А Б В Г Д Е Є Ж З І Ї Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Ю Я
Сепарація - рідка фаза
Сепарація рідкої фази, розпилювання конденсату за допомогою форсунки і карбюрація газового факела дозволяють: запобігти скупчення рідкої фази в змішувачі і збільшити таким чином тривалість безперервної роботи пальника; забезпечити вогневе знешкодження токсичних речовин, що входять до складу рідкої фази; збільшити термоемісійного здатність слабо світиться газового факела шляхом його карбюрації органічними компонентами рідкої фази.
Ефективність сепарації рідкої фази в залежності від параметрів вихровий труби, ВЗУ і режиму роботи може бути розрахована на основі струменевого моделі процесу течії газових потоків.
У дослідженнях по сепарації рідкої фази в умовах високошвидкісного течії газових потоків було встановлено, що сепарація починається вже в соплових каналах ВЗУ, стабільна структура рідкої фази в вигляді струменя в периферійній області ВТ спостерігається на відстані до 5 калібрів.
Виявлені залежності процесу конденсації і сепарації рідкої фази дозволяють з позицій струменевого моделі процесу течії і взаємодії газових потоків і за допомогою зміни геометричних характеристик вихровий труби і ВЗУ ефективно впливати на перебіг цих процесів. Особливо в тих випадках, коли ефекти перебігу закручених потоків використовуються для інтенсифікації хімічних процесів, наприклад, для проведення різного роду реакцій в системі газ - газ або газ - рідина.
Обертання струменів навколо цієї осі сприяє сепарації рідкої фази і, отже, знижує т ймовірність виносу крапель рідини в шлемова лінію реактора.
Основний недолік відцентрового способу полягає в сепарації рідкої фази (шламу) і нерівномірний розподіл складових в бетоні. Утворені фільтраційні канали при одношаровому центрифугировании значно підвищують проникність бетону.
Вихрові апарати типу ТВКСН-1 призначені в основному для підвищення ефективності сепарації рідкої фази зі стислих газових потоків.
Вихрові апарати типу ТВКСН-1 призначені в основному для підвищення ефективності сепарації рідкої фази зі стислих газових потоків.
Розрахунки показали, що для числа рядів струн в насадці TV 40 ефективність сепарації рідкої фази tj близька до одиниці і мало чутлива до зміни витрати газу до критичного витрати і настання вторинного виносу крапель. Потім ефективність різко падає.
схема загальної факельної системи підприємства. Для попередження викиду палаючого конденсату з факельної труби передбачають багаторазову по довжині газопроводів сепарацію рідкої фази з скидаються парів і газів за допомогою ухилів факельних газопроводів, установки на них відбійників конденсату, конденсатовідвідників, випарників, а при необхідно сті теплоізоляцію і обігрів газопроводів.
Схема течії і взаємодії закручених газових потоків в циліндричному каналі ОТ. представлена модель дає можливість аналізу температурного поділу багатокомпонентної газового потоку із з'ясуванням ймовірності і глибини процесу конденсації і подальшої сепарації рідкої фази, проведення хімічних реакцій.
Конструкції виконання вихідного перетину ВЗУ.
На основі досліджень внутрішньої динаміки перебігу закручених потоків і процесу розширення газу в вихровий трубі при його закінчення через гвинтові канали був розроблений ряд конструкцій ВЗУ, що забезпечують посилення ефективності процесу охолодження і сепарації рідкої фази.
Одним із сучасних напрямків при розробці нових конструкцій апаратів осушки газу є принцип секціонування. Процеси сепарації рідкої фази, осушення газу гликолем, доулавліваніе абсорбенту відбуваються в одному апараті секційного типу. ЦКБН і УкрНДІгаз розроблені фільтроелементи секції доулавліванія абсорбенту.
