CC BY
56Процессы и аппараты
УДК 66.013:66.047
Mikhail A. Ratasep1, Alexander N. Verigin2, Vitaliy S. Danilchuk3
MODERN TRENDS IN GASLIQUID MASS EXCHANGERS DESIGN (Review)
St-Petersburg State Institute of Technology (Technical University), Moskovsky Pr. 26, Saint-Petersburg, 190013, Russia. e-mail: lti-gti.maxp@yandex.ru
An analysis of modern mass transfer apparatus design has been performed. A new design of a rotating disk contactor that provides a significant, experimentally proved, increase in the efficiency of the process, is presented. Obstacles to a wide introduction of HIGEE in industry are discussed.
Key words: rotating disc contactor, HIGEE, gas-liquid system, mass transfer.
Введение
Наиболее перспективным направлением развития аппаратурного оформления массообменных процессов является разработка и внедрение роторных аппаратов. Несмотря на практически столетнюю историю создания таких аппаратов, они до сих пор неоправданно мало используются промышленностью и вызывают оторопь у производственников, хотя имеют неоспоримые преимущества перед ёмкостными аппаратами. В нашей статье мы постарались максимально подробно, рассмотреть и физически обосновать их конструкции, чтобы попытаться изменить предвзятое к ним отношение и способствовать дальнейшему развитию этой области химического машиностроения.
Массообменные аппараты, работающие с системами газ-жидкость, можно рассматривать в зависимости от технологического назначения, давления и конструкции внутреннего устройства, обеспечивающего контакт между фазами. В зависимости от внутреннего устройства различают аппараты тарельчатые, насадочные, плёночные и роторные. Аппараты с тарельчатыми и насадочными контактными элементами, ввиду их геометрических особенностей, обычно называют колоннами. По технологическому назначению различают колонны атмосферно-вакуумных установок, термического и каталитического крекингов, вторичной перегонки
М.А. Ратасеп1 , А.Н. Веригин2, В.С. Данильчук 3
СОВРЕМЕННЫЕ ТЕНДЕНЦИИ РАЗВИТИЯ ГАЗОЖИДКОСТНЫХ МАССООБМЕННЫХ АППАРАТОВ (Обзор)
Санкт-Петербургский государственный технологический институт (технический университет), Московский пр. 26, Санкт-Петербург, 190013, Россия е-таП: lti-gti.maxp@yandex.ru
Выполнен анализ конструкций аппаратов для проведения процессов переноса массы/ в системе газ-жидкость при подводе механической энергии. Приведена конструкция аппарата, обеспечивающая значительное, экспериментально подтверждённое, повышение эффективности проводимого процесса. Рассмотреныы препятствия широкого внедрения роторны/х массообмен-ных аппаратов в промышленность.
Ключевые слова: роторные аппараты, система газ-жидкость, перенос массы.
нефтепродуктов, а также колонны для ректификации и абсорбции газов, стабилизации лёгких нефтяных фракций и т.д. В зависимости от рабочего давления колонны подразделяются на вакуумные, атмосферные и работающие под давлением.
Тарельчатые и насадочные колонны [1-3] являются наиболее распространёнными
массообменными аппаратами. В тарельчатых колоннах контактные элементы выполнены в виде тарелок, обеспечивающих режим противотока между газом (паром) и жидкостью Известно большое число конструкций тарелок: колпачковые, клапанные, жалюзийные, ситчатые и без переливных устройств (провальные). Тарелки имеют сравнительно высокую эффективность, но большое гидравлическое сопротивление. Поэтому наибольшее распространение они нашли, когда падение давления в аппарате не является решающим фактором, и используются при проведении процессов при атмосферном и повышенном давлении или под небольшим вакуумом.
В насадочных колоннах контакт между жидкостью и газом осуществляется на поверхности контактных элементов. Поэтому важнейшими характеристиками насадки являются удельная поверхность и её свободный объем. На сегодняшний день насадки изготавливают из органических или керамических материалов как отдельных элементов с
1. Ратасеп Михаил Альбертович, канд. техн. наук, доцент, каф. химической энергетики, e-mail: kmahp@yandex.ru Mikhail A. Ratasep, Ph.D (Eng.), Associate Professor, Department of chemical power
2. Веригин Александр Николаевич, д-р техн. наук, профессор, каф. химической энергетики, e-mail: lti-gti.maxp@yandex.ru Alexander N. Verigin, Dr. Sci. (Eng.), Professor, Department of chemical power
3. Данильчук Виталий Сергеевич, канд. техн. наук, доцент, каф. химической энергетики, e-mail: vitsd61@mail.ru Vitaliy S. Danil'chuk, Ph.D (Eng.), Associate Professor, Department of chemical power
Дата поступления - 10 октября 2018 года
большой удельной поверхностью, или из тонколистовых металлов и сеток в виде пакетов и блоков.
Насадочные колонны имеют меньшее по сравнению с тарельчатыми колоннами гидравлическое сопротивление, приходящееся на одну теоретическую тарелку, поэтому они вполне пригодны для проведения процессов под вакуумом. Их достоинством является простота конструкции и возможность использования насадки из неметаллических, стойких к коррозии материалов. Однако они малопригодны при работе с загрязнёнными жидкостями. В случае малых количеств орошающей жидкости не всегда удаётся достичь полного смачивания насадки. Это препятствует их широкому распространению.
Особое место занимают регулярные насадки (например, аппараты с вертикальными контактными решётками (АВР) [4]), которые позволяют достигать высокой эффективности массопереноса. Сложны по конструкции, и требуют при изготовлении специального оборудования и оснастки.
Широкое применение колонных аппаратов связано в первую очередь с их большой удельной производительностью. В большинстве случаев они имеют широкую область устойчивой работы и могут эксплуатироваться при значительных колебаниях расхода газовой и жидкой фазы. Это позволяет использовать однотипные устройства в различных технологических процессах.
Основным недостатком колонных аппаратов является их огромная металлоёмкость. Так как габариты аппарата зависят от особенностей гидродинамики и массопереноса, то, в отдельных случаях, высота колонн может достигать несколько десятков метров. Эксплуатация таких аппаратов связана с большими материальными затратами. Ремонт и технический осмотр колонн предполагает проведения высотных работ, требующих дорогостоящего оборудования и специальной подготовки технического персонала. Уменьшить высоту колонных аппаратов можно за счёт использования высокоэффективных контактных устройств, позволяющих увеличить число теоретических тарелок приходящихся на единицу высоты аппарата.
Особенности интенсификации массопереноса в системах газ-жидкость
Сущность массопереноса, протекающего в системе газ-жидкость, заключается в переносе некоторого количества вещества из одной фазы в другую. Количество вещества, переданное в единицу времени определяет скорость массопереноса, увеличение которой и обеспечивает интенсификацию процесса. В общем случае представление о возможных путях интенсификации изучаемых процессов можно получить на основе анализа уравнения массопереноса дМ / ёх = К^р АС. Левая часть уравнения -
скорость массопереноса, увеличить которую можно за счёт увеличения коэффициента массопереноса К и
площади поверхности контакта фаз £ .
Коэффициент массопереноса зависит от различных гидродинамических, геометрических и физико-химических факторов.
Технологические факторы. температура, давление, концентрация вещества, а также физические свойства взаимодействующих фаз (вязкость, плотность, коэффициент диффузии). Коэффициент массопереноса пропорционален коэффициенту диффузии й в степени от 0,5 до 0,67 и обратно пропорционален вязкости V в степени от 0,2 до 0,47 [5].
Температура может влиять на коэффициент массопереноса только через изменение физических свойств системы. Увеличение температуры Т приводит к увеличению й (пропорционально Т'75) и V (пропорционально Т'5). При очень большой концентрации компонента в газовой фазе, соизмеримой с концентрацией самой фазы, коэффициент к увеличивается [6, 7]. Для жидкой
фазы это не имеет значения. Следовательно, для интенсификации массопереноса достаточно подобрать такие физические параметры и свойства обрабатываемых веществ, которые увеличивали бы общий коэффициент массопереноса. Однако в реальных условиях, из технологических соображений, физико-химические свойства веществ являются неизменными параметрами. В этом случае увеличение скорости массопереноса возможно лишь за счет гидродинамических или геометрических факторов.
