WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 ||

Четвертая глава посвящена совершенствованию технологической схемы очистки газов с блоком регенерации отработанного поглотительного раствора с использованием кавитационно-вихревых аппаратов, а также применению волновых аппаратов для регенерации отработанной щелочи.

Исследования по изучению влияния волновых воздействий на углеводороды в процессе регенерации отработанных водно- щелочных растворов проводили на модельных смесях: Н2О+бензиновая фракция (БФ); H2O+KCl; H2O; результаты приведены на рис.5 и 6.

Суть исследований заключалась в определении удельной электропроводности растворов до и после волновых воздействий, при изменении которой после обработки можно судить о химических изменениях в нефтяных эмульсиях, что может привести к интенсификации процессов в углеводородных системах.

Результаты исследований показывают (рис. 8), при волновом воздействии с повышением интенсивности обработки удельная электропроводимость раствора КС1 +Н2О растет, это указывает на сонолиз воды.

0,0,0,0,0,0,0,0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 Интенсивность, Вт/см Рис. 8. Зависимость удельной электропроводности раствора KCl+H2O от интенсивности обработки на ультразвуковом диспергаторе УЗДН-2Т см Уд.

электропроводность, 1/ Ом В дальнейшем были проведены эксперименты по изучению волновых воздействий на бензиновую фракцию, водную эмульсию бензиновой фракции.

Результаты экспериментов представлены на рис.9.

БФ БФ+0,1% воды БФ+0,5% воды БФ+1% воды Рис. 9. Зависимость удельной электропроводности диспергированной эмульсии БФ +Н2О от процентного содержания воды при волновом воздействии Бензиновая фракция имеет низкую удельную электропроводность, т.е. является диэлектриком, как и дистиллированная вода. После обработки обезвоженной бензиновой фракции волновым диспергатором изменение удельной электропроводности не наблюдается см (рис.9).

По литературным данным, распад молекулы воды в возбужденном состоянии на радикалы Н (кислая форма) и радикалы ОН (основная форма) становится наиболее вероятным, когда молекула воды находится в паровой фазе. В кавитационной полости происходит возбуждение молекул воды до различных энергетических уровней с образованием начальных продуктов сонолиза непосредственно внутри паровой полости:

Н О + Н О Н + Н О2 2 2.

Внутри этой полости Н О диссоциируется на Н+ и ОН-. Водород в присутствии О2 дает радикал НО, который ускоряет реакции окисления.

Исследование влияния температурного режима на процесс акустической регенерации проводилось на модельной смеси водно-щелочного раствора, с начальными концентрациями 0,0387 моль/л меркаптида натрия и 593 мг/л сульУд.

электропроводность, 1/ Ом см фида натрия. При продолжительность акустической обработки 180 с достигается максимальная степень окисления.

Как видно из рис.10, при изменении температуры от 80 до 95###С характерно интенсивное протекание реакции акустического окисления меркаптидов до дисульфидов, а сульфида до тиосульфата.

25 40 60 70 80 90 Температура, RSNa до RS_SR Na S до S Na S до S O Рис.10. Влияние температуры на процесс окисления сернистых соединений при волновом воздействии Необходимо отметить, что при температурах 40-60 ###С реакция акустического окисления сульфида натрия проходит с образованием элементарной серы.

На основании экспериментальных данных результатов окисления воднощелочного раствора предлагаем двухстадийный процесс регенерации щелочи.

На первой стадии будет осуществляться окисление сульфида натрия до элементарной серы и ее удаление, а на второй стадии окисление меркаптидов до нейтральных дисульфидов и их удаление.

Степень превращения, % Целью усовершенствования гидродинамического аппарата является повышение эффективности обработки углеводородных систем за счет установления минимального зазора между ротором и статором.

Исследование влияния зазора на величину электрического сигнала (спектральный диапазон 10-4000 Гц) с гидрофона позволили получить следующую графическую зависимость (рис.11).

