Вихревые контактные устройства реферат

Обновлено: 07.07.2024

Ледник, Сергей Александрович. Совершенствование оборудования в технологиях переработки биомассы дерева на основе вихревых контактных ступеней : диссертация . кандидата технических наук : 05.21.03 / Ледник Сергей Александрович; [Место защиты: Сиб. гос. технол. ун-т].- Красноярск, 2013.- 137 с.: ил. РГБ ОД, 61 13-5/1365

Введение к работе

Однако вследствие большой загрязненности рабочих сред, наличия низких скоростей потоков в установках, а также недостаточно высокой интенсификации протекающих в них процессов, не всегда при использовании стандартного оборудования удается достигнуть существенного снижения капитальных и текущих затрат, получить конкурентно способную продукцию при внедрении технологий.

Большими перспективами при совершенствовании тепло- и массообменного оборудования обладают вихревые контактные ступени, обеспечивающие устойчивый газо-жидкостный слой, с развитой межфазной поверхностью, устраняющие застойные зоны и унос капель жидкости из зоны контакта. Например, при производстве этанола из гидролизатов древесины 60 % пара от его общего расхода затрачивается на проведение ректификации в бражных колоннах. Большой расход энергозатрат вызван как низкой концентрацией этанола в питании, так и несовершенством используемых контактных ступеней, которые из-за наличия застойных зон забиваются отложениями и теряют работоспособность, а из-за низкой скорости потоков газа и жидкости имеют большие габариты и высокую металлоемкость. Использование вращающихся потоков на тарелках позволяет устранить указанные недостатки, а установка вихревого испарителя в линии подачи пара в бражную колонну обеспечит снижение расхода теплоносителя.

Вихревые контактные ступени востребованы, например, в скрубберах при очистке больших потоков газовых выбросов с низкой концентрацией вредных компонентов, на очистку которых требуются большие расходы абсорбента, достигающие 1000 м 3 /ч и более, а также в абсорберах при переработке промышленных сред. Перспективны вихревые ступени для совершенствования воздушных конденсаторов и дефлегматоров ректификационных установок, позволяющие, вследствие интенсификации теплоотдачи со стороны воздуха, не только снизить габариты оборудования, но и уменьшить расход теплоносителя.

Наиболее предпочтительными для создания вращения фаз на ступени являются контактные устройства тангенциального типа, отличающиеся простотой конструкции, высокой производительностью по жидкости. Однако известные контактные устройства и вихревые контактные ступени на их основе, реализующие большие расходы по жидкости, не совершенны 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, применительно к оборудованию, установленному в технологиях по переработке биомассы дерева.

Предмет исследования. Предметом исследования являются закономерности гидродинамики, тепломассопереноса во вращающемся газо-жидкостном слое рабочих и модельных сред.

Объект исследования. Объектом исследования являются вихревые контактные устройства и ступени, применительно к совершенствованию оборудования, установленного в технологических линиях.

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

Для достижения цели сформулированы следующие задачи:

- 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: Предложен новый подход к организации течения вращающейся газо-жидкостной смеси на ступенях тепломассообменного оборудования, в том числе и для бражной колонны, исключающий образование застойных зон и несмоченных участков 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 массоотдача 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 применительно к аппаратам, установленным в технологических линиях переработки биомассы дерева, обеспечивающие работоспособность на загрязненных рабочих средах, снижение габаритов и металлоемкости оборудования. Предложены конструкции вихревой ступени бражной колонны, вихревого испарителя и конденсатора, пригодные к эксплуатации при наличии высокотемпературных теплоносителей, больших нагрузках по жидкости и газу. Получены патенты на конструкции вихревой контактной ступени тепломассообменной колонны 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.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 18 работ, из них 9 статей в рецензируемых научных журналах и 2 патента Российской Федерации, 1 положительное решение на выдачу патента.

Вклад автора: Планирование и проведение экспериментов по исследованию гидродинамических параметров, тепломассообмена; обработка и анализ результатов; участие в проектировании лабораторного оборудования; подготовка публикаций.

Структура работы. Диссертация изложена на 137 страницах, содержит 25 таблиц, 67 рисунков, 7 приложений, включает введение, четыре главы, выводы и список использованных источников в количестве 127 наименований.

Изобретение относится к устройствам для проведения физико-химических процессов, а именно процессов абсорбции, десорбции, пылегазоочистки, смешения, охлаждения газов, и может быть использовано в химической, металлургической промышленности, а именно в производстве неорганических кислот и минеральных удобрений.