Геометрические факторы. Анализ геометрических факторов с точки зрения возможности интенсификации массопереноса представляет интерес в основном при переходе от лабораторного оборудования к промышленным аппаратам. Коэффициент массопереноса несколько уменьшается в сравнении с лабораторным аналогом, это наблюдается и при увеличении геометрических размеров контактных устройств (например, в насадочных колоннах). Для скрубберов коэффициент К обратно
пропорционален высоте абсорбционной зоны в степени от 0,33 до 0,8 [8]. С точки зрения геометрических факторов, массоперенос протекает интенсивнее в небольших аппаратах с контактными устройствами, имеющими меньшие геометрические размеры.
Гидродинамические факторы. Наибольший интерес, с точки зрения интенсификации массопереноса, представляют гидродинамические факторы. Высокая относительная скорость движения фаз значительно увеличивает коэффициент массопереноса. Важным фактором является направление движения фаз. Например, более высокое его значение достигается при противотоке фаз; меньшее - при прямотоке и промежуточное - при перекрёстном токе [5].
Хорошо известно, что массоперенос, протекающий в тонких плёнках или в мелких каплях, обладает большей интенсивностью.
Интенсифицирующее действие заключается в увеличении коэффициента массопереноса К
пропорционально уменьшению толщины плёнки 8 или диаметра капли.
Значительно увеличивают скорость массопереноса внешние воздействия, каковыми являются центробежное поле или колебания [9, 10]. Например, для стандартной колонны, помещённой на центрифугу, при ускорении в 6д высота единицы переноса снизилась в 2 раза [7]. Была испытана
колонна с вибрирующими ситчатыми тарелками [11]. В опытах по абсорбции С02 водой при частоте вибрации 37,5 - 41,7 Гц высота единицы переноса была в 5-6 раз ниже, чем при отсутствии вибрации.
Поверхность контакта фаз. Для систем газ-жидкость также важным параметром является поверхность контакта фаз. Чем больше поверхность, через которую осуществляется массоперенос, тем он интенсивнее. Увеличение поверхности можно достичь за счет:
- развитой поверхности контактных элементов (насадочные колонны);
- интенсивных пенных или струйно-капельных режимов работы аппарата (тарельчатые колонны и аппараты с вертикальными контактными решётками);
- установки в аппарате механического перемешивающего устройства, способного увеличивать поверхность взаимодействия фаз, что позволяет интенсифицировать и массоперенос.
Еще одним важным фактором, влияющим на скорость массопереноса, является время контакта фаз. Чем меньше время контакта, тем выше коэффициент массопереноса. При этом количество вещества, перешедшее из одной фазы в другую, также уменьшается. Представляет интерес не столько общее время контакта, сколько время, за которое происходит обновление поверхности контакта фаз. Скорость переноса вещества в момент образования межфазной поверхности достаточно высока и со временем она быстро уменьшается, стремясь к некоторому постоянному значению. Следовательно, увеличение интенсивности массопереноса может быть достигнуто за счет создания в аппарате таких условий, при которых межфазная поверхность будет обновляться за сравнительно короткий промежуток времени.
Проведённый анализ позволил выявить особенности интенсификации массопереноса в системе газ-жидкость. Это наличие центробежного поля, использование жидкой фазы в виде тонкой плёнки и (или) мелких капель (пузырей), наличие развитой быстро обновляющейся поверхности контакта фаз, высокая относительная скорость движения фаз, взаимодействующих при противотоке или перекрёстном токе. Рациональный учёт этих особенностей позволит создавать высокоэффективные аппараты, обладающие сравнительно малыми размерами и низким энергопотреблением. Рассмотрим, насколько успешно они учтены в известных конструкциях подобных аппаратов.
Роторные массообменные аппараты
Их можно разделить на две основные группы в зависимости от характера течения среды: поверхностно-плёночные аппараты и струйно-капельные.
В аппаратах первой группы центробежная сила используется для создания плёночного течения жидкости, а массоперенос происходит на поверхности плёнки. Они достаточно широко используются в промышленности [12-15]. Основным условием эффективной работы таких аппаратов является формирование равномерной плёнки жидкости на контактной поверхности. Наиболее известен роторно-плёночный ректификатор фирмы "Luwa" [12], который представляет собой вертикальный цилиндрический корпус, снабжённый обогреваемой рубашкой. Внутри
корпуса расположен ротор, в виде полого цилиндра, снабжённого снаружи лопастями. При работе исходная смесь поступает в аппарат через верхний штуцер и посредством лопастей ротора распределяется по внутренней поверхности корпуса, в виде стекающей вниз плёнки жидкости. Применяются роторные колонны "Luwa" диаметром от 0,5 до 1 м (рисунок 1). Они имеют большое свободное сечение и низкое гидравлическое сопротивление. Рекомендуются для разделения смесей, когда требуется высокая эффективность.
ю
Рисунок 1. Ректификатор «Luwa»: 1 - корпус; 2 - рубашка; 3 -ротор; 4 - уплотнение; 5 - привод ротора; 6 - подача исходной смеси; 7 - слив продукта; 8 - выход пара; 9 - ввод флегмы; 10 - ввод пара; 11 - вход охлаждающей жидкости; 12 -выход охлаждающей жидкости; 13 - вход теплоносителя; 14 -выход теплоносителя
Получили распространение аппараты Шведской фирмы "Alfa-Laval" [13]. Ротор аппарата набирается из пустотелых усечённых конусов, вращающихся вместе с полым валом. Продукт через центральный ввод поступает на внутренние поверхности конических элементов и под действием центробежной силы растекается по ним в виде тонкой плёнки. Эти аппараты обладают высокой удельной производительностью при незначительном времени пребывания продукта в рабочей зоне. Основным недостатком такого аппарата является наличие массивного ротора сложной конструкции (рисунок 2).
Рисунок 2. Плёночный испаритель фирмы "Alfa-Laval": 1 - вал; 2 - кольцевой сборник; 3, 7 - напорная трубка;
4 - питающая трубка; 5 - набор конусов; 6 - ротор.
К аппаратам с вращающейся контактной поверхностью относятся и многоцилиндровые колонны. Аппарат состоит из четырёх коаксиальных цилиндров, два из которых вращаются в одном направлении, а два других - в противоположном. Жидкость подаётся в кольцевой зазор между первым и вторым цилиндрами и под действием центробежных сил растекается по поверхности в виде тонкой плёнки. Достигнув свободного края цилиндра, жидкость попадает в следующий кольцевой зазор. Газ движется в кольцевом зазоре навстречу жидкости.
Рисунок. 3. Многоцилиндровая роторная ректификационная колонна: 1 - верхний вал; 2 - цилиндр; 3 - смотровое окно; 4 - труба для подачи флегмы; 5 - подача
смазки в подшипник; 6 - распределитель флегмы; 7 - подшипник; 8 - турбулизаторы; 9 - цилиндры ротора; 10 - направляющий фланец; 11 - нижний вал.
Существует изменённая конструкция [15], когда контактный элемент представляет собой концентрически расположенные чередующиеся отбортованные с обоих концов цилиндры и конусы с большим верхним основанием и перфорированной поверхностью. Жидкость в виде тонкой плёнки стекает по внутренней поверхности вращающегося цилиндра до прорезей, через которые сбрасывается на внутреннюю поверхность усечённого конуса, соседнего
с цилиндром. Затем жидкость поднимается вверх по конической поверхности и сбрасывается на следующий цилиндр. Газ проходит через зазоры между вращающимися цилиндрами и усечёнными конусами.
