WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 | 2 || 4 |

В качестве следующего способа повышения эффективности смешения было предложено использовать в смесительных устройствах перфорированные шнеки, позволяющие уменьшить сопротивление аппарата при сохранении необходимого качества смешения за счет использования частично перекрестного движения компонентов.

Для исследования смешения в устройствах с перфорированным шнеком было рассмотрено изменение основных характеристик прямоточных смесителей в зависимости от отношения суммарной площади отверстий к площади проходного сечения трубы (удельной площади отверстий).

В качестве базовой расчетной модели была использована модель с одним сплошным шнеком с количеством витков равным 3,0 и постоянным шагом 0,24 м. Исследуемые модели имели по 10 круглых отверстий, равномерно распределенных по окружности диаметром 0,22 м. Удельную площадь отверстий меняли с помощью изменения диаметра (20, 30, 40 мм).

На основе данных полученных в результате компьютерного моделирования процесса построены графики зависимостей качества смешения и потерь энергии от величины удельной площади отверстий (рисунок 6).

а)

б)


а – дисперсия концентраций; б – потери энергии в смесителе

Рисунок 6 - График зависимости основных характеристик смесительного устройства от удельной площади отверстий перфорированного шнека для входных скоростей потока 0,813, 1,626 и 3,252 м/с

Как показало проведенное исследование, при прохождении потоком через закручивающее устройство, выполненное в виде перфорированного шнека, потери энергии (потери давления) уменьшаются при увеличении удельной площади отверстий, причем данную зависимость на первоначальном этапе можно с достаточной степенью точности описать линейно. В отличие от этого качество смешения на первоначальном этапе растет, но достигая своего максимума начинает уменьшаться.

Кроме представленных конструкций смесительных устройств на основе шнеков возможно применение их различных комбинаций.

В четвертой главе представлено описание разработанных конструкций массообменных аппаратов, а также результаты их опытно-промышленных испытаний на сероочистке коксового газа ООО «ЛУКОЙЛ - Пермнефтегазопереработка».

Разработанное устройство очистки газов (рисунок 7) включает цилиндрический корпус 1, который разделен перегородкой 6 на две камеры: кавитационно-вихревую и вихревую. Кавитационно-вихревая камера аппарата содержит патрубок для подвода жидкой фазы 2, форсунку для её распыления 3 и тангенциальный патрубок для ввода очищаемого газа 4. Вихревая камера в своем объеме содержит аксиальное закручивающее устройство 5, выполненное в виде шнека и патрубок для вывода газожидкостной смеси 7.

1 – корпус; 2 – патрубок подвода жидкости; 3 – форсунка; 4 – патрубок подвода газа; 5 – шнек; 6 – кольцевидная перегородка; 7 - патрубок для вывода газожидкостной смеси

Рисунок 7 - Общий вид аппарата

Закручивающее устройство 5 вихревой камеры аппарата может быть выполнено в виде нескольких шнеков на одной оси, либо в виде перфорированного шнека.

Кроме этого, разработаны модификации устройства для очистки газов, которые обладают рядом преимуществ по сравнению ранее используемой конструкцией. Так, кавитационно-вихревой абсорбер (патент 70153 РФ), отличается тем, что аксиальное устройство вихревой камеры аппарата имеет переменный шаг закрутки, позволяющий снизить сопротивление вихревой камеры и аппарата в целом за счет плавного изменения интенсивности закрутки потока с сохранением скорости массообменных процессов при использовании нестационарных режимов движения (рисунок 8).

1 – корпус; 2 – шнек с переменным шагом; 3 - патрубок для вывода газожидкостной смеси

Рисунок 8 – Вихревая камера аппарата с аксиальным закручивающим устройством переменного шага

1 – корпус; 2 – шнек; 3 – сепарационная насадка; 4,5 - патрубки для вывода газа и жидкости

Рисунок 9 – Аппарат с устройством разделения газожидкостного потока на выходе

Кавитационно-вихревой абсорбер (патент 70815 РФ) отличается от устройства для очистки газов (патент 66218 РФ) тем, что вихревая камера в своем объеме содержит каплеотбойное устройство и патрубки вывода газовой и жидкой фазы, расположенные, соответственно, в верхней и нижней части аппарата (рисунок 9). Данное отличие позволяет разделить газожидкостную смесь на выходе из аппарата, что дает возможность более широко использовать данное устройство при многоступенчатом процессе очистки газа.

На основании произведенных исследований был реконструирован массообменный аппарат для промышленной установки очистки газов, внедренный на ООО «ЛУКОЙЛ - Пермнефтегазопереработка».

