05.17.08 "Процеси та обладнання хімічної технології"

Постійне посилання колекціїhttps://repository.kpi.kharkov.ua/handle/KhPI-Press/18275

Переглянути

Зараз показуємо 1 - 20 з 26

Закономірності активації твердих речовин при віброударному подрібненні
(НТУ "ХПІ", 2015) Свєткіна, Олена Юріївна
Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.17.08 – процеси та обладнання хімічної технології, Національний технічний університет “Харківський політехнічний інститут”, Харків, 2015 р. Дисертація присвячена розробці методів підготовки мінералів до сепарації шляхом віброударної активації, а також розробці теоретичних основ процесу віброударної активації твердих тіл, вивченню змін реакційної здатності диспергованих частинок, в результаті якої відбуваються зміни фізико-хімічних властивостей. У роботі обґрунтовано раціональні режими подрібнення, які забезпечують необхідний рівень активації і призводять до появи заданих властивостей кінцевого продукту, відпрацьовано технологічні режими віброударної активації деяких матеріалів і рекомендовані для використання спільно з віброударним млином в технологічних процесах підготовки мінералів до сепарації. Досліджено вплив віброударної активації мінералів на процес сепарації мінералів. З'ясовано, що після попереднього віброударного навантаження матеріалів виникає додаткова іонізація, в результаті якої з'являється можливість використання віброударної активації мінералів, як нового методу інтенсифікації фізико-хімічних процесів. Розроблено новий метод визначення якості складу композиційних матеріалів, в результаті якого забезпечується протікання твердофазних і гетерогенних реакцій за двома напрямами: радикально-ланцюговому і іонно-молекулярному. Встановлено, що в результаті віброударної активації мінералів відбувається спрямована зміна електрофізичних і магнітних властивостей, що забезпечує до вилучення до 80% корисних компонентів попередньою сепарацією.
Закономерности активации твердых веществ при виброударном измельчении
(НТУ "ХПИ", 2015) Светкина, Елена Юрьевна
Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук по специальности 05.17.08 – процессы и аппараты химической технологии. – Национальный технический университет “Харьковский политехнический институт”, 2015 г. Диссертация посвящена разработке методов подготовки минералов к сепарации путем виброударной активации, а также разработке теоретических основ процесса виброударной активации твердых тел, в результате которой происходят изменения физико-химических свойств, активированных материалов. В работе обоснованы технологические режимы измельчения, которые обеспечивают необходимый уровень активации и приводят к появлению заданных свойств у конечного продукта, отработаны технологические режимы виброударной активации некоторых минералов и рекомендовано использование вертикальной вибрационной мельницы (МВВ) в технологических процессах подготовки минералов к сепарации. Выяснено, что после предварительного виброударного нагружения материалов возникает дополнительная ионизация, в результате которой происходит интенсификация процессов сепарации руд и продуктов обогащения, а также происходит снижение температуры восстановления и обжига концентратов; стабилизация водоугольных суспензий. Показана зависимость между виброударной активацией минералов и коагуляционной устойчивостью дисперсных систем, а также получены водоугольные суспензии, имеющие удельную теплоту сгорания, равную теплоте сгорания угля более высокой степени метаморфизма по сравнению с активируемым, но с преимуществами жидкого топлива перед пылевидным, в частности: а) повышаются адсорбционные характеристики и пластическая прочность дисперсий, а также изменяется электрокинетический потенциал, что приводит к седиментационной устойчивости водоугольных суспензий до 3-4 суток без применения ПАВ и других стабилизаторов; б) повышается эффективность очистки сточных и шахтных вод: увеличивается скорость осаждения примесей в 2 раза и уменьшается содержание солей рутения до 80-90%. Показано, что селективное выщелачивание и экстракция минералов повышаются от кристаллохимических и структурных факторов, возникающих избирательно при виброударной активации. Получены новые представления о механизме флотации с учетом направленного изменения электрофизических и магнитных свойств в процессе виброударной активации за счет электронно-дырочных переходов и образования новой фазы – сложного твердого раствора, влияющих на свободную энергию поверхности минералов. Обоснован новый метод получения композиционных материалов с повышенными адсорбционными свойствами, заключающийся в виброударном нагружении минералов при измельчении. Впервые получены термо- и огнестойкие композиционные материалы, значительно превосходящие промышленные аналоги; созданы катализаторы дымовых газов на основе окисленных кварцитов. Доказано теоретически и подтверждено экспериментально, что активированные антипирирующие добавки ингибируют процесс термического разложения композиционных материалов одновременно по двум механизмам: свободно-радикальному и ионно-молекулярному. Для контроля качества минерального сырья предложен метод мониторинга стадий обогащения руд по электропроводности.
