Фонтанирование

Особенное значение имеет растворяющая способность нефти по отношению к газам. Во всех нефтях в растворенном состоянии (в пласте) находятся метан, этан, пропан, бутан и другие газообразные углеводороды, присутствием которых в большинстве случаев объясняется так называемое явление фонтанирования. [c.74]

Скорость начала фонтанирования. ........... [c.8]

Полное сопротивление фонтанирующего слоя максимальной высоты эквивалентно примерно двум третям его веса (или перепада давления при псевдоожижении) у более низких слоев оно меньше. Перепад давления, необходимый для создания фонтанирующего слоя, значительно выше, чем для его поддержания, из-за дополнительной энергии, расходуемой на движение газовой струи через плотный слой зернистого материала. По этой же причине скорость газа, ниже которой фонтан разрушается (она называется скоростью начала фонтанирования), несколько ниже той, при которой неподвижный слой переходит в фонтанирующий. [c.622]

Фонтанирование является одной из разновидностей псевдоожижения, позволяющей перемешивать плохо псевдоожижаемые зернистые материалы слишком крупные частицы или одинаковые по размеру. Фонтанирование достигается подачей ожижающего агента через небольшое отверстие в центре основания расширяющегося конического аппарата вместо равномерного его распределения по всему сечению слоя. В рассматриваемом случае гидродинамическая обстановка существенно отличается от существующей в обычном псевдоожиженном слое твердому материалу сообщается направленное циркуляционное движение, он в виде разбавленной фазы поднимается в ядре слоя и в виде плотной фазы опускается в кольцевой периферийной зоне. [c.620]

В данной главе рассмотрены основные особенности фонтанирующего слоя и условия, необходимые для обеспечения его устойчивости. Изучаются такие гидродинамические характ еристики, как перепад давления, скорость начала фонтанирования, предельная высота фонтанирующего слоя, структуры потоков ожижающего агента и частиц, порозность и диаметр фонтана. Кроме того, для более глубокого понимания структуры фонтанирующего слоя привлекаются результаты исследований по тепло- и массообмену. Везде, где возможно, даны расчетные уравнения. [c.620]

Фонтанирование, помимо сушки зернистых материалов, для которой оно было впервые использовано на практике, представляет интерес для таких процессов, как перемешивание полимерной крошки, покрытие таблеток, гранулирование удобрений и других материалов, коксование угля и пиролиз сланцев. Ниже приведено описание зтих процессов, а также рассмотрены потенциальные возможности фонтанирующих сдоев и налагаемые на них ограничения. [c.620]

В отличие от обычного псевдоожижения, при фонтанировании градиент давления РШх) непостоянен по высоте слоя он мал у основания и достигает максимума на свободной поверхности слоя. Перепад давления обусловлен двумя параллельными сопротивлениями фонтана с частицами, транспортируемыми в разбавленной фазе, и кольцевой зоны с нисходящим плотным слоем навстречу потоку газа. Соответствующие градиенты перепада давления на различных уровнях слоя практически одинаковы, за исключением области, примыкающей к отверстию для входа газа. В верхней части высокого слоя градиент давления приближается к значению, необходимому для взвешивания твердого материала, т. е. псевдоожижения. Если скорость газа в кольцевой зоне становится равной скорости начала псевдоожижения, то фонтанирующий слой достигает предела устойчивости это условие соответствует максимальной высоте фонтанирующего слоя. [c.621]

В. Перепад давления при фонтанировании [c.626]

Теплообмен между стенками аппарата и фонтанирующим слоем осуществляется, главным образом, за счет конвективного переноса тепла частицами, движущимися вниз в кольцевой зоне Значения коэффициента теплоотдачи для различных твердых материалов при развитом фонтанировании в воздушном потоке находятся в пределах от 51 до 136 Вт/(м -К) [44—117 ккал/(м -ч-°С)]. [c.642]

Уменьшение перепада давления в слое ниже уровня, соответствующего однородному псевдоожижению, наблюдается также в псевдоожиженном слое с каналообразованием. Однако подчеркиваемое некоторыми авторами сходство между фонтанированием и каналообразованием представляется недостаточно правомерным. Каналообразование при движении газа через слой, не сопровождается перемещением частиц и представляет собою нежелательное явление в псевдоожиженных системах. При фонтанировании, напротив, газовая струя обеспечивает перемешивание всего слоя и одновременно тесный контакт между твердыми частицами и газом. Каналообразование возникает в псевдоожиженных слоях очень мелких частиц фонтанирование же возможно только при использовании крупных частиц. [c.622]

Условия устойчивого фонтанирования менее жестки для более крупных твердых частиц и аппаратов большего диаметра. Минимальный диаметр частиц, для которых пределы устойчивости ста- [c.622]

