автореферат диссертации по энергетике, 05.14.04, диссертация на тему:Определение тепловых потерь и снижение энергозатрат газо(паро)жидкостных аппаратов на предприятиях топливно-энергетического комплекса

На правахрукшиси

ГАВРИЛОВ АРТЕМ СТЕПАНОВ

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕПЛОВЫХ ПОТЕРЬ И СНИЖЕНИЕ ЭНЕРГОЗАТРАТ ГАЗО(ПАРО)ЖИДКОСТНЫХ АППАРАТОВ НА ПРЕДПРИЯТИЯХ ТОПЛИВНО-ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО КОМПЛЕКСА

Специальность 05.14.04 - промышленная теплоэнергетика

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Казань 2010

4840050

Работа выполнена в ГОУ ВПО «Казанский государственный энергетический университет».

Научный руководитель:

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Лаптев Анатолий Григорьевич

доктор технических наук, профессор Гурьянов Алексей Ильич

Ведущая организация:

кандидат технических наук Шамсутдинов Эмиль Василович

ГОУ ВПО Казанский Государственный Технологический Университет (КХТИ)

Защита состоится «23» декабря 2010 г. в 16 часов 00 мин. на заседании диссертационного совета Д212.082.02 в ГОУ ВПО «Казанский государственный энергетический университет» по адресу: 420066 г. Казань, ул.Красносельская, д. 51, зал заседаний Ученого совета (Д-223)

Отзывы на автореферат диссертации (в двух экземплярах заверенные печатью учреждения) просим направлять по адресу: 420066, г. Казань, ул. Красносельская, д. 51. Тел./факс: 8-(843)-519-42-54.

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

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

Автореферат разослан « 22 » ноября 2010 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета Д212.082.02 кандидат химических наук, профессор ^рЗбе.,

Э.Р. Зверева

Актуальность работы.

Использование газо(паро)жидкостных аппаратов в химической, нефтехимической, азовой и других отраслях промышленности связано с большим потреблением тепла. Исследования в области теоретической и экспериментальной гидродинамики и тепло-1ассообмена газожидкостных сред являются актуальными и позволяют решать :ледующие научно-технические задачи:

1. Теоретическое исследование процессов тепло- и массопереноса в тепловых :истемах и установках, использующих тепло, в том числе газожидкостных аппаратов.

2. Совершенствование методики расчета оборудования и теплоиспользующих ■становок с целью улучшения их технико-экономических характеристик, а также кономии энергетических ресурсов.

3. Выбор режимных и конструктивных параметров тепломассообменных и реакционных аппаратов с целью экономии энергетических ресурсов и улучшения качества продукции.

4. Разработка теоретических аспектов и методов интенсивного энергосбережения в тепловых технологических системах.

Для решения вышеперечисленных задач необходимы разработки математических моделей процесса теплообмена с минимальным привлечением экспериментальных данных, позволяющих учесть влияние гидродинамических и режимных параметров на эффективность теплоотдачи от газожидкостной смеси к стенкам теплообменных поверхностей и элементов конструкции. Однако сложность гидродинамического состояния газожидкостных систем не позволяет в настоящее время дать строгое математическое описание происходящих в них явлений переноса тепла.

Детальное изучение явлений теплообмена и гидродинамики газожидкостных течений важно не только с практической точки зрения, но и представляет научный интерес. Этим объясняется возрастание числа работ по изучению газожидкостных потоков.

Объектами исследования диссертационной работы являются тепломассообменные аппараты с газо(паро)жидкостными средами при больших тепловых нагрузках. Такими аппаратами на предприятиях топливно-энергетического комплекса (ТЭК) и нефтехимии являются термические барботажные деаэраторы и испарители, ректификационные установки, абсорберы, газлифтные аппараты, реакторы с газожидкостными средами, выпарные аппараты и д.р. Цель работы:

1. Разработать энергосберегающие научно-технические решения для тепломассообменных аппаратов с газо(паро)жидкостными средами с большими потреблениями и выделениями теплоты.

2. Использовать математические модели пограничного слоя и обобщённую гидродинамическую аналогию, и получить уравнения для расчета коэффициентов теплоотдачи от газожидкостных потоков к стенкам аппаратов и элементам конструкций.

3. Выполнить расчёт тепловых потоков от барботажного слоя к стенке колонн при ректификации смесей. Снизить тепловые потери в окружающую среду при работе колонн за счёт выбора эффективных теплоизолирующих материалов.

4. Разработать алгоритм и выполнить расчет теплоотдачи при работе газожидкостных реакторов. Модернизировать конструкцию теплообменных элементов для охлаждения реакционной смеси. Снизить потери теплоты.

Научная новизна.

На основе использования моделей пограничного слоя и гидродинамической аналогии переноса импульса и тепла получены уравнения для расчета коэффициентов теплоотдачи при различных режимах движения газо(паро)жидкостных сред вдоль твёрдых поверхностей (стенок и элементов конструкций аппаратов). Установлена область применения гидродинамической аналогии Чилтона-Кольборна.

В полученных уравнениях, для расчёта коэффициентов теплоотдачи от газо(паро)жидкостных сред, параметры находятся на основе средней диссипируемой энергии и консервативности законов трения к различным возмущениям (подход Кутателадзе, Леонтьева), используя потоковое соотношения баланса импульса в пограничном слое.

Разработана методика расчёта тепловых потерь от ректификационных колонн, теплообменников и газожидкостных реакторов в окружающую среду с использованием полученных уравнений.

Практическая значимость.

Разработаны энергосберегающие научно-технические решения при работе газо(паро)жидкостных аппаратов с большим потреблением и выделением теплоты.

Сделан обоснованный выбор тепловой изоляции для ректификационных колонн, тешюобменных аппаратов и химических реакторов с газожидкостными средами.

Выполнены расчёты и определены режимные и конструктивные характеристики газожидкостного реактора с элементами охлаждения рабочей среды в производстве фенола.

Разработанные алгоритмы используются для выполнения расчетов газожидкостных аппаратов в Сургутском заводе стабилизации конденсата (ЗСК) и ПИ «Союзхимпромпроект».

Основные результаты, полученные лично автором:

- на основе использования гидродинамической аналогии получены уравнения для коэффициентов теплоотдачи, произведены расчеты и выполнен сравнительный анализ с опытными данными для различных случаев теплообмена газожидкостных сред;

- на основе функций турбулентного обмена получено уравнение для коэффициента импульсоотдачи у,

- на основе использования полученных выражений для определения теплоотдачи от газожидкостной смеси представлен метод и выполнен расчет тепловых потерь ректификационного аппарата в окружающую среду. Произведён сравнительный анализ тепловых потерь через стенку ректификационной колонны при использовании различных видов теплоизоляционных материалов.

Автор защищает:

- математическую модель и получение уравнения для коэффициентов импульсоотдачи и теплоотдачи;

- метод и результаты расчета тепловых потерь аппаратов с большим выделением тепла в окружающую среду;

- результаты расчета газожидкостного реактора в производстве фенола.

Апробация работы:

по теме диссертационной работы опубликовано 15 работ, в том числе - 2 статьи в ведущих рецензируемых научных журналах из перечня ВАК (Известия вузов «Проблемы

нергетики»; «Труды Академэнерго»),

Наиболее значимые результаты работы доложены на международной научной конференции «Математические методы в технике и технологиях ММТТ-20», Ярославль: 1ГТУ, 2007; Международная научная конференция «Математические методы в технике и технологиях MMTT-2I», Саратов: СГТУ, 2008; Международная научно-практическая :онференция «Энергетика 2008: инновации, решения, перспективы» КГЭУ, г. Казань; Международная юбилейная научно-практическая конференция "Передовые технологии и перспективы развития ОАО "КАЗАНЬ ОРГСИНТЕЗ", г. Казань, а так же на аспирантско-магистерских семинарах КГЭУ г. Казань с 2004-2009г. Объем и структура работы.

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованных библиографических источников.

Диссертация содержит 113 страниц машинописного текста, 13 таблиц, 29 рисунков, список литературы из 175 источников отечественных и зарубежных авторов, справки об использовании результатов на предприятиях. Основное содержание работы.

Во введении формулируется цель работы и обоснована актуальность темы диссертационной работы.

В первой главе рассмотрены основные проблемы энергосбережения на нефтехимических производствах и на предприятиях ТЭК. Анализ литературных источников показал, что действующие технологические установки предприятий ТЭК имеют значительные резервы по снижению энергозатрат. Представлена основная классификация газожидкостных аппаратов, способы и оборудование для отвода теплового потока при совершении процессов с большим выделением тепла. Для расчёта коэффициентов теплоотдачи от газо(паро)жидкостной смеси представлен целый ряд эмпирических и полуэмпирических выражений. Сделан вывод, что актуальной задачей является разработка математической модели процесса теплообмена с помощью теоретических уравнений, позволяющих учитывать влияние конструктивных и режимных параметров на эффективность теплоотдачи.

Во второй главе рассмотрены различные модели турбулентного пограничного слоя и их применение для определения коэффициента теплоотдачи от газожидкостного потока. Рассмотрена гидродинамическая аналогия Чилтона-Кольборна, позволяющая вычислять коэффициенты теплоотдачи на основе результатов гидродинамических исследований аппаратов в виде:

С/ 2Рг п

2г

где Sty - тепловое число Стантона; С f =—^ - коэффициент трения; гст - касательное

1 р U1

Ж 00

напряжение на стенке, Па; Рг - число Прандтля. Показатель степени этого числа п зависит от гидродинамических условий взаимодействия фаз. В случаях турбулентного движения однофазного потока вдоль твердой поверхности значение лежит в пределах я={3-ь4), причем Чилтон и Кольборн принимали п=3. По определению число Стантона записывается в виде:

"ж„ , (2) т с р и

р г Ж оо

где аж - коэффициент теплоотдачи, Вт/(м2-К); с,т - удельная теплоёмкость жидкости, Дж/(кгК); рж - плотность жидкой фазы, кг/м3; £/,. - средняя скорость потока относительно стенки, м/с.

Рассмотрено использование гидродинамической аналогии в форме (1) для расчета коэффициента теплоотдачи от газожидкостной смеси к стенке трубы. Причем в качестве основного параметра, учитывающего наличие в жидкости газовых пузырей, как показано в работах В.Н. Соколова и И.В. Доманского можно использовать выражение для динамической скорости:

V ж

где Во - диссипация энергии в пристенных слоях жидкости, Вт/м\

В работе СаМегЬапк Р.Н и Моо-Уаш^ М.В. на основе теории изотропной турбулентности Колмогорова показана справедливость зависимости (3), когда вводимая извне мощность N рассеивается равномерно во всем объеме системы (Е=МУж), Уж -объем жидкости, м3. Это так же справедливо с точностью до коэффициента пропорциональности % и в случаях, близких к изотропной турбулентности. Используя известное предположение, что газовые пузыри создают в жидкости турбулентность, близкую к изотропной, то долю диссипации энергии Е0 в пристенном слое, вызванную только пульсацией в жидкости от воздействия газа, записывают в виде Ео=хАЕ. Как показано в работах В.Н. Соколова и И.В. Доманского для барботажных колонн /=2,2 а для газлифтных аппаратов 1,9.

