая уменьшить -капитальные затраты на ее реализацию па сравнению с действующими технологиями, а также уменьшить газовые выбросы, содержащие ¡/гор, туман Р205 в атмосферу.

Выданы исходные данные ГИПРОХЩу для ТЗО, разрабатываемого зля Белореченского ПО "Минудобрения" и предназначенного для реконструкции производства СМй, а также для проектирована систем воздушного охлаждения, снабженных охладителями с эластичными тарелками, провального типа большого свободного сечения (Рев ^ 40«.

Апробация работы. Результаты работы докладывались на IV Московской конференции молодых ученых по химии и химической технологии с ыеэдународным участием "ШШ-90", Международной конференции молодых ученых по химии и хишческой технологии "1ШТ-7", научно-техническом совете АО "Воскресенские минеральные удобрения".

Публикации. По теме диссертации имеется 8 публикаций, из них одно авторское свидетельство на изобретение, и одно положительное решение по ааявке N 5019459/26, приоритет от 15.07.93 г.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, 5 глав, выводов и списка литературы, насчитывающего _ наименований, содержит _ рисунков, __ таблиц и __ приложений.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ.

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, сформулированы цель и основные задачи исследования, изложены основные результаты и положения, выносимые на защиту.

В первой главе проанализированы перспективы и тенденции развития производств ЭФК и СФК. Основное внимание при этом уделено системам охлаждения реакционной пульпы Э®, продукционной СФК (в производстве ее прямым контактом с горячими газами), а

также конденсации паров, содержащих Р, в производстве СФК вакуу) -выпаркой.

Отмечено,что в производстве ЗФК полугидратным методом ш стадии охлаждения преобладает воздушное охлаждение, а также выявлено влияние способа охлаждения на выбросы фтористых соединений в аткюсферу и создание замкнутых воздухооборотных систем.

Из анализа литературного обзора следует, что целесообразн« выполнение работ, направленных на дальнейшую интенсификацию теп-ломассопереноса таких технологических стадий, как охлажден» реакционной пульпы ЭФК, продукционной СФК и т. д. с использованием низкочастотных колебаний, накладываемых на взаимодействую®* потоки.

Во второй главе приведены описания действующих технологи ческих схем производств ЭФК (дигидратный, полугидратный), СФ (прямое концентрирование ЭФК горячими газами): основное внимани уделено системам воздушного охлаждения реакционной пульпы с при менением охладителей, работающих в пенном режиме ( цех ЭФК-3 полугидратный способ - АО "Воскресенские минеральные удобре ния"), системе воздушного охлаждения продукционной суперфосфор ной кислоты в производстве СФК прямым нагревом дигидратной ЭФ горячими газами (Булаковский химический завод). Рассмотрены воз модности, достоинства, недостатки действующих систем воадушог . охлаждения, а также тенденции их развития.

В третьей главе рассмотрены экспериментальные результаты получений в процессе исследования . испарительного охлаждени жидкости (система горячая вода воздух) при наложении на взаи »действующие, потоки низкочастотных колебаний, реализация коте рых осуществляется помещением во взаимодействующие потоки кои тактного устройства ( тарелка провального типа, изготовленная к эластичного материала).

Ускорение процесса тепломассопереноса и повышение его эффективности, как правило, в последних исследованиях осущэствляк за счет подвода внешней энергии: к газовому или жидкостному пс токам, к аппарату и т. д.

На наш взгляд весьма перспективным для реализации процесс«

'епломассоперекоса ( что имеет .место в процессах охлаждения реакционной пульпы - производство ЭФК, охлаждение продукционной !ФК, охлаждение отходяда газов - реактор разложения фосфата, входящих газов производства СФК вакуум-выпарним способом и \ д.) в автоколебательном режиме является использование энергии ¡заимодействия, например, газа с-жидкостью на эластичном контактном элементе- (эластичная тарелка провального типа большого ¡вободного сечения). На элементы такой тарелки снизу действует донамический напор газового потока,, а сверху - неуравновешенные :илы тяжести жидкости, за счет чего элементы эластичной тарелга 1 приходят в колебательное движение.