0 0,05 0,1 0,2 0,3 0,Зазор, мм Рис.11. Зависимость интенсивности звуковой волны от зазора Как видно из графика, при зазоре менее 0,1 мм резко увеличивается величина сигнала с гидрофона и достигает своего максимального значения при зазоре 0,05 мм. Технически это можно достичь при аксиальном исполнении ротора и статора, что предлагается нами (рис.12).

Рис. 12 Устройство для физико-химической обработки жидких сред Напряжение, мВ 1 – ротор; 2 – вал; 3 – корпус; 4 – цилиндрическая втулка; 5 – статор; 6 – съемная крышка: 7, 8 и 9 – отверстия; 10 и 11 – области высокого и низкого давления; 12 – глухое отверстие; 13 и14 – входной и выходной патрубки; 15 – камера.

Во входной патрубок подается обрабатываемая жидкость под давлением. Ротор приводится во вращение, при этом отверстия ротора и статора совмещаются и перекрываются, а продавливаемая через них жидкость пульсационно истекает в камеру 15, вследствие чего в жидкости возбуждается кавитация, возникают ударные волны, турбулентные течения, интенсифицирующие физикохимические процессы в жидкой среде. Полость 10 (область высокого давления) и полость 11 (область низкого давления) соединяются дополнительными отверстиями ротора, вследствие чего снижается осевое усилие на ротор.

Проведенные исследования, а также разработанные конструкции абсорбера и гидродинамического аппарата позволяют предложить принципиально новую технологическую схему по очистке газов от сернистых соединений с блоком регенерации отработанных поглотительных растворов, с использованием кавитационно-вихревых воздействии, которая приводится на рис.13.

Технологическая схема по абсорбционной очистке газов с блоком регенерации отработанного абсорбента работает следующим образом: неочищенный газ подается в абсорбер А, где смешивается с абсорбентом (например, с водным раствором щелочи). В процессе контакта происходит удаление сернистых соединений по следующей схеме:

H2 S + NaOH Na2 S + H2O (1) RHS + NaOH NaRS + H O (2) Газожидкостная смесь из абсорбера А выводится в сепаратор С-1, где происходит разделение газовой и жидкой фаз. Для предотвращения уноса жидкости в виде капель сепаратор оснащен каплеотбойным устройством. Очищенный газ после сепаратора выводится в товарный парк. Насыщенный раствор абсорбента с серусодержащими компонентами направляется на стадию регенерации. Предлагаемая схема предполагает проведение регенерации насыщенного раствора путем его окисления кислородом воздуха при волновом воздействии.

Для генерирования волновой энергии схема оснащается гидродинамическим аппаратом предлагаемой нами конструкции. Процесс регенерации в гидродинамическом аппарате протекает по следующей схеме: на первой стадии при температуре 40-500С происходит окисление сульфида Na с образованием элементарной серы Na2 S + O2 S + NaOH (3) Элементарная сера из водно- щелочного раствора удаляется путем фильтрования. Далее водно- щелочной раствор подается на вторую стадию для удаления меркаптидов Na. Для этого водный раствор щелочи нагревают до 90950С и подвергают окислению кислородом воздуха при волновом воздействии:

NaSR + O2 RSSR + NaOH + H2O (4) Образовавшийся дисульфид выводится из гравитационного отстойника, а регенерированный NaOH возвращается в абсорбер.

Рис. 13. Схема очистки газов с блоком регенерации отработанного поглотительного раствора с использованием кавитационно-вихревых аппаратов:

А – абсорбер; С-1 – сепаратор; ГДА – гидродинамический аппарат; С-2 – гравитационный сепаратор;

Ф – фильтр; Т-1, Т-2 – теплообменные аппараты Выводы 1. Изучено интенсифицирующее влияние волновых воздействий на поглощение сернистых соединений водно-щелочными растворами из нефтяных углеводородов. Установлено, что при волновом воздействии возможно применение 2-4 %-ного щелочного раствора. Для промышленной реализации процесса абсорбции разработана конструкция абсорбера, позволяющая проводить процесс в кавитационно-вихревом режиме. Абсорбер оснащен саморегулирующим устройством проходного сечения в зависимости от подачи сырья и обеспечивает высокий массообмен между газовой и жидкой фазами.

