Гидравлические испытания нерегулярной спиралевидной насадки

Губанов Н.Д. , Медведев Д.В. , Боженков Г.В.

2019 / Том 9: номер 2 [ ХИМИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯ ]

В химической, нефтеперерабатывающей, нефтехимической, пищевой и других отраслях промышленности для осуществления тепло-массообменных процессов в колонных аппаратах применяется большое количество разнообразных типов насадочных элементов. Достоинство насадочных колонн заключается в высокой эффективности, низком гидравлическом сопротивлении, широком интервале устойчивой работы. Важнейшими требованиями, предъявляемыми к насадкам, являются: высокая удельная поверхность, большая доля свободного объема, простота изготовления и низкая материалоёмкость. Однако в настоящее время нет насадок, удовлетворяющих всем требованиям, предъявляемым к ним. Это обусловливает тенденцию к разработке и использованию новых насадочных контактных устройств. В статье представлены результаты гидравлических испытаний разработанной спиралевидной насадки, которая может быть применена для осуществления тепломассообменных процессов в ректификационных, абсорбционных, экстракционных колоннах и градирнях. Несложная конструкция насадки позволяет изготавливать её путём сварачивания металлической полосы в цилиндрическую спираль. Такая форма насадки позволяет исключить контакт соседних элементов, что препятствует блокированию поверхности насадки и образованию застойных зон. Особенностью данной конструкции является то, что насадка имеет гладкий профиль и на нем нет элементов, которые могли бы быть центром образования отдельных капель и струй, снижающих эффективность массопередачи. Пленочный характер стекания жидкости с элемента насадки обеспечивает высокие массообменные характеристики при минимальном значении уноса и способствует снижению гидравлического сопротивления. На основе экспериментальных данных получены эмпирические уравнения для расчета гидравлических сопротивлений сухой и орошаемой насадки. Приведены сравнительные характеристики спиралевидной насадки с кольцами Палля и насадки «Инжехим-2000». Показано, что разработанная спиралевидная насадка имеет большую удельную поверхность, значительный свободный объем, низкое гидравлическое сопротивление, несложную конструкцию, что уменьшает себестоимость ее изготовления.

Ключевые слова:

массообменные аппараты,спиралевидная металлическая насадка,колонны ректификационные, абсорбционные, экстракционные,конструирование насадочных элементов,гидравлическое сопротивление,mass transfer devices,helical metal packing,fractionating, absorption and extraction columns,design of packing elements,flow resistance

Библиографический список:

1. Каган А.М., Лаптев А.Г., Пушнов А.С., Фарахов М.И. Контактные насадки промышленных тепломассообменных аппаратов: монография. Казань: Отечество, 2013. 454 с.
2. De Brito M.H., Von Stockar U., Bangerter A.M., Bomio P., Laso M. Effective Mass-Transfer Area in a Pilot Plant Column Equipped with Structured Packings and with Ceramic Rings // Industrial and Engineering Chemistry Research. 1994. Vol. 33.No. 3. P. 647-656. DOI: 10.1021/ie00027a023
3. W.-Z., Wong D.S.H., Wang S.-J., Hsu H.-C. Effect of mass transfer on the design of an extractive distillation process for separating DMC and methanol // Journal of the Taiwan Institute of Chemical Engineers, 2016. Vol. 60. P. 205-212. DOI: 10.1016/j.jtice.2015.11.022
4. Hanusch F., Rehfeldt S., Klein H. Liquid Maldistribution in Random-Packed Columns: Experi-mental Investigation of Influencing Factors // Chemical Engineering and Technology. 2018. Vol. 41. No. 11. P. 2241-2249. DOI: 10.1002/ceat.201800467
5. Farakhov M.I., Laptev A.G., Basharov M.M. Modernization of mass-exchange equipment by new packings in chemical engineering // Theoretical Foundations of Chemical Engineering. 2015. Vol. 49. Issue 3. P. 233-238. DOI: 10.1134/S0040579515030033
6. Polyanski A.V., Blinichev V.N., Chagin O.V., Kravchik Y. Estimation of the efficiency of packed mass-transfer devices // Theoretical Foundations of Chemical Engineering. 2017. Vol. 51. Issue 3. P. 341-347. DOI: 10.1134/S0040579517030101
7. Danilov R.Yu., Petlyuk F.B., Serafimov L.A. Minimum-reflux regime of simple distillation columns // Theoretical Foundations of Chemical Engineering. 2007. Vol. 41. Issue 4. P. 371-383. DOI: 10.1134/S0040579507040069
8. Serafimov L.A., Chelyuskina T.V., Mavletkulova P.O. Special distillation regime involving an infinite reflux ratio and an infinite number of separation stages // Theoretical Foundations of Chemical Engineering. 2014. Vol. 48. Issue 1. P. 48-54. DOI: 10.1134/S0040579514010138
9. Serafimov L.A., Timoshenko A.V. Mass-transfer equation in multicomponent mixtures // Theoretical Foundations of Chemical Engineering. 2005. Vol. 39. Issue 3. P. 316-324. DOI: 10.1007/s11236-005-0081-9
10. Bravo J.L., Rocha J.A., Fair J.R. Mass transfer in gauze packings // Hydrocarbon Processing. 1985. Vol. 64. No. 1. P. 91-95.
11. Schmidt R. The lower capacity limits of packed columns // Institution of Chemical Engineers Symposium Series. 2017. Vol. 2. No. 56. P. 3.1/1-3.1/13.
12. Reinhard Billet. Packed towers in processing and environmental technology. VCH - New York, 1995. 382 p.
13. Пат. 170601, Российская Федерация, МПК B01J 19/30 Насадка для тепломассообменных аппаратов / Г.В. Боженков, Н.Д. Губанов, С.Г. Дьячкова, Д.В. Медведев, Е.В. Рудякова; заявитель и патентообладатель ФГБОУ ВО «ИРНИТУ», № 2016123761; заявл. 15.06.2016; опубл. 02.05.2017, Бюл. № 13.
14. Фарахов Т.М., Башаров М.М., Шигапов И.М. Гидравлические характеристики новых высокоэффективных нерегулярных тепломассообменных насадок // Электронный научный журнал «Нефтегазовое дело». 2011. N 2. С. 192-207. URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=17322447 (23.10.2018).
15. Фарахов М.М., Фарахов Т.М., Лаптев А.Г. Гидравлические характеристики хаотичной на-садки «Инжехим» для контакта газа и жидкости // Фундаментальные исследования. 2018. N 3. С. 24-28.
16. Рамм В.М. Абсорбция газов. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Химия. 1976. 656 с.

Файлы:

• реферат (скачать | просмотреть) - скачано 5 раз
• статья (скачать | просмотреть) - скачано 62 раза