автореферат диссертации по химической технологии, 05.17.08, диссертация на тему:Технология проектирования тарельчато-насадочных аппаратов разделения водных растворов

На правах рукописи

ЕЛИЗАРОВ ВИТАЛИЙ ВИКТОРОВИЧ

ТЕХНОЛОГИЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ТАРЕЛЬЧАТО-НАСАДОЧНЫХ АППАРАТОВ РАЗДЕЛЕНИЯ ВОДНЫХ РАСТВОРОВ

05.17.08. - Процессы и аппараты химических технологий

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Казань - 2004

Работа выполнена на кафедре «Процессы и аппараты химических технологий» Казанского государственного технологического университета

Научный руководитель

доктор технических наук, профессор Дьяконов Сергей Германович

Официальные оппоненты

доктор технических наук, профессор Теляков Эдуард Шархиевич

кандидат технических наук Ясавеев Хамит Нурмухаметович

Ведущая организация

- ОАО «Нижнекамскнефтехим»

Защита диссертации соояотся^&Пр^&лЛ & ^па. заседании диссертационного совета Д 212.080.06 при Казанском государственном технологическом университете по адресу: 4200015, г. Казань, ул. Карла Маркса, 68, зал заседаний Ученого совета (А-330).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Казанского государственного технологического университета.

Автореферат разослан В 2 ООЧ <г.

Ученый секретарь

диссертационного совета Д 212.080.06 д.т.н., профессор ,

С.И. Поникаров

шн-ч дая

г4дР2й

Общая характеристика работы

Актуальность работы. Значительная доля процессов ректификации в нефтехимической (в производстве гликолей, изобутилена, изопрена, окиси пропилена), пищевой (в производстве этилового спирта) и других отраслях промышленности связана с разделением водных растворов в ректификационных установках. Повышение спроса на продукцию этих производств на потребительском рынке требует увеличения производительности и качества продукции, что, в свою очередь, приводит к необходимости реконструкции действующих установок. С целью повышения производительности и эффективности ректификационных установок в настоящее время происходит замена тарельчатых контактных устройств на насадки различной конструкции или, совмещение в аппарате тарельчатых контактных устройств с насадкой. Выбор конструкции и типа контактных устройств на стадии технологического проектирования базируется на эмпирической основе и включает этапы экспериментальных исследований макетов контактных устройств различного масштаба с коррекцией на каждом этапе параметров математических моделей.

Проектирование тарельчато-насадочных аппаратов разделения осложняется отсутствием замкнутого алгоритма разработки тарельчатой и насадочной частей аппарата.

Разработка технологии проектирования ректификационных аппаратов, с совмещением тарельчатых и насадочных контактных устройств, представляют актуальную проблему при создании новых и реконструкции действующих ректификационных установок. Цель работы.

1. Разработать технологию проектирования тарельчато-насадочных аппаратов разделения водных растворов.

2. На основе разработанной технологии установить причину низкой разделительной способности и определить способ ее повышения в ректификационной установке разделения водногликолевого раствора.

3. С использованием наиболее эффективных контактных устройств провести реконструкцию и опытно-промышленные испытания установки.

Научная новизна.

1. На основе сопряженного физического и математического моделирования разработана замкнутая система технологического проектирования тарельчато-насадочных аппаратов разделения водных растворов.

2. Исследована новая конструкция регулярной рулонной насадки, обладающей низким гидравлическим сопротивлением и высокой удельной поверхностью.

3. Результаты экспериментальных исследований обобщены в виде уравнений для определения гидравлических и массообменных характеристик насадки.

Практическая значимость. 1. Разработана и запатентована новая конструкция регулярной рулонной насадки.

2. С использованием новой насадки проведена реконструкция тарельчатой ректификационной колонны разделения водногликолевого раствора на заводе окиси этилена ОАО «Нижнекамскнефтехим». Фактический годовой экономический эффект в результате реконструкции составил 1,295 млн. руб.

Апробация работы и научные публикации.

Основные положения диссертации докладывались на ежегодных научных сессиях КГТУ, Всероссийской конференции, посвященной памяти А.Г. Усманова «Тепло- и массообмен в химической технологии» (г. Казань, 2000), Международных научных конференциях «Математические методы в технике и технологиях» (Смоленск, 2001; г. Тамбов, 2002; г. Санкт-Петербург, 2003). По материалам диссертации опубликовано 8 печатных работ. *

Структура и объем работы. Работа состоит из введения, четырех глав, ,

заключения, списка литературы и приложений, содержит 129 страниц машинописного текста, 17 рисунков, списка литературы, включающего 163 <•

наименования и 39 страниц приложений.

Содержание работы

Во введении обосновывается актуальность диссертационной работы, сформулированы цели и задачи исследования.

В первой главе рассмотрено состояние теории и практики моделирования процессов на контактных устройствах массообменных аппаратов. Приводится анализ моделей массопередачи для двухфазных газожидкостных систем, методов исследования поверхности контактных фаз, рассматривается характеристика и режимы работы тарельчатых и насадочных контактных устройств, моделирование процессов переноса в двухфазном слое на основе моделей структуры потоков, приводится анализ влияния параметров моделей на эффективность контактных устройств.

Во второй главе рассматривается технология проектирования тарельчатых и насадочных аппаратов разделения веществ. На рис. 1 приведена блок-схема технологического проектирования. На основе уравнений материального баланса при заданных исходных данных определяется количество теоретических ступеней разделения, номер теоретической тарелки питания, флегмовое число, давление и температура на верху и в кубе колонны, распределение концентраций жидкой и паровой фаз по высоте колонны, количество дистиллята и кубового остатка. Если состав компонентов наверху и в кубе колонны соответствует заданным '

значениям, тогда выбирается тип контактного устройства. Определяется место установки тареяок, проводится гидравлический расчет, рассчитывается их эффективность и вычисляется число действительных тарелок. Тогда, когда число действительных тарелок (например при реконструкции) окажется больше, чем в действующей колонне решается вопрос о реконструкции тарелок или выбирается другой тип тарелок. Реконструкция тарелок осуществляется путем ее секционирования, реконструкции порогов или изменением свободного сечения тарелки. Введение таких изменений в конструкцию тарелки учитывается путем коррекции уравнений и граничных условий в уравнениях переноса импульса и массы в барботажном слое на тарелке и гидравлических испытаний

лабораторного макета. Определяется место установки и тип насадки, вычисляется рабочая скорость и диаметр слоя. Для насадок с известной величиной эквивалентной теоретической тарелки (ВЭТТ) высота слоя находится в виде произведения ВЭ1Т на число теоретических тарелок N. При выборе новой конструкции насадки проводят гидравлические исследования и определяют коэффициенты массоотдачи и массопередачи, а затем высоту единицы переноса Лоу. По результатам потарелочного расчета находят концентрации жидкости и газа на концах слоя насадки и число единиц переноса поу. Произведение Н0у -поу = Н дает высоту слоя. По величине гидравлического сопротивления слоя насадки и тарелок вычисляется давление в кубе колонны и проводится уточнение концентраций, высоты слоя насадки и количества тарелок.

Удовлетворительное решение передается на проектирование колонны, в противном случае выбирается насадка или тарелки другого типа и процедура расчета повторяется до получения удовлетворительного решения.. В основу алгоритма потарелочного расчета процесса многокомпонентной ректификации по уравнениям материального баланса положена методика Тиле и Геддеса.

Расчет проводится по схеме «от тарелки к тарелке» по теоретическим ступеням разделения при постоянных мольных потоках пара и жидкости в пределах секции колонны по уравнениям:

Для дефлегматора:

•^ = ¿0+1, 1 = 1,2,....,с; Л0 »¿/О. (1)

4

Дня тарелок укрепляющей части колонны:

."'-и

, + Ы,2,...,с;/=1,2,../-1. (2)

_ а,

Для тарелок исчерпывающей части колонны:

+ И = ......с;= . (3)

' ' ' \ ' /

А ц "Ь^У-Кр

^ = 1 « = 1,2,....,с; (4)

о, В

Общие уравнения баланса и равновесия для колонны

Ь1 „ I

Блок-схема технологического проектирования тарельчато-насадочных аппаратов разделения водных растворов

Г Начало I

Исходные данные

Решение уравнений материального баланса. Потарелочный расчет колонны. Расчет Ы1М(,Я,Р„Рв,у„К|,Т„Т>

Исходные данные: Расход, состав питания, состав дистиллята и кубового остатка, давление верха, куба, мольная масса компонентов, температура кипения, критические параметры: давление, температура. Диаметр, тип тарелок (насадки).

Рис.1

Для определения эффективности тарельчатых контактных устройств рассматриваются уравнения переноса импульса и массы в жидкой фазе барботажного слоя на тарелках.

д2и

ди „ ди и— + хг— = рг-

дЧ дг, дЦг

+ V*

дги 1 &р

---г Лб)

дт]г Р Ь

ди д$ п — + — = 0, д§ д Г]

д7} гд|2 т дт]2 V

¡,пдидх ь

и=и0, лг = х0 при § = 0; — = — = 0 при §=1;

д%

д& ди дх дх

— = —■= —°°> при »7 = 0; — = 0; « = «ст приг}=г?ст, дт] дц дт] дц

(7)

(8)

(9)

с замыкающими соотношениями, полученными на основе характеристик турбулентного пограничного слоя на межфазной поверхности (пар-жидкость):

(10)

(РА) / ^ + РжчКт ) - /2]

+ 2сг/Дэ)

(Д4) , и«гЬо(Рг^о /2 + ржфст)-8крг1У?/2^ Г аг^К^с^КЛ^гРг + 2ст/Дэ)

= 2,45й.