Из (1)-(3) с учётом коэффициента трения С/записано следующее выражение:

в т*рж (4)

ж 2рг 2/3 Рг 2/3ц Рг2/3(/

Ж Ж 00 Ж 00

Выполнены расчёты аж по уравнению (4) при ^,=0,025-^1 м/с и туж=0, 1-^1,0 м/с и выявлено ограничение на использование гидродинамической аналогии. При скорости жидкости в диапазоне от 0,5 до 1 м/с, наблюдается удовлетворительное согласование результатов расчёта коэффициента теплоотдачи от газожидкостного потока к стенке с опытными данными Соколова и Доманского. Расхождение составляет ±15^-25%. При »уж<0,5 м/с расхождение значительное, т. е. гидродинамическая аналогия в форме (1) нарушается (рис.1).

й » 0.5 I

Скорое 11, жидкости* м/с

-**-* - но ур-иго (4)

- опытные данные

Рис. 1 Зависимость коэффициента теплоотдачи от скорости жидкости при и>г=0,1 м/с, (/Ж=34°С, диаметр трубы <¿=0,025 м).

В работах С.Г. Дьяконова и А.Г. Лаптева (1994 г.) выполнено обобщение гидродинамической аналогии (1) для потоков с различными возмущениями (градиент давления, двухфазность и т.д.). Для этого использовано понятие эффективной скорости {/„(,, значение которой находится на основе известного коэффициента трения плоской поверхности С^ для однофазного потока и касательного напряжения на стенке для возмущенного.

Тогда коэффициент теплоотдачи для возмущенного потока с эффективной скоростью запишется в виде:

с т р ст

и ,РгЗ эф

где эффективная скорость:

и

эф

(6)

Р С, ж /„

Коэффициент сопротивления однофазного потока в трубе £=4С/) при турбулентном режиме по формуле Блазиуса:

(7)

Ке0'25

Из выражений (5)-(7) получено выражение для определения аж газожидкостного потока в трубе:

ж

С учётом динамической скорости для восходящего турбулентного движения

газожидкостной смеси по Соколову и Доманскому:

+ Иу аи <р(\-<р)^

из (8) и (9) получено:

а = 0,2-ж

с Р ,

f n2 г

ст

\ ж /

+ У V g« (р

Л жс отгг

К)2

Rel/8pr 2/3

(10)

где <р, - газосодержание; ит - относительная скорость фаз, м/с; % " эмпирический коэффициент, ,£=1,9.

Сравнение полученных по уравнению (10) значений коэффициента теплоотдачи аж с известными экспериментальными данными показало удовлетворительное согласование для восходящего газожидкостного потока (при Ргж=4,9; ^=0,025-^0,1 м/с; и>ж=0,1-Н м/с). Расхождение составляет ±15% (рис.2).

и

г* Я н К

«ю»

■э-

§ 2 10'

I) 0.5

Скорость жидкости, м/с

XXX - по ур-шо (10) и> - опытные данные

Рис. 2 Зависимость коэффициента теплоотдачи от скорости жидкости при \у,=0,1 м/с, (/Ж=34°С, диаметр трубы <¿=0,025 м).

Следовательно, обобщение гидродинамической аналогии в форме (8) даёт удовлетворительные результаты при расчёте коэффициента теплоотдачи «ж (10) от газожидкостной смеси к стенке и может использоваться в инженерных расчетах.

На основе обобщения гидродинамической аналогии на возмущенные потоки была рассмотрена зависимость для расчёта коэффициента теплоотдачи при ламинарном режиме (условно неподвижная жидкость и ^,<0,1):

а =0,62-р •с ж ж рж

X -V

ст ж

р

гж

•Рг

-2/3

(П)

где I - характерный размер, м.

При барботаже газа в неподвижную жидкость:

и^2,2-(уж-8-^}'25, (12)

де - скорость газа на полное сечение аппарата, м/с. Подставив в (11) выражение для динамической скорости (12) получено:

сг = 1,048'р -с ■И/2.£1/6-*1/6.£-1/3.Рг -2/3. (13)

ж 'ж рж ж ° г ж

Расчёт коэффициента теплоотдачи от газожидкостной смеси к теллообменной оверхности, выполненный по полученному выражению (13) (при газосодержании ><0,1), в условиях барботирования газа в неподвижную жидкость, показал расхождение опытными данньми не более 10%. Результаты расчётов проводились для системы оздух-вода (при /=34°). В следующем разделе второй главы рассмотрены различные модели турбулентного ограничного слоя с целью их использования для расчета теплоотдачи в газожидкостных редах.

Основные идеи механизма турбулентного переноса представлены трудами Прандтля и 'армана и развиты многими исследователями. Для математического описания еплоотдачи при турбулентном движении потока с учетом затухания турбулентности в язком подслое широкое применение получила модель диффузионного пограничного лоя. Ландау и Левич ввели теорию вязкого подслоя, где происходит постепенное атухание турбулентности. Уравнения теплового потока и касательного напряжения (поток импульса) имеют звестную форму:

д =а[Т -Т I, (14)

СТ > 00 ст'

г =рГ(и -и ), (15)

ст ' 00 ст

де у - коэффициент импульсоотдачи, характеризующий скорость переноса импульса, /с; (Уст=0; от - ядро потока; ст - стенка.

Коэффициент у стал широко использоваться в работах С.Г. Дьяконова, В.И. Елизарова А.Г. Лаптева с 1986 г. для моделирования процессов переноса в одно- и двухфазных редах.

Для определения коэффициента импульсоотдачи в пограничном слое толщиной д ожно использовать довольно общее выражение:

(я * V1 г

!-Г~ • (16)

де V, у г - коэффициенты молекулярной и турбулентной вязкости соответственно, м2/с; *=т/тст - безразмерное касательное напряжение; у - поперечная координата, м.

При известном коэффициенте импульсоотдачи у (16) и используя гидродинамическую налогию (1) из которой следует соотношение:

рс у

а—(17) Рг и

можно вычислить коэффициент теплоотдачи.

Коэффициент турбулентного обмена в (16) зависит от гидродинамики потока и

определяется законом затухания турбулентных пульсаций по толщине пограничноп слоя. Известно достаточно много различных функций ут(у) для двух- и трехслойны) моделей пограничного слоя с учетом затухания турбулентных пульсаций в пристенноГ области.

Функция турбулентной вязкости в уравнении (16) зависит от используемой модели турбулентности. На основе гипотезы затухания турбулентности в вязком подслое ] диссертации была рассмотрена известная модель Лапина, которая описывает турбулентную вязкость выражением:

(18)

где у-и-у!\ - безразмерная координата в пограничном слое; х=0,41 - константа Прандтля. Демпфирующий множитель К0 учитывает скорость затухания турбулентных пульсаций при приближении к стенке.

Представляя верхний предел интегрирования в виде переменной величины в выражении (16), в результате численного интегрирования с у,{у) в виде (18), в диссертации получена зависимость, которая хорошо аппроксимируется представленным выражением:

"*

Г =-, (19)

4,972 + 2,51п(й с - 0,137) о

где Дг=и.<5/у - безразмерная толщина пограничного слоя. На основе (17) и выражения (19) записан коэффициент теплоотдачи:

Р0»*

ж

Рг2 /3 (4,972 + 2,51п(к- -0,137

(20)

Значение безразмерной толщины пограничного слоя также можно определить из

выражений для у (19) и потока импульса г^ = рЯ1^ (15). Тогда следует:

= ехр

о

и

--4,972

/2,5

+ 0,137.

(21)

где и„=м>ж/( 1 -(рг) - средняя скорость потока, м/с; <рг - газосодержание.

Расчёт коэффициента теплоотдачи аж восходящего газожидкостного потока по выражению (20) с использованием полученного в диссертации уравнения (21) (при >»»,.=0,025+0,1 м/с, иу=0,4+1, м/с) показал удовлетворительное согласование с экспериментальными данными Соколова и Доманского (рис.3). Расхождение результатов лежит в пределах 10+15%. Однако выявлено ограничение на использование выражения математической модели для расчёта аж при ^<0,4 м/с, в связи с расхождением, которое достигает более 30%. Расхождение связано с тем, что на теплоотдачу от газожидкостной системы к стенке аппарата или элементам конструкции существенное влияние оказывают пузырьки газа или пара. Причём, существует предположение, что газовые пузырьки препятствуют проникновению турбулентных пульсаций от ядра потока к стенке. Это очевидно может иметь место при малых газосодержаниях слоя и небольших

эазмерах пузырьков. При повышении газосодержания и скорости движения пузырей они :ами начинают являться источником возникновения турбулентности за счёт образования вихревого следа.

гч

а i-5-io*

я г я п

| МО' §

^

| s-ie" 3

х

•е-•е

п О

Рис. 3 Зависимость коэффициента теплоотдачи от скорости жидкости при восходящем

движении газожидкостной смеси в трубе (н,,.=:0,025 м/с; ¿,=0,025 м). Система вода-воздух при

1=34°С.

В третьей главе на основе использования полученных выражений для определения коэффициентов теплоотдачи от газожидкостной смеси представлен метод и показан пример расчета тепловых потерь ректификационного аппарата в окружающую среду.

Одним из основных путей снижения энергозатрат процессов разделения смесей при проведении процессов ректификации являются мероприятия, связанные с обеспечением минимальных потерь теплоты в окружающую среду путем тщательной термоизоляции ректификационных колонн, тем самым снижая расходы греющего пара.

Объектами тепловой изоляции на предприятиях топливно-энергетического комплекса являются ректификационные колонны, регенераторы, скрубберы, реакторы, калориферы, теплообменники, емкости для хранения нефтепродуктов, конденсатосборники и т.д.

Надежность, долговечность теплоизоляционной конструкции, их безопасная эксплуатация и необходимый уровень энергосбережения во многом зависит от качества проектирования. Согласно нормативным документам тепловые потери должны составлять не более 1% от тепловой нагрузки аппарата. Поэтому актуальной задачей является достоверный расчёт тепловых потерь и выбор теплоизолирующих материалов.

Рассмотрен пример выбора тепловой изоляции ректификационной колонны К-1 установки моторных и котельных топлив (УМТ) Сургутского завода стабилизации газового конденсата, который является основным производителем топлив в ЗападноСибирском регионе. В 1993 году на заводе в эксплуатацию была запущена УМТ, которая обеспечила потребности региона в дизельном и котельном топливе.

Для определения потери тепла в окружающую среду через стенку колонны рассмотрены потери через стенку колонны от барботажного и потери от сепарационного пространства над барботажным слоем тарелки (рис.4), без учета переливных устройств, т.к. их площадь составляет не более 10-12%.

