Совершенствование оборудования в технологиях переработки биомассы дерева на основе вихревых контактных ступеней тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.21.03, кандидат технических наук Ледник, Сергей Александрович

• Ледник, Сергей Александрович
• кандидат технических наук
• 2013

Оглавление диссертации кандидат технических наук Ледник, Сергей Александрович

Содержание

С.

Введение

1 Анализ тепломассообменных газо-жидкостных аппаратов в промышленных технологиях химической переработки древесины

1.1 Обзор технологий и процессов

1.2 Обзор газо-жидкостного оборудования в технологических линиях переработки биомассы дерева

1.3 Анализ вихревых устройств и ступеней

1.4 Анализ известных расчетных параметров вихревых ступеней

Выводы по главе 1

2 Методическая часть

3 Результаты исследований вихревых контактных ступеней

3.1 Основные гидродинамические параметры вихревых ступеней

3.2 Массоотдача на контактной ступени в вихревом вращающемся слое

3.3 Теплоотдача на вихревой контактной ступени

Выводы по главе 3

4 Практическое применение результатов исследования

4.1 Разработка вихревых контактных устройств и ступеней

4.2 Разработанные вихревые контактные ступени

4.3 Совершенствование контактных ступеней бражной колонны с разработкой теплового насоса (вихревого испарителя)

4.4 Разработка вихревого конденсатора в канифольно-терпентиновом производстве

Выводы по главе 4

Приложение А (Экспериментальные данные по гидродинамике)

Приложение Б (Экспериментальные данные по массообмену)

Приложение В (Пропускная способность)

Приложение Г (Исследование теплообмена)

Приложение Д (Построение профиля завихрителя)

Приложение Е (Расчет вихревой контактной ступени)

Приложение Ж (Расчет вихревого испарителя)

Библиографический список

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Совершенствование оборудования в технологиях переработки биомассы дерева на основе вихревых контактных ступеней»

Введение

Актуальность работы. Тепло - и массообменное оборудование системы «газ-жидкость» барботажного, эрлифтного и пленочного типов, широко используется в технологиях по переработке биомассы древесины, включая облагораживание и аэрацию гидролизатов древесины, и обработку ферментативных сред на их основе; очистку газовых и паровых потоков, водных стоков и жидкостей; получение этанола, биотоплива и других продуктов ректификации; охлаждение, испарение, и концентрирование рабочих сред; конденсацию паро-газовых потоков; гашение устойчивых пен и т. д.

Однако вследствие большой загрязненности рабочих потоков жидкости, пара и газа (лигнино-гуминовымии веществами и другими продуктами химических реакций), низких скоростей потоков в установках, а также не достаточно высокой интенсивности протекающих в них процессов, при использовании этого оборудования практически невозможно достигнуть существенного снижения капитальных и текущих затрат и получить конкурентно способную продукцию при промышленном внедрении как новых, так и усовершенствованных технологий.

Большими перспективами для совершенствования тепломассообмен ного оборудования обладают вихревые контактные ступени, на которых создается устойчивый вращающийся газо-жидкостный слой, с развитой межфазной поверхностью, устраняются застойные зоны и унос капель жидкости из зоны контакта, а также существенно интенсифицируется тепломассоперенос.

Например, при производстве этанола из гидролизатов древесины, 60 % пара от его общего расхода затрачивается на проведения ректификации в бражных колоннах. Большой расход пара вызван как низкой концентрацией этанола в питании, так и несовершенством используемых контактных ступеней и технологии производства. Контактные ступени бражных колонн, вследствие наличии на них застойных зон, быстро забиваются отложениями и теряют свою работоспособность, а низкие среднерасходные скорости потоков и невысокая эффективность укрепления обу-

славливают повышенный расход теплоносителей, большие габариты и металлоемкость брагоректификационных установок. В этой связи использование вихревой контактной ступени позволяет существенно интенсифицировать процесс.

Одним из недостатков действующих технологий производства этанола является слабое применение тепловых насосов (испарителей) для получения технологического пара тепловым потоком высокотемпературных и загрязненных паровых и газовых выбросов предприятий (пары гидролиз аппаратов и паров самоиспарения продуктов, отработанные газы извести регенарционных печей, дымовые газы при сжигании промышленных отходов и т.д.) из-за того, что в традиционных пленочных трубчатых испарителях не обеспечивается смачиваемость поверхности труб, а также затруднен доступ к их поверхности для очистки. Указанные недостатки устраняются при использовании вихревых испарителей, обеспечивающих устойчивый кипящий слой жидкости на теплопередающей поверхности с высоким градиентом температур.

Вихревые контактные ступени будут востребованы также в скрубберах для очистки больших потоков газовых выбросов с низкой концентрацией вредных компонентов, на очистку которых требуются большие расходы абсорбента, достигающие 800 м /ч и более, что позволить снизить габариты установок, их металлоемкость и обеспечить продолжительность работы.

Перспективны вихревые контактные ступени для совершенствования воздушных конденсаторов и дефлегматоров ректификационных установок. Вследствие интенсивности теплоотдачи со стороны воздуха они позволят не только снизить габариты устройств, но и уменьшить расход охлаждающей воды.

Наиболее предпочтительными для создания вращения фаз на ступени являются контактные устройства (завихрители) тангенциального типа, отличающиеся простотой конструкции, высокой производительностью по жидкости, доступным достижением требуемого периметра слива и сечения перетоков.

Однако известные вихревые контактные ступени, реализующие большие расходы по жидкости, единичны, несовершенны для выше указанных разрабо-

ток и, в основном, находятся на уровне патентных разработок. Вследствие чего требуются всесторонние исследования вихревых контактных ступеней как в плане их конструирования и расчета, так и - совершенствования их для нужд рассматриваемых производств.

Цель работы. Разработка вихревых контактных ступеней для совершенствования тепло- и массообменного оборудования, используемого в технологических линиях по переработке биомассы дерева.

Задачи исследования:

- разработать и исследовать варианты вихревых контактных устройств (завихрителей) и выявить наиболее эффективные из них.

- на основе выбранных контактных устройств разработать вихревые контактные ступени и изучить их параметры, включающие: пропускную способность, режимы течения, гидравлическое сопротивление, газосодержание, межфазную поверхность, диаметр пузырьков газа, угловую скорость вращающегося газожидкостного слоя;

исследовать массоотдачу в газо-жидкостном слое, разработать конструкцию вихревой ступени бражной колонны, получить зависимости, необходимые для расчета и масштабирования;

- исследовать теплоотдачу при кипении и нагревании рабочих сред, во вращающемся газо-жидкостном слое и предложить конструкции вихревого испарителя, вихревого конденсатора и дефлегматора бражной колонны;

- оценить технико-технологические показатели усовершенствованного оборудования, установленного в технологических линиях при получении этилового спирта ректификата на основе гидролизата древесины, а также в канифольно-терпентинном производстве.

Научная новизна работы.

Предложен новый подход к организации течения вращающейся газожидкостной смеси на ступенях бражной колонны и другого теплообменного оборудования, исключающий образование застойных зон и несмоченных участ-

ков в зоне контакта. Изучены гидродинамические параметры новых вихревых контактных устройств и ступеней, включающие: пропускную способность, режимы течения, гидравлическое сопротивление, газосодержание, межфазную поверхность, диаметр пузырьков газа, угловую скорость вращающегося газожидкостного слоя (также получены зависимости для их определения, учитывающие физические параметры рабочих сред). Впервые исследована массоот-дача в газо-жидкостном слое на вихревых ступенях, найдены критериальные уравнения для расчета коэффициентов массоотдачи и зависимости для определения эффективности. Установлено, что интенсивность массоотдачи во вращающемся слое превышает значения, полученные на ступенях ректификационных и абсорбционных колонн барботажного типа в 2 раза. Впервые изучена теплоотдача при кипении во вращающемся газо-жидкостном слое, получена зависимость для расчета величины коэффициента теплоотдачи, а также предложено в качестве теплового насоса бражных колонн использовать вихревой испаритель. Достигнуто увеличение интенсивности теплоотдачи при кипении во вращающемся слое (в сравнении с барботажным режимом) в 1,7 раза.