В рамках спрощеної моделі осесимметричного течії можуть бути визначені сепараційні та витратні характеристики закрученого потоку. Як вже зазначалося вище, сепарація рідкої фази в такому потоці залежить в основному від розмірів крапель, кута закрутки і коефіцієнта ковзання. Ступінь вологості впливає на коефіцієнт сепарації значно слабкіше; це вплив обумовлено зміною розмірів швидкостей крапель під впливом несучої фази; збільшення уа призводить до зменшення осьової і тангенціальною складових швидкостей крапель; при цьому зменшуються відцентрові сили, що діють на краплі, але зростає час їх перебування в потоці. Перший фактор виявляється більш істотним, і з ростом уа коефіцієнти сепарації кілька-зменшуються. Вплив кута закрутки при ai30 виявляється значним. Вплив ступеня вологості і при змінних кутах закрутки залишається досить слабким.
Залежність константи рівноваги водню, розчиненого лігроїні, від температури. Розчинність водню також залежить від природи рідкої фази і її кількості. Зі зменшенням щільності розчинника, наприклад в ряду дизельне паливо - гас - бензин, розчинність водню зростає. Чим більше утворюється при сепарації рідкої фази, тим більше витрачається водню на розчинення.
Газ, очищений в першому апараті TBKCH-IC, по трубопроводу надходить у другій кожухотрубний вихровий теплообмінник ТВКСН-ПС. У цьому апараті відбуваються майже ті ж самі процеси, що й у першому. Але завдяки тому, що у ТВКСН-ПС геометричні розміри вихрових теплообмінних трубок, соплових каналів і отворів діафрагм розраховані для роботи в умовах низьких тисків (1 2 - 1 5 кгс /см2), а оброблюваний газ практично вільний від рідкої фази, то в ньому забезпечуються більш сприятливі гідродинамічні умови для створення температурного поділу (вихрового ефекту), а , отже, охолодження газу до більш низьких температур і конденсації залишилися парів изопропилбензола з подальшою сепарацією рідкої фази. У ТВКСН-ПС тиск газового потоку в залежності від режиму роботи апарату при зміні ц від 0 до 1 0 знижується в середньому від 125 до 0 4 кгс /см2 а температура у гарячого потоку знижується від 20 до 3 7 За; у холодного потоку - від 0 5 до - 2 4 С. Зміст изопропилбензола знижується із середньою концентрації 2 3 - 3 0 до 0 3 г /м3 при оптимальних режимах експлуатації апарату.
Як екстрагента на цих установках застосовуються головним чином фенол і фурфурол. Зазначені розчинники використовуються для очищення Дистиллат і деасфальтірованних пропаном залишкових масел. Екстракція зазвичай ведеться при підвищеній температурі (від 50 до 145 С з фурфуролом і від 50 до 100 С з фенолом), що полегшує змішання розчинника з маслом, досягнення фазового рівноваги і сепарації рідких фаз. Залежно від виду і якості вихідної сировини витрата розчинників становить від двох до чотирьох обсягів на один об'єм масла.
Установка працює в такий спосіб. Стиснутий компресорний повітря або газ через приймальний патрубок надходить у розподільну камеру (2), звідки по каналах ВЗП (8) у вигляді високошвидкісних закручених струменів потрапляє в труби (7), де і реалізується ефект температурного поділу з утворенням внутрішнього холодного потоку і зовнішнього підігрітого потоку . Ступінь розширення газу встановлюється за допомогою підбору площі перетину каналів ВЗУ в залежності від величини робочого тиску і допустимого рівня втрат тиску. У першому модулі відбувається попереднє очищення газу від крапельної вологи та механічних домішок, що виводяться через канали (11) в камеру (4), а потім через конденсатоот-водчік (25) в зливну ємність. Очищений газ з пріосевой області через діафрагмові канали ВЗП (8) і трубки (9) надходить в камеру (3), звідки через сполучний патрубок (13) і гвинтові канали ВЗП (20) у вигляді високошвидкісних закручених струменів направляється в трубу (19), в якій також відбувається температурне розділення газу, але ступінь розширення вже близька до л 2 що забезпечує створення умов для процесу конденсації пари з подальшою сепарацією рідкої фази в пристінну зону.