Скорость жидкости, м/с

ххх - но ур-ню (20) 4 а * - опытные данные

Рис. 4 Поперечный разрез колонны 1 - барботажная тарелка; 2 - стенка колонны

Тепловой поток через стенку от барботажного слоя равен:

О. _ =пКг ^ ГАТ, (22)

^барб барб барб 4 у

где Рвлр(з - поверхность контакта барботажного слоя со стенками колонны на одной

тарелке, м2, равная /-6арб=л£))!Ягж; п - число тарелок; А Г - температурный напор.

Коэффициент теплопередачи К^ в выражении (22) находится с учетом коэффициента

теплоотдачи от барботажного слоя к стенке колонны, рассчитанного по выражению (10).

Коэффициент теплоотдачи от окружающего воздуха определялся по полученному

выражению (20), т.к. оно описывает широкий класс турбулентных течений и его можно

использовать для расчета коэффициента теплоотдачи на плоской поверхности.

Тепловой поток через стенку от сепарационного пространства найден аналогично

(22):

О =пК Р ДГ, (23)

п п

где .Г,, - поверхность теплообмена от сепарационного слоя на одной тарелке, равная

При факторе скорости (пара) наблюдается брызгоунос жидкой фазы с

поверхности барботажа в межтарельчатое (сепарационное) пространство с образованием на стенке колонны стекающей пленки жидкости. Так как предметом данной диссертационной работы не является детальное изучение и описание пленочного течения, коэффициенты теплоотдачи вычислены по известным эмпирическим выражениям.

Общие потери тепла ()кт через стенку всей колонны в окружающую среду:

0 = 0, .+(? . (24)

^пот барб II V

В результате использования в расчете приведенных выше выражений получены зависимости потери тепла в окружающую среду от скорости обдувающего колонну К-1 (УМТ) ветра, а так же результаты использования различных теплоизолирующих материалов с разными коэффициентами теплопроводности (рис.5).

Скорость ветра (м/с)

а)*** - разность t»210С° в)-»-»-»- - разность t=170C°

б)-»»е- - ратость t=19«C* г) AAA - геилоншл. краска "Корунд"

Рис. 5 Зависимость тепловых потерь (%) через стенку колонны К-1 от изменения скорости ветра от 1 до 25 м/с при 1=(±20)°С. Результаты расчёта приведены с учетом образованной в сепарационном пространстве турбулентной плёнки жидкости (Яе„=2500).

Выполненные расчеты показали увеличение потерь тепла через стенку колонны К-1 МТ Сургутского ЗСК в зависимости от увеличения скорости воздуха, обтекающего олонну. Было определено, что потери тепла увеличиваются по мере увеличения азности температур внутри колонны и окружающего воздуха. При учёте в расчетах бразованной каплями брызг в сепарационном пространстве на стенке колонны аминарной плёнки жидкости, потери тепла без изоляции составляют 21% (17,8 мВт), а ри турбулентной достигают 30% (25,4 мВт) от общего подведенного тепла в аппарат 84,6 мВт). По итогам расчета была выявлена эффективность использования еплоизоляции с различными коэффициентами теплопроводности. Наиболее ффективной оказалась теплоизоляция краской «Корунд» с коэффициентом 1 ялоироводности Х.=0,0012 Вт/мК. Потеря тепла через стенку в окружающую среду в анном случае составила от 0,2% до 0,3% (0,16-Ю,25 мВт) при скорости окружающего оздуха от 1 до 25 м/с и температуре (-20)°С. Представленный метод расчёта позволяет определять тепловые потери через стенку ппарата в зависимости от гидродинамических режимов работы колонны и изменения араметров окружающей среды, а также рассчитать тепловые потери с учетом спользования теплоизолирующих материалов с различенными коэффициентами еплопроводности.

Аналогичным путём можно вычислить тепловые потери через стенки и других аппаратов с газо(паро)жидкостными средами, работающих с большим потреблением или выделением тепла. В четвертой главе

В главе рассмотрены наиболее энергоемкие процессы и аппараты с газожидкостными средами. Даны примеры использования полученных уравнений для коэффициентов теплоотдачи при расчете тепловых нагрузок и снижения тепловых потерь. Также описаны газожидкостные реакции и тепловые процессы при получении фенола.

На ОАО «КазаньОргсинтез» применяется кумольный метод совместного получени фенола и ацетона, который в силу простоты аппаратурного оформления являете наиболее эффективным способом производства. Одной из основных стадий этого метод является окисление кумола в его гидропероксид.

Рис. 6 Тепло-технологическая схема окисления изопропилбензола (ИПБ) в гидропероксид

изопропилбензола (ГПИПБ) 1 - абгазы, II - свежий ИПБ, III - технологический воздух, IV - теплоноситель, V - оксидат 1 - реактор окисления, 2 - сепаратор, 3 - конденсатор, 4 - теплообменник, 5 - насос

Окислительная колонна (реактор) предназначена для окисления ИПБ кислородом воздуха для получения гидропероксида кумола (рис.б). Реактор состоит из 8 секций и куба. Окисление ИПБ проводится в реакторе тарельчатого типа, в котором жидкость движется сверху вниз, а кислород противотоком снизу вверх. Тепловой эффект реакции окисления составляет 0,3 мВт. В каждой секции над тарелкой для поддержания постоянной температуры установлен холодильный элемент (змеевик).

В данном случае основной задачей расчета и подбора охлаждающих элементов колонны является достоверный расчет коэффициента теплоотдачи от барботажного слоя. Многими исследователями предложены различные эмпирические полуэмпирические выражения для расчёта коэффициента теплоотдачи, которые имеют небольшой интервал применения. На основе использования моделей пограничного слоя и гидродинамической аналогии в данном случае использовано выражение (13) для определения теплоотдачи к теплообменным элементам при скорости газа И'г<0,1 м/с.

В результате выполненных расчетов произведено уточнение площади поверхности установленных змеевиков колонны окисления ИПБ. Расчеты подтвердили завышенную площадь установленных теплообменных устройств в реакторе окисления. В некоторых секциях (с учетом запаса поверхности) чрезмерное превышение составило 25% и более. Было предложено использование и произведен расчет теплообменных элементов с наружным оребрением. Кольцевое оребрение ребрами прямоугольной формы обеспечивает повышение аж на 30%. Ввиду того что основное сопротивление теплопередачи приходится на сторону барботажного слоя, то это позволяет существенно увеличить эффективность теплообменников и снизить расход теплоносителя.

Основные результаты и выводы.

1. Получены уравнения для расчета коэффициентов теплоотдачи от газожидкостных отоков к стенкам аппаратов и элементам конструкций на основе использования атематической модели пограничного слоя и обобщенной гидродинамической аналогии.

2. Проведена проверка адекватности полученных уравнений при расчете теплоотдачи т газожидкостных смесей. Результаты расчетов показали согласование с известными кспериментапьными данными и ограничения моделей.

3. Разработан метод расчёта тепловых потоков и тепловых потерь от ектификационных колонн, теплообменников и газожидкостных реакторов в кружающую среду с использованием полученных выражений.

4. С использованием полученных уравнений для коэффициентов теплоотдачи ассчитана поверхность теплообменных устройств газожидкостного реактора. Расчеты одтвердили завышенную площадь введенных в эксплуатацию теплообменных лементов в колонне окисления. В некоторых секциях (с учетом запаса поверхности) резмерное превышение составило 25% и более. Был произведен расчет и предложено спользование теплообменных элементов с оребрением. Снижены энергозатраты в азожидкостном реакторе на 18-20%.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

Гаврилов A.C. Определение тепловых потерь в окружающую среду ектификационных аппаратов / А.С.Гаврилов, А.Г.Лаптев // Труды Академэнерго 2010. о 1.- С. 16-22.

Гаврилов A.C. Математическое моделирование теплоотдачи от газожидкостного отока к стенке / А.С.Гаврилов, А.Г.Лаптев // Проблемы энергетики 2009. №9-10 -.20-25.

Гаврилов A.C. Метод расчета тепловых потерь от ректификационных колонн / .С.Гаврилов, А.Г. Лаптев // Материалы докладов XIII научной студенческой онференции, посвященной «Дню Энергетика». - Казань: КГЭУ, 2009. - С.20-25.

Ахметов Р.Н. Интенсификация потока в теплообменных трубах / Р.Н. Ахметов, A.C. аврилов // Материалы докладов межд. научно-техн. конф. «Энергетика 2008: нновации, решения, перспективы». - Казань: КГЭУ, 2008. Т-1. - С.69-71.

Гаврилов A.C. Математическое моделирование теплоотдачи от газожидкостной меси к стенке аппарата / A.C. Гаврилов, А.Г. Лаптев // Материалы докладов еждународной юбилейной научно - практической конференции "Передовые технологии перспективы развития ОАО "КАЗАНЬ ОРГСИНТЕЗ". - Казань, 2008.-С.145-146.

Гаврилов A.C. Математическая модель теплоотдачи от газожидкостного слоя к тенке / А.С.Гаврилов, А.Г.Лаптев // Материалы докладов XXI международной научной онференции «Математические методы в технике и технологиях» - Саратов: СГТУ, 008. Т-5.-С. 108-109.

Гаврилов A.C. Расчёт теплоотдачи от газожидкостной смеси к стенке аппарата / .С.Гаврилов А.Г.Лаптев // Материалы докладов Ш-ой молодежной научной конф. <Тинчуринские чтения» - Казань: КГЭУ, 2008. - С.97-98.

Гаврилов A.C. Влияние термических эффектов на эффект массопередачи в арботажном слое / A.C. Гаврилов А.Г. Лаптев // Материалы докладов аспирантско-агистрского семинара, посвященного дню энергетика. - Казань: КГЭУ, 2007. - С.37

9. Ахметов Р.Н. Конвертирование потока в теплообменных трубах / Р.Н. Ахмето А.С.Гаврилов, О.П.Шинкевич // Материалы докладов XX международной научно" конференции «Математические методы в технике и технологиях». - Ярославль: ЖГУ 2007.-С.116-117.

10. Гаврилов A.C. Применение теплового насоса в процессах ректификации А.С.Гаврилов, А.Г.Лаптев // Материалы докладов 11-ой молодежной научной конф. «Тинчуринские чтения». - Казань: КГЭУ, 2007. Т-3. - С.71-72.

J1. Гаврилов A.C. Исследования температурного профиля и динамического напора нагретом вертикальном цилиндрическом потоке вязкой жидкости / А.С.Гаврилов Р.Н.Ахметов // Материалы докладов 1-ой Всеросс. молодежной научной конф. «Тинчуринские чтения». - Казань: КГЭУ, 2006. Т-1. - С.27-28.

12. Бальзамов Д.С. Исследование температурного и скоростного профилей при течении вязкой жидкости в нагретом цилиндрическом потоке / Д.С.Бальзамов, Р.Н.Ахметов, А.С.Гаврилов // Материалы докладов IX аспирантско-магистерского научного семинара, посвященного «Дню Энергетика». - Казань: КГЭУ, 2006. Т-1 - С.26.

