ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ УЛАВЛИВАНИЯ МЕЛКОДИСПЕРСНЫХ ЧАСТИЦ КАТАЛИЗАТОРА СЕПАРАЦИОННЫМ УСТРОЙСТВОМ С ДУГООБРАЗНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ: PGCJVK

Эльмира Ильгизяровна  Салахова; Вадим Эдуардович  Зинуров; Азалия Айратовна  Абдуллина; Оксана Сергеевна  Дмитриева; Ильнур Наилович  Мадышев; Вячеслав Владимирович  Титенков

doi:10.25712/ASTU.2072-8921.2024.01.019

Авторы

Эльмира Ильгизяровна Салахова Казанский национальный исследовательский технологический университет https://orcid.org/0000-0003-2915-1980
Вадим Эдуардович Зинуров Казанский государственный энергетический университет https://orcid.org/0000-0002-1380-4433
Азалия Айратовна Абдуллина Казанский государственный энергетический университет https://orcid.org/0000-0002-4047-4919
Оксана Сергеевна Дмитриева Казанский национальный исследовательский технологический университет https://orcid.org/0000-0001-6221-0167
Ильнур Наилович Мадышев Казанский национальный исследовательский технологический университет https://orcid.org/0000-0001-9513-894X
Вячеслав Владимирович Титенков Казанский государственный энергетический университет https://orcid.org/0009-0005-7314-2194

DOI:

https://doi.org/10.25712/ASTU.2072-8921.2024.01.019

Ключевые слова:

сепарационное устройство, улавливание частиц, мелкодисперсные частицы катализатора, сепарация частиц из газа, центробежный пылеуловитель, циклон, центробежное разделение, инерционный пылеуловитель, численное моделирование движения частиц

Аннотация

Механическое разрушение частиц катализатора в псевдоожиженном слое значительно сокращает срок их службы и увеличивает эксплуатационные расходы. Процессы дробления и истирания частиц катализатора зависят от множества факторов и приводят к образованию мелкодисперсной пыли, которая будет вынесена из реактора газовым потоком. Главной проблемой на производстве является недостаточно высокая степень очистки выбросов дымовых газов от катализаторной пыли с помощью циклонов. В работе авторским коллективом предложена конструкция сепарационного устройства с дугообразными элементами и решеткой, состоящих из множества пластин. Представлена трехмерная модель устройства. Описан механизм улавливания мелкодисперсных частиц в нем. Отмечено конструктивное расположение дугообразных элементов в рядах друг относительно друга. Исследование улавливания твердых частиц пыли сепарационным устройством с дугообразными элементами проводились численным путем в программном комплексе Ansys Fluent. В ходе исследований было изучено влияние расходных характеристик потока газа, размер частиц пыли, толщина дугообразных элементов на эффективность работы устройства. Получено, что при меньших толщинах дугообразных элементов (2-3 мм) достигается наибольшая эффективность сепарационного устройства, т.к. волнообразная структура потока близка к идеальной. Наиболее оптимальной скоростью газопылевого потока на входе в сепарационное устройство является 0,5-1 м/с. Эффективность аппарата в среднем составляет 86,5 %. Обработку опытных данных произвели в критериях подобия, построив зависимость Eu = f(Re). Установлено, что во время абразивного истирания частиц в качестве аппарата улавливания можно использовать сепарационное устройство с дугообразными элементами, высокая эффективность при низком перепаде давления достигается за счет создания упорядоченной волнообразной структуры газопылевого потока, на основе которой возникают центробежные силы высоких значений при относительно низких скоростях газа на входе в устройство.

Библиографические ссылки

Хрисониди В.А., Басманова В.Р. Современные методы регенерации катализаторов, использу-емых в нефтегазовом синтезе // The Scientific Heritage. 2020. № 50-3. С. 41–44.

Collision characteristics and breakage evolution of particles in fluidizing processes / L. Yang [et al.] // Fuel Processing Technology. 2023. V. 243. P. 107654. DOI 10.1016/j.fuproc.2023.107654.

Scala F., Chirone R., Salatino P. 6 - Attrition phenomena relevant to fluidized bed combustion and gasification systems : In Woodhead Publishing Series in Energy, Fluidized Bed Technologies for Near-Zero Emission Combustion and Gasification. Abington : Woodhead Publishing, 2013. P. 254–315. DOI 10.1533/9780857098801.1.254.

Плотникова Н.В. Влияние фрагментации и репликации частиц на молекулярно-массовые ха-рактеристики 1,4-транс-полиизопрена при кратко-временной полимеризации на титан-магниевом ка-тализаторе // Известия Уфимского научного центра РАН. 2020. № 2. С. 35–40. DOI 10.31040/2222-8349-2020-0-2-35-40.

Математическое моделирование изменения фракционного состава катализаторов дегидрирования в реакторе с кипящим слоем / А.Н. Катаев [и др.]. // Катализ в промышленности. 2015. Т. 15. № 3. С. 60–66. DOI 10.18412/1816-0387-2015-3-60-66.

Attrition characteristics of limestone in gassolid fluidized beds / P. Asiedu-Boateng [et al.] // Powder Technology. 2023. V. 419. P. 118342. DOI 10.1016/j.powtec.2023.118342.

Reppenhagen J., Werther J. Catalyst attrition in cyclones // Powder Technology. 2000. V. 113. № 1–2. P. 55–69. DOI 10.1016/S0032-5910(99)00290-9.

Асламов А.А., Асламова В.С., Мартинюк В.В. Замена противоточных циклонов на циклоны ПЦПО в блоке каталитического крекинга установки ГК-3 // Вестник Ангарского государственного технического университета. 2016. № 10. С. 83–86.

Хмелев В.Н., Шалунов А.В., Шалунова К.В. Усовершенствованная конструкция циклона для очистки промышленных газов от дисперсных примесей // Ползуновский вестник. 2009. № 3. С. 104–106.

Влияние конструктивного оформления элементов прямоугольного сепаратора на эффективность очистки газа от твердых частиц / А.В. Дмитриев [и др.]. // Вестник технологического университета. 2018. Т. 21. № 9. С. 58–61.

Dmitriev A.V., Zinurov V.E., Dmitrieva O.S. Collecting of finely dispersed particles by means of a separator with the arcshaped elements // E3S Web of Conferences. 2019. V. 126. P. 00007. DOI 10.1051/e3sconf/201912600007.

Салахова Э.И., Дмитриев А.В., Зинуров В.Э. Исследование структуры газового потока в сепарационном устройстве с дугообразными элементами // Вестник технологического университета. 2022. Т. 25. № 5. С. 60–64. DOI 10.55421/1998-7072_2022_25_5_60.

Пылеулавливающее устройство для блоков дегидрирования парафиновых углеводородов с кипящим слоем катализатора / Э.И. Салахова [и др.]. // Катализ в промышленности. 2022. Т. 22. № 2. С. 57–64. DOI 10.18412/1816-0387-2022-2-57-64.

Numerical simulation of collection efficiency in separator with inclined double-T elements / V.E. Zinu-rov [et al.] // IOP Conference Series: Earth and Envi-ronmental Science. 2022. V. 981(4). P. 042024. DOI 10.1088/1755-1315/981/4/042024.