Науково-практичні основи інтенсифікації процесів тепломасообміну у виробництві кальцинованої соди

16. Фрумин В.М., Бурштейн В.М., Бурин В.Л., Гут В.М. Методика расчета степени превращения гидрокарбоната натрия в секционированном кальцинаторе с импульсно-псевдоожиженным слоем // Вестник Национального технического университета “ХПИ”. Харьков: НТУ “ХПИ”. 2001. № 14. С. 259-263.

Автору належить математична постановка задачі визначення ступеня перетворення гідрокарбонату натрію в процесі кальцинації.

17. Фрумин В.М., Пасичниченко Ю.Д. Исследование гидродинамики перекрестноточных контактных элементов // Вестник Национального технического университета “ХПИ”. Харьков: НТУ “ХПИ”. 2001. № 15. С. 168-171.

Автором на підставі випробувань на дослідному стенді визначені гідродинамічні характеристики перехреснотечійних контактних елементів.

18. Фрумин В.М., Бурин В.Л., Гут В.М., Бурштейн В.М. Методика расчета параметров секционированных теплообменных аппаратов с импульсно-псевдоожиженным слоем и погружным теплообменником // Труды Государственного научно-исследовательского и проектного института основной химии. Харьков: НИОХИМ. 2001. Т.72. С. 79-85.

Автору належить метод розрахунку кінетичних характеристик при імпульсному псевдо зрідженні шару порошкових матеріалів.

19. Фрумин В.М., Бурштейн В.М., Иваньчиков В.Н. Гидродинамика контактных элементов крупной перфорации с продувкой переливов // Вопросы химии и химической технологии. Днепропетровск: УГХТУ. 2002. № 1. С. 109-111.

Автору належить теоретичне обґрунтування і математичний опис гідродинаміки контактних елементів із продувкою переливів.

20. Фрумин В.М., Бурштейн В.М. Конденсация парогазовой смеси в пленочнотонкослойном аппарате // Вопросы химии и химической технологии. Днепропетровск: УГХТУ. 2002. № 2. С. 103-106.

Автору належить теоретичне обґрунтування конструкції і кінетичних характеристик процесу.

21. Фрумин В.М. Технологический режим работы дистилляционной колонны в производстве кальцинированной соды // Вестник Национального технического университета “ХПИ”.Харьков: НТУ “ХПИ”. 2002. № 3. С. 221-224.

22. Гут В.М., Фрумин В.М., Бурин В.Л., Бурштейн В.М. Термообработка мелкодисперсного сыпучего материала в аппарате с импульсно псевдоожиженным слоем// Вестник Национального технического университета “ХПИ”.Харьков: НТУ “ХПИ”. 2002. № 6, Т.1. С. 79-84.

Автору належать методи розрахунку кінетичних характеристик та моделювання процесу термообробки.

Авторські свідоцтва на винаходи

23. А.с. 521002 СССР, МКИ B 01 J 1/00. Карбонизационная колонна / Г.А.Ткач, Э.К.Беляев, И.Д.Зайцев, В.Д.Смоляк, В.М.Фрузин, Н.А.Цейтлин, Н.С.Старчиков (СССР) № 1708599/26. Заявл. 21.10.71. Опубл. 15.07.76. Бюл. № 26.4 с.

Автор запропонував конструкцію конусної перегородки між тарілками абсорбційної зони.

24. А.с. 997760 CCCР, МКИ B 01 D53/18. Тепломассообменный аппарат / В.М.Фрумин, Г.А.Ткач (СССР) № 3342133/23-26. Заявл. 22.09.81. Опубл. 23.02.83. Бюл. № 7. 4 с.

Автор запропонував конструкцію розподільчого пристрою подачі рідини та відводу газу.

25. А.с. 1225592 СССР, МКИ В 01D 3/32. Карбонизационная колонна / В.М.Фрумин, Г.А.Ткач, В.М.Задорский, В.В.Звонарев (СССР) № 3817122/23-26. Заявл. 27.11.84; Опубл. 23.04.86.Бюл. № 15.3 с.

Автору належить рішення з конструкції теплообмінних елементів.

26. А.с. 1704328 СССР, МКИ В 01D 53/18. Колонна для тепломассообмена в системах газ (пар) - жидкость / М.П.Матушкин, В.М.Фрумин, В.Н.Иваньчиков, С.И.Якушко, Г.Н.Ворошилов, Ю.Д.Пасичниченко (СССР) № 4246141/26. Заявл. 19.05.87. 5 с.

Автор запропонував конструкцію додаткових патрубків для введення газу (пари) і виконав їхні розрахунки.

