Россия
В работе проведен анализ параметров, используемых при оценке работы контактных устройств массообменных аппаратов. Показано, что, несмотря на разнообразие условий, в которых протекают массообменные процессы в системе газ-жидкость (пар-жидкость), можно найти ряд общих параметров, характеризующих работу контактных устройств, для оценки возможности использования контактных устройств в конкретных условиях
контактные устройства, массообменные аппараты, диапазон устойчивой работы, гидравлическое сопротивление
В химической и нефтеперерабатывающей промышленности применяются колонные массообменные аппараты для проведения таких процессов как ректификация, абсорбция, экстракция, оснащенные контактными устройствами – тарелками различных конструкций.
Условия протекания процессов в колонных аппаратах могут быть весьма разнообразными. Например, в производстве стирола и искусственных волокон требуется обеспечить разделение под вакуумом термолабильных смесей на основные компоненты с высокой степенью чистоты в объемах, измеряемых сотнями кубических метров в час, при высокой скорости паровой фазы и небольшой производительности по жидкости. В области газоразделения, наоборот, обработка больших объемов продукции происходит при значительном избыточном давлении, высокой производительности по жидкости и сравнительно небольших скоростях газа [1].
Несмотря на разнообразие условий, в которых протекают массообменные процессы в системе газ-жидкость (пар-жидкость), можно найти ряд общих параметров, характеризующих работу контактных устройств, для оценки возможности использования контактных устройств в конкретных условиях. При оценке контактных устройств массообменных аппаратов используют следующие параметры [2-3]:
- производительность по жидкости L, m3/(m2×с), рассчитанная на площадь свободного сечения колонны; производительность по пару, или фактор пара;
- эффективность контактного устройства, которую для тарельчатых аппаратов оценивают через КПД по Мерфи и которая определяется как отношение изменения доли паровой у (или жидкой х) фазы на тарелке к изменению долей этих фаз при достижении равновесия;
- гидравлическое сопротивление контактных устройств, характеризующее энергетические затраты на проведение процесса;
- диапазон устойчивой работы контактного устройства – отношение максимального и минимального значений производительности по газу (пару), при котором устройство работает без заметного снижения эффективности. Этот показатель весьма важен, если производительность по пару существенно изменяется по высоте аппарата.
При оценке контактного устройства можно учитывать и такие параметры, как возможность работы на средах, склонных к полимеризации, технологичность, удельная металлоемкость и др. Но в большинстве случаев работу конструкции оценивают по указанным выше четырем параметрам. Выбор контактного устройства определяется условиями проведения процесса. Для процессов, протекающих под давлением, решающее значение имеют капитальные затраты на оборудование. Уменьшение размеров оборудования достигается при увеличении скоростей по жидкости и пару. При выборе контактного устройства для вакуумных колонн решающее значение имеет гидравлическое сопротивление тарелок.
1. Поникаров, И. И. Расчеты машин и аппаратов химических произ-водств и нефтегазопереработки (примеры и задачи): Учебное пособие / И. И. Поникаров, С. И. Поникаров, С. В. Рачковский. – М.: Альфа-М, 2008. – 720 с.
2. Бальчугов, А. В. Насадочные контактные устройства для абсорбцион-ных аппаратов: Учебное пособие / А. В. Бальчугов, В. В. Набока, В. М. Соломо-нова, Н. А. Набока, Е. В. Подоплелов. – Ангарск: АГТА, 2013. – 104 с.
3. Подоплелов Е. В. Массообмен между газом и жидкостью при получе-нии дихлорэтана / Е. В. Подоплелов, А. В. Бальчугов, Б. А. Ульянов // Изв. высш. учебн. заведений. Серия Химия и химическая технология. – 2006. – Т. 49, № 8. – С. 92–96.