Практическая значимость. Разработаны конструкции вихревых контактных устройств и ступеней для проведения тепло- и массообмена в абсорбционных и ректификационных установках, обеспечивающие работоспособность на загрязненных рабочих средах при высоких нагрузках по пару (газу) и жидкости, а также снижение габаритов и металлоемкости усовершенствованного оборудования.

Предложены конструкции вихревого воздушного теплообменника и вихревого испарителя, пригодные к эксплуатации при больших удельных тепловых нагрузках и позволяющие использовать высокотемпературные теплоносители.

Разработаны и запатентованы конструкции вихревой контактной ступени и дефлегматора бражной колонны.

Положения, выносимые на защиту:

В рамках специальности 05.21.03 - Технология и оборудование химической переработки биомассы дерева; химия древесины (п. 17 - Оборудование, машины

и аппараты и системы автоматизации химической технологии биомассы дерева) на защиту выносятся:

- разработанные вихревые контактные ступени и усовершенствованное на их основе оборудование установленное в технологических линиях при получении этилового спирта ректификата на основе гидролизата древесины, и в канифольно-терпентинном производстве;

- критериальные и графические зависимости для определения основных характеристик вихревых контактных ступеней; а также данные, обеспечивающие масштабирование и расчет разработанных конструкций вихревой ступени бражной колонны, вихревого испарителя, дефлегматора и конденсатора;

- технико-технологические показатели вихревых аппаратов, рассчитанные для объектов, установленных в технологических линиях переработки биомассы дерева.

Работа выполнена на кафедре «Машин и аппаратов промышленных технологий» Сибирского Государственного Технологического Университета.

Автор благодарит своего руководителя - доктора технических наук, профессора, профессора кафедры «Машины и аппараты промышленных технологий (МАПТ)» СибГТУ Войнова Николая Александровича за постоянную и неоценимую помощь в реализации работы, доцента кафедры МАПТ Жукову Ольгу Петровну за помощь в обработке экспериментов и советы по написанию данной диссертации.

1 Анализ тепломассообменных газо-жидкостных аппаратов в промышленных технологиях химической переработки древесины

1.1 Обзор технологий и процессов

При химической переработке биомассы древесины многие процессы протекают в системе «газ (пар)-жидкость» или «газ-жидкость - твердые частицы», в тепломассообменных аппаратах, при больших нагрузках по жидкости и газу. Для их совершенствования, повышения эффективности, снижения металлоемкости и габаритов требуется поиск наиболее совершенных установок и конструкций контактных ступеней. Согласно данным, представленным в таблице 1.1, к рассматриваемым процессам и технологиям переработки растительного сырья относятся: абсорбция, осложненная химической и биохимической реакцией, ректификация, адсорбция, охлаждение, выпаривание, а также теплообмен при охлаждении, нагревании и кипении различных сред.

Таблица 1.1- Газо-жидкостные аппараты, процессы и технологии

Процесс Технология Аппараты

1 2 3

Физическая абсорбция, осложненная химической и биохимической реакцией 1. Аэрация рабочих жидкостей, гидролизатов древесины и ферментативных сред на их основе. 2. Очистка промышленных газов от вредных выбросов извести регенерационных печей, ферментеров, сушилок и т.д.. 3. Очистка парогазовых смесей гидролизного производства из инверторов и нейтрализаторов. 4. Озонирование рабочих средств, например, воды, загрязненной соединениями фенола в производстве древесно-волокнистых плит. 5. Обработка рабочих сред в целлюлозно-бумажной, лесной и биохимической промышленности. Абсорберы Скрубберы Биореакторы Аэротенки.

Адсорбция 1. Очистка, осветление и облагораживание гидролизатов древесины и сред на их основе. 2. Вывод продуктов метаболизма при культивировании микроорганизмов на питательных средах на основе гидролизатов древесины. Адсорберы

Продолжение Таблицы 1.1

Процесс Технология Аппараты

1 2 3

Ректификация 1. Получение этанола, биотоплива, уксусной кислоты, скипидара и его производных и т.д.. 2. Регенерация различных растворителей и экстрагентов. Ректификационные установки

Теплоперенос 1. Охлаждение рабочих сред и оборотной воды. 2. Конденсация паров и испарение жидкости. Теплообменники Испарители Конденсаторы Дефлегматоры

Центробежное осаждение 1. Очистка рабочих жидкостей и воды. Гидроциклоны

Флотация 1. Очистка воды от волокнистых частиц. 2. Сгущение дрожжей. Флотаторы

Пеногашение 1. Гашение устойчивых пен, дрожжевой суспензии. Пеногасители

Рассматриваемые выше процессы протекают в аппаратах, установленных в технологических линиях по охлаждению и облагораживанию гидролизатов и ферментативных сред на их основе, а также: оборотной воды; очистке газовых, паровых и жидкостных выбросов; ректификации в производстве этанола, биотоплива; восстановления растворителей после экстракции и получения других продуктов; охлаждения рабочих сред и оборотной воды; конденсации паров; испарения; сушке материалов.

Естественно, каждый процесс имеет свою специфику и аппаратурное оформление, однако для получения минимальных затрат аппараты, установленные в технологических линиях, должны обладать высокими тепло- и массо-обменными характеристиками и большой пропускной способностью по жидкости и газу (пару), что обеспечивает наименьшие габариты оборудования, низкие текущие и капитальные затраты.

Абсорбционные аппараты [1] используются для аэрации гидролизатов и жидких сред на их основе, проведения тепло и массообменных процессов. Так как при этом основное сопротивление массопереносу в рассматриваемых технологиях сосредоточено в жидкой фазе, требуются контактные устройства с

высокой интенсивностью перемешивания. В этой связи, как показывает анализ, наибольший интерес для совершенствования абсорберов представляют вихревые контактные ступени.

При озонировании рабочих жидкостей, например, в процессе подготовки воды или локальной очистки залповых выбросов в стоках, содержащих фенол, в частности, в производстве древесноволокнистых плит [2-4], также востребованы вихревые контактные ступени, обладающие развитой поверхностью контакта.

В целлюлозно-бумажном производстве [5-7] замена барботажных абсорберов на вихревые аппараты позволит существенно интенсифицировать процесс утилизации газов.

Вихревые контактные ступени могут быть успешно использованы в качестве скрубберов для очистки газов [8, 9], например, промышленных выбросов известковых печей биохимических и целлюлозно-бумажных предприятий [10], которые содержат сернистый ангидрид, оксиды азота, углекислый газ и частицы пыли [11, 12]. Известно, что содержание сероводорода в выбросах варочного цеха сульфат-

о

ного производства [13] составляет 800 мг/м , в дымовых газах содорегенерацион-ных котлов 25 мг/м3, выбросы извести регенерационных печей рассматриваемых производств содержат 40-80 мг/м сернистого ангидрида и 25-75 мг/м оксидов азота [14]. Наличие газов с низкой концентрацией компонентов обуславливает их невысокую растворимость, требует больших расходов абсорбентов и аппаратов с

о

высокой производительностью. При концентрации диоксида серы в газе 300 мг/м равновесная концентрация его в суспензии составит 3-4 мг/л. при производительности по газу 30000 м7ч требуется расход абсорбента на рециркуляцию 800 м3/ч, что может обеспечить установка, состоящая, как минимум, из двух последовательно установленных скрубберов Вентури с каплеотбойниками и теплообменником для охлаждения абсорбента. Общая масса этой установки, как показывают расчеты, в три раза больше массы вихревого аппарата.

