Разработка и численное моделирование конструкции колонны для контактирования газа с жидкостью

Разработана конструкция колонны для контактирования газа или пара с жидкостью, которая позволяет повысить производительность за счет усовершенствования поверхности контакта фаз. Известные ранее и разработанные в последнее время конструкции массообменных колонн, не отвечают требованиям по достижению необходимого технического результата. Это происходит из –за малой площади создания поверхности контакта фаз, что приводит к недостаточному массопереносу на поверхности слоя жидкости, образующегося между элементами тарелок колонны, что снижает производительность. Поэтому предлагается провести осесимметричную кольцевую многорядную установку S-образных элементов с вертикальной перегородкой по окружности с одинаковым зазором между смежными кольцами, что позволит увеличить площадь поверхности контакта фаз между стекающей жидкостью и поднимающимся вверх газом (паром), и будет способствовать интенсификации тепло- и массообменных процессов, приведет к увеличению производительности. Для подтверждения заявляемого технического результата, проведены сравнительные расчеты на ЭВМ по разработанной программе, с известными конструкциями тарелок с туннельными колпачками типа ТСТ для колонных аппаратов диаметром (400-3000 мм). Было проведено моделирование разработанной конструкции колонны для контактирования и ранее известные стандартные колонны с колпачковыми тарелками. Численное моделирование показало, что установка S-образных элементов с вертикальными перегородками по окружности, осесимметрично с одинаковым зазором между смежными кольцами, в зазорах между которыми равномерно расположены переливные устройства, представляющие собой трубки с разбрызгивающим устройством, позволяют увеличить площадь поверхности контакта фаз между стекающей жидкостью и поднимающимся вверх паром на 65%, а также позволяет обеспечивать повышенную скорость тепло- и массопереноса на тарелке.

1. Багатуров С.А. Основы теории и расчета перегонки и ректификации. ИД «Химия». 1974.

2. Павлов К.Ф., Романков П.Г., Носков А. А. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии: учеб. пособие для вузов. ИД «Альянс». 2005.

3. Плановский А.Н., Николаев П.И. Процессы и аппараты химической и нефтехимической технологии. ИД «Химия». 1987.

4. Лащинский А.А., Толчинский А.Р. Основы конструирования и расчета химической аппаратуры, ИД «Москва». 1963.

5. Сокол Б.А., Чернышов А.К., Баранов Д.А. Насадки массообменных колонн. ИД«Инфохим» 2009.

6. Левеншпиль О. Инженерное оформление химических процессов. ИД «Химия». 1969.

7. Кафаров В.В. Методы кибернетики в химии и химической технологии. ИД «Химия». 1968.

8. Закгейм А.Ю. Введение в моделирование химико-технологичских процессов. ИД «Химия». 1982.

9. Голованчиков А. Б., Карев В.Н., Прохоренко Н.А. Simulation of Rectification Process Taking into Account Longitudinal Diffusion on Equations of Working Lines. Springer Nature Switzerland AG, ser.: Lecture Notes in Mechanical Engineering. 2020;1(1):441-449.

10. Жуков В. П., Беляков А.Н. Моделирование совмещенных гетерогенных процессов на основе дискретных модулей уравнения Больцмана. Theoretical Foundation of Chemical Engineering. 2017;51(1):78-84.

11. Скобло А.И. Процессы и аппараты нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности /А.И. Скобло, И.А. Трогубовойа, Ю.К. Молоканов.М. : Химия, 1982:584.