СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ КОНСТРУКЦИИ КОЛПАЧКОВОЙ ТАРЕЛКИ ДЛЯ РЕКТИФИКАЦИОННЫХ КОЛОНН

Виталий Геннадьевич Афанасенко, Юлия Ленаровна Юнусова, Вильнар Файзуллович Хузиев, Виталий Александрович Яковлев

Аннотация


В целях развития нефтеперерабатывающей промышленности непрерывно ведется поиск решений, способствующих повышению интенсивности тепломассообменных процессов, что требует постоянного совершенствования основного оборудования, в частности – аппаратов колонного типа. Наряду с распространенными способами интенсификации процессов тепломассообмена (увеличение удельной поверхности контакта фаз, повышение эффективности перемешивания, увеличение скорости относительного движения потоков, совершенствование способов осуществления контакта фаз и т.д.), эффективным способом решения подобной задачи является использование нестационарных режимов межфазного обмена, обеспечивающих достижение высоких мгновенных значений коэффициентов тепло- и массопередачи. При проведении опытов реализован принцип дискретно-импульсных воздействий на обрабатываемые вещества, который заключается в том, что введенная в систему энергия концентрируется в локально разобщенных дискретных точках системы. Контактные устройства являются основными элементами, влияющими на эффективность работы массообменных аппаратов колонного типа, поэтому применение принципа дискретно-импульсных воздействий целесообразно реализовывать локально на контактных устройствах.Известно много конструкций контактных устройств, классифицируемых по различным признакам, обладающих отличными друг от друга эксплуатационными характеристиками. В данной работе представлена конструкция колпачковой массообменной тарелки, особенностью которой является использование термоэлектрических преобразователей, базирующихся на эффекте Пельтье, позволяющих вводить энергию в дискретные точки системы в виде дополнительного нагрева жидкой фазы и одновременного охлаждения паровой фазы, что является введением нестационарности по профилю температур в исследуемую систему. Приводятся описание конструкции разработанного контактного устройства, а также исследования, направленные на определение оптимального расположения термоэлектрических преобразователей, проведенные путем использования тепловизионной съемки эксперимента, измерением размеров зон термического воздействия. Получена конструкция, позволяющая осуществлять дополнительный нагрев стороны полотна тарелки, контактирующей непосредственно с жидкой фазой исследуемой жидкости, а также дополнительное охлаждение стороны полотна тарелки, контактирующей с газовой фазой. Площадь дополнительных нагрева и охлаждения относительно свободного полотна тарелки, согласно расчетам, составила 74,0 % и 47,8 % соответственно.

Ключевые слова


массообменные процессы;контактное устройство;ректификационные колонны;дискретно-импульсный ввод энергии;эффект Пельтье;mass transfer processes;contact device;rectification columns;energy discrete-pulse input;Peltier effect;

Полный текст:

PDF

Литература


Хафизов Ф.Ш., Афанасенко В.Г., Хафизов Н.Ф. Кавитирование жидкой фазы как способ интенсификации массообменных процессов // Естественные и технические науки. 2007. № 4 (30). С. 267-268.

Rohman A.S., Rusmin P.H., Maulidda R., Hidayat E.M.I., Machbub C., Mahayana D. Modeling of the Mini Batch Distillation Column // International Journal on Electrical Engineering and Informatics. 2018. Vol. 10. Issue 2. pp. 350-368. DOI: 10.15676/ijeei.2018.10.2.11.

Grisales Díaz V.H., Olivar Tost G. Techno-Economic Analysis of Extraction-Based Separation Systems for Acetone, Butanol, and Ethanol Recovery and Purification // Bioresources and Bioprocessing. 2017. Vol. 4, Issue 1, pp. 4-12. URL: https://bioresourcesbioprocessing.springeropen.com /articles/10.1186/s40643-017-0142-z. (дата обращения: 05.05.2019). DOI: 10.1186/s40643-017-0142-z.

Наумкин Е.А., Кузеев И.Р. Поверхность и поверхностные явления // Прикладная синергетика – II: матер. науч.-практ. конф. Уфа, 2004. С. 171-179.

Долинский А.А., Ободович А.Н., Сидоренко В.В. Интенсификация аэрации и массопереноса в технологии очистки сточных вод за счет дискретно-импульсного ввода энергии // Теплофизика и аэромеханика. 2018. Т. 25. № 4. С. 649-656.

