Гідродинаміка газорідинних систем в реакторах з самоусмоктуючими перемішуючими пристроями

Abstract

В сучасній хімічній, нафтохімічній і мікробіологічній промисловості у масообмінних процесах, зокрема для систем газ-рідина, інтенсифікація та підвищення продуктивності апаратів об’ємного типу з перемішуючими пристроями є актуальною і пріоритетною задачею. Абсорбція та хемосорбція займають значне місце в структурі технологічних процесів різних виробництв, ефективність яких залежить від раціонального використання природних ресурсів, якості продукції та впливу виробництва на навколишнє середовище. Підвищення ефективності роботи масообмінних апаратів залежить від гідродинаміки газорідинної суміші в перемішуємому об’ємі. Особливість таких процесів, що супроводжуються хімічною реакцією, наприклад, хлорування, сульфування, окислення та ін. дуже часто визначається раціональним вибором апаратурного оформлення технологічних схем, серед яких в якості основних апаратів є реактори об'ємного типу з перемішуючими пристроями. Найбільш ефективними перемішуючими пристроями стандартного типу вважаються турбінні відкриті мішалки. Основною перевагою їх є створення розвинутої міжфазної поверхні за рахунок інтенсивного дроблення бульбашок газу або повітря та їх рівномірного розподілу в перемішуємому об'ємі. Дисертаційна робота присвячена теоретичним та експериментальним дослідженням процесу перемішування газорідинної суміші в апаратах об’ємного типу з самоусмоктуючими перемішуючими пристроями. Експериментально були отримані залежності для розрахунку коефіцієнту гідравлічного опору лопаті самоусмоктуючої мішалки. Визначені залежності продуктивності мішалки від конструктивних особливостей профілю порожнистої лопаті та її лобової частини. Визначені залежності потужності від частоти обертання мішалки та газовмісту перемішуємого об’єму. Отримані емпіричні формули для розрахунку витрати по газовій та рідинних фазах. Отримані наукові результати стали основою для розробки нової моделі пристрою для проведення газорідинних реакцій призначений для проведення реакцій в системі газ-рідина в апаратах об’ємного типу.

Процессы, сопровождаемые химической реакцией, например, процессы хлорирования, сульфирования, окисления и другие очень часто зависят от рационального выбора аппаратурного оформления. Качество продуктов этих реакций зависит от средства ввода газового реагента в зону реакции и общей гидродинамики в реакторе. В последнее время для этой цели используются самовсасывающие мешалки, которые, представляют собой вращающийся барботер. Последние позволили упростить технологические схемы производства, связанные с поддержанием избыточного давления на линиях подачи газового реагента. Для классических газожидкостных аппаратов известны гидродинамические расчеты, описанные в литературе, однако они неприемлемы или недостаточны для расчетов аппаратов с самовсасывающими мешалками. Диссертационная работа посвящена теоретическим и экспериментальным исследованиям процесса перемешивания газожидкостной смеси в аппаратах объемного типа с самовсасывающими перемешивающими устройствами. Экспериментально были получены зависимости для расчета коэффициента гидравлического сопротивления лопасти самовсасывающей мешалки. Определены зависимости производительности мешалки от конструктивных особенностей профиля полой лопасти и ее лобовой части. Определены зависимости мощности от частоты вращения мешалки и газосодержания перемешиваемого объема. Получены эмпирические формулы для расчета расхода по газовой и жидкой фазах. Полученные результаты стали основой для разработки новой модели устройства для проведения газожидкостных реакций предназначенного для проведения реакций хлорирования пассивных углеводородов в аппаратах объемного типа.

Dissertation work is devoted theoretical and experimental research of process of interfusion of gas-liquid mixture in the vehicles of by volume type with selfsuction mixing devices. Dependences were experimentally got for a calculation to the coefficient of hydraulic resistance the blade of selfsuction mixer . Dependences of the productivity of mixer are certain on the structural features of type of hollow blade and its frontal part. Dependences of power are certain on frequency of rotation of mixer and gas connect of mixing volume. Empiric formulas are got for the calculation of expense on gas and liquid phases. Got rezults became basis for development of new model device on for the of gas-liquid reactions intended for the of reactions of chlorinating of passive hydrocarbons in the vehicles of by volume type.