Введение к работе
Актуальность проблемы. В настоящее время решение проблемы исследования процессов химической технологии требует углубленного подхода к их анализу, чтобы обеспечить не только технико-экономические оптимальные условия проведения процессов химической технологии, но и надежную защиту природы и самого человека от вредных и опасных производственных факторов.
При разработке и реконструкции реакторов жидкофазного хлорирования этилена существует необходимость в информации о структуре движения дисперсной газовой фазы в дисперсионной жидкой среде, о распределении фаз в объеме реакторов. Как показывает практика^теоретический расчет структуры газожидкостного потока очень затруднен, а в сложных реальных условиях работы промышленных реакторов - в настоящее время невозможен. Поэтому такую информацию могут дать только исследования объемных концентраций дисперсной газовой фазы в дисперсионной жидкой среде.
Исследование распределения объемных концентраций дисперсной газовой фазы в дисперсионной жидкой среде позволяет осуществлять обоснованно гидродинамические, массообменные расчеты реакторов для решения задач оптимизации конструктивных размеров их элементов, уточнення оптимальных режимов (нагрузок) и* работы, оценки возникающих неравномерностей и возможных способов их ослабления.
Разработка методики исследования объемных концентраций дисперсной газовой фазы в дисперсионной жидкой среде представляет, таким образом, актуальную научную и практическую задачу.
Цель работы заключается в разработке методики исследования объемных концентраций дисперсной газовой фазы в дисперсионной жидкой среде для реакторов жидкофазного хлорирования этилена.
Основные задачи исследования состоят в следующем:
анализ современного состояния технологии процесса жидкофазного хлорирования этилена, основных процессов образования побочных продуктов;
обоснование необходимости измерения локальной объемной концентрации дисперсной газовой фазы в дисперсионной жидкой среде с помощью электрофизического метода;
разработка инженерной методики расчета основных конструктивных размеров датчика локальной объемной концентрации дисперсной газовой фазы в дисперсионной жидкой среде;
анализ измерительной схемы с двумя кондуктометрическими ячейками и определение ее метрологических характеристик;
разработка методики исследования объемных концентраций дисперсной газовой фазы н экспериментальное исследование их распределения в реакторе жидкофазного хлорирования этилена.
Научная новизна работы заключается в следующем:
разработана методика исследования объемных концентраций дисперсной газовой фазы в дисперсионной жидкой среде для реакторов жидкофазного хлорирования этилена, представляющая собой совокупность гидростатического метода измерения средних объёмных концентраций дисперсной газовой фазы в слоях дисперсионной жидкой среды и электрофизического метода измерения локальных объемных концентраций дисперсной газовой фазы в характерных точках дисперсионной жидкой среды;
разработан электрофизический метод измерения локальных объемных концентраций дисперсной газовой фазы в дисперсионной жидкой среде, основанный на измерении комплексных электрических проводимостей двух соответствующим образом подобранных кондуктометрических ячеек, помещенных в исследуемую точку дисперсионной жидкой среды, и последующим вычислением
з отношения этих проводим остей, по результату которого определяется искомая концентрация;
- теоретически выведена и экспериментально подтверждена мате
матическая зависимость комплексной электрической проводимо
сти кондуктометрической ячейки от объемной концентрации дис
персной газовой фазы в дисперсионной жидкой среде:
G = Ky0(l-kq> + 7cp2) (1)
разработана инженерная методика расчета основных конструктивных размеров датчика локальной объемной концентрации дисперсной газовой фазы в дисперсионной жидкой среде;
разработан принцип построения инвариантной схемы измерения локальной объемной концентрации дисперсной газовой фазы в дисперсионной жидкой среде, заключающийся в создании различной структуры полей токов растекания двух кондуктометрических ячеек;
разработана и исследована математическая модель измерительной схемы с двумя кондуктометрическими ячейками;
экспериментально получена зависимость изменения объемных концентраций дисперсной газовой фазы в дисперсионной жидкой среде от высоты реактора жидкофазного хлорирования этилена;
на основании проведенных исследований предложен способ уменьшения выхода высококипящих побочных продуктов, заключающийся в выносе зоны кипения дихлорэтана из зоны реакции.
Новизна предложенного датчика локальной объемной концентрации дисперсной фазы в дисперсионной жидкой среде подтверждена авторским свидетельством от 22.12.91 № 1728759.
Практическая ценность работы. Результаты диссертационной работы позволяют научно-обоснованно решать важные в практике разработки и эксплуатации реакторов жидкофазного хлорирования этилена задачи уменьшения выхода побочных продуктов, повышения эффектив-
ности работы реакторов, оптимизации конструкции реакторов и их элементов.
Реализация результатов работы. По разработанной методике на ОАО "Саянскхнмнром" были проведены исследования распределения объемных концентрации дисперсной газовой фазы в реакторе жидко-фазного хлорирования этилена. С использованием результатов исследования была выполнена реконструкция реактора, вследствие чего уменьшился выход высококипящих побочных продуктов.
Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы доложены и обсуждены 18.03.97 на научно-техническом Совете ОАО "ИРКУТСКНИИХИММАШ".
Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 5 печатных работ, в том числе получено 1 авторское свидетельство.
Структура работы. Диссертационная работа изложена на 170 страницах; состоит из введения, четырех глав, общих выводов, списка литературы, включающем 122 названия, приложения. Работа содержит 30 рисунка и '/& таблиц.