Синергетические реакционно-массообменные процессы в газожидкостных аппаратах и топливных агрегатах химической технологии
(Украинский государственный химико-технологический университет, 2016) Никольский, Валерий Евгеньевич
Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук по специальности 05.17.08 – процессы и оборудование химической технологии. – Национальный технический университет "Харьковский политехнический институт" Министерства образования и науки Украины, Харьков, 2016 г. Диссертационная работа посвящена решению актуальной инжиниринговой научно-технической проблемы: разработать современные энергоэффективные экологически чистые технологии, средства генерирования и потребления тепловой энергии с применением систем рекуперации теплоты на основе синергетического единства аппаратурно-технологического оформления процессов и системного подхода. В работе разработаны научно-методологические основы и практические способы повышения эффективности использования топлива в газожидкостных аппаратах и топливных агрегатах химической технологии за счет интенсификации тепловых процессов в их рабочем пространстве. С позиции совершенствования топливо– и материалосберегающих техники и технологий созданы новые конструкции газожидкостных аппаратов и топливных агрегатов. На их основе синтезированы экологически чистые энергоэффективные технологические системы (ЭТС), приемлемые для химической технологии и других сфер промышленности, коммунального, сельского хозяйства, отвечающие современным энергетическим и экологическим требованиям. Систематизированы методы интенсификации гетерогенных процессов в теплотехнологических аппаратах; предложены новые перспективные РТ и АК методы интенсификации и обоснована целесообразность их практического использования при синтезе новых ЭТС на базе синергетически совмещенных реакционно-разделительных процессов (обеспечение неоднофазности, наложение электрических и магнитных полей на контактирующие фазы, оптимизация параметров пульсаций в гетерогенных системах, одно- и многотипное комбинирование теплогенерирующих аппаратов, обеспечение многократных входных и концевых эффектов, соударения, закручивания, взаимной эжекции контактирующих фаз и их осциллирования, циклический подвод энергии). Разработанные и приведенные в диссертации аппараты, технологические процессы и оборудование широко внедрены на предприятиях Минхимпрома, Минметаллургии, Минавтопрома, Минкоммунхоза Украины и стран СНГ.
Закономірності масообмінних процесів гідрокрекінгу і гідрогенолізу вуглеводнів у роторних гідрокавітаційних апаратах
(НТУ "ХПІ", 2016) Аммар, В. Саід
Дисертація на здобуття наукового ступеню кандидата технічних наук за спеціальністю 05.17.08. – процеси та обладнання хімічної технології. − Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", Харків, 2016. Дисертацію присвячено науковому обґрунтуванню та розробці напрямків інтенсифікації масообмінних процесів нафтопереробки. Показано, що при гідрокавітаційній обробці водно-вуглеводневих емульсій відбувається мікрокрекінг молекул нафти та можлива дисоціація води з утворенням водню та подальшим гідрогенолізом важких фракцій. В результаті фракційної розгонки водопаливних емульсій, що були оброблені на кавітаційному стенді, вихід легких фракцій досяг 94%, що підтверджує протікання гідрогенізаційних процесів вуглеводневої сировини, а також утворення водню при гідрокавітаційній обробці. В процесі обробки нафт та дизельного пального у кавітаторі нової конструкції було зафіксовано суттєве зниження вмісту загальної сірки до прийнятних норм, що свідчить про доцільність використання досліджуваного процесу для інтенсифікації сорбційної очистки палив від сірковмісних сполук. На основі альтернативного пального та нафти отримані гомогенні суміші, що стали джерелом світлих фракцій – сировини для отримання моторних палив. Особливо ефективним слід визнати використання цієї технології в умовах мінізаводів, напівпромислового виробництва або при доведенні некондиційного товарного продукту до вимог стандартів.
Закономірності гідродинаміки і масообміну в процесах ректифікації суміші розчинників на новому контактному пристрої
(НТУ "ХПІ", 2016) Бабенко, Володимир Миколайович
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.17.08 – процеси та обладнання хімічної технології. – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут" Міністерства освіти і науки України, м. Харків, 2016. Дисертацію присвячено дослідженню процесу поділу рідинних гетерогенних сумішей на регулярних контактних пристроях з різними геометричними параметрами насадочних елементів. Досліджено механізм процесу утворення рідинної плівки для колонних апаратів, що застосовуються в ректифікації у відповідності з гідродинамічними характеристиками процесу. Показано, що основним фактором інтенсифікації масообмінного процесу для регулярних контактних елементів, є швидкість відновлення рідинної плівки. Доведено що, основними факторами, які визначають ефективність процесу поділу суміші розчинників, є низький питомий опір апарату по газу і конструктивні особливості контактних елементів ректифікаційній колони. Отримано графічні та емпіричні залежності для розрахунку висоти насадочного шару, питомої поверхні насадки в залежності від лінійної швидкості газу в колонному апараті і геометричних параметрів насадочних пристроїв. Розроблено практичні рекомендації для проектування колонних установок з високими енергетичними показниками. Запропоновано новий регулярний контактний елемент, який поєднує в собі велику питому поверхню з малим гідродинамічним опором. Запропоновано принципову апаратурно-технологічну схему процесу поділу суміші розчинників, яка розроблена й впроваджена на виробництві ПАТ "ФАРМСТАНДАРТ-БІОЛІК" (м. Харків).
Закономірності гідродинаміки і масообміну в процесах ректифікації суміші розчинників на новому контактному пристрої
(НТУ "ХПІ", 2016) Бабенко, Володимир Миколайович
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.17.08 – процеси та обладнання хімічної технології. – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут" Міністерства освіти і науки України, м. Харків, 2016. Дисертацію присвячено дослідженню процесу поділу рідинних гетерогенних сумішей на регулярних контактних пристроях з різними геометричними параметрами насадочних елементів. Досліджено механізм процесу утворення рідинної плівки для колонних апаратів, що застосовуються в ректифікації у відповідності з гідродинамічними характеристиками процесу. Показано, що основним фактором інтенсифікації масообмінного процесу для регулярних контактних елементів, є швидкість відновлення рідинної плівки. Доведено що, основними факторами, які визначають ефективність процесу поділу суміші розчинників, є низький питомий опір апарату по газу і конструктивні особливості контактних елементів ректифікаційній колони. Отримано графічні та емпіричні залежності для розрахунку висоти насадочного шару, питомої поверхні насадки в залежності від лінійної швидкості газу в колонному апараті і геометричних параметрів насадочних пристроїв. Розроблено практичні рекомендації для проектування колонних установок з високими енергетичними показниками. Запропоновано новий регулярний контактний елемент, який поєднує в собі велику питому поверхню з малим гідродинамічним опором. Запропоновано принципову апаратурно-технологічну схему процесу поділу суміші розчинників, яка розроблена й впроваджена на виробництві ПАТ "ФАРМСТАНДАРТ-БІОЛІК" (м. Харків).