Недостатком этого аппарата является низкая эффективность, т.к. жидкость подается вовнутрь завихрителя и сепарирующей части аппарата. Это снижает эффективность процесса.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является аппарат для проведения физическо-химических процессов в вихревом газовом потоке, имеющий корпус, вихревое контактное устройство (ВКУ), которое состоит из верхней перфорированной и нижней частей, с пластинами в нижней части, тангенциальную трубу ввода взаимодействующих агентов и вывода продуктов взаимодействия, коаксиальный цилиндр с прорезями в нижней части. Между днищем корпуса и ВКУ расположена обечайка, а верхняя часть ВКУ соединена с трубой вывода продуктов взаимодействия (см. патент РФ №2036733, кл. В 04 С 5/08, 5/00. Бюл. №16 от 09.06.95 г.).

В этом аппарате газ и жидкость, попадая в нижнюю часть контактного устройства (КУ), закручиваются, взаимодействуя между собой и, поднимаясь в верхнюю часть КУ, сепарируются, попадая в зазор между перфорированной частью КУ и коаксиальным цилиндром. Затем жидкость отделяется от газового потока, стекает на тарелку и выводится из аппарата. Газ с микробрызгами жидкости поднимается по перфорированной части КУ, жидкость отфильтровывается, а газ удаляется из аппарата.

Существенным недостатком данного аппарата является высокое гидравлическое сопротивление, что приводит к значительным энергозатратам на проведение процесса, несмотря на его высокую эффективность. Например, степень улова пыли кормовых дрожжей составляет 99,6%. Повышенное сопротивление обусловлено необходимостью дробления и транспорта всей подаваемой на орошение жидкости за счет энергии газового потока.

Задачей данного изобретения является создание аппарата для проведения различных физико-химических процессов, работающего с высокой эффективностью при малом гидравлическом сопротивлении, за счет организации нисходящего потока взаимодействующих фаз.

Поставленная задача решается тем, что в вихревом аппарате с нисходящим потоком фаз над вихревым контактным устройством установлен дисково-цилиндрический ороситель, причем в нижней части корпуса расположена выхлопная труба с диаметром, равным диаметру сепаратора, и установлена по отношению к нему с зазором, равным 0,2-0,8 диаметра сепаратора, вихревое КУ выполнено из тангенциальных пластин выпуклой формы.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлен продольный разрез аппарата, на фиг. 2 - разрез А-А фиг. 1.

Вихревой аппарат с нисходящим потоком фаз содержит корпус 1, верхнюю закручивающую часть 3 с ВКУ, состоящим из тарелки 2, крышки 12, сепаратора 11, тангенциальных пластин 4 выпуклой формы, нижнюю сепарирующую часть 5, тангенциальный патрубок входа газа 6, патрубков подвода и отвода жидкости 7 и 8. Над ВКУ установлен дисково-цилиндрический ороситель 9, а нижняя часть аппарата снабжена выхлопной трубой 10, которая установлена с зазором по отношению к сепаратору 11, равным 0,2-0,8 диаметра сепаратора.

Аппарат работает следующим образом. Газ, содержащий токсичный компонент либо твердую фазу, поступает через тангенциальный патрубок 6 в верхнюю часть 3 аппарата и приобретает предварительную крутку. Жидкость вводится через патрубок 7 и по зазору, образованному дисково-цилиндрическим оросителем 9 и крышкой 12 ВКУ, подается к наружной верхней части пластин 4 ВКУ и стекает по ним вниз. Газ, проходя через щели, образованные тангенциальными пластинами, раскручивается, срывает жидкость с поверхности пластин и диспергирует ее. На внутренней поверхности КУ образуется вращающийся высокотурбулизированный капельный слой жидкости, который контактирует с вновь входящими порциями газового потока. Здесь происходит основная доля тепломассообмена, токсичный компонент или твердые частицы из газовой фазы переходят в жидкую. Далее газожидкостный поток направляется вниз к цилиндрическому сепаратору 11, где под действием центробежных сил капли жидкости отжимаются к внутренней поверхности сепаратора. Здесь образуется вращающаяся пленка, которая срывается с нижнего среза сепаратора и через зазор между ним и выхлопной трубой 10 отбрасывается на корпус 1, стекает вниз и выводится из аппарата через патрубок 8. Газ, освобожденный от токсичного компонента или твердой фазы и капель жидкости, перетекает в выхлопную трубу 10 и выводится из аппарата.

