Введение к работе
Актуальность проблемы. Использование вихревых устройств в газовых средах позволяет снизить металле- и энергоемкость аппаратов химических и нефтехимических процессов. С точки зрения надежности работы вихревые устройства просты в изготовлении и эксплуатации, не имеют движущихся частей, характеризуются малыми габаритами. При вихревом течении возникают генерируемые вихрями колебания (пульсации) потока, что способствует развитию поверхности контакта фаз. Однако до последнего времени эти аппараты не находили применения для разделения газожидкдетннх сред.
Процесс дегазации жидкости производится с помощью технических агрегатов, работа которых основызается на явлениях термического или адиабатического расширения, вакуумирования, ультразвуковой кавитации. Оборудование, используемое для этих процессов, недостаточно эффективно, малопроизводительно, требует больших расходов энергии, часто составляющих основную долю в суммарном потреблении энергии в процессе. Разработка вихревых аппаратов является одним из путей увеличения эффективности дегазации жидких хемосорбентов.
В связи с этим попытка использования модифицированных вихревых аппаратов для разделения в газожидкостных средах является актуальной задачей.
Цель работы. Разработка принципов конструирования различных типов закручивающих вихревых аппаратов на базе колухотрубчатых теплообменников и цилиндрических каналов с винтовым закручивавшим устройством (ВЗУ) для разделения газожидкостных сред.
Проверка эффективности работы аппаратов в промышленных процессах на примере выделения малорастворимых газов из жидких хемосорбентов.
Научная новизна. На. основе рассмотрения отличия физической модели двухфазной системы жидкость - газ от газовой модифицированы конструкции газовых вихревых устройств применительно к двухфазной системе с высоким содержанием жидкости (98-99,5%). Получены эмпирические зависимости, позволяющие рассчитать оптимальные конструкции аппаратов, обеспечивающие выделение примесей малорастворимых газов из хемосорОента. Для глубокой очистки газонасыщенных жидкостей реализован принцип конструкции, в которой завихрение потока происходит одновременно в сужающих и расширяющих элементах, причем в аппарате выполнена противопотоком осевая подача пара. Предложенная принципиально новая конструкция, реализующая соосное направление завеихре-ния потоков под различными углами, позволила создать высокопроизводительные аппараты.
Практическая ценность и реализация в промышленности. Разработаны новые конструкции вихревых закручивающих устройств, созданы на уровне изобретений новые теплообменные аппараты, которые рекомендованы к внедрению в промышленность на следующих предприятиях:
- Северодонецком АО "Азот" на установке крупнотоннажного произ
водства аммиака в системе абсорбер-десорбер, где вихревой аппарат
позволяет сократить циркуляционный цикл хемосорбента с 1200 до
1040 м3;
Пермском АП "Нефтехимик" на установке синтез-газа и технического водорода с сокращением циркуляционного цикла хемосорбента с 460 до 340 м3;
ПО "Тольяттиазот" на установке крупнотоннажного производства аммиака в системе абсорбер-десорбер, где вихревой аппарат позволит отрегенерировать 300 м3 хемосорбента.
Сокращены выбросы в атмосферу на следующих предприятиях:
- ПО "Метанол", г.Губаха.на установке крупнотоннажного произ
водства метанола, с 2700 до 2140 нм3/ч газа;
ПО "Тольяттиазот" на установке крупнотоннажного производства аммиака, с 8900 до 640 нь^/ч газа; N
ПО "Пермнефтеоргсинтез" на крупнотоннажном производстве аммиака, с 1400 до 360 нм3/ч газа.
Экономический эффект при внедрении составил 183,2 тыс.рублей в год на ПО "Пермнефтеоргсинтез".
Опыт эксплуатации вихревых закручивающих устройств подтвердил их высокую надежность, эффективность, низкую энерго- и металлоемкость при широком интервале нагрузок, температур, давлений.
Апробация работы. Основные положения работы докладывались и обсуядались на:
совместном.заседании кафедр "Химическая технология" и "Процессы и аппараты химической технологии" Московского института химического машиностроения II.10.89;
научном семинаре лаборатории № 33 Государственного научно-исследовательского и проектного института азотной промышленности и продуктов органического синтеза (ГШП), Москва, 1989;
технических советах: ПО "Азот", Северсдонецк, 1987; ПО 'Тольяттиазот", 1985, 1987; ПО "Метанол"; Губаха, 1986;. ПО "Пермнефтеоргсинтез", I989-I99I; АП "Нефтехимик", Перль, 1990;
совместном заседании кафедр "Технология неорганических веществ" и "Процессы и аппараты химической технологии" Пермского политехнического института, 1990;
44-ой научно-технической конференции Московского института химического машиностроения, 1991;
Всесоюзном сопещании "Опыт разработки и применения регулярных насадочных устройств в иассообменных технологических процессах", Пермь, 1990
Публикации. По теме диссертации получено 4 авторских свидетельства на изобретения, опубликовано 2 тезиса докладов.
Автор защищает:
-
Новые конструкции трех типов вихревых аппаратов для газожидкостных систем.
-
Результаты экспериментального исследования опытно-промышленных образцов ВЗУ в процессах дегазации хемосорбентов.
-
Результаты внедрения ВЗУ оптимальной конструкции в промышленность .
Диссертационная работа проведена при непосредственном участии зав.лабораторией к.т.н. Хафизова Ф.Ш.