Синергетичні реакційно-масообмінні процеси в газорідинних апаратах і паливних агрегатах хімічної технології
(НТУ "ХПІ", 2016) Нікольський, Валерій Євгенович
Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.17.08 – процеси та обладнання хімічної технології. – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут" Міністерства освіти і науки України, Харків, 2016 р. Дисертаційна робота присвячена вирішенню актуальної інжинірингової науково-технічної проблеми: розробити сучасні енергоефективні екологічно чисті технології, засоби генерування та споживання теплової енергії із застосуванням систем рекуперації теплоти на основі синергетичної єдності апаратурно-технологічного оформлення процесів і системного підходу. У роботі розроблено науково-методологічні основи та практичні способи підвищення ефективності використання палива в газорідинних апаратах і паливних агрегатах хімічної технології за рахунок інтенсифікації теплових процесів в їх робочому просторі. З позиції вдосконалення паливо- і матеріалозберігаючих техніки і технологій створено нові конструкції газорідинних апаратів і паливних агрегатів. На їх основі синтезовано екологічно чисті енергоефективні технологічні системи (ЕТС), прийнятні для хімічної технології та інших сфер промисловості, комунального, сільського господарства, які відповідають сучасним енергетичним та екологічним вимогам. Розроблено високоефективну контактно-модульну систему (КМС), обладнану апаратами зануреного горіння (АЗГ) з багатократною інверсією і модуляцією коливань контактуючих фаз для потреб теплопостачання промислових будівель і споруд, житлових і сільськогосподарських комплексів, яка виключає використання котельних і бойлерних установок з утилізацією теплоти продуктів згоряння, тепловою потужністю 200, 400, 600, 1000, 2000 кВт і вище залежно від потреби в генерованій теплоті. Витрати на обігрівання будівель і споруд при використанні пристрою знижуються в 2,5-2,8 рази в порівнянні з традиційними способами обігрівання. КМС пройшла державні тепло-екологічні випробування, які підтвердили її високу енергоефективність, екологічність, надійність в роботі. Отримано технічні умови на серійне її виготовлення і експлуатацію в різних галузях народного господарства. Розроблені і наведені в дисертації апарати, технологічні процеси і устаткування широко впроваджені на підприємствах Мінхімпрому, Мінметалургіі, Мінавтопрому, Мінкомунгоспу України та країн СНД.
Закономірності масообмінних процесів гідрокрекінгу і гідрогенолізу вуглеводнів у роторних гідрокавітаційних апаратах
(НТУ "ХПІ", 2016) Аммар, В. Саід
Дисертація на здобуття наукового ступеню кандидата технічних наук за спеціальністю 05.17.08. – процеси та обладнання хімічної технології. − Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", Харків, 2016. Дисертацію присвячено науковому обґрунтуванню та розробці напрямків інтенсифікації масообмінних процесів нафтопереробки. Показано, що при гідрокавітаційній обробці водно-вуглеводневих емульсій відбувається мікрокрекінг молекул нафти та можлива дисоціація води з утворенням водню та подальшим гідрогенолізом важких фракцій. В результаті фракційної розгонки водопаливних емульсій, що були оброблені на кавітаційному стенді, вихід легких фракцій досяг 94%, що підтверджує протікання гідрогенізаційних процесів вуглеводневої сировини, а також утворення водню при гідрокавітаційній обробці. В процесі обробки нафт та дизельного пального у кавітаторі нової конструкції було зафіксовано суттєве зниження вмісту загальної сірки до прийнятних норм, що свідчить про доцільність використання досліджуваного процесу для інтенсифікації сорбційної очистки палив від сірковмісних сполук. На основі альтернативного пального та нафти отримані гомогенні суміші, що стали джерелом світлих фракцій – сировини для отримання моторних палив. Особливо ефективним слід визнати використання цієї технології в умовах мінізаводів, напівпромислового виробництва або при доведенні некондиційного товарного продукту до вимог стандартів.
Теоретичні та методологічні основи інтенсифікації хіміко-технологічних процесів видобування та переробки вуглеводневих енергоносіїв
(НТУ "ХПІ", 2017) Кравченко, Олег Вікторович
Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.17.08 – процеси та обладнання хімічної технології. – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", Харків, 2017. Дисертація присвячена створенню теоретичних та методологічних основ інтенсифікації хіміко-технологічних процесів для удосконалення існуючих та розробки нових ефективних хімічних технологій і обладнання видобутку та переробки вугле-водневих енергоносіїв. За допомогою використання системного аналізу процесів енергоперетворення встановлено, що лімітуючі стадії хіміко-технологічних (дифузійних, теплових, гідромеханічних, масообмінних та хімічних) процесів в технологіях видобутку та переробки вуглеводнів можна подолати, використовуючи метод об'єктно-орієнтованої активації. Доведено, що запропонований метод водневої активації процесу дифузії разом з використанням методів хімічної та механохімічної активації дозволяють суттєво збільшувати проникність ущільнених колекторів продуктивних пластів, а разом з термобарохімічною обробкою здійснювати гідрокрекінг асфальтосмолистопарафінових відкладень безпосередньо в привибійній зоні пласта. На цьому підгрунті створено технологію комплексного водневого та термобарохімічного впливу на продуктивні горизонти свердловин, ефективність якої підтверджено дослідно-промисловими впровадженнями на нафтових та газових свердловинах, в тому числі при видобутку метану вугільних родовищ. Теоретично обґрунтовано і розроблено принципово нову методологію гідро-кавітаційної активації вуглеводневовмісних емульсій і суспензій, що дає змогу завдяки інтенсифікації в них фізико-хімічних і тепломасообмінних процесів отримувати та ефективно спалювати композиційні палива з заданими енергетичними й екологічними характеристиками.
