Повышение эффективности процессов очистки газов от дисперсной фазы и вредных примесей в комбинированных аппаратах тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.17.08, кандидат наук Исхаков, Альберт Рифкатович

• Исхаков, Альберт Рифкатович
• кандидат наук
• 2016

Оглавление диссертации кандидат наук Исхаков, Альберт Рифкатович

СОДЕРЖАНИЕ

стр.

ВВЕДЕНИЕ 4

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ 11

ГЛАВА 1. ОЧИСТКА ГАЗОВ ОТ ДИСПЕРСНОЙ ФАЗЫ И ВРЕДНЫХ ПРИМЕСЕЙ В ПРОМЫШЛЕННОСТИ 14

1.1. Виды моделирования и математических моделей 14

1.2. Моделирование переноса аэрозолей 22

1.3. Механизмы очистки газов от дисперсной фазы 24

1.4. Эмпирические подходы 26

1.5. Модели турбулентного осаждения частиц 28

1.6. Модели процессов переноса в двухфазных средах 32

1.7. Абсорбция газов 38

ГЛАВА 2. ЧИСЛЕННЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ОЧИСТКИ ГАЗОВ ОТ ДИСПЕРСНОЙ ФАЗЫ В ЦИЛИНДРИЧЕСКОМ КАНАЛЕ 45

2.1 Постановка задачи моделирования 46

2.2 Двумерная модель переноса частиц 49

2.3 Определение параметров модели 53

2.4 Результаты расчета 55

2.5 Одномерная диффузионная модель 58

2.6 Результаты расчета 61

2.7 Модель сепарации в канале с ленточным завихрителем 62

ГЛАВА 3 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ОЧИСТКИ ГАЗОВ ОТ ДИСПЕРСНОЙ ФАЗЫ В РАСПИЛИВАЮЩИХ И НАСАДОЧНЫХ ГАЗОСЕПАРАТОРАХ 65

3.1 Эффективность очистки газов от тонкодисперсной фазы в насадочных

газосепараторах 65

3.2 Сравнение эффективности сепарирующих контактных устройств в

демистерах 71

2

3.3 Эффективность очистки газов от тонкодисперсной фазы

в распиливающих газосепараторах 80

ГЛАВА 4. МЕТОД РАСЧЕТА ЭФФЕКТИВНОСТИ И КОНСТРУКЦИЯ КОМБИНИРОВАННОГО СЕПАРАТОРА ОЧИСТКИ ГАЗОВ ОТ

КАПЕЛЬНОЙ ВЛАГИ 85

4.1 Сепаратор осушки газов от капельной влаги 85

4.2 Порядок расчета эффективности сепарации 89

4.3 Результаты расчета эффективности процесса сепарации 93

ГЛАВА 5. ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ОЧИСТКИ УГЛЕВОДОРОДНЫХ ГАЗОВ ОТ СЕРОВОДОРОДА В

НЕФТЕПЕРЕРАБОТКЕ 100

5.1. Процесс хемосорбции газов 100

5.2 Эффективность абсорбции в полых распыливающих аппаратах 101

5.3 Очистка углеводородного газа от сероводорода в промышленном

насадочном аппарате 105

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 115

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 118

Акт о внедрении 130

Справка об использовании результатов диссертационной работы 131

3

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность работы. В химической, нефтехимической, нефтеперерабатывающей и других отраслях промышленности в различных производственных процессах используются природные и технологические газы. Газы часто являются неоднородными по составу и содержат нежелательные примеси в виде твердых и жидких дисперсных частиц. При движении газа по трубопроводам и различным аппаратам происходит осаждение дисперсной фазы на внутренней поверхности стенок, в результате чего происходит повышение термического и гидравлического сопротивлений. Вследствие коагуляции или коалесценции со временем количество отложений может увеличиваться. При турбулентном движении гетерогенной газожидкостной смеси происходит соударение мелких капель в результате броуновского, поступательного движений и образования вихрей, тем самым образуя более крупные капли, прилипающие к стенкам различного оборудования, что увеличивает толщину отложений.

Удаление данных примесей осуществляется в специальных аппаратах различной конструкции. В связи с разнообразием составов газовых смесей, режимами работы установок и требованиями к качеству очистки, актуальной задачей является разработка новых и модернизация действующих аппаратов газоочистки, при этом важную роль играет математическое моделирование и

4

расчет эффективности процессов при применении новых контактных сепарирующих устройств.

Помимо дисперсных примесей газы также могут содержать различные нежелательные компоненты, например, такие как сероводород, диоксид углерода и т.п., которые приводят к коррозии оборудования, а также могут ухудшать качество получаемой продукции на предприятиях.

Существующие в настоящее время методы расчета эффективности насадочных и сетчатых газосепараторов (демистеров) выполняются без учета входного участка (гидродинамической стабилизации профиля скорости), а также обратного перемешивания потока, что снижает точность расчета. Модели с учетом таких явлений известны для промышленных абсорберов и экстракторов. Однако, в ряде случаев, необходимо учитывать эти явления и для газосепараторов.

За последние годы в области газоочистки опубликованы монографии и справочники следующих авторов: Колесник А.А., Войнов Н.А., Зиганшин М.Г., Николаев А.Н., Холпанов Л.П., Фарахов М.И., Ладыгичев М.Г., Швыдкий В.С., Бернер Г.Я. и др. В области сероочистки газов активно работают сотрудники ВНИИУС (г. Казань) (Масгаров А.М., Вильданов А.Ф. и др.), в области осушки и очистки газов от дисперсной фазы - ИВЦ «Инжехим» (Фарахов М.И., Лаптев А.Г., Башаров М.М. и др.). Исследованию вихревых аппаратов газоочистки и разработке новых конструкций посвящены многочисленные работы ученых КНИТУ-КХТИ - Николаева Н.А., Махоткина А.Ф., Николаева А.Н., Булкина В.А., Овчинникова А.А. и др. Выполнено внедрение ряда новых аппаратов на предприятиях нефтегазопереработки, нефтехимии, ГАЗПРОМ и НОВАТЭК. Но, несмотря на достигнутые значительные результаты, требуется развитие методов определения эффективности очистки газов и разработка высокоэффективных импортозамещающих аппаратов.

В диссертационной работе использован подход Кафарова В.В., Дильмана В.В., Розена А.М. и др. для описания структуры потоков

5

диффузионной и ячеечной моделями, а также теория турбулентной миграции частиц, открытая Фортье и Флетчером.

Работа выполнена в рамках проектной части государственного задания министерства образования и науки РФ в сфере научной деятельности: задание № 13.405.2014/К «Энерго- и ресурсосбережение и снижение техногенного воздействия на окружающую среду на предприятиях топливноэнергетического комплекса» (2014-2016 гг.), а также в рамках гранта Президента РФ для государственной поддержки ведущих научных школ от 28.04.2016 (2016-2017 гг.) № 129 НШ-9771.2016.8 «Математические модели и импортозамещающие модернизации аппаратов разделения смесей и очистки газов и жидкостей в нефтехимическом комплексе и энергетике» (руководитель Лаптев А.Г.).

Цель работы - разработать методики расчета очистки газов от дисперсной фазы и нежелательных компонентов (сероводород) с применением соответствующих математических моделей для повышения эффективности промышленных аппаратов газоочистки с новыми контактными устройствами с внедрением их в нефтегазопереработке.

Задачи:

1. На основе применения теории турбулентной миграции частиц получить уравнения для расчета эффективности процесса очистки газов от тонкодисперсной фазы в цилиндрическом канале для сухой, шероховатой и орошаемой внутренней поверхностей. Получить уравнение для расчета эффективности процесса очистки газов от жидких аэрозольных частиц в насадочном слое газосепараторов.

2. Произвести выбор более рациональных конструкций контактных устройств для газосепараторов, опираясь на энергетический коэффициент.

3. Разработать высокоэффективную конструкцию и алгоритм расчета комбинированного сепаратора осушки газа от капельной влаги. Внедрить газосепараторы на промышленном предприятии.

4. Разработать алгоритм расчета комбинированного абсорбера с новыми насадками для очистки газов от сероводорода. Повысить эффективность

6

абсорбции за счет внедрения новых контактных устройств в промышленной колонне.

Объектами исследования являются промышленные аппараты очистки газов от капельной влаги и сероводорода в нефтеперерабатывающем комплексе «ТАНЕКО» (г. Нижнекамск) и других предприятиях нефтехимии.