Василишин М.С., Иванов О.С., Будаева В.В., Бычин Н.В., Золотухин В.Н., Гисматулина Ю.А. Оценка параметров диспергирования технической целлюлозы в роторно-пульсационном аппарате // Ползуновский вестник. 2016. № 4-1. С. 142-146.

Васильев М.П., Абиев Р.Ш. Диспергирование капель масла в воде в пульсационном аппарате проточного типа // Известия Санкт-Петербургского государственного технологического института. 2014. № 23 (49). С. 66-68.

Юнусова Ю.Л. Интенсификация массообменных процессов нестационарными воздействиями // Матер. 45-й Междунар. науч.-техн. конф. молодых ученых, аспирантов и студентов. Уфа: Изд-во УГНТУ, 2018. С. 103-105.

Дубовкина И.А. Исследование свойств водно-спиртовых растворов при обработке методом дискретно-импульсного ввода энергии // Пищевая наука и технология. 2013. Т. 22. № 1. С. 64-66.

Драганов Б.Х., Борхаленко Ю.А. Основы концепции дискретно-импульсного ввода энергии // Труды Кубанского государственного аграрного университета. 2013. № 42. С. 147-151.

Bessarab O., Obodovich O., Sydorenko V. Intensification of Mass Transfer Processes in Gas-Liquid Media by Discrete-Pulse Energy Input Method // Ukranian Food Journal. 2016. Vol. 5. Issue 2. Р. 368-375.

Tselen B., Stolitnia N. Influence of the Discrete-Pulse Input of Energy on ph of the Acidic Solution // International Scientific Journal «Internauka». 2017. Vol. 1. No. 28. pp. 72-77.

Боев Е.В., Афанасенко В.Г., Николаев Е.А., Иванов С.П. Повышение эффективности тепломассообменных насадок промышленных градирен // Газовая промышленность. 2010. No. 7 (648). С. 85-88.

Taqvi S.A., Tufa L.D., Muhadizir S. Optimization and Dynamics of Distillation Column Using Aspen Plus // Procedia Engineering. 2016. No. 148. pp. 978-984. URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii /S1877705816309511?via%3Dihub. DOI: 10.1016/j.proeng.2016.06.484. (дата обращения: 05.05.2019).

Xiong W., Chen L., Liu F., Xu B. Multiple Model Identification for a High Purity Distillation Column Process Based on em Algorithm // Mathematical Problems in Engineering. 2014. Vol. 2014. No. 712682. 9 p. URL: https://www.hindawi.com/journals/mpe/2014/712682 (дата обращения: 05.05.2019). DOI: 10.1155/2014/712682.

Афанасенко В.Г., Юнусова Ю.Л. Создание температурных неоднородностей с применением элемента Пельтье для интенсификации массообменных процессов нефтегазовой отрасли // Записки Горного института. 2019. Т. 235. С. 10-15. DOI: 10.31897/PMI.2019.1.10.

Harrson S. Santana, Geovanni B. Sanchez, Osvaldir P. Taranto Evaporation of Excess Alcohol in Biodiesel in a Microchannel Heat Exchanger with Peltier Module // Chemical Engineering Research and Design. 2017. No. 124. pp. 20-28.

Monfared B. Simulation of Solid-State Magnetocaloric Refrigeration Systems with Peltier Elements as Thermal Diodes // International Journal of Refrigeration.2017. No. 74. pp. 324-332.

Vries W., Theo H. van der Meer. Application of Peltier Thermal Diodes in a Magnetocaloric Heat Pump // Applied Thermal Engineering. 2017. No. 111. pp. 377-386.

Пат. 175743 РФ, МПК 51 В 01 D. Колпачковая тарелка с термоэлектрическими преобразователями / В.Г. Афанасенко, И.Р. Кузеев, М.И. Баязитов, П.А. Кулаков, Ю.Л. Юнусова. 2017111339, Заявлено 04.04.2017; Опубл. 18.12.2017. Бюл. № 35.

ОСТ 26-01-66-81. Тарелки колпачковые стальные колонных аппаратов. Параметры, конструкция и размеры. Харьков: УкрНИИхиммаш, 1986. 31 с.




DOI: http://dx.doi.org/10.17122/ogbus-2019-3-67-88

Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.