Процеси теплопередачі при формуванні відкладень на робочих поверхнях розбірних пластинчастих теплообмінних апаратів
(НТУ "ХПІ", 2017) Демірський, Олексій Вячеславович
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.17.08 – процеси та обладнання хімічної технології. – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", Міністерства освіти і науки України, Харків, 2017. У дисертації розглянуті питання інтенсифікації теплопередачі та розробки методів оптимального проектування розбірних пластинчастих теплообмінників і їх систем з урахуванням забруднення поверхні теплопередачі в процесі експлуатації. Вперше розроблено метод оптимального проектування пластинчастого теплообмінника і системи пластинчастих теплообмінників на основі критерію приведених витрат. Запропоновано математичну модель, що дозволяє враховувати появу відкладень на поверхні теплообміну в процесі роботи, яка використовується для оптимального розрахунку пластинчастих розбірних теплообмінників за критерієм приведених витрат. Отримано нові експериментальні результати щодо забруднення поверхні теплопередачі при нагріванні сольових розчинів води. Показано, що присутність турбулізуючих елементів на поверхні значно знижує інтенсивність утворення відкладень. На працюючому цукровому заводі, протягом двох сезонів цукроваріння, проведений моніторинг роботи чотирьох послідовно встановлених розбірних пластинчастих теплообмінників. Розроблена та запропонована науково обґрунтована методика реконструкції систем підігрівачів шляхом заміни кожухотрубних апаратів на пластинчасті. Модернізація включає в себе оцінку енергоефективності використання енергії методом пінч-аналізу випарної станції в цілому і відділення попереднього нагріву соку, де встановлені пластинчасті підігрівачі. У рамках запропонованої математичної моделі отримав подальший розвиток підхід до оцінки асимптотичного характеру появи відкладень. Представлена його фізико-математична модель, яка реалізована в процесі проектування системи підігрівачів працюючого цукрового заводу. На основі представлених моделей і методів оптимального проектування розбірних пластинчастих теплообмінних апаратів створено математичне забезпечення для вибору типу і розрахунку поверхні теплопередачі теплообмінників за критерієм приведених витрат з урахуванням появи відкладень в процесі експлуатації.
Теоретичні та експериментальні дослідження теплообмінних процесів термічного розкладу вуглецевмісної сировини в удосконаленому піролітичному апараті
(НТУ "ХПІ", 2017) Миронов, Антон Миколайович
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.17.08 – процеси та обладнання хімічної технології. – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут" Міністерства освіти і науки України, Харків, 2017 р. Дисертацію присвячено вивченню теплових процесів, які відбуваються у апаратах піролізу вуглецевмісної сировини, задля вдосконалення конструкції основного та допоміжного обладнання установок для вуглевипалювання. Розглянуто існуючий попит на деревне вугілля як один з альтернативних енергетичних ресурсів сучасності. Досліджено актуальність тематики для розвинених країн світу та України зокрема. Проведено мікроскопічне дослідження структурної будови деревини п'яти порід. Досліджено кінетику сушки сировини із різним рівнем початкової вологості. Побудовано енергетичні криві сушки і аналітично оцінено можливу економію первинного палива на цій стадії виробничого циклу. Розроблено експериментальну установку для визначення коефіцієнту тепло-провідності деревини, яка враховує не тільки нелінійність зміни коефіцієнта теплопровідності деревини з підвищенням температури до 600°С, а й анізотропію теплопровідних властивостей матеріалу. Запропоновано спосіб ідентифікації коефіцієнта теплопровідності деревини, який базується на розробленій експериментальній установці. Для визначення коефіцієнту теплопровідності деревини за результатами теплофізичного експерименту вирішено зворотну задачу теплопровідності. Виявлено неефективність теплової ізоляції на зовнішніх поверхнях елементів конструкції існуючої установки. Запропоновано нові заходи ізолювання для зменшення теплових втрат до навколишнього середовища. Запропоновано новий принцип закладання дерев'яних полін з урахуваннях геометрії сировини та вагонетки. Вдосконалено конструкцію вагонетки таким чином, що максимізувати корисний вплив усіх теплових потоків, які циркулюють у апараті.
Теоретичні та експериментальні дослідження теплообмінних процесів термічного розкладу вуглецевмісної сировини в удосконаленому піролітичному апараті
(НТУ "ХПІ", 2017) Миронов, Антон Миколайович
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.17.08 – процеси та обладнання хімічної технології. – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут" Міністерства освіти і науки України, Харків, 2017 р. Дисертацію присвячено вивченню теплових процесів, які відбуваються у апаратах піролізу вуглецевмісної сировини, задля вдосконалення конструкції основного та допоміжного обладнання установок для вуглевипалювання. Розглянуто існуючий попит на деревне вугілля як один з альтернативних енергетичних ресурсів сучасності. Досліджено актуальність тематики для розвинених країн світу та України зокрема. Проведено мікроскопічне дослідження структурної будови деревини п'яти порід. Досліджено кінетику сушки сировини із різним рівнем початкової вологості. Побудовано енергетичні криві сушки і аналітично оцінено можливу економію первинного палива на цій стадії виробничого циклу. Розроблено експериментальну установку для визначення коефіцієнту тепло-провідності деревини, яка враховує не тільки нелінійність зміни коефіцієнта теплопровідності деревини з підвищенням температури до 600°С, а й анізотропію теплопровідних властивостей матеріалу. Запропоновано спосіб ідентифікації коефіцієнта теплопровідності деревини, який базується на розробленій експериментальній установці. Для визначення коефіцієнту теплопровідності деревини за результатами теплофізичного експерименту вирішено зворотну задачу теплопровідності. Виявлено неефективність теплової ізоляції на зовнішніх поверхнях елементів конструкції існуючої установки. Запропоновано нові заходи ізолювання для зменшення теплових втрат до навколишнього середовища. Запропоновано новий принцип закладання дерев'яних полін з урахуваннях геометрії сировини та вагонетки. Вдосконалено конструкцію вагонетки таким чином, що максимізувати корисний вплив усіх теплових потоків, які циркулюють у апараті.