Преимущество предлагаемого аппарата заключается в том, что орошение ВКУ осуществляется дисковым оросителем до входа газожидкостного потока в него непосредственно на пластины ВКУ снаружи. Жидкость стекает по пластинам вниз, срывается газовым потоком и транспортируется внутрь КУ. На внутренней поверхности пластин формируется вращающийся капельный слой жидкости, т.е. организуется дополнительно жидкостная занавеса перед входящими свежими порциями газа, что способствует увеличению эффективности физико-химических процессов в ВКУ. При однонаправленном нисходящем движении фаз энергия газового потока расходуется в основном только на диспергирование жидкости, затраты энергии на ее транспорт минимальны, что способствует снижению гидравлических потерь.

В случае отсутствия дискового цилиндрического оросителя, жидкость, попадая в аппарат, за счет центробежных сил отжимается на внутреннюю поверхность корпуса, стекает и в ВКУ попадает только в нижнюю часть пластин, а верхняя часть в процессе не участвует.

Выбор величины зазора между сепаратором КУ и выхлопной трубой равным 0,2-0,8 диаметра сепаратора определяется условиями свободного выхода закрученной газожидкостной струи из сепаратора в нижнюю часть аппарата и надежностью отделения жидкости от газового потока. При таком соотношении размеров вся жидкость, выходящая из сепаратора с определенным углом раскрытия, минуя выхлопную трубу, направляется в нижнюю часть аппарата, а газовый поток относительно плавно перетекает в выхлопную трубу. При величине зазора менее 0,2 диаметра сепаратора часть жидкости может попадать в выхлопную трубу, что приводит к появлению брызгоуноса жидкости из аппарата вместе с газовым потоком. При зазоре более 0,8 диаметра сепаратора свободный перетек газа из сепаратора в трубу затруднен за счет образования торроидального вихря в области между наружной поверхностью сепаратора, выхлопной трубой и корпусом аппарата, что приводит к увеличению гидравлического сопротивления нижней сепарирующей части аппарата.

Выполнение завихрителя КУ выпуклой формы способствует задержке жидкости в нем - увеличению удерживающей способности, времени пребывания, межфазной поверхности и, как следствие, увеличению эффективности процесса. Таким образом, достигается эффективное взаимодействие между газами и(или) жидкостями.

Похожие патенты RU2232625C1

  • Махоткин Алексей Феофилактович
  • Халитов Рифкат Абдрахманович
  • Седов Борис Сергеевич
  • Ерлыков Владимир Леонидович
  • Махоткин Игорь Алексеевич
  • Шарафисламов Фаиз Шарибзянович
  • Шейбак Сергей Аркадьевич
  • Юрьева Валентина Ивановна
  • Шарипов Айрат Шамилевич
  • Корчагин Борис Павлович
  • Шарипов Айрат Шамилевич
  • Хамидуллин Рафик Наилович
  • Холин Борис Георгиевич
  • Кирный Леонид Григорьевич
  • Чехов Олег Синанович
  • Хохлов Лев Анатольевич
  • Влезько Владимир Петрович
  • Кочетов Олег Савельевич
  • Кочетов Олег Савельевич
  • Филимонов Анатолий Николаевич
  • Махоткин Алексей Феофилатович
  • Азизов Борис Миргорифанович
  • Замалиева Роза Харисовна
  • Филимонова Лидия Николаевна
  • Панарин Ю.И.
  • Махоткин А.Ф.
  • Иванов Г.А.
  • Петров В.И.
  • Балыбердин А.С.
  • Замдиханов И.М.
  • Петров А.В.
  • Махоткин И.А.
  • Халитов Р.А.
  • Махоткин А.Ф.
  • Кочетов Олег Савельевич

Иллюстрации к изобретению RU 2 232 625 C1


Реферат патента 2004 года ВИХРЕВОЙ АППАРАТ ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ С НИСХОДЯЩИМ ПОТОКОМ ФАЗ