Научная новизна.

1. На основе применения теории турбулентной миграции частиц получены уравнения для расчета эффективности турбулентного переноса аэрозолей в цилиндрическом канале с различными возмущениями. Рассмотрены двумерные и одномерные уравнения переноса в цилиндрических каналах с сухой и орошаемой стенками (прямоток), где перенос дисперсной фазы учитывается источниковым членом и коэффициентом турбулентного переноса частиц.. Выполнены численные исследования и получены профили концентрации частиц по длине канала при различных скоростях газа и размерах частиц. Показано согласование с экспериментальными данными. Вычислена эффективность осаждения аэрозольных частиц в каналах.

2. Разработана методика расчета эффективности массопереноса аэрозольных частиц в канале (аппарате) с хаотичной мелкой насадкой. Дифференциальное уравнение записано в виде диффузионной модели структуры потока, где перенос частиц учитывается объемным источником и коэффициентом обратного перемешивания. Численно исследована эффективность осаждения частиц на элементах насадки при различных режимных и конструктивных характеристиках.

3. На основе применения диффузионной модели структуры потока разработан алгоритм расчета очистки углеводородных газов от сероводорода в абсорбере с различными насадками.

Практическая значимость.

1. С применением математических моделей расчета эффективности осаждения аэрозолей разработана и запатентована конструкция комбинированного насадочно-вихревого газосепаратора аэрозолей, характеризуемого высокой эффективностью очистки (98-99%).

7

2. Разработана и зарегистрирована программа для расчета запатентованного сепаратора осушки газов.

3. Выполнены расчеты и разработаны научно-технические решения по повышению эффективности колонного аппарата очистки газа от сероводорода, внедренного на АО «ТАНЕКО» (г. Нижнекамск).

4. Выбраны конструктивные характеристики сетчатых демистеров, внедренных на АО «ТАНЕКО», что привело к повышению их эффективности.

Методы исследования.

Расчеты проводились с использованием языка программирования Python и библиотек NumPy, SciPy, Pandas. Для визуализации данных использовалась библиотека Matplotlib, а также средства Microsoft Office 2016.

Положения, выносимые на защиту.

1. Методика расчета и результаты численных исследований эффективности очистки газов от дисперсной фазы (аэрозолей) в полом сухом и орошаемом цилиндрическом канале.

2. Применение диффузионной модели для расчета эффективности очистки газов от дисперсной фазы в хаотичном насадочном слое.

3. Алгоритм и результаты расчета эффективности комбинированного газосепаратора аэрозольных частиц.

4. Запатентованные конструкции газосепараторов и абсорберов, и технические решения по повышению эффективности процессов.

Личное участие автора заключается в применении математических моделей, разработке методик расчетов, проведении численных расчетов, обсуждении результатов, формулировке выводов, разработке конструкций аппаратов и их внедрении на производстве, участии в написании статей.

Достоверность и обоснованность использованных в работе математических моделей и алгоритмов расчета подтверждается физической непротиворечивостью, согласованностью результатов численных расчетов с экспериментальными данными и промышленным внедрением, рассчитанных контактных устройств.

8

По своему содержанию диссертация отвечает паспорту специальности 05.17.08 в части «Способы, приемы и методология исследования гидродинамики движения жидкости, газов; методы изучения и создания ресурсо- и энергосберегающих процессов и аппаратов в химической и смежных отраслях промышленности, обеспечивающие минимизацию отходов, газовых выбросов и сточных вод; методы анализа (расчета) и оптимизации показателей устойчивости, надежности и безопасности химикотехнологических систем».

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Повышение эффективности процессов очистки газов от дисперсной фазы и вредных примесей в комбинированных аппаратах»

Апробация работы.

Основные результаты диссертационной работы доложены и обсуждены на: научно-практической конференции студентов и аспирантов «Наука и инновации в решении актуальных проблем города» (Казань, 2010), V и VIII международной молодежной научной конференции «Тинчуринские чтения» (Казань, 2010, 2012), XVII международной научно-технической конференции студентов и аспирантов «Радиоэлектроника, электротехника и энергетика» (Москва, 2011), XIV международном симпозиуме

«Энергоресурсоэффективность и энергосбережение» (Казань, 2011),

Международной научной конференции «Математические методы в технике и технологиях» ММТТ-24, (Пенза, 2011), международной научной конференции «Математические методы в технике и технологиях» ММТТ-24 (Саратов, 2011), международной научной конференции «Математические методы в технике и технологиях» ММТТ-25 (Волгоград, 2012),международной научной конференции «Математические методы в технике и технологиях» ММТТ-29 (Санкт-Петербург, 2016).

Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 17 работ, из них 1 патент, 1 программа для ЭВМ, 6 статей в журналах из перечня ВАК, 2 статьи в журналах, включенных в базу SCOPUS, и 7 материалов докладов на различных конференциях и семинарах.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы из 116 наименований, акте и

9

справки об использовании результатов работы. Общий объем диссертации -131 страница, включает 43 рисунка и 9 таблиц.

В постановке задачи исследования, выборе и реализации методов ее решения, а также промышленном внедрении научно-технических решений на АО «ТАНЕКО» принимал участие к.т.н., доцент КГЭУ Башаров М.М.

10

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

ду - удельная поверхность, м2/м3;

с - концентрация, кг/м3;

С ч - концентрация частиц, % (масс.);

С н - начальная концентрация;

С к - конечная концентрация;

С - равновесная концентрация;

D п - коэффициент продольного (обратного) перемешивания, м2/с;

D^ - коэффициент турбулентной диффузии частиц, м2/с;

DK - диаметр аппарата (колонны), м.

J ч - диаметр частицы, м;

- эквивалентный диаметр канала (насадки), м;

Я з - диаметр кривизны спирального канала, м.

- диаметр трубки, м.

max - максимальный диаметр устойчивой капли, м.

- средний диаметр капли, м.

F - поверхность контакта (стенок), м2

г* 2

Гд - площадь поверхности капель, м ;

- поверхность трубки, м2,

g - ускорение свободного падения, м/с2. Я - высота канала (насадки), м; у - средний поток массы, кг/(м2 с); L - расход частиц влаги, кг/с. / - длина (высота) насадочного слоя, м; М - количество массы частиц перешедших из одной фазы в другую, кг/с;

- число единиц переноса;

- начальный расход газа, м3/с;

- конечный расход газа, м3/с;

11

% ж - плотность орошения к периметру течения, м3/(м-с);

Д - радиус канала, м;

S - площадь поперечного сечения насадочного слоя (аппарата), м2;

- площадь сечения одной трубки, м;

S т - общая площадь поперечного сечения трубок, м;

S - шаг ленточного завихрителя, м;

- площадь поперечного сечения аппарата, м2;

м к - средняя скорость капли, м/с;

- коэффициент скорости переноса частиц турбулентной миграцией, м/с; и * - динамическая скорость, м/с;

- безразмерный эквивалент скорости осаждения;

- средняя скорость газа в слое, м/с;

И - рабочий объем контактного устройства, м3;

И сл - объем насадочного слоя, м3;

Fcg - свободный объем насадки, м3/м3;

Қ. - объемный расход газа, м3/с;

- скорость газа, отнесенная ко всему сечению колонны, м/с;

- относительная скорость капли, м/с;

- средняя скорость газа в аппарате, м/с;

V г - коэффициент кинематической вязкости газа, м2/с;

р ч - плотность частиц, кг/м3;

ю д - угловая частота энергоемких пульсаций по Таунсенду, с-1;

т р - время релаксации частицы, с;

р г - коэффициент динамической вязкости газа, Па-с;

ж - коэффициент динамической вязкости орошаемой жидкости, Па с;

о - коэффициент поверхностного натяжения, Н/м;

5 пл - толщина пленки на стенке канала, м;

12

р г - плотность газа, кг/м3;

П - эффективность очистки;

s св - удельный свободный объем насадки;

- коэффициент гидравлического сопротивления;

- коэффициент гидравлического сопротивление сухого насадочного

слоя;

з - коэффициент гидравлического сопротивления, вызванный закруткой;

Т+ - безразмерное время релаксации, с;

АР - перепад давления насадочного слоя, Па;

5 лн - толщина ленты, м;

в г - коэффициент массоотдачи, м/с;

о - поверхностное натяжение, Н/м;

р ж - плотность жидкости, кг/м3;

V - коэффициент смачиваемости поверхности,

s г _ж - средняя диссипация энергии газового потока, Вт/м3;

V я - коэффициент активной поверхности массопередачи.