Чтобы выявить достоинства и недостатки предлагаемого способа интенсификации тепломассопереноса, в работе выполнено срав-(ение эластичных и жестких контактных устройств (провального ти-га) одинаковой геометрии. Кроме того, в качестве образца выбрана кветкая тарелка с Рсв=40% (изготовленная'из оргстекла) гидроди-шжческие, тепло- и массообменные характеристики которой достаточно глубоко исследованы и опубликованы в литературе. Совпадете собственных экспериментальных данных, полученных на жесткой гарелке, с литературными свидетельствует о корректном выполнении доставленных экспериментов и на эластичной тарэлке.

Визуальные наблюдения за поведением газожидкостного слоя на гарелке провального типа, изготовленной из эластичного материала, и жесткой тарелке, а также фотографирование его показывают, что с увеличением скорости газового потока рост высоты газожидкостного слоя на жесткой тарелке происходит значительно быстрее [Рис. 1а), чем на эластичной. По сравнению с-жесткой тарелкой эластичная тарелка провального типа аналогичной конструкции значительно расширяет интервал устойчивой работы как по газу, так и по жидкости (до 4.01) (значительно раньше образуется устойчивый газожидкостный слой и значительно позже происходит захлебывание аппарата, секционированного эластичными тарелками).

Сравнение гидравлического сопротивления эластичной и жесткой тарелок показывает, что в области высоких значений скоростей (особенно, при Ук > 3,5 м/с, где - скорость газа в

*P*i6jfh

to гм

14

го э.о Ad sa&o %н/с го зо ал so do

Рис. 1. Гидродинамические характеристики эластичной и жесткой тарелок (колонна 150x150 мм, Рев тарелок 40Х) .

а. Зависимость высоты газожидкостного слоя от скорости газа 1-жесткая тарелка (оргстекло); Е-эластичная тарелка (вакуумная

о о

резина). Шотность орошения 30 м\/м*"хч

б. Зависимость гидравлического сопротивления от скорости га

за Плотность орошения оршения.м^'/м^хч: 1-30,0 , 2-60,0 (эластич ная тарелка); 3-32,0 (ур-иие Вальдберга Ю. А. 'с соавторами) 4-33,3 (ур-ние Маяка В. И. и Цат розова В. И.)-, 5-60,0 (ур-п» Вратчикова Г. Г,).

свободном сечении колонны) дРж > АРзл, ш -.^еы экспзриыентальиь данные по гидравлическому сопротивлению для эластичной тарел* не обрабатывайся удовлетворительно уравнениями Маяка Е И. и Неа розова Ей., Вратчикова Г.Г. (Рис. 16), предназначенными для р£ чета аР жестких щелевых тарелок лр'зального типа Оольиого свобс кого сечения (Тсв > 30%), что свидетельствует о наличии друге гидродинамической структуры газожидкостного слоя на 'зластичнс тарелке, по сравнению с жесткой.

Удовлетворительно описывает экспериментальные данные по ¿P [о Wk < 3 м/с уравнение Вальдберга А. !й с соавторами, но и оно фактически не применимо к экспериментадьнш данным по дР при Vk 3 м/с.

Подтверждение тому. что.на эластичной тарелке совсем другая ¡труктура газожидкостного слоя, чем на жесткой, можно найти и в «спериментальных данных по эффективности тепло- и массопереноса. 1а рис. 2 представлены данные по мйссоотдаче, "лимитируемой сопро-■ивлением жидкой фазы (десорбция углекислого газа из воды возду-:ом). При прочих равных условиях коэффициент массоотдачи в жид-»й фазе на эластичной тарелке выше на 20-40%, чем на жэст-:оЯ. Используя отношение ДЛ /дР, характеризующее массоотдачу в звдкой фазе за с .ст единицы энергии, затрачиваемой на преодоле-!ие гидравлического сопротивления , можно прийти к выводу, что частичная тарелка имеет более высокое значение этого показателя на 30-40% и выше в зависимости от нагрузок по газу и жидкости).