Аппарат ддя фонтанирования может быть цилиндрической или конической формы. Предпочтительным, хотя и необязательным, представляется аппарат с коротким коническим основанием, сужающимся вниз к отверстию для входа газа, дабы твердые частицы из периферийной кольцевой зоны могли легко попадать в область газовой струи, не образуя при этом застойных зон в основании слоя. Предпочтительный угол конусности зависит в известной степени от сил внутреннего трения зернистого материала однако, при слишком малых углах в вершине конуса фонтанирование становится неустойчивым, поскольку воздушная струя стремится поднять весь слой. Предельный угол конусности [c.623]

Была предпринята попытка скоррелировать значения с помощью уравнений, справедливых для неподвижного слоя, в предположении, что сопротивление разрыхлению численна остается постоянным. Однако было найдено , что это сопротивление сильно зависит от диаметров аппарата и частицы. Ряд других эмпирических формул, связывающих пик давления с весом твердого материала в,слое или перепадом давления при фонтанировании, был предложен советскими исследователями применительно к коническим аппаратам. [c.626]

Обстановка в слоях, работающих при высотах ниже Я, , намного сложнее перепад давления при фонтанировании будет зависеть не только от высоты слоя, но также и от конфигурации аппарата и свойств твердых частиц. В литературе опубликованы эмпирические уравнения, связывающие эти параметры с перепадом давления при фонтанировании в цилиндрических и конических аппаратах. [c.627]

III, СКОРОСТЬ НАЧАЛА ФОНТАНИРОВАНИЯ [c.627]

Минимальная скорость газа, при которой слой будет оставаться в состоянии фонтанирования, зависит, с одной стороны, от свойств твердой фазы и ожижающего агента и, с другой, — от геометрии слоя. В отличие от скорости начала псевдоожижения скорость начала фонтанирования Ums Для данного материала понижается с уменьшением высоты слоя и увеличением диаметра аппарата. Кроме того, на величину U влияет размер входного отверстия, хотя и незначительно. Таким образом, сравнение U со скоростью начала псевдоожижения затруднительно. В случае высоты слоя, близкой к максимально возможной при фонтанировании, скорости фонтанирования и начала псевдоожижения примерно равны. Поскольку максимальная высота слоя, способного фонтанировать, в аппаратах большого диаметра, как правило, намного больше рабочей (для пшеницы, например, в аппарате диаметром 305 мм составляет 2,75 м), то практическая потребность газа для фонтанирования в больших аппаратах часто бывает ниже , чем для псевдоожижения. [c.627]

Средние скорости циркуляции твердого материала в фонтанирующем слое были определены недавно при изучении переходного процесса перемешивания с помощью последовательного отбора твердых частиц. При этом первоначально верхняя и нижняя половины слоя состояли из частиц разного цвета. Такой метод позволяет оценить интенсивность обмена твердыми частицами между двумя зонами по средней скорости циркуляции, значения которой для аппарата диаметром 152,5 мм лежат в диапазоне 0,27—0,54 кг/с. Было установлено, что определяющим фактором является скорость газового потока интенсивность циркуляции увеличивается пропорционально отношению рабочей скорости газового потока и скорости, необходимой для начала фонтанирования. Циркуляция интенсифицируется при увели- [c.638]

Подробно изучено в аппарате диаметром 152,5 мм. Исследуется кинетика выделения летучих в условиях фонтанирования [c.650]

Процесс, объединяющий в одной установке фонтанирующего слоя гранулирование удобрений и их нейтрализацию. Кислота впрыскивается в слой, а пары аммиака добавляются к потоку воздуха, подаваемого на фонтанирование. Слой состоит из гранул продукта [c.651]

И В процессе сушки, основное достоинство фонтанирующего слоя (аналогично псевдоожиженному) состоит в хорошем перемешивании твердого материала, сопровождающемся эффективным контактом между газом и твердыми частицами. В этих процессах фонтанирование используется применительно к крупным частицам для тех же целей, что и псевдоожижение в случае мелкозернистых материалов. [c.651]

При непрерывной работе можно ожидать получения гранул широкого гранулометрического состава за счет неравномерного времени пребывания частиц, соответствующего полному перемешиванию в слое. Однако на практике во время фонтанирования происходит сепарация частиц по размеру так что может быть получен однородный по размеру продукт. С другой стороны, Романков и Рашковская применяли в фонтанирующем слое пневматический классификатор, непрерывно возвращающий в грануля-тор мелкую фракцию продукта. Использование ряда последовательных аппаратов фонтанирующего слоя также позволяет выравнять время пребывания частиц в системе. [c.652]