13

ГЛАВА 1

ОЧИСТКА ГАЗОВ ОТ ДИСПЕРСНОЙ ФАЗЫ И ВРЕДНЫХ ПРИМЕСЕЙ В ПРОМЫЛЕННОСТИ

В обзорной главе рассмотрены виды математических моделей, механизмы переноса аэрозольных частиц и методы определения эффективности очистки газов. Основное внимание сосредоточено на турбулентной миграции частиц в каналах аппаратов. Описаны способы очистки газов, насадочные и вихревые газосепараторы. Рассмотрены различные технические решения по повышению эффективности аппаратов газоочистки.

1.1. Виды моделирования и математических моделей

Эффективным и необходимым инструментом при решении задач повышения качества очистки газов в промышленных аппаратах является математическое моделирование.

В настоящее время существуют различные виды моделирования, которые, как правило, базируются на следующих основных признаках [1-3]:

• степень полноты используемой модели;

• характер изучаемых процессов;

14

• форма представления изучаемой системы.

По степени полноты модели делятся на следующие виды:

• полные модели, основанные на полном подобии, которое проявляется как в пространстве, так и во времени;

• неполные модели, при которых наблюдается неполное подобие модели и изучаемого объекта;

• приближенные модели, при которых некоторые стороны

функционирования реального объекта вообще не учитываются.

Из теории подобия следует, что абсолютное подобие может быть лишь при замене объекта другим в точности таким же. Использование абсолютного подобия исследуемого объекта может привести к значительному усложнению и удорожанию моделирования. Как правило, достаточно, чтобы модель хорошо отображала исследуемую сторону объекта. Так, при проектировании или реконструкции промышленных аппаратов следует учитывать так называемые «масштабные эффекты» [4, 5], которые заключаются в снижении эффективности процессов при увеличении размеров аппаратов. Установлено, что масштабные эффекты имеют гидродинамическую природу и обусловлены увеличением неравномерности распределения фаз и полевых переменных на промышленном контактном устройстве по сравнению с его лабораторным макетом.

Изучение масштабных эффектов показало, что они обусловлены следующими неравномерностями [4]:

• входные неравномерности, которые заключаются в неоднородном распределении потоков на входе контактного устройства;

• неравномерности, связанные с внутренними закономерностями двухфазного течения;

• неравномерности, вызванные дефектом монтажа;

• неравномерности, обусловленные дефектами конструкции.

Как правило, подобные неравномерности невозможно обнаружить на физической модели небольшого диаметра, поэтому эти недостатки

15

устанавливаются и устраняются либо путем промышленного испытания, либо при использовании так называемого гидродинамического моделирования, который заключается в исследовании гидродинамики потока в аппарате, имеющего натуральный диаметр, но меньшую высоту.

B зависимости от характера изучаемых процессов в системе все виды моделирования могут быть разделены на следующие типы [1]:

• детерминированные или стохастические;

• статические или динамические;

• дискретные или непрерывные, или дискретно-непрерывные;

• линейные или нелинейные.

К детерминированному моделированию относятся детерминированные процессы, которые предполагают, что различные случайные воздействия отсутствуют [1]. К преимуществам детерминированных моделей, построенных с использованием теоретического подхода, относятся [6]:

• возможность их разработки даже в отсутствие действующего объекта, что является достаточно частым случаем при проектировании аппаратов;

• несмотря на неточные количественные значения параметров, детерминированные модели более правильно описывают процессы в объекте в качественном отношении;

• возможность проведения прогнозов протекания процесса и получения обобщений, характерных для общих характеристик того или иного процесса (объекта).

Стохастическое моделирование принимается в том случае, если исходная информация об объекте моделирования не является полной или том случае, если возникает невозможность провести описание его выходных действий, а влияние различных переменных на выходные данные объекта (процесса) существенно из-за сложности функционирования [6]. Стохастическое моделирование отображает вероятностные процессы и события случайными величинами. Характеристики состояния в модели

16

определяются не однозначно, а через законы распределения их вероятностей [1].

При описании изменения процесса (объекта) в конкретный момент времени применяется статистическое моделирование, в то время как динамическое моделирование показывает поведение в течение отрезка времени. Динамические модели дают наиболее полное представление о проведении процесса (объекта), но при их использовании возникает необходимость решения сложных вычислительных задач. В связи с этим

Однако их приводит к довольно сложным вычислительным задачам, поэтому для объектов, инерционностью которых можно пренебречь по сравнению с временным интервалом, на котором решается задача моделирования, или при сравнительно малом спектре возмущений ограничиваются статическими моделями [6].

Дискретное моделирование используется для описания прерывных процессов, в то время как непрерывное моделирование отражает непрерывные процессы, протекающие в системах. Дискретно-непрерывное моделирование используется в тех случаях, когда необходимо одновременно выделить наличие как непрерывных, так и дискретных процессов.

По форме представления изучаемой системы моделирование может быть математическим, натурным, физическим и др.

При проведении исследования на реально существующем объекте и дальнейшей обработкой полученных результатов в соответствии с теорией подобия моделирование называется натурным. В соответствии с поставленной задачей можно выявить закономерности протекания реального процесса при функционировании объекта. Такие виды натурного эксперимента как промышленный эксперимент и комплексные испытания как правило характеризуются высокой степенью достоверности.

В настоящее время возрастает техническая оснащенность при проведении научного эксперимента из-за интенсивного развития техники и более глубокого изучения процессов, протекающих в реальных системах. К отличиям экспериментального исследования от реального процесса

17

относится то, что в реальном процессе зачастую появляются различные критические ситуации и определяются границы устойчивости процесса. При проведении эксперимента в процесс функционирования изучаемого объекта вводят различные возмущающие факторы и воздействия. Также к натурному моделированию относятся комплексные испытания как одна из разновидностей эксперимента. В этом случае в процессе повторения испытаний определяются общие закономерности о различных параметрах качества: качественные и количественные характеристики, надежность и пр. Тогда процесс моделируется через обработку и обобщение данных, являющихся однородными. Когда говорится о промышленном эксперименте, то подразумевается накопление и обобщение опыта, полученного при производственных испытаниях. В этом случае, основываясь на статистических данных, получают обобщенные характеристики процесса с использованием теории подобия [2].

В отличие от натурного физическое моделирование реализуется на установках, характеризующихся физическим подобием, с сохранением физических законов и природы явлений. При физическом моделировании задают различные характеристики внешней среды, и далее изучается поведение или реального объекта, или его физической модели при конкретных условиях и воздействиях внешней среды. Во временных рамках физическое моделирование может рассматриваться в реальном и нереальном масштабах времени или без учета времени. В случае, когда время не учитывается, исследуются «замороженные» процессы, которые зафиксированы в конкретный момент. Наиболее сложной задачей является физическое моделирование при реальном масштабе времени.

Математическое моделирование является наиболее обширным методом моделирования. Эпоха математического моделирования началась в 1950 году, когда Д. Нейман и Р. Рихтмайнер опубликовали метод расчета ударных волн, который они создали и применили для расчетов ядерного оружия США [7]. Данный метод моделирования не требует больших затрат. В последние десятилетия вследствие значительного роста производительности и

18

доступности ЭВМ, а также большого количества различного специализированного программного обеспечения время, затрачиваемое на проведения расчетов, существенно снижается.

Математическое моделирование заключается в установлении соответствия с реальным объектом какого-либо математического объекта. В этом случае используется термин математическая модель. Описание реального объекта математической моделью производится с некоторой степенью приближения. Математическое моделирование включает в себя аналитическое, имитационное и комбинированное [1].

Аналитическое моделирование основывается на косвенном описании реального объекта с помощью набора математических выражений, которые образуют аналитическую модель. Компьютер при аналитическом моделировании используется в качестве вычислителя.

Процессы функционирования исследуемой системы при аналитическом моделировании записываются в виде логических условий или некоторых функциональных соотношений, например, конечно-разностных, интегро-дифференциальных, алгебраических и др.

