ОСОБЛИВОСТІ МАСООБМІНУ В АПАРАТАХ З РУХОМОЮ НАСАДКОЮ В ТРИФАЗНОМУ ПІННОМУ ШАРІ
DOI:
https://doi.org/10.20998/2079-0821.2024.01.01Ключові слова:
технологічне проектування та дизайн, масообмін, комбінований блок-елемент, інтенсивний апарат, трифазна взаємодія, перфорована тарілка, турбулізація, рухома насадка, декарбонізація, процеси абсорбції та десорбції, вуглекислий газАнотація
Удосконалення тепломасообмінного обладнання для сорбційних процесів при протитечійному контакті газу і рідини в комбінованих блочних елементах з обважненою сферичною насадкою, а також більш поглиблене дослідження цього процесу є актуальним завданням хімічної технології. Розроблено та досліджено принципово новий тип кулястої тривимірної сітчастої псевдозрідженої насадки, корпуси якої виконані з шарів полімеру з отворами, а всередині розташована вільно навита металева або полімерна сітка. Насадка має високу питому поверхню, розвинений вільний об'єм і низьку насипну густину. Проведено дослідження масообміну в рідкій і газовій фазах та отримано відповідні розрахункові рівняння. Встановлено залежності для розрахунку коефіцієнтів масовіддачі та ефективності комбінованого блочного елемента від режимних і конструктивних параметрів. Результати розрахунків за отриманими залежностями показують достатню кореляцію з експериментальними даними. Запропонована модель процесу десорбції діоксиду вуглецю з води, яка дозволяє прогнозувати значення показників ефективності процесу декарбонізації. Встановлено, що використання комбінованого блочного елемента з кулеподібною насадкою дозволяє підвищити коефіцієнти масопередачі в порівнянні з провальною тарілкою. Промислова реалізація процесів абсорбції в пінному шарі та використання методу стабілізації газорідинного шару значно розширює сферу застосування пінних апаратів і відкриває нові можливості для інтенсифікації технологічних процесів. Раніше висловлене припущення про перспективність використання сітчастих матеріалів для виготовлення корпусів насадок підтвердилося експериментами, але слід підкреслити особливість роботи апаратів з подібними насадками.
Посилання
Moiseev V., Manoilo Е., Ponomaryova N., Repko K., Davydov, D.: Methodology of calculation of construction and hydrodynamic parameters of a foam layer apparatus for mass-transfer processes // Bulletin of NTU "KhPI". Series: New solutions in modern technologies. 2018. Vol. 16 (1292), pp. 165-176. doi:10.20998/2413-4295.2018.16.25.
Lieberman N. P., Lieberman E. T. A working guide to process equipment. NY, NY: McGraw-Hill, 2014. 751 р.
Nikov, J. Solid - liquid mass transfer in three - phase fixed and fluidized beds //Chem. Eng. Sci. 1987. Vol. 42 (5), pp. 1089-1093
Tabis, B. Hydrodynamica trqj-farowego zlora fluidalnego zraszanego olejem //Inz. Chem. I proces. 1992. Vol. 13 (4), pp. 593-604
Palaty, Z. Mass transfer in liquid in an apparatus with mobile packing. Application of a dispersion model. Collect. Crechosi. Chem. Commun. 1993. Vol. 58 (5), pp. 1078-1086
Kozii I. S., Plyatsuk L. D., Hurets L. L., Volnenko A. A. Capturing Aerosol Particles in a Device with a Regular Pulsating Nozzle // Journal of engineering sciences. 2021. Vol. 8 (2), F1‒F5. doi: 10.21272/jes.2021.8(2).f1
Pavlenko A.N., Zhukov V.E., Pecherkin N.I., Chekhovich V.Yu., Volodin O.A., Shilkin A., Grossmann C. Investigation of Flow Parameters and Efficiency of Mixture Separation on a Structured Packing // AIChE J. 2014. Vol. 60 (2), pp. 690–705
Pavlenko A. N. Overview of methods to control the liquid distribution in distillation columns with structured packing: Improving separation efficiency // Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2020. Vol. 132 (6), pp. 110092. doi:10.1016/j.rser.2020.110092
Wang Z., Orejon D., Takata Y., Sefiane K. Wetting and evaporation of multicomponent droplets // Physics Reports. 2022. Vol. 960, pp. 1‒37. doi: 10.1016/j.physrep.2022.02.005.
Kubicki, J., Kopczyński, K., Mlynczak, J. Absorption characteristics of thermal radiation for carbon dioxide // Informatyka, Automatyka, Pomiary w Gospodarce i Ochronie Środowiska. 2022. Vol. 12, pp. 4-7. doi: 10.35784/iapgos.2998.
Sheng, Lin & Wang, Kai & Deng, Jian & Chen, Guangwen & Luo, Guangsheng. Gas-liquid microdispersion and microflow for carbon dioxide absorption and utilization: a review. // Current Opinion in Chemical Engineering. 2023. Vol. 40. doi:10.1016/j.coche.2023.100917.
Heldebrant D.J, Kothandaraman J, Dowell N.M, Brickett L: Next steps for solvent-based CO2 capture; integration of capture, conversion, and mineralisation // Chem Sci. 2022. Vol. 13, pp. 6445-6456. doi: 10.1039/D2SC00220E
Moiseev, V., Manoilo, E., Manoilo, Y., Repko, K., Davydov, D. Improving the Reliability of Circulating Water Supply Installations of Thermal Power Plants. In: Cioboată, D.D. (eds) International Conference on Reliable Systems Engineering (ICoRSE) Lecture Notes in Networks and Systems. 2023. Vol. 762, pp. 318–327. doi: 10.1007/978-3-031-40628-7_27
Valcárcel Cases, Miguel., Valcarcel, Miguel. Principles of analytical chemistry: a textbook. Springer Berlin Heidelberg, 2000. 371 р.
Kubicki J., Kopczyński K., Młyńczak J. Saturation of the absorption of thermal radiation by atmospheric carbon dioxide // IAPGOŚ. 2020. Vol. 10 (1), pp. 77–81. doi:10.35784/iapgos.826.
Centi G, Perathoner S. The chemical engineering aspects of CO2 capture, combined with its utilisation // Curr Opin Chem Eng. 2023. Vol. 39. doi:10.1016/j.coche.2022.100879
de Meyer F, Jouenne S. Industrial carbon capture by absorption: recent advances and path forward // Curr Opin Chem Eng. 2022. Vol. 38. doi:10.1016/j.coche.2022.100868
Zhu K, Yao C, Liu Y, Chen G. Using expansion units to improve CO2 absorption for natural gas purification - a study on the hydrodynamics and mass transfer // Chin J Chem Eng. 2021. Vol. 29, pp. 35-46. doi:10.1016/j.cjche.2020.08.025