2

" Рг

1/2

> (13) и.г'

2рг

1/2

(11) (12) (14)

0,35

, (15) Д1Г = 11,6—дР-^,

(1б> с/0лс

"»л». V /

0,073 тгс0'2

, С

/о г

0.073

' к 0.2 ' Ке0« - у ^ 1Ч-°0Г эх

чгл

о г ■

мг„ = -и.г^агЩ^, ПТ = 1,1^.

Рж^ж

(17)

. (18)

Эффективность тарелки рассчитывается по уравнениям

~ Г7"> Е- Г 1 Р »

Ьбх = С<1у, Ех

Е„

Ь \ Ех

(19)

Уравнения движения (6), (7), (9) методом конечно разностной аппроксимации приводятся к системе нелинейных алгебраических уравнений, которая решается методом простой итерации в сочетании с методом нижней релаксации. Уравнения переноса массы (8), (9) аппроксимируются системой

линейных алгебраических уравнений, решение которых получают стандартным методом. :

Математическая модель массоотдачи в насадочных аппаратах определяется на основе гидродинамической аналогии и модели диффузионного пограничного слоя с использованием результатов гидравлических исследований слоя насадки. Так в режиме турбулентного движения в условиях слабого взаимодействия пленки жидкости и пара (Лег > 40) закон затухания турбулентных пульсаций газа в области вязкого подслоя и коэффициент массоотдачи записываются в виде:

Ог-ь-иАСЛ5,)3. (20)

Рг о-О + ^г V 4 рг )

е ап в ооЛг-^г/Рг)0-25 „

Характерная скорость турбулентных пульсаций в пленке жидкости по исследованиям различных авторов пропорциональна средней скорости жидкости в пленке. Тогда

Ят "Ь0Ух(у/80)\Ьо ~ЗД53-1(Г7Л-Ш Ие^758 (23)

-9Л^(уж8Г ЬеГ 5с-'2. (24)

Рж 01) + £>Т

1 1 ш

Высота единицы переноса Лоу = /Кга-8, -—— --+-, (25)

«Г Рж

Число единиц переноса определяется по значениям концентраций на концах слоя насадки, полученным из потарелочного расчета колонны: поу =ун -ук/Ауср. (26) Высота слоя Н •= коу •поу.

Определив тип и конструкцию насадки, проводят гидравлические исследования лабораторного макета в зависимости от расхода пара, плотности орошения и теплофизических свойств взаимодействующих фаз. При разделении водных растворов в ректификационных колоннах допустимо проведение исследований лабораторного макета на системе воздух-вода.

В третьей главе дается описание новой конструкции регулярной рулонной насадки, приводятся схема экспериментальной установки для исследования гидравлических и массообменных характеристик насадки, уравнения обобщающие результаты экспериментов на системе воздух-вода.

Основными требованиями при разработке конструкции насадки являются: низкое гидравлическое сопротивление, высокая удельная поверхность и эффективность работы, технологичность изготовления и низкая себестоимость.

Поставленная задача решается конструкцией насадки, образованной сдвоенными лентами, одна из которых имеет гофры треугольной формы, на сторонах гофров выполнены лепестки в ввде круговых сегментов, при этом хорды сегментов смежных сторон гофров расположены под углом друг к другу. Такое конструктивное выполнение насадки за счет формы и ориентации отогнутых лепестков

•I

с

Рч <

обеспечивает как осевую, так и радиальную составляющие скорости газовой фазы, что приводит к ее дополнительной турбулизации и повышению массообменных характеристик процесса. Сплошная лента служит для формирования обновленной межфазной поверхности из жидкости выносимой на ее поверхность потоком газа из сегментных отверстий, образованных при отгибе лепестков. Кроме того, чередование плоских и гофрированных лент обеспечивает жесткость пакету насадки, что позволяет выполнить ее из тонкого материала. Насадка изготовлена из перфорированных сплошных лент шириной 40 мм методом штамповки. Удельная поверхность насадки ау ~ 484,8 м2/м3; удельный свободный объем еса «0,95 м3/м3; эквивалентный диаметр йэ ■= 7,8 мм.

Экспериментальная установка для проведения испытаний насадки состоит из колонны с внутренним диаметром 400 мм, воздуховода с вентилятором для подачи воздуха, напорной и накопительной емкостей и насоса для орошения слоя насадки водой. На опорную решетку укладывается слой насадки высотой 0,94 м. Предусмотрено измерение расходов, температуры воздуха и воды, гидравлического сопротивления слоя, уровня в емкостях и влажности воздуха. Выходные сигналы датчиков через аналогоцифровой преобразователь поступают на обработку в компьютер.

Экспериментальное исследование сопротивления сухой насадки проведено в зависимости от скорости воздуха в диапазоне 0 - 4,5 м/с и описывается

Я Рг0)г с _____П1ПК „ (ог'й,

1500 1400 1300 1200 1100 1000 900 800 700 600 500 400 300 200 100

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5

Wr,M/c

Рис.2. Гидравлическое сопротивление орошаемой насадки в зависимости от скорости газа и плотности орошения Цм3/м2-ч): х -L=0, ■ - L=5, о - L=10, • - L=15, А - L=20, n -L=30.

уравнением: ДР^ - Ц0 Во - 0,105 Re^108, Re

(27)

Ч 2

Гидравлическое сопротивление орошаемой насадки в диапазоне скорости газа (0-4 ,5)м/с и плотности орошения Ь=(5-30)м3/м2-ч описывается уравнением:

2.5 3 \У„м/с

Рис.3. Гидравлическое сопротивление орошаемых насадок при плотности орошения Ъ= 30 м/ч: 1 - кольца Рашига в укладку, с1=100 мм; 2 - кольца Рашига внавал, (1=25 мм; 3 - кольца Палля, d=50 мм; 4 — рулонная насадка.

2.5 3 \Уг,м/с

Рис.4.Гидравлическое сопротивление орошаемых насадок в зависимости от скорости газа и плотности орошения Ь м/ч: 1,3 - экспериментальные данные, плотность орошения Ь=(10,30) м/ч [СЬет.ВюсЬеш.Еп^№15,2001]; 2,4 -рулонная насадка, плотность орошения Ь=(10,30) м/ч; 5 - структурная насадка ЮТАШХ ЗТ при полном рефшоксе (система изооктан-толуол).

ДР„,

& Н Р^г.о, 2

чр

= §0 + 0,0162-Ие?!15810"3 4£ Цм3/м2-с).

0,376-10 Кег

(28)

На рис. 2 представлены экспериментальные и расчетные (сплошные линии) зависимости сухой и орошаемой насадки от скорости газа и плотности орошения. На рис. 3,4 приводится сравнение гидравлического сопротивления рулонной насадки с сопротивлением известных насадок при плотности орошения Ь=(10,30) м3/м2-ч. Сопротивление рулонной насадки меньше сопротивления известных насадок и при скорости газа до 2,5 м/с меньше сопротивления известных спиральных рулонных насадок.

Количество удерживаемой жидкости в слое насадки описывается уравнением:

' жЬ

■ 15,974 К&^Са-0'23.

(29)

Представлены экспериментальные исследования массоотдачи в газовой фазе при увлажнении воздуха парами воды.

Коэффициент массоотдачи в газовой фазе Р г определяется путем измерения относительной влажности паровоздушной смеси на входе в слой насадки и выходе из него. Экспериментальные значения рг рассчитывались по уравнению:

Р,

Р-Дх.

ч>

На рис. 5 приведены экспериментальные значения коэффициента массоотдачи при увлажнении воздуха и расчет по уравнению (22), а также сравнение с коэффициентом массоотдачи на других насадках.

На рис. 6 приведены результаты расчета коэффициента массоотдачи по уравнению (24) на рулонной насадке и сравнение с известными результатами других авторов, полученными с пленке жидкости на гладкой поверхности труб.

7

6

5

.о 4

с» О 3

1-1

еа 2

1

0

5

• _____4 •

* Лж 1

— ^^л ! ) » ;

50

20

•а со

1 ! 1 : , * . 1 , * 1 /аУК 1 // 1 1 1 1| I!

и, : ] !!!

^ ! !;

/".¡и 1 1 1 1

103 2

5 104 2

5 Ке„

Рис.6. Зависимость числа Шервуда в турбулентной пленке, стекающей по гладкой поверхности труб от числа Рейнольдса при абсорбции кислорода воздуха водой: О -опытные данные Маркова, Войнова, Николаева; 1 - на рулонной насадке - расчет по уравнению (24); 2 -расчет по уравнению Кулова.

0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 АУ„м/с

Рис.5. Зависимость коэффициента массоотдачи в газовой фазе от скорости газа, при плотности орошения, 1>10(м3/м2-ч): 1 - данные из работы [СЬет.ВюсЬст.Еп£.№15,2001]; 2 - седла • Берля 25мм; 3 - рулонная насадка: -расчет по уравнению (22); О - опытные данные; 4,5 - кольца Рашига.

