WWW.KN.LIB-I.RU
БЕСПЛАТНАЯ  ИНТЕРНЕТ  БИБЛИОТЕКА - Различные ресурсы
 


Pages:     | 1 |   ...   | 3 | 4 || 6 | 7 |   ...   | 10 |

«Юбилейная семидесятая всероссийская научно-техническая конференция студентов, магистрантов и аспирантов высших учебных заведений с международным участием «Научно-технические и ...»

-- [ Страница 5 ] --

При выборе сырья и составлении рецептов резиновых смесей для неформовых резиновых изделий должны учитываться следующие требования: полимеры или их комбинации должны быть температуростойкими, не должны реагировать с вулканизационной средой; резиновая смесь должна быть каркасной, то есть сохранять профиль полуфабрикатов, не оплывать в процессе вулканизации; иметь более узкий диапазон разбросов по пластичности (не более 0,05) в целях получения изделий со стабильными размерами; резиновые смеси должны иметь минимальное количество ингредиентов, содержащих влагу, летучих веществ и веществ, способных разлагаться или реагировать друг с другом с выделением кипящих жидкостей и газов в процессе шприцевания и вулканизации; рецепты резиновых смесей должны разрабатываться с учетом требований непрерывного производства и эксплуатационных свойств готовых изделий. В рецептуростроении неформовых резин правильный выбор типа и марки каучука ЭПК в значительной мере определяет успех разработки. На отечественных заводах неформовые резины изготавливают на основе этиленпропиленового каучука СКЭПТ-ЭНБ, производство которого организовано на ОАО «Нижнекамскнефтехим», а также Dutral, Еuroprene. При выборе рецептов резиновых смесей необходимо учитывать особенности процесса вулканизации в зависимости от аппаратурного оформления.

В производственных условиях проводились испытания резиновых смесей: 1 - на основе СКЭПТ-50, содержащая на 50 кг смеси 10 кг мела, 6,7 кг БС-150 (производство г. Иваново); 2 – на основе СКЭПТ-50, производства ОАО «Эластик» г. Киев, 3 – опытная резиновая смесь на основе этиленпропиленового каучука Дутрал TER 4038 с вязкостью по муни 60,0 ед. Муни.

Резиновая смесь шифра 1 (г. Иваново). Предварительно в 10 кг резиновой смеси ввели 150 г кальцийнафта для предупреждения порообразования в процессе вулканизации. Резиновая смесь содержала посторонние включения в виде мелких полимерных включений, песка.

Технологические режимы линии установлены с учетом изготовления профилей на отечественных заводах: температуры по зонам шприцмашины: зона питания – 50 0С, зона червяка – 55 0С, зона вакуумирования – 55 0С, зона уплотнения – 60 0С, зона головки – 65 0С На линии установлены температура 250 0С при температуре горячего воздуха 400 0С. Скорость шприцевания 10 м/мин.

В процессе профилирования и пропуска профиля по зонам линии отмечено, что после третьей камеры резиновая смесь свулканизовалась, хотя четвертая камера не включилась.

Анализ видовой среза полученного профиля показал наличие пор в прежнем количестве, то есть эффективность кальцийнафта не проявлена.

Таким образом, по резиновой смеси шифра 1 (г. Иваново) можно сделать вывод о невозможности ее переработки на установленной линии из-за наличия посторонних включений, приводящих к появлению заусениц по кромкам, образования пор, которые не устраняются после введения кальцийнафта. Для более полного заключения необходимо определить влажность, наличие летучих в резиновой смеси в лабораторных условиях.

Резиновая смесь 2 (г. Киев, ОАО «Эластик») на основе СКЭПТ-50.

Резиновая смесь по внешнему виду более жесткая, кромки рваные. Технологические режимы в зонах шприцмашины аналогичны тем, что указаны в предыдущем опыте. На линии установлены температура 220 0С при температуре горячего воздуха соответственно в камерах: первой – 240, второй – 247, третьей – 314, четвертой - 317 0С. Начальная скорость шприцевания составляла 5 м/мин. При этом отмечена очень медленная скорость на выходе, что не позволяло подать профиль на отборочный транспортер.





В связи с изложенным отрабатывалась скорость транспортеров, которую последовательно увеличивали до 7, 9 и 12 м/мин. При последней скорости профиль протянут через всю линию. После вулканизации получен на срезе монолитный профиль. Обращает внимание наличие волнистости, которая в начальный момент была выше, в дальнейшем уменьшилась. Поэтому, видимо, при пуске линии, возможно, будет целесообразно подогревать профильную шайбу до 60 0С. Кроме того, на поверхности профиля отмечалось наличие мелких задиров при значительно лучшем качестве кромок. Анализ видовой среза полученного профиля не выявил наличия пор, то есть профиль был монолитным.

Таким образом, по резиновой смеси 2 (г. Киев, ОАО «Эластик») можно сделать вывод о необходимости: с одной стороны, доводки технологических параметров; с другой – повышения пластичности, снижения жесткости, видимо, эластической составляющей, которая, по нашему мнению, затрудняет ее сохранность положения на транспортерах, возможность его соскальзывания после проводки и попадания под транспортер (что может стать причиной возгорания, задымления и т.д.). Для более полного заключения необходима в лабораторных условиях оценка пласто-эластических свойств резиновой смеси и доводки их до необходимого уровня.

Резиновая смесь 3 на основе этиленпропиленового каучука Dutral TER 4038 с вязкостью по муни 60,0 ед. Муни. Резиновую смесь изготавливали на вальцах в количестве 30 кг в производственных условиях.

Предварительно осуществляли подготовку навесок. Изготавливали серную и тиурамную пасты вручную. Маточная резиновая смесь изготавливались на вальцах в течение 50-60 мин при последовательном введении компонентов в соответствии с режимами смешения. В процессе изготовления резиновой смеси отмечаются технологические затруднения в начале ввода и его роспуска, что, связано с высокой вязкостью каучука Dutral TER 4038. Изготовленная резиновая смесь имела гладкую, глянцевую поверхность, ровные кромки. Начальная скорость шприцевания 7 м/мин, которая затем увеличена до 9 м/мин. Профиль из резиновой смеси шифра 3 шел ровный, без задиров. Вначале имели место неровности, бугры, что связано с перемешиванием новой, поступающей смеси в зону питания на основе каучуков общего назначения, имеющей более низкие параметры вулканизации. Затем профиль шел с шприцуемостью 9-10 баллов: кромки ровные, монолитный на срезе. После четвертой камеры профиль свулканизован полностью.

