Гидродинамика и массообмен в аппаратах со струйно-пленочным контактом фаз тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.17.08, кандидат наук Мадышев, Ильнур Наилович

• Мадышев, Ильнур Наилович
• кандидат наук
• 2017

Оглавление диссертации кандидат наук Мадышев, Ильнур Наилович

ВВЕДЕНИЕ...............................................4

ГЛАВА 1. ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ МАССООБМЕННЫХ

АППАРАТОВ СО СТРУЙНО-ПЛЕНОЧНЫМ КОНТАКТОМ ФАЗ...............10

1.1 Обзор существующих аппаратов для массообменных процессов.10

1.2 Развитие аппаратов со струйно-пленочным контактом фаз....16

1.3 Постановка задачи исследования...........................22

ГЛАВА 2. ГИДРОГАЗОДИНАМИКА МАССООБМЕННЫХ

АППАРАТОВ СО СТРУЙНО-ПЛЕНОЧНЫМ КОНТАКТОМ ФАЗ.................29

2.1 Диспергирование жидкости в струйно-пленочных контактных

устройствах с перфорированными днищами...................... 29

2.2 Исследование истечения струй через различные отверстия в

программном комплексе ANSYS Fluent...........................33

2.3 Численное исследование гидродинамики падающих капель в

струйно-пленочном контактном устройстве ................... 39

2.4 Гидродинамика стекающей пленки жидкости в струйно-пленочном

контактном устройстве......................................41

2.5 Газодинамика массообменных аппаратов со струйно-пленочными

контактными устройствами .................................. 43

2.6 Гидравлическое сопротивление аппаратов со струйно-пленочными

контактными устройствами...................................56

2.7 Экспериментальное исследование гидравлических характеристик

струйно-пленочных контактных устройств.......................58

ГЛАВА 3. МАССООБМЕН В АППАРАТАХ СО СТРУЙНОПЛЕНОЧНЫМ КОНТАКТОМ ФАЗ......................................63

3.1 Определение коэффициента массоотдачи на плоской

горизонтальной поверхности струйно-пленочного контактного устройства.................................................. 63

3.2 Математическая модель массообменного процесса в струйнопленочных контактных устройствах............................ 67

3.3 Определение эффективности охлаждения оборотной воды на

контактной ступени струйно-пленочных устройств ............. 83

3

3.4 Определение эффективности контактной ступени струйнопленочного устройства......................................88

3.5 Влияние вакуума на эффективность массопередачи в аппаратах со

струйно-пленочными контактными устройствами.....................93

ГЛАВА 4. ПЕРСПЕКТИВЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ АППАРАТОВ СО

СТРУЙНО-ПЛЕНОЧНЫМ КОНТАКТОМ ФАЗ.................................101

4.1 Инженерная методика расчета аппаратов со струйно-пленочными

контактными устройствами........................................101

4.2 Анализ влияния гидравлического сопротивления колонны и

эффективности контактной ступени на энергозатраты при ректификации смеси этилбензол-стирол......................105

4.3 Сравнительный анализ струйно-пленочных контактных устройств.111

4.4 Технико-экономический анализ применения аппаратов со струйнопленочными контактными устройствами.......................112

ЗАКЛЮЧЕНИЕ......................................................118

Список сокращений и условных обозначений........................120

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ...............................................122

Приложения......................................................131

4

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Гидродинамика и массообмен в аппаратах со струйно-пленочным контактом фаз»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы исследования. В химической, нефтехимической и нефтеперерабатывающей отраслях промышленности применяются разные массообменные процессы и аппараты. В основном эффективность протекания таких процессов определяется совершенством используемых контактных устройств, причем от их конструкции в значительной степени зависят материальные и энергетические затраты.

В настоящее время в промышленности широко используются аппараты с тарельчатыми и насадочными контактными устройствами, имеющими ряд недостатков. В тарельчатых колонных аппаратах необходимо предусматривать зоны сепарации, которые существенно увеличивают объем аппарата и, как следствие, металлоемкость. В насадочных колоннах наблюдается неравномерность распределения жидкой и газовой фаз в поперечном сечении рабочей зоны, что существенно снижает эффективность массообменных процессов.

Пленочная тепло- и массообменная аппаратура наиболее перспективна для проведения процессов ректификации под вакуумом, абсорбции газов при пониженных давлениях, так как она обладает низким гидравлическим сопротивлением и отличается высокой массообменной эффективностью. Исследованию пленочных течений жидкости в массообменных аппаратах посвящены научные работы авторов: Кафаров В.В., Жаворонков Н.М., Малюсов В.А., Олевский В.М., Каган А.М., Кулов Н.Н., Холпанов Л.П., Николаев Н.А., Лаптев А.Г., Войнов Н.А. и др. Однако, несмотря на достигнутые результаты требуется разработка новых контактных устройств, основанных на использовании пленочных режимов течения жидкости, способных обеспечить повышение пропускной способности действующих колонных аппаратов при сохранении высокой эффективности массообменного процесса.

Цель работы и основные задачи исследования. Целью работы является разработка эффективных аппаратов на основе использования струйно-пленочных контактных устройств применительно к процессам

5

ректификации, абсорбции, десорбции и испарения.

В непосредственные задачи исследования входили:

1) на основе анализа недостатков существующих тепломассообменных аппаратов, предназначенных для проведения процессов ректификации, абсорбции, десорбции и испарения, разработка новых конструкций контактных устройств, сочетающих в себе высокую производительность, малое гидравлическое сопротивление и высокую эффективность протекания процесса;

2) исследование гидрогазодинамики в разработанных тепломассообменных аппаратах с целью повышения его эффективности и пропускной способности;

3) разработка математического описания для расчета процесса массопередачи на контактной ступени струйно-пленочного устройства, проведение экспериментальных исследований струйно-пленочных контактных устройств для проверки достоверности математического описания в зависимости от различных массовых нагрузок по газу и жидкости;

4) на основе анализа влияния гидравлического сопротивления колонны и эффективности контактной ступени подбор конструктивных параметров предлагаемых контактных устройств;

5) на основе анализа математического описания разработка инженерной методики расчета предлагаемых контактных устройств для процессов тепло- и массообмена.

Научная новизна работы:

1) экспериментальным путем получены зависимости гидравлического сопротивления от среднерасходной скорости газа и плотности орошения в разработанных конструкциях струйно-пленочных контактных устройств;

2) получены экспериментальные зависимости длины до распада турбулентных свободных осесимметричных струй при диспергировании жидкости из барботажного слоя;

6

3) на основе применения однопараметрической диффузионной модели получены уравнения для расчета процесса массопередачи на контактной ступени струйно-пленочного устройства, получены зависимости эффективности контактного устройства от соотношения удельных расходов фаз, ширины контактного элемента, уровня жидкости в нем, средней толщины стекающей пленки;

4) получены и обобщены экспериментальные зависимости эффективности тепломассопереноса на контактной ступени предлагаемого устройства от отношения массовых расходов жидкой и газовой фаз, среднерасходной скорости газа, плотности орошения.

Обоснованность и достоверность результатов математического моделирования подтверждается использованием фундаментальных уравнений сохранения и переноса массы и импульса, а также удовлетворительным согласованием рассчитываемых и экспериментальных данных. Надежность опытных данных подтверждается их воспроизводимостью в однотипных сериях экспериментов, а также использованием для их получения современного, сертифицированного и поверенного оборудования.

