54
ЭФФЕКТИВНЫЙ АБСОРБЕР ДЛЯ ПОГЛОЩЕНИЯ NH
3
ОЧИЩЕННЫМ РАССОЛОМ БОЛЬШОЙ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ
Юлдашев И.К., Айимбетов М.Ж., Кудиярова К.К.,
Нурмухамедов Х.С., Юсупова Н.К.
ТХТИ, КСЗ МСБ
С ростом энергетических мощностей и объемов производства, все более увеличиваются
производительность и габариты тепло- и массообменных аппаратов. В различных
технологических линиях предприятий пищевой, химической и других отраслей экономики
страны, широко используется абсорбционная колонна с
трубно-решетчатыми тарелками,
которая выполняет роль охлаждающей зоны.
Холодильная зона служит для отвода тепла реакции и интенсификации процесса
абсорбции СО
2
аммонизированным рассолом. Чрезмерное повышение температуры
приводит к снижению использования натрия, а также выпадению кристаллов
высококонцентрированного раствора и отложению солей на
наружных поверхностях труб
[1]
. Следовательно, поддержание температуры процесса карбонизации в абсорбционной
колонне в оптимальном диапазоне требует интенсификации теплообмена при движении в
каналах охлаждающей воды и турбулизации потока раствора с высокой концентрацией при
течении в межтрубном пространстве.
Известен способ карбонизации аммонизированного рассола в производстве
кальцинированной соды аммиачным способом в
карбонизационной колонне, в котором
аммонизированный и частично карбонизированный рассол делят на два потока, первый
поток с температурой 43-58°С и содержанием аммиака 76-85 кг/м
3
подают на 4,5-6,5 м
ниже верхнего конца карбонизационной колонны, а второй поток дополнительно насыщают
аммиаком до его содержания 94-110 кг/м
3
и подают с температурой 40-55°С в место, где
концентрация связанного аммиака в аммонизированном рассоле составляет 21-25 кг/м
3
[2].
Недостатки колонны: большая высоту холодильной зоны и недостаточная высота
абсорбционной зоны.
Известно
изобретение, относящееся к способу аммонизации очищенного рассола в
производстве кальцинированной соды аммиачным способом [3].
Данный аппарат состоит из одной пары холодильных бочек, остальные чередуются с
абсорбционными поочередно. При этом верхний фланец последней холодильной бочки
установлена на расстоянии 0,446-0,448 м высоты колонны, считая ее от основания, патрубок
ввода углекислого газа в абсорбционной зоне установлен на расстоянии 1,17 м от верхнего
фланца последней холодильной бочки, а высота абсорбционной зоны должна составлять не
менее 55,19% от общей высоты колонны. Установление верхней холодильной бочки на
таком расстоянии говорит о величине абсорбционной и холодильной зон. В предлагаемой
карбонизационной колонне холодильная зона составляет не более 44,8% (44,65-44,80)
высоты колонны.
Недостатки карбонизационной колонны: недостаточная
высота абсорбционной зоны
относительно холодильной зоны; отложение солей на поверхности трубы насадка.
Известно, что гидродинамика и теплообмен при течении жидкостей в трубах сложной
формы, как правило, определяются геометрическими параметрами подобных каналов
[4]
.
Одной из основных целей совершенствования теплообменных аппаратов является
интенсификация процесса теплообмена. Естественно,
выбор метода интенсификации
необходимо производить с учетом гидравлического сопротивления.
Экспериментальные исследования по охлаждению рассола проведены при изменении
числа Рейнольдса Re=3500-10000, в каналах витых труб с s/d=6-10 и средней температуре
охлажденной воды t=20-25
o
С. Опыты проведены как на гладкой, так и на 2-х витых трубах
(рис.1).
55
10
4
4
2
6
8
4
6
8
10
3
α, Вт/м
2
·К
Re
Рис. 1. Влияние числа Рейнольдса Re на коэффициента теплоотдачи
при течении в каналах с турбулизаторами.
◇
- гладкая труба; ○ - витая труба с s/d=10;
- витая труба с s/d=6.
На рис. 1 представлен график зависимости коэффициента
теплоотдачи от числа
Рейнольдса при течении воды в виде функции α=f(Re) как для гладкой, так и для витых труб,
с относительным шагом расположения витка s/d=6 и s/d=10. Из графика видно, что график
имеет восходящий характер для всех случаев. При анализе графика для гладкой трубы
можно увидеть, что при значении числа Рейнольдса Re=2250
коэффициент теплоотдачи
α=282 Вт/м
2
·К, при Re=2800 величина α=400 Вт/м
2
·К, при увеличении скорости потока до
Re=7100 коэффициент α=710 Вт/м
2
·К, а в случае Re=9800 – α=964 Вт/м
2
·К.
Анализируя кривую для витой трубы с относительным шагом расположения витков
s/d=10, получим, что при значении числа Рейнольдса Re=2250 коэффициент теплоотдачи
α=339 Вт/м
2
·К, при Re=2800 величина α=480 Вт/м
2
·К, при увеличении скорости потока до
Re=7100 коэффициент α=855 Вт/м
2
·К, а в случае Re=9800 – α=1118 Вт/м
2
·К, т.е. при прочих
равных условиях интенсивность теплообмена в данной трубе возрастает почти на 20%.
При учащении расположения витков, а именно с относительным шагом расположения
s/d=6, добьемся интенсификации процесса теплообмена по сравнению с витой трубой с
s/d=10 до 40%, а в случае с гладкой трубой данный показатель возрастет более чем в 15 раза,
так, при значении числа Рейнольдса Re=2500 коэффициент теплоотдачи для гладкой трубы
α=330 Вт/м
2
·К, для трубы с s/d=10 составит α=396 Вт/м
2
·К, а для s/d=6 – α=453 Вт/м
2
·К. Для
значения Re=9800 коэффициент теплоотдачи для гладкой трубы α=964 Вт/м
2
·К, для трубы с
s/d=10 составит α=1118 Вт/м
2
·К, а для s/d=6 – α=1510 Вт/м
2
·К.
Do'stlaringiz bilan baham: 