Установка працює в такий спосіб. Стиснутий компресорний повітря або газ через приймальний патрубок надходить у розподільну камеру (2), звідки по каналах ВЗП (8) у вигляді високошвидкісних закручених струменів потрапляє в труби (7), де і реалізується ефект температурного поділу з утворенням внутрішнього холодного потоку і зовнішнього підігрітого потоку . Ступінь розширення газу встановлюється за допомогою підбору площі перетину каналів ВЗУ в залежності від величини робочого тиску і допустимого рівня втрат тиску. У першому модулі відбувається попереднє очищення газу від крапельної вологи та механічних домішок, що виводяться через канали (11) в камеру (4), а потім через конденсатоот-водчік (25) в зливну ємність. Очищений газ з пріосевой області через діафрагмові канали ВЗП (8) і трубки (9) надходить в камеру (3), звідки через сполучний патрубок (13) і гвинтові канали ВЗП (20) у вигляді високошвидкісних закручених струменів направляється в трубу (19), в якій також відбувається температурне розділення газу, але ступінь розширення вже близька до я 2 що забезпечує створення умов для процесу конденсації пари з подальшою сепарацією рідкої фази в пристінну зону.
У випадках, коли навантаження по пару і рідини значно змінюються по висоті колони, її доцільно виконувати з частин різного діаметру і використовувати тарілки з різною кількістю потоків. Наприклад, атмосферна колона високопродуктивної установки (рис. 100) має у верхній і нижній частинах менший діаметр і тарілки з різною кількістю потоків. У перетинах з великою кількістю рідини - контурі циркуляційних зрошень, середньої і отгонной частинах колони - встановлені чотирипотокові клапанні тарілки. У перетині з невеликою рідинної навантаженням - над введенням сировини - встановлені одно-потокові тарілки. Перетікання флегми при зміні числа потоків на тарілках здійснюється розподільними колекторами. Для виведення зрошення у верхній і середній частинах колони встановлені збірні тарілки з трубами для проходу пари. Ці тарілки призначені також для перерозподілу флегми при її перетікання з двопоточних на чотирипотокові тарілки. У місці введення сировини встановлено пристрій, що складається з трьох конічних обичайок, нижня з яких є збіркою-розподільником флегми. Сировинний потік подається тангенціально по двом штуцерів: з одного штуцера потік потрапляє в кільцевий простір між верхньою і середньою конічними обичайками, а з другого - в область між середньою і нижньою обичайками. Такий поділ потоків сприяє більш спокійному їх введення і кращої сепарації рідкої фази.
Ефективність сепарації рідкої фази в залежності від параметрів вихровий труби, ВЗУ і режиму роботи може бути розрахована на основі струменевого моделі процесу течії газових потоків.
У дослідженнях по сепарації рідкої фази в умовах високошвидкісного течії газових потоків було встановлено, що сепарація починається вже в соплових каналах ВЗУ, стабільна структура рідкої фази в вигляді струменя в периферійній області ВТ спостерігається на відстані до 5 калібрів.
Виявлені залежності процесу конденсації і сепарації рідкої фази дозволяють з позицій струменевого моделі процесу течії і взаємодії газових потоків і за допомогою зміни геометричних характеристик вихровий труби і ВЗУ ефективно впливати на перебіг цих процесів. Особливо в тих випадках, коли ефекти перебігу закручених потоків використовуються для інтенсифікації хімічних процесів, наприклад, для проведення різного роду реакцій в системі газ - газ або газ - рідина.
Обертання струменів навколо цієї осі сприяє сепарації рідкої фази і, отже, знижує т ймовірність виносу крапель рідини в шлемова лінію реактора.
Основний недолік відцентрового способу полягає в сепарації рідкої фази (шламу) і нерівномірний розподіл складових в бетоні. Утворені фільтраційні канали при одношаровому центрифугировании значно підвищують проникність бетону.
Вихрові апарати типу ТВКСН-1 призначені в основному для підвищення ефективності сепарації рідкої фази зі стислих газових потоків.
Вихрові апарати типу ТВКСН-1 призначені в основному для підвищення ефективності сепарації рідкої фази зі стислих газових потоків.
Розрахунки показали, що для числа рядів струн в насадці TV 40 ефективність сепарації рідкої фази tj близька до одиниці і мало чутлива до зміни витрати газу до критичного витрати і настання вторинного виносу крапель. Потім ефективність різко падає.