Другой конструктивной модификацией аппаратов рассматриваемого типа являются аппараты с ротором, выполненным в виде спиральной ленты с торцевыми крышками [16]. При вращении ротора жидкость распределяется по поверхности спирали в виде плёнки, а газ движется навстречу жидкости и поступает на периферии спирали.
Достоинствами описанных конструкций является наличие противотока взаимодействующих фаз, благодаря чему достигается высокая эффективность подобных аппаратов. Несмотря на это они не получили широкого распространения в абсорбции, что объясняется сложностью их устройства, высокой стоимостью и низкой производительностью.
В аппаратах второй группы центробежная сила используется для организации направленного движения фаз и диспергирования жидкости на мелкие капли. Аппараты второй группы также широко используются в качестве абсорбционных агрегатов, которые условно можно разделить на. аппараты с ударно-распылительными контактными устройствами аппараты с барботажно-распылительными контактными устройствами.
В аппаратах первой группы жидкость, распылённая тем или иным способом, движется от центра контактного устройства к периферии, ударяется о стенку, теряет скорость и стекает на следующую контактную ступень, где процесс повторяется. Контакт между жидкостью и газом создаётся за счёт того, что газ, проходя через патрубки, пронизывает завесу капель жидкости.
Один из аппаратов этого типа, предложен Киршбаумом и Штором [17]. Он состоит из цилиндрического корпуса с вмонтированными в него тарелками (рисунок 4). На валу, который расположен по оси аппарата, установлены разбрызгивающие устройства. Каждая ступень колонны состоит из пакета концентрических усечённых конусов, смонтированных на вращающемся валу, отбойников капель, укреплённых на обечайке, колонны и сборной тарелки с переливным устройством и патрубками для прохода газа. Под действием центробежной силы жидкость поднимается по конусам до верхней кромки и разбрызгивается в виде параллельных завес, состоящих из мелких капель. Капли улавливаются отбойниками и стекают в сборную тарелку, откуда жидкость частично сливается через переливное устройство на нижележащую тарелку, а основная часть вновь подхватывается конусами.
Рисунок 4. Схема ступени массопереноса роторной колонны
Киршбаума-Штора: 1 - пакет усеченных конусов; 2 - вал; 3 - отбойник капель; 4 - корпус; 5 - сборная тарелка; 6 - переливное устройство; 7 - патрубки.
Несколько иную конструкцию имеют аппараты с цилиндрическими перфорированными устройствами для диспергирования жидкости. Например, предложен многоступенчатый роторный аппарат [18], состоящий из вертикального корпуса, внутри которого вмонтированы тарелки с патрубками для прохода газа. На одной оси с корпусом на вращающемся валу установлены распылительные роторы, выполненные в виде полого тонкостенного цилиндра с гофрированной в вертикальном направлении боковой поверхностью, с отверстиями на внешних гребнях гофр для прохода жидкости после диспергирования. Заборное устройство распылительного ротора выполнено в виде ступенчатой винтовой втулки, внутри которой укреплена ленточная спираль, ограниченная вращающимся тонкостенным полым цилиндром. Этот цилиндр имеет в верхней части направляющий отбойник, расположенный выше ступени винтовой втулки и отогнутый под углом, обеспечивающим направление движения жидкости в нижнюю зону цилиндра диспергирования. Отличие работы аппарата от описанного выше заключается в том, что жидкость из заборной чаши тарелки захватывается ленточной спиралью втулки и направляется в нижнее сечение цилиндра диспергирования. Где под действием центробежной силы она поднимается по гофрированной боковой поверхности и через отверстия выбрасывается в виде капель (рисунок 5).
Рисунок 5. Схема устройства массообменной ступени роторной колонны с цилиндрическими перфорированными устройствами для диспергирования: 1 - корпус; 2 - тарелка; 3 - патрубки; 4 - вал; 5 - распылительный ротор; 6 - цилиндр; 7 - отверстия; 8 - винтовая втулка; 9 - полый цилиндр;
10 - отбойник брызг.
По сравнению с колоннами Киршбаума-Штора такие аппараты обладают рядом преимуществ: компактностью устройства диспергирования; лучшим использованием внутреннего пространства аппарата за счет большой высоты перфорированной части; возможностью регулирования дисперсности распыления жидкости путем подбора диаметра отверстий перфорации цилиндров.
КПД тарелки в аппаратах с ударно-распылительными контактными устройствами изменяется в пределах 0,3-0,8 при частоте вращения ротора 350-1000 об/мин [19-23]. Приведённая скорость газа для таких аппаратов принимается равной 0,8-1 м/с. При увеличении скорости газа эффективность аппарата значительно падает, что объясняется ухудшением гидродинамической обстановки на контактных элементах.
В аппаратах с барботажно-распылительными
контактными устройствами контакт между газом и жидкостью достигается за счёт противоточного или перекрёстного движения газа и жидкости. При этом жидкости движется под действием центробежной силы от центра контактного устройства к его периферии. Типичным представителем аппаратов такого типа является роторный аппарат системы В. С. Николаева [24]. В этом аппарате на вертикальном валу укреплены конические тарелки с кольцевыми рёбрами (рисунок 6). Эти тарелки чередуются с неподвижными тарелками, укреплёнными на стенках колонны. Неподвижные тарелки также имеют кольцевые ребра. Подвижная и неподвижная тарелки образуют контактное устройство. Жидкость поступает в центральную часть колонны и под действием центробежной силы направляется от центра к периферии. Газ движется в противоположном направлении. На каждой паре тарелок происходит многократный барботаж газа через слой жидкости и его перемешивание. При переходе через кольцевые ребра жидкость многократно диспергируется. Эффективность пары, состоящей из смежных подвижного и неподвижного колец, составляет 0,6-0,8 теоретической тарелки. Гидравлическое
сопротивление по газу равно 10-15 Па.
Рисунок 6. Роторный аппарат системы В. С. Николаева.
С целью повышения эффективности в аппарате Аношина А.М. верхняя неподвижная тарелка имеет лопатки, размещённые между концентрическими кольцами нижней тарелки [25]. В этом случае контакт между фазами осуществляется на поверхности лопаток и в пространстве между ними. Показано, что его эффективность может быть оценена как 0,8 теоретической тарелки, при скорости газа не более 0,8 м/с [26].
В следующем аппарате использован принцип рециркуляции жидкости в элементах контактного устройства [27]. Аппарат состоит из цилиндрического корпуса, по оси которого расположен вал (рисунок 7). На валу установлен конус-ротор, на наружной и внутренней поверхности которого укреплены коаксиальные перфорированные кольца. В промежутки между ними входят перфорированные кольца, укреплённые на конусах-статорах так, что между кольцами образованы лабиринтные каналы. Жидкость поступает в полость первого кольца ротора, под действием центробежной силы последовательно проходит каждую пару подвижных и неподвижных колец и благодаря перфорации делится на несколько ярусов или завес из капель, которые разрушаются, ударяясь о поверхность неподвижных колец, и взаимодействуют с газом, движущимся противотоком по отношению к жидкости. Попадая на нижний
неподвижный конус, жидкость движется от стенки аппарата к его центральной части. При этом вращающиеся кольца увлекают жидкость на свою поверхность и вследствие перфорации отбрасывают её к периферии, осуществляя тем самым многократную циркуляцию жидкости на каждой контактной паре колец. Избыток жидкости из центрального кольца статора стекает на нижележащий конус-статор. Газ движется снизу вверх по высоте аппарата, проходя последовательно одну контактную секцию за другой и меняя при этом направление от центра к периферии и от периферии к центру. Такие аппараты обладают высокой разделительной способностью. Однако их производительность невелика, так как живое сечение контактного устройства составляет всего 5-7 % от общей площади сечения аппарата.
Рисунок 7. Схема секции роторного аппарата с перфорированными контактными элементами: 1 - вал; 2 - дистанционная втулка; 3 - конус-ротор; 4 - конус статоры; 5 - дистанционные корзины; 6 - корпус.
