Материал: основы проектирования хим произв дворецкий

Рассмотрим теперь пути интенсификации массообменной аппаратуры. Если использовать основное уравнение процесса массопереноса, то для наи-

более распространенных тарельчатых массообменных аппаратов фактор интенсификации можно рассчитать по формуле

= n F (Hб + Hс) – объем тарельчатого аппарата; Vб, Vс – соответственно объем

рабочей (барботажной) и сепарационной зон одной секции аппарата; F – поверхность полотна тарелки; Hб, Hс – соответственно высота барботажной и сепарационной зон; K3 – коэффициент массопередачи, отнесенный к 1 м2 полотна тарелки; С – движущая сила процесса.

Для противоточного аппарата (допускается коэффициент массопередачи, не зависящий от концентрации), запишем

Из формулы (3.4) видно, что на величину фактора интенсификации оказывает влияние кинетический параметр K3, движущая сила С и число секций в аппарате, тесно связанные со статическими характеристиками процесса, в частности, с равновесиями между фазами, определяемыми термодинамическими свойствами компонентов системы, а также параметрами Hб и Hс. Последние зависят в основном от конструктивных особенностей аппарата и физико-химических свойств перерабатываемых продуктов. Вводя эффективность ступени контакта η, получим

где nт – число необходимых теоретических ступеней контакта.

Тогда направление интенсификации массообменного аппарата можно представить в виде

Для поиска пути увеличения коэффициента массопередачи можно использовать многочисленные эмпирические зависимости определения K в колонной аппаратуре различного типа и получить более полное выражение для i.

При определении интенсивности газожидкостного реактора будем рассуждать следующим образом. Если в газожидкостном барботажном реакторе протекает реакция между веществом А, находящемся в жидкой фазе, и веществом В, переходящем из газа в жидкость, то для реакции вида

скорость переноса вещества В из газа в жидкость

38Глава 3. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ХИМИЧЕСКИХ ПРОИЗВОДСТВ

3.2.Режимно-технологические методы интенсификации

3.3. Аппаратурно-конструктивные методы интенсификации

Продолжение табл. 3.3

В последние годы все большее внимание исследователей привлекает возможность значительного повышения эффективности массообменных аппаратов и реакторов вследствие увеличения движущей силы при циклической подаче контактирующих фаз или одной из них. Циклические режимы (пульсации) могут создаваться как с помощью внешних генераторов пульсаций различных конструкций (механических, клапанных, гидравлических, пневматических и т.п.), так и спонтанно за счет конструктивных особенностей контактных устройств (клапанные контактные устройства, «провальные» тарелки, плоскопараллельная насадка с турбулизирующими вставками). Например, в ректификационных установках можно использовать новый способ циклической ректификации. Способ заключается в том, что периодически изменяют состав, количество и температуру паров, поступающих в колонну из куба, за счет наложения на паровой поток термопульсаций. Исследования на системе этиловый спирт-вода свидетельствуют, что наложение термопульсаций способствует увеличению коэффициентов массопередачи на 40…50%.

Еще одним эффективным методом интенсификации является введение дополнительного вещества. Рассмотрим использование диффузиофореза при очистке германийсодержащих газовых смесей.

Германий в этих газовых системах находится в аэрозоле (двуокись и пары тетрахлорида). Известно, что концентрация паров влаги очищаемого газа при определенных условиях может оказывать существенное влияние на эффективность осаждения частиц аэрозоля. Повышение эффективности осуществляется за счет захвата частиц аэрозоля под действием гидродинамического течения, направленного к поверхности образовавшейся капли или к поверхности конденсации; за счет укрупнения и утяжеления частиц при конденсации на них пара (вокруг частицы образуется микропленка из сконденсировавшейся влаги), а также вследствие создания благоприятных условий для захвата частицы поглотителем.

Положительные результаты использования эффекта диффузиофореза для интенсификации процесса отделения частиц аэрозоля двуокиси германия от анализируемой газовой смеси позволили найти оптимальные условия проведения процесса, при которых обеспечивается наиболее полное осаждение частиц.

Оптимизация как метод интенсификации в равной степени относится к ре- жимно-технологическим и аппаратурно-конструктивным методам. Однако, если оптимизация температуры, давления и конверсии является задачей технологии и в той или иной мере решается применительно к конкретным процессам, то задачи оптимизации контактного устройства, контактной ступени, всего аппарата (в плане обеспечения оптимальной схемы движения контактирующих фаз и их распределения по сечению оптимальной формы) ставятся и решаются значительно реже. Между тем даже немногочисленные работы, посвященные вопросам аппаратурно-конструктивной оптимизации, свидетельствуют о ее чрезвычайно высокой результативности.

3.1.2. РАЗРАБОТКА СИТУАЦИОННОГО И ГЕНЕРАЛЬНОГО ПЛАНОВ

Ситуационный и генеральный план – одна из важнейших частей проекта химического предприятия, содержащая комплексное решение вопросов планировки и благоустройства территории, размещения зданий и сооружений, инженерных сетей, организации систем хозяйственного и бытового обслуживания. Ситуационным планом химического предприятия называют часть проекта, включающую в себя план определенного района населенного пункта или окружающей территории, на котором указывают расположение запроектированного предприятия и другие объекты, имеющие с ним непосредственные технологические, транспортные и инженерно-технические связи [10].

При разработке ситуационного плана стремятся территориально объединить предприятия в один промышленный узел. Ситуационный план разрабатывается в масштабе 1:5000, 1:10000, 1:25000. Промышленный узел, объединяющий химический и текстильный комбинаты, ТЭЦ, показан на рис. 3.1.