27. А.с. 1553164 СССР, МКИ В 01 D 1/22. Пленочный конденсатор / М.П.Матушкин, В.М.Фрумин (СССР) № 4447620/24-06. Заявл. 23.06.88. Опубл. 30.03.90. Бюл. № 12. 4 с.

Автору належать конструктивні рішення і розрахунки камери наддуву.

28. А.с. 1721015 СССР МКИ C 01 D 7/18. Способ получения кальцинированной соды / В.М.Фрумин (СССР) № 4728622/26. Заявл. 9.08.89. Опубл. 23.03.92. Бюл. № 11. 4 с.

29. А.с. 1824376 СССР, МКИ С 01 D 7/18. Способ охлаждения СО2содержащего газа для карбонизации в содовом производстве / В.М.Фрумин, В.Н.Иваньчиков, В.В.Львов, В.Т.Колесниченко, В.А.Турчин (СССР) № 4826117/26. Заявл. 28.02.90. Опубл. 30.06.93. Бюл. № 24. 3 с.

Автору належить ідея використання технологічних рідин при охолодженні у прямому контакті газу для карбонізації.

Патенти на винаходи

30. Пат. 27796 Україна, МКІ C OI D 7/12. Спосіб кальцинації гідрокарбонату натрію / В.Л.Бурін, В.М.Бурштейн, В.М.Гут, І.Д.Зайцев, В.М.Фрумін (Україна). № 93040328. Заявл. 04.02.93. Опубл. 16.10.2000. Бюл. № 5. 2 с.

Автор запропонував разом з Буріним В.Л. подавати на кальцинацію у вертикальний апарат зріджений СО2 - газ в обсязі 20-40 % від обсягу газу кальцинації.

31. Пат. 45368 Україна, МКІ В 01 D 3/06. Дистиляційна колона фільтрової рідини виробництва соди / В.М.Фрумін, В.І.Молчанов, О.Ф.Зозуля (Україна).№ 97062878. Заявл. 18.06.97. Опубл. 15.04.02. Бюл. № 4. 2 с.

Автору належать розрахунки відношення вільного перетину до загального перетину колони.

Анотація

Фрумін В.М. Науково-практичні основи інтенсифікації процесів тепломасообміну у виробництві кальцинованої соди. - Рукопис.

Дисертація на здобуття вченого ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.17.08 - Процеси та обладнання хімічної технології - Національний технічний університет “Харківський політехнічний інститут” Міністерства освіти і науки України, Харків, 2002 р.

В дисертації на підставі виконаних експериментальних і теоретичних досліджень у дослідних, дослідно-промислових та промислових умовах виявлено шляхи інтенсифікації процесів тепломасообміну, виконано математичний опис сорбції газів і конденсації парогазових сумішей у вертикальних трубчастих плівко-тонкошарових апаратах, а також у прямому контакті з рідиною на тарільчастих контактних елементах, десорбції газів із рідини в апаратах з перехрестнотечійними контактними елементами великої перфорації та при термічній обробці порошкових матеріалів у імпульсно-псевдозрідженному шарі у вертикальному апараті з зануреною поверхнею теплообміну. Розроблені та створені нові конструкції тепломасообмінних апаратів інтенсивної дії і технологічні установки. Впровадження нових конструкцій апаратів і технологічних установок дозволило стабілізувати технологічний режим у виробництві кальцинованої соди, збільшити продуктивність карбонізаційних і дистиляційних колон на 25-30%, зменшити витрати теплоти та видаткові коефіцієнти.

Ключові слова: теорія, експеримент, тепломасообмін, абсорбція, дистиляція, псевдозрідження, інтенсифікація, плівково-тонкошаровий апарат, апарат прямого контакту, розрахунок, створення, кальцинована сода.

Аннотация

Фрумин В.М. Научно-практические основы интенсификации процессов тепломассообмена в производстве кальцинированной соды. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук по специальности 05.17.08 - Процессы и оборудование химической технологии - Национальный технический университет “Харьковский политехнический институт” Министерства образования и науки Украины, Харьков, 2002 г.

В диссертации рассмотрены методы исследования тепло- и массообмена на базе физического моделирования, сформулированы его основные положения при изучении процессов как на фиксированной поверхности раздела фаз, так и на поверхности, образуемой в результате их взаимодействия. Показаны основные методы измерений и обработки экспериментальных данных. Определены необходимые для повышения эффективности тепло- и массообмена требования, а именно: высокоскоростное движение взаимодействующих фаз с равномерным распределением их на контактных элементах (КЭ); эффективный и равномерный отвод (подвод) теплоты из зоны реакции; исключение или снижение до минимума инкрустирования поверхности КЭ.