13. Гаврилов A.C. Исследования температурного профиля в нагретом горизонтальном и вертикальном цилиндрическом потоке вязкой жидкости после конвертора / А.С.Гаврилов, ОЛ.Шинкевич // Материалы докладов Ежегодной XVII Межд. Интернет-конф. молодых ученых и студентов по современным проблемам машиноведения. - М.: Институт машиноведения им. А.А.Благонравова РАН, 2005. - С.40.

14. Шинкевич О.П. Исследования температурного профиля в нагретом горизонтальном и вертикальном цилиндрическом потоке вязкой жидкости / О.П.Шинкевич, А.С.Гаврилов, Р.Н.Ахметов // Материалы докладов научно-практического семинара студентов, магистров и аспирантов. - Казань: КГЭУ, 2005. - С.26.

15. Гаврилов A.C. Описание устройства для конвертирования потока в теплообменных трубах. / А.С.Гаврилов, О.П.Шинкевич // Материалы докладов научной студенческой конференции, посвященной «Дню Энергетика». - Казань: КГЭУ, 2005. - С.24-25.

Подписано к печати 29.10.2010г. Формат 60 х 84 / 16

Гарнитура «Times» Вид печати РОМ Бумага офсетная

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

Тираж 100 экз. Заказ № 39€3

Типография КГЭУ 420066, Казань, Красносельская, 51

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ.

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА I ЗАДАЧИ МОДЕЛИРОВАНИЯ И ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЯ ГАЗОЖИДКОСТНЫХ АППАРАТОВ

1.1 Методы энерго- и ресурсосбережения на предприятиях топливно-энергетического комплекса и нефтехимии.

1.2 Классификация газожидкостных аппаратов.

1.3 Структура газожидкостной смеси и режимы течения двухфазного потока.

1.4 Способы отвода тепла. Встроенные теплообменные устройства.

1.5 Теплообмен в барботажном слое.

1.6 Основные характеристики газожидкостных смесей.

ГЛАВА II. МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ И РАСЧЕТ КОЭФФИЦИЕНТОВ ТЕПЛООТДАЧИ ОТ ГАЗОЖИДКОСТНОГО СЛОЯ К СТЕНКЕ

2.1. Обобщение гидродинамической аналогии

Чилтона-Ко л ьборна.

2.2. Модели пограничного слоя.

2.3. Теплообмен при турбулентном течении восходящей пленки.

2.4. Теплообмен в змеевиковых реакторах.

ГЛАВА III. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕПЛОВЫХ ПОТЕРЬ В ОКРУЖАЮЩУЮ

СРЕДУ РЕКТИФИКАЦИОННЫХ АППАРАТОВ

3.1. Метод расчёта тепловых потерь ректификационного аппарата в окружающую среду.

ГЛАВА IV. ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ ГАЗОЖИДКОСТНЫХ ПРОЦЕССОВ И РАСЧЕТ ТЕПЛООБМЕННЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ НА ПРИМЕРЕ

ПОЛУЧЕНИЯ ФЕНОЛА

4.1. Краткая характеристика газожидкостных реакторов.

4.2. Газожидкостные реакции и тепловые процессы при получении фенола.

4.3. Расчет теплового эффекта реакции окисления кумола по секциям колонны.

4.4 Расчет поверхности теплообмена охлаждающих элементов колонны.

4.5. Расчёт теплоотдачи в кристаллизационных аппаратах.

Использование газо(паро)жидкостных аппаратов в химической, нефтехимической, газовой и других отраслях промышленности связано с большим потреблением тепла. Исследования в области теоретической и экспериментальной гидродинамики и тепло- массообмена газожидкостных сред позволяют решать следующие научно-технические задачи:

1. Теоретическое исследование процессов тепло- и массопереноса в тепловых системах и установках, использующих тепло, в том числе газожидкостных аппаратов.

2. Совершенствование методики расчета оборудования и теплоиспользующих установок с целью улучшения их технико-экономических характеристик, а также экономии энергетических ресурсов.

3. Выбор режимных и конструктивных параметров тепломассообменных и реакционных аппаратов с целью экономии энергетических ресурсов и улучшения качества продукции.

4. Разработка теоретических аспектов и методов интенсивного энергосбережения в тепловых технологических системах.

В условиях повышения цен на энергоносители, на все виды материалов и услуг на первый план встаёт проблема снижения металлоёмкости и энергопотребления оборудования промышленных предприятий. Всё это в полной мере относится к теплообменному оборудованию, как одному из наиболее распространённых видов технологического оборудования [1].

Особенно остро в промышленных технологиях проблема встаёт для предприятий топливно-энергетического комплекса (ТЭК) и нефтехимии, характеризующихся высоким удельным объёмом теплообменного оборудования и аппаратов с большими тепловыми нагрузками (ректификационные колонны, химические реакторы и д.р.) [2-4]. Хотя стоимость, например, самого реактора обычно не превышает 5-10% от стоимости всей установки, показатели работы именно реактора определяют число, тип, характер работы вспомогательных аппаратов [5].

Часто химические реакции в двухфазных средах сопровождаются экзотермическим или эндотермическим тепловым эффектом. Если реакция должна протекать адиабатически, температура в реакторе изменяется и следовательно меняется скорость реакции. Однако очень низкая температура охлаждающего агента может ослабить реакцию, поэтому нужно осуществить хороший контроль за температурами, которые влияют на расход охлаждающего агента, уменьшая таким образом энергетические затраты на его перекачку [6]. Для расчёта поверхности теплообмена, а также тепловых потерь через стенки аппаратов при проектировании в химической и нефтяной промышленности необходимо располагать закономерностями изменения коэффициента теплоотдачи от газожидкостной смеси [7]. Например, в производстве слабой азотной кислоты в абсорбционных колоннах диаметром 3 м и высотой 50 м на 40 тарелках осуществляется абсорбция окислов азота, причем почти на всех тарелках уложены охлаждающие змеевики с поверхностью по 12,5 м2. Такие колонны весят по 60 тонн и изготовлены из дорогостоящей нержавеющей стали, поэтому неточности в тепловых расчётах могут привести к существенному удорожанию аппарата. Отсутствие исчерпывающих рекомендаций по расчёту теплообмена между газожидкостным слоем и стенкой аппарата осложняет решение таких задач [8,9].

Для решения вышеперечисленных задач необходимы разработки математических моделей процесса теплообмена с минимальным привлечением экспериментальных данных, позволяющих учесть влияние гидродинамических и режимных параметров на эффективность теплоотдачи от газожидкостной смеси к стенкам теплообменных поверхностей и элементов конструкций. Однако сложность гидродинамического состояния газожидкостных систем не позволяет в настоящее время дать строгое математическое описание происходящих в них явлений переноса тепла [10].

Детальное изучение явлений теплообмена и гидродинамики газожидкостных течений важно не только с практической точки зрения, но и 6 представляет научный интерес [11]. Поэтому, теоретическое и экспериментальное исследование гидродинамики и теплопереноса в газожидкостных реакторах, использующих барботажное взаимодействие фаз, представляется актуальным при создании новых теплообменных устройств и при модернизации существующего оборудования [12], а так же на этапах проектирования энергосберегающих установок, где контактирование газа с жидкостью сопровождается большим тепловым эффектом. Этим объясняется возрастание числа работ по изучению газожидкостных потоков.

Объектами исследования диссертационной работы являются тепломассообменные аппараты с газо(паро)жидкостными средами при больших тепловых нагрузках. Такими аппаратами на предприятиях топливно-энергетического комплекса (ТЭК) и нефтехимии являются термические барботажные деаэраторы и испарители, ректификационные установки, абсорберы, газлифтные аппараты; реакторы с газожидкостными средами, выпарные аппараты и д.р.

Цель работы:

1. Разработать энергосберегающие научно-технические решения для тепломассообменных аппаратов с газо(паро)жидкостными средами с большими потреблениями и выделениями теплоты.

2. Использовать математические модели пограничного слоя и обобщённую гидродинамическую аналогию, и получить уравнения для расчета коэффициентов теплоотдачи от газожидкостных потоков к стенкам аппаратов и элементам конструкций.

3. Выполнить расчёт тепловых потоков от барботажного слоя к стенке колонн при ректификации смесей. Снизить тепловые потери в окружающую среду при работе колонн за счёт выбора эффективных теплоизолирующих материалов.

4. Разработать алгоритм и выполнить расчет теплоотдачи при работе газожидкостных реакторов. Модернизировать конструкцию теплообменных 7 элементов для охлаждения реакционной смеси. Снизить потери теплоты.

Научная новизна:

1. На основе использования моделей пограничного слоя и гидродинамической аналогии переноса импульса и тепла получены уравнения для расчета коэффициентов теплоотдачи при различных режимах движения газо(паро)жидкостных сред вдоль твёрдых поверхностей (стенок и элементов конструкций аппаратов). Установлена область применения гидродинамической аналогии Чилтона-Кольборна.

2. В полученных уравнениях, для расчёта коэффициентов теплоотдачи от газо(паро)жидкостных сред, параметры находятся на основе средней диссипируемой энергии и консервативности законов трения к различным возмущениям (подход Кутателадзе, Леонтьева), используя потоковое соотношения баланса импульса в пограничном слое.

3. Разработана методика расчёта тепловых потерь от ректификационных колонн, теплообменников и газожидкостных реакторов в окружающую среду с использованием полученных уравнений.

Практическая значимость.

Разработаны энергосберегающие научно-технические решения при работе газо(паро)жидкостных аппаратов с большим потреблением и выделением теплоты.

Сделан обоснованный выбор тепловой изоляции для ректификационных колонн, теплообменных аппаратов и химических реакторов с газожидкостными средами.

Выполнены расчёты и определены режимные и конструктивные характеристики газожидкостного реактора с элементами охлаждения рабочей среды в производстве фенола.

Разработанные алгоритмы используются для выполнения расчетов газожидкостных аппаратов в Сургутском заводе стабилизации конденсата (ЗСК) и ПИ «Союзхимпромпроект».

Апробация работы:

Основные положения и результаты работы докладывались и обсуждались на симпозиумах и конференциях республиканского, всероссийского и международного уровня. Наиболее значимые результаты работы доложены на следующих конференциях: Международная научная конференция «Математические методы в технике и технологиях ММТТ-20», Ярославль: ЯГТУ, 2007; Международная научная конференция «Математические методы в технике и технологиях ММТТ-21», Саратов: СГТУ, 2008; Международная научно-практическая конференция «Энергетика 2008: инновации, решения, перспективы» КГЭУ, г. Казань; Международная юбилейная научно-практическая конференция "Передовые технологии и перспективы развития ОАО "КАЗАНЬ ОРГСИНТЕЗ" г. Казань, а так же на семинарах и конференциях КГЭУ г. Казань с 2004-2009г.

Научные публикации:

По теме диссертационной работы опубликовано 15 работ, в том числе - 2 статьи в ведущих рецензируемых научных журналах из перечня ВАК.

