Совершенствование кавитационно-вихревых аппаратов для проведения процесса очистки нефти от сероводорода тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.02.13, кандидат наук Мухин, Илья Андреевич

• Мухин, Илья Андреевич
• кандидат наук
• 2013

Оглавление диссертации кандидат наук Мухин, Илья Андреевич

Оглавление

Введение

Глава 1. Массообменные процессы. Анализ конструктивных особенностей аппаратов для очистки нефти от сернистых соединений, кавитационно-вихревых устройств и теоретические исследования их работы в нефтяной промышленности

1.1 Массообменные процессы. Основы сорбционных методов очистки

1.2 Общие сведения о процессе абсорбции. Классификация и применимость

1.3 Существующие схемы сорбционных установок

1.3.1 Схемы установок с однократным использованием поглотителя

1.3.2 Специальные схемы, нашедшие своё применение на производстве

1.4 Распространённые способы очистки нефтяных фракций от сераорганических соединений. Анализ применимости

1.5 Режимы движения жидкостей, их зависимость от скорости течения

жидкости

1.6. Влияние волновых воздействий на интенсивность переработки углеводородного сырья и перспективы применения

1.7 Статические гидродинамические кавитаторы

1.8 Выбор прототипа аппарата интенсификации массообменных процессов.

Выявление его достоинств и недостатков

Глава 2. Методы и объекты исследований

2.1 Процесс смешения жидких сред

2.2. Кавитация как интенсификатор в процессах нефтепереработки

2.3 Дробление дисперсной жидкости

2.4 Описание предложенной конструкции и принципа работы диспергирующего устройства

2.5 Оценка гидравлического сопротивления устройства

Глава 3 Разработка конструкции и методики расчета устройства для смешения жидкостей

3.1 Описание конструкции и принципа работы смесителя

3.2 Методика расчёта волнового смешивающего аппарата. Изменение скорости в канале сопла

3.3 Наличие кавитации, её устойчивость, связь с давлением насыщенных паров

3.4 Давление насыщенных паров

3.5 Параметры моделируемой задачи

3.6 Визуализация и анализ результатов расчета

3.7 Исследование влияния расстояния от среза сопла до плоскости

дефлектора

ГЛАВА 4. Аппробация результатов моделирования

Основные выводы

Список использованных источников

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Совершенствование кавитационно-вихревых аппаратов для проведения процесса очистки нефти от сероводорода»

Введение

Актуальность темы исследования.

При выходе из нефтяного пласта так называемой «сырой» нефти в её составе содержатся механические примеси, вода, а также соли и газы в растворённом виде. Все они вызывают коррозию и серьезно затрудняют транспортировку и переработку нефтяного сырья. Для транспортировки на нефтеперерабатывающие заводы, которые как правило отдалены от мест добычи, или экспорта нефти и нефтепродуктов необходима предварительная обработка сырой нефти. Из нее удаляются механические примеси, вода, соли и твердые углеводороды, так же выделяется газ.

Массообменные аппараты - один из видов оборудования используемых для очистки нефти в нефтедобывающей промышленности. В этих аппаратах происходит процесс межфазного переноса вещества. Интенсификация таких процессов дает возможность увеличить производительность, уменьшить их габариты, уменьшить потребление энергии, снизить металлоемкость и многое другое.

Экстракция, как один из видов массообменных процессов находит применение в получении готового продукта в виде экстрагента, очистки нефти от примесей перед началом транспортировки и использованием в технологических и других процессах.

Одно из направлений интенсификации экстракционных, как и других видов тепло и массообменных процессов, имеющих наибольшую перспективу - проведение неэквимолярного процесса в аппаратах конструкция которых, позволяет создавать создавать несколько режимов движения потоков, что позволяет за счет увеличения скорости протекания, турбуллизировать поток, повышая тем самым коэффициенты массоотдачи. Также возрастает эффективность перемешивания, что приводит к увеличению удельной поверхности контакта продукта с сорбентом.

Таким образом, совершенствование конструкции устройств для проведения экстракционных, и других видов массообменных процессов,

путем оптимизации комплексного движения контактирующих потоков является актуальной задачей промышленности.

Целью диссертационной работы является интенсификация массообменных процессов в аппаратах экстракционной очистки нефти.

На основании всего вышеизложенного, были определены основные задачи исследования:

1. Для определения влияния перепада давления на режим работы аппарата исследовать прямоточное смесительное устройство, выполненное в виде сопла.

2. С целью повышения эффективности массообмена и уменьшения металлоемкости и размеров оборудования разработать конструкцию кавитационно-вихревого аппарата для улучшения смешения сорбента с продуктом.

3. Провести численное моделирование проектно-конструкторских решений с целью повышения эффективности массообмена в системе «жидкость-жидкость».

4. Проверить в опытно-промышленных условиях результаты теоретических расчетов и проектно-конструкторские решения.

Научная новизна

1. Предложено при расчёте гидродинамических кавитационных аппаратов учитывать давление насыщенных паров сероводорода в процессе образования кавитации.

2. Установлено, что максимальный эффект диспергирования несмешивающихся жидкостей в статических гидродинамических аппаратах достигается при их прямоточном движении, и выявлены зависимости степени диспергирования от расстояния от среза сопла форсунки до рассекателя и угла раскрытия рассекателя.

Практическая значимость

Предложена и исследована конструкция прямоточного массообменного устройства, использование которой позволяет интенсифицировать массообменный процесс экстракционного поглощения из нефтяной смеси высокотоксичных меркаптанов и сероводорода.