В результате реконструкции была произведена перфорация ранее установленного шнека, а также установлен шнек предварительной закрутки с большим шагом.

Кроме этого, на выходе из аппарата для грубого разделения газожидкостной смеси была установлена сепарационная камера, принцип работы которой заключается в отделении дисперсной фазы под действием инерционных сил (рисунок 10).

1 – корпус; 2 – патрубок подвода жидкости; 3 – форсунка; 4 – патрубок подвода газа; 5 – кольцевидная перегородка; 6 – шнек предварительной закрутки; 7 – перфорированный шнек; 8 – сепарационная камера; 9 - патрубок для вывода газа; 10 - патрубок для вывода жидкости

Рисунок 10- Общий вид массообменного аппарата после реконструкции

В результате произведенной реконструкции массообменных аппаратов стало возможным:

- увеличить общую длину вихревой камеры аппарата без существенного изменения потерь энергии. Данный результат обеспечивается перфорацией основного шнека и установкой шнека предварительной закрутки потока с большим шагом;

- изменить технологическую схему процесса очистки газов за счет разделения газожидкостной смеси на выходе каждого аппарата.

Изменение технологической схемы процесса очистки газа, в свою очередь, позволило уменьшить количество циркулирующего абсорбента, обеспечить стабильность работы последовательных массообменных аппаратов за счет выравнивания движущей силы процесса и постоянства подачи в аппарат жидкой и газовой фазы.

После реконструкции массообменных аппаратов узел предварительной очистки газа коксовой установки от сероводорода стал работать по схеме, представленной на рисунке 11. В качестве сырья, как и раньше, использовался газ с установки коксования, расход которого составляет 8 12 тыс. м3/ч, с содержанием сероводорода от 4,5 до 8,5% масс. и давлением p = 0,3 0,35 МПа (3 3,5 атм.). Очистку газа от Н2S проводили на двух ступенях, каждая из которых включает три последовательно расположенных кавитационно-вихревых абсорбера. Очищаемый газ (поток I) поступает в первый коллектор смешения 1-3, где происходит взаимодействие с жидким поглотителем (25% раствор метилдиэтаноламина), который подается из емкости 11 насосом 10. После этого газожидкостная смесь поступает в сепаратор 7, где газ отделяется от раствора МДЭА и поступает на вторую ступень очистки, а отработанный абсорбент насосом 9 откачивается в блок регенерации (поток III).

На второй ступени, состоящей также из трех последовательно расположенных аппаратов 4 – 6, происходит смешение и массообмен с раствором регенерированного абсорбента (поток II). Затем газожидкостную смесь разделяют в сепараторе 8. Очищенный газ поступает на прием компрессоров (поток IV), а раствор МДЭА в емкость 11.

1 - 6 – кавитационно-вихревые абсорберы; 7, 8 – сепараторы; 9, 10 – насосы; 11 – емкость для сорбента после 1-го коллектора смешения.

Потоки: I – газ на очистку; II – абсорбент (раствор МДЭА); III – отработанный абсорбент на регенерацию; IV – очищенный газ

Рисунок 11 - Схема очистки газа коксовой установки от сероводорода после реконструкции

Результаты промышленных испытаний представлены в таблице 1.

Таблица 1 - Результаты промышленных испытаний абсорбера

Номер пробы

Расход очищаемого газа, м3/ч

Концентрация H2S, % об

Расход абсорбента, м3/ч

Степень очистки, %

в исходном газе

после I ступени

после II ступени

на I ступени

на II ступени

1

9300

6,89

4,62

2,66

20,4

19,2

61,3

2

9400

5,72

3,84

2,16

19,8

18,4

62,3

3

9800

6,01

4,18

2,25

20,1

20,1

62,5

4

9800

6,98

4,81

2,82

19,7

20,3

59,5

5

9300

6,15

4,40

2,37

19,2

19,6

61,5

6

8900

6,62

4,26

2,23

20,3

18,9

66,4

7

9100

6,87

4,44

2,79

18,8

18,1

59,3

8

9300

7,34

5,31

3,19

19,1

19,8

56,5

9

7900

6,01

4,03

2,38

18,5

19,5

60,4

11

8200

6,12

4,10

2,30

19,6

20,2

62,4

12

8300

6,52

4,29

2,18

20,7

20,9

66,5

13

8500

6,27

3,97

1,78

19,8

20,1

71,6

14

9100

5,88

3,80

2,11

19,2

19,3

64,1

15

8400

5,92

3,63

2,10

19,5

19,7

Pages:     | 1 | 2 || 4 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»