Введение к работе
Актуальность темы исследования.' Роторно-пленочные аппараты (РПА) используются на предприятиях различных отраслей промышленности для разделения продуктов, обладающих низкой термической стойкостью. Их преимуществом является низкое гидравлическое сопротивление, малая задержка и время пребывания продукта в аппарате, высокая эффективность массообмена, стабильная работа при различных плотностях орошения, что позволяет применять РПА для дистилляции мисцеллы растительных масел, кориандрового и розового масла, синтетических жирных кислот, дэаэрации и дэзодорации масла, разделения близкокипящих и многокомпонентных смесей, а также тонкой очистки спиртов и мономеров.
Перспективными конструкциями РПА являются такие, в которых контактные ступени выполнены—в- виде горизонтально расположенных вокруг распределительного стакана концентрических колец. Для них характерны высокая эффективность разделения, высокая скорость газовой фазы при незначительном гидравлическом сопротивлении, возможность создания аппаратов большего диаметра. Однако, их внедрение в промышленность идет медленными темпами. Одной из причин этого, на наш взгляд, является отсутствие методики расчета гидравлического сопротивления аппарата, времени пребывания продукта, изменения эффективности массообмена по радиусу и высоте 'контактной ступени, что не позволяет определить- оптимальные размеры колонны. Поэтому возникла задача провести "исследование гидродинамики и массообмена, разработать математическую модель массопередачи в РПА с кольцевыми кон-
тактными элементами для определения оптимальных параметров его работы, а также наметить пути совершенствования роторно-пленочной аппаратуры.
Работа проводилась в соответствии с координационным планом Минхимпрома СССР и Минудобрений для головного подразделения ГИАП по теме "Разработка и стендовая проверка роторных и пленочных контактных устройств" на 1976-1980 гг., "Разработка и исследование новых массо-обменных' устройств" на 1981-1985 гг. и 1985-1990 гг. и по хоздоговору с Усть-ЛаОинским ЭМЭК.
Целью работы являлось экспериментальное исследование гидродинамики контактных ступеней с различными геометрическими характеристиками для определения гидравлического сопротивления, средней толщины пленки жидкости и времени ее пребывания- в- аппарате; экспериментальное исследование процесса ректификации различных смесей на контактных ступенях с различными геометрическими характеристиками для определения эффективности массообмена; разработка математической модели массопередачи и на ее основе определение оптимальных геометрических размеров ступени; определение параметров работы установки для ректификации кориандрового масла; разработка новых конструкций РПА.
.Научная новизна работы заключается в том, что:
на основе опытных данных определены гидравлическое сопротивление контактной ступени, средняя толщина пленки жидкости, время ее пребывания и получены уравнения для их расчета;
определена эффективность массообмена на ступени в условиях ректификации различных смесей п получено урав-
нение для расчета числа единиц переноса в газовой фазе;
предложена математическая модель массообмена на ступени РПА и на ее основе проведен анализ эффективности работы аппарата, позволяющий оптимизировать размеры ступени и нагрузки;
определены параметры работы РПА в условиях ректификации под вакуумом кориандрового масла, позволяющие получить продукт высокого качества;
новизна разработанных конструкций РПА подтверждена семью авторскими свидетельствами на изобретения.
Практическая ценность работы заключается в том, что результаты проведенных исследований используются при расчете и проектировании роторно-пленочных аппаратов с кольцевыми контактными элементами, а также установок, состоящих из нескольких колонн7-"Р"азработаны семь новых конструкций РПА, обеспечивающих эффективную работу и позволяющие проектировать аппараты для разделения различных смесей. Для осуществления ректификации термически нестойких продуктов по предложенной методике были рассчитаны и спроектированы аппараты новой конструкции диаметром 0,2 и 1,4 м. Первый предназначен для ректифи-.кации кориандрового масла на Усть-Лабинском ЭМЭК, второй для производства капролактама на стадии его ректификации на кемеровском ПО "АЗОТ". Аппарат прошел производственные испытания и работает на линии .очистки капролактама, экономический эффект составил...340 тысяч рублей в ценах 1986 года.
Результаты исследований ректификации под вакуумом кориандрового масла использованы при проектировании и работе 3-х колонной установки Усть-Лабинского ЭМЭК.
Апробация работы и публикации. Результаты диссертационной работы доложены на Всесоюзных совещаниях "Абсорбция газов" в г. Черкассы в 1983 г., "Повышение эффективности и надежности машин в основной химии" в г. Сумы в 1986 г., "Работы в области массообменных процессов" в г. Северодонецке в 1989 г. По теме диссертации опубликовано 11 печатных работ и получено 1 авторских свидетельств на изобретения.
Объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, 6 глав и заключения общим объемом 14І6 страниц, 55 рисунков, 21 таблицы, списка литературы из 124 наименований и. 3 приложений.