Конструкция кавитационно-вихревого абсорбера была испытана и внедрена на предприятии ООО «Байтекс» для установки предварительной очистки нефти от сероводорода.

Основные результаты работы докладывались:

Основные результаты работы докладывались и обсуждались на следующих конференциях: 62-й научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых УГНТУ (Уфа, 2011); Научно-технических семинарах кафедры НГПО УГНТУ.

Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, основных выводов и списка литературы, включающего 102 наименований; изложена на 114 страницах машинописного текста, содержит 32 рисунка, 15 таблиц.

Работа выполнена на кафедре «Пожарная и промышленная безопасность» федерального государственного бюджетного

образовательного учреждения высшего профессионального образования «Уфимский государственный нефтяной технический университет».

Основное содержание работы изложено в 4 статьях, опубликованных в ведущих рецензируемых научных журналах, вошедших в перечень ВАК РФ.

Глава 1. Массообменные процессы. Анализ конструктивных особенностей аппаратов для очистки нефти от сернистых соединений, кавитационно-вихревых устройств и теоретические исследования их работы в нефтяной промышленности

1.1 Массообменные процессы. Основы сорбционных методов очистки.

Процессом массообмена называют переход под действием диффузии одного или нескольких компонентов однокомпонентных или многокомпонентных смесей из одной фазы в другую: из газовой в жидкую или твердую, из жидкой - в твердую или в другую жидкую и, также, обратном направлении [1-5].

Авторы [1,3] различают два варианта массообмена однонаправленный и взаимный. В первом варианте вещество переходит из одной фазы в другую, а во втором — взаимный переход веществ между фазами.

Массообмен в себя включает: массопередачу - перенос вещества через поверхность раздела фаз из одной фазы в другую и массоотдачу - перенос вещества вглубь фазы от границы раздела. На рисунке 1.1 дана классификация и взаимосвязь существующих массообменных процессов.

Л

ТЕПЛОМАССО -

ОБМЕННЫЕ ПРОЦЕССЫ

Зонная плавка

Кристаллизация

Сушка

Набухание

СОРБЦИОННЫЕ ПРОЦЕССЫ

Сублимация (возгонка)

Дистилляция Растворение

Адсорбция

Десорбция

Ионный обмен

Увлажнение

ЭКСТРАКЦИОН -НЫЕ ПРОЦЕССЫ

ЗЛЕКТРОДИФ

ФУЗШНЫЕ ПРОЦЕССЫ

Зкстрагмрова ние из таер -дых вешестз

Электрофорез

Экстрагирование из жидкостей (жидцост-ная зкстрак-ция)

МЕМБРАННЫЕ ПРОЦЕССЫ

Ультрафкяьтраиия микрофмльтраикя

ЭлеюроосмаФильтрэиия

Диализ

Разделение на жидки* мембранах

Электродиализ

Экстракция через мембрану

Обратный осмос

Злектроосмос

Испарение через мембрану

Термоос^ос

Мембранное газораз деление

Рисунок 1.1 Классификация существующих массообменных процессов

Перенос массы вещества происходит с помощью двух механизмов: диффузии и конвективного массообмена.

Диффузия (от лат. diffusio — распространение, растекание, рассеивание, взаимодействие) - молекулярный перенос вещества в среде, вызванный разностью концентраций (концентрационная диффузия), давлений (бародиффузия) и температур (термодиффузия). Конвективный массообмен - перенос массы, вызванный совместным действием конвективного переноса диффузии и вещества [1-7].

В общем случае процесс массообмена совершается в три последовательных стадии: диффузия переходящего вещества в объеме одной фазы по направлению к межфазной поверхности, переход через последнюю и диффузия в объеме второй фазы.

Массообменные процессы включают в себя:[2,6,11]

- дистилляцию (частный случай - ректификация);

- абсорбцию;

- экстракцию;

- адсорбцию;

- кристаллизацию;

- сушку;

- ионный обмен.

Рассмотрим, что представляют собой данные процессы.

Дистилляция (от лат. distillatio — стекание каплями) - процесс деления жидкостей на фракции, основывается на разнице температур кипения многокомпонентной жидкости (процесс, аналогичный перегонке)[6].

Ректификация (от лат, rectus — прямой и fació — делаю) -тепломассообменный процесс[5]. Основан на неравномерном распределении компонентов смеси между газовой и жидкой фазами. В процессе ректификации потоки пара и жидкости, двигаясь в противотоке, непрерывно контактируют друг с другом в противоточных аппаратах колонного типа с

элементами, способствующими развитому контакту фаз (кольца Рашига, тарльчатые насадки) при этом пар, частично выходящий из аппарата возвращается обратно в процессе конденсации или испарения (для жидкости). [7]

Данное движение контактирующих потоков обязательно сопровождается процессами тепломассообмена. Эти процессы на каждой стадии контакта протекают до состояния равновесия; при этом восходящие потоки газа непрерывно обогащаются менее низкокипящими компонентами, а стекающая жидкость — более низкокипящими.

Абсорбция (от лат. absorptio от absorbere — поглощать) - процесс поглощения газообразных компонентов жидким поглотителем. Газообразные компоненты растворимы в жидкости в той или иной степени. Обратный процесс - десорбция (от лат. de — приставка, означающая удаление, и sorbeo — поглощаю) - выделение растворенных газов из раствора.[2,5,10]

Экстракция (от лат. extractio - извлечение), процесс перевода одного либо нескольких компонентов из одной жидкой фазы в смешивающуюся с ней другую жидкую фазу, содержащую экстрагент [2,5].

