ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Методы интенсификации газожидкостных процессов из "Интенсификация газожидкостных процессов химической технологии" Под интенсивностью I любого технологического процесса или аппарата подразумевается отношение одной из количественных характеристик (например, производительности или количества перенесенного тепла) к основной, чаще всего геометрической характеристике рассматриваемого объекта (например, объему рабочей зоны). Для химического реактора интенсивностью является количество продукции, получаемое в единицу времени и отнесенное к объему аппарата, для теплообменного аппарата — количество тепла, переданное в единицу времени через 1 м- поверхности теплообмена, для массообменного аппарата — масса вещества, переданная единицей объема аппарата в единицу времени. [c.5] При интенсификации используемых в промышленности газожидкостных процессов и создании новых объектов применяют большое количество технологических и конструктивных приемов. Выше уже было отмечено, что все многообразие методов интенсификации можно разделить на комплексные методы и декомпозиционные. В книге основное внимание уделено декомпозиционным методам. [c.5] На рис. 1 приведена классификационная схема по сути только декомпозиционных методов интенсификации газожидкостных процессов и аппаратов. В нижней части схемы показана условная иерархия уровней объекта. Если иерархическая цепочка технологическая линия — газожидкостной аппарат — контактная ступень — контактное устройство не может вызвать особых возражений, то порядок (взаимоподчиненность) уровней в левой части схемы весьма приблизителен. Для каледого рассматриваемого уровня объекта следует выяснить лимитирующую стадию и лишь после этого можно приступать к выбору конкретного метода или группы методов интенсификации. Приведенные в схеме АК-и РТ-методы представляют собой как бы арсенал тактических приемов интенсификации, причем один и тот же метод может быть использован на различных иерархических уровнях, а для каждого уровня есть своя группа, свой набор методов и приемов интенсификации. [c.6] Одним из наиболее эффективных способов интенсификации АК- и РТ-методов является метод совмещения. Как следует из схемы, совмещают химические процессы, по возможности используя тепловые эффекты химических реакций, химические процессы с тепло- и массообменными. Совмещают аппараты и их части, осуществляют их одно- и много-типное комбинирование и агрегатирование. [c.6] Сравнительно редко используют метод введения дополнительного вещества, относящийся к РТ-методам интенсификации. Принципы подбора катализаторов, расчета и оптимизации каталитических реакторов достаточно широко освещены в литературе [58 60], но мало уделено внимания такому весьма эффективному методу интенсификации, как введение в зону контакта дополнительного промежуточного теплоносителя, при конденсации или испарении которого соответственно подводится или отводится тепло. Этот прием, называемый еще организацией внутреннего теплообмена , позволяет осуществить подвод или отвод тепла при высоких значениях коэффициента теплопередачи. Кроме того, при его реализации зачастую получают побочные эффекты, не уступающие по значимости основному. К примеру, подавая в зону реакции промежуточный теплоноситель, кипящий при температуре, близкой к оптимальной для данного процесса, удается не только снять значительные количества тепла, выделяющегося при реакции, но и турбулизировать контактирующие фазы и облегчить перенос вещества из одной фазы в другую, исключить застойные зоны, при необходимости отвести вместе с парами промежуточного теплоносителя продукты реакции и т. д. Каждый из этих эффектов позволяет при умелом использовании получить значительный эффект интенсификации. [c.7] Эффект интенсификации газожидкостных массообменных процессов достигается введением различных разделяющих агентов с целью совмещения массообменных процессов и организации, например, азеотропной, экстрактивной или солевой ректификации или использованием специальных веществ, улучшающих абсорбтивные свойства абсорбента, или, наконец, использованием поверхностно-активных веществ, существенно изменяющих гидродинамическую обстановку процессов. [c.10] В последние годы в процессах фильтрации, реакционных и других все шире используют относящийся к РТ-методам сравнительно новый метод интенсификации — импульсное воздействие. В то же время этот метод еще недостаточно широко применяется для интенсификации газожидкостных процессов. [c.10] В ряде случаев при осуществлении тепло- и массообменных или химических процессов, как показала практика, целесообразен переход от гомогенных систем к гетероген-ньш. Изменение количества фаз достигается, в частности, введением в жидкость дополнительной газовой фазы. К примеру, известен и достаточно широко применяется в пищевой технологии прием интенсификации теплообменных процессов и аппаратов, заключающийся в повышении коэф-фрщнентов теплопередачи за счет принудительногааэрирования жидкого теплоносителя [121]. Эффективным оказался также ввод газовой фазы при проведении экстракционных процессов в системе жидкость — жидкость [1301. [c.11] При интенсификации действующих и новых объектов высокой единичной мощности особое значение приобретает выбор правильной тактики интенсификации. Для сложных газожидкостных систем одним из эф ктивных тактических приемов является так называемый дрейф на различных уровнях. К примеру, при разработке газожидкостных реакторов особенное значение приобретает глубокая проработка вопросов макрокинетики и термодинамики процесса с целью определения его лимитирующих стадий и выбор соответствующих РТ-методов интенсификации. Лишь после этого удается сформулировать требования к основному оборудованию процесса на различных иерархических уровнях и выбрать соответствующие приемы интенсификации из АК-методов. Однако не всегда удается интенсифицировать газожидкостный реактор таким прямым путем. Зачастую приходится многократно возвращаться от АК- к РТ- методам, и наоборот. Такая тактика была использована при разработке крупнотоннажного агрегата синтеза диметилформ-амида, когда пришлось совместить два реакционных процесса с противоположными тепловыми эффектами в едином объеме, химические процессы с тепло- и массообменными и организовать процесс в реакторах-ректификаторах и ре-акторах-десорберах, обеспечить внутренний теплообмен за счет испарения и конденсации одного из продуктов реакции в различных зонах аппарата, оптимизировать конверсию и организовать рецикл непрореагировавшего промежуточного продукта. Новые РТ-методы сочетались на различных уровнях с эффективными АК-методами интенсификации, что создало предпосылки для успешного внедрения объекта в промышленность. [c.12] Вернуться к основной статье