Существуют следующие методы исследования аналитической модели:

• аналитический метод, при котором стремятся получить явные зависимости в общем виде для искомых характеристик;

• численный метод, когда уравнение не имеет решения в общем виде, в результате чего стремятся получить численные результаты при начальных и граничных условиях;

• качественный метод, когда в явном виде уравнение решения не имеет, но при этом удается найти некоторые характеристики решения, например, устойчивость и др.

При известных явных зависимостях между искомыми характеристиками и начальными условиями, а также параметрами и переменными системы, исследование процесса функционирования систем будет наиболее полным. Однако только для относительно несложных систем

19

удается получить подобные явные зависимости. Исследование систем аналитическим методом при их усложнении наталкивается на значительные трудности.

Имитационное моделирование - метод математического моделирования, при котором используют прямую подстановку чисел, имитирующих внешние воздействия, параметры и переменные процессов, в математические модели химико-технологических процессов. При этом под имитационным моделированием понимают моделирование (имитацию) поведения объекта путем решения систем математических уравнений, описывающих такое поведение с достаточно малой погрешностью [6]. Данный метод обычно используется в ситуациях, когда дорого или невозможно использовать реальную и аналитическую модели [8].

Достоинством имитационного моделирования по сравнению с аналитическим представляется возможность реализации более сложных задач. С использованием метода имитационного моделирования возникает возможность решать задачи, направленные на анализ больших систем, а также задачи, направленные на оценку системы. К ним относятся различные варианты структуры системы, их влияние на изменение ее параметров, а также задачи, направленные на оценку эффективности разных алгоритмов ее управления. В случае, когда требуется разработать систему с определенными характеристиками при заданных ограничениях, являющуюся наиболее оптимальной по исследуемым параметрам оценки эффективности, используется имитационное моделирование, которое полагается за основу параметрического, структурного, алгоритмического синтеза больших систем [1].

Авторы [6] считают термин имитационное моделирование несколько неудачным и предпочитают различать два понятия: расчет и моделирование.

Для объединения достоинств имитационного и аналитического моделирования при анализе систем зачастую используется аналитикоимитационный или комбинированный тип моделирования. Для построения комбинированных моделей используется следующий алгоритм: процесс

20

функционирования объекта разбивается на отдельные составляющие подпроцессы, и для некоторых них строятся аналитические модели, а для прочих подпроцессов - имитационные модели. Подобный подход к моделированию может позволить исследовать качественно новые классы систем, которые не могут быть рассмотрены с использованием лишь отдельного вида моделирования (аналитического или имитационного) [1].

Математические модели физических и иных процессов часто описываются с помощью дифференциальных уравнений в частных производных [9], которые в литературе также называют уравнениями математической физики. Существует три основных типа уравнений в частных производных:

• гиперболические (волновые уравнения, описывающие колебание струн, мембран и т.д.);

• параболические (уравнение теплопроводности, диффузионное

уравнение, уравнение Навье-Стокса);

• эллиптические (уравнения Лапласа, Пуассона, Гельмгольца).

Следует отметить, что этими типами не исчерпывается многообразие уравнений в частных производных, однако они являются максимально изученными и имеют наибольшую важность [10].

Линейным уравнением в частных производных второго порядка называется соотношение между функцией м (х, у) (или м( х, )) и ее частными производными вида [9, 11]:

дм ди

+ D(x, у) — + Е (х, у) — + G (х, у )м (х, у) = F (х, у) дх ду

(1.1)

Если переменная функция м зависит от х и /, то выше приведенное уравнение может быть записано в следующем виде [9]:

21

Е(м ) = И(л, ) ^-22- + 2 Е(л, + С (л, +

^длд^ ^д^'

+ Е(л, + Е (л, + С(л, )м (л, ) = Е (л, )

дл

(1.2)

Если правая часть уравнения равна нулю (Е = 0), то уравнения (1.1) и (1.2) называются однородными, в противном случае - неоднородными [9, 12].

Если Д 2 - 4< о , то уравнение (1.2) относится к эллиптическому классу, если Д_ 4> о, то уравнение (1.2) является гиперболическим, а если Д2 - 4= о, то параболическим [9]. В случае, когда выражение Д2 - 4^ не имеет постоянного знака, уравнение (1.2) является смешанного типа.

1.2. Моделирование переноса аэрозолей

Существуют подходы, когда аэрозольное движение частиц в газовой фазе математически описывается с помощью закона Фика и уравнения стационарной конвективной диффузии, в которой производится замена коэффициента турбулентной диффузии газовой фазы на коэффициент

турбулентной диффузии частиц [13, 16, 17]:

6?) 2 *\2 *\2 Л

д с д с д с +

дс дс дс

Е" + +

дх су dz

—Г + —2

' ду'

где - составляющие вектора скорости; х,

При расчете коэффициента турбулентной

у, z - координаты.

диффузии частиц можно

использовать различные зависимости, например [13]:

Етч = 0,7м* у,

(1.3)

(1.4)

где у - поперечная координата; м* - динамическая скорость, м/с.

Можно использовать прочие зависимости:

а) при Re > 104 коэффициент турбулентной диффузии частиц в прямоугольном канале принимается постоянным [13]:

= 0,044^ Re^5, (1.5)

22

б) в случае, если диаметр дисперсных частиц в потоке газа < 20 мкм,

происходит равномерное распределение по сечению канала за счет турбулентных пульсаций [13]:

D„ = 0,007^ Re78. (1.6)

В случае турбулентного режима движения для газа с аэрозолью

частицы должны преодолевать на стенке канала пограничный слой. Тогда, в соответствии с моделью турбулентного пограничного слоя будет определять теоретическую скорость осаждения частицы. Так, например, с

использованием уравнений Ландау-Левича для удельного потока частиц [14-

16] представлена формула:

7' =

ОУ Re78 У"

—-------— и,

45О

(1.7)

где и - численная концентрация осаждаемых частиц, 1/м3; - диаметр

канала, м.

Зависимость (1.7) не имеет сходимости с опытными данными [17], в связи с тем, что скорость диффузионного осаждения частиц не является значимой [13, 18, 19].

При очистке газов от мелкодисперсных частиц существенное влияние имеет турбулентно-инерционный механизм. В этом случае делается

предположение, что частицы осаждаются на стенку на расстоянии длины их инерционного пробега, при этом начальная скорость частиц соответствует

средней квадратичной скорости турбулентных пульсаций.

Длина инерционного пробега:

/

ч

Мҷ ҷР ч

18рг '

(1.8).

В соответствии с этим механизмом представлена зависимость [13, 18,

м

нм*2

У У У м* ) з V

1 + м* 21,75 - 50,6

А

(1.9.

19]:

7' =

23

При этом за счет механизма турбулентных пульсаций происходит перемещение частиц в ядре потока в поперечном направлении. В случае, когда перемещение частиц реализуется непосредственно рядом со стенкой, работает инерционный механизм под действием затухающих турбулентных пульсаций в пограничном слое.

1.3. Механизмы очистки газов от дисперсной фазы

Для очистки газов от взвешенных примесей могут использоваться следующие механизмы [5, 17, 20, 21, 23]:

• осаждение под действием инерционных сил;

• осаждение под действием силы тяжести;

• осаждение в центробежном поле;

• фильтрование;

• турбулентная миграция;

• мокрая очистка;

• осаждение под действием электростатических сил.

Осаждение под действием инерционных сил происходит при условии, что плотности дисперсных частиц и сплошной фазы существенно отличаются, вследствие чего они обладают различной инерцией.

Разделение неоднородных газообразных систем под действием силы тяжести (отстаивание) на сплошную и дисперсную фазы проводят при сравнительно малых линейных скоростях потоков.

Осаждение также может осуществляться в поле центробежных сил при криволинейном движении потока газовой смеси, в результате чего частицы дисперсной фазы оседают на поверхности осаждения.

Процесс фильтрования происходит в результате прохождения газовой смеси через пористые перегородки, которые задерживают дисперсную фазу и пропускают сплошную.

24

Турбулентная миграция заключается в оседании мелких частиц вследствие градиента амплитуды пульсационной поперечной составляющей скорости газа.

Мокрая очистка заключается в промывке газов водой или другой жидкостью. Тесное взаимодействие между жидкостью и запыленным газом осуществляется на поверхности жидкой пленки, стекающей по вертикальной или наклонной плоскости, либо на поверхности капель, либо пузырьков газа.

Электрическое осаждение основано на ионизации молекул газа электрическим разрядом. В результате содержащиеся в газах частицы заряжаются и осаждаются на электродах пылеуловителя.