Выводы по главе

Выполненные расчеты показали увеличение потерь тепла через стенку колонны К-1 УМТ Сургутского ЗСК в зависимости от увеличения скорости воздуха, обтекающего колонну. Было определено, что потери тепла увеличиваются по мере увеличения разности температур внутри колонны и окружающего воздуха. При учёте в расчетах образованной в сепарационном пространстве каплями брызг на стенке колонны ламинарной плёнки жидкости, потери тепла составляют 21% (17,8 МВт), а при турбулентной пленке жидкости достигают 30% (25,4 МВт) от общего подведенного тепла в аппарат (84,6 МВт).

В результате проведенного расчета была выявлена эффективность

76 а а • »—*—*—' ^Д/=210 1—«—■ л •

-■ооооооооо-* Дг=190 ) О О о о о Дг=170 использования теплоизоляции с различными коэффициентами теплопроводности. Наиболее эффективной оказалась теплоизоляция краской «Корунд» с коэффициентом теплопроводности ^=0,0012 Вт/м-К. Потеря тепла через стенку в окружающую среду в данном случае составила 0,2-Ю,3% (0,16-Ю,25 МВт) при скорости окружающего воздуха от 1 до 25 м/с и температуре (-20)°С.

Предложенный метод расчета позволяет определять тепловые потери через стенку аппарата в зависимости от гидродинамических режимов работы колонны и изменения параметров окружающей среды, а также рассчитать тепловые потери с учетом использования теплоизолирующих материалов с различенными коэффициентами теплопроводности.

Аналогичным путем можно вычислить тепловые потери через стенки и других аппаратов с газо(паро)жидкостными средами, работающих с большим потреблением или выделением тепла.

ГЛАВА IV ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ ГАЗОЖИДКОСТНЫХ ПРОЦЕССОВ И РАСЧЕТ ТЕПЛООБМЕННЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ НА ПРИМЕРЕ

ПОЛУЧЕНИЯ ФЕНОЛА

В главе рассмотрены наиболее энергоемкие процессы и аппараты с газожидкостными средами. Даны примеры использования полученных уравнений для определения коэффициентов теплоотдачи при расчете тепловых нагрузок и снижения тепловых потерь.

4.1 Краткая характеристика газожидкостных реакторов

Наибольшее распространение получили барботажные реакторы с принудительным диспергированием газа в жидкость (рис.4.1). Аппараты представляют собой вертикальную емкость (как правило - цилиндрической формы), снабженную теплообменниками и барботером [29,158-161].

Характерным признаком работы барботажного реактора является неорганизованная и слабая циркуляция жидкости. Пропускная способность аппарата по газу лимитируется его приведенной скоростью, которая обычно не превышает 0,1 м/с. При более высоких скоростях газа значительно возрастает газосодержание, что приводит к неоправданному увеличению общего объема реактора. Кроме того при этом возникают пульсации давления и вибрации аппарата. о о о о о ООО о о с о о о о о о о )ОООООШ о о о о о

ООО ООО О О О О О О О ЗООООООС

-10

Г)

Рис. 4.1 Барботажные реакторы:

1 - корпус; 2 - рубашка; 3 - барботер; 4 - теплообменник; 5 - механическое перемешивающее устройство; 6 - ребра: 7 - решетка; 8 - подвижная насадка гранулы);9 - сепаратор; 10 - циркуляционный контур

78

Применение реакторов с принудительным диспергированием газа большой высоты (10-25 метров) для увеличения степени насыщения жидкости газом (рис.4.1 в), а также аппаратов с подвижной насадкой (рис.4.1 г) требуют больших энергозатрат на компремирование газа. Кроме того, при этом возникают проблемы с отводом тепла непосредственно из зоны реакции, так как при отводе тепла через стенки аппарата удельная поверхность теплообмена уменьшается с увеличением объема аппарата и необходимый съем тепла не обеспечивается. По сечению такого реактора возникает градиент температуры, что недопустимо для некоторых реакций.

Тепловой расчет реактора непрерывного действия включает в себя составление теплового баланса, позволяющего определить количество теплоты, которое необходимо подводить или отводить из реактора, определение поверхности теплообмена и размеров рубашки, змеевика или трубчатки, а также расчет расхода теплоносителя [162].

В работе [29] предложены зависимости для расчета уравнения коэффициента теплоотдачи от газожидкостной смеси в виде: при Кб<18 Ш = 0,146^'25 Рг°'33; при Кб> 18 Ш = 0,3 Рг0'33, где Ии = (а / ; К^ = и^ ЛУж£)1/3 - коэффициент барботажа.

Эти выражения имеют ограничения по применению, обусловленные опытными данными в исследованном интервале режимных и конструкционных параметров.

4.2 Газожидкостные реакции и тепловые процессы при получении фенола

При значительных масштабах расхода энергии в химической промышленности каждый процент экономии может дать значительный эффект энергосбережения [163]. Фенол является одним из основных и крупнотоннажных продуктов промышленности основного органического и нефтехимического синтеза и применяется во многих отраслях промышленности - химической, нефтехимической, фармацевтической, парфюмерной.

На основе фенола производятся многочисленные красители, искусственные смолы, дубильные вещества, гербициды, дезинфицирующие средства, лекарственные препараты [164]. Потребности химической промышленности, а также ряда других отраслей в фенолах непрерывно возрастают и становятся все более разнообразными [165]. В России синтетический фенол производится исключительно кумольным способом, который сопровождается образованием ацетона и побочных продуктов [166]

На ОАО «КазаньОргсинтез» применяется кумольный метод совместного получения фенола и ацетона, который в силу простоты аппаратурного оформления продолжает оставаться наиболее эффективным способом производства. Одной из основных стадий этого метода является окисление кумола (ИПБ)в его гидропероксид (ГПИПБ).

Окисление ИПБ производится в жидкой фазе при температуре 110-130°С и под давлением 0,3-0,5 МПа с кислородом воздуха или техническим кислородом.

Технология окисления ИПБ в ГПИПБ состоит из следующих основных стадий: окисление ИПБ, дистилляция ГПИПБ, ректификация возвратного ИПБ, переработка газообразных продуктов [165].

КУМОЛ

ГИДРОПЕРОКСИД КУМОЛА (ГПК) Рис.4.2 Реакция окисления кумола

Рис.4.3. Тепло-технологическая схема окисления ИПБ в ГПИПБ I - абгазы, II - свежий ИПБ, III - технологический воздух, IV - теплоноситель, V - оксидат; 1 - реактор окисления, 2 - сепаратор, 3 - конденсатор, 4 - подогреватель,

5 - насос

Свежий (II) ИПБ из сборной емкости через теплообменник 4, где подогревается паром 0,6 МПа до температуры не выше 120°С, поступает на верхнюю тарелку реактора окисления (1) (рис.4.3). Воздух (III), предварительно очищенный, осушенный и подогретый до температуры не выше 70°С, подают в нижнюю часть реактора (1) под давлением 0,4 МПа через распределительное устройство в количестве до 2800 м /час. Воздух, двигаясь противотоком, барботирует через жидкую массу, увлекая с собой пары ИПБ и летучих побочных продуктов. Процесс окисления ведется под давлением 0,25-Ю,32 МПа на верху колонны.

Отходящий из колонны окисления, обедненный кислородом воздуха абгаз (I) вместе с парами изопропилбензола, гидропероксида ИПБ и кислых примесей поступает в охлаждаемый оборотной водой конденсатор (3). Несконденсированные пары изопропилбензола поступают в дополнительный конденсатор, охлаждаемый «холодом минус 4°С», где дополнительно конденсируются углеводороды. Отработанный воздух выводится из системы.

Из кубовой части колонны окисления оксидат (V), охлажденный до температуры 98+105°С, под давлением в системе 4 кПа поступает в емкость, из которой реакционная масса самотеком подается на четыре системы ректификации-дистилляции. Концентрирование ГПИПБ осуществляется в вакуумной колонне, снабженной конденсатором и выносным кипятильником. Часть конденсата возвращается в виде флегмы в колону, остальное количество направляется в промывной аппарат, где промывается раствором щелочи и возвращается на окисление. Кубовая жидкость колонны с содержанием ГПИПБ 70-75% направляется в вакуумную колонну, в которой концентрируется до 9092%.

Ступенчатое окисление изопропилбензола осуществляют в одном аппарате, представляющем собой секционированную колонну, снабженную по аналогии с тарельчатой ректификационной колонной отверстиями и переливными стаканами на каждой тарелке [167]. Окислительная колонна предназначена для окисления ИПБ кислородом воздуха для получения гидропероксида кумола (рис.4.4) . Колонна состоит из 8 секций и куба. В каждой секции над тарелкой имеется холодильный элемент (змеевик), в который насосом подается умягченная вода (IV) (паровой конденсат) для снятия тепла реакции окисления. После змеевиков колонны вода поступает в холодильник, где охлаждается до температуры 45-60°С оборотной, водой. Из холодильника охлажденная умягченная вода поступает в сборную емкость, откуда насосом вновь подается в змеевики колонны окисления для снятия тепла реакции. К змеевикам подведен также и водяной пар давлением 0,6 МПа для подогрева реакционной массы в колонне в период пуска системы окисления.

Рис.4.4 Общий вид реактора окисления колонны

Окислительная колонна представляет собой цельный аппарат и имеет следующие характеристики: Общий объем - 60 м3; Масса - 19600 кг;

Объем тарелок и теплообменников ~ 6 м ;

Тарелки - колпачковые, на каждой 89 элементов колпачки - 0110, Ь - 96, общая масса 3500 кг;

Теплообменники - (Б - 6м , другие по 2.2 м );

Материал обечайки и вспомогательных деталей - 1Х18Н9Т;

Рабочее давление в аппарате - 4 ати, в трубчатках - 6 ати.

Особенность работы реактора заключается в том, что выделяемая теплота реакции окисления отводится установленными внутри колонны теплообменными устройствами.

Окислительная система характеризуется рядом особенностей,

83 обеспечивающих достижение максимальной эффективности окисления, одним из важных условий является строгий контроль за температурой [167]. Общий характер влияния температуры на скорость окисления изопропилбензола в пределах 90-120°С показан на рис.4.5. Повышение температуры приводит к увеличению скорости накопления гидроперекиси, но одновременно увеличивается и её термический распад.

Время -

Рис.4.5 Влияние температуры на скорость накопления гидроперекиси изопропилбензола

Температура по секциям окислительной колонны (нумерация с низа колонны) поддерживается в следующих пределах (рис.4.6): С

130

1-3 - не выше 115°С

4 - не выше 117°С

5 - не выше 119°С

6 - не выше 121°С

7 - не выше 123°С

8 - не выше 130°С

125

120

012345678 Секции

Рис. 4.6 Профиль температуры по высоте реактора

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Проведенный обзор в главе I, показал, что действующее технологическое оборудование предприятий ТЭК обладает значительными резервами по снижению энергозатрат. Для выбора вариантов энергосбережения и модернизации теплообменного оборудования в настоящее время используются, в основном, эмпирические и полуэмпирические выражения для расчета коэффициентов теплоотдачи от газожидкостных смесей. Такие расчетные зависимости требуют значительных вычислительных усилий, а также специалистов высокого уровня в области программирования и вычислительной математики. Вследствие этого актуальной задачей является разработка математических моделей с помощью теоретических уравнений, позволяющих минимально использовать экспериментальные данные.