Таким образом, резиновая смесь шифра 3 имеет лучшие технологические параметры по сравнению с другими поставщиками и может быть рекомендована для широких производственных испытаний с целью уточнения технологических параметров и их оптимизации. После проведенных наработок резиновая смесь 3 может быть рекомендована к внедрению в производство.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Говорова О.А. Свойства резин на основе этиленпропиленовых каучуков / О.А.

Говорова, А. Е. Фролов, Г. А. Сорокин. М.: ЦНИИТЭнефтехим, 1986. 63 с.

2. Попов А.В. Изготовление резиновых изделий методом непрерывной экструзии в удлиненных фильерах. М.: ЦНИИТЭнефтехим, 1982. 65 с.

3. Попов А В. Непрерывные процессы производства неформовых изделий / А.В.

Попов, А. В. Соломатин. М.: Химия, 1977. 142 с.

4. Пройчева А Г. Ворсование резиновых профилей / А.Г. Пройчева, Ю.П. Морозов, А.Г. Коршаков // Каучук и резина. 2000. № 2. С. 11-14.

5. Иванова В.Н. Технология резиновых технических изделий / В.Н. Иванова, Л.А.

Алешунина. Л.: Химия 1975. 312 с.

6. Шутилин Ю.Ф. Справочное пособие по свойствам и применению эластомеров:

монография. Воронеж: Воронеж. гос. техн. акад., 2003. 871 с.

7. Осошник И.А. Основы рецептуростроения эластомеров. Воронеж: Воронеж.

гос. техн. акад., 1995. 132 с.

УДК 678.21

АКТИВАТОРЫ ВУЛКАНИЗАЦИИ ЭЛАСТОМЕРОВ

С ПОНИЖЕННЫМ СОДЕРЖАНИЕМ ОКСИДА

ЦИНКА А.Ю. Фатнева, О.В. Карманова Научный руководитель – О.В. Карманова, д-р техн. наук, профессор Воронежский государственный университет инженерных технологий Представлены результаты исследований вулканизационных, пластоэластических свойств резиновых смесей и физико-механических показателей резин, полученных на основе активаторов вулканизации с пониженным содержанием оксида цинка.

Ключевые слова: оксид цинка; активатор вулканизации; резиновые смеси.

–  –  –

Voronezh State University of Engineering Technologies The results of studies plasto-elastic and physico-mechanical properties of rubber on the base of activators with a low content zinc oxide was obtained.

Keywords: zinc oxide; activator of the vulcanization; rubber compound.

В настоящее время в Российской Федерации активно развивается производство рафинированных растительных масел, растительных жиров и маргарина. В процессе рафинации исходного масложирового сырья образуются отработанные сорбенты, которые не находят квалифицированного применения [1]. В этой связи разработка технических решений, по переработке таких отходов и изыскание областей их промышленного применения является актуальной задачей.

Изучены свойства резиновых смесей и вулканизатов, полученных с использованием композиционных активаторов вулканизации, которые представляют собой сплавы оксида цинка с жирными кислотами и их производными [2]. Для получения активаторов вулканизации с пониженным содержанием оксида цинка (до 30 % в пересчете на общую массу продукта) использовали отработанные сорбенты на основе диатомита, бентонита, микроцеллюлозы, а также шунгит. Присутствие данных компонентов обеспечило удобную выпускную форму продуктам в виде непылящего порошка. В отличие от цинковых белил опытные продукты легко и быстро распределяются в эластомерной матрице, имеют Тпл 60 С, что ниже Тпл стеариновой кислоты и соответствует условиям приготовления резиновых смесей. Активаторы вулканизации изготавливали двумя способами: – нагревание при t = 80 °C в течение 10 минут; – обработка ультразвуком в течение 6 минут.

Опытные активаторы вулканизации были испытаны в стандартной резиновой смеси на основе каучука СКС-30 АРК. В рецептуре стандартных смесей оксид цинка (5 мас. ч.) и стеариновую кислоту (1,5 мас. ч.) заменили опытным продуктом в количестве 4 мас. ч. При изготовлении композиций отмечено улучшение их обрабатываемости с использованием опытных активаторов вулканизации, сокращение времени цикла смешения в среднем на 10 %.

Выявлено, что все исследуемые образцы обеспечивают высокую скорость вулканизации композиций, оцененную по времени достижения оптимума. Активатор вулканизации с использованием в качестве наполнителя микроцеллюлозы обеспечивает композициям минимальное время достижения оптимума вулканизации. При изучении упругопрочностных свойств резин с различными активаторами вулканизации установлено, что все образцы удовлетворяли нормам контроля. Отмечено улучшение прочностных показателей у ряда опытных резин по сравнению с нормами контроля: на 10-20 % по условной прочности при растяжении, на 15-50 % по модулям при растяжении.

Установлено, что применение в рецептуре резин тонкодисперсного шунгитового порошка в количестве до 10 мас. ч. активирует процесс вулканизации. Однако, при повышенных его дозировках отмечается снижение прочностных характеристик вулканизатов и увеличение относительного удлинения при разрыве вследствие повышенной сорбции на развитой поверхности шунгита ингредиентов резиновых смесей и в том числе вулканизующих агентов, что препятствует образованию достаточно густой и прочной вулканизационной сетки, и, как следствие, понижает прочностные характеристики [3]. Применение в нашем случае шунгитового порошка в качестве носителя для синтеза на его поверхности активирующего комплекса обеспечивает высокие прочностные характеристики резинам при стабильно высокой скорости вулканизации. При этом обеспечивается удобная выпускная форма активатора вулканизации в виде непылящего порошка или легко разрушающихся агломератов в зависимости от дозировки.

В активаторах вулканизации, обработанных ультразвуком, наблюдалось повышение активности комплексов за счет увеличения дисперсности порошкообразных компонентов. В наших исследованиях ультразвуковая обработка активаторов вулканизации проводилась в ходе их получения. Анализ структурных характеристик вулканизатов с различными активаторами вулканизации, подвергнутыми УЗ-обработке также указывает на некоторое снижение концентрации поперечных связей, т.е. активатор вулканизации образует меньшее количество активных центров для последующего структурирования [4]. Выявлено, что ультразвуковая обработка полученных композиционных активаторов вулканизации мало влияет на прочностные показатели резиновых смесей и резин и несколько снижает вулканизационную активность изучаемых продуктов, что, очевидно, связано с переходом реакции вулканизации от гетерогенного к гомогенному типу за счет уменьшения количества активных центров вулканизации [4].