В газосепараторах наряду с основным механизмом улавливания используют и другие закономерности. Благодаря этому общая и фракционная эффективность аппарата достигает более высокого уровня. В случае осаждения частиц в результате действия нескольких механизмов общая эффективность определяется в соответствии с правилом [17, 18, 22, 23]:

Пх = I-П- П (1.10)

где П; - эффективность осаждения за счет /'-го механизма.

В вихревых аппаратах основными механизмами осаждения дисперсных частиц являются инерционное осаждение и турбулентная миграция [16, 21, 24-26].

В насадочных сепараторах доминирующими механизмами являются инерционное и турбулентное осаждение [5, 13].

Эффективность турбулентного осаждения частиц существенно зависит от поверхности осаждения, например, наличия пленки жидкости, шероховатости и др. Так, на сухой поверхности как правило удерживаются частицы размером не более 5 мкм, в то время как на хорошо смоченной поверхности размер удерживаемых частиц может достигать 20-50 мкм [5].

25

1.4. Эмпирические подходы

На практике показано, что эффективность очистки газов в газосепараторах в основном зависит от энергетических затрат на процесс [18, 27]. Так, с ростом энергетических затрат происходит увеличение эффективности. Теоретически данная зависимость не получила строгого обоснования, однако множество экспериментальных исследований ее подтверждают [28-30].

Впервые подобные исследования проводили Лаппл и Камак [28], которые установили, что при улавливании определенного вида пыли эффективность аппарата зависит только от потери давления и почти не зависит от размера и конструкции сепаратора. При этом распыл жидкости форсунками должен включаться в общий расход энергии. Земрау в своих работах [29-30] развил данную гипотезу, определив, что энергия, затраченная на соприкосновение газов и жидкости, идет на создание турбулентного режима газожидкостного потока, а затем превращается в тепло.

Энергия контакта между газом и жидкостью в мокрых пылеуловителях в общем случае может включать три составляющие [18]:

• энергия газового потока, характеризующая степень турбулизации газожидкостного потока;

• энергия жидкостного потока, характеризующая степень диспергирования жидкости;

• механическая энергия вращающихся элементов конструкции аппарата.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Исхаков, Альберт Рифкатович, 2016 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Тюкин, В.Н. Моделирование систем: учеб. пособие [Текст] / В.Н. Тюкин - Вологда: ВоГТУ, 2009. - 138 с.

2. Советов, Б.Я. Моделирование систем: учеб. для вузов - 3-е изд. перераб. и доп. [Текст] / Б.Я. Советов, С.А. Яковлев - М.: Высш. шк., 2001. -343 с.

3. Веников, В. А. Теория подобия и моделирования [Текст] / А.В. Веников, Г.В. Веников - М.: Высшая школа, 1984.

4. Розен, А. М. Масштабный переход в химической технологии: разработка промышленных аппаратов методом гидродинамического моделирования [Текст] / А.М. Розен, Е.И. Мартюшин, В.М. Олевский - М.: Химия, 1980.

5. Лаптев, А.Г. Гидромеханические процессы в нефтехимии и энергетике [Текст] / А.Г. Лаптев, М.И. Фарахов - Казань: Изд-во Казан. гос. ун-та, 2008. - 729 с.

6. Холоднов, В. А. Математическое моделирование и оптимизация химико-технологических процессов: практическое руководство [Текст] / В. А. Холоднов, В.П. Дьяконов, Е.Н. Иванова, Л.С. Кирьянова - СПб.: АНО НПО «Профессионал», 2003. - 480 с.

7. Куропатенко, В.Ф. Моделирования динамических процессов в

сплошных средах. Модели и методы. [Электронный ресурс] /

Информационная система «Конференции». 2011 г. URL: http://conf.nsc.ru/niknik-90/ru/reportview/39647.

8. Сироткин, М.Е. Методы моделирования производственных процессов

предприятия машиностроения [Текст] / М.Е. Сироткин // Наука и

образование: электронное научно-техническое издание. -2011. - №. 8.

9. Алексеев, Е.Р. Scilab: Решение инженерных и математических задач [Текст] / Е.Р. Алексеев, О.В. Чеснокова, Е.А. Рудченко - М.: ALT Linux; БИНОМ. Лаборатория знаний, 2008. - 269 с.

10. Михлин, С.Г. Курс математической физики. 2-е изд., стер. [Текст] / С.Г. Михлин - СПб.: Издательство «Лань», 2002. - 576 с.

118

11. Вержбицкий, В.М. Основы численных методов [Текст] / В.М. Вержбицкий - М.: Высшая школа, 2002. - 840 с.

12. Голосков, Д.П. Уравнения математической физики. Решение задач в системе Maple [Текст] / Д.П. Голосков - СПб.: Питер, 2004. - 539 с.

13. Лаптев, А.Г. Разделение гетерогенных систем в насадочных аппаратах [Текст] / А.Г. Лаптев, М.И. Фарахов, Н.Г. Минеев - Казань: Казан. гос. энерг. ун-т, 2006. - 342.

14. Фукс, Н.А. Механика аэрозолей [Текст] / Н.А. Фукс - М.: Изд-во АН СССР, 1955.

15. Левич, В.Г. Физико-химическая гидродинамика [Текст] / В.Г. Левич -М.: Физматгиз, 1959.

16. Медников, Е.П. Турбулентный перенос и осаждение аэрозолей [Текст] / Е.П. Медников - М.: Наука, 1980. - 176 с.

17. Сугак, Е.В. Очистка газовых выбросов в аппаратах с интенсивными гидродинамическими режимами [Текст] / Е.В. Сугак, Н.А. Войнов, Н.А. Николаев - Казань, 1999. - 224 с.

18. Ужов, В.Н. Очистка промышленных газов от пыли [Текст] / В.Н. Ужов, А.Ю. Вальдберг, Б.И. Мягков - М.: Химия, 1981. - 392 с.

19. Ужов, В.Н. Подготовка промышленных газов к очистке [Текст] / В.Н. Ужов, А.Ю. Вальдберг - М.: Химия, 1975.

20. Коньков, О. А. Пылеочистка газовых выбросов в вихревых аппаратах с ударными пневмогидравлическими распылителями: дисс. ...канд. техн. наук: 05.17.08 [Текст] / Коньков Олег Александрович - Казань: Казанский государственный технологический университет, 2010, - 126с.

21. Лаптев, А.Г. Основы расчета и модернизация тепломассообменных установок в нефтехимии [Текст] / А.Г. Лаптев, М.И. Фарахов, Н.Г. Минеев -СПб.: Страта, 2015. - 576 с.

22. Сугак, Е.В. Очистка газовых выбросов от высокодисперсных частиц [Текст] / Е.В. Сугак, Н.А. Войнов, Н.Ю. Житкова // Химия растительного сырья. - 2000. - №4 - С. 85-101.

119

23. Страус, В. Промышленная очистка газов [Текст] / В. Страус - М.: Химия, 1981. - 616 с.

24. Сабитов, С. С. Вихревые массообменные аппараты. Обзорная информация [Текст] / С.С. Сабитов, И.И. Савельев, Н.А. Николаев - М: НИИТЭХИМ, 1981,

25. Николаев, А.Н. Перепад статического давления в газоочистном оборудовании вихревого типа [Текст] / А.Н. Николаев, В.В. Харьков// Вестник Казанского технологического университета, 2015. - Т.18. -№ 18. -С. 136-138.

26. Вихревой массообменный аппарат: пат. 2451534 Российская Федерация: МПК B 01 D 3/26/ Николаев А.Н., Овчинников А.А., Фатыхов Р.Р., Кузнецов М.Г., Коротков Ю.Ф.; заявитель и патентообладатель: Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Казанский государственный технологический университет» -№ 2010144239/05, заявл. 28.10.2010; опубл. 27.05.2012

27. Башаров, М.М. Очистка газов от дисперсной фазы в нефтегазохимическом комплексе и энергоресурсосбережение [Текст] / М.М. Башаров, М.М. Тараскин; под ред. Лаптева А.Г. - Казань: Отечество, 2014. -206 с.