Теоретичні та методологічні основи інтенсифікації хіміко-технологічних процесів видобування та переробки вуглеводневих енергоносіїв
(НТУ "ХПІ", 2017) Кравченко, Олег Вікторович
Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.17.08 – процеси та обладнання хімічної технології. – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", Харків, 2017. Дисертація присвячена створенню теоретичних та методологічних основ інтенсифікації хіміко-технологічних процесів для удосконалення існуючих та розробки нових ефективних хімічних технологій і обладнання видобутку та переробки вугле-водневих енергоносіїв. За допомогою використання системного аналізу процесів енергоперетворення встановлено, що лімітуючі стадії хіміко-технологічних (дифузійних, теплових, гідромеханічних, масообмінних та хімічних) процесів в технологіях видобутку та переробки вуглеводнів можна подолати, використовуючи метод об'єктно-орієнтованої активації. Доведено, що запропонований метод водневої активації процесу дифузії разом з використанням методів хімічної та механохімічної активації дозволяють суттєво збільшувати проникність ущільнених колекторів продуктивних пластів, а разом з термобарохімічною обробкою здійснювати гідрокрекінг асфальтосмолистопарафінових відкладень безпосередньо в привибійній зоні пласта. На цьому підгрунті створено технологію комплексного водневого та термобарохімічного впливу на продуктивні горизонти свердловин, ефективність якої підтверджено дослідно-промисловими впровадженнями на нафтових та газових свердловинах, в тому числі при видобутку метану вугільних родовищ. Теоретично обґрунтовано і розроблено принципово нову методологію гідро-кавітаційної активації вуглеводневовмісних емульсій і суспензій, що дає змогу завдяки інтенсифікації в них фізико-хімічних і тепломасообмінних процесів отримувати та ефективно спалювати композиційні палива з заданими енергетичними й екологічними характеристиками.
Обґрунтування енергоефективних режимів роботи системи рекуперативних теплообмінників в процесі переробки піроконденсату
(НТУ "ХПІ", 2017) Ільченко, Марія Володимирівна
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.17.08 – процеси та обладнання хімічної технології. – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут" Міністерства освіти і науки України, Харків, 2017 р. Дисертацію присвячено аналізу системи рекуперативного теплообміну і визначенню її недоліків для обґрунтування енергоефективних режимів роботи установки переробки піроконденсату з подальшим удосконаленням тепло- обмінної мережі. Проведено аналіз розвитку методології інтеграції процесів хімічних виробництв. Обґрунтовано необхідність застосування високоефективного пластинчастих теплообмінників на сучасних підприємствах задля максимальної економії енергоресурсів. Розглянуто тепловий розрахунок теплообмінника, принципи визначення середнього температурного напору і коефіцієнтів тепловіддачі. Досліджено можливість застосування відомих моделей перемішування, витіснення та їхньої комбінації при обрахунку теплообмінних апаратів. Наведено алгоритми розрахунку теплообмінників із робочими середовищами, що знаходяться в одній фазі та в різних. Представлено імітаційну модель переробки піроконденсату на установці виробництва бензолу, виконану за допомогою програмного забезпечення UniSim Design. Перевірено взаємне узгодження початкових даних та відзначено високу ступінь збіжності матеріальних і теплових балансів в отриманій розра-хунково-імітаційній моделі. Проведено аналіз функціонуючої теплообмінної системи, встановлено її недоліки та потенціал для енергозбереження. Екстраговано технологічні потоки та розраховано існуючу локалізацію пінчу зі встановленням значення мінімального температурного напору ΔTmin. Визначено локалізацію пінчу для можливої інтеграції. Розроблено три варіанти проектів реконструкції мережі теплообмінних апаратів із власними значеннями ΔTmin. Обчислено можливі техніко-економічні ефекти від запровадження проектів інтеграції у виробництво. Обрано найбільш економічно доцільний варіант проекту реконструкції системи теплообміну та запропоновано комплект теплообмінних апаратів із необхідними технічними характеристиками.
Обґрунтування енергоефективних режимів роботи системи рекуперативних теплообмінників у процесі переробки піроконденсату
(НТУ "ХПІ", 2017) Ільченко, Марія Володимирівна
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.17.08 – процеси та обладнання хімічної технології. – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут" Міністерства освіти і науки України, Харків, 2017 р. Дисертацію присвячено аналізу системи рекуперативного теплообміну і визначенню її недоліків для обґрунтування енергоефективних режимів роботи установки переробки піроконденсату з подальшим удосконаленням тепло- обмінної мережі. Проведено аналіз розвитку методології інтеграції процесів хімічних виробництв. Обґрунтовано необхідність застосування високоефективного пластинчастих теплообмінників на сучасних підприємствах задля максимальної економії енергоресурсів. Розглянуто тепловий розрахунок теплообмінника, принципи визначення середнього температурного напору і коефіцієнтів тепловіддачі. Досліджено можливість застосування відомих моделей перемішування, витіснення та їхньої комбінації при обрахунку теплообмінних апаратів. Наведено алгоритми розрахунку теплообмінників із робочими середовищами, що знаходяться в одній фазі та в різних. Представлено імітаційну модель переробки піроконденсату на установці виробництва бензолу, виконану за допомогою програмного забезпечення UniSim Design. Перевірено взаємне узгодження початкових даних та відзначено високу ступінь збіжності матеріальних і теплових балансів в отриманій розра-хунково-імітаційній моделі. Проведено аналіз функціонуючої теплообмінної системи, встановлено її недоліки та потенціал для енергозбереження. Екстраговано технологічні потоки та розраховано існуючу локалізацію пінчу зі встановленням значення мінімального температурного напору ΔTmin. Визначено локалізацію пінчу для можливої інтеграції. Розроблено три варіанти проектів реконструкції мережі теплообмінних апаратів із власними значеннями ΔTmin. Обчислено можливі техніко-економічні ефекти від запровадження проектів інтеграції у виробництво. Обрано найбільш економічно доцільний варіант проекту реконструкції системи теплообміну та запропоновано комплект теплообмінних апаратів із необхідними технічними характеристиками.