В главе II показаны общие расчетные выражения, полученные на основе гидродинамической аналогии между процессами передачи тепла и импульса, которые могут быть использованы с любой моделью турбулентного переноса. Полученные уравнения позволяют учитывать режимные и конструктивные характеристики работы контактных устройств. Результаты расчетов были успешно подтверждены согласованием с известными опытными данными в широком диапазоне теплофизических и гидродинамических характеристик.

Для определения тепловых потерь энергоемких газо(паро)жидкостных аппаратов необходимы соответствующие инженерные методики расчета. С привлечением полученных в диссертации выражений для определения коэффициентов теплоотдачи от газожидкостных смесей предложен метод и выполнен расчет тепловых потерь через стенку колонны в окружающую среду на примере ректификационной колонны К-1 ЗСК г. Сургут.

Расчеты показали, что из-за несовершенства тепловой изоляции колонны К-1 теряется до 4,7% (3,9 МВт) тепловой энергии от общего количества тепла, подведенного в аппарат (84,6 МВт). Тепловые потери обусловлены недостатками тепловой изоляции, превышают допустимые нормы и вполне

96 устранимы. Проведен сравнительный анализ тепловых потерь колонны К-1 с использованием различных видов теплоизоляционных материалов. При использовании теплоизоляционной краски «Корунд» определено, что потери теплоты могут быть снижены до 0,2% (0,17 МВт) от общего подведенного тепла. Предложенный подход снижения энергозатрат при проведении процессов разделения может использоваться при проектировании или модернизации аналогичных ректификационных установок. Разработанный метод определения тепловых потерь используется для выполнения расчетов газожидкостных аппаратов в Сургутском заводе стабилизации газового конденсата (ЗСК) и ПИ «Союзхимпромпроект».

В главе IV с использованием полученных в диссертации выражений для расчета коэффициентов теплоотдачи от газожидкостных смесей, произведен расчет теплообменных поверхностей охлаждающих элементов барботажного реактора окисления в производстве фенола на ОАО «КазаньОргсинтез» г. Казань. Рекомендовано осуществить замену части действующего теплообменного оборудования и использовать кольцевое оребрения труб теплообменников с целью экономии энергозатрат.

1. Бушуев В.В. Мониторинг реализации в 2004 г. «Энергетической стратегии России на период до 2020 г.» / В.В.Бушуев // Теплоэнергетика. 2005. №12. С.2-5.

2. Боровков В.М., Повышение эффективности использования энергоресурсов на промышленных предприятиях. / В.М. Боровков, В.А. Галковский, В.А. Михайлов // Промышленная энергетика, №5, 2007. С.2-6.

3. Кособокова Э.М. К разработке стратегии энергосбережения на предприятиях нефтепереработки. / Э.М. Кособокова, П.А. Березинец // Химия и технология топлив и масел. 2001, №1. С.2-4.

4. Калашников А.И. Реализация программы энергосбережения ОАО «Нижнекамскнефтехим» / А.И. Калашников, A.M. Вдовин, A.A. Смирнов // Газотурбинные технологии. №7, 2007. С.2-7.

5. Dudukovic М.Р. Multiphase reactors: models and experimental verification / M.P. Dudukovic, N. Devanathan, R. Holub // Rev. Trans. Pet. 1991. №4. -C.439-465.

6. Михаил P., Кырлогану К. Реакторы в химической промышленности. / Р. Михаил, К. Кырлогану. Л.: Химия, 1968.

7. Хозе А.Н. Исследование теплоотдачи в динамическом двухфазном слое при пониженных давлениях. / А.Н. Хозе // Журнал прикладной механики и теоретической физики. 1971. - №5. - С.173-176.

8. Быков В.П. Теплоотдача от стенки к барботажному слою. Автореф. Дис. канд. техн. наук. Москва 1969, - 22С.

9. Шайхутдинов А.Г. Экспериментальное исследование теплообмена между газожидкостным потоком и стенкой. Автореф. Дис. канд. техн. наук. Казань 1970,-28С.

10. Билалов Р.Х. Теплообмен при поперечном омывании трубки химически реагирующим газожидкостным потоком. Автореф. Дис. канд. техн. наук. Казань 1980, -24С.

11. Гасенко В.Г. Газожидкостные течения / Под ред. В.Г. Гасенко, М.С. Искакова. // АН СССР, Сиб. отд-ние, Ин-т теплофизики; Новосибирск: 1990.

12. Жуков В.А. Исследование теплообмена между газожидкостной системой и твердой поверхностью. Автореф. Дис. канд. техн. наук. Харьков 1964, -24С.

13. Данилов O.JI. Практическое пособие по выбору и разработке энергосберегающих проектов. / Под. ред. Данилова O.JL, Кастюченко П.А. 2006. 668С.

14. Вяткин М.А. Резервы энергосбережения в промышленности. / М.А. Вяткин // Энергосбережение и водоподготовка. 2007. - №1. - С.21-25.

15. Ярмухаметов К.Т. Внедрение малозатратных энергосберегающих технологий / К.Т. Ярмухаметов // Газовая промышленность. 2008. - № 9. -С.70-71.

16. Самойлов М.В. Основы энергосбережения: Учеб. пособие / М.В. Самойлов, В.В. Паневчик, А.Н Ковалев. Мн.: БГЭУ, 2002. - 198С.

17. Закиров Д.Г. Оценка потенциала энергосбережения и основные направления его реализации / Д.Г. Закиров // Энергоэффективность: опыт, проблемы, решения. 2003. №1. - С. 16-20.

18. Синяк Ю.В. Энергосбережение и экономический рост / Ю.В. Синяк // Энергоэффективность: опыт, проблемы, решения. 2000. №3. - С. 20-21.

19. Ключников А.Д. Интенсивное энергосбережение и перспективные модели энергосберегающих и экологически безопасных производственно-технологических систем / А.Д. Ключников // Учеб. план учеб.-консульт. спец. курса для инженеров. М.: МЭИ, 1998.- С.4.

20. Лейтес И.Л. Теория и практика химической энерготехнологии. / И.Л. Лейтес, М.Х. Сосна, В.П. Семенов. М.: Химия, 1988. 280С.

21. Рачковский C.B. Методы интенсификации тепло- и массообменных процессов химических производств. / C.B. Рачковский, В.В. Алексеев. Казань: КГТУ, 2002. 98С.

22. Лаптев А.Г. Проектирование и модернизация аппаратов разделения в нефте- и газопереработке. / А.Г. Лаптев, Н.Г. Минеев, П.А. Мальковский. Казань. Изд-во: «Печатный двор», 2002. 250С.

23. Калеркин B.C. Теоретические основы энерго- и ресурсосбережения в химической технологии / B.C. Калеркин // Учеб. пособие. 2-е изд. Омск: Изд-во ОмГТУ, 2006. - 92С.

24. Григорьев В.А. Промышленная теплоэнергетика и теплотехника: Справочник / Под общ. ред. В.А. Григорьева, В.М. Зорина 2-е изд. перерб. М: Энергоатомиздат, 1991. - 588С.

25. Берлин А. Химические реакторы. / А. Берлин, Э.В. Брут // Соросовский образовательный журнал. 2000. - Т.6, №4. - С.30-36.

26. Александров И.А. Ректификационные и абсорбционные аппараты / И.А. Александров. М.: Химия, 1971 - 298С.

27. Соколов В.Н. Газожидкостные реакторы. / В.Н. Соколов, И.В. Доманский. Л.: Машиностроение, 1976. - 216С.

28. Войнов H.A. Плёночные трубчатые газожидкостные реакторы / H.A. Войнов, H.A. Николаев. Казань: Изд-во Отечество, 2008. - 272С.

29. Тов Б.Г. Барботажные реакторы / Б.Г. Тов, Н.Ф. Потёмкин. М., 1982. -18С.

30. Кафаров B.B. Основы массопередачи. / B.B. Кафаров. M.: Высшая школа, -1962. -655С.

31. Рамм В.М. Абсорбция газов. / В.М. Рамм. М.: Химия, 1976. 655С.

32. Овчинников A.A. Основы гидромеханики двухфазных сред / A.A. Овчинников // Учеб пособие. Казань КХТИ, 1992. 88С.

33. Кутателадзе С.С. Тепломассообмен и волны в газожидкостных системах / С.С. Кутателадзе, В.Е. Накоряков. Новосибирск: Наука, 1984. 301С.

34. Martinelli R.C., Boelter L.M.K., Taylor T.M., Thmson E.G., and Morrin E.N. Trans. ASME, 1944.-P. 139.

35. Decker F. Etat des consissances sur les transports biphasiques pertrole-gas, d'après des donnees americaines/Genie chim. 1960. - №1. P. 13-19.

36. Уоллис Г. Одномерное двухфазное течение / Г. Уоллис. М.: Мир. 1972. -440С.

37. Коган В.Б. Теоретические основы типовых процессов химической технологии / В.Б. Коган. JL: Изд-во Химия, 1977. - 592С.

38. Железняк А.С Методы расчета многофазных жидкостных реакторов. / A.C. Железняк, И.И. Иоффе. Л: «Химия», 1974. - 320С.

39. Кутателадзе С.С. Гидравлика газожидкостных, систем. / С.С. Кутателадзе, М.А. Стырикович. М.-Л.: Госэнергоиздат, 1958. - 232С.

40. Левич В. Г. Физико-химическая гидродинамика / В.Г. Левич. М.: Физматгиз, 1959.

41. Berg S. Gasphasenvertmischung in blasensaulen mit einbauten/Berg S., Steiff A, Weinspach P. M. // Chem. Ing. Techn.1992. № 5. - P. 453 - 456.

42. OCT 26-01-983-988 «Неразъемные рубашки для стальных сварных сосудов и аппаратов».

43. Gerstenberg H. Chemie Ingenieur Technik.TSI, 1979. № 3. -P. 208 - 216.

44. Авдеев A.A. Турбулентный перенос импульса в барботажном слое / A.A. Авдеев, Н.С. Халмэ, В.П. Дробков // Теплофизика высоких температур. -1991. Т.29 №4 С.775-780.

45. Авдеев A.A. Закономерности теплообмена в барботажном слое / A.A. Авдеев // Теплофизика высоких температур 1992. Т.ЗО №5. С.966-974.