В четвертой главе рассматривается вариант реконструкции вакуумной ректификационной установки разделения водногликолевого раствора по разработанной технологии проектирования. Извлечение воды из водногликолевого раствора осуществляется в тарельчатой ректификационной колонне диаметром 1600 мм, оборудованной 12 тарелками: в нижней части колонны расположены 4 клапанных тарелки, в верхней части- 8 ситчатых тарелок. Расстояние между тарелками - 400 мм, высота тарельчатой части — 4750 мм. Питание колонны содержит в % масс.: воду ~ 10; моноэтиленгликоль (МЭГ) ~ 72,4; диэтиленгликоль (ДЭГ) ~ 12,6; триэтиленгликоль (ТЭГ) ~ 4,28; полиэтиленгликоль (ПЭГ) ~ 0,72. Результаты промышленных испытаний действующей установки приведены в таблице 1.

№ Расход, Температура, Давление Массо- Массо-

опыта т/ч "С верха вая доля вая доля

Пита- Флег- Дистил- Пара Верха Куба колонны, МЭГ, воды,

ния мы лята атм. верх колонны, % масс. куб колонны, % масс.

1 1,64 0,18 0,6 0,8 35 128 0,06 1,15 0,14

2 2,0 0,15 0,5 1,0 35 129 0,06 0,53 0,19

3 2,1 0,12 0,4 0,8 44 132 0,064 0,43 0,13

4 2,2 0,17 0,4 0,75 36 130 0,064 0,63 0,12

5 2,3 од 0,2 0,9 36 129 0,064 0,35 0,26

6 2,4 0,15 0,2 0,94 35 125 0,06 0,12 0,11

7 2,5 0,1 0,2 0,9 35 132 0,06 0,32 0,84

8 2,6 0,05 0,2 0,8 44 ИЗ 0,08 1,07 1,9

9 2,7 од 0,4 0,83 39 124 0,06 0,88 0,3

10 3,0 0,14 0,2 1,0 38 129 0,06 0,1 0,46

11 3,2 0,12 0,2 1,0 37 129 0,06 0,25 0,49

12 3,4 0,2 0,2 1,0 35 136 0,06 0,14 0,21

13 3,6 0,12 0,4. 1,0 37 128 0,06 0,18 0,31

14 3,7 0,22 0,3 1,0 37 134 0,06 0,06 0,33

15 3,8 0,2 0,3 1,0 36 134 0,06 0,14 0,32

Анализ результатов промышленной эксплуатации установки разделения водногликолевого раствора показывает значительное содержание воды (до 1,9% масс.) в кубе колонны и высокое содержание этиленгликоля в воде (свыше 1% масс.) на верху колонны.

В результате решения системы уравнений материального баланса (1) - (5) получены концентрации компонентов в кубе и дистилляте, распределение концентраций по колонне, распределения давления и температуры, число теоретических тарелок и номер тарелки питания. В зависимости от расхода питания и флегмы число теоретических ступеней, обеспечивающих разделение данной смеси на гликоли и воду, в соответствии с данными табл. 1 (с погрешностью до 22%), равно 5 (3 теоретических ступени в верхней части и 2- в нижней части колонны).

Для достижения необходимого разделения: концентрация воды в кубе колонны не более 0,1% масс., а этиленгликоля наверху не более 0,05% масс, необходимо 9 теоретических ступеней (7 в верхней и 2- в нижней части колонны).

Проведенные расчеты эффективности ситчатых и клапанных тарелок в действующей колонне по уравнениям (6) - (19) показали следующие результаты: среднее значение эффективности ситчатых Еу =0,37, клапанных Еу =0,49. Поскольку необходимое число теоретических ступеней в верхней части колонны составляет 7, то число реальных ситчатых тарелок должно быть 19, в нижней части - 4 клапанных тарелки.

Рис.7. Схема колонны после реконструкции: 1 — слой насадки, 2 - тарельчатая часть колонны.

Низкое значение эффективности ситчатых тарелок обусловлено малой величиной плотности (р„ =0,05 кг/м3) и невысокой скоростью пара в колонне.

Для повышения коэффициента массопередачи при вакуумной ректификации необходимо увеличить скорость пара в колонне не менее чем в 10 раз. Однако этого сделать невозможно, поскольку в верхней части колонны расход пара определяется, главным образом, количеством воды в питании и небольшим количеством этиленгли-коля.

Другой способ повышения коэффициентов массопередачи, состоит в увеличении свободного сечения тарелки Бо.

Рассматривая замену ситчатых тарелок на колпачковые со свободным сечением 50 =11% и клапанные - 50 =133% существенного результата получить не удается.

В данном случае целесообразно заменить ситчатьге тарелки, на насадку не увеличивая высоту колонны. Скорость пара определяется по величине фиктивной скорости, полученной из уравнения:

qel.Pi

11,2ехр

(Ру. Рх

0,1251

Рабочая скорость пара (Оп =12 м/с. Диаметр слоя насадки составляет 0,8 м. Высота слоя насадки Н=2,8 м определяется по величине высоты и числу единиц переноса. Высота единицы переноса.

рассчитывается на основании гидравлических исследований слоя насадки по уравнениям (25), (27)-(29), а число единиц переноса по результатам потарелоч-ного расчета по уравнениям (1) - (5), (26).

На основании выполненных исследований и расчетов проведена реконструкция колонны. Схема аппарата после реконструкции показана на рис. 7. Реконструкция заключается в следующем. В верхней части колонны устанавливается обечайка диаметром 820 мм. В верхней части обечайки расположена распределительная тарелка типа ТСН-Ш, а в нижней части обечайки устанавливается решетка для укладки рулонной насадки. Существующие внутренние устройства (тарелки и опорные конструкции, кроме 4-х нижних тарелок) демонтируются. Результаты опытно-промышленных испытаний установки представлены в таблице 2.

Анализ расчетных данных и сравнение с результатами промышленных испытаний показывает их удовлетворительное согласование, что подтверждает адекватность математических моделей используемых в расчетах и высокую эффективность установленной в колонне насадки.

В результате внедрения насадки высота колонны не изменилась, а рабочий диаметр в верхней части уменьшился почти в 2 раза.

Концентрация воды в кубовом остатке не превышает 0,1% масс., а концентрация МЭГ в дистилляте 0,05 % масс., что позволяет получить этиленгликоль не ниже первого сорта и исключить необходимость очистки воды.

Таблица 2

№ опыта Расход, т/ч Температура, °С Давление верха колонны, атм. Массовая доля МЭГ, верх колонны, % масс. Массовая доля воды, куб колонны, % масс.

Питания Флегмы Дистиллята Пара Верха Куба

1 1,3 0,56 0,3 0,98 39 145 0,06 0,01 0,1

2 1,3 0,56 0,3 0,9 39 147 0,06 0,01 0,04

3 1,3 0,56 0,3 0,94 39 146 0,06 0,005 0,09

4 1,3 0,6 0,4 1 39 145 0,06 0,01 0,1

5 1,4 0,56 0,4 1 39 147 0,06 0,01 0,1

6 1,57 0,57 0,4 0,86 39 147 0,06 0,03 0,06

7 1,57 0,58 0,2 0,8 39 147 0,06 0,05 0,02

8 1,57 0,57 0,4 0,9 38 147 0,06 0,02 0,05

9 1,83 0,55 0,4 . 1 39 146 0,06 0,01 0,04

10 1,95 0,55 0,4 1 39 145 0,06 0,007 од

И 3,4 0,5.8 0,4 1 38 148 0,06 0,05 ОД

12 3,6 0,58. 0,4 1 38 148 0,06 0,02 0,04

13 3,6 0,57 0,4 1 38 147 0,06 0,02 0,03

14 3,6 0,57 0,4 1 37 147 0,06 0,02 0,04

15 3,6 0,6 0,4 1 36 146 0,06 0,01 0,01

Выводы

1. Предложена замкнутая система технологического проектирования тарельчато-насадочных аппаратов разделения водных растворов, основу которой составляют законы сохранения и результаты гидравлических исследований лабораторных макетов контактных устройств.

2. Проведенный анализ работы вакуумной тарельчатой ректификационной установки разделения водногликолевого раствора показал низкую разделительную способность ситчатых тарелок, установленных в верхней части колонны. Для достижения необходимого качества разделения требуется увеличить количество тарелок в верхней части, что приводит к увеличению высоты колонны и гидравлического сопротивления. Целесообразно заменить ситчатые тарелки в верхней части колонны на насадку.

3. Разработана и внедрена новая конструкция регулярной рулонной насадки, обладающей низким гидравлическим сопротивлением и высокой удельной поверхностью.

4. Проведена реконструкция ректификационной установки. В верхней части колонны вместо ситчатых тарелок установлен слой насадки диаметром 0,8 м и высотой 2,8 м. Выполненные расчеты процесса разделения после реконструкции и опытно-промышленные испытания установки показали удовлетворительные результаты по качеству разделения смеси.