Інтенсифікація теплообмінних процесів в технологіях переробки вуглеводнів з використанням нерозбірних пластинчастих теплообмінників
(НТУ "ХПІ", 2017) Юзбашьян, Анна Петрівна
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.17.08 – процеси та обладнання хімічної технології. – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут" Міністерства освіти і науки України, Харків, 2018 р. Дисертація присвячена вирішенню актуальної науково-практичної задачі підвищення інтенсифікації процесу теплопередачі в пластинчастих теплообмінних апаратах спеціальної нерозбірної конструкції, які можуть використовуватися для рекуперації тепла нафтохімічних підприємств. Подальшого розвитку, на основі аналогії переносу тепла та імпульсу, отримав підхід щодо прогнозування теплових та гідравлічних процесів у пластинчастих теплообмінних апаратах нерозбірної конструкції зі спеціально гофрованими квадратними та заокругленими пластинами. Отримано напівемпіричну залежність для визначення тепловіддачі в каналах пластинчастих теплообмінних апаратів з урахуванням збільшення площі поверхні за рахунок гофрування та врахуванням впливу числа Прандтля. Запропоновано фізико-математичну модель, яка базується на концепції "граничного забруднення" та дозволяє встановити термічний опір забруднень поверхні теплопередачі залежно від часу для різних швидкостей потоку і температури поверхні. Розглянуто можливість застосування і виконано порівняльний аналіз двох типів нерозбірних пластинчастих теплообмінних апаратів на позиціях підігріву сирої нафти. Встановлено, що за рахунок використання пластин з різною висотою гофрування по холодній та гарячій стороні в кожухо-пластинчастих теплообмінних апаратах досягнуто ефекту вирівнювання швидкостей в каналах і зменшенню площі поверхні теплопередачі апарату. Наведено можливість використання зайвого тепла нафтопереробного заводу для опалення та гарячого водопостачання з проектуванням двадцятьох індивідуальних теплових пунктів з нерозбірними теплообмінниками.
Процеси теплопередачі при формуванні відкладень на робочих поверхнях розбірних пластинчастих теплообмінних апаратів
(НТУ "ХПІ", 2017) Демірський, Олексій Вячеславович
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.17.08 – процеси та обладнання хімічної технології. – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", Міністерства освіти і науки України, Харків, 2017. У дисертації розглянуті питання інтенсифікації теплопередачі та розробки методів оптимального проектування розбірних пластинчастих теплообмінників і їх систем з урахуванням забруднення поверхні теплопередачі в процесі експлуатації. Вперше розроблено метод оптимального проектування пластинчастого теплообмінника і системи пластинчастих теплообмінників на основі критерію приведених витрат. Запропоновано математичну модель, що дозволяє враховувати появу відкладень на поверхні теплообміну в процесі роботи, яка використовується для оптимального розрахунку пластинчастих розбірних теплообмінників за критерієм приведених витрат. Отримано нові експериментальні результати щодо забруднення поверхні теплопередачі при нагріванні сольових розчинів води. Показано, що присутність турбулізуючих елементів на поверхні значно знижує інтенсивність утворення відкладень. На працюючому цукровому заводі, протягом двох сезонів цукроваріння, проведений моніторинг роботи чотирьох послідовно встановлених розбірних пластинчастих теплообмінників. Розроблена та запропонована науково обґрунтована методика реконструкції систем підігрівачів шляхом заміни кожухотрубних апаратів на пластинчасті. Модернізація включає в себе оцінку енергоефективності використання енергії методом пінч-аналізу випарної станції в цілому і відділення попереднього нагріву соку, де встановлені пластинчасті підігрівачі. У рамках запропонованої математичної моделі отримав подальший розвиток підхід до оцінки асимптотичного характеру появи відкладень. Представлена його фізико-математична модель, яка реалізована в процесі проектування системи підігрівачів працюючого цукрового заводу. На основі представлених моделей і методів оптимального проектування розбірних пластинчастих теплообмінних апаратів створено математичне забезпечення для вибору типу і розрахунку поверхні теплопередачі теплообмінників за критерієм приведених витрат з урахуванням появи відкладень в процесі експлуатації.