46. Novosad Z. Prevod tepla ve dvoufazovem system kapalina-plyn. Chem. Listy. - 1954. v.48. №7 - P. 946-971.

47. Kast, W. Analyse des warmeubergangs in blasensaulen, Int. J. Heat Mass Transfer 1962 v.5, P.329.

48. Kast W. Warmeubertragung bei Tropfenkondensation. Chem. Ing. Techn., 1963, v.35,P.163-169.

49. Соколов В.H. Гидродинамика барботажного кожукотрубного реактора. /

50. B.Н. Соколов, Ю.К. Геллис // Химическая промышленность 1962, №101. C.757-761.

51. Соколов В.Н. Теплообмен между газожидкостной системой и теплообменным элементом / В.Н. Соколов, А.Д. Саламахин // ЖПХ 1962 Т.35 - С.2570-2572.

52. Arnold D.S. Performance of perforated plate distillation columns. / D.S. C.A. Arnold, Plank, E.M. Schoenborn. Chem. Eng. Prog. - 1962, № 12, P.633-642.

53. Azzory S., Bott T.R. Local heat transfer coefficients in a model falling film scraped surface exchanger. Can. J. Chem. Eng. - 1970, v.48 №4 P.373-377.

54. Calderbank P.H., Moo-Young M.B. The continuouse phase mass-transfer properties of dispersions. Chem. Eng. Sei. 1961, v. 16 P.39-54.

55. Dueler A.E Dinamics of vertical falling film systems. Chem Ing.Progr 1959 v.55, №10 P.62-67.

56. Данквертс П.В. Газожидкостные реакции / П.В. Данквертс. M., Химия 1973.-296С.

57. Burkel W. // Chem Ing.Techn. 1972 v.44 №5 - P. 265.

58. Hart W.F. // Ind. Eng. Chem. Proc. Des. Dev. 1976 V. 15 №1 P. 109.

59. Fair J.R., Lambrite A.J., Andersen J.W. // Ind. Eng. Chem. Proc.Des. Dev. -1962. V.l -P.33.

60. Авдеев A.A. / Авдеев A.A., Валунов Б.Ф., Киселев В.И. Теплоотдача от барботажного слоя // Теплофизика высоких температур 1992. Т.ЗО №1102132С.

61. Авдеев A.A., Халмэ Н.С. Теплообмен в барботажном слое при давлениях выше атмосферного / A.A. Авдеев, Н.С. Халмэ // Теплофизика высоких температур 1992. Т.ЗО №2 - С.359-366.

62. Saxena S., Valdivel R. // Int. Comm. Heat and Mass Transfer. 1988 V.15.N.5. -P.657.

63. Тарат Э.Я. Интенсивные колонные аппараты для обработки газов жидкостями / Э.Я. Тарат А.Н. Хозе, Ю.И. Шаров // Тепло- и массоперенос Минск: Изд-во ИТМО АН БССР. 1968. Т.4. - 336С.

64. Kolbel Н., Siemes W., Maas R., Muller К. // Chemie-ing. Techn. 1958. V30. N 6. P.400.

65. Deckwer W.D. // Chem. Eng. Sei. 19 O.V.35. P. 1341.

66. Higbie R. // Trans. AIChE. 1935. V31. № 2. - P.365.

67. Dankwerts P.U. // Ind. Eng. Chem. 1951. V. 43 №.6. Р. 1460.

68. Kolbel H., Langemann H. Die blasensoule als element der technischen reaktionsfuhrung. Der Wärmeübergang in blasensoulen. Chemische technik, -1961. v.13, №7/8,-P.394-399.

69. Kolbel H., Langemann II. Wärmeübergang in Blasensaulen. Erdol-Erdgas Zeitschrift - 1964. v.80 №10. - P.405-415.

70. Стабников В. H. Теоретические основы перегонки и ректификации спирта. / В. Н. Стабников. М.: Пищепромиздат, 1951. - 219С.

71. Левеишпиль О. Инженерное оформление химических процессов / О. Левеишпиль. М.: Химия, 1969. - 621С.

72. Доманский И.В. Обобщение различных случаев конвективного теплообмена с помощью полуэмпирической теории турбулентного переноса. / И.В. Доманский, В.Н. Соколов // ТОХТ 1968, - Т.2, - С.761-767.

73. Рукенштейн Э.К. К вопросу о коэффициенте массо- или теплоотдачи в случае турбулентного движения. / Э.К. Рукенштейн // ЖПХ, 1963, Т.36 -С 1000-1008.

74. Айзенбуд M.B. О газосодержании барботажного слоя / М.В. Айзенбуд,

75. B.В. Дильман //М: Хим. промышленность. 1963, №4, - С.295-297.

76. Меньшиков В.А. Профиль газосодержания в барботажном слое / В.А. Меньшиков, М.Э. Аэров // Теор. Основы хим. технол. 1970, Т.4 №6,1. C.875-881.

77. Консетов В.В. Барботаж газа через вязкую жидкость / В.В. Консетов // Труды Лен-НИИхиммаша, 1964, - Т.46, - С.97-105.

78. Зиганшин Г. К. Газосодержание при восходящем прямо- прямотоке газожидкостного потока в присутствии неподвижного и псевдоожиженного слоя зернистого материала / Г.К. Зиганшин, А.Н. Ермакова // Теор. основы хим. технол. 1970, - Т.4, № 4, - 594-597С.

79. Ламб Г. Гидродинамика: в 2 т. / Г. Ламб // Москва-Ижевск:НИЦ «Регулярная и хаотичная динамика», 2003.

80. Дьяконов С.Г. Теоретические методы описания массо и теплоотдачи в газо паро жидкостных средах на контактных устройствах / С.Г. Дьяконов, В.И. Елизаров, А.Г. Лаптев // Изв.вузов. Химия и хим.технология.

81. Ландау Л.Д. Механика сплошных сред / Л.Д. Ландау, Е.М. Лифшиц // М. :Гостехтеориздат, 1954.

82. Доманский И.В. Теплообмен при движении газожидкостных смесей в вертикальных трубах. / И.В. Доманский, В.Б. Тишин, В.Н. Соколов // ЖПХ,- 1969, №.4-С. 851-856.

83. Соколов В.Н. Гидравлическое сопротивление и теплообмен при восходящем течении газожидкостной смеси в вертикальных трубах / В.Н. Соколов, И.В. Доманский // Теор. основы хим. технол. 1971. Т.5. - 394 - С 400.

84. Гаврилов A.C. Математическое моделирование теплоотдачи от газожидкостного потока к стенке / A.C. Гаврилов, А.Г. Лаптев // Известия Вузов. Проблемы энергетики. Казань: КГЭУ, 2009. №9-10. С.20-25.

85. Лаптев А.Г. Модели пограничного слоя и расчет тепломассообменных процессов / А.Г. Лаптев. Казань: Изд-во Казанск.ун-та, 2007.104

86. Леонтьев А.И. Влияние интенсификаторов теплообмена на теплогидравлические свойства каналов. / А.И. Леонтьев, В.В. Олимпиев. // Теплофизика высоких температур, 2007. Т. 45. № 6. С. 925-939.

87. Павлов К.Ф. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии / К.Ф. Павлов, П.Г. Романков, A.A. Носков. Л.: Химия, 1987.

88. Дьяконов С.Г. Обобщение гидродинамической аналогии на градиентные потоки / С.Г. Дьяконов, А.Г. Лаптев. // «Методы кибернетики химико-технологических процессов» тез. Докл. междунар. конф. (КХТП-V). М., 1994.- С.24

89. Лаптев А.Г. Модель массоотдачи в жидкой фазе насадочных колонн / А.Г. Лаптев, P.P. Насыров, Т.М. Фарахов // Тепломассообменные процессы и аппараты химической технологии: межвуз. темат. сб. научн. тр.- Казань, 2004.

90. Таунсенд A.A. Структура турбулентного потока с поперечным сдвигом пер.с англ./А.А.Таунсенд. под ред. А.Н.Колмогорова.-М., 1959.

91. Coy С. Гидродинамика многофазных сред / С. Coy. М.:Мир,1971.

92. Романенко П.Н. Теплообмен и трение при градиентном течении жидкости/ П.Н.Романенко. М.:Энергия,1964.

93. Нигматуллин Р.И. Динамика многофазных сред / Р.И.Нигматуллин. М.:Наука, 1987.

94. Прандтль Л. Гидроаэромеханика / Л.Прандтль. Москва-Ижевск: НИЦ «Регулярная и хаотичная динамика», 2002.

95. Фрост У. Турбулентность: принципы и применения / Под ред.У. Фроста, Т.Мазлдена.-М. Мир, 1980.

96. Монин A.C. Статистическая гидромеханика. Механика турбулентности / A.C. Монин. М.:Наука,1965.

97. Кутепов A.M. Вихревые процессы для модификации дисперсных систем / A.M. Кутепов, A.C. Латкин. М.:Наука,1992.

98. Кутателадзе С.С. Анализ подобия в теплофизике / С.С. Кутателадзе. Новосибирск: Наука, 1982.

99. Кутателадзе С.С. Гидравлика газожидкостных систем / С.С. Кутателадзе, М.А .Стырикович. Новосибирск: Энергия, 1976.

100. Колесниченко A.B. Турбулентность многокомпонентных сред / A.B. Колесниченко, М.Я. Маров. М.:Наука,1999.

101. Когин Н.Е. Теоретическая гидромеханика. / Н.Е. Когин, И.А. Кибель, Н.В.Розе. М.:Физматгиз,.-Ч.И. 1963.

102. Ибрагимов М.Х. Структура турбулентного потока и механизм теплообмена в каналах / М.Х.Ибрагимов, В.И.Субботин, Б.П.Бобков и др. М. :Атомиздат, 1978.

103. Дзюбенко Б.В. Моделирование стационарных и переходных теплогидравлических процессов в каналах сложной формы / Б.В. Дзюбенко, Л.В. Ашмантас, М.Д. Сегаль. Вильнюс.-Pradai, 1994.

104. Дейч М.Е. Гидродинамика двухфазных сред / М.Е. Дейч, Г.А.Филлипов.-М.:Энергоиздат, 1981.

105. Гиргидов А.Д. Механика жидкости и газа (гидравлика): Учебник для вузов.-2 изд., испр.и доп./ А.Д. Гиргидов.-СПб: Изд-во СП6ГПУ,2003.

106. Биркгоф Г. Гидродинамика (методы, факты, подобие) / Под ред. И.Б. Погребысского.-М.'.Иностранная литература, 1963.

107. Абрамович Г.Н. Теория турбулентных струй.-2-e изд. / Г.Н.Абрамович, Т.А. Гиршович, С.Ю. Крашенинников и др., под ред. Г.Н. Абрамовича.-М. -.Наука, 1984.

108. Франк-Каменецкий Д.А. Диффузия и массопередача в химической кинетике.-3-е изд./Д.А. Франк-Каменецкий.-М.:Наука,1987.

109. Абрамович Г.Н. Прикладная газовая динамика / Г.Н. Абрамович.-М.:Наука, 1976.

110. Жукаускас A.A. Конвективный перенос в теплообменниках. / A.A. Жукаускас М.: Наука, 1982.-472 с.

111. Дьяконов С.Г., Елизаров В.И., Лаптев А.Г. Теоретические основы и моделирование процессов разделения веществ. / С.Г. Дьяконов, В.И. Елизаров, А.Г. Лаптев. Изд-во Казанского университета, Казань, 1993.