Анализ результатов испытаний опытных активаторов вулканизации подтверждает их высокую эффективность для сокращения продолжительности вулканизации на 15-20 % при улучшении вулканизационных характеристик и обеспечении требуемого уровня физико-механичес-ких показателей резин.

Таким образом, создание таких продуктов, недорогих и безопасных позволит решить несколько проблем: улучшить качество изделий, упростить технологию изготовления резиновых смесей, улучшить условия труда за счет применения непылящей формы и снизить себестоимость резиновых смесей.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Губанов А. В. Технологические аспекты процесса переработки жиросодержащих отходов и побочных продуктов масложировой промышленности [Электронный ресурс] / А. В. Губанов, В. И. Почерников. Режим доступа: www.vnifats.ru

2. Донцов А. А. Применение твердых растворов оксидов металлов в качестве активаторов процесса вулканизации резиновых смесей / А. А. Донцов, В. А. Шершнев, В. Д. Юловская, В. Н. Цыганков // Качество и ресурсосберегающая технология в резиновой промышленности: тез. докл. Ярославль: ЯПИ, 1991. С. 171.

3. Шершнев, В. А. Развитие представлений о роли активаторов серной вулканизации углеводородных эластомеров. Ч. 1 // Каучук и резина. 2012. № 1. С. 31-36.

4. Карманова О.В. Особенности формирования структуры вулканизатов / О. В. Карманова, В. В. Калмыков // Конденсированные среды и межфазные границы, 2006. Т. 8. № 2. С. 112-116.

УДК 66.048.54

ВЫПАРНОЙ АППАРАТ С ПУЛЬСАЦИОННЫМ

ДВИЖЕНИЕМ РАСТВОРА

–  –  –

Научный руководитель – О.Н. Кораблева, канд. хим. наук, доцент Ярославский государственный технический университет Разработана новая конструкция выпарного аппарата для концентрирования геотермальных вод, в котором интенсификация теплообмена осуществляется за счет пульсации потока в трубном пространстве подогревателя. Рассчитана тепловая эффективность предложенной конструкции выпарного аппарата.

Ключевые слова: выпарной аппарат, пульсационное устройство, коэффициент теплоотдачи, тепловая эффективность, интенсификация процесса.

EVAPORATOR PULSATILE FLUID MOVEMENT

–  –  –

A new evaporator design for the geothermal water concentration, in which heat exchange intensification is carried out by pulsation flow in the tube space heater. Designed thermal efficiency of the proposed design of the evaporator.

Keywords: evaporator, pulsating device, the heat transfer coefficient, thermal efficiency, process intensification.

Геотермальные воды являются минерально-сырьевой базой многих ценных химических элементов, таких как йод, бром, бор, литий, уран и другие в связи с чем актуальность задачи комплексной переработки термальных вод не вызывает сомнения. На кафедре «Процессы и аппараты химической технологии» совместно с ОАО НПЦ "Недра" была разработана технологическая схема переработки геотермальных вод, добываемых на Медягинской скважине на территории Ярославской области. Одна из первых основных стадий переработки геотермальных вод заключается концентрировании растворов минеральных солей. Концентрирование растворов методом выпаривания - один из наиболее распространенных технологических процессов в химической, пищевой, металлургической, фармацевтической и других отраслях промышленности. На выпаривание растворов расходуется огромное количество тепла, а на создание выпарных установок – десятки тысяч тонн углеродистых и легированных сталей, никеля и других металлов. Поэтому для получения хороших технико-экономических показателей, учитывая также большое многообразие выпариваемых растворов, на производстве используют выпарные аппараты различных конструкций, различные схемы соединения, разное число корпусов и рабочее давление в аппаратах [1].

В результате работы по комплексной переработке геотермальных вод нами была разработана конструкция выпарного аппарата для кристаллизующихся растворов [2]. Однако в связи с высоким содержанием минеральных солей в геотермальных водах происходит образование кристаллического осадка (выпадению кристаллов хлорида натрия, кальция и др. элементов) на внутренней поверхности трубок подогревателя, что приводит к значительному снижению коэффициента теплоотдачи, что, в свою очередь, снижает эффективность выпаривания. В результате аппарат приходится промывать, а промывную воду упаривать, затрачивая на это дополнительную энергию.

Для интенсификации процесса выпаривания используются различные технические приемы: обтекание дискретной шероховатой стенки, пульсация потока, использование насадки и т.д. В современной технике для сообщения потока жидкости пульсаций используют различные пульсационные устройства. При этом происходит повышение турбулизации и диспергирование потока, что приводит к значительному увеличению коэффициента теплоотдачи [3,4]. Широкое применение пульсаторов обусловлено простотой конструкции аппарата и высокой удельной производительностью кроме того периодические пульсации потока не вызывают заметного увеличения гидравлического сопротивления.

Таким образом, для повышения эффективности процесса выпаривания нами была предложена новая конструкция выпарного аппарата с пульсационным движением раствора по трубам подогревателя (рис.1).

Выпарной аппарат, содержит трубчатый подогреватель 1 с верхней 2 и нижней трубными досками 3, входную (нижнюю) 4 и выходную (верхнюю) растворные камеры 5, сепаратор 6, подключенный к подогревателю посредством трубы вскипания 7 и циркуляционной трубы 8, оснащенный гидроциклоном 9.

К нижней растворной камере выпарного аппарата присоединено пульсирующее устройство мембранного типа для выпаривания кристаллизующихся растворов. Устройство содержит гибкую мембрану, которая приводится в возвратно-поступательное движение с помощью пульсатора

- поршневого насоса с небольшой амплитудой (10…25 мм).

Рис. 1. Поверхность труб подогревателя выпарного аппарата

Это предотвращает отложения кристаллов в трубах подогревателя путем увеличения турбулизации потока.

Таким образом, в предлагаемом выпарном аппарате с пульсирующим устройством мембранного типа для кристаллизующихся растворов за счет увеличения турбулизации потока в значительной степени снижается зарастание, и забивка трубок кристаллизующейся солью. Вследствие чего повышаются, и длительное время сохраняются интенсивность работы выпарного аппарата и его производительность, увеличивается межпромывочный период и эксплуатационная надежность аппарата.

Для сравнения тепловой эффективности предложенной конструкции выпарного аппарата использовали зависимость, характеризующая увеличение коэффициента теплоотдачи в аппарате с пульсацией потока по сравнению с коэффициентом теплоотдачи в гладкой трубе подогревателя выпарного аппарата:

–  –  –

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1 Гельперин Н.И. Основные процессы и аппараты химической технологии. В двух книгах. М.: Химия, 1981. 812 с.