схема загальної факельної системи підприємства. Для попередження викиду палаючого конденсату з факельної труби передбачають багаторазову по довжині газопроводів сепарацію рідкої фази з скидаються парів і газів за допомогою ухилів факельних газопроводів, установки на них відбійників конденсату, конденсатовідвідників, випарників, а при необхідно сті теплоізоляцію і обігрів газопроводів.
Схема течії і взаємодії закручених газових потоків в циліндричному каналі ОТ. представлена модель дає можливість аналізу температурного поділу багатокомпонентної газового потоку із з'ясуванням ймовірності і глибини процесу конденсації і подальшої сепарації рідкої фази, проведення хімічних реакцій.
Конструкції виконання вихідного перетину ВЗУ.
На основі досліджень внутрішньої динаміки перебігу закручених потоків і процесу розширення газу в вихровий трубі при його закінчення через гвинтові канали був розроблений ряд конструкцій ВЗУ, що забезпечують посилення ефективності процесу охолодження і сепарації рідкої фази.
Одним із сучасних напрямків при розробці нових конструкцій апаратів осушки газу є принцип секціонування. Процеси сепарації рідкої фази, осушення газу гликолем, доулавліваніе абсорбенту відбуваються в одному апараті секційного типу. ЦКБН і УкрНДІгаз розроблені фільтроелементи секції доулавліванія абсорбенту.
В рамках спрощеної моделі осесимметричного течії можуть бути визначені сепараційні та витратні характеристики закрученого потоку. Як вже зазначалося вище, сепарація рідкої фази в такому потоці залежить в основному від розмірів крапель, кута закрутки і коефіцієнта ковзання. Ступінь вологості впливає на коефіцієнт сепарації значно слабкіше; це вплив обумовлено зміною розмірів швидкостей крапель під впливом несучої фази; збільшення уа призводить до зменшення осьової і тангенціальною складових швидкостей крапель; при цьому зменшуються відцентрові сили, що діють на краплі, але зростає час їх перебування в потоці. Перший фактор виявляється більш істотним, і з ростом уа коефіцієнти сепарації кілька-зменшуються. Вплив кута закрутки при ai30 виявляється значним. Вплив ступеня вологості і при змінних кутах закрутки залишається досить слабким.
Залежність константи рівноваги водню, розчиненого лігроїні, від температури. Розчинність водню також залежить від природи рідкої фази і її кількості. Зі зменшенням щільності розчинника, наприклад в ряду дизельне паливо - гас - бензин, розчинність водню зростає. Чим більше утворюється при сепарації рідкої фази, тим більше витрачається водню на розчинення.
Газ, очищений в першому апараті TBKCH-IC, по трубопроводу надходить у другій кожухотрубний вихровий теплообмінник ТВКСН-ПС. У цьому апараті відбуваються майже ті ж самі процеси, що й у першому. Але завдяки тому, що у ТВКСН-ПС геометричні розміри вихрових теплообмінних трубок, соплових каналів і отворів діафрагм розраховані для роботи в умовах низьких тисків (1 2 - 1 5 кгс /см2), а оброблюваний газ практично вільний від рідкої фази, то в ньому забезпечуються більш сприятливі гідродинамічні умови для створення температурного поділу (вихрового ефекту), а , отже, охолодження газу до більш низьких температур і конденсації залишилися парів изопропилбензола з подальшою сепарацією рідкої фази. У ТВКСН-ПС тиск газового потоку в залежності від режиму роботи апарату при зміні ц від 0 до 1 0 знижується в середньому від 125 до 0 4 кгс /см2 а температура у гарячого потоку знижується від 20 до 3 7 За; у холодного потоку - від 0 5 до - 2 4 С. Зміст изопропилбензола знижується із середньою концентрації 2 3 - 3 0 до 0 3 г /м3 при оптимальних режимах експлуатації апарату.