Отработанный газ из ферментеров содержит капли субстрата, микроорганизмы и газообразные продукты метаболизма. При производительности ферментера

15 тонн в сутки кормовых дрожжей, выращиваемых на питательной среде, на основе гидролизата древесины, выделяется 300 кг С02. На его абсорбцию потребу-

о

ется 500 м /ч абсорбента, что требует, при организации замкнутого цикла по газовой фазе в биореакторе [15, 16], высокопроизводительных абсорберов, позволяющих эффективно удалять из отработанного воздуха углекислый газ и другие продукты метаболизма. Для этой цели наиболее подходят вихревые аппараты.

Газопаровые выбросы гидролизного отделения содержат органические кислоты, фурфурол, метил-фурфурол [17, 18], что требует совершенствования абсорбционного оборудования [19] и замены его на высокоэффективные аппараты.

1.2 Обзор газо-жидкостного оборудования в технологических линиях переработки биомассы дерева

Абсорбционные газожидкостные аппараты, используемые в технологических линиях по переработке биомассы дерева, представлены на рисунке 1.1. По способу контакта фаз эти устройства разделяют на барботажные (рисунок 1.1 а), с псевдожиженным слоем (рисунок 1.1 б), распылительные (рисунок 1 в, г) и циклонные (рисунок 1.1 д) [20, 21].

|_Л

ішпогіжї

Д)

1 - корпус; 2 - патрубок для ввода газа; 3 - патрубок вывода газа; 4 - патрубок для подачи абсорбента; 5 - труба Вентури Рисунок 1.1- Схемы пленочных абсорберов

Аппараты барботажного типа не обеспечивают существенного повышения удельной производительности, вследствие их низкой пропускной способности

3 2

по жидкости 10 - 30 м /(м -ч) и невысокой эффективности, поверхностный коэффициент массоотдачи не превышает (1 - 3)-10"4 м/с [22].

Из устройств распылительного типа наибольшее применение нашли аппараты с трубами Вентури [23]. Производительность таких аппаратов по жидкости, при массе установки (СВ-Кк) 40 тонн не превышает 400 м /ч, коэффициент массоотдачи - (2 - 5)-10"4 м/с [24]. При переработке больших потоков требуется установка последовательно несколько таких аппаратов, что приводит к резкому увеличению гидравлического сопротивления, требуется установка высоконапорных вентиляторов и насосов.

Контактные ступени ректификационных аппаратов. Процесс ректификации широко используется в технологиях по получению этанола [25-27] и биотоплива [28-30], при получении скипидара и его производных [31-36], при переработке древесины из лиственницы [37-40], в технологиях по получению биологически активных веществ, при переработке растительного сырья [41-42], при регенерации экстрагентов в процессах экстракции растительного сырья [43-49].

При получении этанола на основе гидролизата древесины, наиболее энергоемким тепломассообменными аппаратами являются бражные колонны [50-52]. Основным их отличием от действующих в технологической линии ректификационных колонн является большая производительность по жидкости, до 180 м7ч и сравнительно низкая концентрация этанола, от 2 - 4 % об. в бражке, что обуславливает высокий расход пара. Кроме того, содержание в рабочей жидкости большой концентрации лигнино-гуминовых веществ вызывает их осаждение в процессе ректификации на поверхности контактных ступеней.

Схемы используемых в производстве контактных ступеней бражных колонн представлены на рисунке 1.2.

і 1

1 г— I

f !

а)

О

Д)

е)

_

""сТ гс

с с

С с с с с

с

С с с с

с с

с с с с

с с

с _ с , с с с

с :

с с с с

с с

с с с с

с с с

ж)

а - ситчатая; б - провальная; в - чешуйчатая; г - одноколпачковая; д туннельная; е - клапанная; ж - многоколпачковая

Рисунок 1.2 - Схемы контактных ступеней [53, 54]

Наибольшую промышленную апробацию в рассматриваемой отрасли прошли тарелки с колпачковыми контактными устройствами, основным преимуществом которых является высокая надежность при эксплуатации и отсутствие потерь продукта при остановках колонны.

Тарелки барботажного типа просты по конструкции, обеспечивают эффективный массообмен, имеют небольшое гидравлическое сопротивление, обладают широким диапазоном рабочих нагрузок. Однако они не могут работать при больших скоростях газа из-за возникновения уноса. Большие габаритные

размеры и масса колонн барботажного типа создают значительные трудности при их изготовлении, монтаже и ремонте.

Стандартные колпачковые тарелки выполняются с большим количеством контактных устройств, например, при диаметре колонны 2,6 м на ступени размещается 120 колпачков, что приводит к снижению производительности аппарата по жидкости, усложняет очистку колпачков и их ремонт. В этой связи, на Красноярском биохимическом заводе были внедрены [55, 56] две бражные колонны диаметром 2,6 м, с 24 тарелками колпачкового типа (две из них сепарационные), (рисунок 1 а), каждая из которых содержит по 13 колпачков диаметром 380 мм.

а-а

Ф і о

\

Л

а-а

)

а) б)

а - колпачковая; б - пленочная

Рисунок 1.3 — Схемы внедренных контактных ступеней

Диаметр газового патрубка рассчитывался из условия обеспечения скорости пара в них 10 м/с и был принят равным 260 мм. Площадь сечения сегментного перетока составила - 1,3 м , величина периметра слива - 3 м, межступенчатое расстояние - 0,6 м (для выполнения монтажа колпачков через люк-лаз). При начальной концентрации этанола в бражке от 2 до 3,6 % об., концентрация этанола в спиртовом конденсате составила 25 - 29 % об., расход пара - 128 кг/ч

о

на 1 м /ч бражки.

В начальный период эксплуатации бражных колонн с колпачковыми устройствами (рисунок 1.3 а), производительность по бражке составила 120 м /ч. Однако в дальнейшем, вследствие уменьшения величины периметра слива из-за накопления отложений в зазоре между корпусом аппарата и сегментным пере-

током, производительность колонны снизилась до 80 м7ч по бражке без существенного изменения эффективности.

Установка в описанной выше бражной колонне трех ступеней, с 13 пленочными контактными устройствами (рисунок 1.3 б) диаметром 260 мм, высотой 150 мм, позволила выявить, что вследствие интенсивного накопления отложений на полотне тарелки и забивания каналов для ввода жидкости, данные устройства не пригодны для условий ректификации смесей, включающих дисперсные взвешенные частицы.

Опыт использования колонн показал, что длительная эксплуатация бражных колонн возможна только при отсутствии застойных зон на контактных ступенях и интенсивном перемешивании жидкости, например путем диспергирования ее вращающимся потоком пара. В этой связи, большими перспективами для конструирования бражных колонн обладают вихревые контактные устройства [57-62], в которых пар, проходя через каналы, приобретает вращательное движение, за счет чего интенсивно диспергируется в виде мелких пузырьков в жидкости, образуя развитую межфазную поверхность, при отсутствии застойных зон и низком брызгоуносе [62-67].

Адсорбционные газожидкостные аппараты с использованием твердого адсорбента [68] (лигнин, активированный уголь, катализатор) используются для очистки газов, облагораживания и очистки гидролизата древесины и рабочих жидких сред в технологических линиях, при химической переработке древесины [69]. Процесс адсорбции также широко применяется для осушки воздуха [70], для разделения смесей газов и улавливания из парогазовых смесей паров ценных веществ (бензола, ацетона и др.) [71]. Схемы адсорбционных аппаратов представлены на рисунке 1.4.

Аппараты с псевдо сжиженным слоем обладают высокими массообменны-ми характеристиками, коэффициент массоотдачи составляет до

2-10 " м/с [72].

Однако они имеют низкую производительность по жидкости, высокие энергоза-

траты, наличие застойных зон, приводящих к образованию отложений на рабочих поверхностях конструкций, все это сдерживает их применение.