Адсорбция - (от лат. ad - на, при и sorbeo - поглощаю), процесс изменения концентрации вещества непосредственно в зоне поверхности раздела фаз (так называемое "поверхностное поглощение"). В общем случае причиной адсорбции является разность межмолекулярных сил вблизи такой поверхности.

Тело, участвующее в таком процессе, называется адсорбентом. Вещество, молекулы которого могут адсорбироваться - адсорбтивом. Вещество в конечном виде - адсорбатом. Процесс, противопоставленный адсорбции, является десорбцией[1-7].

Кристаллизация - переход вещества из жидкого, газообразного (парообразного) или твердого аморфного состояния в кристаллический вид. Также как, из одного кристаллического состояния в другое (вторичная кристаллизация или рекристаллизация); фазовый переход первого рода[1-7].

Ионный обмен - процесс обратимого относительного (стехиометрического) обмена ионами между двумя контактирующими между собой фазами. Обычно одна из фаз представляет собой раствор электролита, другая является ионитом[1-7].

Проведя соответствие с двумя возможными способами, которыми возможно выразить движущую силу процесса массопередачи для газовой

фазы (Ду-у*—у) или жидкой фазы (Лх=х—х*) - уравнение массопередачи,

аналогичное уравнению теплопередачи, возможно сформулировать следующим образом:

М=К}ЛУсрРг (1.1)

Или

М=Кх£ассрРт (1.2)

где М - расход компонента, перемещающегося между фазами, кмоль/с;

Б - площадь поверхности массопередачи, м2;

Ку - коэффициент массопередачи, отнесенный к движущей силе Ау, которая выражена через мольные доли компонента парогазовой фазы, кмоль/(м -с);

Кх - коэффициент массопередачи, отнесенный к движущей силе Ах, которая выражена через мольные доли компонента в жидкой фазе, кмоль/(м -с);

Ауср и Дхср - соответствующие усреднённые для процесса масообмена движущие силы.

Подобно теплообмену, массообмен возможно охарактеризовать количеством вещества М, которое переходит из одной фазы в другую (диффузионный поток) за время т, которое пропорционально движущей силе процесса Ауср (Ахср) и площади поверхности массопередачи Б[4].

Величины расхода компонента М, площади поверхности масоотдачи F и времени т связаны между собой коэффициентом пропорциональности К, называемым коэффициентом массопередачи [1-7].

Если принять определенные допущения, такие как - отсутствие диффузионного сопротивления при переходе компонента через поверхность раздела фаз, существование равновесия на поверхности раздела фаз, линейность уравнения равновесия у * = тх или = тх + Ь, представляется возможным вывести следующие зависимости между коэффициентами массопередачи Ку и Кх и фазовыми коэффициентами массоотдачи (Зу и (Зх:

Ку =

т

РУ Р-х '

1 1

mfi /3-х

(1.3)

(1.4)

где ш - тангенс угла наклона линии равновесия.

Коэффициенты массопередачи и массоотдачи можно выразить в кмоль/(м -с)

Знаменателями этих уравнений являются: общее диффузионное сопротивление, которое равное сумме диффузионных сопротивлений жидкой и газовой (паровой) фаз.

Когда диффузионное сопротивление сосредотачивается в газовой

ТУ1 1

(паровой) фазе, т.е. при —«—, КУ~РУ

А Ру

Когда диффузионное сопротивление сосредотачивается в жидкой

, 1 ^ 1 т- л Кх

фазе, т.е. при-«—, Ку ^ —.

т-ру рх т

1.2 Общие сведения о процессе абсорбции. Классификация и применимость.

Абсорбцией является процесс избирательного поглощения компонентов абсорбентом - иначе жидким поглотителем [1-7].

Если поглощаемый газ, именуемый абсорбтивом - химически не взаимодействует с абсорбентом, то данную абсорбцию называют физической.

И напротив, если абсорбтив стремится образовать с абсорбентом химическое соединение, то такой процесс принято называть хемосорбцией.

В промышленности очень часто встречается сочетание обоих и того, и другого видов абсорбции.

Физическая абсорбция, как правило, обратима[7].

На этом свойстве абсорбционных процессов основано выделение поглощенного газа из раствора - иначе десорбция.

Десорбцию газа проводят во время отгонки его в токе водяного пара или инертного газа. Для этого требуется соблюдение условия подогрева абсорбента, либо снижения давления над ним.

Отработанные после хемосорбции абсорбенты направляются на регенерацию, где их нагревают или воздействуют на них химическими методами [1-7].

Сочетание десорбции и абсорбции позволяет неоднократно применять поглотитель и извлекать поглощенный абсорбентом газ в исходном виде.

Раствор, полученный в процессе абсорбции возможно использовать в дальнейшем. К примеру растворы на основе моно- и диэтаноламина являют собой хорошие бактерициди и, по этой причине, нашли широкое применение в процессе подавления жизнедеятельности сульфатвосстанавливающих микроорганизмов.

Абсорбция широко применяется в нефтяной, химической, пищевой и смежных с ними отраслях промышленности.

При этом преследуются следующие цели:

1) Получения готового продукта в виде насыщенных абсорбентов (для этого абсорбция протекает без комбинации с десорбцией);

2) Извлечение целевых компонентов из газовой смеси;

3) Очистка продукта от примесей перед освобождением от них (выбросом в атмосферу) или дальнейшим использованием в технологических процессах.