28. Lapple, C.E., Kamack, H.J. // Chem. Eng. Progr. - 1955. - v. 51. -г., PP. 110-121.

29. Semrau, K.T. // J. Air Pollut. Contr. Assoc. - 1960. - v. 10. - PP. 200.

30. Tomas, G.A. // Chem. Eng. (N.Y.). - 1977. - v. 84. - № 20. - PP. 87-97.

31. Фукс, В.Г. Успех механики аэрозолей [Текст] / В.Г. Фукс - М.: Изд-во АН СССР, 1961. - 159 с.

32. Зиганшин, М.Г. Проектирование аппаратов пылегазоочистки [Текст] / М.Г. Зиганшин, А. А. Колесник, В.Н. Посохин - М.: «Экопресс - 3М», 1998. -505 с.

33. Русанов, А.А. Справочник по пыле- и золоулавливанию [Текст] / А. А. Русанов, М.И. Биргер, А.Ю. Вальдберг, Б.И. Мягков - М.: Энергоатомиздат, 1975. - 296 с.

120

34. Ужов, В.Н. Очистка газов мокрыми фильтрами [Текст] / В.Н. Ужов, А.Ю. Вальдберг - М.: Химия, 1972. - 248 с.

35. Лаптев, А.Г. Явление турбулентного переноса тонкодисперсных частиц в жидкой фазе динамических сепараторов [Текст] / А.Г. Лаптев, М.М. Башаров, А.И. Фарахова // Научный журнал КубГАУ - 2011. - 68 (04) URL: http://ej.kubagro.ru/2011/04/pdf/43.pdf.

36. Сугак, Е.В. Моделирование и интенсификация процессов очистки промышленных газовых выбросов в турбулентных газодисперсных потоках: дис. ... докт. техн. наук: 11.00.11 [Текст] / Сугак Евгений Владимирович-Красноярск, 1999. - 320 с.

37. Сугак, Е.В. Вероятностно-статическое моделирование турбулентных газодисперсных потоков [Текст] / Е.В. Сугак - Вычислительные технологии, 2003. - Т. 8. - №4. - С. 81-96.

38. Friedlander, S.K. Deposition of suspended particles from turbulent gas streams [Текст] / S.K. Friedlander, H.F. Johnstone // Ind. and. Eng. Chem., 1957 . - v.4. - №7. - P. 1151-1156.

39. Cleaver, J.W. Sublayer model for the deposition of particles from a turbulent flow [Текст] / J.W. Cleaver, B.A.. Yates // Chem. Eng. Sci., 1975. - v. 30. - №8. -P. 983-992.

40. Rouhiainen, P.O., Stachiewicz J.W. On the deposition of small particles from turbulent streams [Текст] / P.O. Rouhiainen, J.W. Stachiewicz // Trans. ASME, Ser. C., 1970. - v.92. - №1. -P. 169-177.

41. Sehmel, G.A. Particle deposition from. turbulent air flow [Текст] / G.A. Sehmel // J. Geophys. Res., 1970. - v.75. - №9. - P. 1766-1781.

42. Lui, Y.H. Aerosol deposition in turbulent pipe flow [Текст] / Y.H. Lui, T.A. Ilori // Environm. Sci. Technol.,1974. - v.8. - №1. - P. 351-356.

43. Kneen, T. Deposition of dust from turbulent gas streams [Текст] / T. Kneen, W.Straus // Atmos. Environm.,1969. - v.3. - №1. - P. 55-67.

44. Montgomery, T.L. Aerosol deposition in a pipe with turbulent air flow [Текст] / T.L. Montgomery, M. Corn // J. Aerosol Sci.,1970 - v. 1. - № 3. - P. 185-213.

121

45. Eldighidy, 8.M. Deposition of suspensions in the entrance of a Channel [Текст] / 8.M. Eldighidy, R.Y. Chen, R.A. Comparin // Trans. A8ME. Ser. D., 1977 . - v.99. - №2. - P. 164-170.

46. Chiesa, G. Particulate separation from gas streams by means of a liquid film in annular two-phase climbing flow [Текст] / G. Chiesa // Chem. Eng. 8ci., 1974.

- v. 29. - №10. - P. 1139-1146.

47. Рахматулин, Х.А. Газовая и волновая динамика [Текст] / Х.А. Рахматулин - М.: Химия, 1983. - 196 с.

48. Нигматулин, Р.И. Динамика многофазных сред. - М.: Наука, 1987. -464 с.

49. Нигматулин, Р.И. Основы механики гетерогенных сред / Р.И. Нигматуллин. - М.: Наука, 1978. - 336 с.

50. Слеттери, Дж. Теория переноса импульса, энергии и массы в сплошных средах / Дж. Слеттери. - М.: Мир, 1978. - 448 с.

51. Соу, С. Гидродинамика многофазных систем / С. Соу. - М.: Мир, 1971.

- 536 с.

52. Уоллис, Г. Одномерные двухфазные течения / Г. Уоллис. - М.: Мир, 1972. - 436 с.

53. Хьюитт Дж. Кольцевые двухфазные течения / Дж. Хьюитт, Н. Холл-Тейлор. - М.: Энергия, 1974. - 407 с.

54. Аэров, М. Э. Аппараты со стационарным зернистым слоем. Гидравлические и тепловые основы работы [Текст] / М.Э. Аэров, О.М. Тодес, Д.А. Наринский - Л.: Химия, 1979. - 176 с.

55. Дмитриев, А.В. Очистка газовых выбросов в аппаратах вихревого типа [Текст] / А.В. Дмитриев, А.Н. Николаев - 8aarbrucken LAP Lambert Academic Publishing, 2012 - 272 с.

56. Дмитриев, А. В. Оценка влияния гидравлического сопротивление тарельчатых контактных устройств на энергоэффективность ректификационных аппаратов [Текст] / И.Н. Мадышев, А.В. Дмитриев // Вестник Казанского технологического университета, 2015. - Т. 18. - №7. - С. 143-144.

122

57. Блиничев, В.Н. Математическое описание процесса ректификации бинарных систем в ректификационной колонне с пакетной вихревой насадкой [Текст] / А.В. Ворошин, О.В. Чагин, В.Н. Блиничев // Известия вузов. Сер. Химия и химическая технология, 2013. - Т.56. - Вып. 11. - С. 120-123

58. Блиничев, В.Н. Системный подход к расчету процессов в аппарате комбинированного действия [Текст] / И.В. Постникова, В.Н. Блиничев // Теоретические основы химической технологии, 2014. - Т.28. - № 3. - С.260.

59. Каган, А.М. Контактные насадки промышленных тепломассообменных аппаратов [Текст] / А.М. Каган, А.Г. Лаптев, А.С. Пушнов, М.И. Фарахов; под ред. Лаптева А.Г. - Казань, Отечество, 2013. - 454 с.

60. Сугак, Е.В. Очистка газовых выбросов в аппаратах с интенсивными гидродинамическими режимами [Текст] / Е.В. Сугак, Н.А. Войнов, Н.А. Николаев - Казань: ЗАО «Новое знание», 2010. - 224 с.

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

62. Лаптев, А.Г. Модель сепарации аэрозолей в аппаратах с насадочными

элементами [Текст] / А.Г. Лаптев, М.И. Фарахов // Химическая

промышленность, 2008. - №3. - С. 156-162.

63. Лаптев, А.Г. Эффективность осаждения аэрозолей в газосепараторах различных конструкций [Текст] / А.Г. Лаптев, М.М. Башаров // Журнал прикладной химии, 2013. - Т.86. - №8. - С. 1214-1220.

64. Лаптев, А.Г. Определение эффективности очистки газов от дисперсной фазы вихревыми элементами [Текст] / А.Г. Лаптев, М.М. Башаров // Известия вузов. Химия и химическая технология, 2013. - Т. 56. - № 6. - С. 101-104.

65. Семенюк, А.В. Математическое моделирование турбулентной диффузии дисперсной фазы в пограничном слое двухфазного потока [Текст] / А.В. Семенюк // Вестник ДВО РАН, 2004. - №5. - С. 29-38.

123

66. Овчинников, А.А. Динамика двухфазных закрученных турбулентных течений и вихревых сепараторах [Текст] / А.А. Овчинников - Казань: ЗАО «Новое знание», 2005.

67. Дейч, М.Е. Газодинамика двухфазных сред / М.Е. Дейч, Г.А. Филиппов. - М.: Энергоиздат, 1981. - 472 с.