5. В результате проведенной реконструкции установки на заводе окиси этилена ОАО «Нижнекамскнефтехим» фактический годовой экономический эффект за счет увеличения выпуска этиленгликоля первого сорта в 2002 г. составил 1,295 млн. руб.

Условные обозначения

v¡¡,l¡¡ - мольные потоки i-ro компонента в паровой и жидкой фазе на j-ой ступени; Sj¡- фактор отпарки; V,L,D,F,B - расход пара, флегмы, дистиллята,

питания и кубового остатка; Vj¡ ,Vj¡, - мольный поток i-ro компонента в уходящем паре с тарелки питания при расчете сверху вниз, и наоборот, соответственно; A¡¡ - фактор абсорбции; K¡¡ - константа фазового равновесия; b¡,d¡ - мольный поток i-ro компонента в кубовом остатке и дистилляте; f, N-номер тарелки питания и первой тарелки со стороны куба, количество ступеней; КУ - контактное устройство; и, -д- - продольная и поперечная скорость жидкости; АР — градиент давления на тарелке; х, у — концентрация компонентов в жидкой и паровой фазах; vr,DT - коэффициенты турбулентной кинематической вязкости и диффузии; §,т]- продольная и поперечная координаты тарелки; объемные коэффициенты массопередачи и массоотдачи; So, W0 - свободное сечение тарелки и скорость пара в сечении; Wk - сечение колонны и скорость пара; и,- динамическая скорость в пограничном слое; R! - локальное число

Рейнольдса пограничного слоя; йф- высота парового факела; е - диссипация энергии парового потока; Ех,Еу- эффективность тарелки по жидкой и паровой фазам; р,у- плотность и кинематическая вязкость; ж, г - жидкость, газ; толщина вязкого подслоя; е г_ж - диссипация энергии в системе газ - жидкость; £„- свободный объем; ежд- динамическая составляющая задержки жидкости; Рг- число Фруда; Ь — плотность орошения; С/— расход газа; И - поверхность насадки; (р- относительная влажность воздуха; х1, х2 - влагосодержание воздуха на входе и выходе слоя насадки.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах

1. Дьяконов С.Г., Фарахов М.И., Елизаров В.В. Гидродинамические и массообменные характеристики регулярной насадки рулонного типа // Тепло- и массообмен в химической технологии. Тез. докл. Всероссийской научной конференции. Казань. - 2000. с. 135.

2. Свидетельство на полезную модель № 17011 от 10.03.2001. Регулярная насадка для массообменных аппаратов / Фарахов М.И., Елизаров В.В., Газизов Ш.Ф. и ДР-

3. Капустин П.П., Елизаров В.В., Елизаров В.И. Моделирование процесса получения циклопенгана из побочных С5 фракций углеводородов // Сб. тр. Междунар. научн. конф. «Математические методы в технике и технологиях -ММТ14». Смоленск. 2001. с. 72-73.

4. Дьяконов СЛГ., Елизаров В.В., Фарахов М.И. Моделирование процесса разделения в насадочных аппаратах при низкой плотности орошения // Сб. тр. Междунар. научн. конф. «Математические методы в технике и технологиях -ММТ14». Смоленск. 2001. с. 27-28.

5. Дьяконов С.Г., Елизаров В.В., Елизаров В.И., Фарахов М.И. Моделирование и реконструкция установки гликолей в производстве окиси этилена // Сб. тр. Междунар. научн. конф. «Математические методы в технике и технологиях». Тамбов. 2002. с. 89-90.

6. Елизаров В.И., Лежнева Н.В., Елизаров В.В. Моделирование и модернизация схемы узла перегонки окиси этилена // Сб. тр. Междунар. научи, конф. «Математические методы в технике и технологиях - ММТ16». Санкт-Петербург. 2003. с. 77-79.

7. Дьяконов С.Г., Елизаров В.В., Фарахов М.И. Гидравлические и массообменные характеристики рулонной насадки // Изв. вузов. Химия и хим. технология. -2003. - Т. 46. - вып. 5. - с. 143 - 147.

8. Дьяконов С.Г., Елизаров В.В., Фарахов М.И. Реконструкция установки и моделирование процесса разделения водногликолевого раствора // Изв. вузов. Химия и хим. технология. - 2003. - Т. 46. - вып. 5. - с. 148-151.

Соискатель

Заказ 56_Тираж $0 экз.

Офсетная лаборатория КГТУ, 420015, г. Казань, ул. К. Маркса, 68

РНБ Русский ф|

2007-4

14291

ч

•с»

Ö

15 MAP 2004

Введение.

Глава 1. Математическое моделирование массопереноса в системе газ (пар)-жидкость на контактных устройствах колонных аппаратов.

1.1. Модели массопередачи для двухфазных газожидкостных систем на контактных устройствах.

1.2. Поверхность контакта в барботажном слое.

1.3. Характеристика и режимы работы барботажного слоя на контактных устройствах.

1.4. Характеристика и режимы работы насадочных контактных устройств.

1.5. Описание процессов переноса в двухфазном слое (газ-жидкость).

1.6. Структура потоков и эффективность контактных устройств.

Глава 2. Технология проектирования тарельчато-насадочных аппаратов разделения водных растворов.

2.1. Структура и алгоритм технологического проектирования тарельчато-насадочных аппаратов разделения.

2.2. Уравнения материального баланса и алгоритм технологического расчета колонны.

2.3. Определение эффективности процесса разделения на контактных устройствах колонны.

2.3.1. Расчет эффективности разделения на тарелках 50 ректификационнои колонны.

2.3.2. Решение уравнений переноса массы в жидкой фазе на тарелках колонны.

2.4. Математическое описание слоя насадки.

2.5. Задачи гидравлических испытаний лабораторных макетов контактных устройств.

Глава 3. Разработка и экспериментальное исследование регулярной рулонной насадки.

3.1. Разработка и описание насадки.

3.2. Экспериментальное исследование гидравлических и массообменных характеристик рулонной насадки. ^

3.2.1. Описание экспериментальной установки

3.2.2. Разработка и описание схемы автоматизации установки.

3.2.3. Методика экспериментальных исследований насадки

3.2.4. Результаты исследования гидродинамических характеристик рулонной насадки.

3.2.5. Массообменные характеристики на рулонной колонне.

Глава 4. Реконструкция установки разделения водногликолевого раствора.

4.1. Описание технологического процесса разделения водногликолевого раствора в производстве окиси этилена.

4.2. Моделирование ректификационной установки разделения водногликолевого раствора.

4.3. Результаты расчета параметров насадки.

4.4. Реконструкция колонны.

щ Основным направлением технического развития в химической, нефтехимической, нефтеперерабатывающей и других отраслях промышленности является создание и усовершенствование аппаратов и оборудования переработки сырья. Значительную долю оборудования здесь занимают ректификационные установки разделения водных растворов: разделение водногликолевого раствора в производстве гликолей, отгонка h воды на стадии выделения окиси пропилена, разделение водного раствора триметилкарбинола в производстве изобутилена, отмывка водой изопрена от карбонильных микропримесей в нефтехимической промышленности, разделение водного раствора этилового спирта в пищевой промышленности и ряд процессов химических производств.

Продукты разделения водных растворов пользуются значительным • спросом на потребительском рынке. Так, например, этиленгликоль — продукт

разделения водногликолевого раствора используют для производства синтетических волокон, полиэтилентерефталата, целлофана, низкозамерзающих антифризов, антиобледенителей, полиуретанов и других целей. Мировое потребление этиленгликоля в 2000 г достигло 11,2 млн. тонн. Возросшие объемы производства шинной промышленности привели к fr увеличению спроса на синтетические каучуки, являющиеся продуктами производств изобутилена, изопрена, пропилена.

Повышение спроса на продукцию этих производств требует увеличения производительности и качества продукции, что, в свою очередь, приводит к необходимости реконструкции действующих установок. С целью повышения производительности и эффективности ректификационных т установок в настоящее время происходит замена тарельчатых контактных устройств на насадки различной конструкции или, совмещение в аппарате тарельчатых контактных устройств с насадкой.

Выбор конструкции и типа контактных устройств на стадии технологического проектирования базируется на эмпирической основе и включает этапы экспериментальных исследований макетов контактных устройств различного масштаба с коррекцией на каждом этапе параметров математических моделей.

В зависимости от свойств, состава и расхода исходной смеси, подаваемой на разделение, давления и температуры кипения компонентов, гидродинамических условий взаимодействия пара с жидкостью устанавливают в аппарате тарелки или насадку или же, часто при реконструкции, совмещают тарелки с насадкой. Например, при малом содержании легколетучих компонентов и отличной от других компонентов температурой кипения, больших расходах исходной смеси целесообразно установить в верхней части колонны слой насадки, обеспечивая пленочный режим ее работы, а в нижней части — тарелки. Такое решение при высокой удельной поверхности насадки приводит к снижению размеров аппарата и капитальных затрат.

Проектирование тарельчато-насадочных аппаратов осложняется отсутствием замкнутого алгоритма разработки тарельчатой и насадочной частей аппарата. Разработка технологии проектирования ректификационных аппаратов, с совмещением тарельчатых и насадочных контактных устройств, представляет актуальную проблему при создании новых и реконструкции действующих ректификационных установок.