В современной практике возрастает значение безотходных технологий, по этой причине вторую и третью цели объединяют.

Основные проблемы, с которыми сталкиваются на производстве связаны с подбором абсорбента и созданием условий контактирования продукта и поглотителя, при которых данный процесс протекал оптимально [4,5,8].

В зависимости от физико-химической основы, сорбционные процессы разделяются на: процессы физической сорбции и химической сорбции.

Для физической сорбции обычно применяют:

Воду, органические растворители, такие как: неэлектролиты - не вступающие в реакцию с растворимым газом, и их водные растворы в различной пропорции.

В процессе хемосорбции молекулы газа, растворенного в жидкости, вступают в реакцию с активным компонентом абсорбента[7]. Большинство реакций, которые протекают при очистке жидкостей, являются экзотермическими и, по этому, являются обратимыми, по этой причине при повышении температуры раствора образующееся химическое соединение разлагается с выделением исходных компонентов (в газовую фазу).

К примеру, окислительный метод очистки газа от сероводорода основан на необратимой реакции, представленной ниже:

2H2S + 02 ->2H20 + 2S (1.5)

Основной проблемой данного метода является то, что реакция не протекает в обычных условиях и поэтому возникает необходимость подбора компонента, который бы переносил кислород[61].

Наибольшее часто встречающимся решением является в качестве переносчика применять: раствор натриевых солей (назвыаемый процессом Стретфорда), и раствор мышьяковых солей щелочных металлов при повышенных температурах (процесс Джиаммарка-Ветрокока). Как можно предположить, существенным недостатком второго способа является чрезвычайно высокая токсичность поглотителя [9].

Методы адсорбционной и окислительной очистки газов для их очистки от H2S имеет целесообразность применять при относительно небольших концентрациях сероводород. При повышенных значениях сернистых примесей (H2S « 250 p.p.т.) предпочтителен абсорбционный метод [1-5,9].

При абсорбционных процессах, как уже упоминалось ранее, массообмен протекает на поверхности соприкосновения нескольких фаз. Из этого требования вытекает, что абсорбционные аппараты для их успешного функционирования должны иметь развитую поверхность соприкосновения между газом и жидкостью.

Исходя из этого, аппараты для проведения данного вида процессов можно разделить на следующие группы:

а) Поверхностные абсорберы, в которых поверхностью контакта между фазами является зеркало жидкости, или их вариации - поверхность текущей пленки жидкости (т.н. пленочные абсорберы).

К текущей же группе относятся: абсорберы с насадками - в них жидкость стекает по поверхности тел насадок различной формы (кольца., кусковой материал и т. д.) и механические пленочные абсорберы[1-9].

Для конструкции поверхностных абсорберов расчётную поверхность контакта в известной степени возможно определить суммарной геометрической поверхностью элементов насадок, принимая во внимание поправочный коэффициент.

б) Барботажные абсорберы - в них поверхность контакта развивается потоками газа, распределённого во всём объёме жидкости в виде пузырьков и струек. Движение контактирующих фаз в данных аппаратах идёт в противоточном направлении.

Такое движение газа, называемое в литературе барботаж, происходит при пропускании его через заполненный жидкостью аппарат (т.н. сплошной барботаж), также для этой цели применяют аппараты колонного типа с различными видами колпачковых, ситчатых или провальных тарелкок.

Подобный характер взаимодействия жидкости и газа наблюдается также в отдельном виде насадочных абсорберов с так называемой затопленной насадкой[10,11].

В эту же группу относят барботажные абсорберы механическими мешалками различной формы для перемешивания жидкости.

В барботажных абсорберах поверхность контакта определяется параметрами гидродинамического режима его функционирования (расходами жидкости и газа через аппарат).

в) Распыливающие абсорберы - в них поверхность контакта образуется в процессе распыления жидкости механическими форсунками различного типа в массу газа на мелкие капли (создаётся дисперсная среда).

Поверхность контакта в них также определяется гидродинамическим режимом (расходом жидкости).

К этой группе относят абсорберы, в которых создание дисперсной среды производится форсунками (иначе, форсуночные, или полые, абсорберы), в токе либо противотоке движущегося газа (иначе называемые скоростные распыливающие абсорберы), а также их вариации, или

вращающимися механическими устройствами (иначе называемыми механические распиливающие абсорберы)[2,5,11].

Приведенная выше классификация абсорбционных аппаратов является условной, поскольку она отражает не столько конструктивное исполнение аппарата, сколько характер взаимодействия поверхности контактирующих фаз. Однотипные аппараты, в зависимости от их условий работы, могут оказаться при этом в разных группах.

К примеру, насадочные абсорберы могут функционировать в различных режимах: как в пленочном, так и в барботажном[11]. В аппаратах с барботажными тарелками возможны такие режимы функционирования, при которых происходит значительное распыление жидкости и, в процессе создания дисперсной среды, поверхность контакта образуется преимущественно каплями.

1.3 Существующие схемы сорбционных установок.

Промышленные схемы сорбционных установок можно разделить на две основные группы[2,3,5].

К первой группе установок относятся безрегенеративные схемы. В них регенерация поглотителя (экстрагента ) не производится и, соответственно, поглотитель используется однократно.