Несмотря на эффективное перемешивание и контакт между газом и твердым материалом в фонтанирующем слое, до настоящего времени его не удалось использовать в качестве каталитического реактора. Возможно, что это обусловлено истиранием твердых частиц в фонтане. Хотя интенсивность истирания при небольшой продолжительности пребывания частиц в слое не должна быть слишком большой (если, конечно, частицы не являются чрезмерно хрупкими), тем не менее суммарный эффект истирания за длительный период работы каталитического реактора, видимо, окажется неприемлемым. Истирание частиц нередко отмечалось даже при кратковременном их пребывании в слое, и хотя оно выгодно при осуществлении некоторых технологических процессов (см. выше), тем не менее истирание накладывает определенные ограничения на область применимости техники фонтанирования. Не исключено, что в этом аспекте могут играть существенную роль такие факторы, как конструкция входного отверстия и геометрия слоя, что может дать некоторую возможность воздействовать на интенсивность истирания. Этот вопрос для фонтанирующего слоя требует дальнейшего изучения. [c.652]

Если давление в пласте низковато для фонтанирования нефти, то крименяется компрессорная (газлифтная) эксплуатация скважин. При этом способе в кольцевое пространство между эксплуатационной колонной и насосно —компрессорными трубами при помощи компрессора нагнетается сжатый природный газ под давлением до 5 МПа. [c.30]

Фонтанный способ применяется в начальный период эксплуатации. При этом жидкость из скважины выталкивается давлением газов. Во избежание открытого фонтанирования, приводящего к большим потерям нефти и газа и могущего вызвать пожар или разрушение скважины, устье ее предварительно оборудуют специальной стальной арматурой, способной выдерживать высокое (от 75 до 250 ат) давление газов. Из скважины нефть поступает в трапЛщзмтдели-тель),где из нее выделяется газ, который по трубам пожЛ йй газоперерабатывающий завод. Здесь из газа извлекают газ ый б зин, [c.18]

Устойчивость фонтанирования определяется рядом условий, при отсутствии которых движение твердой фазы становится неустойчивым, способствуя возникновению неоднородного псевдоожижения, а при увеличении скорости газа — поршнеобразованию. [c.622]

При более высоких слоях материайа для фонтанирования требуются более широкие колонны или меньшие размеры входного отверстия. Зависимость между размерами частиц и предельной высотой слоя, однако, более сложная. Так было установлено , что в колонне диаметром 152 мм максимальная высота фонтанирующего слоя с ростом размера частиц сначала увеличивается, а затем уменьшается. Для определенного диаметра аппарата и заданного размера частиц существует максимум размера входного отверстия, при превышении которого нельзя получить устойчивого фонтанирования. В частности, при фонтанировании зерен пшеницы в аппаратах диаметром от 102 до 305 мм максимум отношения 0 /0 составляет 0,35. [c.623]

Конструкция входного устройства для ввода газа также может оказывать существенное влияние на устойчивость фонтанирования. Последняя была выше, когда газоподводящая трубка слегка выступала в коническую часть , и ниже — при соединении заподлицо, как это показано на рис. XVII- . Установлено также, что сужающееся сонло (тоже выступающее) работает лучше прямой трубки . Наконец, отмечалось , что небольшой плоский диск между срезом сопла и нижним основанием конуса дает дополнительный стабилизирующий аффект. [c.624]

Фонтанирование может быть получено при использовании жидкостной струи вместо газовой. Однако жидкостное фонтанирование, по всей вероятнооти, не представляет особого интереса, поскольку оно не имеет никаких очевидных преимуществ перед однородным псевдоожижением частиц, которое (в отличие от неоднородного — при псевдоожижении газом) является эффективным как для крупных и одинаковых по размеру, так и для мелких частиц зернистых материалов. [c.624]

Характер зависимости сопротивления слоя семян сурепки Д полн от расхода газа показан на рис. ХУП-З (кривая 1). Высокий пик давления перед стабильным фонтанированием не является специфической особенностью фонтанирующего слоя, как обычно считалось ранее он вызван вводом высокоскоростной газовой струи в слой сыпучего материала. Аналогичный пик наблюдается и в случае псевдоожижения в коническол апнарате , но он отсутствует в цилиндрическом, где газ распределен равномерно. [c.624]

Во всех этих опытах угол в вершине конуса был равен 60° однако угол конусности (если только он не очень мал) не должен оказывать какого-либо влияния на характер движения струи непосредственно над входным отверстием. Эта точка зрения подтверждена хорошим совпадением величин рассчитанных по уравнению (XVII,1) и экспериментально полученных дДя слоев из семян капусты, подвергаемых фонтанированию воздухом в аппаратах с плоским днищем. Ниже приводится сравнение расчетных значений с опытными, полученными при О = 305 мм [c.625]