Теоретическая и практическая значимость работы:

1) разработаны конструкции контактных устройств для тепломассообменных процессов и аппаратов (патенты РФ № 152191, № 2559496, № 156379, № 165690);

2) получены экспериментальные зависимости гидравлического сопротивления струйно-пленочных контактных устройств от среднерасходной скорости газа и плотности орошения;

3) получены экспериментальные данные по структуре потока газа в аппаратах со струйно-пленочными контактными устройствами;

4) получены аналитические выражения для расчета процесса массопередачи на контактной ступени струйно-пленочного устройства;

5) разработана инженерная методика расчета струйно-пленочного контактного устройства, обеспечивающая возможность определения

7 гидравлического сопротивления сухой и орошаемой контактной ступени и ее эффективности по Мэрфри при различных нагрузках по газу и жидкости;

6) предложенная конструкция струйно-пленочных контактных устройств принята к внедрению на ПАО «Нижнекамскнефтехим», ПАО «Нижнекамскшина» г. Нижнекамск с целью повышения эффективности работы тепломассообменных аппаратов.

Методологическая основа и методы исследования:

1) численное моделирование гидрогазодинамики аппаратов со струйно-пленочными контактными устройствами в программном комплексе ANSYS Fluent;

2) проведение экспериментальных исследований

гидрогазодинамики и тепломассообмена в аппаратах со струйно-пленочными контактными устройствами;

3) статистическая обработка и обобщение экспериментальных

данных;

4) математическое моделирование процесса массопередачи на

контактной ступени струйно-пленочного устройства на основе применения

однопараметрической диффузионной модели.

На защиту выносятся:

1) результаты теоретического и экспериментального исследований работоспособности разработанных контактных устройств в зависимости от различных конструктивных параметров и нагрузок по газу и жидкости;

2) математическое описание массообменного процесса в разработанных аппаратах со струйно-пленочными контактными устройствами;

3) инженерная методика расчета конструктивных параметров струйно-пленочного контактного устройства, учитывающая различные нагрузки по жидкости и газу.

Личный вклад автора. Все результаты численных и физических экспериментов, представленные в диссертации, получены лично автором. Обсуждения результатов исследований проводились совместно с научным

8 руководителем д.т.н., доцентом Дмитриевым А.В. В работе активное участие принимала к.т.н. Дмитриева О.С.

Апробация работы. Основные положения и отдельные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на Международной научно-практической конференции «Проблемы и перспективы развития химии, нефтехимии и нефтепереработки» (Нижнекамск, 2014); Научном форуме с международным участием XLIII «Неделя науки СПбПУ» (Санкт-Петербург, 2014); I Международной научно-практической конференции «Естественные и технические науки: опыт, проблемы, перспективы» (Ставрополь, 2015); Всероссийской научно-практической конференции «Тенденции развития химии, нефтехимии и нефтепереработки» (Нижнекамск, 2015); XXVIII Международной научной конференции «Математические методы в технике и технологиях - ММТТ-28» (Ярославль, 2015); Международной конференции «IX Семинар ВУЗов по теплофизике и энергетике» (Казань, 2015); Четвертой Всероссийской научно-технической конференции «Интенсификация тепло-массообменных процессов, промышленная безопасность и экология» (Казань, 2015); IX Молодежной научно-практической конференции АО «ТАНЕКО» (Нижнекамск, 2016); Российско-американской научной школе-конференции «Моделирование и оптимизация химико-технологических процессов и систем РАШХИ-2016» (Казань, 2016); на ежегодных научных сессиях КНИТУ (Казань, 2014,2015,2016); IV Международном молодежном форуме «Интеллектуальные энергосистемы» (Томск, 2016), VII Международной научно-технической конференции «Инженерное дело: взгляд в будущее» (Омск, 2016), Всероссийской научной конференции «Переработка углеводородного сырья. Комплексные решения» (Самара, 2016).

По результатам исследований автору была присуждена специальная государственная стипендия Республики Татарстан (2015), стипендия Президента Российской Федерации (2016/2017 учебный год). Мадышев И.Н. отмечен дипломом победителя I степени конкурса «Лучший молодой ученый Республики Татарстан - 2015» в номинации «Лучший аспирант в области

9

технических наук».

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 39 печатных работ, в том числе 19 статей в научных изданиях, входящих в перечень ВАК, 4 статьи в журналах, включенных в базу SCOPUS, 4 патента РФ на полезные модели и изобретения, 8 докладов на международных и всероссийских научных конференциях.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав, содержащих основные результаты исследования, заключения, списка условных обозначений, списка литературы из 110 наименований и приложения. Общий объем диссертации - 130 страниц, содержит 77 рисунков и 3 таблицы.

10

ГЛАВА 1. ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ МАССООБМЕННЫХ АППАРАТОВ СО СТРУЙНО-ПЛЕНОЧНЫМ КОНТАКТОМ ФАЗ

1.1 Обзор существующих аппаратов для массообменных процессов

В химической, нефтехимической и нефтегазоперерабатывающей отраслях промышленности применяются разнообразные массообменные процессы и аппараты [1, 2]. При этом эффективность осуществления массообменных процессов определяется в основном совершенством используемого контактного устройства. Кроме того, от конструкции контактного устройства в значительной степени зависят материальные и энергетические затраты [3].

При подборе типов контактных устройств, как правило, руководствуются такими основными показателями как: производительность; гидравлическое сопротивление; диапазон рабочих нагрузок в условиях достаточно высокой эффективности; возможность работы на средах, склонных к образованию смолистых или других отложений; металлоемкость; простота конструкции, удобство изготовления, монтажа и ремонта [4, 5].

На сегодняшний день в установках промышленных предприятий повсеместно используются аппараты с тарельчатыми и насадочными контактными устройствами, которые имеют ряд недостатков. В тарельчатых колонных аппаратах необходимо предусматривать зоны сепарации, существенно увеличивающие размеры аппарата, его металлоемкость. При этом скорость газа, как правило, не превышает 0,3-0,6 м/с. Ограничение нагрузок по жидкости обуславливается пропускной способностью переливов, а увеличение их площади приводит к снижению рабочей площади тарелок и, как следствие, пропускной способности по газу. При работе колонн с насадками встречается неравномерность распределения жидкой и газовой фаз по поперечному сечению, что приводит к снижению эффективности массообмена. Также существует проблема уноса капель жидкости газовым потоком, что может привести к «захлебыванию» колонны. В связи с этим в

11 большинстве насадочных аппаратов требуется установка дополнительных сепарирующих устройств и каплеотбойников [5, 6].

С целью повышения производительности и эффективности массообменных процессов разработана ситчато-клапанная тарелка конструкции УкрНИИхиммаша [7]. Достоинством данной тарелки является низкое гидравлическое сопротивление, которое составляет 400 Па на одну теоретическую тарелку. К тарелкам с низким ДР также относятся каскадные тарелки [8]. Однако их существенным недостатком является невысокая эффективность процессов массообмена в аппаратах большого диаметра. Известна пленочная тарелка Сорсоран [9], которая по своим основным показателям таким, как ВЭТТ не более 0,6 м, ДР/№т = 500 Па/т.т. не уступает насадочным контактным устройствам. Тарелка устойчива к загрязнениям, эффективно работает при малых нагрузках по жидкости. При этом большая металлоемкость, трудности в обслуживании затрудняют ее применение в аппаратах диаметром 4,5 м и более [10].