В данной работе поставлена задача разработать замкнутую систему технологического проектирования тарельчато-насадочных аппаратов разделения водных растворов. По разработанной технологии провести технологическое проектирование ректификационной установки разделения водногликолевого раствора и ее реконструкцию с целью повышения качества разделения.

Основу решения поставленной задачи составляет метод сопряженного физического и математического моделирования тарельчатых контактных устройств, математическое моделирование насадки на основе гидродинамической аналогии и модели диффузионного пограничного слоя. Замыкающими условиями технологии проектирования являются уравнения равновесия, материального баланса установки и экспериментальные исследования лабораторных макетов контактных устройств.

Диссертация состоит из четырех глав.

В первой главе приводится обзор методов и подходов к описанию процессов массопереноса на контактных устройствах массообменных аппаратов. Во второй главе рассматривается технология проектирования тарельчато-насадочных аппаратов разделения водных растворов. Дается описание блоков математического моделирования колонны, тарелок и насадки. В третьей главе рассматривается новая конструкция регулярной рулонной насадки, методика ее экспериментальных исследований, определение гидравлических и массообменных характеристик насадки и их сравнение с характеристиками других типов насадок. В четвертой главе сформулирована и решена задача реконструкции ректификационной установки разделения водногликолевого раствора.

В Приложениях к диссертации приведены акты опытно-промышленных испытаний установки, расчеты экономической эффективности, результаты технологического расчета и экспериментальных исследований насадки.

Основные результаты работы обсуждались на: ежегодных научных сессиях КГТУ, Международных конференциях «Математические методы в технике и технологиях» (Смоленск, 2001; Тамбов, 2002; Санкт-Петербург, 2003), Всероссийской научной конференции «Тепло- и массообмен в химической технологии» Казань, 2000.

Работа выполнена на кафедре процессов и аппаратов химической технологии Казанского государственного технологического университета.

В руководстве работой принимал участие к.т.н., доцент Фарахов М.И.

Выводы

Проведенный анализ работы вакуумной ректификационной установки путем математического моделирования показал низкое качество разделения водногликолевого раствора. Среднее значение к.п.д. ситчатых тарелок, установленных в верхней части колонны, составляет 0,37, а клапанных — 0,49.

В результате работы установки в дистилляте достаточно высокое содержание этиленгликоля, а в кубовом остатке нежелательное содержание воды.

Чтобы исключить воду из кубового остатка и получить в следующей колонне К-309 этиленгликоль не ниже первого сорта необходимо в рассматриваемой колонне увеличить количество тарелок или заменить их на насадку.

В результате расчетов параметров насадки для вакуумной ректификационнй колонны определена: рабочая скорость пара 12 м/с и диаметр слоя насадки D=0,8 м.

На основе уравнения массопередачи проведен расчет высоты слоя насадки Н=2,8 м. Расчет теплофизических параметров разделяемой смеси выполнен по средним значениям температуры и давления в верхней части колонны по известным методикам [141].

Предложено в верхней части колонны демонтировать ситчатые тарелки и установить слой насадки. В результате реконструкции установлена цилиндрическая обечайка, внутри которой на опорную решетку уложена регулярная рулонная насадка.

Проведенные расчеты процесса разделения в колонне и опытно-промышленные испытания реконструированной колонны показали удовлетворительные результаты по качеству.

Концентрация МЭГ в дистилляте мала и составляет не более 0,05% масс., концентрация воды в кубовом остатке составляет не более 0,1 % масс. Экономический эффект от внедрения за 2002 г. составил 1295000 руб.

Ill

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Предложена замкнутая система технологического проектирования тарельчато-насадочных аппаратов разделения водных растворов, основу которой составляют законы сохранения и результаты гидравлических исследований лабораторных макетов контактных устройств.

2. На основе разработанной технологии проектирования проведена реконструкция ректификационной колонны разделения водногликолевого раствора.

3. Проведенный анализ работы вакуумной тарельчатой ректификационной установки разделения водногликолевого раствора показал низкую разделительную способность ситчатых тарелок, установленных в верхней части колонны. Для достижения необходимого качества разделения требуется увеличить количество тарелок в верхней части, что приводит к увеличению высоты колонны и гидравлического сопротивления. Целесообразно заменить ситчатые тарелки в верхней части колонны на насадку.

4. Разработана и внедрена новая конструкция регулярной рулонной насадки, обладающей низким гидравлическим сопротивлением и высокой удельной поверхностью. Проведенные экспериментальные исследования насадки показали удовлетворительные результаты по гидравлическому сопротивлению, массоотдаче, задержке жидкости в слое в сравнении с характеристиками известных конструкций насадок.

5. Проведена реконструкция ректификационной установки. В верхней части колонны вместо ситчатых тарелок установлен слой насадки диаметром 0,8 м и высотой 2,8 м. Выполненные расчеты процесса разделения после реконструкции и опытно-промышленные испытания установки показали удовлетворительные результаты по качеству разделения смеси.

6. В результате проведенной реконструкции установки на заводе окиси этилена ОАО «Нижнекамскнефтехим» фактический годовой экономический эффект за счет увеличения выпуска этиленгликоля первого сорта в 2002 г. составил 1,295 млн. руб.

113

1. Redfield.J.A., Houghton G. Masstransfer ahd drag coefficients for single babbles at Reynalds numbers for 0.20 5000 //Chem. Engng. Sci. - 1965. -V.20, № 2. - P.131 — 139.

2. Higbie R. Modell masstransfer // Trans. Am. Inst. Chem. Eng. 1935. V. 31,№ 2. - P. 365-389.

3. Данквертс П.В. Газожидкостные реакторы. Пер. с англ. М.: Химия, 1973. - 296 с.

4. Розен A.M., Крылов B.C. Проблемы теории массопередачи // Хим. пром-ть. 1966. - № 1. - С. 51 - 57.

5. Левич В.Г. Физико-химическая гидродинамика. — М.: Наука, 1959. — 537 с.

6. Chem H.J., Tobias Ch.W. Masstransfer // Ind. Eng. Chem. Fandam. 1968. -V.7, № l.-P. 48-52.

7. Александров И.А. Массопередача при ректификации и абсорбции многокомпонентных смесей. JI.: Химия, 1975. - 320 с.

8. Колтунова JI.H., Аэров М.Э. Массоотдача на начальном участке газовой струи, вытекающей в жидкость // Теор. основы хим. техно. — 1982. Т. 16, № 2. - С. 161 - 166.

9. Васильев А.С., Федотов Е.В., Павлов В.П., Мартюшин И.Г. Изменение локальных концентраций при истечении газа в жидкость // Теор. основы хим. технол. 1967. -Т.З, № 3. - С. 349 - 352.

10. Васильев А.С., Павлов В.П., Плановский А.Н. Массоотдача в газовых струях, истекающих в жидкость // Теор. основы хим. технол.- 1968. — Т. 4,№5.-С. 677-683.

11. Johnson A.I., Hamieles.A., Ward D., Colding A. End effect corrections in hear and mass transfer studies // Canad. J. End. — 1958. V. 35, № 5. P. 221 -225.

12. Carmer F.H., Porter K.E. Mass transfer stages in distillation // Internat. In: Distillation. Sumposium Saries / Inst. Chem. Engrs. - 1960. — P. 43.

13. Аэров М.Э., Быстрова Т.А., Колтунова Л.И. Массопередача в газовой фазе на барботажных тарелках без переливных устройств // Теор. основы хим. технол. 1970. - Т. 4, № 4. - С. 467 - 474.

14. Кафаров В.В. Основы массопередачи. 3-е изд., перераб. и доп. -М.: Высшая школа, 1979.-439 с.

15. Соломаха Г.П. Уравнение массоотдачи в газовой фазе на решетчатых и дырчатых провальных тарелках // Хим. пром-ть. — 1964. — № 10. — С. 749 753.

16. Gooderen C.W.J. Distillation tray efficiency and interfacial area //Chem. End. Sci. 1965. - V. 20. - P. 1115 - 1119.

17. Mehta V.D., Sharma M.M. Effect of diffusivity on gas-side mass transfer coefficient // Chem. End. Sci. 1966. - V. 21. - P. 361 - 369.

18. Рудов Г.Я., Плановский A.H., Чехов O.C. Определение коэффициентов массоотдачи в барботажных колоннах в условиях ректификацииразбавленных смесей // Массообменные процессы химической технологии. — Л., 1968.-С. 185-190.

19. Дильман В.В. К теории тепло- и массообмена при турбулентном течении // Теор. основы хим. технол. — 1967. Т. 1, № 4 . - С. 438 — 446.

20. Гильденблат И.А., Родионов А.И., Лашаков А.Л. Экспериментальное исследование влияния коэффициента диффузии на массоотдачу в жидкой фазе в тарельчатой колонне // Тр. Москов. хим. техн. ин-та. — 1967.-Вып. 56.-С. 62-67.

21. Кузьминых И.Н., Коваль Ж.А. Массопередача через жидкую фазу на ситчатой тарелке // Журнал прикл. химии. — 1955. — Т. 28, № 1. С. 21 -29.

22. Соломаха Г.П. Массоперенос в газовой (паровой) фазе на барботажных тарелках // Тр. Москов. ин-та хим. машиностр-я. — 1975. — Вып. 61. — С. 33-40.