2. Пат. на полезную модель 161443 Российская Федерация, МПК В01D 1/12. Выпарной аппарат для кристаллизующихся растворов / В.К. Леонтьев, О.Н. Кораблева, В.М. Бурцева. Опубл. 20.04.2016, Бюл. № 11.

3 Плановский А.Н. Процессы и аппараты химической технологии / А.Н. Плановский, В.М. Рамм, С.З. Каган. 4-е изд. М.: Химия, 1967. 641 с.

4 Михеев Н.И. Эффект дополнительной интенсификации теплообмена при обтекании дискретно-шероховатой стенки пульсирующим потоком / Н.И. Михеев, И.А. Давлетшин, А.К. Кирилин / Современная наука: исследования, идеи, результаты, технологии. Днепропетровск: НПВК «Триакон», 2012. Вып. 2 (10). 207 с.

УДК 656.56

ПНЕВМОТРАНСПОРТ ДЛЯ РЕЗИНОВОЙ

ПРОМЫШЛЕННОСТИ

–  –  –

Научный руководитель – О.Н. Кораблева, канд. хим. наук, доцент Ярославский государственный технический университет Рассмотрены области применения пневмотранспорта сыпучих материалов, проанализированы существующие модели движения пневмотранспортных потоков. Проведен расчет установки пневматического транспорта технического углерода, определены основные технологические и конструктивные параметры.

Ключевые слова: пневмотранспорт, технический углерод, принципиальная технологическая схема производительность установки.

–  –  –

Ranges of application of an pneumatic transport of loose materials are considered, the existing models of driving an pneumatic transport of streams are analysed.

Calculation of installation of a delivery funnel of carbon is carried out, the main technological and design parameters are determined.

Keywords: pneumatic transport, carbon, the keyest flow diagram efficiency of installation.

Установки пневматического транспорта служат для перемещения насыпных и единичных грузов по герметичным трубопроводам или желобам при помощи сжатого или разреженного воздуха. Движение воздуха в трубопроводе создается нагнетательными или вакуумными насосами.

Пневмотранспортные установки для насыпных грузов по принципу действия делят: на транспортирующие груз в потоке воздуха во взвешенном состоянии; транспортирующие груз методом аэрации, т. е. насыщения воздухом сыпучего тела, приобретающего при этом свойства жидкости и текущего по наклонному желобу под действием силы тяжести;

транспортирующие груз по методу флюидизации, когда насыщенный воздухом сыпучий материал приобретает высокую подвижность, обеспечивающую возможность перемещения его по трубам под действием давления воздуха.

Широкое применение пневматических транспортирующих установок обусловлено преимуществами перед другими видами транспортного оборудования таким как: удобство монтажа в стесненных условиях, возможностью совмещения некоторых технологических функций с транспортированием; высокой степенью автоматизации процесса, возможностью подачи материала одновременно из нескольких пунктов погрузки, широким диапазон производительностей и расстояний транспортирования; сравнительно невысокие капитальными затратами; высокой надежность.

Пневматические транспортирующие устройства на заводах резинотехнических изделий используются для подачи в расходные бункера резиносмесительного отделения большого количества мела, каолина, талька и т.д., при этом транспортируемый материал не редко подсушивается в потоке воздуха Взаимодействие несущего турбулентного потока с движущимися в трубопроводе частицами достаточно разнообразно. Основной аэродинамический процесс обтекания частиц пульсирующими элементами потока осложняется его собственной турбулентностью, вращением и ударами частиц друг о друга и о стенки трубопровода. Характер этого взаимодействия существенно меняется при переходе от мелких частиц к крупным, при изменении диаметра и расположения трубопровода по отношению к горизонту, а также с увеличением концентрации частиц твердой фазы.

Увеличение концентрации частиц изменяет характер распределения скоростей несущего потока по сечению трубопровода, что, в свою очередь, сказывается на скорости перемещения и равномерности распределения частиц в потоке [1].

Для проведения расчета установок пневматического транспорта порошкообразных материалов в качестве исходных данных служат следующие параметры: техническая производительность установки; геометрия трассы с указанием длин горизонтальных и вертикальных участков;

свойства транспортируемого материала и способ его загрузки в транспортируемую трубу [2].

Принципиальная схема установки пневмотранспорта представлена на рис. 1.

Рис. 1. Схема установки пневмотранспорта технического углерода Технический углерод загружается в воронку сеялки 2, в которой он очищается от посторонних включений и через шлюзовой питатель 4 подается в материалопровод 5 где, смешиваясь с воздухом, образует материаловоздушную смесь. Пройдя материалопровод, смесь поступает в рукавный фильтр 6, где воздух отфильтровывается с помощью вакуумнасосов 9 и выводиться в атмосферу. Отфильтрованный технический углерод подается винтовым конвейером 7 в расходные бункера 8. для очистки и продувки материалопровода по всей его длине имеются патрубки, которые закрывают во время транспортирования материала.

В результате работы рассмотрены области применения пневмотранспорта сыпучих материалов. Рассмотрены и проанализированы существующие модели движения пневмотранспортных потоков и методы расчета систем пневмотранспорта. Проведен расчет установки пневматического транспорта технического углерода, определены основные технологические и конструктивные параметры.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Голобурдин А.И. Пневмотранспорт в резиновой промышленности / А.И. Голобурдин, Е.В. Донат. М.: Химия, 1983. 160 с.

2. Володин Н. П., Справочник по аспирационным и пневмотранспортным установкам / Н.П. Володин, М. Г. Касторных, А. И. Кривошеин. М.: Колос, 1984.

288 с.

УДК 66.023

РАБОЧАЯ ДИАГРАММА ГАЗОЖИДКОСТНЫХ

АППАРАТОВ

О.А. Кизириди, Е.И. Скосырева, О.Н. Кораблева Научный руководитель – О.Н. Кораблева, канд. хим. наук, доцент Ярославский государственный технический университет Рассмотрена конструкция и принцип действия аппарата с эжекционным диспергированием газа. С использованием рабочей диаграммы проведен расчет многосоплового газожидкостного аппарата с эжекционным диспергированием газа для окисления сульфидных сточных вод кислородом воздуха.

Ключевые слова: эжекционный аппарат, диспергатор, межфазная поверхность, многосопловой эжектор, рабочая диаграмма.

–  –  –

The design and the principle of operation of the device with ejector dispergating of gas is considered. With use of the working chart calculation of the multinozzle gasliquid device with ejector dispergating of gas for oxidation of sulphidic sewage air oxygen is carried out.