Ко второй группе относятся схемы с экстракцией компонента. В этих схемах, как правило, поглотитель используется многократно за счёт проведения процесса регенерации (обычно проводимого при повышенных температурах).

Кроме того, возможно выделить специализированные схемы, по которым регенерация поглотителя протекает не путем десорбции, а иными способами[2].

1.3.1 Схемы установок с однократным использованием поглотителя.

Данные схемы применяют в том случае, после проведения процесса

экстракции на выходе получается готовый продукт либо полупродукт, и по этой причине, последующая регенерация поглотителя не требуется[44].

В качестве примера следует упомянуть получение минеральных кислот (сорбция оксида серы в процессе производства серной кислоты, сорбция соляной кислоты с выделением соляной кислоты, абсорбция окислов азота и производстве азотной кислоты солей, сорбция оксидов азота щелочными растворами с получением нитритнитратных щелоков), а также иных веществ с однократным использованием поглотителя (экстрагента)[9]. Вышеописанные решения находят своё применение также в технологических решениях по очистке азотов от вредных примесей, в которых поглотитель достаточно дешев, а извлеченный компонент не представляет ценности или получается в незначительных количествах и, по этому утилизируется.. В таком случае целесообразнее сбрасывать поглотитель, прошедший технологическую линию как отход или найти ему применение его для каких-либо других целей, вместо того, чтобы организовывать дорогостоящий процесс десорбции [9,10]

1.3.2 Специальные схемы, нашедшие своё применение на производстве.

Из специальных схем наибольшее своё распространение получили таковые, в которых после проведения процесса сорбции компонент оказывается связан с поглотителем (экстрагентом) в виде химического соединения. Это химическое соединение во время проведения процесса регенерации разлагается с образованием изначального поглотителя, который затем возвращается на сорбцию[11].

На рисунке 1.2 представлена схема водной абсорбции С02 под давлением.

Газ

1 - абсорбер; 2 - водяная турбина; 3 - расширитель; 4 - градирня (десорбер); 5 - вентилятор; 6 - насос; Н - уровнемер. Рисунок 1.2 - Схема водной абсорбции С02 под давлением

Данные схемы нашли своё применение для технологических схем очистки коксового и других газов от Н28 так называемыми окислительными методами [11].

Окислительные методы основываются на процессе окисления сероводорода (Н28) до элементарной серы, а меркаптанов и меркаптидов до дисульфидов по нижеприведённому уравнению.

2Я25' + 02 = 2Н20 + 25 (1.6)

Однако, данная реакция не протекает при обычных температурах без применения катализаторов. По этой причине в поглотитель (экстрагент)

проводят добавление в растворенном или же твердом суспензированном виде вещества, являющиеся транспортёрами кислорода.

В качестве поглотителей (экстрагентов), как правило, применяют слабощелочные растворы (водные растворы Ыа2С03, К2С03, МН3), содержащие соответствующие реагенты. Например такой, как гидрат окиси железа (т.н. железо-щелочной метод), либо триокись мышьяка (мышьяково-щелочный метод) или ферроцианиды (ферроцианидный метод)[16].

Наиболее распространен мышьяково-щелочной метод, применяемый в двух вариантах: мышьяково-содовый и мышьяково-аммиачный методы[44].

При мышьяково-содовом методе поглотителем служит раствор оксисульфомышьяковой соли, причем при абсорбции Н28 протекает реакция

ШаА828502 + Н2Б = 2ИаАА828вО + Н20 (1.7)

а при регенерации

2Л/я4Л52£6 +02= 2Ма4Аз28502 + 25 (1.8)

Схемы абсорбции Н2Б по окислительным методам функционируют следующим образом: в аппарате, в котором проводится процесс абсорбции, происходит поглощение сероводорода (Н28) из газа; раствор экстрагента из аппарата передается в регенератор, предварительно пройдя подогреватель, в котором продувается воздухом. Сера, выделяющаяся в регенераторе, уносится воздухом в виде мелкодисперсной суспензии (пены) и, через верхнюю часть, смесь поступает на дальнейшую переработку. Регенерированный раствор при этом возвращается в абсорбер[14].

Описанная выше схема идентична для всех окислительных методов очистки кислых газов от сероводорода (Н28).

Схема абсорбции Н28 по окислительным методам, имеет много сходных черт применительно к схеме кругового процесса с применением десорбции в присутствии кислорода воздуха в качестве окислителя, которая отражена на рисунке 1.2.

Отличие данной схемы, что процесс десорбции в данной схеме заменен процессом химической регенерации раствора, следует уточнить, что компонент выделяется в виде 82, а не в виде Н28, в котором он присутствовал в основополагающем газе.

Применительно к некоторым случаям для регенерации поглотителя прибегают к воздействию высоких температур [11,12].

Так, для выборочного извлечения 802 из смесей (разбавленных) газов применяют печные циклические схемы. 802 поглощается водными суспензиями оснований (СаО, М^О, или ZnO). В результате этого образуются слабо растворимые соли (Са803, М§803 или ZnSOз); после отделения от жидкости полученные соли прокаливают в печах с выделением 802 и последующей регенерацией основания, которое затем возвращают в первичный цикл.

Недостатком вышеописанных печных методов, однако, является необходимость вести абсорбцию суспензиями, что вызывает засорение аппаратов.