Насадочные контактные устройства принципиально разделяются на нерегулярные, т.е. насыпные и регулярные (упорядоченные) насадки. Как правило, нерегулярные насадки характеризуются более высоким гидравлическим сопротивлением, являются менее надежными в работе с загрязненными средами и неудобны в обслуживании [11]. Регулярные насадки обладают более упорядоченной структурой, что положительным образом сказывается на их гидродинамических и массообменных показателях. Наиболее известные нерегулярные насадки зарубежных и отечественных фирм - HY-PAK, CASCADE-RINGS, ГИПХ, ГИАП, "Инжехим", регулярные - INTALOX фирмы "NORTON", Mellapak фирмы "Sulzer", ВАКУПАК, КЕДР, Глитч-грид, Флексипак, Перформ-грид, "Инжехим", Koch-glitsch и др. [12-20].

Регулярные насадки нашли наибольшее распространение на промышленных и энергетических предприятиях. В первую очередь это относится к тем насадкам, у которых поверхностью массообмена является пленка жидкости. Как правило, такие регулярные насадки сочетают в себе

12 низкое гидравлическое сопротивление и высокую эффективность [21, 22]. Во многом именно от характеристик пленочного течения жидкости по поверхностям насадок зависит эффективность процесса массообмена в контактных аппаратах [23, 24]. Регулярные насадки обычно представляют собой гладкие или шероховатые поверхности, оснащенные рифлением, перфорацией, гофрами, щелями [25]. Столь большое разнообразие конфигураций форм и рельефа поверхностей насадок является следствием того, что не имеется достаточно полного представления о влиянии рельефа поверхности насадки на особенности пленочного течения жидкости и эффективность массообменных процессов [26].

Одним из способов повышения эффективности производства нефтегазохимической продукции является использование современных высокоэффективных контактных устройств, обладающие развитой поверхностью контакта фаз, высокой сепарационной способностью и относительно невысоким гидравлическим сопротивлением. В последние годы появились разнообразные конструкции контактных устройств для ректификационных и абсорбционных колонных аппаратов, которые отличаются достаточно высокой массообменной эффективностью [27-31]. В тоже время часто предлагаемые конструкции обладают повышенным гидравлическим сопротивлением, относительно невысоким диапазоном устойчивой и эффективной работы, а также характеризуются сложностью изготовления, очистки и ремонта [32, 33].

Сравнительный анализ тарельчатых и насадочных контактных устройств, показывает, что насадки обладают более низким гидравлическим сопротивлением в расчете на высоту единицы переноса. При этом в аппаратах, работающих под вакуумом используются, как правило, структурированные насадки, обеспечивающие допустимый перепад давления в колонне.

Известен роторно-пленочный массообменный аппарат, содержащий корпус с входным и выходным воздушными патрубками и размещенные в корпусе ротор с приводом, состоящий из закрепленных на горизонтальном

13 валу плоских, параллельно установленных дисков, и рабочую камеру массообмена с входным напорным патрубком, нижняя часть которой заполнена жидкостью, в которую погружены диски, причем камера снабжена разделительной перегородкой, а в объеме рабочей камеры содержится дополнительная перегородка, причем обе перегородки выполнены вертикальными, ограничивают объем камеры, обеспечивают установочный уровень жидкости и образуют центральную жидкостную ванну, в емкость которой погружены диски, а в основании рабочей камеры массообмена, в горизонтальной плоскости вдоль центральной оси днища жидкостной ванны выполнено центральное треугольное ребро, расположенное параллельно оси горизонтального вала, высота которого ниже высоты установленных вертикально разделительных перегородок и формирует глубину жидкостного контура в зоне погружения дисков, при этом на противоположных торцевых поверхностях жидкостной ванны установлены входной напорный патрубок и выходной патрубок на заданной высоте в соответствии с установочным уровнем заполняемой жидкости, через которые обеспечивается циркуляция рабочей жидкости [34]. Недостатком изобретения является невысокая эффективность массообмена, а также возможность капельного уноса жидкости.

Известно устройство для контакта газа и жидкости, содержащее корпус с каналами для ввода и отвода жидкости и газа, барабан с перфорированной боковой стенкой, на которой закреплены радиальные лопатки, установленный с возможностью вращения на полом приводном валу с отверстием, сообщающим полость вала с полостью барабана и пористый барабан, выполненный с пазами для захода радиальных лопаток и установленный в полости перфорированного барабана соосно ему [35]. Недостатком данного контактного устройства является невысокая эффективность массообменных процессов.

Известно контактное устройство для разделения компонентов смеси в ректификационной установке, содержащее цилиндрический корпус с горизонтальной осью, на которой размещен поворотный вал с закрепленной

14 на нем насадкой с развитой поверхностью в виде тонких дисков [36]. Нижняя половина корпуса снабжена приемным и переливным карманом с патрубками для подвода и отвода жидкости, а верхняя половина корпуса снабжена патрубками для подвода и отвода пара. Горизонтальный размер карманов и патрубков для подвода и отвода пара равен длине образующей корпуса устройства.

Недостатком устройства является относительно малая удельная площадь поверхности контакта между паром и жидкостью, поэтому для достижения заданной степени разделения необходимо увеличивать количество дисков, что приводит к увеличению габаритов и металлоемкости конструкции. Кроме того, при увеличении производительности устройства по пару происходит срыв частиц жидкости с поверхности пленки, образующейся на обеих сторонах верхней половины каждого диска, и капельный унос жидкости паровым потоком, что негативно сказывается на эффективности разделения.

Известна массообменная тарелка, выполненная в виде перфорированного диска, в отверстиях которого установлены роторы, выполненные в виде скрепленных между собой X-образных пластин, установленных на центральной оси [37]. Недостатком изобретения является низкая интенсивность массообменных процессов и малое время контакта фаз. Кроме того, при увеличении скорости газа наблюдается значительный капельный унос жидкости газовым потоком.

Известна контактная тарелка для массообменных процессов, содержащая перфорированное основание, в отверстиях которого установлены роторы, переливное устройство [38]. На тарелке над роторами установлены перфорированные по образующей полуцилиндры, закрытые жалюзийными отбойниками-сепараторами, а снизу к полотну тарелки прикреплен полуцилиндр, перекрывающий наполовину отверстия в тарелке.

Недостатком этого изобретения является невысокая эффективность массообменных процессов вследствие малой удельной площади поверхности контакта фаз. Кроме того, устройство обладает высоким гидравлическим

15 сопротивлением, которое обусловлено необходимостью прохождения потока газа через слой жидкости находящейся на контактной тарелке [39].

Известно контактное устройство для массообменных аппаратов, включающее горизонтальное перфорированное полотно, которое имеет секционирующие вертикальные перегородки, выполненные с обеспечением возможности равномерного распределения жидкости по перфорированному горизонтальному полотну [40]. Недостатком данного контактного устройства является узкий диапазон устойчивой и эффективной работы, а также высокое гидравлическое сопротивление проходу газа.