Данные по степени извлечения аммиака из воздуха водой пока-ывают та!сжз явные преимущества эластичной тарелки. Зффектив-ость улавливания аммиака на одной эластичной тарелке мо.тгт дос-игать 98,0-98,5% и выше. Па двух эластичных тарелках в исследо-

I&HHOM диапазоне нагрузок (L=13,9-55,5 m'Vm2*^,' Wk=3,5-5,0 м/с) |ффэктивность улавливания аммиака может быть такой, как на трех сестких (неподвижных) аналогичной конструкции при орошении раст-юраш фосфатов аммония.

Для оценки испарительной способности тарелок провального ■ипа при охлаждении жидкости сняты кинетические кривые испари-'ельного охлаждения (в колонне сечением 150Хх50 мм с тремя та-

>елками Fcb=40%, температура воздуха на входе 11+2°С, а темпера-

ура жидкости изменялась от 90+4°С до 25+3°С) на системе горячая юда - воздух. °

Оценку интенсивности испарительного охлаждения жидкости да-1али как в виде зависимости относительной влажности воздуха, ухо-[ящего из охладителя, от его температуры, так и в виде кинетиче-:ких зависимостей (1/t = F(r}) (Рис. 3(а,б}), обработанных (и для зестких тарелок и для эластичных) по эмпирическим уравнениям вида:

Рис.%. Зависимость коэффициента

массоотдачи, лимитируемой ¡0 сопротивлением жидкой- фааы, от плотности орошения ( десорбция углекислого газа из воды). Ш = 2,8-3,0 м/с: 1-хесткая тарелка (оргстекло); 2-эластичная тарелка (вакуумная резина).

№

■ко го

го

* 30 25 20

Ьозду* -у^бода

за

25 20 /5

30

Ш 50

ыЦм7н

ШФо

Воздт-

у^-Ша

5 *0 *5 го 25 Т,1*7ин ё ю /5 ¿0 25 *Т,кин

Рис.3. Зависимость температуры воды на входе в колонну (/) и температуры воздуха, уходящего из нее, (2) от времени

а. жесткая тарелка (оргстекло)

б. эластичная тарелка (вакуумная резина)

Рис.4. Принципиальная блок-схема измерения колебаний эластичного

контактного элемента: I - пьезопреобразователь ГЗГЬЗИ; 2-тройник; 3-аналигатор спектра СК4-56; 4-тензоусилитедь"Топаз-3-02' 5-автоматический потенциометр КСП-4; б-6сцилографС1-67. .

для жестких тарелок

(l/tcv)R,0 = (12,6 + 0,65-0*0,001

DA к,

(1/Ьвых)воад - (15,2 4- 0,62«*0.001 (1)

для эластичных тарелок

(l/tBX)1^0 - (12,6 4- 0,7Г)*0,001

(1/wb03fl.= + 0.?2г)*0,001 (2)

Из представленных зависимостей следует, что теплоеъем более интенсивно осуществляется в охладителе с эластичными тарелками. Данные о влагосодержании воздуха, уходящего аз охладителя, такмг подтверждают более высокую эффективность испарительного охлаждения на эластичных контактных устройствах.

Итак, все вышеприведенные экспериментальные данные подтверждают преимущество эластичных тарелок провального типа по сравнению с жесткими (неподвижными).

Можно предположить, что это результат взаимодействия газа с жидкостью, приводящий в колебательное движение эластичные элементы, составляющие тарелку, с частотой собственных колебаний, при этом происходит саморегулирование свободного сечения тарелки при одновременном улучшении однородности структуры газожидкостного слоя.

Чтобы выявить природу этого явления была разработана методика измерения частоты и амплитуды колебаний элементов эластичной тарелки (а также газохидкостного слоя на.ней).

Частоту и амплитуду колебаний эластичных контактных элементов замеряли пьезометрическими преобразователями ГЗП-ЗП (3.833. 002 ТУ), жестко связанными с колеблющимся элементом и расположенными в двух взаимоперпендикулярных плоскостях так ,что сигнал одного иг преобразователей характеризует колебания в вертикальном направлении, а другой - в горизонтальном. Сип,а- от пьеао-ареобразователей поступает на низкочастотны.) вход ичзлизатора спектра СК4-56. позволяющему получить амплитудно-частотные характеристики (АЧХ).