Рекуперативний теплообмін на установці газофракціювання та компримування газохімічного виробництва
(НТУ "ХПІ", 2017) Маатук, Аббасс
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук (доктора філософії) за спеціальністю 05.17.08 «Процеси та обладнання хімічної технології» (16 – Хімічна та біоінженерія) – Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут» Міністерства освіти і науки України, Харків, 2017 р. Процеси поділу і зокрема процеси ректифікації газових і рідких сумішей є одними з найбільш енергоємних у промисловості. За оцінками експертів, до 5% всієї енергії, яка використовується людством, споживається саме в цих процесах. Тому дисертація присвячена вирішенню актуальної науково-прикладної задачі підвищення потужності рекуперації теплової енергії в процесах ректифікації широкої фракції легких вуглеводнів (ШФЛВ) і супутніх їм процесах. В результаті аналітичного огляду публікацій виконана класифікація методів збільшення потужності рекуперації теплової енергії в хіміко-технологічних процесах з метою зниження питомого енергоспоживання в промислових процесах. Розглянуто методи внутрішньої теплової інтеграції ректифікаційних колон, як з інтеграцією теплового насоса (ТН) з колоною, так і без інтеграції ТН. Розглянуто роботи, які пов'язані з застосуванням методів Пінч-аналізу для збільшення потужності процесів рекуперації теплоти на установках хімічних виробництв. Зроблено аналіз робіт, які присвячені збільшенню питомої потужності рекуперації теплоти в територіальних виробничих комплексах (Total Site Integration). В аналізі публікацій окремо відзначені роботи піонерів в області Інтеграції Процесів: професора Б. Линнхоффа, професора Р. Сміта, професора Ї. Клемеша, а також роботи вітчизняних вчених: професора Л. Л. Товажнянського, професора П. О. Капустенко, професора Л. М. Ульєва. Аналіз літературних даних дозволив зробити постановку завдань для збільшення питомої потужності процесу рекуперації теплової енергії на установках ректифікації ШФЛВ з отриманням пропан-пентанової, пропан-гексанової, бутанової і ізобутанової фракцій та підібрати методи їх вирішення. Для вирішення даної задачі був обстежений процес рекуперації теплової енергії у цеху газофракціонування нафтопереробного заводу, що складається з двох ліній ректифікації ШФЛВ. Одна з них – отриманням пропан-пентанової, бутанової фракцій, інша – отриманням пентан-гексанової, бутанової і ізобутанової фракцій. Також в територіальний промисловий комплекс входить установка легкого гідрокрекінгу. За допомогою програмного забезпечення UniSim Design побудовані імітаційні моделі процесів поділу ШФЛУ. Аналіз технологічних процесів, їх регламентів, даних імітаційних моделей дозволив записати потокову таблицю процесів, що досліджуються, ця таблиця є цифровим чинником технологічних потоків, що беруть участь в системі теплообміну установки. Також побудована сіткова діаграма існуючої енерготехнологічної системи установки ректифікації ШФЛВ з отриманням пропан-пентанової і бутанової фракцій і визначена потужність процесів рекуперативного теплообміну на установці Qrec = 1230 кВт. Дані, які отримані у результаті, аналізу, дозволили побудувати складові криві процесу ректифікації для існуючої теплообмінної рекуперативної системи і визначити потужність гарячих QHmin =67274 кВт та холодних утиліт QCmin= 65982 кВт, що процес ректифікації споживає в даний час. Аналіз складових кривих дав можливість визначити мінімальну різницю температур між теплоносіями в теплообмінному обладнанні установки ΔТmin = 30 С. Ця величина є параметром, який показує можливість збільшення потужності рекуперації теплової енергії в процесі. На основі теоретичного аналізу системи технологічних потоків процесу ректифікації ШФЛВ, з застосуванням методів пінч-аналізу, визначено оптимальне значення мінімальної різниці температур між теплоносіями ΔТoptmin = 6 °С, і для цього значення побудована сіткова діаграма та технологічна схема проекту реконструкції системи рекуперативного теплообміну і визначено основні параметри нових теплообмінників. В результаті проекту реконструкції, що було запропоновано, потужність рекуперації теплової енергії стане рівною Qrec = 13575 кВт, тобто збільшиться на 1102 %, потужності гарячих і холодних утиліт будуть рівні QHmin = 54914 кВт, QCmin= 53658 кВт, тобто знизяться на 18,37 % і 18,67% відповідно. Теоретичний аналіз системи теплообміну з допомогою апарату складових кривих дозволив визначить обмежувальний фактор для подальшого збільшення потужності рекуперації теплової енергії. Аналіз інтегрованої системи теплообміну процесу ректифікації ШФЛВ з допомогою Великою складовою кривої (ВСК) дозволив усунути обмежувальний фактор з допомогою створення методу оптимальної інтеграції рекомпресійного теплового насосу (ТН) у вже інтегрований процес ректифікації. Побудовані імітаційні UniSim Design моделі інтеграції ТН в обидва процеси ректифікації, які підтвердили збільшення потужності рекуперації теплової енергії в процесі ректифікації ШФЛВ з отриманням пропан-пентанової і бутанової фракції, у порівнянні до існуючого процесу, на 1590 %, а потужність гарячих і холодних утиліт знижується на 72% і 73% відповідно. При інтеграції теплового насоса в процес ректифікації ШФЛВ з отриманням пентан-гексанової, бутанової і ізобутанової фракцій потужність рекуперації збільшиться від значення 1725 кВт до 21270 кВт, тобто на 1233 %, а споживання гарячих утиліт знизиться від значення 41112 кВт до 22490 кВт, тобто на 53%, холодних утиліт знизиться від значення 42812 кВт до значення 23260 кВт, тобто на 54%. Для подальшого збільшення потужності процесів рекуперації теплової ене-ргії виконано аналіз усього територіального комплексу установок ректифікації ШФЛВ (Total Site інтеграція). За допомогою ВСК процесів ректифікації вперше побудовано тепловий профіль комплексу різних установок ректифікації ШФЛВ, аналіз якого дозволив визначити технологічні потоки, на яких можливо встановити додаткові рекуперативні теплообмінні апарати, що дало можливість збільшити потужність рекуперації теплової енергії на 23,4 МВт. В результаті інтеграції комплексу установок загальна потужність рекуперації теплової енергії збільшилася на 1986 %, а потужність гарячих і холодних утиліт зменшилася на 51% порівняно з утилітами процесів у теперішній час. В дисертації для кожного з запропонованих проектів збільшення потужності рекуперації теплової енергії виконано економічний аналіз. В дисертації також вирішена задача збільшення потужності рекуперації теплоти в існуючій двох-потоковій теплообмінній системі з наявністю утилітних шляхів. Визначено залежності температур теплоносіїв і теплових навантажень на теплообмінному обладнанні від додаткової площі поверхні теплообміну і інтенсивності теплопередачі. Визначено найбільш прийнятне розміщення нової поверхні теплообміну і знайдені значення площі поверхні теплообміну для мінімальної приведеної вартості проекту реконструкції та мінімального терміну окупності. Створено метод, алгоритм і програма розрахунку додаткової площі поверхні теплообміну для двохпотокових систем рекуперації теплової енергії.