Известна колонна для контактирования газов с жидкостями, оснащенная некоторым множеством тарелок, расположенных с определенным интервалом друг относительно друга в осевом направлении [41]. Каждая из тарелок имеет соответственно два участка, разделяющихся один относительно другого по диаметральной линии указанной тарелки. Каждый из участков тарелки содержит некоторое множество параллельных прямоугольных сливных стаканов, некоторое множество принимающих зон для жидкости и барботажную зону, расположенную между сливными стаканами, и принимающими зонами для жидкости. Каждая из принимающих зон для жидкости располагается непосредственно под соответствующим сливным стаканом очередной из последовательно расположенных одна над другой тарелок, которая находится непосредственно сверху, при этом сливные стаканы открыты с верхнего своего конца и закрыты с нижнего конца. Нижний конец снабжен некоторым множеством сливных отверстий для жидкости, а сами сливные стаканы простираются от диаметральной линии в сторону линии окружности тарелки, располагаясь при этом таким образом, чтобы торцы сливных стаканов, размещенных на обоих участках тарелки, занимали соответствующее положение вдоль диаметральной линии в чередующемся положении.

Недостатком изобретения является капельный унос жидкости с нижележащей тарелки на вышележащую при увеличении скорости газа, что ограничивает повышение производительности колонны.

16

Известна контактная тарелка для массообменных процессов, на которой установлены сливные стаканы, имеющие вертикальные стенки [42]. Контактная тарелка разделяется соответствующей опорной балкой по своей диаметральной линии на два участка тарелки. На каждом таком участке тарелки имеется соответствующий ряд параллельных прямоугольных сливных стаканов, расположенных перпендикулярно по отношению к опорной балке. Причем между сливными стаканами расположена барботажная зона с тарелками различных конструкций. Ряд сливных стаканов, находящихся на одном участке, располагается в шахматном порядке относительно другого ряда сливных стаканов, находящихся на противоположном ему участке тарелки. При этом сливные стаканы открыты сверху, а снизу выполнено множество сливных отверстий для жидкости.

Недостатком этого изобретения является невысокая эффективность и интенсивность протекающих массообменных процессов в барботажной зоне. Кроме того, контактная тарелка вне зависимости от типа установленных контактных устройств обладает высоким гидравлическим сопротивлением, которое обусловлено необходимостью прохождения потока газа через слой жидкости находящейся в барботажной зоне контактной тарелки.

1.2 Развитие аппаратов со струйно-пленочным контактом фаз

Стремление интенсифицировать процессы тепломассообмена в технологическом оборудовании химических и нефтеперерабатывающих производств ставит задачу поиска новых технических решений, которые позволили бы увеличить удельные потоки массы и теплоты. Одним из направлений решения поставленных задач является совершенствование аппаратурного оформления процессов при контакте газовой и жидкой фаз [43]. Основной технологической задачей при разработке новых конструкций контактных устройств является увеличение удельной площади поверхности контакта фаз с одновременным снижением гидравлического сопротивления газовому потоку.

Решение данной задачи диссертант видит в использовании разработанных и экспериментально апробированных контактных устройств,

17 так был разработан тепломассообменный аппарат [44], который включает корпус с размещенным на его горизонтальной оси валом, на котором закреплен цилиндрический барабан с торцевыми крышками. В торцевых крышках выполнены равнорасположенные радиальные отверстия, предназначенные для прохода контактирующих фаз. На внутренней поверхности барабана равномерно установлены радиальные лопатки, длина которых равна длине образующей цилиндра, предназначенные для интенсификации процессов переноса теплоты и массы. Под горизонтальной диаметральной плоскостью корпуса размещены патрубки для подвода и отвода жидкости, а над горизонтальной диаметральной плоскостью -патрубки для подвода и отвода газа. Радиальные лопатки, выполненные из листового материала, представляют собой загнутые на две разные по ширине части листа. Радиальные отверстия выполнены таким образом, чтобы они не перекрывали торцевую часть радиальных лопаток.

Предлагаемый тепломассообменный аппарат работает следующим образом. Жидкость через патрубок заполняет нижнюю часть корпуса и через радиальные отверстия, расположенные в торцевых крышках, поступает во внутреннюю полость барабана так, чтобы он был наполовину погружен в жидкость, через патрубок жидкость выходит из корпуса. Газ через патрубок заполняет верхнюю часть корпуса и через радиальные отверстия поступает в барабан, через патрубок газ выходит из корпуса. Для обеспечения максимальной пропускной способности жидкости и газа радиальные отверстия выполняют в форме трапеций, сужающихся к валу.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Мадышев, Ильнур Наилович, 2017 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Жаворонков, Н. М. Теоретические основы химической технологии: Избранные труды / Н. М. Жаворонков, Н. Н. Кулов. - М.: Наука, 2007. - 351 с.

2. Касаткин, А. Г. Основные процессы и аппараты химической технологии / А. Г. Касаткин. - М. : Альянс, 2005. - 829 с.

3. Повтарев, И. А. Влияние типа контактного устройства колонного оборудования на гидравлическое сопротивление насадочного слоя / И. А. Повтарев, В. Н. Блиничев, О. В. Чагин, Я. Кравчик // Химическое и нефтегазовое машиностроение. - 2008. - № 3. - С. 12-13.

4. Лаптев, А. Г. Контактные насадки промышленных тепломассообменных аппаратов / Под ред. Лаптева А.Г. - Казань: Отечество, 2013.

5. Чуракова, С. К. Варианты интенсификации работы действующего массообменного оборудования в процессах нефтегазопереработки и нефтехимии / С. К. Чуракова // Нефтепереработка и нефтехимия. Научно-технические достижения и передовой опыт. -2013. - № 5. - С. 48-53.

6. Повтарев, И. А. Гидродинамика и массообмен в колонном аппарате с пакетной вихревой насадкой (на примере процесса абсорбции углекислого газа раствором диэтаноламина): дис. ... канд. техн. наук. - Ивановский гос. химико-технолог. ун-т. - Иваново, 2013. - 114 с.

7. Сулима, А. Н. Влияние гидродинамических и конструктивных параметров на эффективность ситчато-клапанных тарелок при разделении смеси этанол-вода / А. Н. Сулима, А. Б. Тютюников, И. П. Шепотько // Труды НИИхиммаша «Расчет и конструирование современного теплохимического оборудования». - 1989. - № 2. - С. 54-61.

8. Ахметов, С. А. Технология и оборудование процессов переработки нефти и газа / С. А. Ахметов, Т. П. Сериков, И. Р. Кузеев, М. И. Баязитов. - СПб.: Недра, 2006. - 868 с.

9. Nygren, P. C. Selecting vacuum Fractionation Equipment / P. C. Nygren, G. Conoly // Chem. Eng. Progress. - 1971. - Vol. 67. - P. 49-58.

10. Wang, G. Q. Review of Mass-Transfer Correlations for Packed Columns / G. Q.Wang , X. G. Yuan, K. Yu // Industrial & Engineering Chemistry Research. - 2005. - V. 44. - № 23. - P. 8715.

11. Чуракова, С. К. Разработка энергосберегающих технологий в нефтегазопереработке на основе перекрестноточных насадочных контактных устройств: дис. ... докт. техн. наук. -Уфимский гос. нефтяной. техн. ун-т. - Уфа, 2014. - 560 с.

12. Дмитриева, Г. Б. Эффективные конструкции структурированных насадок для процессов тепломассообмена / Г. Б. Дмитриева, М. Г. Беренгартен, М. И. Клюшенкова, А. С. Пушнов // Химическое и нефтегазовое машиностроение. - 2005. - № 8. - С. 15-17.