Параллельно анализатору спектра подключен импульсный осци-лограф С1-67. фиксирующий интенсивность и тип сигнала, покупаемого с пьезопреобразбвателей. ■

К в:- геовыходу анализатора спектра СК4-56 через тензоусшштедь "Топаз -3-02", усиливающий сигнал до необходимой величины, подключен автоматический потенциометр КСП-4, записывающий изображение с индикатора анализатора спектра СК4-56. Ва Рис. 4 представлена блок-схема измерения колебаний эластичного контактного элемента Полученные АЧХ позволяют построить.зависимости амплитуды и частоты колеблющегося эластичного контактного элемента от нагрузок по газу и жидкости.

■Заменяя пьезопреобразователи на тензо- для определения частоты колебаний элементов эластичных тарелок получали одинаковые диаграммы спектра колебаний.

Для определения частоты колебаний газожидкостного сдоя на эластичной тарелке в качестве датчиков использовали злектретные микрофоны, «деланные в стенку колонны "заподлицо".

Совпадение первых гармоник спектра колебаний газожидкосгно-го слоя и эластичной тарелки свидетельствует о том, что система (эластичная тарелка провального типа + газожидкостный слой) автоколебательна

Используя разработанную нами методику измерения частоты и амплитуды колебаний определена область низкочастотных колебаний эластичной тарелки (изготовлена из вакуумной резины) - 10-25 Гц (Рис. 5(а,б), в которой наблюдали повышенный теплосъем, эффективность массоперекоса, понижение гидравлического сопротивления и т.д.

Одно из возможных объяснений повышенной эффективности,' расширения интервалов устойчивой работы эластичных тарелок и т. д. -более однородная структура газожидкостного слоя по сравнению.с жесткой, тарелкой. Для доказательства этого положения разработана методика определения газосодержашш в газожидкостном слое на эластичной тарелке провального типа по его электропроводности. Показано: с увеличением плотности орошения газосодержайие слоя на эластичной тарелке уменьшается, как и на жесткой (неподвижной), но абсолютная величина его несколько выше во веем диапазоне изменения плотности орошения. Измерение газосодержания по сечению газожидкостного слоя на эластичной тарелке провального типч чм—^ ^о наложило низкочастотных колебаний на слой позволяет получить более однородную структуру газожидкостного

ад Як "б го м %,7с

Рис.5. Зависимости частоты (а) и амплитуды (б) колебаний эластичного контактного элемента от скорости газа

Содержание Рг05%(»ее)

б н/]а 7и/7я ЮиПа

б-р-/4 кПа

т

90 &0

70.

20

Iа

Иопицестбо

■Щщ

¿.1,2

бкоь : 'мсоте

ч

6 гаъобой фазе .1 .

то-

т

200 55

Рис. 6, Зависимость содержания .?,0с;Д мае. в упариваемой от температуры упарки.

60 ббОадерж

Рис.7. Распредиление фтора по . фазам в процессе упарки ЭФЯ.

слоя (величина в любой точке сечения слоя практически одинакова) по сравнению с жесткой тарелкой.

Четвертая глава посвящена вопросам концентрирования экстракционной фосфорной кислоты до суперфосфоркой.

Исследован процесс получения СФК 63-65% мае. Р^О^ из промышленной дигидратной 3<1К состава: 52-64Х'мае. Р205; 0,4-0,62 мае. Г; 4,2-4,6% мае. Б03.. Концентрирование ЗФК проводили при вакууме

Р-1,6-14,0 кПа и в диапазоне температур: 60-200°С.

В процессе выпаривания Э<Ш измеряли содержание Р£%. 5С>з. Р

в упариваемой кислоте, а также содержание Р в конденсате и газовой фазе, что давало возможность получить информацию по распределению фтора по фазам. Содержание Р205и ЗОд в жидкой фазе опре-

,* О ' .

деляли колориметрическим методом, а содержание Р ионометрическим. .

Ш рис.6 приведены зависимости содержания Р20& в упариваемой фосфорной кислоте от температуры упаривания и различном вакууме, на основе которых можно выбрать рабочую область ведения процесса. Характер кривых содержания ЗОд в упариваемой фосфорной

кислоте от температуры упаривания по форме аналогичен приведенным на рис. б.