Рекуперативний теплообмін на установці газофракціювання та компримування газохімічного виробництва
(НТУ "ХПІ", 2018) Маатук, Аббасс
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.17.08 – процеси та обладнання хімічної технології. – Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут» Міністерства освіти і науки України, Харків, 2018 р. Дисертація присвячена вирішенню актуальної науково-прикладної задачі підвищення потужності рекуперації теплової енергії в процесах ректифікації широкої фракції легких вуглеводнів (ШФЛВ) і супутніх їм процесах. За допомогою програмного забезпечення UniSim Design побудовані імітаційні моделі процесів поділу ШФЛВ. Побудова складових кривих процесу ректифікації для існуючої теплообмінної рекуперативної системи дозволили визначити потужність гарячих і холодних утиліт, які процес ректифікації споживає в даний час. В результаті запропонованого проекту реконструкції потужність рекуперації теплової енергії збільшиться на 1102 %, потужності гарячих і холодних утиліт знизяться на 18,37 % і 18,67% відповідно. Аналіз інтегрованої системи теплообміну процесу ректифікації ШФЛВ за допомогою Великої складової кривої (ВСК) дозволив усунути обмежувальний фактор збільшення потужності рекуперації за допомогою створення методу оптимальної інтеграції теплового насосу (ТН) у вже інтегрований процес ректифікації. Побудовані імітаційні UniSim Design моделі інтеграції ТН в обидва процеси ректифікації, які підтвердили збільшення потужності рекуперації теплової енергії в процесі ректифікації ШФЛВ з отриманням пропан пентанової і бутанової фракції, щодо існуючого процесу, на 1590 %, а потужність гарячих і холодних утиліт знижується на 72% і 73% відповідно. При інтеграції теплового насоса в процес ректифікації ШФЛВ з отриманням пентан-гексанової, бутанової і ізобутанової фракцій потужність рекуперації збільшиться на 1233 %, а споживання гарячих і холодних утиліт знижується на 53% і 54% відповідно. За допомогою ВСК процесів ректифікації вперше побудований тепловий профіль комплексу різних установок ректифікації ШФЛВ, аналіз якого дозволив визначити додаткові місця розташування рекуперативних теплообмінників, що дало можливість збільшити потужність рекуперації теплової енергії на 23,4 МВт. В результаті інтеграції комплексу установок загальна потужність рекуперації теплової енергії збільшилася на 1986 %, а потужність гарячих і холодних утиліт зменшилася на 51%. В дисертації також вирішена задача збільшення потужності рекуперації теплоти в існуючій двопотокової теплообмінній системи і створено метод та програма розрахунку додаткової площі поверхні теплообміну для двопотокових систем рекуперації теплової енергії.
Інтенсифікація теплообмінних процесів в технологіях переробки вуглеводнів з використанням нерозбірних пластинчастих теплообмінників
(НТУ "ХПІ", 2018) Юзбашьян, Анна Петрівна
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.17.08 – процеси та обладнання хімічної технології. – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут" Міністерства освіти і науки України, Харків, 2018 р. Дисертація присвячена вирішенню актуальної науково-практичної задачі підвищення інтенсифікації процесу теплопередачі в пластинчастих теплообмінних апаратах спеціальної нерозбірної конструкції, які можуть використовуватися для рекуперації тепла нафтохімічних підприємств. Подальшого розвитку, на основі аналогії переносу тепла та імпульсу, отримав підхід щодо прогнозування теплових та гідравлічних процесів у пластинчастих теплообмінних апаратах нерозбірної конструкції зі спеціально гофрованими квадратними та заокругленими пластинами. Отримано напівемпіричну залежність для визначення тепловіддачі в каналах пластинчастих теплообмінних апаратів з урахуванням збільшення площі поверхні за рахунок гофрування та врахуванням впливу числа Прандтля. Запропоновано фізико-математичну модель, яка базується на концепції "граничного забруднення" та дозволяє встановити термічний опір забруднень поверхні теплопередачі залежно від часу для різних швидкостей потоку і температури поверхні. Розглянуто можливість застосування і виконано порівняльний аналіз двох типів нерозбірних пластинчастих теплообмінних апаратів на позиціях підігріву сирої нафти. Встановлено, що за рахунок використання пластин з різною висотою гофрування по холодній та гарячій стороні в кожухо-пластинчастих теплообмінних апаратах досягнуто ефекту вирівнювання швидкостей в каналах і зменшенню площі поверхні теплопередачі апарату. Наведено можливість використання зайвого тепла нафтопереробного заводу для опалення та гарячого водопостачання з проектуванням двадцятьох індивідуальних теплових пунктів з нерозбірними теплообмінниками.