23. Родионов А.И., Кашников A.M. Определение коэффициентов массопередачи отнесенных к поверхности контакта фаз // Процессы химической технологии. Гидродинамика, теплопередача и массопередача. М.: Наука, 1965. - С. 244 - 248.

24. Родионов А.И. Поверхность контакта фаз и массопередача в тарельчатых колоннах. Автореф. дис. докт. техн. наук: 05.69 — Москва: МХТИ, 1969.-29 с.

25. Ульянов Б.А. Поверхность контакта фаз и массообмен в тарельчатых ректификационных аппаратах . — Иркутск: Изд-во Иркут. ун-та, 1982. — 130 с.

26. Родионов А.И., Петушинский JI.H., Семенихин JI.M. Исследование кинетики массообмена в жидкой фазе на клапанных тарелках // Теор. основы хим. технол. 1974. - Т. 8, № 4. - С. 502 - 506.

27. Ульянов Б.А., Буренко В.А., Родионов А.И. Массообмен на провальных тарелках ректификационных колонн // В сб.: Гидродинамика и явления переноса в двухфазных дисперсных системах. -1974. Часть 1. — С. 11 -17.

28. Родионов А.И., Винтер А.А. Массопередача в газовой фазе на переточных ситчатых тарелках // Тр. Москов. хим. техн. ин-та. 1966. — Вып. 51.-С. 9-17.

29. Родионов А.И., Дегтярев В.В., Кабанов О.В. Влияние скорости газа и жидкости на коэффициенты массопередачи в колонне с ситчатыми тарелками // Теор. основы хим. технол. 1974. - Т. 8, № 3. - С. 338 — 343.

30. Соломаха Г.П. Уравнение массоотдачи в газовой фазе на колпачковых тарелках // Теор. основы хим. технол. 1970. - Т. 4, № 2.- С. 181 - 190.

31. Соломаха Г.П., Азизов А.Г., Плановский А.Н. Уравнение массоотдачи в газовой фазе на ситчатых тарелках // Теор. основы хим. технол. — 1970. Т. 4, № 3. - С. 315 - 322.

32. Соломаха Г.П., Реут В.И., Ващук В.И., Клюшенкова М.И. Массоотдача в газовой фазе на барботажных клапанных тарелках // Теор. основы хим. технол. 1979. - Т. 13, № 1. - С. 3 - 9.

33. Плановский А.И., Соломаха Г.П., Филатов JI.H. Влияние гидравлических параметров на массоотдачу в жидкой фазе // Изв. вузов «Нефть и газ». 1969. - № 6. - С. 65 - 71.

34. Соломаха Г.П., Плановский А.Н. О статистической оценке влияния гидравлических параметров на массообмен в газовой фазе при барботаже // Теор. основы хим. технол. — 1967. Т. 1, № 1. — С. 80 — 87.

35. Азизов А.Г., Соломаха Г.П., Плановский А.Н. Влияние вязкости жидкости на массоотдачу в газовой фазе на ситчатых тарелках // Теор. основы хим. технол. 1969. - Т. 3, № 3. - С. 460 - 464.

36. Данилычев И. А., Плановский А.Н., Чехов О.С. Исследование массообмена в жидкой фазе на ситчатых тарелках с учетом степени продольного перемешивания // Хим. пром-ть. -1965. №10.- С. 46 — 49.

37. Пенный режим и пенные аппараты // Тарат Э.Я., Мухленов И.П., Туболкин А.Ф. и др. JL: Химия, 1977. - 304 с.

38. Ульянов Б.А. Поверхность контакта фаз и массообмен в тарельчатых ректификационных аппаратах. Иркутск: Изд-во Иркут. ун-та. 1982.— 130 с.

39. Масштабный переход в химической технологии: разработка промышленных аппаратов методом гидродинамического моделирования / Розен A.M., Мартюшин Е.И., Олевский В.М. и др.; Под ред. докт. хим. наук А.М.Розена. М.: Химия, 1980. - 320 с.

40. Гельперин Н.И., Айнштейн В.Г. О распространенной методике обобщения экспериментальных данных по тепло- и массообмену // Хим. пром-ть. 1966. - № 1. - С. 44 - 50.

41. Coy С. Гидродинамика многофазных систем. М.: Мир, 1963. — 608 с.

42. Хинце И.О. Турбулентность, ее механизм и теория. М.: Физматгиз, 1963.-680 с.

43. Дейч М.Е., Филиппов Г.А. Газодинамика двухфазных сред. М.: Энергия, 1968.-423 с.

44. Родионов А.И., Радиковский В.М. О дисперсности пенного слоя и о методе определения среднего размера пузырька // Массообменные процессы химической технологии. — Л., 1965. — С. 32 — 36.

45. Родионов А.И., Кашников A.M., Радиковский В.М. Определение числа тарелок в абсорбционной колонне по поверхности фазового контакта // Тр. Москов. хим. технол. ин-та. - 1964. — Вып. 47. - С. 5 - 11.

46. Родионов А.И., Кашников A.M., Ульянов Б.А., Шпагин Н.С., Строганов Е.Ф. Определение поверхности контакта фаз методом отражения светового потока // Хим. пром-ть. 1967. - № 3. — С. 209-212.

47. Родионов А.И., Кашников A.M., Ульянов Б.А. Определение межфазной поверхности на провальных тарелках методом светоотражения // Массообменные процессы химической технологии. — JI., 1965.- С. 34 — 40.

48. Calderbank Р.Н., Evans F., Rennie J. The mass transfer efficiency of distillation and gas-absorption plate columns. — In: Distillation. Symposium Series // Inst. Engrs. 1960. - P. 51.

49. Calderbank.P.H. Physical rete processes in industrial fermentation the interfacial area in gas-liquid contacting with mechanical agitation // Trans. Inst. Chem. Engrs. 1958. - V. 36, № 6. - P. 443.

50. Abdell-Aal H.K., Stiles G.B., Holland G., Formation of interfacial area of high plates of gas flow throngh submerged orifices // Jour. A.I.Ch.E. — 1966. V. 12, № l.-P. 174/

51. Родионов А.И., Винтер A.A. Исследование химическим методом поверхности контакта фаз на ситчатых тарелках // Изв. вузов. Сер. Химия и хим. технол. 1966. - Т. 9, № 6. - С. 970 - 978.

52. Родионов А.И., Зенков В.В. Определение поверхности контакта фаз при окислении растворов сульфита натрия кислородом воздуха в колонне с провальной тарелкой // Изв. вузов. Сер. Химия и хим. технол.-1970.-Т. 13,№ 12.-С. 1805- 1811.

53. Nuvlt V. Kastanec F. Mesurement of interfacial area in bubble columns by the sulphite method // Collect. Grech. Ghem. Commen. 1975. V/ 40 - P. 1853.

54. Родионов А.И., Ульянов Б.А. Определение межфазной поверхности на провальных тарелках методом деполяризации света // Массообменные процессы химической технологии. — JI., 1969. — Вып. 4. С. 29 — 30.

55. Ульянов Б. А., Родионов А.И., Буренко В. А., Щелкунов Б. И. Поверхность контакта на провальных тарелках ректификационных колонн // Изв. вузов. Сер. Химия и хим. технол. 1978. - Т. 21, № 12. — С. 1815-1821.

56. Березин Р.В., Тарат Э.Я., Туболкин В.Ф. Стереометрический способ определения газосодержания в пенном слое // Цветные металлы. — 1974. № 8.-С. 81 - 87.

57. Ульянов Б.А., Щелкунов Б.И., Буренко В.А., Родионов А.И. Поверхность контакта фаз при ректификации бинарных и тройных смесей // Гидродинамика и явления переноса в двухфазных дисперсных системах. Иркутск, 1974. - Ч. 1. - С. 60 - 69.

58. Родионов А.И., Винтер А.А., Шабданбеков У.Ш. Исследование поверхности контакта фаз в сепарационном пространстве с ситчатыми тарелками // Теор. основы хим. технол. — 1967. — Т. 1, № 1. — С. 124 — 128.

59. Розен A.M., Весновский B.C., Красиков А.Н. Поверхность контакта фаз на ситчатых и клапанных тарелках // Теор. основы хим. технол.- 1978. — Т. 12, №4.-С. 495-500.

60. Родионов А.И., Сорокин В.Е. Исследование поверхности контакта фаз в колонне с ситчатыми тарелками // Массообменные процессы химической технологии. — Л.: Химия. 1969. - Вып. 4. С. 21 — 22.

61. Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. -Изд. 8-е. М.: Химия, 1971.-784 с.

62. Коган В.Б. Теоретические основы типовых процессов химической технологии. Л.: Химия, 1977. 592 с.

63. Теория турбулентных струй / Г.Н. Абрамович, Т.А. Гиршович, С.Ю. Крашенинников и др. Изд. 2-е. Под ред. Г.Н.Абрамовича. М.: Наука, 1984.-718 с.

64. Павлов В.П. Определение полного сопротивления барботажной ситчатой тарелки // Хим. пром-ть. 1964. - № 2. - С. 68 - 72.

