Межфазная поверхность на контактных тарелках абсорбционных и ректификационных колонн

Белоусов Дмитрий Сергеевич , Янчуковская Елена Владимировна

2020 / Том 10 № 4 2020 [ Химия и металлургия ]

Актуальность данной работы обусловлена необходимостью получения степенной зависимости для расчета поверхности контакта фаз на провальных, переточных ситчатых, клапанных тарелках абсорбционных и ректификационных колонн. С этой целью проведены исследования массообмена между паром и жидкостью при ректификации бинарных и многокомпонентных смесей, ректификации чистых жидкостей и абсорбции углекислого газа из воздуха раствором щелочи. Представлено описание полупромышленной установки для разделения большого количества смесей и методика проведения эксперимента. Составлена математическая модель процесса. Определена удельная объемная поверхность контакта фаз, установлено ее распределение по высоте слоя жидкости на тарелке. Увеличение удельной объемной поверхности с ростом запаса жидкости объясняется лучшим дроблением пара и образованием более мелких пузырьков. Проведено сравнение результатов измерения поверхности химическим и световым методами. Установлено влияние поверхностного натяжения жидкости на величину межфазной поверхности перфорированных тарелок. Методом множественной корреляции рассчитаны показатели степенной зависимости поверхности контакта провальных и клапанных тарелок. Для учета влияния поверхностного натяжения введен критерий Вебера. Отмечена справедливость обобщенной зависимости для ректификации тройных смесей и испарительного охлаждения жидкостей. Показано влияние диаметра колонны на величину удельной поверхности контакта фаз. Установлено, что полученные зависимости применимы для расчета поверхности в аппаратах диаметром более 150 мм. В качестве характерного линейного размера при обобщении опытных данных по тепло- и массообмену в барботажных слоях может быть использован средний поверхностно-объемный диаметр пузырьков пара.

Ключевые слова:

ректификация,абсорбция,колонна,провальные тарелки,удельная объемная поверхность контакта фаз,поверхность контакта,отнесенная к единице площади тарелки,запас жидкости,диаметр пузырька,степенная зависимость

Библиографический список:

1. Ульянов Б.А., Янчуковская Е.В., Родионов А.И., Щелкунов Б.И., Фереферов М.Ю. Массообмен между паром и жидкостью при ректификации бинарных смесей // Гидродинамика и явления переноса в двухфазных дисперсных системах: сб. статей. Иркутск, 1975. С. 19-32.
2. Ульянов Б.А., Родионов А.И., Янчуковская Е.В. Структура двухфазных слоев и величина межфазной поверхности на контактных тарелках ректификационных и абсорбционных колонн // Теоретические основы химических технологий. 1982. Т. 16. № 4. С. 491-498.
3. Долгова А.Н., Лаптева Е.А. Определение эффективности массообменных тарелок колонных аппаратов с учетом неравномерности распределения фаз // Нефтегазовое дело. 2013. № 6. С. 283-309. [Электронный ресурс]. URL: http://ogbus.ru/article/view/opredelenie-effektivnosti-massoobmennyx-tarelok-kolonnyx-apparatov-s-uchetom-neravnomernosti-raspredeleniya-faz (28.09.2020).
4. Полянский А.В., Блиничев В.Н., Чагин О.В. Критерии оценки эффективности работы ректификационных колонн // Известия высших учебных заведений. Химия и химическая технология. 2016. Т. 59. № 1. С. 3-8.
5. Семенов И.А., Ульянов Б.А., Кулов Н.Н. Взаимодействие между паром и жидкостью с учетом неэквимолярности процесса массообмена // Теоретические основы химических технологий. 2015. Т. 49. № 6. С. 609-616.
6. Левич В.Г. Физико-химическая гидродинамика. М.: Институт компьютерных исследований, 2016. 708 с.
7. Лаптев А.Г. Модели пограничного слоя и расчет тепломассообменных процессов. Казань: Изд-во Казанск. ун-та, 2007. 500 с.
8. Лаптев А.Г., Лаптева Е.А. Модель тепло- и массоотдачи в шероховатых и орошаемых каналах // Теплофизика и аэромеханика. 2015. Т. 22. № 4. С. 453-458.
9. Щелкунов Б.И., Фереферов М.Ю. Гидравлическое сопротивление тарелок провального типа // Гидродинамика и явления переноса в двухфазных дисперсных системах: сб. статей. 1980. С. 72-77.
10. Ульянов Б.А., Янчуковская Е.В., Шерстова Л.Н., Петушинский Л.Н. Эффективность тарельчатых массообменных аппаратов и поверхность контакта фаз // Гидродинамика и явления переноса в двухфазных дисперсных системах: сб. статей. 1980. С. 43-47.

Файлы:

• статья (скачать | просмотреть) - скачано 280 раз