Описаны исследования процесса одновременной абсорбции аммиака и диоксида углерода раствором хлорида натрия и получены значения кинетических коэффициентов с учетом химического взаимодействия этих компонентов в абсорбенте.

На основе анализа существующих конструкций и способов взаимодействия фаз на тарельчатых КЭ крупной перфорации определены пути их совершенствования за счет осуществления перекрестноточного движения газовых и жидкостных потоков. Описан крупномасштабный стенд для исследования указанных процессов в системе воздух-вода, на основании которых получены уравнения для определения гидродинамических характеристик: среднего времени пребывания жидкости на тарелке, величины гидравлического сопротивления и высоты газожидкостного слоя. На основе метода адиабатического испарения в поток воздуха также на этом стенде был изучен процесс межфазного массопереноса и получены зависимости кинетических коэффициентов от основных параметров процесса. Сделан вывод о том, что, поскольку изучаемые процессы протекают в гидродинамически подобных системах, то степень влияния комплексных переменных, входящих в полученные зависимости, должна сохраняться и для процессов десорбции аммиака и диоксида углерода в производстве кальцинированной соды, что и было подтверждено при исследовании опытно-промышленных и промышленных аппаратов.

Представлены результаты исследования процесса регенерации аммиака и диоксида углерода, который осуществляется путем дистилляции фильтровой жидкости. Определены оптимальные степень утилизации в конденсаторе дистилляции теплоты парогазовой смеси, поступающей из теплообменника дистилляции, и соотношение конструктивных параметров этих аппаратов. Разработана и исследована конструкция вертикально трубчатого конденсатора дистилляции с пленочно-тонкослойным движением фаз. Получены зависимости для определения коэффициентов теплоотдачи к пленке стекающей жидкости с учетом десорбции из нее газа, а также от конденсирующейся парогазовой смеси с одновременной абсорбцией в пленку конденсата газовых компонентов. Разработан и исследован принцип и установка для конденсации парогазовой смеси при ее прямом контакте с циркулирующей по наружному и внутреннему контурам флегмой, образующейся в результате конденсации. Определены параметры, характеризующие соотношение этих двух потоков флегмы, и получены зависимости для регулирования указанным процессом.

Разработан и изучен принцип термообработки (кальцинации) дисперсных материалов (гидрокарбоната натрия) в импульсно-псевдоожиженном слое при одновременной десорбции газов в секционном вертикальном аппарате с погруженной поверхностью теплообмена. На основе испытаний опытной и опытно-промышленной установок определены параметры, влияющие на этот процесс, и получены зависимости коэффициентов теплоотдачи к псевдоожиженному слою материала от этих параметров.

На основании проведенных исследований разработаны и созданы новые конструкции тепломассообменных аппаратов интенсивного действия и технологические установки. Внедрение новых конструкций аппаратов и технологических установок позволило стабилизировать технологический режим в производстве кальцинированной соды, повысить производительность карбонизационных и дистилляционных колонн на 25-30%, уменьшить затраты теплоты, снизить расходные коэффициенты.

Ключевые слова: теория, эксперимент, тепломассообмен, абсорбция, дистилляция, псевдоожижение, интенсификация, пленочно-тонкослойный аппарат, аппарат прямого контакта, расчет, создание, кальцинированная сода.

Annotation

FRUMIN V.M. Scientific and Practical Grounds of Heat and Mass Exchange in Soda Ash Plant. - Manuscript.

Dissertation for Degree of Doctor of Science (Technology), Specialty 05.17.08 - Chemical Engineering Processes and Equipment - National Technical University “Kharkiv Polytechnic Institute” Ministry of Education and Science of Ukraine, Kharkiv, 2002.

On the basis of experimental and theoretical research performed under experimental, pilot and industrial-scale conditions new ways have been revealed to intensify heat and mass exchange processes, mathematical description made of gas sorption and steam and gas mixtures condensation in vertical tubular thin-film units as well as by their direct contact with liquid at plate contact elements, gas desorption from liquid at large-opening cross-flow contact element units and also at thermal treatment of pulverulent materials in pulsed fluidbed in a vertical sectioned unit with submerged heat exchange surface. New designs of intense-action heat and mass exchangers and production plants have been developed. Introduction of new unit designs and production plants permitted to stabilize process conditions in soda ash plant, increase capacities of carbonation and distillation columns by 25-30%, reduce heat consumption, and specific consumption of materials.

Keywords: theory, experiment, heat and mass exchange, absorption, distillation, fluidization, intensification, sthin film, direct contact unit, calculation, creation, soda ash.

Размещено на Allbest.ru