65. Васильев А.С., Тапачев B.C., Павлов В.П., Плановский А.Н. За кономерности истечения струи газа в жидкость // Теор. основы хим. технол. 1970. - Т. 4, № 5. - С. 727 - 735.

66. Дытнерский Ю.И., Таги-Заде Ф.Н., Еремин О.Г. Определение коэффициентов массоотдачи в газовой фазе при всплывании одиночного пузыря в слое жидкости // Теор. основы хим. технол. — 1979.-Т. 13,№ 1.-С. 100-103.

67. Зельвенский Я.Д., Титов А.А., Шалыгин В.А. Ректификация разбавленных растворов. JI.: Химия, 1974.

68. Зельвенский Я.Д. Насадочные ректификационные колонны для глубокой очистки летучих веществ // Химическая пром-ть. 1987.- № 7.-С. 425-427.

69. Макина И.В., Гельперин Н.И., Новобратский B.JI. и др. Определение истинных коэффициентов массоотдачи в насадочных абсорбционных аппаратах // Химическая промышленность. — 1986. № 11. — С. 39 — 41.

70. Касаткин А.Г., Цыпарис И.Н. Массопередача в жидкостной пленке в абсорбционных насадочных колоннах // Хим.пром-ть . 1952.- № 7. — С. 203-210.

71. Зельвенский Я.Д., Титов А.А., Шалыгин В.А. Исследование кинетики ректификации в колоннах с мелкозернистой насадкой // Хим. пром-ть. 1966. -№ Ю.-С. 51-56.

72. Onda К., Sada Е., Saito М. Mass transfer in packed columns // Kadaku Kodaku. -1961. V/ 25. - P. 820 - 829.

73. Клев H., Винклер К., Даракчев Р.И. и др. Создание эффективных насадок для колонных аппаратов на основе теории массообменных процессов. // Хим. пром-ть. 1986. - № 8. — С. 41 — 45.

74. Макина И.В., Гельперин Н.И., Новобратский В.Л. и др. Оценка массообменной способности насадочных абсорбционных колонн.// Хим. пром-ть. 1986. - № 9. - С . 37 - 39.

75. Гильденблат И.А., Рамм В.М. Массопередача в насадочной колонне. // Труды МХТИ. 1967. - № 56. - С. 25 - 31.

76. Орлов М.А., Фурман А.И., Малышкина С.А. Седловидная насадка для сернокислого производства // Хим. пром-ть. — 1990. № 9. — С. 47 — 48.

77. Крель Э. Руководство по лабораторной перегонке / Перевод с нем.: Под ред. В.М.Олевского. М.: Химия, 1980. - 68 с.

78. Алекперова JI.B., Аксельруд Ю.В., Дильман В.В., Струнина А.В., Морозов А.И. Гидродинамические исследования седловидных насадок и колец Палля // Хим. пром-ть. 1974. - № 5. - С. 60 — 62.

79. Dankworth D.C., Sundaresan S. A macroscopic model for countercurrent gas-liquid flow in columns // A.L.Ch.E.J/ 1989. - V. 35, № 8. - P. 1282-1293.

80. Kushalkar K.B., Pandarcar V.G. Liquid and dispersion in packed columns. // Chem. End. Sci. 1990. - V. 45, № 3. - P. 759 - 763.

81. Nagy F., Kerenyi E. Laboratoriumi es uzemi rectifikato natekonysaganak czehasonlitasa // Mady asvanyolajes foldgazksere. Kozl. 1977.-V. 18. P. 21 - 27.

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

83. Кафаров В.В. Основы массопередачи. — 3-е изд. М.: Высшая школа, 1979.-596 с.

84. Кафаров В.В., Бляхман Л.И., Плановский А.Н. Явление скачкообразного увеличения тепло- и массообмена между газовой ижидкой фазами в аппаратах с насадкой // Теор. основы хим. технол. — 1976.- Т. 10, № 3. С. 331 - 336.

85. Ильиных А.А., Мемедляев Э.Н., Кулов Н.Н. Массообмен в орошаемой насадке в режимах подвисания и эмульгирования // Теор. основы хим. технол. 1989. - Т. 23, № 5. - С. 569 - 574.

86. Кафаров В.В., Бляхман Л.И. Оптимальные условия работы насадочных ректификационных колонн // Журн. прикл. химии. 1950.- С. 244 — 255.

87. Fukushma Susumu, Kusaka Katsuhiko/ Gas-liquid mass transfer and hydrodynamic flow region in packet columns with cocurrent upyard flow // J.Chem. Eng. Jap. 1979. - V. 43, № 3. p. 95 Ю5.

88. Abraham M. Sawant S.B. Hydrodynamics and mass transfer characteristics of packed bubble columns // Chem. Eng. J. 1990. - V. 43, № 3. - P. 95 -105.

89. Bylica I., Jaroszynski M. Сравнительное исследование гидродинамики неупорядоченных и структурированных насадок // Inz. Chem. I proces. — 1995. V. 16, № 3. - P. 421 - 439.

90. Bemer G.G., Kalis G.A.J. A new method of predict hold-up and pressure drop in packed columns // Trans. Instn Chem. Engrs. — 1978, V. 56. — P. 200-204.

91. Рамм В.М. Абсорбция газов. 2-е изд. - М.: Химия, 1976. — 656 с.

92. Рогозин А.А., Клыков М.В., Свинухов А.Г. Гидродинамические характеристики сетчатых насадок // Технология нефти и газа. Вопросы фракционирования. Уфа. - 1975. - № 26(4). - С. 117 — 122.

93. Рогозин А.А., Клыков М.В., Свинухов А.Г. О гидродинамике потоков и скоростях фазового переноса компонентов в сетчатой насадке // Технология нефти и газа. Вопросы фракционирования. — Уфа. — 1975. -№ 26(4).-С.123- 125.

94. Высокоэффективное контактное устройство для процессов ректификации и абсорбции — нерегулярная металлическая насадка

95. ГИАП-НЗ /A.M. Коган, И.И. Гельперин, В.В. Дильман, А.А. Юдина, А.А. Пальмов, А.С. Пушнов // Хим. пром-ть. 1992. - № 8. - С. 28-34.

96. Дикий Н.А., Шевцов А.П., Шевчук С.В., Чернов С.К. Сопротивление и тепломассообмен в сетчатых насадках с пористопленочным течением жидкости. // Пром. теплотехника. 1984. - №5. — С. 19 — 21.

97. Reinhard Billet. Packed towers in processing and enviropmental technology. VCH. New York, 1995.

98. B.H. Щербаков, В.Ф. Хорин, H.A. Войнов, H.A. Николаев. Измерение средней толщины пленки жидкости при восходящем прямоточном движении фаз методом локальной электропроводности. // Изв. вузов. Хим. и хим. технол. 1979. - Т. 22, № 5. - С. 625 - 629.

99. Роговая И.А., Олевский В.М., Рунова Н.Г. Измерение параметров пленочного волнового течения на вертикальной пластине // Теор. осн. хим. технол. 1969. -Т. 3, № 2. С.200 - 208.

100. Использование новых насадок в абсорбционных процессах /Hovorko F., Linek V., Sinkule J., Braun V. / Chem. Listy. 1993. - V 87, № 9. - P. 169 -170.

101. Пленочная тепло- и массообменная аппаратура / Под ред. В.М. Олевского. М.: Химия, 1988. 240 с.

102. Нигматуллин Р.И. Динамика многофазных сред. 4.1. — М.: Наука. Гл. ред. физ. мат. лит., 1987. 464 с.

103. Дьяконов С.Г., Елизаров В.И., Лаптев А.Г. Теоретические основы и моделирование процессов разделения веществ. — Казань, КГУ. — 1993. — 438 с.

104. Дьяконов С.Г., Елизаров В.И., Кафаров В.В. Сопряженное физическое и математическое моделирование в задачах проектирования промышленных аппаратов // Журн. Прикл. химии. 1986. - Т. 59, № 9. -С. 1927-1933.

105. Дьяконов С.Г., Елизаров В.И., Лаптев А.Г. Модель массоотдачи в газовой фазе при разделении газожидкостных систем в насадочныхколоннах // Изв. вузов. Химия и хим. технол. 1990. - Т. 33, № 4. — С. 108.

106. Дьяконов С.Г., Елизаров В.И., Лаптев А.Г. Моделирование массотеплопереноса в промышленных аппаратах на основе исследования лабораторного макета // Теор. основы хим. технол. — 1993,- Т. 27, № 1.-С. 38-50.

107. Комиссаров Ю.А., Кафаров В.В., Амангалеев С., Те А.Ю. Эффективность массопередачи с учетом реальной структуры потока жидкости на барботажных тарелках с переливом // Теор. основы хим. технол.- 1983.-Т. 17, № 1.-С.З-9.

108. Молоканов Ю.К. К расчету эффективности тарелки в условиях вертикальной неравномерности распределения жидкости в барботажном слое // Теор. основы хим. технол. 1975. — Т. 9, № 1. — С. 113-115.

109. Молоканов Ю.К. К расчету эффективности массопередачи при наличии поперечной неравномерности распределения взаимодействующих потоков на основе диффузионной модели // Теор. основы хим. технол. 1972. - Т. 6, № 2. - С. 286 - 290.