Як екстрагента на цих установках застосовуються головним чином фенол і фурфурол. Зазначені розчинники використовуються для очищення Дистиллат і деасфальтірованних пропаном залишкових масел. Екстракція зазвичай ведеться при підвищеній температурі (від 50 до 145 С з фурфуролом і від 50 до 100 С з фенолом), що полегшує змішання розчинника з маслом, досягнення фазового рівноваги і сепарації рідких фаз. Залежно від виду і якості вихідної сировини витрата розчинників становить від двох до чотирьох обсягів на один об'єм масла.
Установка працює в такий спосіб. Стиснутий компресорний повітря або газ через приймальний патрубок надходить у розподільну камеру (2), звідки по каналах ВЗП (8) у вигляді високошвидкісних закручених струменів потрапляє в труби (7), де і реалізується ефект температурного поділу з утворенням внутрішнього холодного потоку і зовнішнього підігрітого потоку . Ступінь розширення газу встановлюється за допомогою підбору площі перетину каналів ВЗУ в залежності від величини робочого тиску і допустимого рівня втрат тиску. У першому модулі відбувається попереднє очищення газу від крапельної вологи та механічних домішок, що виводяться через канали (11) в камеру (4), а потім через конденсатоот-водчік (25) в зливну ємність. Очищений газ з пріосевой області через діафрагмові канали ВЗП (8) і трубки (9) надходить в камеру (3), звідки через сполучний патрубок (13) і гвинтові канали ВЗП (20) у вигляді високошвидкісних закручених струменів направляється в трубу (19), в якій також відбувається температурне розділення газу, але ступінь розширення вже близька до л 2 що забезпечує створення умов для процесу конденсації пари з подальшою сепарацією рідкої фази в пристінну зону.
Установка працює в такий спосіб. Стиснутий компресорний повітря або газ через приймальний патрубок надходить у розподільну камеру (2), звідки по каналах ВЗП (8) у вигляді високошвидкісних закручених струменів потрапляє в труби (7), де і реалізується ефект температурного поділу з утворенням внутрішнього холодного потоку і зовнішнього підігрітого потоку . Ступінь розширення газу встановлюється за допомогою підбору площі перетину каналів ВЗУ в залежності від величини робочого тиску і допустимого рівня втрат тиску. У першому модулі відбувається попереднє очищення газу від крапельної вологи та механічних домішок, що виводяться через канали (11) в камеру (4), а потім через конденсатоот-водчік (25) в зливну ємність. Очищений газ з пріосевой області через діафрагмові канали ВЗП (8) і трубки (9) надходить в камеру (3), звідки через сполучний патрубок (13) і гвинтові канали ВЗП (20) у вигляді високошвидкісних закручених струменів направляється в трубу (19), в якій також відбувається температурне розділення газу, але ступінь розширення вже близька до я 2 що забезпечує створення умов для процесу конденсації пари з подальшою сепарацією рідкої фази в пристінну зону.
У випадках, коли навантаження по пару і рідини значно змінюються по висоті колони, її доцільно виконувати з частин різного діаметру і використовувати тарілки з різною кількістю потоків. Наприклад, атмосферна колона високопродуктивної установки (рис. 100) має у верхній і нижній частинах менший діаметр і тарілки з різною кількістю потоків. У перетинах з великою кількістю рідини - контурі циркуляційних зрошень, середньої і отгонной частинах колони - встановлені чотирипотокові клапанні тарілки. У перетині з невеликою рідинної навантаженням - над введенням сировини - встановлені одно-потокові тарілки. Перетікання флегми при зміні числа потоків на тарілках здійснюється розподільними колекторами. Для виведення зрошення у верхній і середній частинах колони встановлені збірні тарілки з трубами для проходу пари. Ці тарілки призначені також для перерозподілу флегми при її перетікання з двопоточних на чотирипотокові тарілки. У місці введення сировини встановлено пристрій, що складається з трьох конічних обичайок, нижня з яких є збіркою-розподільником флегми. Сировинний потік подається тангенціально по двом штуцерів: з одного штуцера потік потрапляє в кільцевий простір між верхньою і середньою конічними обичайками, а з другого - в область між середньою і нижньою обичайками. Такий поділ потоків сприяє більш спокійному їх введення і кращої сепарації рідкої фази.