Для осуществления хемосорбции и обработки мало концентрированных газов жидкими поглотителями Сафиным Р.Ш. предложен аппарат [28], на вертикальном валу которого укреплён ротор, состоящий из концентрических колец и конуса-питателя, соединённых с втулкой. Передаточное устройство состоит из периферийного и центрального желобов, соединённых между собой перетоками. При вращении ротора жидкость из центрального кольцевого желоба подается конусом-питателем на внутреннюю поверхность первого от центра кольца. Коническая часть колец ротора способствует удержанию жидкости при вращении. С первого кольца жидкость разбрызгивается на второе и т.д. и, наконец, на стенку аппарата и собирается в периферийном желобе передаточного устройства, откуда по перетокам стекает в центральный кольцевой жёлоб. Часть жидкости вновь забирается конусом-питателем, а остальная часть за счёт переполнения центрального желоба стекает на нижележащую ступень аппарата. Газ контактирует с жидкостью, переходя через кольцевые зазоры между кольцами ротора. Из-за большого живого сечения аппарат обладает малым гидравлическим сопротивлением контактной ступени 2,5-20 Па.
Повышение эффективности массопереноса в подобном аппарате [29] достигается за счёт дополнительного перемешивания газовой фазы путём наложения пульсаций каждой ступени аппарата. Для этого под каждой ступенью на валу ротора установлены лопасти, имеющие форму секторов, а под ними закреплены диски с вырезами, имеющими форму и размеры лопастей, их число равно числу лопастей. При вращении вала лопасти открывают и закрывают секторные прорези неподвижных дисков. При этом с известной частотой скорость газа изменяется от
минимального до максимального значения, что приводит к пульсации потока движущегося по колонне. Перемешенный за счет наложения пульсаций газ поступает в ступень, где контактирует с жидкостью, движущейся по поверхности цилиндров. Преимуществом колонны является то, что она обеспечивает более интенсивный контакт фаз и не требует больших затрат на изменение конструктивных элементов колонны. С целью уменьшения гидравлического сопротивления колонны лопасти могут устанавливаться под углом для создания вентиляционного эффекта.
Повысить эффективности переноса массы можно, если уменьшить проскок газа в кольцевом зазоре без контакта с жидкостью [30]. В коаксиально отбортованных цилиндрах имеются щелевые горизонтальные прорези, которые расположены так, чтобы прорезь предыдущего цилиндра перекрывалась поверхностью последующего. Жидкость, поступающая на внутреннюю поверхность отбортованного цилиндра, распыляется через щелевые горизонтальные прорези на внутреннюю поверхность следующего цилиндра. Газ, поднимаясь снизу вверх, проходит в зазор между отбортованными цилиндрами и контактирует с плёнкой жидкости, текущей по поверхности цилиндров и летящими в зазоре мелкими каплями жидкости, которые перекрывают зазор на нескольких уровнях по высоте цилиндров, что уменьшает проскок газа без контакта.
Известны аппараты, в которых жидкая фаза движется не только в виде струй или капель, но и в виде плёнки, образующейся на поверхности контактных элементов. Такие аппараты, хотя и условно, можно отнести к барботажно-распылительным устройствам. Например, известна роторная колонна для проведения массопереноса в системах газ - жидкость [31]. Контактная ступень колонны состоит из распределительного устройства, в виде перфорированного стакана, спирального сетчатого элемента и вертикальных проволочных спиралей, закреплённых между его витками. Жидкая фаза по патрубкам поступает в перфорированный стакан и под действием центробежной силы направляется в виде струй на поверхность спирального сетчатого элемента и вертикальных проволочных спиралей. В результате осуществляется дробление жидкости с последующим её проскоком на периферийные участки. Часть жидкости удерживается на сетке силами поверхностного натяжения. После прохождения контактной ступени жидкость собирается в кольцевом кармане и через сливные патрубки подаётся в распределительное устройство следующей ступени. Восходящий поток газа последовательно проходит через ступени контакта, интенсивно взаимодействуя с распределённой по сечению аппарата жидкостью. Аппарат имеет низкое гидравлическое сопротивление, благодаря чему рекомендован для абсорбционной очистки газовых выбросов.
Контактная ступень колонны для проведения абсорбции содержит распределительный
перфорированный стакан, верхнее и нижнее глухие кольца и закреплённые между ними перфорированные контактные кольца [32]. При работе колонны жидкость выбрасывается из распределительного стакана в виде струй на верхнюю поверхность контактных колец (рисунок 8). Их нижняя поверхность смачивается через
отверстия в кольцах. Под действием центробежных сил турбулентная плёнка жидкости движется по поверхностям колец в радиальном направлении от центра к периферии. Газ (пар) проходит в пространстве между контактными кольцами в радиальном направлении от периферии к центру ступени и контактирует с жидкостью в условиях противотока. Благодаря этому увеличивается движущая сила массопереноса и, в отличие от ранее рассмотренного аппарата, возрастает
продолжительность контакта фаз, что способствует повышению эффективности массопереноса на 8 - 10 %.
Рисунок 8. Роторная массообменная колонна: 1 - корпус;
2 - вал; 3 - перфорированный стакан; 4 - верхнее глухое кольцо; 5 - нижнее глухое кольцо; 6 - перфорированные контактные кольца; 7 - кольцевой карман; 8 - лоток.
Повысить эффективность массопереноса можно за счет улучшения распределения жидкости по высоте распылительного ротора и за счет увеличения развиваемой поверхности контакта фаз [33]. Контактная ступень аппарата включает в себя установленный по одной оси на валу распылительный ротор, состоящий из перфорированного цилиндра устройства диспергирования, с заборным устройством и переливное устройство (рисунок 9). Распылительный ротор снабжён контактным элементом перераспределения, выполненным в виде кольцевой насадки, закреплённой между двумя непроницаемыми, верхним и нижним дисками с центральными отверстиями. Достоинствами описанного аппарата является его высокая эффективность (КПД ступени изменяется от 0,6 до 0,8). Причём, конструкция ротора у него более просты в изготовлении и эксплуатации, чем в традиционных барботажно-распылительных устройствах. К недостаткам аппаратов можно отнести неустойчивую работу в условиях загрязнения фаз.
2 9
Рисунок 9. Роторный массообменный аппарат: 1 - корпус; 2 - вал; 3 - контактная ступень; 4 - распылительный ротор;
5 - перфорированный цилиндр; 6 - заборное устройство; 7 - переливное устройство; 8 - элемент перераспределения; 9 - кольцевая насадка; 10 - верхний диск; 11 - нижний диск.
Эта проблема была решена в роторной колонне [34] контактный элемент которой выполнен в виде наклонных гофрированных лопастей. Газ поднимается по колонне в пространстве между перфорированными лопастями. Жидкость из распределительного стакана через отверстия поступает во впадины гофр лопастей и под действием центробежных сил течет по ним в виде пленки от центра к периферии. На разных участках длины лопасти часть жидкости поступает через отверстия во впадинах гофр в виде капель и струй в пространство между лопастями. Капли летят от одной лопасти к следующей и ударяются о ее поверхность. Скорость вращения ступени должна быть более 2 м/с. Интенсивный массоперенос в колонне достигается как за счёт плёночного течения жидкости на поверхности лопастей, так и за счёт диспергирования жидкости в объёме ступени. КПД ступени контакта достигал 0,75 теоретической тарелки. Сопротивление аппарата очень мало, так как установка лопастей под углом к вертикальной плоскости позволяет создавать вентиляционный эффект. Это делает возможным работу колонны при нулевом или отрицательном сопротивлении.