123

13. Пушнов, А. С. Классификация конструкций насадок колонных аппаратов и методов интенсификации в них процессов тепломассообмена / А. С. Пушнов, И. О. Микуленок, А. С. Севрюков, М. Г. Беренгартен // Химическая технология. - 2014. - Т. 15. - № 4. - С. 244-250.

14. Пушнов, А. С. Геометрические характеристики насадок и эффективность процессов тепло- и массообмена в колонных аппаратах / А. С. Пушнов, А.С. Карпенко // Химическая технология. - 2015. - Т. 16. - № 9. - С. 557-563.

15. Лебедев, Ю. Н. Насадка ВАПУПАК для вакуумных колонн / Ю. Н. Лебедев, В. Г. Чекменов, Т. М. Зайцева и [др.] // Химия и технология топлив и масел. - 2004. - №1. - С. 48-52.

16. Клюйко, В. В. Исследование и расчет гидродинамических характеристик регулярных контактных устройств массообменных колонн / В. В. Клюйко, Л. П. Холпанов // Химическое и нефтегазовое машиностроение. - 2004. - № 5. -С. 10-12.

17. Фарахов, М. И. Насадочные контактные устройства для массообменных колонн / М. И. Фарахов, А. Г. Лаптев, Н. Г. Минеев // Химическая техника. - № 2. - 2009. - С. 4-5.

18. Сокол, Б. А. Насадки массообменных колонн / Б. А. Сокол, А. К. Чернышев, Д. А. Баранов и [др.]; под ред. Д.А. Баранова. - М.: Инфохим, 2009. - 358 с.

19. Senol, A. Performance test and design considerations of a column packed with a new ceramic packing / A. Senol, U. Dramur // Chim. Acta turc. - 1995. - № 23. - Issue 2. - P. 145-155.

20. Зельвенский, Я. Д. Гидродинамика противотока жидкость-пар в насадочной колонне при низкотемпературной ректификации под давлением / Я. Д. Зельвенский, Н. Н. Торопов // Химическая промышленность. - 2002. - № 8. - С. 21-23.

21. Дмитриева, Г. Б. Сравнение тарельчатых и насадочных контактных устройств колонных аппаратов / Г. Б. Дмитриева, М. Г. Беренгартен, А. М. Каган, А. С. Пушнов, А. Г. Климов // Химическое и нефтегазовое машиностроение. - 2007. - № 1. - С. 9-10.

22. Войнов, Н. А. Гидродинамика, тепло- и массоперенос в пленочных биореакторах / Н. А. Войнов, А. Н. Николаев, О. Н. Войнова // Химия растительного сырья. - 2009. - № 4. - С. 183-193.

23. Кулов, Н. Н. Массоотдача в стекающих пленках жидкости / Н. Н. Кулов, В. В. Максимов, В. А. Малюсов // Теоретические основы химической технологии. - 1983. - Т.17. - № 3 - С. 291-305.

24. Николаев, А. Н. Теплоотдача в пленке жидкости, стекающей по гладкой и шероховатой поверхности / А. Н. Николаев, Н. А. Войнов, Н. А. Николаев // Теоретические основы химической технологии. - 1998. - Т. 32. - № 1. - С. 28-32.

25. Марков, В. А. Массоотдача в турбулентных пленках жидкости, стекающей по гладкой и шероховатой поверхности / В. А. Марков, Н. А. Войнов, Н. А. Николаев // Теоретические основы химической технологии. - 1990. - Т. 24. - №4. - С. 442-449.

124

26. Городилов, А. А. Интенсификация процесса тепломассообмена в контактных аппаратах с регулярной насадкой: дис. ... канд. техн. наук. - М. : Моск. гос. машиностр. ун-т. (МАМИ), 2016. - 141 с.

27. Лаптев, А. Г. Основы расчета и модернизация тепломассообменных установок в нефтехимии / А. Г. Лаптев, М. И. Фарахов, Н. Г. Минеев. - Казань: КГЭУ, 2010. - 574 с.

28. Kolev, N. Gas side controlled mass transfer in a new packing with stamped horizontal lamellae operating at extremely low liquid loads / N. Kolev, B. Kralev, D. Kolev // Chemical Engineering and Processing: Process Intensification. - 2013. - № 63. - P. 44-49.

29. Mackowiak, J. Model for the prediction of liquid phase mass transfer of random packed columns for gas-liquid systems / J. Mackowiak // Chemical Engineering Research and Design. -2011. - № 89 (8). - P. 1308-1320.

30. Bessou, V Performance characteristics of a new structured packing / V. Bessou, D. Rouzineau, M. Prevost et al. // Chemical Engineering Science. - 2010. - № 65 (16). - P. 4855-4865.

31. Wei, Z. J. Gas Pressure Drop and Mass Transfer Characteristics in a Cross-flow Rotating Packed Bed with Porous Plate Packing / Z. J. Wei, Z. L. You, S. Q. Gui // Ind. Eng. Chem. Res. - 2010. - № 49 (8). - P. 3732-3740.

32. Шагивалеев, А. А. Расчет эффективности ректификационных колонн с прямоточновихревыми контактными устройствами / А. А. Шагивалеев, А. А. Овчинников, Н. А. Николаев // Теоретические основы химической технологии. - 2005. - Т. 39, № 6. - С. 625.

33. Madyshev, I. N. Assessment of Change in Torque of Stream-Bubble Contact Mass Transfer Devices / I. N. Madyshev, O. S. Dmitrieva, A. V. Dmitriev, A. N. Nikolaev // Chemical and Petroleum Engineering. - 2015. - V. 51. - № 5. - P. 383-387.

34. Пат. Российская Федерация 2158393, F24F3/14, B01D3/30. Роторно-пленочный тепломассообменный аппарат / Иванилов Ю. В.; заявитель и патентообладатель ООО "Технологии энергосбережения и кондиционирования". - № 99103066/06; заявл. 15.02.1999; опубл. 27.10.2000, Бюл. № 30. - 2 с.

35. Пат. Российская Федерация 2101642, F28C3/06, F28F5/02. Аппарат для контакта газа и

жидкости / Горшенин П. А., Былинкин Б. С., Квасенков О. И.; заявитель и патентообладатель Всероссийский научно-исследовательский институт консервной и овощесушильной промышленности. - № 95116172/06; заявл. 19.09.1995; опубл.

10.01.1998.

36. Пат. Российская Федерация 2259859, B01D3/28, B01D3/30. Контактное устройство для разделения компонентов смеси в ректификационной установке / Ковалев И. С.; заявитель и патентообладатель автор. - № 2003109293/15; заявл. 02.04.2003; опубл. 10.09.2005, Бюл. № 25. - 2 с.

125

37. Авторское свидетельство СССР № 311648, B01D3/30. Массообменная тарелка / Тительман Л. И., Дильман В. В., Аксельрод Ю. В., Лашаков А. Л., Драчева Н. Н., Кондратьева З. Г.; заявитель авторы. - № 1413243/23-26; заявл. 12.03.1970; опубл. 19.08.1971, Бюл. № 25. - 2 с.

38. Пат. Российская Федерация 2049514, B01D3/30. Контактная тарелка / Котенко В. А., Котенко Г. А., Бабакова О. К.; заявитель и патентообладатель Котенко В. А. - № 5046164/26; заявл. 05.06.1992; опубл. 10.12.1995.