При методе с применением содово-цинковой суспензии процесс поглощения 802 ведут раствором №2803, при этом последний частично или полностью переходит в №Н803. Регенерация экстрагента проводят путём добавлениея к раствору ZnO. Во время этого процесса происходит осаждаение 2п803, а №Н803 снова переходит в Ыа2803. После отделения осадка ZnSOз раствор №2803 возвращают в абсорбцию, а 2п803 прокаливают в муфельной печи, где он разлагается на ZnO и 802. Получается при этом сернистый ангидрид в виде 100% газа, а ТпО направляется в первичный цикл[11,16].

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Мухин, Илья Андреевич, 2013 год

Список использованных источников

1. Касаткин. Г. Основные процессы и аппараты химической технологии.-М.: Химия, 1971.-784 с.

2. Хоблер Т. Массопередача и абсорбция. -JI.: Химия, 1964.-480 с.

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

4. Абсорбционные процессы в химической промышленности. —М.: Госхимиздат, 1951. - с. 352.

5. Каспарьянц К.С., Кузин В.И., Григорян П.Г. Процессы и аппараты для объектов промысловой подготовки нефти и газа.- М.: Недра. 1977. 254 с.

6. Гельперин Н. И., Дистилляция и ректификация, М. — Л., 1947;

7. Багатуров С. А., Теория и расчет перегонки и ректификации, М.,

1961;

8. Плаксин Ю.М., Малахов H.H., Ларин В.А. Процессы и аппараты пищевых производств 2-е изд., перераб. и доп. — М.: КолосС, 2007 г. — 760 с: ил. — (Учебники и учебные пособия для студентов высших учебных заведений);

9. Каспарьянц К.С. Промысловая подготовка нефти и газа М.: Недра, 1973. С. 152

10. Кузьменко Н.М. и др. Очистка природных газов от сернистых соединений. М.: Обзорная информация ЦИНТИ ХИМНЕФТЕМАШД980,-47с.

11. Рамм В. М. Абсорбция газов. Изд. 2-е, переработ, и доп. М.,

Химия , 1976.

12. Азингер Ф. Химия и технология парафиновых углеводородов М., Гостоптехиздат, 1959. - 624 с.

13. Большаков Г.Ф. Сераорганические соединения нефти. Новосибирск: Наука, 1986. 243 с.

14. Ляпина Н.К. Химия и физикохимия сераорганических соединений нефтяных дистиллятов. М.: Наука, 1984.

15. Мазгаров A.M., Вильданов А.Ф., Бажирова Н.Г., Низамутдинова Г.Б., Сухов С.Н. Способ очистки нефти и газоконденсата от низкомолекулярных меркаптанов // Патент РФ № 2087521 с приоритетом от 08.08. 1994, кл. СЮ G 27/10.

16. Фахриев. A.M., Фахриев P.A. Способ подготовки сероводород - и меркаптансодержащей нефти // Патент РФ № 2218974 с приоритетом от 07.05.2002, кл. В 01 Д 19/00, В01 Д 53/52, С 10 G27/06, С 10 G29/20, С 10 G 29/24

17. Тронов В.П. Промысловая подготовка нефти. М.: Недра, 1977. С.

227

18. Мазгаров A.M., Видьданов А.Ф. и др. // Химия и технология топлив и масел. 1996. № 6. С. 11.

19. Ахсанов P.P., Андрианов В.М., Рамазанов Н.Р., Мурзагильдин З.Г., Дальнова O.A. Способ удаления и нейтрализации сероводорода и меркаптанов и установка для его осуществления // Патент РФ № 2272066 с приоритетом от 05.05.2004, кл. С 10G 29/00.

20. Установка очистки нефти от сероводорода и легких меркаптанов // ООО "НТ Нефть и Газ" . URL: http://www.ntng.ru (дата обращения 06.04.2010)

21. Новицкий Применение акустических колебаний в химико-технологических процессах. М.:Химия,1983,с.41.

22. Бергман JI. Ультразвук и его применения в науке и технике. М.:ИЛ,1857.

23. Гистлинг A.M., Баром A.A. Ультразвук в процессах химической технологии. Л. :Госхимиздат, 1960,с.95.

24. Маргулис М.А. Основы звукохимии. М.: Высшая школа, 1984.С.110.

25. Хафизов Ф.Ш., Разработка технологии акустической регенерации щелочных поглотителей в процессах демеркаптанизации легких углеводородов, дисс.к.т.н., -Уфа, -1985.

26. Хафизов Ф.Ш. Окисление этилмеркаптида натрия в акустическом поле.- Деп. в ЦНИИТЭНефтехим 08.10.91, -№8нх -91, -Деп.

27. Курочкин А.К., Бадиков Ю.В., Макин В.А. Гидродинамический кавитатор - новый аппарат для процессов химической технологии // Совершенствование технологии получения гербицидов. Уфа. ВНИТиГ. 1984. с. 28-29.

28. Курочкин А.К., Бадиков Ю.В., Смородов Е.А. Ультразвук -новый технологический фактор в производстве ХСЗР // Совершенствование технологии получения гербицидов. Уфа. ВНИТиГ. 1984. с. 30-31.

29. Хайрудинова С.С. А. В. Солодовников, Т. А. Чиндина Расчет гидромеханических машин и аппаратов [Электронный ресурс] : учеб. пособие. Уфа. УГНТУ. 2002 с. 106.

30. Иванец В.Н., Лобасенко Б.А. Методы интенсификации гидромеханических процессов. Учебное пособие. Кемеровский технологический институт пищевой промышленности, -2003, -84с.

31. Штербачек 3. И др. Перемешивание в химической промышленности. Пер. счешск. Л.: ГСНТХ, 1963, 416 с.