68. Бронштейн, Б.И. Гидродинамика, масса- и теплообмен в колонных аппаратах [Текст] / Б.И. Бронштейн, В.В. Щеголев - Л.: Химия, 1988. - 336 с.

69. Кафаров, В.В. Математическое моделирование основных процессов химических производств. Учеб. пособие для вузов. [Текст] / В.В. Кафаров, М.Б. Глебов - М.: Высш. шк., 1991. - 400 с.

70. Алексеев, Д.В. Комплексная очистка стоков промышленных предприятий методом струйной флотации [Текст] / Д.В. Алексеев, Н.А. Николаев, А.Г. Лаптев. - Казань: Казан. гос. технол. ун-т, 2005. - 156 с.

71. Башаров, М.М. Энергоресурсосберегающая модернизация

теплоиспользующих установок в производстве фенола [Текст]: дис. ... канд. техн. наук.:05.14.04 / М.М. Башаров. - Казань: Казан. гос. энерг. ун-т, 2011. -229 с.

72. Лаптев, А.Г. Определение эффективности тонкослойных отстойников при турбулентном режиме [Текст] / А.Г. Лаптев, М.М. Башаров // Вода: химия и экология, 2011. - №5. - С. 20-25.

73. Лаптев, А.Г. Эффективность турбулентной сепарации мелко дисперсной фазы в тонкослойных отстойниках [Текст] / А.Г. Лаптев, М.М. Башаров, А.И. Фарахова // Энергосбережение и водоподготовка, 2011. - №5. - С.43-46.

74. Лаптев, А.Г. Явления турбулентного переноса тонкодисперсных частиц

в жидкой фазе динамических сепараторов / А.Г. Лаптев, М.М. Башаров, А.И. Фарахова // Научный журнал КубГАУ [Электронный ресурс]. - Краснодар: КубГАУ, 2011. - №68(04). Режим доступа:

http://www.ej.kubagro.ru/2011/04/pdf/43.pdf.

75. Лаптев, А.Г. Модель переноса мелкодисперсной фасы в турбулентных газовых средах [Текст] / А.Г. Лаптев, М.М. Башаров, А.Р. Исхаков // Вестник

124

Казанского государственного технологического университета, 2012. - №14. -Т.15. - С. 96-99.

76. Рамм, В.М. Абсорбция газов [Текст] / В.М. Рамм - М.: Химия, 1976. -656с.

77. Лаптев, А.Г. Математическая модель определения эффективности сепарации аэрозолей в сухих и орошаемых каналах [Текст] / А.Г. Лаптев, А.Р. Исхаков // Инженерно-физический журнал, 2014. - Т.87. - № 3. -С. 564569.

78. Laptev, A.G. Calculating Efficiency of Separation of Aerosol Particles from Gases in Packed Apparatuses [Текст] / A.G. Laptev, M.M. Basharov, T.M. Farakhov, A.R. Iskhakov // Advances in Chemical Engineering and Science, 2014. -№ 4. -PP. 143-148

79. Исхаков, А.Р. Энерго- и ресурсосбережение при очистке газов [Текст] / А.Р. Исхаков, М.М. Башаров // Приоритетные направления развития науки и технологий: материалы; под. общ. ред. В.М. Панарина. - Тула: Изд-во «Инновационные технологии», 2012. - С. 108-109.

80. Чохонелидзе, А.Н. Справочник по распиливающим, оросительным и каплеулавливающим устройствам [Текст] / А.Н. Чохонелидзе, В.С. Галустов., Л.П. Холпанов, В.П. Приходько - М.: Энергоатомиздат, 2002.

81. Лаптев, А.Г. Теоретические основы и расчет аппаратов разделения гомогенных смесей: Учеб. пособие. [Текст] / А.Г. Лаптев, А.М. Конахин, Н.Г. Минеев - Казань: Казан. гос. энерг. у-нт, 2007. - 426 с.

82. Лаптев, А.Г. Энерго- и ресурсосберегающие технологии и аппараты очистки жидкостей в нефтехимии и энергетике [Текст] / А.Г. Лаптев, М.И. Фарахов, М.М. Башаров - Казань : Отечество, 2012. - 410 с.

83. Зиганшин, М.Г. Проектирование аппаратов пылегазоочистки [Текст] / М.Г. Зиганшин, А.А. Колесник, А.М. Зиганшин - СПб.: Изд-во «Лань», 2014. - 544с.

84. Лаптев, А.Г. Модели переноса и эффективность жидкостной экстракции [Текст] / А.Г. Лаптев - Казань: Казанский гос. энергетич. ун-т, 2005. - 229 с.

125

85. Николаев, Н.А. Исследование и расчет ректификационных и абсорбционных аппаратов вихревого типа: дис. ... д-ра техн. наук: 05.17.08 [Текст] / Николаев Николай Алексеевич - Казань: КХТИ, 1972.

86. Козлов, П.А. Очистка от пыли газов и воздуха в химической промышленности [Текст] / П.А. Козлов, А.Д. Малыгин, Г.М. Скрябин - Л.: Химия, 1982.

87. Кутателадзе, С.С. Тепломассообмен и трение в турбулентном пограничном слое [Текст] / С.С. Кутателадзе, А.И. Леонтьев - М.: Энергия, 1972.

88. Исхаков, А.Р. Энергосберегающие сепараторы очистки газов [Текст] / А.Р. Исхаков, М.М. Башаров // Ресурсосбережение в химической технологии: сб. науч. тр. - СПб.: СПбГОТ (ТУ), 2012. - С. 49-52.

89. Лаптев, А.Г. Методы интенсификации и моделирования тепломассообменных процессов [Текст] / А.Г. Лаптев, Н.А. Николаев, М.М. Башаров - М.: Теплотехник, 2011. - 288с.

90. Исхаков, А.Р. Модель осаждения аэрозолей в насадочном газосепараторе [Текст] / А.Р. Исхаков, М.М. Башаров // Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики, 2014. - № 1-2. -С. 20-26.

91. Лаптев, А.Г. Эффективность сепарирующих контактных устройств в демистерах [Текст] / А.Г. Лаптев, М.М. Башаров, А.Р. Исхаков // Газовая промышленность, 2015. - №11. - С. 92-94.

92. Лаптев, А.Г. Сепарационная и энергетическая эффективность аппаратов газоочистки / А.Г. Лаптев, Р.М. Минигулов, М.М. Тараскин // Вестник ИГЭУ, 2011. - №1. - 20-22 с.

93. Лаптев, А.Г. Эффективность очистки газов от тонкодисперсной фазы в распиливающих газосепараторах [Текст] / А.Г. Лаптев, А.Р. Исхаков // Вестник Казанского государственного технологического университета, 2015.

- Т.18. - №13. - С. 189-191.

94. Лаптева, Е.А. Прикладные аспекты явлений переноса в аппаратах химической технологии и теплоэнергетике [Текст] / Е.А. Лаптева, А.Г. Лаптев - Казань: Издательство «Печать-Сервис XXI век», 2015. - 236 с.

126

95. Фарахов, М.И. Энергоресурсосберегающие модернизации установок разделения и очистки газов и жидкостей на предприятиях нефтегазохимического комплекса: [Текст]: дис. ... д-ра. техн. наук.:05.17.08 / М.И. Фарахов - Казань: КГТУ, 2009. - 380 с.

96. Лаптев, А.Г. Энергоэффективное оборудование разделения и очистки веществ в химической технологии [Текст] / А.Г. Лаптев, М.И. Фарахов. // Вестник Казанского технологического университета, 2011. - №9. - С. 152158.

97. Сепаратор осушки газов от капельной влаги: патент №111023 Российская Федерация: МПКВ 01 D 53/26 / Лаптев А.Г., Башаров М.М., Тараскин М.М., Исхаков А.Р. заявитель и патентообладатель ГОУ ВПО «Казанский государственный энергетический ун-т», ООО ИВЦ «Инжехим».

- № 2011125495/05; заявл. 21.06.11; опубл. 10.12.11, Бюл. № 34. 2 с.

98. Исхаков, А.Р. Определение эффективности очистки газов от тонкодисперсной фазы комбинированным сепаратором [Текст] / А.Р. Исхаков // Международная конференция ММТТ-25: сб. науч. тр. - Волгоград, 2012. -Т.8. - С. 147-149.