Keywords: ejector device, dispergator, interphase surface, multinozzle ejector, working chart.

Газожидкостные аппараты используются для проведения процессов смешения жидкости с газом, их химического взаимодействия, а также для получения воздушно-механической пены для тушения пожаров. Данный аппарат может быть использован в нефтеперерабатывающей, нефте химической, химической, пищевой, фармацевтической, микробиологической, металлургической промышленности. Эффективность и экономичность аппаратов данного типа в значительной степени определяется величиной межфазной поверхности, которая обуславливается качеством и оптимальным распределением газожидкостного потока по всему рабочему объему аппарата.

С целью интенсификации процесса смешения фаз используют попеременное изменение формы и направления потока, удар потока о твердые преграды – отбойники, закручивание, взаимную эжекцию и инверсию фаз, наложение пульсаций, эффективное распределение газожидкостного потока. Форма образующегося газо-жидкостного потока определяются конструкцией распределительного элемента. Распределительные элементы формируют режим движения газожидкостного потока, определяя степень ее турбулизации.

Широкое использование аппаратов системы газ-жидкость обусловлено тем, что газовые нагрузки в аппаратах с механическими перемешивающими устройствами имеют предел, после которого наступает резкое снижение полезной мощности диспергирования. Эти недостатки отсутствуют в газожидкостных аппаратах с эжекционным диспергированием газа [1].

Конструкция многосоплового газожидкостного аппарата представлена на рис. 1.

Рис. 1. Схема газожидкостного эжекционного аппарата:

1 – корпус аппарата, 2 – центробежный насос, 3 – форсуночная камера, 4 – распылители жидкости, 5 – эжекционная камера, 6 – смесители, 7 – диспергатор, 8 – манометр, 9 - ротаметр Аппарат состоит из форсуночной и эжекционной камер и представляет собой цилиндрическую емкость, внутри которой расположен диспергатор.

Жидкая фаза насосом под давлением подается в форсуночную камеру и проходя через форсунки, диспергируется. Дисперсный поток рабочей жидкости создает разрежение в эжекционной камеры, засасывая (эжектируя) через штуцер газовую фазу. Газожидкостная смесь затем поступает в эжекторы, где происходит обращение (инверсия) фаз. Смесь жидкости и газа, выходя с большой скоростью из эжекторов, ударяется о диспергатор, где газ диспергируется вторично. Непрореагировавший газ выводится через штуцер и возвращается в рецикл в эжекционную камеру.

При этом число эжекторов z можно менять от одного до четырех.

Применение многоэжекторного диспергирования газа может решить проблему равномерного диспергирования энергии перемешивания во всем рабочем объеме, а также увеличить газовую нагрузку, приходящуюся на поперечное сечение аппарата. Совокупность эжекторов, расположенных в реакторе будет интенсифицировать процесс перемешивания жидкости в реакционном объеме аппарата, что, несомненно, приведет равномерному контакту жидкости с газом, увеличению удельной межфазной поверхности, увеличению времени контакта фаз и повышению коэффициента массопередачи.

По экспериментальным данным ранее на кафедре «Процессы и аппараты химической технологии» была разработана и построена рабочая диаграмма газожидкостных аппаратов, позволяющая проводить сравнение, расчет и масштабирование многосопловых газожидкостных аппаратов с эжекционным диспергированием газа (рис. 2) [2].

–  –  –

A - межфазная поверхность, м2;

где N - мощность затрачиваемая на перемешивание, Вт;

Or - расход газа, м3/с;

Vсм - объем аппарата, м3;

С использованием представленной рабочей диаграммы нами был произведен расчет многосоплового газожидкостного аппарата с эжекционным диспергированием газа для окисления сульфидных сточных вод кислородом воздуха производительностью 100 кг/ч раствора.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Галицкий И.В. Исследование гидродинамики и массообмена в реакторах с эжекционным диспергированием газа: дис. … канд. техн. наук. М.: 1978. 202 с.

2. Леонтьев В.К. Межфазная поверхность, структура потоков и методика расчета аппаратов с эжекционным диспергированием газа: автореферат дис. …канд. техн.

наук. Ярославль, 1984. 22 с.

УДК 66.074.2

СРАВНИТЕЛЬНАЯ ОЦЕНКА СУЩЕСТВУЮЩИХ СХЕМ

УЛАВЛИВАНИЯ ПЫЛИ ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ

СИНТЕТИЧЕСКИХ МОЮЩИХ СРЕДСТВ И СХЕМЫ

С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПЫЛЕУЛОВИТЕЛЯКЛАССИФИКАТОРА

–  –  –

Научный руководитель – М.А. Юровская, ст. преподаватель Ярославский государственный технический университет Изучены схемы улавливания пыли на предприятиях, производящих сыпучие синтетические моющие средства, проведена сравнительная оценка существующей схемы улавливания пыли и схемы с использованием пылеуловителяклассификатора.

Ключевые слова: производство синтетических моющих средств, схема улавливания пыли при производстве СМС, пылеуловитель-классификатор, эффективность пылеулавливания, медианный размер частиц.

COMPARATIVE EVALUATION EXISTING SCHEMES

FOR DUST COLLECTION IN PRODUCTION OF SYNTHETIC

DETERGENTS AND SCHEMES USING THE DUST

COLLECTOR–CLASSIFIER

E.V. Bogdanova, M.A. Yurovskaya

–  –  –

Studied the schemes for dust collection in the production of granular synthetic detergents, evaluated of the existing schemes of dust collection and schemes using the dust collector-classifier.

Key words: production of synthetic detergents, a scheme for dust collection in the production of synthetic detergents, dust collector-classifier, dust collection efficiency, the median particle size.

По данным компании CREON, производство синтетических моющих средств (СМС) в России с каждым годом возрастает примерно на 100 000 тонн. Технология производства порошкообразных синтетических моющих средств включает несколько стадий: прием и подготовка сырья, приготовление композиции, сушка, очистка отходящих газов, сортировка и расфасовка порошка [1]. Очень большое значение для производства имеет стадия очистки отходящих газов. Воздух, выбрасываемый в атмосферу на таких предприятиях, содержит в среднем от 2 до 25 г/м 3 пыли, медианный размер уносимых частиц d50 = 30 150 мкм; дисперсия = 2,5 3,0; плотность = 1700 2000 кг/м3. При этом доказано, что попадая в атмосферу частицы пыли СМС оказывают пагубное воздействие на окружающую среду и организм человека [2].

На современных производствах сыпучих синтетических моющих средств существует три схемы улавливания пыли (рис. 1).