Наибольший интерес представляет конструкция аппарата [35, 36], содержащего вертикальный корпус, разделённый по высоте на секции, вал, на котором закреплены распределитель жидкости и контактные устройства, выполненные их установленных горизонтально сетчатых дисков в каждой секции. Секции выполнены в виде усечённых конусов, обращённых меньшими основаниями вниз. При работе аппарата жидкость, через кольцевые прорези цилиндрических распределителей, поступает на поверхность вращающихся сетчатых дисков, откуда, под действием центробежной силы движется в виде сплошных плёнок к периферии и отбрасывается на наклонную поверхность корпуса, по которой стекает в кольцевой сборник нижележащей секции. Газ движется снизу вверх, проходя сквозь контактные элементы. Различные гидродинамические режимы в аппарате достигаются при изменении расхода жидкости и скорости вращения дисков. К достоинствам данного аппарата нужно отнести простую конструкцию ротора. Причём, благодаря принятой системе циркуляции жидкости сетчатые диски можно устанавливать на довольно близком расстоянии, что позволяет значительно уменьшить высоту ступени контакта без снижения её эффективности. Преимуществом также является возможность устойчивой работы аппарата в условиях загрязнения жидкой или газовой фазы. Существенный недостаток это деление на секции, что обусловлено необходимостью возврата жидкой фазы от периферии к центру последующей контактной ступени. Наличие секций приводит к усложнению конструкции корпуса и, как следствие, к трудностям монтажа контактных устройств, увеличению высоты ступени контакта и росту материальных затрат на изготовление аппарата.
Аппараты с вращающейся насадкой
«хайджи» (Н^ЕЕ)
В английской литературе встречается термин «хайджи», синонемичный понятию «роторный аппарат». Из самого названия следует, что в аппарате достигается центробежное ускорение кратно
превосходящее ускорение свободного падения.
Часто аппараты с вращающейся насадкой выделяют в отдельную группу, хотя их конструкции могут быть и отнесены к первым двум (рисунки 7, 8, 9), но это связано, скорее, с неудачным переводом, нежели имеет реальные основания.
Тем не менее приведём некоторые ссылки на литературу об аппаратах хайджи, чтобы читатель ясно понимал, что это всего лишь новое, возможно, более привлекательное название роторных аппаратов.
Д. Рао с коллегами предложили конструкцию аппарата с вращающейся насадкой в виде металлической сетки, через которую газ и жидкость проходили противотоком [37]. Их исследования показали, что эффективность работы насадки в роторном аппарате возрастала в сравнение с работой такой же насадки в колонном аппарате при неизменных коэффициентах массоотдачи за счёт более эффективного омывания поверхности насадки и создания большей поверхности контакта фаз.
Качественно новые значения поверхности контакта фаз при течении жидкости через поры насадки удалось достичь специалистам из Массачусецкого технологического института: они вращали 30 сантиметровую упаковку насадки в центрифуге радиусом 10 м при ускорениях от 100 до 500 ускорений свободного падения [38].
В настоящее время появились примеры успешного использования аппаратов «хайджи» в промышленности. В Китае функционирует ректификационная установка из 50 таких аппаратов [39]. Д. Трент описал опыт эксплуатации роторных аппаратов хайджи в фирме Доу Кемикалс [40].
Есть примеры использования таких аппаратов для микро перемешивания, в частности приготовления нано частиц CaCO3, Al(OH), ТО2 и др. [41].
В литературе выделяют ещё группу роторно-пульсационных аппаратов, принцип работы которых заключается в том, что при вращении ротора его каналы периодически совпадают с каналами статора (рисунок 10), в результате чего возникают скачки давления - колебания, приводящие к интенсификации проводимых процессов.
5
Рисунок 10. Схема роторно-пульсационного аппарата: 1 - ротор, 2 - статор, 3 - корпус, 4 - лопатки, 5 - входной патрубок, 6 - выходной патрубок
Такие аппараты главным образом применяются для смешения и диспергирования.
Проведение массообмена между газом и жидкостью в таких аппаратах малоэффективно из-за высокого гидравлического сопротивления.
Двухроторный аппарат
Из анализа известных конструкций роторных колонных аппаратов следует, что для проведения массопереноса в системах газ-жидкость лучше всего подходят аппараты со струйно-капельными контактными устройствами, на основе которых можно организовать необходимое число ступеней контакта. Несмотря на многообразие конструктивных решений, эффективность такого рода аппаратов практически одинакова и находится в пределах 0,5-0,8 теоретических тарелок на единицу контактного элемента. Поэтому, с экономической точки зрения наиболее целесообразными являются конструкции аппаратов обладающих не столько сложным ротором, сколько малой высотой ступени контакта.
К таким аппаратам можно отнести аппараты с дисковыми контактными элементами. На рисунок 11 представлена предлагаемая конструкция двух роторного аппарата [42], который имеет простую конструкцию ротора, не усложняющего его изготовление и монтаж. Движение жидкости по ступеням контакта и её возврат от периферии аппарата к центру обеспечивается за счет элементов насадки без дополнительного секционирования.
Двухроторный аппарат состоит из корпуса 1 с патрубками для подвода и отвода газовой 2 и 3, и жидкой 4, 5 и 6 фазы, параллельных вертикальных валов 7, вращающихся в подшипниках качения 8. Насадка из перфорированных дисков 9 находится в рабочей зоне II. Диски расположены так, что диски одного вала врезаются в пространство между дисками другого вала. Корпус аппарата сборный, состоит из цилиндрической обечайки 1а, крышки 1б и днища 1в. Во избежание уноса газом жидкой фазы в аппарате предусмотрен отбойник 10 в сепарационной зоне III. Для разделения фаз и выравнивания скорости газа в нижней части аппарата предусмотрена кубовая зона I. В аппарате, работающим под вакуумом, на валы можно установить торцовые уплотнения 11.
Взаимодействующие фазы в аппарат подводятся противотоком. Жидкость подается через штуцеры 4, 5 на перфорированные диски 9 рабочей зоны II и под действием центробежных сил перебрасывается с верхнего контактного элемента на нижний, расположенный на соседнем валу, тем самым, обеспечивая принудительный ток жидкости по направлению от периферии к центру и книзу аппарата. Отработанная жидкость собирается в кубовой зоне I и отводится через штуцер 6. Газ подаётся снизу через штуцер 2 в кубовой зоне I аппарата и проходит сквозь перфорацию в контактных элементах 9 и жидкость.
Скорость газа подбирается такой, что исключается протекание жидкости в зазоре между контактными элементами и корпусом аппарата, а также её провал через перфорацию контактных элементов. Газ выводится из аппарата через штуцер 3, расположенный в крышке сепарационной зоны III корпуса 1. Унесенная жидкая фаза отделяется в отбойнике 10 в сепарационной зоне III. Получить различные гидродинамические режимы можно изменяя частоту вращения валов, а также расходы подаваемых фаз.
Рисунок 11. Двухроторный массообменный аппарат: I - кубовая зона; II - рабочая зона; III - сепарационная зона; 1 - корпус; 2 - патрубок для подвода пара (газа); 3 - патрубок для отвода пара (газа); 4, 5 - патрубки для подвода жидкости; 6 - патрубок для отвода жидкости; 7 - валы; 8 - подшипники качения; 9 - перфорированные диски; 10 - отбойник; 11 - уплотнение.
При работе насадки из перфорированных контактных элементов образуется развитая динамическая и постоянно обновляемая поверхность массопереноса (рис. 2), а принудительный противоток жидкости позволяет использовать большие скорости газа, чем это принято в традиционных аппаратах. Отсюда достигается: высокая эффективность (при высоте ступени контакта от 10 до 20 мм её эффективность не менее 0,7-0,9). Малое гидравлическое сопротивление по газовой фазе (не более 40 Па на одну ступень контакта). Широкий диапазон устойчивой работы по газу и жидкости. Возможна работа аппарата в пенном режиме [43, 44].
Исследования распределения капель по размерам и по расстоянию, проведённые в подобном аппарате с одним ротором диаметром 113 мм с перфорированными дисками показали, что размер капли сильно зависит от скорости вращения ротора и межфазного натяжения, и практически не зависит от фазовых скоростей [45]
Исследование массообмена показало высокую эффективность двухроторного аппарата. В ходе экспериментов степень извлечения компонента при использовании трёх ступеней контакта достигала 82 %, а коэффициент полезного действия ступени контакта изменялся от 0,5 до 0,8. Также была подтверждена адекватность предложенной методики расчёта массообмена по нестационарной модели, и возможность её применения для предсказания качественных характеристик обменных процессов и расчёта промышленных образцов двухроторного аппарата.
В заключение отметим, что помимо высокой эффективности аппарат обладает рядом преимуществ. Во-первых возможность масштабирования. Простая конструкция контактных элементов и их хорошее обмывание жидкостью позволяет использование
аппарата в условиях загрязнённых фаз. Малое время пребывания фаз в аппарате из-за незначительного его рабочего объем позволяет обрабатывать взрыво- и пожароопасные продукты. Небольшие размеры аппарата снижают капитальные затраты на его изготовление. Особенности конструкции аппарата облегчают его обслуживание и ремонт, тем самым уменьшает эксплуатационные затраты.
Разработанный аппарат предназначен в первую очередь для проведения абсорбции, ректификации и дистилляции. Вследствие малого гидравлического сопротивления он особенно эффективен в случаях, когда по технологическим соображениям в аппарате должно быть небольшое давление (например, при очистке газовых выбросов или при вакуумной ректификации, в том числе термически нестойких продуктов).
Заключение
Роторные аппараты являются наиболее перспективным направлением развития химического машиностроения, что объясняется их преимуществами перед колонными аппаратами:
- высота ступени контакта может быть уменьшена до одного - двух сантиметров;
- время выхода на режим составляет несколько минут, в отличие от колонных аппаратов, которые могут выходить на режим часами и даже сутками;
- гибкость производства, из-за простоты регулирования гидродинамического режима в аппарате;
- на порядок меньшие габариты, а, следовательно, и площади производства;
- безопасность из-за отсутствия высотных элементов;
- почти на порядок меньшая материалоёмкость из-за отсутствия необходимости заполнять объём
колонного аппарата внутренними элементами, отсутствия массивных корпусов, отсутствия строительных конструкций и т.д.;
- возможность создания экстремальных условий проведения процессов: силовые поля до 500 ускорения свободного падения.
Главным недостатком роторных аппаратов является наличие подвижных частей, в общем-то, это единственный их недостаток (даже по энергоэффективности, как это не парадоксально, роторные аппараты часто оказываются лучше колонных аппаратов), но этот недостаток оказывает фатальное влияние на их внедрение в промышленность.
Конечно, наличие подвижных частей, означает большую стоимость эксплуатации, но это не является чем-то критическим - обслуживание роторных аппаратов не отличается от обслуживания насосной станции, вопрос о целесообразности их применения может быть решён простым экономическим расчётом. Главное препятствие - это иррациональный страх производственников перед движущимися элементами. Тот факт, что роторные аппараты не сложнее любого центробежного насоса, без которого ни одна колонна не заработает, никак не удаётся внедрить в головы людей принимающих решения, и такая ситуация наблюдается по всему миру.
Наиболее передовой страной в области внедрения роторных аппаратов является Китай [46], где насущные потребности самой большой промышленности мира заставляют мыслить людей нестандартно. Вместе с тем это вселяет и надежду: если в Китае заработало, то и по всему миру должно заработать.
В заключение хочется привести следующий факт: высота самой высокой ректификационной колонны в мире 114,8 м, её кипятильник пришлось расположить под землёй, а каскад роторных колонн, выполняющих аналогичную задачу разгонки изотопов, можно было бы расположить в обычном цеху.
Литература
1. Тютюнников А. Б., Тарынин Е.К. Современное колонное оборудование для массообменных процессов в системах газ-жидкость. М.: ЦИНТИхимнефтемаш, 1977. 52 с.
2. Гелперин Н.Н., Пебалк В.Л., Костанян А.Е. Структура потоков и эффективность колонных аппаратов химической промышленности. М.: Химия, 1977. 261 с.
3. Броунштейн Б.И., Щеголев В.В. Гидродинамика, массообмен и теплообмен в колонных аппаратах. Л.: Химия, 1988. 335 с.
4. Филиппов И.П. Исследование и расчет аппаратов с вертикальными решетками (сетками): дис. канд. техн. наук.- Л., 1975. 126 с.
5. Рамм В.М. Абсорбция газов. М.: Химия, 1976. 656 с.
6. Рамм В.М. Абсорбционные процессы в химической промышленности. М.: Госхимиздат, 1951. 352 с.
7. Франк-Каменецкий Д.А. Диффузия и теплопередача в химической кинетике. М.: Наука, 1967. 491 с.
8. Интенсивные колонные аппараты для
обработки газов жидкостями. / Под общей ред. Э.Я. Тарата. Л.: ЛГУ, 1976. 240 с.
9. Балабудкин М.А., Голобородкин С.И., Шулаев Н.С. Об эффективности роторно-пульсационных аппаратов при обработке эмульсионных систем // Теорет основы хим. технологии. 1990. Т. 24. № 4. С. 502-508.
10. Пикков Л.М. Эффективность использования механической энергии в массообменных аппаратах. // Теорет основы хим. технологии. 1986. Т. 20. № 2. С. 241-243.
11. Городецкий И. Я,, Олевский В.М, Левитанайте Р.П, Легочкина Л. А. Исследование массопередачи в абсорбционных аппаратах при наложении пульсационных колебаний. // Хим. пром. 1965. № 11. С. 834-837.
12. Олевский В.М., Ручинский В.Р. Роторно-пленочные тепло- и массообменные аппараты. М.: Химия, 1977. 208 с.
13. Олевский В.М, Ручинский В.Р, Кашников А.М, Чернышев В.И Пленочная тепло- и массообменная аппаратура. М.: Химия, 1988. 240 с.
14. Стабников В.Н. Расчет и конструирование контактных устройств ректификационных и абсорбционных аппаратов. Киев: Техн1ка, 1970. 208 с.
15. Ручинский В.Р, Турнов Б.А, Нечаев Ю.Т.[и др.]. Роторная массообменная колонна. а.с. 768410 СССР. № 2676217; заявл. 23.10.78; опубл. 07.10.80. Бюл. № 37. 2 с.
16. Кафаров В.В. Основы массопередачи. М.: Высшая школа, 1972. 494 с.
17. Neimann F Rotationskolonnen und andere Bauarten fur die Rektifikation bei Drucken von 20 bis 1 Torr. // Chem. Ing. Techn. 1961. Bd. 33. №7. S. 485-491.
18. Коган В.Б, Харисов М.А. Оборудование для разделения смесей под вакуумом. Л.: Машиностроение, 1976. 376 с.
19. Raichle L, Billet R. Vacuum Rectification in High Efficiency Equipment. // Ind. Eng. Chem. 1965. V. 52. № 4. P. 52-60.
20. Kirschbaum E Neues aus der Rektifiziertechnik. // Zeitschrift VDJ6. 1956. Bd. 98. № 32. S. 1797-1804.
21. Харисов М.А, Петров Ю.А. Исследование гидравлических и массообменных характеристик роторных ректификационных колонн. // Материалы III Всесоюзной конференции по теории и практике ректификации. Ч.2. Северодонецк, 1973. С. 55-61.
22. Галаган Н.К, Никитин И.С. Исследование разбрызгивающих роторов. // Проблемы химического машиностроения. М.: ЦИНТИнефтехим, 1968. С. 32-33.
23. Петров Ю.А, Харисов М.А. Исследование оптимальных соотношений конструктивных и гидравлических характеристик при моделировании гидродинамических условий в роторных колоннах. // Теор. основы хим. технологии. 1975. Вып. 2. С. 77-81.
24. Николаев В.С. Вертикальный роторный аппарат для проведения физикохимических процессов между газами и жидкостями. // Материалы межвузовской конференции по машинам и аппаратам диффузионных процессов. Казань, 1961. С. 263-269.
25. Аношин И.М. Об энергии динамического состояния поверхности массопередачи в роторных аппаратах // Изв. вузов. Пищевая технология. 1962. №6. С. 105-108.
26. Аношин И.М, Малин В.Н. Массообмен в ректификационных аппаратах роторного типа и
методика их расчета // Изв. вузов. Пищевая технология. 1966. №6. С. 117-121.
27. Лозовой А. С., Бреднев В.М, Александровский А.А. Роторный массообменный аппарат с рециркуляцией жидкой фазы // Труды КХТИ. 1973. Вып. 5. С. 75-83.
28. Сафин Р.Ш., Николаев А.М, Жаворонков Н.М. Ротационный аппарат для проведения процессов массообмена. // Матер. Межвуз. конф. по машинам и аппаратам диффузионных процессов. Казань, 1961. С. 292-296.
29. Нечаев Ю.Г., Михальчук Е.М., Овсюков
A.В., Щербакова Н.С. Роторная массообменная колонна: а.с. 1606137 СССР. № 464479/31-26; заявл. 01.12.88; опубл. 15.11.90. Бюл. № 42. 4 с.
30. Нечаев Ю.Г, Михальчук ЕМ., Ручинский
B.Р., Басков Ю.А. Тепломассообменная колонна: а.с. 1212450 СССР. № 3738288/23-26; заявл. 08.05.84; опубл. 23.02.86. Бюл. № 7. 3 с.
31. Ю.Г.Нечаев, Е.М.Михальчук, А.ВАвсюков Роторная массообменная колонна: а.с. 1230617 СССР. № 3739222/23-26; заявл. 11.05.84; опубл. 15.05.86. Бюл. № 18. 3 с.
32. Нечаев Ю.Г., Михальчук Е.М,, Шепидько М.А, Щербакова Н.С .Роторная массообменная колонна а.с. 1599036 СССР. № 4611372/31-26; заявл. 01.12.88; опубл. 15.10.90. Бюл. № 38. 3 с.
33. Рабко А.Е., Ершов А.И, Марков В.А, Волков В.К. Роторный тепломассообменный аппарат: а.с. 1801541 СССР. № 4917104/26; заявл. 05.03.91; опубл. 15.03.93. Бюл. № 10. 4 с.
34. Нечаев Ю.Г, Есипов Г.П, Малашихин К.В., Нечаев А.Ю. Роторная массообменная колонна пат. 2009685 Рос. Федерация. № 4945948/26; заявл. 18.06.91; опубл. 30.03.94. Бюл. № 6. 3 с.
35. Гнилуша И.И. Гидродинамика и массопередача в роторно-импульсном аппарате: дис. канд. техн. наук. СПб., 1995. 193 с.
36. Басс А.Г. Тепломассообменный аппарат пат. 2032442 Рос. Федерация. № 5006986/26; заявл. 29.10.91; опубл. 10.04.95. Бюл. № 10. 3 с.
37. Rao D.P., Bhowal A. and Goswami P.S. Proœss Intensifk:ation in Rotating Packed Beds (HIGEE): An Appraisal // Ind. Eng. Chem. Res. 2004. V. 43. P. 1150-1162.
38. Wang G.Q., Xu Z.C. and Ji J.B. Progress on Higee Distillation-Introdu^on to a New Deviœ and Its Industrial Applk:ations // Chem. Eng. Res. Des. 2011. V. 89(8). P. 1434-1442.
39. Qian Z, LiZ.-H. andGuo K Industrial Applied and Modeling Research on Selertive H2S Removal Using a Rotating Packed Bed // Ind. Eng. Chem. Res. 2012. V. 51.P. 8108-8116.
40. Trent D.L., Stankiewid A. and Moulijn Jaob A. Chemk:al Proœssing in High-gravity Fields In Reengineering the Chemiœl Proœssing Plant: Proœss Intensifk:ation, / Eds., MarœlDekkar, NY, 2004. P. 46-80.
41. Zhao H, Shao L and Chen J.-F. High-gravity Proœss Intensifk:ation Te^nology and Applteation // Chem. Eng. J. 2010. V. 156. P. 588-593.
42. Резниченко С. О., Ратасеп М.А, Веригин А.Н, Целютина М.И, Широких Э.В, Хадыкин Ю.И. Двухроторный массообменный аппарат: пат. 2440176 Рос. Федерация. № 2010136916/05; заявл. 09.03.2010; опубл. 20.01.2012.
43. Лебедев С.Н. Гидродинамика и массообмен в роторно-барботажном аппарате. // Сборн. тез. докл.
научно-техн. конф. аспирантов СПбГТИ(ТУ), посвященной памяти М.М. Сычева. СПб.: СП6ГТИ(ТУ), 1997. С. 137
44. Игнатьев М.А. Диссипация мощности в аппаратах роторного типа. Машины и аппараты энергонасыщенных материалов и изделий: межвуз. сб. науч. тр. СПб.: СПбГТИ(ТУ), 2006. С. 47.
45. Hemmati A., Torab-Mostaedi M, Shirvani M, GhaemiA. A study of drop size distribution and mean drop size in a perforated rotating disc contactor (PRDC) // Chemical Engineering Research and Design J 2015. Vol. 96. Р. 54-62.
46. Rao D.P. The story of "HIGEE" - INDIAN CHEMICAL ENGINEER, 2015. Vol. 57. P. 282-299.
References
1. Tjutjunnikov A.B., Tarynin E.K Sovremennoe kolonnoe oborudovanie dlja massoobmennyh processov v sistemah gaz-zhidkost'. M.: CINTIhimneftemash, 1977. 52 s.
2. Gelperin N.N., Pebalk V.L., Kostanjan A.E. Struktura potokov i jefektivnost' kolonnyh apparatov himicheskoj promyshlennosti. M.: Himija, 1977. 261 s.
3. Brounshtejn B.I, Shhegolev VV Gidrodinamika, massoobmen i teploobmen v kolonnyh apparatah. L.: Himija, 1988. 335 s.
4. Fiiippov I.P. Issledovanie i raschet apparatov s vertikal'nymi reshetkami (setkami): dis. kand. tehn. nauk.- L, 1975. 126 s.
5. Ramm V.M. Absorbcija gazov. M.: Himija, 1976. 656 s.
6. Ramm V.M. Absorbcionnye processy v himicheskoj promyshlennosti. M.: Goshimizdat, 1951. 352 s.
7. Frank-KameneckijD.A. Diffuzija i teploperedacha v himicheskoj kinetike. M.: Nauka, 1967. 491 s.
8. Intensivnye kolonnye apparaty dlja obrabotki gazov zhidkostjami. / Pod obshhej red. Je.Ja. Tarata. L.: LGU, 1976. 240 s.
9. Balabudkin M.A, Goloborodkin S.I, Shulaev N.S. Ob jeffektivnosti rotorno-pul'sacionnyh apparatov pri obrabotke jemul'sionnyh sistem // Teoret osnovy him. tehnologii. 1990. T. 24. № 4. S. 502-508.
10. Pikkov L.M. Jeffektivnost' ispol'zovanija mehanicheskoj jenergii v massoobmennyh apparatah. // Teoret osnovy him. tehnologii. 1986. T. 20. № 2. S. 241243.
11. Gorodeckij I.Ja, Olevskj V.M., Levttanajte R.P, Legochkina L.A. Issledovanie massoperedachi v absorbcionnyh apparatah pri nalozhenii pul'sacionnyh kolebanij. // Him. prom. 1965. № 11. S. 834-837.
12. Olevsk/j V.M., Ruchinsk/j V.R. Rotorno-plenochnye teplo- i massoobmennye apparaty. M.: Himija, 1977. 208 s.
13. Oievskij V.M., Ruchinskij V.R., Kashnikov A.M., Chernyshev V.I. Plenochnaja teplo- i massoobmennaja apparatura. M.: Himija, 1988. 240 s.
14. Stabnikov V.N. Raschet i konstruirovanie kontaktnyh ustrojstv rektifikacionnyh i absorbcionnyh apparatov. Kiev: Tehnika, 1970. 208 s.
15. Ruchinskij V.R., Turnov B.A, Nechaev Ju.T. [i dr.], Rotornaja massoobmennaja kolonna. a.s. 768410 SSSR. № 2676217; zajavl. 23.10.78; opubl. 07.10.80. Bjul. № 37. 2 s.
16. Kafarov V.V. Osnovy massoperedachi. M.: Vysshaja shkola, 1972. 494 s.
17. Neimann F Rotationskolonnen und andere
Bauarten fur die Rektifikation bei Drucken von 20 bis 1 Torr. // Chem. Ing. Techn. 1961. Bd. 33. №7. S. 485-491.
18. Kogan V.B., Harssov M.A. Oborudovanie dlja razdelenija smesej pod vakuumom. L.: Mashinostroenie, 1976. 376 s.
19. Raichle L, Billet R. Vacuum Rectification in High Efficiency Equipment. // Ind. Eng. Chem. 1965. V. 52. №
4. P. 52-60.
20. Kirschbaum E. Neues aus der Rektifiziertechnik. // Zeitschrift VDJ6. 1956. Bd. 98. № 32. S. 1797-1804.
21. Harisov M.A, Petrov Ju.A. Issledovanie gidravlicheskih i massoobmennyh harakteristik rotornyh rektifikacionnyh kolonn. // Materialy III Vsesojuznoj konferencii po teorii i praktike rektifikacii. Ch.2. Severodoneck, 1973. S. 55-61.
22. Galagan N.K, Nikttin I.S. Issledovanie razbryzgivajushhih rotorov. // Problemy himicheskogo mashinostroenija. M.: CINTIneftehim, 1968. S. 32-33.
23. Petrov Ju.A, Harisov M.A. Issledovanie optimal'nyh sootnoshenij konstruktivnyh i gidravlicheskih harakteristik pri modelirovanii gidrodinamicheskih uslovij v rotornyh kolonnah. // Teor. osnovy him. tehnologii. 1975. Vyp. 2. S. 77-81.
24. Nikolaev VS. Vertikal'nyj rotornyj apparat dlja provedenija fizikohimicheskih processov mezhdu gazami i zhidkostjami. // Materialy mezhvuzovskoj konferencii po mashinam i apparatam diffuzionnyh processov. Kazan', 1961. S. 263-269.
25. Anoshin I.M. Ob jenergii dinamicheskogo sostojanija poverhnosti massoperedachi v rotornyh apparatah // Izv. vuzov. Pishhevaja tehnologija. 1962. №6. S. 105-108.
26. Anoshin I.M, Malin V.N. Massoobmen v rektifikacionnyh apparatah rotornogo tipa i metodika ih rascheta // Izv. vuzov. Pishhevaja tehnologija. 1966. №6.
5. 117-121.
27. Lozovoj A.S., Brednev V.M., AleksandrovskijA.A. Rotornyj massoobmennyj apparat s recirkuljaciej zhidkoj fazy // Trudy KHTI. 1973. Vyp. 5. S. 75-83.
28. Safin R.Sh, Nikolaev A.M., Zhavoronkov N.M. Rotacionnyj apparat dlja provedenija processov massoobmena. // Mater. Mezhvuz. konf. po mashinam i apparatam diffuzionnyh processov. Kazan', 1961. S. 292296.
29. Nechaev Ju.G., Mihal'chuk E.M., Ovsjukov A.V., Shherbakova N.S. Rotornaja massoobmennaja kolonna: a.s. 1606137 SSSR. № 464479/31-26; zajavl. 01.12.88; opubl. 15.11.90. Bjul. № 42. 4 c.
30. Nechaev Ju.G., Mihal'chuk E.M, Ruchinskij V.R., Baskov Ju.A. Teplomassoobmennaja kolonna: a.s. 1212450 SSSR. № 3738288/23-26; zajavl. 08.05.84; opubl. 23.02.86. Bjul. № 7. 3 c.
31. Ju.G.Nechaev, E.M.Mihal'chuk, A.V.Avsjukov Rotornaja massoobmennaja kolonna: a.s. 1230617 SSSR. № 3739222/23 26; zajavl. 11.05.84; opubl. 15.05.86. Bjul. № 18. 3 s.
32. Nechaev Ju.G., Mihal'chuk E.M, Shepid'ko M.A,
Shherbakova N.S Rotornaja massoobmennaja kolonna a.s. 1599036 SSSR. № 4611372/31-26; zajavl. 01.12.88; opubl. 15.10.90. Bjul. № 38. 3 c.
33. Rabko A.E, ErshovA.I, Markov V.A, Vokov V.K. Rotornyj teplomassoobmennyj apparat: a.s. 1801541 SSSR. № 4917104/26; zajavl. 05.03.91; opubl. 15.03.93. Bjul. № 10. 4 c.
34. Nechaev Ju.G, Esipov G.P., Malashihin K.V., Nechaev A.Ju. Rotornaja massoobmennaja kolonna pat. 2009685 Ros. Federacija. № 4945948/26; zajavl. 18.06.91; opubl. 30.03.94. Bjul. № 6. 3 c.
35. Gnilusha I.I. Gidrodinamika i massoperedacha v rotorno-impul'snom apparate: dis. kand. tehn. nauk. SPb., 1995. 193 s.
36. Bass A.G. Teplomassoobmennyj apparat pat. 2032442 Ros. Federacija. № 5006986/26; zajavl. 29.10.91; opubl. 10.04.95. Bjul. № 10. 3 c.
37. Rao D.P, Bhowal A. and Goswami P.S. Process Intensification in Rotating Packed Beds (HIGEE): An Appraisal // Ind. Eng. Chem. Res. 2004. V. 43. P. 11501162.
38. Wang G.Q., XuZ.C. andJiJ.B. Progress on Higee Distillation-Introduction to a New Device and Its Industrial Applications // Chem. Eng. Res. Des. 2011. V. 89(8). P. 1434-1442.
39. Qian Z, Li Z.-H. and Guo K Industrial Applied and Modeling Research on Selective H2S Removal Using a Rotating Packed Bed // Ind. Eng. Chem. Res. 2012. V. 51.P. 8108-8116.
40. Trent DL, Stankiewicz A. and Mouiijn Jacob A. Chemical Processing in High-gravity Fields In Reengineering the Chemical Processing Plant: Process Intensification, / Eds., Marcel Dekkar, NY, 2004. P. 46-80.
41. Zhao H, Shao L. and Chen J.-F. High-gravity Process Intensification Technology and Application // Chem. Eng. J. 2010. V. 156. P. 588-593.
42. Reznichenko S.O., Ratasep M.A, Verigin A.N., Cejutina M.I, Shirokih Je.V, Hadykin Ju.I. Dvuhrotornyj massoobmennyj apparat: pat. 2440176 Ros. Federacija. № 2010136916/05; zajavl. 09.03.2010; opubl. 20.01.2012.
43. Lebedev S.N. Gidrodinamika i massoobmen v rotorno-barbotazhnom apparate. // Sborn. tez. dokl. nauchno-tehn. konf. aspirantov SPbGTI(TU), posvjashhennoj pamjati M.M. Sycheva. SPb.: SPbGTI(TU), 1997. S. 137
44. Ignat'ev M.A. Dissipacija moshhnosti v apparatah rotornogo tipa. Mashiny i apparaty jenergonasyshhennyh materialov i izdelij: mezhvuz. sb. nauch. tr. SPb.: SPbGTI(TU), 2006. S. 47.
45. Hemmati A, Torab-Mostaedi M, Shirvani M, Ghaemi A. A study of drop size distribution and mean drop size in a perforated rotating disc contactor (PRDC) // Chemical Engineering Research and Design J. 2015. Vol. 96. R. 54-62.
46. Rao D.P. The story of "HIGEE" - INDIAN CHEMICAL ENGINEER, 2015. Vol. 57. P. 282-299.