а) б) в)

а - пленочный; б - насадочный; в - с псевдожиженным слоем а) 1 - корпус; 2 - штуцер для ввода катализатора (адсорбента); 3, 4 - штуцера для вывода и ввода рабочей жидкости; б) 1 - корпус; 2 - адсорбент; 3,4- штуцера для вывода и ввода рабочей жидкости; в) 1 - корпус; 2, 3 - штуцер для ввода и вывода жидкости; 4, 5 - штуцер для ввода и выхода газа Рисунок 1.4-Схемы адсорберов [73]

В этой связи, использование в качестве адсорберов вихревых аппаратов обеспечит высокую производительность по суспензии, интенсивное перемешивание частиц, устранит застойные зоны.

Теплообменное оборудование используется для охлаждения оборотной воды [74], кубового остатка (барды) бражных колон и других многочисленных рабочих сред, а также применяется при конденсации паров выходящих из испарителей [75], ректификационных колонн и реакторов. Обычно в рассматриваемых технологиях используются кожухотрубчатые аппараты с температурными компенсаторами, либо пластинчатые теплообменники. С целью экономии теплоносителя (технической воды) наиболее перспективным путем являются замена рас-

смотренных выше теплообменников на воздушные, которые в настоящее время широко используются в нефтеперерабатывающей промышленности [76, 77].

С целью интенсификации процесса теплоотдачи со стороны поверхности труб, омываемых воздухом, заслуживают внимания вихревые теплообменные аппараты представленные [78] на рисунке 1.5.

В корпусе аппарата размещен один или несколько теплообменных элементов, в которых происходит непосредственный контакт газа с жидкостью.

зге

Г)

а) - с коллекторами; б) - теплообменный элемент; в) - камера для ввода жидкости II, и завихритель III; г) - без коллекторов

1 - патрубок для отвода жидкости; 2 - патрубок для подачи газа; 3 - трубопровод для подачи жидкости; 4, 8 - патрубок для отвода газа; 5 - теплообменный элемент; 6 - диафрагма с отверстиями диаметром Бл; 7 - поддон; 9 - обечайка; 10 - направляющая лопатка; 11 - коллектор; 12 - колпачок; 13 - радиальная перегородка; 14 - сливная труба

Рисунок 1.5 - Вихревые теплообменные устройства

Каждый теплообменный элемент [78] состоит из двух частей: газонаправляющей круговой решетки, с каналами для тангенциальной подачи газа; газоотводяще-го патрубка, с каналами для тангенциальной подачи жидкости. Однако отсутствие информации по его расчету и интенсификации теплоотдачи, требует проведения дополнительных исследований теплообмен во вращающемся газожидкостном слое.

Вихревые испарители широко используются [79] для концентрирования культуральной жидкости, например, при выращивании кормовых дрожжей на гидролизатах древесины, при вакуум охлаждении гидролизата, получении дистиллированной воды и вторичного пара (тепловые насосы).

Как известно [80], наиболее перспективными и востребованными, в настоящее время, являются пленочные трубчатые испарители с нисходящей пленкой жидкости. Они могут работать при низкой полезной разности температур, имеют малое время контакта раствора с теплопередающей стенкой и могут перерабатывать термолабильные продукты. Основным недостатком этих установок является их высокая металлоемкость, вызванная использованием труб малого диаметра и сравнительно слабой теплопередачей. Наблюдается неустойчивое пленочное течение жидкости на теплопередающей поверхности и, как следствие, образование несмоченных пятен на поверхности труб, что обуславливает низкий теплосъем, образование накипи. Кроме того, имеет место наличие температурной депрессии, вызванной высокой скоростью движения вторичного пара в трубах, и брызгоуноса.

Некоторое повышение интенсивности теплообмена возможно путем нанесения на внутреннюю поверхность труб испарителя искусственной винтовой шероховатости [81]. Для устранения выше указанных недостатков целесообразно проводить процесс кипения (испарения) жидкости во вращающемся паро-жидкостном слое [82]. Известные конструкции вихревых испарителей представлены на рисунке 1.6.

Испаритель, представленный на рисунке 1.6 а, имеет малую производительность по испаряемой влаге, в нем происходит смещение первичного и вторичного потоков пара, что в ряде случаев не целесообразно. В представленных испарителях (рисунки 1.6 б и в), вихревые контактные устройства служат для сепарации капель жидкости из потока пара, а также обладают не достаточно высокими теплообменными параметрами, величина коэффициента теплоотдачи

'у

не превышает 10000 Вт/(м~К). Для интенсификации процесса испарения во вра-

вращающемся газо-жидкостном слое требуются дополнительные исследования теплообмена.

й 8\

а)

б)

В)

а) - распылительный [83]; б) - с восходящей пленкой [84]; в) - с нисходящей пленкой [85]

1 - корпус; 2, 3 - вход и выход теплоносителя; 4, 5 - вход и выход жидкости Рисунок 1.6-Схемы вихревых испарителей

1.3 Анализ вихревых устройств и ступеней

Вихревые установки для проведения тепло массообменных процессов можно классифицировать на распылительные вихревые аппараты, прямоточно-вихревые контактные устройства, вихревые камеры, вихревые ступени.

Вихревые аппараты распылительного типа (рисунок 1.7) [86], в основном, используются для очистки газов от включений [87]. Они обладают большой пропускной способностью по газу, что даёт возможность очищать большие объёмы выбросных газов [88], а так же могут использоваться для охлаждения оборотной воды [89]. Однако имеют низкую производительность по жидкости, соотношение потоков ЬЛл не превышает трех.

а)

б)

в)

KL

>4 ! .......і СХ

1

і

гтЛ'

А-А

Г)

1 - патрубок для ввода газа (пара); 2 - патрубок для выхода газа (пара); 3 - патрубок для ввода жидкости; 4 - патрубок для выхода жидкости; 5 - завихритель

Рисунок 1.7- Схемы вихревых аппаратов для очистки газов: а - с тангенциальным патрубком; б и в - с тангенциальными завихрителями; г - вихревые камеры

Более производительными по жидкости являются пленочные прямоточно-вихревые контактные устройства (ПВКУ). Благодаря интенсивному перемешиванию пленки жидкости и высокой скорости пара, эффективность таких устройств составляет 0,4 - 0,6, скорость по сечению колонны достигает 4-5 м/с. Ряд ректификационных колонн с ПВКУ внедрен в производство. Схемы прямо-точно-вихревых контактных устройств показаны на рисунках 1.8-1.10.

Контактные устройства, представленные на рисунке 1.8 [90], были апробированы на Красноярском биохимическом заводе.

1 - контактная труба; 2 - дырчатый сепаратор; 3 - газовый патрубок; 4 -трубная решетка; 5 - ленточный завихритель

Рисунок 1.8 - Схемы ПВКУ с ленточным завихрителем

В настоящее время промышленную апробацию прошли вихревые аппараты с прямоточно-вихревыми контактными устройствами диаметра 0,03 - 0,4 м [91]. ПВКУ с осевыми завихрителями показаны на рисунке 1.9 [92, 93], ПВКУ с тангенциальными завихрителями - на рисунке 1.10.

Заключение диссертации по теме «Технология и оборудование химической переработки биомассы дерева; химия древесины», Ледник, Сергей Александрович

Выводы по главе 4

1. Разработан и запатентован профиль у завихрителя, обеспечивающий интенсивную крутку газо-жидкостной смеси, сравнительно низкое гидравлическое сопротивление.

2. Предложены и классифицированы новые конструкции вихревых контактных ступеней для проведения тепло- и массообменных процессов, в химической и других промышленностях, обеспечивающие высокую работоспособность на загрязненных рабочих средах при больших нагрузках по пару (газу) и жидкости, а также снижение габаритов и металлоемкости оборудования.