32. Афанасенко В. Г. совершенствование конструкции массообменного устройства для проведения процесса абсорбции, дисс. к.т.н., Уфа,2008

33. Пажи, Д.Г. Распыливающие устройства в химической промышленности / Д.Г. Пажи, A.A. Корягин, Э.А. Ламм. - М.: Химия, 1975. -199 с.

34. Бородин, В.А. Распиливание жидкостей // В.А. Бородин. - М.: Машиностроение, 1967.

35. Курочкин А.К., Манойлов A.M. Интенсификация процесса азеотропной отгонки турбулизацией жидкой фазы // Тез.докл.науч.-техн.конф.молод.уч. и спец. НИИ Нефтехим. Уфа. 1985. с. 54.

36. Анурьев В.И. Справочник конструктора- машиностроителя. М.-Машиностроение, 1979, 559 с.

37. Франк-Каменецкий Д. А. Диффузия и теплопередача в химической технике.-М.: Наука, 1967.-295с.

38. В.А.Быков. Стабилизация нефти в условиях высоких температур. // Нефтепромысловое дело и транспорт нефти М.; ВНИИОЭНГ. 1984. № 8 -С. 26-29.

39. Снарев А. И. Расчеты машин и оборудования для добычи нефти и газа; Инфра-Инженерия - Москва, 2010. - 232 с.

40. Марон В. И. Гидравлика двухфазных потоков в трубопроводах. 2012. -256 с.

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

42. Рамм В.М. Абсорбционные процессы в химической промышленности. —М.: Госхимиздат, 1951. - с. 352.

43. Лойцянский Л.Г. Механика жидкости и газа,- М.: Мир. 1971.-

690с.

44. Коган В.Б. Теоретические основы типовых процессов химической технологии. -Л.: 1977. -с.591.

45. Броунштейн Б.И.. Фишбейн Г.А. Гидродинамика, массо- и теплообмен в дисперсных системах. -Л.: Химия, 1977-с.ЗЗб.

46. Пратт Г.Р.К. Жидкостная экстракция. М.: Госхимиздат. 1958. -С.156.

47. Трейбал Р. Жидкостная экстракция. -М.: Химия. 1966. -547 с.

48. Циборовский Я. Основы процессов химической технологии. - Л.: Химия. 1967.

49. Г.М. Панченков, Р. А. Мамлеев. К теории диспергирования осесимметричных струй жидкости. // Ж. прикл. химии М.: АН СССР. Т. 1.-1976.-С.187-190.

50. Меркулов А.П. Вихревые эффекты и его применение в технике. М., «Машиностроение», 1969. 182с

51. Некоторые вопросы исследования вихревых вихревого эффекта и его промышленного применения. Труды второго н.-т.к. КуАИ им. С.П. Кололева. Куйбышев, КуАИ 1976, 275 с.

52. Мартынов A.B., Бродянский В.М. Что такое вихревая труба? М., «Энергия». 1976, 150с.

53. Новицкий Применение акустических колебаний в химико-технологических процессах. М.:Химия,1983,с.41.

54. Бергман Л. Ультразвук и его применения в науке и технике.

М.:ИЛ,1857.

55. Гистлинг A.M., Баром А.А. Ультразвук в процессах химической технологии. Л. .Тосхимиздат, 1960,с.95.

56. 3. Глаголева, О.Ф.; Капустин, В.М.; Капустина, В.М. Том 1. Технология переработки нефти. Первичная переработка нефти; М.: КолосС -Москва, 2005. - 400 с.

57. 4. Гуревич, И.Л. Технология переработки нефти и газа. Часть 1. Общие свойства и первичные методы переработки нефти и газа; М.: Химия -Москва, 2004. - 360 с.

58. Флин Г.Физика акустической кавитации. В кн. Методы и приборы ультразвуковых исследований под редакцией У. Мазани, т.1, ч."Б", -М.: Мир, -1967, -138с.

59. Сиротюк М.Г. О поведении кавитационных пузырьков при больших интенсивностях ультразвука. Акуст.ж. -1961, -№ 4, -С 499.

60. Сиротюк М.Г. Мощные ультразвуковые поля. М.:1968, -С.37.

61. Скобло А.Н., Трегубова И.А., Молоканов Ю.К. Процессы и аппараты нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности. М.:Химия, -1982, -С.47.

62. Давыдов Г.Ф., Курочкин А.К., Абызгильдин Ю.М., и др. Влияние импульсных акустических колебаний на выход продуктов коксования./В сб. Проблемы глубокой переработки остатков сернистых и высокосернистых нефтей. -Уфа, 1980, с.61-62.

63. Корпачева С.М. Вертикальные колонные аппараты с пульсацией. М.: Атоииздат, 1974,-С. 147.

64. Балабышко A.M. Разработка роторного аппарата для получения стабильной эмульсии. Автореф.канд.техн.наук. -М.:1985, -16с

65. Абрамович Г.Н. Теория турбулентных струй. М.: Гос.издат. физико- математической литературы. 1960,-715С.

66. Лутошкин Г.С. Сбор и подготовка нефти, газа и воды. М. : Недра. 1972. -325 с.

67. Минионич И.Я., Перник А.Д., Петровский B.C. Гидродинамические источники звука. Л.Судостроение, 1977, -477 С.

68. Пейре Р., Т.Д. Тейлор. Вычислительные методы в задачах механики жидкости. Л.: Гидрометеоиздат. 1985. 352 с.