Изобретение относится к устройствам для проведения физико-химических процессов, а именно процессов абсорбции, десорбции, пылегазоочистки, смешения, охлаждения газов, и может быть использовано в химической, металлургической промышленности. Задачей данного изобретения является создание аппарата для проведения различных физико-химических процессов, работающего с высокой эффективностью при малом гидравлическом сопротивлении, за счет организации нисходящего потока взаимодействующих фаз. Сущность изобретения заключается в том, что над вихревым контактным устройством (ВКУ) установлен дисково-цилиндрический ороситель, причем в нижней части корпуса расположена выхлопная труба с диаметром, равным диаметру сепаратора, и установлена по отношению к нему с зазором, равным 0,2-0,8 диаметра сепаратора, ВКУ выполнено из тангенциальных пластин выпуклой формы. Вихревой аппарат содержит корпус 1, верхнюю закручивающую часть 3 с ВКУ, состоящим из тарелки 2, крышки 12, сепаратора 11, тангенциальных пластин 4 выпуклой формы, нижнюю сепарирующую часть 5, тангенциальный патрубок входа газа 6, патрубков подвода и отвода жидкости 7 и 8. Над ВКУ установлен дисково-цилиндрический ороситель 9, а нижняя часть аппарата снабжена выхлопной трубой 10, которая установлена с зазором по отношению к сепаратору 11, равным 0,2-0,8 диаметра сепаратора. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.


Формула изобретения RU 2 232 625 C1

1. Вихревой аппарат для проведения физико-химических процессов с нисходящим потоком фаз, включающий корпус, тангенциальный патрубок подвода газа, патрубки подвода и отвода фаз, вихревое контактное устройство, состоящее из сепаратора, тангенциальных пластин и тарелок, отличающийся тем, что над вихревым контактным устройством установлен дисково-цилиндрический ороситель, причем в нижней части корпуса расположена выхлопная труба с диаметром, равным диаметру сепаратора, и установлена по отношению к нему с зазором, равным 0,2-0,8 диаметра сепаратора. 2. Вихревой аппарат для проведения физико-химических процессов по п.1, отличающийся тем, что тангенциальные пластины вихревого контактного устройства выполнены выпуклой формы.

Ключевые слова: вихревое контактное устройство, сепаратор, скруббер, газ, капли, коэффициент гидравлического сопротивления, брызго-унос, газосодержание, угловая скорость, межфазная поверхность, поверхностный коэффициент массоотдачи

Аннотация

Представлены результаты исследования вихревого контактного устройства тангенциального типа, предназначенного для сепарирования капель и очистки промышленных выбросов от газообразных включений в ректификационных и абсорбционных колоннах, гидролиз аппаратах, сушилках, испарителях, скрубберах, газожидкостных реакторах. В данном устройстве удаление дисперсных частиц из потока и поглощение компонентов газа осуществляется непосредственно во вращающемся газожидкостном слое абсорбента в области наибольшего воздействия сил инерции и скоростного напора газа. Это позволяет достигать высокую скорость движения газового потока и обеспечить улавливание капель до 0.4 кгна 1 кг воздуха. В работе исследовано два типа завихрителей и выявлены основные режимы взаимодействия газа с жидкостью – барботажный и кольцевой. Величина коэффициента гидравлического сопротивления контактного устройства составила 0.8–1.1, а доля брызгоуноса – менее 0.01. Установлено, что при расходе капель в потоке газа до 0.01 кг/с величина коэффициента сопротивления увеличилась в 1.25 раза. Значения поверхностного коэффициента массоотдачи при абсорбции газа жидкостью достигнуты до 0.9·10 -3 м/c, а межфазная поверхность составила (0.1–0.9)·10 -3 м/c.

Преимуществом указанного устройства является его устойчивая и эффективная работа в широком диапазоне нагрузок по газу и жидкости, сравнительно низкие гидравлическое сопротивление и небольшая металлоемкость. Представлены зависимости для определения газосодержания, угловой и линейной скорости, высоты вращающегося слоя жидкости и величины коэффициентов массоотдачи, позволяющие проводить расчет промышленных образцов соответствующего оборудования.

Скачивания

Metrics

Биографии авторов

Николай (Nikolaj) Александрович (Аleksandrovich) Войнов (Voynov), Сибирский государственный университет науки и технологии имени академика М.Ф. Решетнёва

Ольга (Ol'ga) Петровна (Petrovna) Жукова (Zhukova), Сибирский государственный университет науки и технологии имени академика М.Ф. Решетнёва

Наталья (Natal'ya) Юльевна (Yul'evna) Кожухова (Kozhukhova), Сибирский государственный университет науки и технологии имени академика М.Ф. Решетнёва

Анастасия (Аnastasiya) Викторовна (Viktorovna) Богаткова (Bogatkova), Сибирский государственный университет науки и технологии имени академика М.Ф. Решетнёва

К установкам с непосредственным соприкосновением горячих газов с кислотой относятся установки Кесслера; широкое распространение получили аппараты типа Хемико, работающие в режиме барботирования газов через слой серной кислоты и аппараты Вентури трубного типа.