В литературе приведены многочисленные экспериментальные данные по скорости начала фонтанирования, охватывающие широкий круг зернистых материалов в аппаратах малого диаметра (от 75 до 230 мм) цилиндрической и конической форм. Кроме того, в опытах с пшеницей было изучено влияние диаметт ров аппарата вплоть до 610 мм. Вследствие сложности системы был использован, главным образом, эмпирический подход к обобщению опытных данных. [c.627]

Количественное влияние плотности ожижающего агента на в формуле (XVII,5) было поставлено под сомнение экспериментами с воздухом, двуокисью углерода и гелием (р = 0,165 — 1,82 кг/м ) оказалось, что при фонтанировании влияние р значительно слабее. Так как это влияние в уравнении (XVII,5) установлено на основании опытов с воздухом и водой, то было высказано предположение что изменение обусловлено [c.629]

Предложенное Беккером более сложное эмпирическое уравнение базируется на опытных данных, полученных для цилиндрических аппаратов диаметром от 150 до 610 мм при фонтанировании гороха, кукурузы, ячменя, пшеницы, семян сурепки,, песка. Это уравнение охватывает примерно такой же диапазон изменения параметров, как и формула (XVII,5). Сравнение этих двух формул, выполненное Манурунгом для широкого диапазона собственных и ранее опубликованных - экспериментальных данных, не позволило отдать предпочтение какой-либо одной из них. Было, однако, отмечено, что формула (XVII,5) несколько преувеличивает, а формула Беккера, наоборот, недооценивает влияние высоты слоя. Манурунг пытался дать новую формулу, включающую угол внутреннего трения сыпучего материала однако точность этой формулы оказалась не выше двух предыдущих. [c.629]

Число Рейнольдса базируется на диаметре частицы и скорости воздуха во входном отверстии в момент начала фонтанирования. Значения постоянной и показателей степени в уравнении (XVII,6) существенно различаются для разных диапазонов изучаемых переменных. [c.630]

Если высота слоя превысит максимально возможную в условиях фонтанирования, то фонтанирующий слой перейдет в псевдоожиженный (рис. XVII-2). Следовательно, если известна скорость начала псевдоожижения зернистого материала, то максимальная высота фонтанирующего слоя в данном аппарате может быть рассчитана по уравнению для скорости начала фонтанирования при замене значения i/ s на U f- Величина U f была найдена нри помощи уравнения Эргана для неподвижного слоя и равенства АР/Я = рЛ1 - ео) [c.630]

Аналогичный подход был сделан Беккером , установившим, что для исследованных им материалов (см. раздел III) скорость начала фонтанирования при Н = примерно на 25% выше скорости начала псевдоожижения. Однако он предложил вместо уравнения Эргана использовать равноценное уравнение, включающее коэффициент лобового сопротивления и число Рейнольдса, которое он рассчитал по своим экспериментальным значениям / j, полученным при Н = Н т- Было показано что рассматриваемый подход не намного точнее метода Торли отличающегося большей простотой и меньшим эмпиризмом. Для учета несферич-ности частиц угля и шероховатости их поверхности была предложена модификация уравнения (XVII,7). [c.630]

Данные, полученные в опытах с пшеницей й = 2,8 мм Р5 = 1,35 г/см ) и песком (й = 1,2 мм = 2,61 г/см ) в аппарате диаметром 150 мм,, а также в опытах с пшеницей (й = = 3,3 мм) в аппаратах диаметром 150 и 230 мм, неплохо согласуются с выражением (XVII,13). Отсюда следует, что характер распределения газа не зависит ни от природы твердых частиц, ни от диаметра цилиндрических аппаратов. Первый вывод, если он достоверен, создает большие удобства в расчетном аспекте, но требует дополнительного экспериментального подтверждения на различных материалах. Второй вывод не подтверждается результатами опытов с большими аппаратами , где высота слоя была значительно меньше максимально возможной при фонтанировании. Теоретический анализ является строго обоснованным только для в случае слоев меньшей высоты задача является более сложной, поскольку граничное условие иА)н = необходимое для интегрирования дифференциального уравнения равновесия сил, в этом случае не применимо. Переход от выражения (XVII,12) к (XVII,13) представляется некорректным, так что последнее выражение остается надежным в ограниченных лределах. [c.634]

Быстрое и эффективное перемешивание гранулированных твердых материалов достигается с более низкими затратами энергии по сравнению с механическими смесителями. В нейтральную область аппарата введена вертикальная труба с открываюш шися отверстиями, что позволяет избежать высокого пика давлений в начальные моменты фонтанирования [c.651]

Не = vldpf .f — число Рейнольдса в момент начала фонтанирования 8р — поверхность частицы — время [c.653]