112. Слеттери Дж. С. Теория переноса импульса, энергии и массы в сплошных средах. М.: Энергия, 1978.

113. Лойцянский Л.Г. Механика жидкости и газа. / Л.Г. Лойцянский. 6-е изд.-М.:Наука, 1987.

114. Шлихтинг Г. Теория пограничного слоя. / Г. Шлихтинг М.: Наука, 1974.

115. Дьяконов С.Г., Елизаров В.И., Лаптев А.Г. Модель массотдачи в барботажном слое на основе концепции активного входного участка / С.Г. Дьяконов, В.И. Елизаров, А.Г. Лаптев // ТОХТ.-1991.-Т.25, № 6.

116. Ясавеев Х.Н., Лаптев А.Г., Фарахов М.И. Модернизация установок переработки углеводородных смесей / Ясавеев Х.Н., Лаптев А.Г., Фарахов М.И. Казань: КГЭУ, 2004. 307 с.

117. Лаптев А.Г. Моделирование элементарных актов переноса в двухфазных средах и определение эффективности массо- и теплообмена в промышленных аппаратах: дис. д-ра техн. Наук. Казань: КГТУ, 1995.

118. Kolbel Н., Borchers. Е, Muller К. Wärmeübergang in Blasensaulen Chemie-ing. Techn. 1958. N 11. S.729-734.

119. Novosad Z. Prevod tepla ve dvoufazovem systemu kapalina-plyn. Chem. Listy, 1954, V.48, N7, p. 946-971.

120. Kolbel H Blasensaulen-Reaktoren. Dechema Monogr., 1971, V.68, N 12641291, S. 35-73.

121. Гаврилов A.C. Математическая модель теплоотдачи от газожидкостного слоя к стенке. / A.C. Гаврилов, А.Г. Лаптев // Материалы докладов XXI международной научной конференции «Математические методы в технике и технологиях». Саратов: СГТУ, 2008, С.108.

122. Кадер Б.А. К строению вязкого подслоя турбулентного пограничного слоя несжимаемой жидксости / Б.А. Кадер // Изв. АН СССр Мех. жидк. и газа. -1966, №6, С. 157-163.

123. Кишиневский М.Х. К вопросу тепло и массотдачи от гладкой стенки трубы к турбулентному потоку жидкости / М.Х.Кишиневский, Т.С.Корниенко // Теор.основы хим.технол.-1967.-Т.1, №3.- С. 456-462.

124. Лаптев А.Г., Елизаров В.И., Дьяконов С.Г. Теоретические методы моделирования массо и теплоотдачи в пленочных аппаратах / А.Г. Лаптев, В.И. Елизаров, С.Г. Дьяконов: Казань, КХТИ, 1991.

125. Хьют Г., Холл-Тейлор Н. Кольцевые двухфазные течения / Г. Хьют, Н.Холл-Тейлор. М.3 «Энергия», 1974. С.408.

126. Тонг JI. Теплоотдача при кипении и двухфазное течение / JI. Тонг: М., «Мир», 1969, 344С.

127. Бакластов, A.M. Промышленные тепломассообменные процессы и установки / A.M. Бакластов. М. : Энергоатомиздат, 1986.

128. Исаченко, В.П. Теплопередача / В.П. Исаченко, В.А. Осипова, A.C. Сукомел. М.: Энергоиздат, 1981.

129. Гаврилов, A.C. Определение тепловых потерь в окружающую среду ректификационных аппаратов / A.C. Гаврилов, А.Г. Лаптев // Известия Труды Академэнерго. 2010. - № 1. - СЛ6-22.

130. Александров, И.А. Перегонка и ректификация в нефтепереработке / И.А. Александров. М.: Изд-во Химия, 1981, 352С.

131. Александров, И.А. Ректификационные и абсорбционные аппараты / И.А. Александров. М.: Изд-во Химия, 1971.

132. Михеев, М.А. Основы теплопередачи / М.А. Михеев, Михеева И.М. М.: Энергия, 1977.

133. Воинов H.A. Брызгоунос в пленке воды при нисходящем и восходящем прямотоке / H.A. Воинов, А.Н. Николаев, Д.В. Тароватый, A.B. Кустов // Химическая промышленность. 2008. Т. 85. № 3. С.142-146.

134. Петров В.И. Минимизация межтарельчатого уноса жидкой фазы для создания промышленных многоступенчатых абсорберов / В.И. Петров, A.C. Балыбердин, И.А. Махоткин, Петров A.B. // Вестник Казанского технологического университета. 2006. № 6. С. 109-113.

135. Федотов E.B. Исследование провала и уноса жидкой фазы на ситчатых тарелках промышленного масштаба: Автореф. дис. канд. техн. наук. М.: МИХМ, 1973. 16С.

136. Сум-Шик JT.E. Исследование гидродинамики и уноса жидкости на провальных тарелках: Автореф. дис. канд. техн. наук. М. .ТИАП, 1965. 16С.

137. Розен A.M. К расчету транспортируемого уноса при барботаже / A.M. Розен, С.И. Голуб, Т.И. Вотинцева // Теплоэнергетика, 1976, № 2, С.59-62.

138. Козлов A.A. Расчет контактного устройства провального типа на унос жидкой фазы / A.A. Козлов // В кн.: Химическое машиностроение. М.: МИХМ, 1978, № 9, с.62-67.

139. Теаро Э.Н., Сийрде Э. К. Унос жидкости в колонном аппарате провального типа / Э.Н. Теаро, Э. К. Сийрде // В кн.: Тр. Таллинского политехнического института. Сер. А, 1964, №210, С. 151-160.

140. Розен A.M., Голуб С.И., Давыдов И.Ф. Об уносе влаги на малых расстояниях от зеркала барботажа. Докл. АН СССР, 1974, т. 216, №6, С.1277-1280.

141. Фурман А.И Исследование брызгоуноса в насадочных абсорбционных колоннах: Автореф. дис. канд. техн. наук. М., 1968, 26С.

142. Лаптев А.Г. Определение эффективности сепарации аэрозолей в насадочных сепараторах / А.Г. Лаптев, Е.В. Гусева, М.И. Фарахов // Тепломассообменные процессы и аппараты химической технологии: межвуз. темат. сб. науч. тр. Казань: КГТУ, 2005. - С.34-42.

143. Миндубаев Р.Ф. Аппарат для очистки газовых потоков от аэрозолей (туманов) / Р.Ф. Миндубаев, М.И. Фарахов, А.Г. Лаптев //110

144. Тепломассообменные процессы и аппараты химической технологии: межвуз. темат. сб. науч. тр. Казань: КГТУ, 2001. - С. 167-172

145. Воинов H.A. Теплообмен в пленке, стекающей по поверхности с винтовой шероховатостью. / H.A. Воинов, H.A. Еременко, К.В.Гурулев // Известия высших учебных заведений. Химия и химическая технология. 2006. Т. 49. № 5. С. 84-89.

146. Воинов H.A. Теплоотдача в пленке воды, стекающей по теплопередающей поверхности, при контакте с воздухом. / H.A. Воинов, H.A. Еременко, Н.А Николаев // Теплоэнергетика. 2007. № 4. С. 68-74.

147. Никитин H.H. Течение пленки и теплоотдача при конденсации пара на наклонных и вертикальных некруглых трубах / H.H. Никитин, В.П. Семенов // Теплоэнергетика. 2008. № 3. С. 28-33.

148. Остриков А.Н. Определение коэффициента теплоотдачи при пузырьковом кипении пленки на вертикальной стенке / А.Н. Остриков, Ф.Н. Вертяков A.B. Трушечкин // Вестник Воронежской государственной технологической академии. 2009. № 1. С.62-63.

149. Никитин H.H. Влияние сил поверхностного натяжения на течение пленки и теплоотдачу при конденсации пара на наклонных некруглых трубах / H.H. Никитин, В.П. Семенов // Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики. 2007. № 11-12. С.3-11.

150. Павлов К.Ф. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии. / К.Ф. Павлов, П.Г. Романков, A.A. Носков: JL: Химия, 1987. -576С.

151. Соколов В.Н. Яблокова М.А. Аппаратура микробиологической промышленности / В.Н. Соколов, М.А. Яблокова. Л.: Машиностроение, 1988, -278С.

152. Бортников И.И. Машины и аппараты микробиологических производств. / И.И. Бортников, A.M. Босенко. Минск: Высш. шк., 1982. - 288С.

153. Доманский И.В. Машины и аппараты химических производств. / И.В. Доманский, В.П. Исаков, Г.М. Островский и др. // Примеры и задачи. Л.: Машиностроение, 1982. - 384С.

154. Калунянц К.А. Оборудование микробиологических производств. / К.А. Калунянц, Л.И. Голгер, В.Е. Балашов. М.: Агропромиздат, 1987. - 398 с.

155. Иоффе И.Л. Проектирование процессов и аппаратов химической технологии / И.Л. Иоффе. Л.: Химия, 1991.

156. Харлампович Г.Д., Чиркин Ю.В. Фенолы. / Г.Д. Харлампович, Ю.В Чиркин. М.: Химия, 1974.

157. Кайбышев А.Ф. Совершенствование технологий получения фенольных производных из некоторых промышленных отходов нефтехимических производств: Автореф. дис. канд. техн. наук. Уфа: УГНТУ, 2003. - 16С.

158. Кружалов Б. Д. Совместное получение фенола и ацетона / Б. Д. Кружалов, Б. И. Голованенко. М.: Химия, 1963.

159. Борисов Г.С. Основные процессы и аппараты химической технологии: Пособие по проектированию / Г.С. Борисов, В.П. Брыков, Ю.И. Дытнерский и др. // под ред. Ю.И. Дытнерского, 2-е изд., перераб. и дополн. М.: Химия, 1991. 496С.

160. Уонг X. Основные формулы и данные по теплообмену для инженеров: Пер. с англ. / X. Уонг // Справочник. М.: Атомиздат, 1979. - 216С.

161. Ройзен Л.И. Тепловой расчет оребренных поверхностей / Л.И. Ройзен, И.Н. Дулькин. М.: Энергия, 1977. - 256С.

162. Юдин В.Ф. Теплообмен поперечнооребренных труб / В.Ф Юдин. Л.: Машиностроение, 1982. - 189С.

163. Бухаркин E.H. Оптимальные конструктивные характеристики ребристых теплоутилизаторов для котлов / E.H. Бухаркин // Промышленная энергетика. 1991. №6. С.32-35.

164. Соколов В. Н. Конвективный теплообмен между газожидкостной смесью и стенкой. / В. Н. Соколов, М. Д. Бушков // В кн.: Процессы химической технологии. М. Л., «Наука», 1965, - С.117-120.

165. Яновский Э. А. Исследование и разработка системы отвода тепла при полимеризации этилена в присутствии металлокерамических катализаторов. Автореф. канд. дисс. ЛТИ им. Ленсовета, 1970. 20С.