3. Проанализированы способы снижения расхода пара в бражной колонне, установленной в технологической линии получения этанола на гидролиза-тах древесины; предложено, с целью снижения его расхода дополнительно получать пар в вихревом испарителе, с использованием тепла паро-газовых выбросов производства. Представлены расчетные показатели вихревого испарителя при использовании в качестве теплоносителя паров самоиспарения гидро-лизата и показано его преимущество в сравнении с пленочным.

4. На основе проведенных исследований предложен вихревой конденсатор, позволяющий на порядок снизить металлоемкость, габариты и расход охлаждающей воды, в сравнении с дефлегматорами в канифольно-терпентиновом производстве.

5. Разработана и запатентована конструкция дефлегматора бражной колонны, обеспечивающая снижение гидравлического сопротивления, металлоемкости и габаритов установки.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Ледник, Сергей Александрович, 2013 год

Библиографический список

1. Холькин, Ю.И. Технология гидролизных производств [Текст]/ Ю.И. Холькин. - М.: Лесн. пром-сть, 1989. - 496 с.

2. Чистова, Н.Г. Переработка древесных отходов в технологическом процессе производства древесноволокнистых плит [Текст]: автореферат дис... докт. техн. наук: 05.21.03 / Н.Г. Чистова. - Красноярск, 2010. - 23 с.

1 3. Дроздов, И.Я. Производство древесноволокнистых плит [Текст]/ И.Я. Дроздов, В.М. Кунин -М.: Высшая школа, 1975. - 328 с.

4. Рубинская, А. В. Влияние технологических параметров флотационной установки на эффективность очистки оборотной воды при производстве ДВП Текст. / А. В. Рубинская, Н. Г. Чистова, Ю. Д. Алашкевич // Химия растительного сырья. 2007. - № 2. - С. 95 - 100.

5. Мазарскин, С.М. Оборудование целлюлозно-бумажного производства [Текст]/ С. М. Мазарскин. - М.: Лесн. пром-сть, 1968. - 301 с.

6. Кейси, Дж. П. Производство полуфабрикатов и бумаги [Текст]/ Дж. П. Кейси. М.: Гослесбумиздат, 1958. - 338 с.

7. Богоявленский, И. И, Технология бумаги [Текст] / И. И. Богоявленский. М.: Гослесбумиздат, 1946. - 172 с.

8. Очистка и рекуперация промышленных выбросов [Текст] / В. Ф. Максимов, И. В. Вольф, Л. Н. Григорьев [и др]. 2-е изд., перераб. - М.: Лесн. пром-сть, 1981. - 640 с.

9. Братчиков, Г.Г. Очистка газовых выбросов в целлюлозно-бумажной промышленновсти [Тест]/ Г.Г. Братчиков. - М.: Лесн. пром-сть, 1989. - 256 с.

10. Чепелев, Р. Н. Охрана окружающей среды в деревообрабатывающей промышленности [Текст]/ Р. Н. Чепелев, Ю. С. Чистова, М. А. Цуканова. М., 1987.-290 с.

11. Очистка газовых выбросов от высокодисперсных частиц в дисперсно-кольцевом потоке / Е. В. Сугак, Н. А. Войнов, Н. Ю. Житкова // Химия растительного сырья. - 2000. - № 4. - С. 85-101.

12. Интенсификация процесса очистки газовых выбросов / Н. Ю. Смирнова, Н. А. Войнов, Ю. В. Плеханов // Химико-лесной комплекс - проблемы и решения : сб. ст. Всерос. науч.-практ. конф., г. Красноярск, 11-12 апр. 2002 г. - Красноярск : СибГТУ, 2002. - Т. 3. - С. 157-162.

13. Попов, М.А. Инженерная защита окружающей среды на территории города [Текст]/ М.А. Попов. - М.: Изд-во МГУП, 2005. - 231 с.

14. Мазур, И.И. Инженерная Экология [Текст]/ И.И. Мазур, О. И. Молдаванов, В.Н. Шишов. - М.: Высш. Шк., 1996. - 637 с.

15. Войнов, H.A. Пленочные биореакторы [Текст]/ H.A. Войнов, Е. В. Сугак, H.A. Николаев // Красноярск: Боргес, 2001. - 252 с.

16. Массообмен в биореакторе с мешалкой / К. В. Гурулев, Н. А. Войнов // Лесной и химический комплексы - проблемы и решения (экологические аспекты). - Красноярск : СибГТУ, 2004. - Т. 3. - С. 170-175.

17. Рязанова, Т.В. Комплексная переработка коры хвойных пород с получением экстрактов с заданными свойствами. [Текст]: автореферат дис... докт. техн. наук: 05.21.03 / Т.В. Рязанова. - Красноярск, 1999. 23 с.

18. Снижение вредных выбросов биохимического завода при получении фурфурола / С. М. Воронин, Н. Ю. Житкова, Н. А. Войнов // Экологические проблемы Красноярского края : тез. краев, науч.-практ. конф. молодых спец. - Красноярск, 1997. - С. 22-23.

19. Афанасенко, В.Г. Совершенствование конструкции массообменно-го устройства для проведения процесса абсорбции. [Текст]: автореферат дис... канд. техн. наук: 05.02.13 / В.Г. Афанасенко. - Уфа. - 2008. - 23 с.

20. Рамм, В.М. Абсорбция газов [Текст] / В.М. Рамм. - М.: Химия. -1975.-665 с.

21. Плановский, А.Н. Процессы и аппараты химической технологии [Текст]/ А.Н. Плановский, В.М. Рамм, 3. К. Соломон. - М.: Химия, 1968. - 847 с.

22. Рамм, В. М. Абсорбционные процессы в химической промышленности [Текст]. М.: Госхимиздат, 1951 - 352с.

23. Дубинская, Ф.Е. Скрубберы Вентури. Выбор, расчёт, применение, обзорная информация [Текст] / Ф.Е. Дубинская, Г.К. Лебедюк. - М.: ЦИНТИ химнефтемаш, 1977. - 60 с.

24. Житкова, Н.Ю. Очистка газовых выбросов при переработке растительного сырья [Текст]: автореф. дис... канд. техн. наук: 05.21.03 / Н.Ю. Житкова. - Красноярск, 2000. - 23 с.

25. Цыганков, П.С. Ректификационные установки спиртовой промышленности [Текст] / П.С. Цыганков. - М. Легкая и пищевая промышленность, 1984.-336 с.

26. Стабников, В.Н. Перегонка и ректификация спирта [Текст] / В.Н. Стабников. - М.: Пищевая промышленность, 1969. - 455 с.

27. Смирнова, В.А. Технология спирта [Текст] / В.А. Смирнова. - М.: Легкая пищевая промышленность, 1981. - 416 с.

28. Турченко, Д. Производство биотоплива двухстадийным способом [Текст ] / Д. Турченко. - Удачный выбор. - 2007. - № 60.

29. Прокопьев, С.А. О возможности получения бионефти из отходов древесного сырь / Прокопьев С.А., Пилыциков Ю.Н., Молодцев Ю.А. Пиялкин В.Н., Киповский А .Я.// Лесной журнал. Архангельск. 2007. - № 5. - С. 74 -85.

30. Огарков, В.И. Биотехнологические направления использования растительного сырья / В.И. Огарков, О.И. Киселев, В.А. Быков // Биотехнология. - 1987. - № 4. - С. 14 - 17.

31. Радбиль, А.Б. Разработка научно-прикладных основ технологических процессов глубокой переработки скипидара и внедрение их в производство [Текст]: автореферат дис... докт. техн. наук; 05.21.03 / А.Б. Радбиль. Красноярск, 2009. - 25 с.

32. Хвастунов, А.И. Повышение эффективности переработки скипи-даросодержащего сырья / А.И. Хвастунов, Р.Н. Бурангулова // Бумажная промышленность, 1991.-№10. -С.22-23.