–  –  –

Рис. 1.

Промышленные схемы улавливания пыли на предприятиях, производящих сыпучие синтетические моющие средства:

а – установка «Кестнер»; б – установка «Лурги»; в – установка «Баллестро»;

1 – сушилка; 2 – циклоны; 3 – скрубберы; 4 – система пневмотранспорта уловленной в циклонах пыли; 5 – батарейный циклон; 6 – предуловитель;

7 – система вывода готового продукта Как видно из представленной схемы, данные системы очистки включают ряд циклонов и скрубберов, а также систему пневмотранспорта, позволяющую отделять товарный продукт от мелкодисперсных примесей и возвращать частицы пыли малых размеров обратно в распылительную сушилку. Так система «Кестнер» включает четыре циклона и два скруббера, система «Лурги» - четыре циклона и батарейный циклон, система «Баллестро» 12 циклонов и скруббер [1].

В данной работе была проведена оценка возможности замены существующей системы циклонов и скрубберов пылеуловителемклассификатором, разработанным на кафедре «Процессы и аппараты химической технологии» Ярославского государственного технического университета [3]. Предложенная схема улавливания пыли представлена на рис. 2.

Рис. 2.

Схема улавливания пыли на предприятиях, производящих сыпучие синтетические моющие средства с использованием пылеуловителя-классификатора:

1 – сушилка; 2 – пылеуловитель-классификатор;

3 – система пневмотранспорта уловленных фракций пыли;

4 – система вывода готового продукта В одном корпусе пылеуловителя-классификатора размещены сразу три ступени очистки пылегазового потока, при этом эффективность работы аппарата достигает 98 %, в то время как эффективность группы циклонов на таких производствах составляет от 88 % до 94 %. Кроме того, в отличие от циклонов пылеуловитель-классификатор с высокой эффективностью способен улавливать мелкодисперсную пыль, что дает возможность отказаться от использования мокрой очистки.

Таким образом, согласно проведенной предварительной оценке, можно сделать вывод, что использование в системах очистки пылеуловителя-классификатора приведет к значительному снижению затрат энергии, повышению качества выпускаемого продукта и снижению себестоимости синтетических моющих средств.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Коузов П.А. Очистка от пыли газов и воздуха в химической промышленности / П.А. Коузов, А.Д. Малыгин, Г.М. Скрябин 2-е изд., перераб. и доп. СПб.: Химия, 1993. 320 с.

2. Лыгин С.А. Экологические аспекты использования синтетических моющих средств в быту и промышленности / С.А. Лыгин, Р.Р. Нуртдинова // Естественные и математические науки в современном мире: сб. ст. по материалам XVI межд.

науч.-практ. конф. Новосибирск: СибАК, 2014. № 3 (15).

3. Леонтьев В.К. Экспериментальные исследования пылеуловителяклассификатора / В.К. Леонтьев, Д.Е. Смирнов, А.В. Сугак, М.А. Юровская // Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2014. Т. 57, вып. 10. С. 84-87.

УДК 66.03

КОЛОННА ДЛЯ ДЕНИТРАЦИИ СЕРНОЙ КИСЛОТЫ

–  –  –

Научный руководитель – В.К. Леонтьев, канд. техн. наук, доцент Ярославский государственный технический университет Рассмотрены конструкции колонн, применяемых для денитрации серной кислоты. Разработана новая конструкция колонны для денитрации серной кислоты. Проведен расчет скорости газа и диаметра колонны. Выполнен расчет гидравлического сопротивления колонны.

Ключевые слова: денитрация отработанных кислот, колонна для денитрации серной кислоты, число тарелок, диаметр колонны, скорость газа, гидравлическое сопротивление.

COLUMN FOR DENITRATION A SULFURIC ACID

–  –  –

The design of the columns used for the denitration of sulfuric asid. Has developed a new design for the denitration tower of sulfuric asid. Conducted measurements of the gas velocity and the diametr of the column. Calculations of the hydraulic resistance of the column.

Keywords: denitration of waste acids, the column for the denitration of waste acids, a sulfuric acid, the number of plates, column diameter, flow velocity, flow resistance.

Развитие производств, применяющих смесь азотной и серной кислот в качестве нитрирующего агента, привело к получению больших количеств отработанных кислотных смесей, которые с точки зрения экономики должны быть регенерированы и в необходимых концентрациях возвращены обратно в производственный цикл. Отработанные смеси обычно содержат 0,5-0,7 % примесей продуктов, от производств которых они поступают на регенерацию. Начальной ступенью регенерации отработанных кислот является их денитрация, т.е. выделение из кислотной смеси азотной кислоты и окислов азота, содержащихся в смеси. При денитрации происходит также удаление или разложение растворенных в отработанной смеси органических соединений, содержащих связанный азот. Такой процесс производится в денитрационных колоннах путм нагрева смеси водяным паром до температуры, обеспечивающей полное удаление летучих компонентов.

Колонна для денитрации отработанных кислот - основной аппарат всей установки. Обычно колонны изготавливаются из ферросилида - материала весьма хрупкого и трудного для отливки, чем и объясняется выполнение их в виде отдельных звеньев-царг, поставленных одна на другую.

В промышленности применяют колонны различных типов, отличающиеся как по размерам, так и по внутреннему устройству [1].

Рассмотрим некоторые типы колонн для денитрации отработанных кислотных смесей.

1. Колонна Паулинга состоит из 19 рабочих царг, днища, крышки и полой царги, в которой имеется штуцер для ввода отработанной кислоты. Каждая царга колонны представляет собой цилиндр внутренним диаметром 360 и высотой 180 мм, имеющий тарелку с отверстием диаметром 150 мм. Отверстие в тарелке накрывается барботажным колпаком грибовидной формы, отлитым вместе с переливным патрубком внутренним диаметром 44 мм. Переливной патрубок погружн в специальную чашу, которая устанавливается на колпаке нижележащей царги, образуя тем самым гидравлический затвор для поднимающихся кверху паров.

Общая высота колонны 4310 мм. Колонна указанных размеров перерабатывает в сутки 15-20 т отработанной кислоты, содержащей 15-17 % HNO3. При концентрировании слабой 50 %-ной азотной кислоты ее производительность составляет 2,5-3 т азотной кислоты крепостью 98-99 %.