На рис.? представлено распределение Е по фазам в зависимости от концентрации упариваемой ЭфК. Полученные экспериментальные данные были использованы, для расчета аппаратов с эластичными тарелками для конденсации и абсорбции отходящих газов из вакуум-испарителя.

Также исследована зависимость скорости корразии от температуры таких материалов, как стали Х18Н10Т, Эй-943, углеграфит в кислоте с 62.8%' мае. Р20с гравиметрическим методом. Из полученных данных следует,-что для производства СФК (63% мае. Р^О^) вакуум-выпаркой в предлагаемой рабочей области вакуума и температуры можно избежать применения таких дорогостоящих материалов, как Хастеллой-6, Саникро-28, и использовать относительно дешевы; и доступный углеграфит или сталь Х18Н10Т.

На основании полученных экспериментальных данных предложен: технологическая схема получения С® концентрацией 63-65% мае Р£С% методом вакуумной выпарки (рис. 8), в которой ЭФК упариваю

Рис.8. Технологическая схема получения СФК (63-657. масс. Р20д)

1 - испаритель с греющей камерой; 2.6.10 - циркуляционный насос; 3 - сепаратор выпарного аппарата; 4 - барометрический конденсатор; 5 - теплообменник; 7 - циркуляционный сборник; 8 - эжекторный насос; 9 - сборник продукционной СФК; 11 - холодильник лля охлаждения <Ж

под вакуумом 1,6-8,0 КПа и при температуре 85-10б°С до концентрации 63-65% мае. Р205 и конденсируют пар в барометрическом конденсаторе с эластичными тарелками провального типа, подавая на стадию конденсации раствор фосфатов аммония, при этом одновременно идет абсорбция фтористых гааов. Такой подход упрощает стадию абсорбции, поскольку отдуваемые фтористые газы при упарке ЭФК абсорбируются растворами фосфатов в барометрическом конденсаторе с эластичными тарелками, и позволяет изготовить конденсационное, теплообменное, эжекционкое оборудование из та;ах конструкционных материалов, как Х18ЩТ, углеграфит.

В пятой главе приведены расчеты промышленных систем воздушного охлаждения реакционной пульпы в полугидратном способе производства ЗОЖ,. продукционной СФК в производстве С® прямым методом концентрирования (горячими газами), системы конденсации с одновременной абсорбцией фтористых газов в* производстве СФК вакуум-выпаркой, в которых используется метод интенсификации мас-сотеплопереноса с использованием эластичных контактных элементов. Показано, что использование такого подхода позволяет увеличить теплосъем, уменьшить гидравлическое сопротивление и, следовательно, материалоемкость. Так, например, сравнение расчитанной промыаленной системы воздушного охлаждения реакционной пульпы в производстве ЭФК с использованием эластичных контактных элементов с действующей системой охлаждения показывает уменьшение гидравлического сопротивления (на 580-750 Па) и расхода воздуха, подаваемого на охлаждение реакционной пульпы (почти в два раза).

' 'Предложены конструкции промышленных систем охлаждения, интенсифицирующих тепломассоперенос за счет наложения низкочастотных-колебаний на взаимодействующие потоки.

. Даны примеры технико-экономических расчетов предлагаема* технических решений. Так, например, выполнено сравнение технико-экономических показателей производства СФК концентрацией 63-652 масс. Р205 для различных вариантов: огневая упарка ( или прямой контакт дигидратной ЗШ с горячими тазами) в концентратор« тарельчатого типа, вакуум-выпарка в концентраторах различногс типа (эрлифгный, тарельчатый) и предлагаемый в работе. Как технико-экономические показателя, так и экологические, показывай преимущества предлагаемого способа получения СФК: уменькение ка

дитальных затрат в 2,0 раза, расхода парогазовой смеси в 12 раз ■|по сравнению с выпаркой в концентраторе тарельчатого типа); уменьшение капитальных затрат в 2,5 раза, расхода парогазовой смеси в 5 раз (по сравнению с выпаркой.в концентраторе эрлифтно-' го типа).