39. Дмитриев, А. В. Снижение энергетических затрат при ректификации смеси этиловый спирт-вода / А. В. Дмитриев, О. С. Дмитриева, И. Н. Мадышев // Вестник Казанского технологического университета. - 2015. - Т. 18. - № 11. - с. 89-91.

40. Пат. Российская Федерация 94163, B01D3/22. Контактное устройство для

массообменных аппаратов / Овчинников П. Ф., Грицай М. А., Литвиненко А. В., Прусаченко С. Н., Бойко С. И., Андреевская Т. В.; заявитель и патентообладатель Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский и проектный институт по переработке газа" (ОАО "НИПИгазпереработка"). - № 2009149087/22; заявл. 28.12.2009; опубл. 20.05.2010, Бюл. № 14. - 2 с.

41. Пат. Российская Федерация 2252059, B01D3/20. Колонна для контактирования газов с жидкостями / Босманс Б. Х., Конейн Г., Кюстерс К. А.; заявитель и патентообладатель Шелл Интернэшнл Рисерч Маатсхаппий Б.В. - № 2002124577/15; заявл. 14.02.2001; опубл. 20.05.2005, Бюл. № 14. - 2 с.

42. Пат. Великобритания 1422131 (A), B01D3/20. Tray for the contacting of liquid and vapour; заявитель и патентообладатель SHELL INTERNATIONALE RESEARCH MAATSCHAPPIJ BV - № 2002124577/15; заявл. 05.02.1972; опубл. 21.01.1976.

43. Лаптев, А. Г. Методы интенсификации и моделирования тепломассообменных процессов / А. Г. Лаптев, Н. А. Николаев, М. М. Башаров. - М. : Теплотехник, 2011. - 335 с.

44. Пат. 2559496 Российская Федерация, МПК B01D 3/16. Тепломассообменный аппарат / Дмитриев А. В., Дмитриева О. С., Мадышев И. Н., Николаев А. Н.; заявитель и патентообладатель Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Казанский национальный исследовательский технологический университет». - № 2014114750/05; заявл. 14.04.2014; опубл. 10.08.2015, Бюл. № 22. - 8 с.

45. Пат. 152191 Российская Федерация, МПК B01D 3/30. Тепломассообменная тарелка со струйно-барботажными контактными устройствами / Мадышев И. Н., Гумерова Г. Х., Николаев А. Н., Дмитриева О. С., Дмитриев А. В.; заявитель и патентообладатель авторы. - № 2014149169/05; заявл. 05.12.2014; опубл. 10.05.2015, Бюл. № 13. - 2 с.

126

46. Пат. 156379 Российская Федерация, МПК B01D 3/20. Струйно-барботажное контактное устройство для тепломассообменных процессов / Дмитриев А. В., Дмитриева О. С., Мадышев И. Н., Сагдеева Г. С., Николаев А. Н.; заявитель и патентообладатель Мадышев И. Н., Дмитриев А. В. - № 2015119123/05; заявл. 30.04.2015; опубл. 10.11.2015, Бюл. №31.-2 с.

47. Дмитриев, А. В. Перспективы использования струйно-барботажных контактных устройств с целью повышения энергетической эффективности тепломассообменных аппаратов промышленных предприятий / А. В. Дмитриев, И. Н. Мадышев, О. С. Дмитриева // Промышленная энергетика. - 2016. - № 5. - С. 26-31.

48. Пат. 165690 Российская Федерация, МПК B01D 3/20. Струйно-пленочное контактное

устройство для тепломассообменных процессов / Дмитриев А. В., Дмитриева О. С., Мадышев И. Н., Николаев А. Н.; заявитель и патентообладатель Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Казанский государственный энергетический университет». - №

2016104155/05; заявл. 09.02.2016; опубл. 27.10.2016, Бюл. №30.-2 с.

49. Александров, И. А. Массопередача при ректификации и абсорбции многокомпонентных смесей / И. А. Александров. - Л.: Химия, 1975. - 320 с.

50. Фетисов, Ю. М. Захват воздуха при взаимодействии струи с покоящейся жидкостью: дис.... канд. техн. наук. -М.: Моск. гос. строит, ун-т, 1995. - 216 с.

51. Дмитриев, А. В. Численное исследование гидродинамики падающих капель в струйнобарботажном контактном устройстве / А. В. Дмитриев, И. Н. Мадышев // Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики. - 2015. - № 11-12. - С. 64-68.

52. Мадышев, И. Н. Формирование пленочного течения в тепломассообменных аппаратах с новыми контактными устройствами / И. Н. Мадышев, О. С. Дмитриева, А. В. Дмитриев // Управление качеством в нефтегазовом комплексе. - 2016. - № 3. - С. 44-46.

53. Гумерова, Г. X. Влияние конструктивных особенностей струйно-барботажных контактных элементов на удельную нагрузку / Г. X. Гумерова, И. Н. Мадышев, А. В. Дмитриев // Вестник Казанского технологического университета. - 2015. - Т. 18. - № 10. -С.105-107.

54. Madyshev, I. N. Purification of gas Emissions From Thermal Power Plants by Means of Apparatus with Jet-Bubbling Contact Devices /1. N. Madyshev, O. S. Dmitrieva, A. V. Dmitriev // МАТЕС Web of Conferences. - 2017. - V. 91. - P. 01019.

55 Danckwerts, P. V. Gas Absorption Accompanied by Chemical Reaction // P. V. Danckwerts // Am. Inst. Chem. Engrs. Journal. - 1955. - № 1. - P. 456-463.

56. Bird, R. B. Transport Phenomena / R. B. Bird, W. E. Stewart, E. N. Lightfoot. - Chichester, Wiley, 2002.

127

57. Дмитриев, А. В. Определение коэффициента массоотдачи в жидкой фазе в струйнобарботажном контактном устройстве / А. В. Дмитриев, О. С. Дмитриева, И. Н. Мадышев // Теплоэнергетика. - 2016. - № 9. - С. 76-80.

58. Савельев, Н. И. Метод расчета эффективности массопереноса в прямоточно-вихревых контактных устройствах ректификационных и абсорбционных аппаратов / Н. И. Савельев, Р. А. Николаев, В. А. Малюсов // Теор. основы. хим. технологии. - 1981. - №5. - С. 643-649.

59. Kulov, N. N. Mathematical modeling in chemical engineering and biotechnology / N. N. Kulov, L. S. Gordeev // Theor. Found. Chem. Eng. - 2014. - V. 48. - № 3. - P. 225.

60. Ежов, В. К. Распределение диффузионного сопротивления массопередаче между жидкой и паровой фазой при ректификации смесей / В. К. Ежов // Атомная энергия. -2015. - № 4. - С. 210-215.

61. Mass Transfer in Chemical Engineering Processes / Edited by Dr. Jozef Markos. - INTECH WEB.org. - 2011. - p. 306.

62. Дмитриев, А. В. Определение эффективности охлаждения оборотной воды в струйнобарботажных контактных элементах / А. В. Дмитриев, И. Н. Мадышев, О. С. Дмитриева // Экология и промышленность России. - 2016. - Т. 20. - № 6. - С. 4-7.

63. Пушнов, А. С. Особенности гравитационного течения пленки жидкости в разрыве между соседними по высоте пакетами регулярной насадки / А. С. Пушнов, Н. П. Лозовая // Химическая технология. - 2012. - Т. 13, № 2. - С. 115-120.