99. Исхаков, А.Р. Расчет комбинированного сепаратора очистки газов от капельной влаги [Текст] / А.Р. Исхаков, М.М. Тараскин // Радиоэлектроника, электротехника и энергетика: сб. науч. тр. - М.: МЭИ, 2012. - С.145.

100. Фарахов, Т.М. Гидравлические характеристики новых

высокоэффективных нерегулярных тепломассообменных насадок [Электронный ресурс] / Т.М. Фарахов, М.М. Башаров, И.М. Шигапов // Электронный научный журнал «Нефтегазовое дело», 2011. - №2. - С. 192207. URL: http://www.ogbus.ru/authors/Farakhov/Farakhov_1.pdf

101. Расчет эффективности сепаратора осушки газов: программа для ЭВМ: 2013661359 / Лаптев А.Г., Исхаков А.Р; заявитель и правообладатель ГОУ ВПО «Казанский государственный энергетический ун-т» - №2013618960, заявл. 09.10.2013; опубл. 20.01.2014.

102. Фарахов, Т.М. Высокоэффективное сепарационное оборудование очистки природного газа от дисперсной среды [Текст] / Т.М. Фарахов, А.Р.

127

Исхаков, Р.М. Минигулов // Электронный научный журнал «Нефтегазовое дело», 2011. - №6. - С. 263-277. URL:

http://www.ogbus.ru/authors/Farakhov/Farakhov_2.pdf.

103. Лаптев, А.Г. Исследование турбулентной миграции частиц на каплю в полых распыливающих газосепараторах [Текст] / А.Г. Лаптев, А.Р. Исхаков // Международная конференция «IX Семинар ВУЗов по теплофизике и энергетике». - Казань: Казан. гос. энерг. ун-т, 2015. - Т. IV. - С. 41-47.

104. Исхаков, А.Р. Эффективность абсорбции в полых распиливающих аппаратах [Текст] / А.Р. Исхаков, А.Г. Лаптев // Вестник Казанского государственного технологического университета, 2015. - Т.18. - №18. - С. 77-79.

105. Лаптев, А.Г. Определение коэффициентов турбулентного перемешивания в одно- и двух фазных средах по модели Тейлора [Текст] / А.Г. Лаптев, Е.А. Лаптева // Фундаментальные исследования, 2015. - №2. - с. 2810- 2814.

106. Лаптев, А.Г. Устройство и расчет промышленных градирен [Текст] / А.Г. Лаптев, И.А. Ведьгаева - Казань: КГЭУ, 2004. - 180 с.

107. Коган, В.Б. Теоретические основы типовых процессов химической технологии / В.Б. Коган - Л.: Химия, 1977. - 592 с.

108. Дьяконов, С.Г. Исследование диффузионных пограничных слоев методом голографической интерферометрии [Текст] / С.Г. Дьяконов, Н.Б. Сосновская, Л.П. Клинова и др. // Докл. АНСССР. - 1982. - Т. 264. - №4. - С. 905-908.

109. Лаптев, А.Г. Модель массоотдачи при жидкостной экстракции в турбулентном прямотоке [Текст] / А.Г. Лаптев, Т.М. Фарахов, О.Г. Дударовская // Инженерно-физический журнал, 2015. - Т. 88 - № 1. - С. 203209.

110. Лаптев, А.Г. Определение коэффициентов массоотдачи от пузырей в жидкости и эффективности процесса при турбулентном режиме [Текст] / А.Г. Лаптев, А.Г. Лаптева // Химическая промышленность сегодня - 2015. - № 7. - С. 49-55.

128

111. Башаров, М.М. Модернизация массообменных колонн очистки газов от сероводорода [Текст] / М.М. Башаров, Т.М. Фарахов, А.Р. Исхаков // Материалы Всероссийской научно-практической конференции «Тенденции развития химии, нефтехимии и нефтепереработки»: Нижнекамск: Нижнекамс. хим.-технол. инс-т (филиал) ФГБОУВПО «КНИТУ», 2015 - Т. 1.

- С. 169-170.

112. Аксельрод, Ю.В. Газожидкостные хемосорбционные процессы. Кинетика и моделирование [Текст] / Ю.В. Аксельрод - М.: Химия, 1989. -240 с.

113. Лаптев, А.Г. Ячеечная модель тепломассопереноса в пленочных блоках оросителей градирни [Текст] / А.Г. Лаптев, А.Г. Лаптева // Вестник Казанского технологического университета, 2015. - Т.18. - № 11. - С. 181185.

114. Фарахов, М.И. Импортозамещение по аппаратам очистки газов от дисперсной фазы в нефтегазохимическом комплексе / М.И. Фарахов, А.Г. Лаптев, М.М. Башаров // Химическое и нефтегазовое машиностроение, 2016.

- №5. - С. 14-15.

115. Лаптев, А.Г. Повышение энергоэффективности установок и импортозамещение в нефтегазохимическом комплексе / А.Г. Лаптев, М.М. Башаров // Фундаментальные исследования, 2015. - №4. - С. 100-106

116. Лаптев, А.Г Очистка газов от аэрозольных частиц сепараторами с насадками / А.Г. Лаптев, М.И. Фарахов, Р.Ф. Миндубаев. - Казань: Издательство «Печатный двор», 2003. - 120 с.

129

АҖ .ТАНЕКО*

АО .ТАНЕКО.

423570. Татарстан Республикасы, Тубэн Кама шаһэре, а/я 97 РУПС тел: [phone],49-02-10 факс: [phone] e-mail: referent@taneco ru web: www taneco ru

TQN6CO

423570. Республика Татарстан, с Нижнекамск, a/я 97 РУПС тел: [phone],49-02-10 факс: [phone] e-mail [e-mail] web: www taneco ru

_________________________________________№________________________________________ tta №____________________________________

АКТ

Об использовании результатов диссертационной работы на соискание степени кандидата технических наук Исхакова Альберта Рифкатовича «Эффективность процессов очистки от дисперсной фазы и вредных примесей в комбинированных препаратах^

Настоящий акт составлен в том, что результаты диссертационной работы Исхакова А.Р. имеют существенное значение для научно-технических разработок и внедрений АО «ТАНЕКО)).

Исхаковым А.Р. выполнены предпроектные расчеты абсорбционной колонны С060)-] для очистки углеводородных газов от сероводорода водным раствором метилдиэтаноламином с различными типами контактных устройств и на их основании предложено провести замену существующих контактных устройств.

Исхаковым А.Р. разработано и внедрено техническое решение по модернизации данной колонны путем замены существующих контактных устройств - тарелок на более энергоэффективные насадки «Инжехим)) с номинальным номером 35 мм. Данное техническое решение обеспечивает требуемое качество очистки углеводородного газа от сероводорода (содержание сероводорода не выше 50 ппм масс).

В настоящее время колонна С060Ы находится в эксплуатации, при этом наблюдается ее устойчивая работа, что позволяет повысить экономическую эффективность АО «ТАНЕКО)).

Генеральный директор

130

НЕФТЕ ГАЗ ПРОЕКТ

ООО «НефтеГазПроект» Российская Федерация, PT, 420073, г.Казань, ул. Аделя Кутуя, дом 50, офис №3 11.

р/счет 40702810908020000338 в ОАО «АК БАРС» БАНК К/счет 30101810000000000805 БИК 049205805 Телефон/факс [phone]

ИНН 1644066059 КПП 16600Ю01 ОГРН 1121644002226 ОКВД74.20.14

СПРАВКА

о возможности применения результатов диссертационного исследования

А.Р. Исхакова на тему ««Эффективность процессов очистки газов от дисперсной фазы и вредных примесей в комбинированных аппаратах» в деятельности ООО «Нефтегазпроект»

Ознакомившись с основными положениями диссертационного исследования, выполненного Исхаковым Альбертом Рифкатовичем, подтверждаю, что следующие результаты: математическая модель для очистки газов от дисперсной фазы в полом цилиндрическом канале для гладкой, шероховатой и смоченной внутренних поверхностей канала; выражение для расчета эффективности мокрой газоочистки от дисперсных частиц в полом распыливающем газосепараторе, а также выражение расчета эффективности каплеулавливания в демистерах, позволяющее установить влияние свойств очищаемой газовой смеси и характеристик насадочного слоя на эффективность работы аппарата имеют научно-практическую ценность и могут применяться при проектировании или модернизации аппаратов газоочистки в практической деятельности ООО «Нефтегазпроект».

Заместитель директора ООО «НефтеГазПроект»

131