Суть процесса концентрирования в аппаратах этого типа заключается в дроблении кислоты на капли благодаря потоку горячего газа.

Оба вида технологий получения концентрированной серной кислоты имеют как положительные, так и отрицательные стороны, которые необходимо учитывать при выборе характера производства в каждом отдельном проекте с учетом экономических показателей и наличия трудовых и сырьевых ресурсов.

Большим преимуществом установок с внешним обогревом является отсутствие или минимальное количество тумана серной кислоты, образующейся в результате работы концентраторов второго типа, а также получения серной кислоты с крепостью до 98%. Благодаря исключению необходимости очистки выхлопных газов от кислотного тумана, появляется возможность удешевить технологический процесс в результате выхода из технологической схемы дорогостоящих электрофильтров. Но при концентрировании серной кислоты, например, в ретортах до 96% крепости и выше, происходит их быстрое изнашивание из-за высокой температуры кипения серной кислоты, которая достигает t=300оC. Кроме того, при высоких температурах увеличивается испарение и разложение серной кислоты, что ведет к потере количества и качества серной кислоты. Эти недостатки учтены и устранены в установках типа Майснера, где концентрирование происходит под вакуумом. Установки Майснера весьма компактны по сравнению с ретортными установками Паулинга. При проектировании производств одной и той же мощности, установки с колоннами Майснера занимают менее 40% площади, требующейся для установки реторт Паулинга. Однако установки Майснера имеют весьма серьезный недостаток ввиду малой производительности (выход готового продукта составляет до 13-15 т/сут.). К другому недостатку относится растрескивание ферросилидовых царг, проявляющееся в процессе эксплуатации данной установки, а также нарушение уплотнения между царгами. К недостаткам колонн Майснера относится также необходимость строительства котельных для выработки водяного пара , применяемого в колоннах. Следовательно, этот тип установок может быть применен только в случаях необходимости концентрирования небольших количеств серной кислоты и для получения при этом серной кислоты высокой концентрации (до 98%).

Проблема растрескивания ферросилидовых материалов и проблема появления неплотностей были решены с появлением установок с применением нагревательных труб и метода стекающей пленки в установках типа Дюпон. В этих установках применено новое техническое решение в виде монтажа оборудования с учетом механических и термических напряжений ферросилида, то есть либо на катках, либо на пружинных подвесках. К преимуществам относится простота устройства, исполнения и обслуживания. Эти установки по производительности относятся к числу средних, достигая до 25 т/сутки. К недостаткам этого вида установок относится загрязнение внутренних поверхностей труб с течением времени, что приводит к снижению их теплопропускной способности и необходимости их периодической прочистки и промывки с применением большого количества воды. В нашей стране в начальный период развития производства получения высококонцентрированной серной кислоты установки этого типа пользовались большой популярностью, но, в связи с бурным ростом промышленности, потребляющей СК в огромных количествах, установки первого типа были в основном вытеснены установками второго типа – с непосредственным соприкосновением греющих газов с кислотой, а установки с внешним обогревом функционируют и в настоящее время в единичных экземплярах.

Один из представителей установок второго типа установки Кесслера, в которых значительно облегчена передача тепла от топочных газов к серной кислоте. Концентрируемая кислота не доводится до точки кипения, а большая, открытая поверхность контакта газа и кислоты максимизирует интенсивность процесса массопередачи и теплопередачи. Кроме того, преимуществом установок Кесслера является их возможность работать на любом местном виде топлива: газообразном, жидком, твердом, что значительно увеличивает сырьевые возможности безостановочного перехода с одного вида топлива в случае необходимости на другой. К недостаткам в первую очередь относится необходимость периодической чистки рекуператора с выгрузкой насадки, а также большая потеря СК с отходными газами, что составляет порядка 2-2,5%. Данные аппараты имеют небольшую производительность – 20 т/сутки. В последнее время установки Кесслера в своем большинстве были вытеснены концентраторами барабанного типа. В аппаратах этого типа концентрирование производится путем барботажа горячих газов через упариваемую кислоту, как в слое кислоты, так и в зоне брызг, где на поверхности капель происходит хорошая теплопередача. До настоящего времени они считались наиболее удобными, экономичными и практичными для концентрирования серной кислоты. Основной вид топлива для этих установок – мазут. Однако в последнее время в связи с ростом производства природного газа, последний стал широко применяться в концентраторах барабанного типа.