64. Дытнерский, Ю. И. Процессы и аппараты химической технологии: Учебник для вузов. Изд. 2-е. В 2-х кн. Часть 1. Гидромеханические и тепловые процессы и аппараты. - М. : Химия, 1995. - 400 с.

65. Кулов, Н. Н. Свободное стекание турбулентной пленки жидкости / Н. Н. Кулов, В. П. Воротилин, В. А. Малюсов // Теоретические основы химической технологии. - 1973. - Т.7. - № 5. - С. 717-726.

66. Иваняков, С. В. Гидродинамика аппаратов со свободно стекающей пленкой жидкости / С. В. Иваняков, С. Б. Коныгин, Д. А. Крючков. - Самара, Самар. гос. техн. ун-т, 2007. 24 с.

67. Sinha, A. P. Mass Transfer: Principles and Operations / A. P. Sinha, De Parameswar. - New Delhi : PHI Learning Private Limited, 2012. - 728 p.

68. Олевский, В. М. Пленочная тепло- и массообменная аппаратура (Процессы и аппараты химической и нефтехимической технологии) / В. М. Олевский, В. Р. Ручинский, А. М. Кашников, В. И. Чернышев; под ред. В.М. Олевского. - М.: Химия, 1988. - 240 с.

69. Холпанов, Л. П. Гидродинамика и тепломассообмен с поверхностью раздела / Л. П. Холпанов, В. Я. Шкадов. - М. : Наука. 1990. - 271 с.

128

70. Новый справочник химика и технолога. Процессы и аппараты химических технологий. Ч. 1. - СПб. : АНО НПО «Профессионал», 2004. - 848 с., ил.

71. Лаптев, А. Г. Эффективность тепломассообмена и разделения гетерогенных сред в аппаратах нефтегазохимического комплекса / А. Г. Лаптев, М. М. Башаров. - Казань: Центр инновационных технологий, 2016. - 344 с.

72. Брагинский, Л. Н. Перемешивание в жидких средах: физические основы и инженерные методы расчета / Л. Н. Брагинский, В. И. Бегачев, В. М. Барабаш. - Л. : Химия, 1984. - 336 с.

73. Дьяконов, С. Г. Теоретические основы и моделирование процессов разделения веществ / С. Г. Дьяконов, В. И. Елизаров, А. Г. Лаптев. - Казань: Изд-во Казанского университета, 1993. - 483 с.

74. Дьяконов, С. Г. Обобщение гидродинамической аналогии на градиентные потоки / С. Г. Дьяконов, А. Г. Лаптев // Теоретические основы химической технологии. - 1998. - Т.

32. - № 3. - С. 229-236.

75. Исаев, С. И. Теория тепломассообмена / С. И. Исаев, И. А. Кожинов, В. И. Кофанов и [др.]; под ред. А. И. Леонтьева. - М. : Высшая школа, 1979. - 495 с.

76. Кутателадзе, С. С. Тепломассообмен и трение в пограничном слое / С. С. Кутателадзе, А. И. Леонтьев. - М.: Энергия, 1985. - 319 с.

77. Лаптев, А. Г. Модели пограничного слоя и расчет тепломассообменных процессов / А. Г. Лаптев. - Казань: Изд-во Казанск. ун-та, 2007. - 500 с.

78. Лаптев, А. Г. Модели явлений переноса в неупорядоченных насадочных и зернистых слоях / А. Г. Лаптев, Т. М. Фарахов, Е. А. Лаптева // Теоретические основы химической технологии. - 2015. - Т. 49. - № 4. - С. 407-414.

79. Ландау, Л. Д. Механика сплошных сред / Л. Д. Ландау. - М. : Гостехтеориздат, 1954. -795 с.

80. Левич, В. Г. Физико-химическая гидродинамика / В. Г. Левич. - М. : Физматгиз, 1959.

- 700 с.

81. Франк-Каменецкий, Д. А. Диффузия и теплопередача в химической кинетике / Д. А. Франк-Каменецкий. - М. : Наука, 3-е изд., 1967. - 502 с.

82. Цветков, Ф. Ф. Тепломассообмен / Ф. Ф. Цветков, Б. А. Григорьев. - М. : Издательский дом МЭИ, 2011. - 592 с.

83. Лаптев, А. Г. Эффективность явлений переноса в каналах с хаотичными насадочными слоями / А. Г. Лаптев, Т. М. Фарахов, О. Г. Дударовская. - Спб.: Страта, 2016. 214 с.

84. Dmitrieva, O. S. Determination of the Efficiency of Contact Stages the Jet-Film Devices for Mass-Transfer Apparatus / O. S. Dmitrieva, I. N. Madyshev, A. V. Dmitriev // Science and Society. - 2016. - № 2. - P. 7-17.

129

85. Гурвич, С. М. Оператор водоподготовки / С. М. Гурвич, Ю. М. Кострикин. - М.: Энергоиздат, 1981. - 304 с.

86. Лаптев, А. Г. Устройство и расчет промышленных градирен / А. Г. Лаптев, И. А. Ведьгаева. - Казань: КГЭУ, 2004.

87. Каган, А. М. Сравнение эффективности промышленных насадок для испарительного охлаждения оборотной воды в градирнях / А. М. Каган, А. С. Пушнов, А. С Рябушенко // Химическая промышленность сегодня. - 2007. - № 4. - С. 44-48.

88. Гельфанд, Р. Е. Уравнения тепломассообмена и соотношение между коэффициентами отдачи в теории и практике технологических расчетов градирен / Р. Е. Гельфанд // Известия Всероссийского научно-исследовательского института гидротехники им. Б. Е. Веденеева. - 2006. - Т. 245. - С. 196-203.

89. Laptev, A. G. Evaluating the effectiveness of circulating water cooling in a cooling tower / A. G. Laptev, V. A. Danilov, I. V. Vishnyakova // Thermal Engineering. - 2004. - Т. 51. - № 8.

- С.661-665.

90. Orlando, A. E. (2009). HETP evaluation of structured packing distillation column / A. E. Orlando, L. C. Medina, M. F. Mendes, E. M. A. Nicolaiewsky // Brazilian Journal of Chemical Engineering. - 2009. - V. 26. - № 3. - P. 619.

91. Капустин, В. М. Модернизация нефтепереработки и нефтехимии в России / В. М. Капустин // Химагрегаты. - 2013. - № 4. - С. 12.

92. Laraqui, F. Seamless mass transfer correlations for packed beds bridging random and structured packings / F. Laraqui, S. Levesque, B.P.A. Grandjean // Ind. Eng. Chem. Res. - 2008.

- V. 47. - P. 3274-3284.

93. Малюсов, В. А. Исследование эффективности регулярных насадок в процессе ректификации воды / В. А. Малюсов, Н. М. Жаворонков, Н. А. Малафеев, Р.Н Ромейков // Хим. промышленность. - 1962. - № 7. - 53с.

94. Зельвенский, Я. Д. Ректификация разбавленных растворов / Я. Д. Зельвенский, А. А. Титов, В. А. Шалыгин. - Л.: Химия, 1974. - 216 с.

95. Дытнерский, Ю. И. Процессы и аппараты химической технологии: учебник для вузов / Ю. И. Дытнерский. - 2-е изд., в 2-х кн., часть 2. - М.: Массообменные процессы и аппараты. Химия, 1995. - 368 с.

96. Рамм, В. М. Абсорбция газов / В. М. Рамм. - 2-е изд. - М.: Химия, 1976. - 656 с.