2. Колонна Майснера состоит из 13 рабочих царг, днища, крышки и царги с насадкой. Между девятой и десятой царгами, считая снизу, установлена полая царга со штуцером диаметром 50 мм для впуска отработанной кислоты. Каждая царга имеет внутренний диаметр 800 мм и высоту 500 мм. Колонна этого типа является аппаратом, в котором осуществляется нагрев кислоты через стенку, для чего каждая рабочая царга снабжена ванной из сплава цинка и свинца, обогреваемой паром. Днище колонны такой ванны не имеет. Царги колонны стягиваются болтами. Вся колонна с помощью тяг подвешивается к перекрытию. Снаружи колонна имеет изоляцию. Общая высота колонна 8900 м.

Производительность такой колонны при денитрации отработанной кислоты состава: 10 % азотной кислоты, 70% серной кислоты, 20 % воды составляет 20 т в сутки; при концентрировании 50 %-ной азотной кислоты производительность колонны 10 т в сутки, считая на 98 %-ную кислоту.

3. Колонна конструкции В.А. Степанова изготовлена из ферросилида и собирается из следующих деталей: царг диаметром 1000 и высотой 350 мм, направляющих и барботажных колпаков; на каждой царге устанавливается один барботажный колпак. Пары и газы поступают снизу, проходят через горловину гидравлического затвора и колпак, барботируют через кислоту и уходят в расположенную выше царгу между разобщенными друг от друга струями кислоты, стекающей с верхней царги.

В промышленности широко применяются тарелки с двумя зонами контакта. За счет специально организованного слива жидкости с одной тарелки на другую [2]. Для распыливания и разбрызгивания жидкости используются различные устройства. Наиболее типичными являются лопастные диски с изогнутыми лопастями [3].

Нами была разработана конструкция колонны для денитрации серной кислоты. При этом за основу была взята колонна Паулинга.

Особенности конструкции колонны:

1) так как среда агрессивная, то все детали выполнены из фарфора методом литья;

2) сборка деталей колонны проводится последовательно снизу вверх, при этом детали устанавливаются друг на друга.

Схема колонны приведена на рис.1.

Рис. 1. Схема колонны для денитрации серной кислоты:

1 – корпус; 2 – тарелка; 3 – переливное устройство; 4 – чаша;

5 – разбрызгиватель жидкости В отличие от колонны Паулинга чаша имеет центробежный разбрызгиватель, при этом пар проходит через пленку разбрызгиваемой жидкости, а также барботирует через жидкость на тарелке. Таким образом, разработанная колонна имеет две зоны контакта пара с жидкостью.

Разработана новая конструкция колонны для денитрации серной кислоты. Проведен расчет скорости газа и диаметра колонны денитрации серной кислоты по обработанной смеси состава: азотной кислоты – 20 %, воды – 20 %, серной кислоты – 60 % и по количеству отработанной смеси 6250 кг/ч. Выполнен также расчет гидравлического сопротивления колонны, которое не превышает 1500 Па.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Лебедев А.Я. Регенерация отработанных смесей азотной и серной кислот / А.Я.

Лебедев, А.П. Тарасов. М.: Дом техники, 1963. 277 с.

2. Плановский А.Н. Процессы и аппараты химической и нефтехимической технологии. 3-е изд., пер. и доп. / А.Н. Плановский, П.И. Николаев. М.: Химия, 1987, 540 с.

3. Пажи Д.Г. Основы техники распыливания жидкости / Д.Г. Пажи, В.С. Галустов. М.: Химия, 1984. 256 с.

УДК 66.023.2

ХАРАКТЕРИСТИКИ СТРУЙНОГО СМЕСИТЕЛЯ

Н.М. Лапшинова, А.А. Киселева, В.К. Леонтьев Научный руководитель – В.К. Леонтьев, канд. техн. наук, доцент Ярославский государственный технический университет Рассматривается одна из конструкций газожидкостного эжекционного аппарата со смесителем. Изучена методика снятия характеристик струйного смесителя.

Ключевые слова: характеристики струйного смесителя, эжекционное диспергирование, перепад давления, коэффициент инжекции.

–  –  –

The paper examine one of the constructions of the gas-liquid ejection apparatus with a mixer. Studied the technique of characterization jet mixer.

Keywords: characteristics of the jet mixer, the dispersion of the ejection, pressure drop, the injection efficiency.

В химической, нефтехимической, микробиологической и других отраслях промышленности широко распространены газожидкостные аппараты с эжекционным диспергированием газа, которые можно использовать для осуществления многих процессов, проходящих в системе газ жидкость. Непрерывно развивающиеся технологии производства в этих отраслях неразрывно связаны с необходимостью повышения эффективности тепло- и массообмена и интенсификации процесса смешения т.е.

разработки новых газожидкостных аппаратов. Для решения поставленной задачи используют попеременное изменение формы и направления потока, удар потока о твердые преграды – отбойники, закручивание, взаимную эжекцию и инверсию фаз, наложение пульсаций, эффективное распыливание жидкости. При этом форма образующегося газожидкостного потока определяются конструкцией и классом рабочего элемента. Ввиду наличия большого разнообразия конструкций газожидкостных аппаратов для правильного выбора той или иной конструкции возникает необходимость в оценке качественной работы аппаратов на теоретическом и экспериментальном уровне.

Аппарат работает следующим образом: жидкость под давлением подается в распылитель жидкости 3, распыливается и засасывает газ, поступающий в инжекционную камеру 2 (рис. 1). Образовавшаяся газожидкостная смесь проходит через смеситель, где происходит интенсивное перемешивание газа с жидкостью. В смесителях происходит первая фаза контакта жидкости и газа, обусловленная развитой поверхностью распыленной жидкости. В зависимости от режима работы смесителя, его геометрических параметров и перепада давления на распылителе, в смесителе может образовываться газожидкостный двухфазный поток с различным соотношением жидкости и газа. Двухфазный поток может быть с дисперсной жидкой, либо газовой фазой. При определенных условиях может происходить инверсия фаз в самом смесителе, и газовая фаза становится дисперсной. Подобный режим работы наиболее эффективен ввиду того, что в момент инверсии наблюдается наибольшее значение коэффициента массопередачи.

Рис.1. Смесительное устройство для систем газ-жидкость:

1 - корпус; 2 - инжекционная камера; 3 - распылитель жидкости;

4 - смеситель, выполненный в виде полой трубы (эжекционная камера);

5 - толстостенный распределительный стакан с отверстиями под различными углами; 6 - диспергатор, расположенный перпендикулярно к оси трубы; 7 - заслонка; 8 - дифференциальный манометр; 9 - ротаметр;

10 - манометр На выходе из смесителя установлен толстостенный распределительный стакан 5 с отверстиями под различными углами. Газожидкостной поток выходит из отверстий в различных направлениях. Часть струй ударяется о диспергатор 6; часть ударяется о стенки аппарата; часть поступает в реакционный объем аппарата, перемешивая его. Все это приводит к значительной интенсификации процесса смешения путем увеличения поверхности контакта фаз.