К преимуществам этих концентраторов относятся лучшее использование тепла и переработка большого количества кислоты. Данные концентраторы имеют и ряд существенных недостатков, которые не могут быть устранены без коренных изменений конструкции. Первый недостаток заключается в поддержании строгого температурного режима топочных газов, так как увеличение его даже на 10 ОС довольно быстро разрушает барботажные трубы первой камеры концентратора и , следовательно, увеличиваются потери СК из-за ее термического разложения, которые составляют 10-15% от общего количества СК, идущей на концентрирование.

В данном дипломном проекте были рассмотрены и рассчитаны отделения денитрации отработанных кислот и концентрирования азотной кислоты и серной кислоты. Осуществлены необходимые материальные и технологические расчеты, подтверждающие обоснованность предлагаемых инженерных решений. По сравнению с действующим производством внесены следующие технологические решения:

На фазе улова окислов азота и паров азотной кислоты используется абсорбция с помощью серной кислоты. Это обеспечивает очистку отходящих газов до санитарных норм.

Процесс регенерации отработанных кислот переведен на автоматизированное регулирование с применением УВМ. В частности, на стадии подачи кислот в колонну ГБХ предусмотрено автоматическое прекращение подачи компонентов в случае аварии.

Внедрение этих изменений позволяет улучшить условия труда за счет перевода автоматизации на более высокий уровень, уменьшить износ оборудования, улучшить экологическую обстановку.

Экономический анализ проекта показывает, что в результате изменений себестоимость 1 тонны H2SO4 снизилась на при сохранении численности персонала.

Проект экономически целесообразен.

Список использованных источников

1. Атрощенко В.И., Каргин С.И. Технология азотной кислоты. -М.:Химия, 1970.-493с.

2. Амелин А.Г., Яшке Е.В. Производство серной кислоты. -М.:Высшая школа, 1974.-223с.

3. Лебедев А.Я. Установки для денитрации и концентрирования серной кислоты.- М.:Химия, 1972.-240с

4. Амелин А.Г. Технология серной кислоты.- М.:Химия, 1983.-340с.

5. Методика расчета технологического процесса концентрирования кислоты в вихревой колонне /сост. Халитов Р.А.; КХТИ.-Казань, 1991.-30 с.

6. Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии.-М:Химия, 1971.-783с.

7. Павлов К.Ф, Романков А.Т., Носков А.А. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии.-А.:Химия,1987.-705с.

8. Автоматические приборы, регуляторы и вычислительные системы: Справочное пособие /Б.Д. Кошарский, Т.У. Бедновская, В.А.Бек и др.-Л.:Машиностроение, 1976.-448с

9. Лащинский А.А. Толчинский А.Р. Основы конструирования и расчета химической аппаратуры.: Л.:Машиностроение, 1970.-752с

10. Основные процессы и аппараты химической технологии: Пособие по проектированию/Под. ред. Ю.И. Дытнерского.-

11. Вредные вещества в промышленности: Справочник, тIII/Под ред. Н.В. Лазарева.- М:Химия, 1976.-592с.

12. Фарзанс Н.Г., Ильясов П.В. Технологические измерения и прибоы.-М.:Высшая школа,1982.-260с.

13. Макаров Г.В. Охрана труда в химической промышленности.- М:Химия, 1989.-495с.

14. ГОСТ 12.10.04.-86 Пожарная безопасность. Общие требования.

15. ГОСТ 12.1.012.-78 Вибрация. Общие требования безопасности.

16. ГОСТ 12.4.103.-80 Индивидуальные средства защиты.

17. ГОСТ 12.4.003.-83 Допустимые уровни шума.

18. ГОСТ 12.1.019.-89 Воздух рабочей зоны

19. ГОСТ 12.04.05.-89 Вентиляция

20. СН 305-74 Молниезащита

21. СНиП 2.04.05-89 Вентиляция

22. СНиП 23.05.05-95 Освещение

23. НПБ 105-95 Нормы и правила безопасности

24. ПУЭ. Правила устройства электроустановок

25. Экономическое обоснование курсовых и лдипломных проектов: Метод указан. /Сост.: В.И.Вальперт, Р.Г. Тазеев, Ю.Н. Барышев, И.Л.Шарифуллин. КХТИ.-Казань, 1991.-28 с.

Не подошла эта работа?
Узнайте стоимость написания
работы по Вашему заданию.

Читайте также: