КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ
Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Номер проекта 21-79-00001
НазваниеРазвитие способа термической ректификации на основе вихревого взаимодействия парожидкостных потоков
Руководитель Мадышев Ильнур Наилович, Кандидат технических наук
Организация финансирования, регион федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технологический университет" , Республика Татарстан (Татарстан)
Конкурс №60 - Конкурс 2021 года «Проведение инициативных исследований молодыми учеными» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными
Область знания, основной код классификатора 09 - Инженерные науки; 09-201 - Процессы тепло- и массообмена
Ключевые слова термическая ректификация, вихревая контактная ступень, гидродинамика, тепломассоперенос, энергоэффективность, интенсификация, численное моделирование, экспериментальная верификация
Код ГРНТИ61.13.00
ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ
Аннотация
Эффективность осуществления процессов разделения жидких смесей методом ректификации определяется в основном совершенством используемых типов контактных устройств. Кроме того, от конструкции контактного устройства в значительной степени зависят материальные и энергетические затраты на проведение технологических процессов.
При переработке углеводородного сырья продукты, подвергаемые ректификации, в основном многокомпонентные, трудно разделяемы, подвергаются термическому распаду при длительном воздействии температуры и деструкции, с образованием на греющих поверхностях отложений и смол. Протекающие при этом химические процессы оказывают отрицательное влияние на выход и качество продукта, что требует проведения процесса ректификации при низкой температуре и давлении, которые при адиабатической ректификации не всегда возможно осуществить.
Для создания производительных колонн на основе термической ректификации использование новых конструкций контактных устройств, модернизированных тарельчатых и насадочных аппаратов, не обеспечивает существенного повышения удельной производительности, эффективности и технологической гибкости установок. В этой связи наиболее перспективными контактными ступенями являются вихревые. Вращение потоков способствует дроблению пузырьков газа на ступени и предотвращает капельный унос. Вихревые ректификационные колонны не уступают по своим массообменным параметрам установкам насадочного типа, однако более производительны, менее металлоемки и масштабируемы, а наложение на процесс массообмена эффектов, вызванных термической ректификацией, позволяет существенно повысить их энергетическую эффективность.
Одним из преимуществ термической ректификации является возможность создания установок с низким гидравлическим сопротивлением и сравнительно высокой эффективностью. При этом локальное воздействие на процессы испарения и конденсации на ступенях позволяет уменьшить время воздействия на продукт высокой температуры, снизить количество обрабатываемого продукта в зоне контакта, обеспечить разделение термолабильных и химически нестойких веществ. Преимуществом колонн термической ректификации, помимо их высокой эффективности, является снижение капитальных затрат, а также возможность регулирования хода процесса разделения потоком теплоносителя. В настоящее время для создания колонн с низким сопротивлением наметилась тенденция использования пленочных аппаратов и контактных ступеней, выполненных из профилированных пластин, а для создания производительных колонн - использование вихревых контактных ступеней. Для интенсификации массообмена на указанных ступенях предлагается применить термическую ректификацию.
Основной целью проекта является исследование процессов тепломассопереноса в вихревой контактной ступени при проведении процесса термической ректификации, получение расчетных и экспериментальных зависимостей эффективности контактных ступеней для формирования научного и технологического заделов по решению проблемы энерго- и ресурсосбережения. Формирование конструкторских и технологических решений в области создания установок с вихревыми контактными устройствами на основе термической ректификации. Нахождение оптимальных конструктивных и режимных параметров работы разрабатываемых вихревых контактных ступеней при проведении термической ректификации позволит обеспечить интенсификацию процессов тепломассопереноса, существенно снизить энергетические затраты на проведение технологических процессов, а высокая эффективность процесса при организации вихревой структуры потока в аппарате позволит увеличить глубину переработки углеводородного сырья.
Научная новизна поставленной задачи заключается в том, что будет разработан новый способ проведения термической ректификации в оригинальной конструкции вихревой контактной ступени, позволяющий интенсифицировать процессы разделения и повысить общую эффективность ступени в несколько раз по сравнению с адиабатической ректификацией. Интересным представляется исследование двухфазной структуры взаимодействия газа и жидкости при изменении основных характеристик процесса термической ректификации на основе применения комплекса современных методов физического и математического моделирования, высокоточных средств диагностики двухфазных газожидкостных потоков. Планируется разработка математического описания процессов термической ректификации в предлагаемых вихревых контактных устройствах; выявление рабочих диапазонов, при которой образуется дисперсно-кольцевой газожидкостный поток в вертикальном канале и режимов эффективной работы устройства. Полученные результаты позволят расширить фундаментальные теоретические знания о процессах тепломассопереноса при проведении термической ректификации и внесут вклад в развитие гидромеханики и процессов и аппаратов химических технологий.
ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