Определение эффективности массообменных тарелок колонных аппаратов с учетом неравномерности распределения фаз

А. Н. Долгова, Е. А. Лаптева

Аннотация


Разработка технических решений по модернизации массообменных тарелок колонных аппаратов предприятий ТЭК невозможна без определения эффективности разделения смеси при различных конструктивных и режимных параметрах. Определение эффективности разделения на контактных устройствах является одной из важных задач в теории и практике массообменных процессов. Из многочисленных исследований и промышленной практики известно, что при увеличении размера аппарата (тарелки) структура потоков значительно меняется, появляется большое число застойных зон, усиливается обратное перемешивание, снижается движущая сила процесса, это вызывает падение эффективности массообмена. Такое явление получило название «масштабного эффекта». В статье рассмотрены неравномерности распределения газовой (паровой) фазы на входе и жидкой фазы по полотну контактного устройства. Для учета указанных неравномерностей распределения фаз на контактном устройстве разработан алгоритм расчета КПД тарелки по Мерфри. Даны зависимости коэффициентов массоотдачи в газовой фазе и КПД тарелки по Мерфри от градиента при различной скорости газа в колонне для стандартных ситчатой и клапанной тарелок. Авторами разработано новое высокоэффективное контактное устройство – структурированная контактная газожидкостная тарелка (СКГ) с переменным свободным сечением отверстия, которая за счет своих отличительных свойств позволяет уменьшить влияние неравномерностей распределения фаз по полотну тарелки. Приведено сравнение стандартной ситчатой тарелки, стандартной клапанной тарелки и новой тарелки СКГ. Произведен расчет и предложены варианты модернизации тепломассообменных аппаратов осушки углеводородного (природного) газа (абсорбер и десорбер) по предложенному алгоритму. Выбраны наиболее энергосберегающие варианты модернизации аппаратов.


Ключевые слова


efficiency;efficiency plates;energy savings;industrial plants of FEC;mass transfer;the contact device;контактное устройство;КПД тарелки;массообмен;повышение эффективности;предприятия ТЭК;энергосбережение

Полный текст:

PDF

Литература


1. Масштабный переход в химической технологии: разработка промышленных аппаратов методом гидродинамического моделирования /Розен A.M. и др. М.: Химия, 1980. 320 с.

2. Лаптев А.Г., Минеев Н.Г., Мальковский П.А. Проектирование и модернизация аппаратов разделения в нефте- и газопереработке. Казань: Печатный двор, 2002. 220 с.

3. 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, 1995. 404 с.

4. Дьяконов С.Г., ЕлизаровВ.И., Лаптев А.Г. Теоретические основы и моделирование процессов разделения веществ. Казань: изд-во Казанского университета, 1993. 437 с.

5. Лаптев А.Г. Модели пограничного слоя и расчет тепломассообменных процессов. Казань: изд-во Казан. ун-та, 2007. 500 с.

6. Александров И.А. Ректификационные и абсорбционные аппараты. Методы расчета и основы конструирования. 3-е изд. перераб. М.: Химия, 1978. 280 с.

7. Александров И.А. Ректификационные и абсорбционные аппараты. Методы расчета и основы конструирования. М.: Химия, 1971. 296 с.

8. Долгова А.Н. Энергосбережение на установках осушки и разделения углеводородных газов: дис. … канд. техн. наук. Казань, 2013. 172 с.

9. Лаптев А.Г., Крылова А.Н. Структурированная контактная тарелка для разделения газожидкостных систем // Актуальные инженерные проблемы химических и нефтехимических производств и пути их решения: сб. тр. Нижнекамск, 2012. С. 34-35.

10. Лаптев А.Г., Крылова А.Н. Энергоресурсосбережение при разделении различных веществ с использованием новых контактных устройств // Повышение эффективности энергетического оборудования - 2012: сб. тр. VII ежегод. Межд. науч.-практ.. конф. Санкт-Петербург, 2012. С. 727-737.

11. Структурированная контактная газожидкостная тарелка / А.Г. Лаптев, А.Н. Крылова, М.М. Фарахов; пат. №116064, Рос. Федерация. №2011151350/05; заявл. 15.12.2011; опубл. 20.05.2012; бюл. № 14. 3 с.




DOI: http://dx.doi.org/10.17122/ogbus-2013-6-283-309

Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.