33. Локтионова, И.В. Разработка технологии получения ментадиенов и п-цимола из скипидара [Текст]: автореферат дис... канд.техн.наук. 05.21.03 / И.В. Локтионова. Красноярск, 2006. -22 с.

34. Зандерманн, В. Природные смолы, скипидары и таловое масло (химия и технология) [Текст]/ В. Зандерманн - М.: Лесн.пром-сть, 1964. - 576 с.

35. Золин, Б.А. Технология получения новых продуктов на основе скипидара (опыт внедрения) [Текст]: автореферат дис... канд. техн. наук. Лесо-сибирск, 1999.-22 с.

36. Журавлев, П.И. Получение производных скипидара [Текст]/ П.И. Журавлев. - М.: Лесн. пром-сть, 1983. - 90 с.

37. Рязанова, Т.В. Химия древесины: Учебное пособие для студентов. [Текст]/ Т.В. Рязанова, H.A. Чупрова, Е.В. Исаева // Красноярск: КГТА, 1996. - 358 с.

38. Степень, P.A. Содержание и состав эфирного масла древесной зелени сосны обыкновенной в различных районах Сибири [Текст]/ P.A. Степень, Г.А. Кузнецова // Лесоведе-ние. - 1986 - №2. -С.81 - 89.

39. Левин, Э. Д. Комплексная переработка лиственницы [Текст] / Э. Д.Левин, О. Б. Денисов, Р. З.Пак // М. Лесная промышленность. -1987. №2. - С. 296-300.

40. Бабакин, В.А. Продукты глубокой химической переработки биомассы лиственницы. Технологи получения и перспективы использования, [Текст] / В.А. Бабакин, A.A. Остроухова, С.З. Иванова // Рос. Хим. Ж. 2004. -Т. XLVI. - № 3. - С. 62-69.

41. Исаева, Е.В. Комплексная переработка вегетативной части тополя бальзамического с получением биологически активных веществ [Текст]: автореферат дис... докт. техн. наук; 05.21.03 / Е.В. Исаева. Красноярск, 2008.

42. Ягодин, В.И. Основы химии и технологии переработки древесной зелени [Текст] / В.И. Ягодин. - JL: 1981. - 224 с.

43. Исаева, Е.В. Биологическая активность экстрактов и эфирных масел почек тополя бальзамического Красноярского края [Текст] / Е.В. Исаева [и др.] // Химия растительного сырья. — 2008. — № 1. С. 67 - 72.

44. Антонов, В.И. Кинетика совмещенной водно-бензиновой экстракции биологически активных веществ из древесной зелени [Текст]/ В.И. Антонов, В.И. Ягодин, В.А. Выродов В.А // Гидролизн. и лесохимич. пром-ностъ. -1984.-№2.-С. 12-13.

45. Артемкина, H.A. Переработка древесной зелени с использованием «полярных» экстрагентов [Текст]/ H.A. Артемкина, В.И. Рощин, С.Н. Васильев.

- Архангельск, 1998.-156с.

46. Бедрин, А.К. Определение динамических коэффициентов процесса экстрагирования бензином смолистых веществ из просмоленной древесины [Текст]/ А.К. Бедрин, В.А. Выродов // Гидролизн. и лесохимич. пром-носгь. -1987. -№3. -С.21 -23.

47. Берестовой, A.M. Жидкостные экстракторы (инженерные методы расчета)[Текст] /A.M. Берестовой, И.Н. Белоглазов. - Л.: Химия. - 1982. - 206 с.

48. Максис, O.A. Влияние экстрактивных веществ на биостойкость лиственницы сибирской [Текст]: автореферат дис... канд. техн. наук; 05.21.03 / O.A. Максис. - Красноярск, 2005. - 23 с.

49. Васильев С.Н. Технология экстрактивных веществ древесной зелени ели европейской (Picea abies (L) karst) с получением биологически активных препаратов [Текст]: автореф. дис. ... докт. техн. наук: 05.21.03 / С.Н. Васильев.

- Санкт-Петербург, 2000. - 23 с.

50. Мальцев, П.М. Технология бродильных производств [Текст] / П.М. Мальцева. - М.: Пищевая промышленность, 1980. - 560 с.

51. Воронин, С.М. Повышение экологичности процессов переработки растительного сырья [Текст]: автореф. дис... канд. тех. наук: 05.21.03 / С.М.Воронин. Красноярск, 1997. - 30 с.

52. Багатуров, С.А. Основные теории и расчета перегонки и ректификации [Текст] / С.А. Багатуров. - М.: Химия, 1974. - 440 с.

53. Александров, И.А. Ректификационные и абсорбционные аппараты (Методы расчета и основы конструирования) [Текст] / И.А. Александров. - М.: Химия, 1978.-280 с.

54. Дытнерский, Ю.И. Процессы и аппараты химической технологии [Текст] / Ю.И. Дытнерский. - М.: Химия, 1995. - 400 с.

55. Войнов, H.A. Результаты внедрения и исследования контактных ступеней бражных колонн [Текст] / H.A. Войнов, С.М. Воронин, О.П. Жукова, С.А. Ледник // Изв. вузов. Лесной журнал. - 2011. - № 4. - С. 93 - 97.

56. Войнов, H.A. Вихревая контактная ступень для бражных колонн [Текст] / H.A. Войнов, С.А. Ледник, О.П. Жукова //Химия растительного сырья. -2011.-№4.-С. 295-300.

57. Войнов, H.A. Гидродинамика и массообмен на ступени с профилированными тангенциальными каналами [Текст] / H.A. Войнов, С.А. Ледник // Химическая промышленность - 2011. - Т.88, № 5. - С. 250-256.

58. Voinov, N.A. Hydrodynamics and mass transfer on a stage with profiled tangential channels [Текст] / N.A. Voinov, S.A. Lednik // Russian Journal of Applied Chemistry. -2011. - Vol. 84, № 12. - P. 2195-2201.

59. Войнов, H.A. Массоотдача в газожидкостном слое на вихревых ступенях [Текст] / H.A. Войнов, О.П. Жукова, С.А. Ледник, H.A. Николаев // Теоретические основы химической технологии. - 2013. - Т.47, № 1. - С. 1-6.

60. Voinov, N.A. Mass transfer in gas-liquid on vortex contact stages [Текст] / N.A. Voinov, O.P. Zhukova, S.A. Lednik, N.A. Nikolaev // Theoretical Foundations of Chemical Engineering. - 2013. - Vol. 47, № 1. - P. 55-59.

61. Войнов, H.A. Тепломассообмен на вихревой контактной ступени [Текст] / H.A. Войнов, С.А. Ледник, О.П. Жукова //Химия растительного сырья. -2012. - №4.-С. 209-213.

62. Войнов, H.A. Гидродинамика и массообмен на вихревой контактной ступени [Текст] / H.A. Войнов, С.А. Ледник, A.A. Путинцева // Молодые ученые в решении актуальных проблем науки: сб. ст. всерос. науч.-практ. конф. студентов, аспирантов и молодых ученых. - Красноярск, 2011. - Т.2. - С. 53-55.

63. Войнов, H.A. Исследование пропускной способности вихревой контактной ступени [Текст]/ H.A. Войнов, С.А. Ледник, В.М. Воронин // Лесной и химический комплексы-проблемы и решения: сб. ст. всерос. науч.-практ. конф. студентов, аспирантов и молодых ученых. - Красноярск, 2011. - Т.1. - С. 213-215.

64. Ледник, С.А. Исследование массообмена вихревой ступени бражной колонны [Текст] / С.А. Ледник, H.A. Войнов, О.П. Жукова // Лесной и химический комплексы-проблемы и решения: сб. ст. всерос. науч.-практ. конф. студентов, аспирантов и молодых ученых. - Красноярск, 2010. - Т.2. - С. 78-82.