110. Розен A.M. Проблемы теории и инженерного расчета процессов массообмена // Хим. пром-ть. — 1965. № 2. — С. 85 - 91.

111. Розен A.M., Лапавок Л.И., Елатомцев Б.В. К вопросу о гидравлическом моделировании противоточных аппаратов большого диаметра // Химич. и нефт. машиностр. — 1964. № 4. — С. 14-18.

112. Розен A.M., Аксельрод Л.С., Дильман В.В. Некоторые вопросы масштабного перехода при разработке массообменных аппаратов // Теор. основы хим. технол. 1967.- Т. 1, № 4. С. 446 - 458.

113. Кафаров В.В., Шестопалов В.В., Эльмурзаев А.Ш. Анисимов А.В. Комбинированная математическая модель структуры потока жидкости на тарелке с туннельными колпачками // Теор. основы хим. технол. -1973. Т. 7, № 6. - С. 884 - 891.

114. Кафаров В.В., Шестопапов В.В., М. Нароян Редци, Бельков В.П. Комбинированная модель структуры жидкостного потока на колпачковой барботажной тарелке // Теор. основы хим. технол. — 1969. -Т. 3, № З.-С. 483-484.

115. Кафаров В.В., Шестопапов В.В., М.Нароян Редци, Бельков В.П. Продольное перемешивание жидкости на колпачковой барботажной тарелке //Журн. прикл. химии. 1971. - Т. 44, № 8. - С. 1809- 1814.

116. Молоканов Ю.К., Кораблина Т.П., Щелкунова М.А. О секционировании жидкостного потока на колпачковых тарелках //Химия и технол. топлив и масел. — 1967. № 1. — С. 40 - 42.

117. Кораблина Т.П., Молоканов Ю.К., Рогозина Л.П., Тихонов Г.И., Астрин И.А. Исследование работы колонн с колпачковыми тарелками при ректификации метилхлорсиланов // Хим. пром-ть. 1970. - № 6. — С. 455-459.

118. Медведев Б.Г., Овчинников А.И., Федосеев В.Ф. Некоторые вопросы гидравлики колонн с новым типом колпачковых тарелок // Изв. вузов . Химия и хим. технол. 1983. - Т. 26, вып. 12. — С. 1520 - 1523.

119. Кафаров В.В., Шестопапов В.В., Комиссаров Ю.А., Ефанкин В.Г. Исследование структуры потока жидкости на ситчатых тарелках промышленного масштаба // Теор. основы хим. технол. 1974. — Т. 8, №5.-С. 732-738.

120. Кафаров В.В., Шестопапов В.В., Горенштейн Б.М. Структура потока жидкости на ситчатых барботажных тарелках // Журнал прикл. химии. 1969. - Т. 42, № 2. - С. 368 - 375.

121. Кочергин Н.А., Твердохлебов Г.Н., Дильман В.В., Сергеенко А.Н. Модели продольного перемешивания жидкости на различных массообменных тарелках //Хим. пром-ть. 1976. - № 4. - С. 296 — 297.

122. Кафаров В.В., Шестопапов В.В., Комиссаров Ю.А. и др. Исследование структуры потока жидкости на клапанной тарелке // Тр. Москов. хим. — технол. ин-та.- 1975.-Вып. 88, С. 118-120.

123. Кафаров В.В., Шестопалов В.В., Комиссаров Ю.А. и др. Комбинированная математическая модель структуры потока жидкости на клапанной барботажной тарелке // Тр. Москов. хим. — технол. ин-та. 1975. - Вып. 88. - С. 127 - 129.

124. Арафа М.А., Чехов О.С. Исследование влияния гидравлических параметров клапанной тарелки на степень продольного перемешивания жидкости //Теор. основы хим. технол. 1972. - Т.6, № 3. - С. 343 — 354.

125. Гинзбург М.С., Круглое С.А. Исследование эффективности массопередачи на клапанной прямоточной тарелке с учетом гидродинамической модели потока // Теор. основы хим. технол. — 1980. -Т. 14, №2.-С. 289-292.

126. Берковский М.А., Шейнман В.А., Лебедев Ю.Н. и др. Гидродинамические и массообменные характеристики ректификационной тарелки с трапециевидными клапанами //Химия и технол. топлив и масел. 1982. - № 5. — С. 16—18.

127. Выборное В.Г., Александров И.А., Зыков Д.Д. Влияние поперечной неравномерности потоков пара и жидкости на эффективность работы тарелок с перекрестным током фаз // Теор. основы хим. технол. — 1971. -Т. 5, №6.-С. 779-788.

128. Задорский В.М., Васин Н.В. Испытание клапанных тарелок новой конструкции // Химич. и нефт. машиностр. 1971. - № 7. - С. 15—17.

129. Розен A.M., Весновский B.C., Муравьев Л.Л., Красиков А.Н. Перемешивание жидкости на клапанных прямоточных и ситчатых тарелках // Теор. основы хим. технол. — 1977. — Т. 11, № 5. — С. 707 — 803.

130. Данилычев И.А., Плановский А.Н. Чехов О.С. Исследование перемешивания на ситчатых тарелках и методика расчета тарельчатых массообменных аппаратов // Хим. пром-ть. — 1964. № 6. - С. 461 — 465.

131. Платонов В.М., Барго В.Г. Разделение многокомпонентных смесей. — М.: Химия, 1965. 430 с.

132. Холланд Г.Д. Многокомпонентная ректификация. М.: Химия, 1969 348 с.

133. Рид Р., Праустйн^- Дж., Шервуд Т. Свойства газов и жидкостей. JL: Химия, 1982.652 с.

134. Холпанов Л.П., Шкадов В.Я. Гидродинамика и тепломассообмен с поверхностью раздела. М.: Наука, 1990,455 с.

135. Волошко А.А., Вургафт А.В., Фролов В.Н. Длина вылета газовой струи в жидкости // Тепло- и массообмен в химической технологии: Межвуз. сб. научн. тр. Казань. 1981. - Казань. — С. 27 - 28.

136. Таунсенд А.А. Структура турбулентного потока с поперечным сдвигом. М.: Наука. 1959. 400 с.

137. Кутателадзе С.С., Стырикович М.А. Гидродинамика газожидкостных систем. М.: Энергия. 1976. 132 с.

138. А.С. СССР № 1777949, ВО 1 J 19/32,1990.

139. А.С. СССР № 1368011, ВО 1 Д 53/20, 1986.

140. А.С. СССР № 1230654, ВО 1 Д 53/20, 1983.

141. Фарахов М.И., Елизаров В.В., Газизов М.Ф. и др. Регулярная насадка для массообменных аппаратов // Свидетельство на полезную модель № 17011,2001.

142. Дьяконов С.Г., Фарахов М.И., Елизаров В.В. Гидродинамические и массообменные характеристики регулярной насадки рулонного типа //

143. Тепло- и массообмен в химической технологии. Тез. докл. Всероссийской научной конференции. Казань-2000, с. 135.

144. Дьяконов С.Г., Елизаров В.В., Фарахов М.И. Гидравлические и массообменные характеристики рулонной насадки // Изв. вузов Химия и хим. технология. 2003. Т. 46. — вып.5. - С. 143 - 147.

145. Behrens М., Sarcler P.P., Jansen Н. And Z. Olujic. Performance characteristics of a Monolith-like structural Hacking // Chem. Biochem. Eng. -2001,№ 15,- C. 49-57.

146. Lamaurelle A.P., Sandall O.C. Gas absorption in to a turbulent liquid // Chem. Eng. Schi. 1972. - V. 27. № 10. - P. 1035.

147. Дьяконов С.Г., Елизаров B.B., Фарахов М.И. Моделирование процесса разделения в насадочных аппаратах при низкой плотности орошения // Сб. трудов Междун. научн. конф. «Матем. методы в технике и технологиях ММТ-14. Смоленск. 2001. С. 27 28.

148. Марков В.А., Войнов Н.А., Николаев Н.А. Массоотдача в турбулентных пленках жидкости, стекающих по гладкой и шероховатой поверхности // Теор. осн. хим. техн. — 1990. Т. 24. - № 4. С. 442 - 449.

149. Павлов К.Ф., Романков П.Г., Носков А.А. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии. JL: Химия, 1987.-576 с.

150. Onda К., Sada Е., Saito М. Mass Transfer in packet columns // Kadaku Kodaku. 1961. - V. 25, № 25, №11.

151. Елизаров В.И., Лежнева Н.В., Елизаров В.В. Моделирование и модернизация технологической схемы узла перегонки окиси этилена //

152. Сб. трудов ХУ1 Междун. научн. конф. «Матем. методы в технике и технологиях». Санкт-Петербург. 2003. С. 77 79.

153. Дьяконов С.Г., Елизаров В.В., Фарахов М.И. Реконструкция установки и моделирование процесса разделения водногликолевого раствора // Изв. вузов. Химия и хим. технология. — Т. 46 — вып. 5.- С. 148 — 151.

154. Основные процессы и аппараты химической технологии. / Под ред. Ю.И.Дытнерского. М.: Химия. 1991. 496 с.

155. Коган В.Б., Фридман В.М., Кафаров В.В. Равновесие между жидкостью и паром. -М: Наука. 1966. 642с.