ВЫВОДЫ-

1. Разработай новый способ интенсификации тепломассопере-носа в производствах ЭФК и СФК с использованием низкочастотных колебаний, получаемых в результате взаимодействия потоков на эластичном контактном элементе (эластичные тарелки провального типа большого свободного сечения - Рев >, А07,). Предложена область применения- разработанного способа интенсификации: охлаждение реакционной, пульпы в производстве ЭФК. охладдение продукционной СФК в производстве СФК методом прямого концентрирования Э1К (горячими газами), охлаждение паров и газов в производстве СФК вакуум-выпаркой (совместная конденсация паров и абсорбция фтора).

?,. Предложена методика определения частоты и амплитуды колебаний эластичного контактного элемента и газожидкостного слоя на нем. Определена область низкочастотных колебаний эластичных тарелок провального типа большого свободного сечения (10-25 Гц), в которой увеличивается тепломассоперенос, эффективность абсорбции и т. д.

3. Разработаны конструкции гепломассосбменных аппаратов, конта-стные элементы которых совершают низкочастотные автомодельные колебания при взаимодействии на них реакционных потоков.

4. Получены экспериментальные данные по раерределечию фтора •о фаза". Предложен новый спссоб полу-гения ''!К *о:<центрацией 63-05' ,,зс. Р205 'метод вакуум-выпарки). позао-гзхктй уменьшить

капитальные затраты на его реализацию по сравнению с действующими технологиями, а также уменьшить'газовые выбросы, содержащие фтор, туман Рг05 в атмосферу. Изучено влияние температуры,

вакуума на процесс концентрирования промышленной дигидратной ЭФК (до 63-65% масс. Р?Ос) методом вакуум-выпарки.

5. Результаты исследований переданы в ГМЛРОХШ для ТЭО, разрабатываемого для Белореченского ПО "Минудобрения" и предназначенного для реконструкции производства СФК, а также для проектирования систем воздушного охлаждения реакционной пульпы в производстве ЭФН.

Основные положения диссертационной работы опубликованы в . следующих работах: .

1. Беспалов А.Е, Зотов Е.Б., Лебедев ЕС. Абсорбция хорошо растворимого газа на эластичной тарелке провального типа// Избранные доклады IV Московской конференции молодых ученых по химии и химической технологии с международным участием ('ЧКХТ - 90"), Шск. хим.-технолог. ин-т им. Д. И. Менделеева, Москва, 1990 - С. 4-11.

2. Беспалов^А.Е , Зотов Е.В., Лебедев ЕС. Абсорбция ш.шака на эластичной тарелке провального типа большого свободного сечения// ЖПХ - 1991. -Т. 64,N 10. - С. 2199-2201,

3. Беспалов А. Е , Лебедев Е С. и др. Способ получения высоко концентрированной фосфорной кислоты (суперфосфоряоЯ кислоты)./ Положительное решение ВНИИГПЭ по ваявке N 50194Б9/26 от

. 16.07.93 г.

• 4. Беспалов А.Е. Лебедев ЕС., Григорьев К. & , Зотов Е. Е Воздушное охлаждение пульпы в производстве полугидратной Э4К

- 111093.- 10 е. - Дея. в ВИНИТИ 28.10.1983 г. N 2687-93 Деп. б. Лебедев ЕС, Зотов Е.Е , Беспалое А.Е Производство С® с

применением вакуум-испарительной техники. - М., 1993. - 10 с.

- Деп. в ВИНИТИ 28.10.1993 г. Н 2888-93 Деп.

6. Лебедев Е С., Пряхина А. Е , Зотов Е. Е , Беспалов А. Е Процесс получения С® (концентрация Р205 63-65Х мае.)//7-ая Международная конф. молодых ученых по химии и химич. технолог. "Шда-7"/. Тез. дом. - Москва, 1993 - С. 107

7. Лэбедев Е С., Григорьев К. Е , Беспалов А. Е ,' Зотов' Е. Б. Интенсификация процесса•воздушного охлаждения реакционной пульпы в производстве ЭФК. // 7-ая 1!еждународная кокф. молодых

' ученых , по химии и химич. технолог. "ШХТ-7"/ Тез. докл.-

Шсква, 1993.- С. 106. 8- Авт. сеид. N 1810076 (СССР). ШЭ. БОЮ 3/22. - 1!ассообменный аппарат. / Беспалов А.Е , Лебедев ЕС. и др.