65. Войнов, H.A. Расчет перепада давления вихревой контактной ступени [Текст] / H.A. Войнов, С.А. Ледник, A.B. Кустов // Лесной и химический комплексы-проблемы и решения: сб. ст. всерос. науч.-практ. конф. студентов, аспирантов и молодых ученых. - Красноярск, 2010. - Т.2. - С. 82-86.

66. Войнов, H.A. Массообмен на вихревой ступени [Текст] / H.A. Войнов, С.А. Ледник // Энергосберегающие процессы и аппараты в пищевых и химических производствах («ЭПАХ1И1-2011»): материалы международ, науч. -техн. интернет конф. Воронеж: ВГТА, 2011. - С. 305-308.

67. Войнов, H.A. Вихревые контактные ступени ректификационных колонн [Текст] / H.A. Войнов, С.А. Ледник, О.П. Жукова // Новые достижения в химии и химической технологии растительного сырья: материалы V всерос. науч.-практ. конф. - Барнаул, 2012. - С. 434 - 436.

68. Серпионова, E.H. Промышленная адсорбция газов и паров [Текст]/ E.H. Серпионова. - М.: Высшая школа, 1969. - 414 с.

69. Иванян, С.Ю. Очистка парогазовых выбросов сульфатно-целлюлозного производства [Текст]/ С.Ю. Иванян, J1.B. Корский, JI.M. Афанасьев. - М.: ВНИПИЭИлеспром, 1985. - С.32.

70. Уорк, К. Загрязненение воздуха. Источники и контроль [Текст] / К. Уорк, С.М. Уорнес. -М.: Мир, 1980. - 539 с.

71. Руководство по контролю вредных веществ в воздухе рабочей зоны Справ, изд. [Текст]/ С.И. Муравьева, М.И. Буковский, Е.К. Прохорова и др. М.: Химия, 1991.-368 с.

72. Новиков, А.И. Конические скрубберы с псевдоожиженной шаровой насадкой для очистки газов [Текст] / А.И. Новиков, А.П. Скворцов, В.А. Киш-каров // Химическая промышленность. - 1974. - № 11. - С. 846 - 849.

73. Кельцев, Н.В. Основы адсорбционной техники [Текст] / Н.В. Кель-цеы. - М.: Химия, 1984. - 592 с.

74. Вишнякова, И.В. Моделирование процесса охлаждения оборотной воды и реконструкция промышленных градирен [Текст]: автореф. дис... канд. техн. наук: 05.17.08/ И.В. Вишняков. - Казань, 2000. - 22 с.

75. Тароватый, Д.В. Совершенствование пленочных испарителей для обработки продуктов на основе гидролизата растительного сырья [Текст]: автореф. дис... канд. техн. наук: 05.21.03. Красноярск, 2011. - 23 с.

76. Бессоный, А. Н. Основы расчета и проектирования теплообменников воздушного охлаждения [Текст] / А.Н. Бессоный, Г.А. Дрейцер, В.Б. Кун-тыш. - Недра, 1996. - 512 с.

77. Крюков, Н.П. Аппараты воздушного охлаждения [Текст] / Н.П. Крюков. - М: Химия, 1983. - 168 с.

78. Ломова, О.С. Контактные тепломассообменные аппараты химической технологии [Текст] / О.С. Ломова. - Омск: Изд-во ОмГТУ, 2008. - 148 с.

79. Войнов, H.A. Теплосъем при пленочном течении жидкости [Текст] / H.A. Войнов, Ал.Н Николаев. - Казань: Издательство «Отечество», 2011. - 224 с.

80. Войнов, H.A. Исследование вакуум-охладительной установки пленочного типа [Текст] / H.A. Войнов, Д.В. Тароватый, О.П. Жукова, J1.H. Грошак // Химия растительного сырья. - 2010. - № 3. - С. 173- 179.

81. Чернобыльский, И. И. Теплообмен при пленочном течении на трубах с навивкой [Текст] / И. И. Чернобыльский, В. Г. Мерзликин, Ю. М. Тананайко // Тепло- и массоперенос в технологических процессах и аппаратах хим.производств. - Минск, 1972. - Т. 4. - С. 115 - 119.

82. Войнов, H.A. Гидродинамика ступени с тангенциальными завихри-телями [Текст] / H.A. Войнов, Д.В. Тароватый, A.B. Кустов // Химическая промышленность сегодня. - 2009. - № 6. - С. 37 - 43.

83. Кутепов, А. М. Гидродинамика и теплообмен при парообразовании [Текст] / А.М. Кутепов, JI.C. Стерман. - М., Высшая школа, 1977. - 352 с.

84. Пат. № 2354429 Российская Федерация МКИ B01/D 1/22. Пленочный выпарной аппарат с восходящей пленкой [Текст] / Войнов Н.А, Тароватый Д.В., Войнов А.Н. - Заявка 2008106130/15, приоритет 18.02.08. Опубл. 10.05.09. Бюл. № 13.

85. Пат. № 2424031 Российская Федерация МПК B01D1/22 С1. Пленочный выпарной аппарат со стекающей пленкой [Текст] / Войнов, H.A. Тароватый, Д.В. Жукова, О.П. - Бюл. 20.

86. Пат. № 89000 Российская Федерация МКИ В05В1/26. Разбрызгивающее устройство [Текст] / Макушева О.С., Дмитриев A.B., Николаев H.A.. -заявка 2009129889/22, приоритет 03.08.2009. Опубл. 27.11.2009, Бюл. № 33.

87. Дмитриев, A.B. Очистка крупнотоннажных газовых выбросов промышленных предприятий в вихревых аппаратах путем физической и химической сорбции [Текст]: автореф. дис. ... докт. техн. наук: 05.17.08. Казань, 2012. -23 с.

88. Дмитриев, А. В. Очистка газовых выбросов в вихревых камерах с разбрызгивающим устройством [Текст] / А. В. Дмитриев, О. С. Макушева, А. Н. Николаев // Экология и промышленность России. - 2010. - № 10. - С. 15-17.

89. Дмитриев, А. В. Охлаждение оборотной воды промышленных установок в вихревых камерах [Текст] / А. В. Дмитриев, О. С. Макушева, Н. А. Николаев // Химическое и нефтегазовое машиностроение. - 2011. - № 7. - С. 19-22.

90. Савельев, Н.И. Закономерности массопереноса на многоэлементных контактных ступенях прямоточно-вихревых аппаратов [Текст]/ Н.И.Савельев - Изв.Вузов Химия и химическая технология. - 1983. - Т. 25. -№1. - С. 107-110.

91. Николаев, H.A. Расчет ректификационных колонн с прямоточными и прямоточно-вихревыми контактными устройствами [Текст] / Н.А.Николаев // ТОХТ. - 1974 Т. 8 № 6.

92. Николаев, H.A. Конструирование ректификационных аппаратов с прямоточно-вихревыми контактными ступенями [Текст] / Н.А.Николаев // Химическая промышленность. - 1992. - №10 - С. 53-54.

93. Николаев, H.A. Массообменные аппараты с вихревыми прямоточными ступенями [Текст]/ Николаев H.A. // Изв. вуз. химия и хим. Технология. - 1971. - №6.-С. 135-138.

94. Николаев, H.A. Эффективность процессов ректификации и абсорбции в многоступенчатых аппаратах с прямоточно-вихревыми контактными устройствами [Текст] / H.A. Николаев. -Казань: Издательство «Отечество», 2011. -116 с.

95. A.c. 2149765 СССР Вихревая тарелка с отбойником [Текст] / A.A. Носков, В.М. Киселев - Опуб. 24.10.1979. - Бюл. № 35

96. A.c. 773265 СССР Тарелка для контактирования газа или пара с жидкостью [Текст] / Н.М. Жаворонков, H.A. Николаев - Опуб. 11.11.1967. -Бюл. №2.