69. Вольцов A.A., Лаптев А.Б., Бугай Д.Е., Максимочкин В.И. Интенсификация первичной подготовки нефти //Проблемы и методы обеспечения надежности и безопасности объектов трубопроводного транспорта углеводородного сырья: тез. докл. науч.-практ. конф. - Уфа: Изд-во ТРАНСТЭК, 2004, -367с.

70. Качанов Ю.С., Козлов., Левченко В.Я. Возникновение турбулентности в пограничном слое. Новосибирск, 1982,Наука сиб.отд., -С.149.

71. Эльпинер И.Е. Ультразвук. Физико-химическое и биологическое действие. М.:Физматгиз,1963.

72. Скорик Ю.И., Гилева К.Г., Кухарская Э.В. Изв. АН УССР, Б, 1986, №7, с.36.

73. Бадовская Л. А., Корякин A.B., Кулькевич В.Г. действие ультразвука на систему фурфуролперкись водородавода. Изд. ВУЗов Химия и химическая технология топлив и масел. 1962, №12,с.8-11.

74. Буштан З.И. Изучение влияния ультразвука на скорость окисления. Химия и химическая технология топлив и масел. 1961, -№12,

-С.11.

75. Старчевский В.Л., Брезген Ю.Б., Мокрый E.H. Кинетические закономерности и механизм окисления альдегидов в ультразвуковом поле. В кн. Акуст.кавитация и применение ультразвука в химической технологии, Славское,1985,с.87.

76. Старчевский В.Л., Брезгин Ю.Б., Реутский В.В., Мокрый E.H. Особенности звукохимического окисления циклогексана. В кн. Акуст. кавитация и применение ультразвука в химической технологии, Славское,1985,с.87.

77. Червинский К.А., Плужников В.А., Беляков В.Н. Влияние

I

звуковых частот на процесс окисления н-декана кислородом, там же, с.54.

78. Хафизов Ф.Ш., Разработка технологии акустической регенерации щелочных поглотителей в процессах демеркаптанизации легких углеводородов, дисс.к.т.н.,Уфа,1985.

79. Хафизов Ф.Ш. Окисление этилмеркаптида натрия в акустическом поле,- Деп. в ЦНИИТЭНефтехим 08.10.91,№8нх-91,Деп.

80. Полецкий И.Г. Химические действия кавитации. Журнал общей химии, 1947,т.17, с. 1048.

81. Френкель Я.И. Ж.физ. химии, 1940,N4,c.305.

82. Скоробогатов В.И. Применение ультраакустических исследований к веществу.М.,"МОПО"т.10,1960,с.85.

83. Френкель Я.И. Ж. физ. химии, 1940,N4,c.305.

84. Маргулис М.А. Звукохимические реакции и сонолюминесценция.М. :Химия, 1986.

85. Саутин С.Н. Планирование эксперимента.

86. Гершгал Д.А., Фридман В.М. Ультразвуковая технологическая аппаратура. М.:Энергия, 1979, 318с.

87. Патент № 2171705 Способ очистки газа и устройства для его осуществления /Хафизов Ф.Ш., Хафизов Н.Ф.. Хайбдрахманов

88. А.Ш., Белоусов A.B., Аликин М.А. -БИ № 22 от 10.08.2001г.

/

89. Голустов В. С.и др. Распыливание жидкостей М.: Химия, 1979,

с.216.

90. Дисяткин Ю.Ф. и др. Распыливание жидкостей. М.-Машиностроение, 1977,с.208.

91. Панфилой Ф.В. тр. Союздор НИИ, 1967, вып.21 с.128-130.

92. Хавкин Д.И. Центробежные форсунки M-JI. Машиностроение, 10,1976,с.168.

93. Анурьев В.И. Справочник конструктора- машиностроителя. М,-Машиностроение, 1979, 559 с.

94. Хафизов Ф.Ш., Ахметов С.А., Давыдов Г.Ф., Влияние акустических колебаний на поведение НДС в условиях атмосферно-вакуумной перегонки. -Деп. в ФНИИТехХим, 1991, №55-хп91.

95. Хуснияров М.Х. , Хафизов Ф. Ш. , Исследование гидродинамических характеристик кавитационного сопла Тез. докладов по Всесоюзной конф. Интенсивные и безотходные технологии, Волгоград 1-Зокт.1991

96. Патент № 2185898 Устройство для физико-химической обработки жидких сред/Шаяхметов Ф.Г., Глазистов С.Б., Хафизов Ф.Ш, Хафизов Н.Ф. -БИ № 21 от 27.07.2002г.

97. Пат. России, №2001666, Гидродинамический кавитатор, Кузеев И.Р., Хафизов Ф.Ш., Хуснияров М.Х., Абызгильдин Ю.М. Бюл. №3940,1993.

98. Кемибел Д.М. Очистка и переработка природных газов. М.:

Недра, 1977,-349с.

99. Кафаров В.В. Основы массопередачи. М: Высшая школа, 1962.

100. Аксельруд Г.А. Массообмен в системе твердое тело-жидкость. Львовский университет, 1970.

101. Стренк Ф. Перемешивание и аппараты с мешалками. Польша, 1971. Пер. с польск. под ред. Щупляка И.А.Л., «Химия» 1975.

102. Варгафтик Н.Б. Справочник по теплофизическим свойствам газов и жидкостей. М.: Физико-математическая литература, 1963. 708 с.