2. Предложен механизм окисления тиолов и сероводорода при волновом воздействии. Установлено, что инициирование процесса окисления сернистых соединений волновым воздействием происходит путем диссоциации молекул воды. Оптимизированы температурные режимы процесса окисления сернистых соединений, при температуре до 40-50 0С процесс идет с образованием элементарной серы, при температуре 90о С и выше процесс идет с максимальным образованием дисульфидов.

3. Разработана конструкция гидродинамического аппарата с коаксиальным расположением ротора и статора, позволяющая достичь зазора между ними менее 0,1мм.

4. На основе разработанных конструкций предложена усовершенствованная технологическая схема процесса абсорбционной очистки углеводородных газов от сернистых соединений с двухстадийным блоком регенерации отработанных водно-щелочных стоков.

Список публикаций по теме диссертации 1. Хафизов Н.Ф. Кавитационно-вихревой абсорбер для очистки газов //Проблемы прогнозирования, предупреждения и ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций: III Всерос. науч.-практ. конф -Уфа, 2002.

2. Кузеев И.Р., Хафизов Н.Ф., Хафизов Ф.Ш. Применение вихревых аппаратов в процессах очистки газа от сероводорода //Проблемы прогнозирования, предупреждения и ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций: III Всерос.

науч.-практ. конф -Уфа, 2002.

3.Хафизов Ф.Ш., Хафизов Н.Ф., Ванчухин Н.Н., Процессы нефтепереработки в кавитационно-вихревых аппаратах. – Уфа: издательство УГНТУ, 1999.160с.

4. Климин О.Н., Мухарямов И.Ф., Хафизов Ф.Ш., Хафизов Н.Ф. Гидродинамический аппарат смешения // Наука и технология углеводородных дисперсных систем: II Международный симпозиум: Уфа: издательство УГНТУ, 2000.

5. Хафизов Ф.Ш., Шаяхметов Ф.Г., Непочатых В.А., Хафизов Н.Ф. Исследование волновых характеристик гидроакустического аппарата // Проблемы совершенствования дополнительного профессионального и социогуманитарного образования специалистов топливно- энергетического комплекса: Матер. межотрасл. науч.-практ. Конференции. - Уфа, 2001.

6. Хафизов Ф.Ш., Шаяхметов Ф.Г., Непочатых В.А., Хафизов Н.Ф. Исследование напорно–расходных характеристик гидроакустических аппаратов // Проблемы совершенствования дополнительного профессионального и социогуманитарного образования специалистов топливно- энергетического комплекса:

Материалы межотраслевой научно-практической конференции. -Уфа, 2001.

7. Пат. № 2143314. Газожидкостной реактор / Ф.Ш.Хафизов, И.П. Юминов, В.И Кузьмин., В Баженов, М.А. Аликин, Н.Ф Хафизов, опубл. 27.12.1999г;

Бюл № 35.

8. Пат. № 2171705 Способ очистки газа и устройства для его осуществления / Ф.Ш. Хафизов, Н.Ф Хафизов., А.Ш. Хайбдрахманов, А.В. Белоусов, М.А Аликин, опудл. 10.08.2001г Бюл № 22.

9. Пат № 2176929 Газожидкостной реактор / Ф.Ш. Хафизов, Н.Ф. Хафизов, В.С. Андреев, В.А. Зязин, Ю.Г. Морошкин, И.Ф. Хафизов опудл.

20.12.2001г., 35 №.

10. Пат. № 2185898 Устройство для физико-химической обработки жидких сред опудликованно/ Ф.Г. Шаяхметов, С.Б Глазистов., Ф.Ш Хафизов, Н.Ф Хафизов. – Бюл № 21 от 27.07.2002г.

Pages:     | 1 ||






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