97. Жаворонков, Н. М. Эффективная поверхность контакта фаз в абсорбционных насадочных колоннах / Н. М. Жаворонков, И. А. Гильденблат, В. М. Рамм // Труды МХТИ им. Д.И. Менделеева. - 1963. - Вып. 40. 5 с.

130

98. Аэров, М. Э. Аппараты со стационарным зернистым слоем / М. Э. Аэров, О. М. Тодес, Д. А. Наринаский. - Л.: Гидравлические и тепловые основы расчета, Химия, 1979. - 176 с.

99. Дмитриева, О. С. Влияние вакуума на эффективность массопередачи в аппаратах со струйно-пленочными контактными устройствами / О. С. Дмитриева, И. Н. Мадышев, А. В. Дмитриев, А. Н. Николаев // Технологии нефти и газа. - 2016. - № 5. - С. 53-57.

100. Холпанов, Л. П. Тепломассообмен пленочного течения жидкости / Л. П. Холпанов // Теоретические основы химической технологии. - 1987. - Т. 21. - № 1. - С. 86-94.

101. Войнов, Н. А. Массообмен в проточном биореакторе с рециркуляцией жидкости / Н. А. Войнов, О. П. Жукова, О. В. Курганский, Е. Е. Вырина // Химия растительного сырья. -2014. - № 3. - С. 241-246.

102. Булкатов, А. Н. Производство стирола - шаг к насыщению рынка товарами народного потребления / А. Н. Булкатов // Экология и промышленность России. - 2008. - № 12. - С. 46-49.

103. Скобло, А. И. Процессы и аппараты нефтегазопереработки и нефтехимии: учебник для вузов / А. И. Скобло, Ю. К. Молоканов, А. И. Владимиров, В. А. Щелкунов - М.: РГУ нефти и газа имени И.М. Губкина, 2012. - 725 с.

104. Мадышев, И. Н. Разработка новых видов контактных устройств для интенсификации тепломассообмена и повышения энергосбережения / И. Н. Мадышев, А. В. Дмитриев // Вестник Казанского технологического университета. - 2015. - Т. 18. - № 8. - С. 110-111.

105. Производство стирола цеха 2514 завода стирола и полиэфирных смол: технологический регламент / ПАО «Нижнекамскнефтехим». - Нижнекамск, 2004. - 237 с.

106. Мадышев, И. Н. Применение струйно-пленочных контактных устройств с целью повышения производительности ректификационной колонны при производстве стирола / И. Н. Мадышев, Е. В. Веселов, О. С. Дмитриева, А. В. Дмитриев // Управление качеством в нефтегазовом комплексе. - 2016. - № 2. - С. 58-61.

107. 'T^tal Rendom Packind" (каталог фирмы “Sulzer Chemtech", 22.64.06.40-v04-50).

108. Регулярная насадка для процессов абсорбции и ректификации. Каталог фирмы «Sulzer», 22.13.06.40-IX05-1000. 28 с.

109. Контактные элементы для колонных аппаратов (Система INTALOX®, Packed Tower System). Каталог фирмы “KOCH-GLITSCH"

110. Леонтьев В.С. Инновации в области разработки высокоинтенсивных массообменных

устройств для модернизации ректификационных комплексов // Нефтегазовое дело: электрон. науч. журн. 2012. №1. С. 178-186. Режим доступа:

http://www.ogbus.ru/authors/Leontiev/Leontiev_1.pdf

131

Приложения

Приложение I

«УТВЕРЖДАЮ»

Главный, механик завода БК Г1ДО;^^жецамскнефтехим)) хУ*' Е.А. Мельниченко 2015 г.

" ' --'^Д^'ЕФТ Осим* \

АКТ

о практическом использовании результатов исследований струйно-барботажных и струйно-пленочных контактных устройств

Комиссия в составе сотрудников ПАО «Нижнекамскнефтехима: главного механика завода БК Мельниченко Е.А., главного энергетика завода БК Халаимова А.М., а также главного технолога завода БК Крекшина М.Н.. слушали сообщение аспиранта Нижнекамского химико-технологического института (филиала) ФГБОУ ВПО «КНИГУ)? Малышева И.Н. и доцента Дмитриевой О.С. о перспективе использования струйнобарботажных и струйно-пленочных контактных устройств для процессов ректификации, абсорбции, деаэрации и охлаждения оборотной воды. При этом представлены результаты экспериментальных исследований и численного моделирования, включающие в себя:

1. Определение гидравлического сопротивления предлагаемых устройств.

2. Расчет эффективности работы предлагаемых устройств.

Предполагаются следующие результаты:

1. Гидравлическое сопротивление устройств позволяет их использование в существующих технологических схемах.

2. Эффективность работы сохраняется на достаточно высоком уровне при увеличении производительности аппаратов.

Принято во внимание, что применение представленных разработок и исследований, позволит снизить энергетические затраты на проведение тепломассообменных процессов или увеличить производительность существующих аппаратов. Представленная методика приемлема для расчета струйно-барботажных и струйно-пленочных контактных устройств. Отмечено, что достоинством установки является повышенная пропускная способность по газовой и жидкой фазам, а также сравнительно низкое гидравлическое сопротивление.

От компании

ПАО «Нижнекамскнефтехим)):

Главньц/энергетик завода БК

А. М. Халаимов

Главный технолог завода БК

От НХТИ ФГБОУ ВПО КНИТУ: аспирант

.И.Н. Малышев

_______М.Н. Крекшин

профессбф, д.т.н.

А.В. Дмитриев

доцен^^т^

О.С. Дмитриева

132

Приложение II

АКТ

о практическом использовании результатов исследований установки струйнобарботажных и струйно-пленочных контактных устройств

Комиссия в составе сотрудников ПАО «Нижнекамскшина»: главного инженера Беляева А.Ш., главного механика Васильева И.П., главного энергетика Сазанова А.Л., а также начальника ОТК Ахметовой А.С. слушали доклад доцента кафедры «Теоретические основы теплотехники» ФГБОУ ВПО «Казанский государственный энергетический университет» Дмитриевой О.С. о перспективе использования струйно-барботажных и струйно-пленочных контактных устройств в установках охлаждения оборотной воды и деаэраторах. При этом представлена методика расчета данной установки, которая включает:

1. Расчет гидравлического сопротивления устройств.

2. Расчет эффективности работы устройств.

Предполагаются следующие результаты:

1. Гидравлическое сопротивление устройств позволяет их использование в существующих технологических схемах.

2. Охлажденная вода может быть использована вторично.

3. Концентрация кислорода в воде может быть снижена до требуемой нормы. Показано согласование с известными экспериментальными данными.

Принято во внимание, что применение научных исследований позволит снизить выбросы вредных веществ в окружающую среду и увеличить ресурс трубопроводов и запорной арматуры. Представленная методика приемлема для расчета струйно-барботажных и струйно-пленочных контактных устройств. Отмечено, что их достоинством является большая пропускная способность по газу и жидкости, а также сравнительно низкое гидравлическое сопротивление.

От компании

«Нижнекамскшина»: ш механик

И.П. Васильев

Энергетик

_______А.Л. Сазанов

Начальник ОТК

—А.С. Ахметова

От ФГБОУ ВПО «КГЭУ»:

еподаватель

___И.Н. Малышев едрой

___А.В. Дмитриев

О.С. Дмитриева