97. Пат. № 2445996 Российская Федерация. МПК B01D 3/30. Ректификационная колонна [Текст]/ Войнов, H.A. Паньков В.А., Войнов, А.Н.- № 2010118010/05 Опуб. 27.03.2012 Бюл. № 9

98. Войнов, H.A. Гидродинамика и массообмен в вихревой ректификационной колонне [Текст]/ H.A. Войнов. [и др.] // Химическая промышленность. - 2008. - № 4. - С. 730 - 735.

99. Войнов, H.A. Гидродинамика вихревой контактной ступени [Текст] / H.A. Войнов, A.B. Кустов // Лесной и химический комплексы - проблемы и решения: сб.ст. студентов и молодых ученых всерос. науч. - практ. конф. -Красноярск: СибГТУ, 2007. - Т.2. - С. 55 - 61.

100. Hudrodynamics and mass exchange in vortex rectifying column [Текст] / N. A. Voinov, N. A. Nikolaev, A. V. Kustov // Russian Journal of applied chemistry. - 2009. - Vol. 82, № 4. - P. 730-735.

101. Борисов, И.И. Гидродинамика, тепло- и массоперенос во вращающихся барботажных потоках [Текст]/ Борисов И.И. // Хим.пром. - 2008. - №3.

102. Трачук, A.B. Исследование и разработка вихревых аппаратов с вращающимся многофазным слоем [текст]. Автореферат дис...канд.техн.наук 05.17.08/ A.B. Трачук. Новосибирск: НГТУ. - 2009. - 25 с.

103. Лаптев, У.Г. Модели пограничного слоя и расчет тепломассообмен-ных процессов [Текст] / А.Г. Лаптев. - Казань: Изд-во Казанск. ун-та, 2007. - 500 с.

104. Собин, В.М. Исследование структуры и гидравлического сопротивления турбулентного закрученного потока в коротких трубах [Текст]/В.М. Собин [и др.] - Изв. АН БССР. Сер. физ.-энерг. наук. - 1972. - № 3.

105. Коротков, Ю.Ф. Гидродинамические закономерности в массооб-менном аппарате вихревого типа [Текст]/Ю.Ф. Коротков. [и др.] - В кн.: Труды Казан, хим.-технол. ин-та. - 1970. - вып. 45.

106. Идельчик, Е.И. Справочник по гидравлическим сопротивлениям [Текст] / Е.И. Идельчик. - М: Наука. - 1992. - 360 с.

107. Вязовкин, Е.С. Исследование гидродинамики и эффективности вихревых контактных ступеней [Текст] Автореферат дис... канд.техн.наук / Е.С. Вязовкин. - Казань: КХТИ. - 1972.

108. Кустов A.B. Гидродинамика и массообмен на вихревых ректификационных ступенях при переработке растительного сырья [Текст] Автореферат дис... канд.техн.наук; 05.21.03/ A.B. Кустов. - Красноярск: СибГТУ, 2010.

109. Войнов Н. А. Вихревые контактные ступени для ректификации [Текст]/ Войнов H.A. [и др]// Химия растительного сырья. - 2008. - № 3 - С. 173 - 184.

110. Войнов H.A. Гидродинамика ступени с тангенциальными завихри-телями [Текст]/ Войнов H.A. [и др.]// Химическая промышленность сегодня. -

2009,-№6,-С. 37-43.

111. Гольдштик, М.А. Процессы переноса в зернистом слое [Текст]/М.А. Гольдштик. - Новосибирск: Изд-во ИТ СО РАН. - 2005. - 358 с.

112. Островский, Г.М. Прикладная механика неоднородных сред [Текст] / Г.М. Островский. - Спб.: Наука. - 2000. - 359 с.

113. Войнов, H.A. Гидродинамика вихревой ступени тангенциальными завихрителями [Текст]/ H.A. Войнов, О.П. Жукова, H.A. Николаев //ТОХТ. -

2010.-Т. 44, №2.-С. 1-8.

114. Бурдуков, А.П. Тепло- и массоперенос в закрученном барбатажном слое [Текст]/ А.П. Бурдуков [и др.]// Расчет тепломассообмена в энергохимических процессах. - Новосибирск: Изд-во Ин-та теплофизики СО АН СССР. -1981 г.-С. 37-58.

115. Борисов, И.И. Гидродинамика, тепло- и массообмен во вращающихся барботажных потоках [Текст]/ И.И. Борисов [и др.] - Теплофизика. -2008. -№3.-С.84-89.

116. Богатых, С.А. Циклонно-пенные аппараты [Текст]/С.А. Богатых. -Ленинград: Машиностроение. - 1978 г. - 224 с.

117. Родионов, А.И. К расчету поверхности контакта фаз в процессе абсорбции С02 растворами щелочей на ситчатых тарелках [Текст]/А.И. Родионов [и др.]// Журнал прикл. химии. - 1970. - № 11.-е. 2453-2457.

118. Родионов, А.И. Определение контакта фаз на провальных ситчатых тарелках [Текст]/ А.И. Родионов [и др.]// Журнал прикл. химии. -1965. - № 1. - С. 143 -148.

119. Николаев, Н.А. Эффективность процессов ректификации и абсорбции в многоступенчатых аппаратах с прямоточно-вихревыми контактными устройствами [Текст]/Н.А. Николаев. - Казань, 2011. - 116 с.

120. Артамонов, Н.А. Очистка газов.Вихревые и фотохимические аппараты. Теория и эксперимент. Учебное пособие для вузов. [Текст]/ Н.А. Артамонов, В.В. Качак. -М.: ЗАО «Информ-Знание», 2002. - 336 с.

121. Артамонов Н.А. Интенсификация тепломассообменных процессов в аппаратах с закрученным течением фаз [Текст]: автореферат дис... докт.техн. наук; 05.17.08/ Н.А. Артамонов. М.: - 1989. - 458 с.

122. Ляндзберг, А.Р. Вихревые теплообменники и конденсация в закрученном потоке [Текст] // А.Р. Ляндзеберг, А.С. Латкин. - Петропаловск-Камчатский: Камчат ГТУ, 2002. - 149 с.

123. Ледник, С.А. Конденсация паровоздушной смеси в пленочном аппарате [Текст] / С.А. Ледник, Н.А. Войнов, О.П. Жукова, А.Н. Войнов //Теплоэнергетика. - 2012. -№ 1. - С. 75-80.

124. Lednik, S.A. Condensation of steam-air mixture in a film-type apparatus [Текст]/ S.A. Lednik, N.A. Voinov, O.P. Zhukova, A.N. Voinov // Thermal Engineering. - 2012. - Vol. 59, № 1. - P. 75-80.

125. Пат. №2466767 Российская Федерация МКИ B01/D 3/30. Тепломассооб-менная вихревая колонна / Войнов Н.А., Ледник С.А., Жукова О.П., Воронин С.М., Войнов А.Н. - Заявка 2011102069/05 приоритет 30.03.11 - Опубл. 20.11.12. Бюл. № 32.

126. Решение о выдаче патента на изобретение от 15.03.2013 г. Заявка 2012109149/05 (013732) Российская Федерация, МПК B01D 3/30 (2006.01). Вихревая контактная ступень для контактирования газа или пара с жидкостью / Войнов Н.А., Ледник С.А., Жукова О.П. (Россия); заявитель Сибир. госуд. технолог. ун-т./пат. проверенный Куличковой И.П.; заявл. 11.03.2012.

127. Пат. №2465030 Российская Федерация МКИ B01/D 3/04. Дефлегматор бражной колонны / Войнов Н.А., Ледник С.А., Жукова О.П., Плеханов Ю.В. - Заявка 2011127578/05 приоритет 05.07.11 - Опубл. 27.10.12. Бюл. № 30.