При выходе из смесителя газожидкостный поток с большой скоростью ударяется о дисковый диспергатор 5. При ударе газожидкостного потока газовые пузыри дробятся, происходит еще одна стадия контакта жидкости и газа. Кроме этого, газожидкостный поток отражается по многим направлениям, что способствует более интенсивному перемешиванию реакционного объема.

Гидравлические характеристики струйных смесителей, используемых в реакторе, строятся на основе системы вода-воздух. Они представляют собой зависимость Pc = f(U0), где величина Pc – это перепад давления развиваемого эжектором определяется высотой уровня жидкости в дифманометре, U0 – объемный коэффициент инжекции. При снятии характеристик варьировалось рабочее давление на механической форсунке, а также соотношение диаметров сопел и проточных трактов диспергатора. Порядок проведения эксперимента следующий. Устанавливается проточный тракт 4 определенного диаметра и соответствующая форсунка 3.

В емкость 1 заливается около 100 л воды, а струйный смеситель 4-3 вместе с приемной камерой 2 поднимаются над цилиндром 1 на высоту полутора метров, с той целью, чтобы струя двухфазной смеси не достигала отбойного крана. Насос создает выбранное давление, которое в течении эксперимента поддерживается с помощью вентиля и контролируется образцовым манометром. С помощью заслонки 7 измеряется сопротивление потоку газа на входе в приемную камеру 2, которое и преодолевалось эжектором. Перепад давления, создаваемый смесителем, фиксируют дифференциальным манометром 8. При таком способе снятия характеристики «на разряжение» максимальный перепад давления, развиваемый струйным аппаратом, органичен атмосферным давлением в данный момент и температурой кипения воды.

Объемный коэффициент инжекции U0 определяется:

г 0 =, ж где Qг - объемный расход воздуха (определяется с помощью ротаметра), м3/с; Qж - объемный расход воды, м3/с.

Объемный расход воды Qж определяется по формуле c м ж = v 2, 4 где Pм - давление манометра, Па;

dc - диаметр сопла форсунки, м;

v - коэффициент расхода форсунки, v=0,73.

По экспериментальным данным для газожидкостного аппарата получен ряд реальных характеристик струйного аппарата, пример которых приведен на рис. 2. Данные соответствуют аппарату с диаметром эжектора dэ = 58 мм, диаметром сопла форсунки dс = 16 мм, длиной проточного тракта lэ = 1,5 м.

Рис. 2. Характеристики струйного смесителя:

1 – перепады давления рабочей жидкости на форсунке Pр = 0,2 МПа;

2 – перепады давления рабочей жидкости на форсунке Pр = 0,3 МПа;

3 – перепады давления рабочей жидкости на форсунке Pр = 0,4 МПа Конкретный выбор соотношения режимных параметров и геометрических размеров эжектора зависит от индивидуальных особенностей проведения процесса.

В результате выполнения работы изучены конструкции газожидкостных аппаратов с эжекционным диспергированием газа. Освоена методика снятия характеристик струйного смесителя. На основе экспериментальных данных, ранее полученных на кафедре ПАХТ, построены характеристики струйного смесителя диаметром 58 мм.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Галицкий И.В. Исследование гидродинамики и массообмена в реакторах с эжекционным диспергированием газа: дис. … канд. техн. наук. М., 1978. 202 с.

УДК 661.424.3+66.047.69

ПОЛУЧЕНИЕ ХЛОРИДА КАЛЬЦИЯ

ИЗ МИНЕРАЛЬНОГО СЫРЬЯ

М.А. Сангмамадов, М.С. Игнатьева, О.Н. Кораблева Научный руководитель – О.Н. Кораблева, канд. хим. наук, доцент Ярославский государственный технический университет По составу и производительности Медягинской скважины Ярославской области составлен материальный и тепловой балансы распылительной сушилки хлористого кальция. Определены основные конструктивные размеры сушилки.

Ключевые слова: геотермальные воды, хлористый кальций, распылительная сушилка, топочные газы.

–  –  –

Material and heat balance of calcium chloride spray dryer were made In accordance with the composition and performance of the well Medyaginskoy Yaroslavl region. The basic design dryer sizes were determined.

Keywords: geothermal waters, calcium chloride, spray dryer, flue gases.

Одним из перспективных путей расширения минерально-сырьевой базы многих ценных химических элементов, которая в значительной степени определяет экономический статус страны, является получение их соединений из геотермальных вод. Уже в настоящее время из гидроминерального сырья в промышленном масштабе получают йод, бром, бор, литий, уран и др. ценные минеральные компоненты.

Многообразие минеральных солей геотермальных вод приводит к снижению себестоимости продуктов переработки минеральных вод за счет многокомпонентного извлечения товарных продуктов.

В зависимости от состава и свойств термальных вод выделяются два основных направления использования геотермальных ресурсов: теплоэнергетическое и минерально-сырьевое.

Геотермальные воды, добываемые на территории Ярославской области, имеют низкий теплоэнергетический уровень, в связи с чем, возможность получения из них комплекса товарных продуктов, в том числе распространяемого не только на различные химические продукты, но и разную отраслевую применимость:

химическое производство, строительство и др. имеет первостепенное значение [1].

Ранее на кафедре «Процессы и аппараты химической технологии»

совместно с ОАО «НПЦ «Недра» была разработана технологическая схема комплексной переработки геотермальных вод, добываемых на территории Ярославской области с получением товарной продукции хлориднонатриево-кальциевого типа, а также схема извлечения лития из перерабатываемой воды [2].

Целью данной работы является расчет распылительной сушилки для раствора хлористого кальция с начальной концентрацией порядка 40 %. Предварительно геотермальные воды подвергаются выпариванию для выделения хлористого натрия и повышения концентрации раствора хлористого кальция. Раствор хлористого кальция подается в рабочую камеру через форсунку, сушильный агент (топочные газы) подаются по прямоточной схеме и отводятся из камеры через пылеулавливающее устройство, высушенные частицы материала осаждаются на дно камеры и отводятся устройством гребкового типа.

–  –  –

Рис. 1. Распылительная сушилка Полученный продукт обладает полезными свойствами и используется в строительстве для увеличения производительности при изготовлении изделий из цемента, в качестве профилактического средства для предотвращения образования льда перед понижением температуры или во время снегопада, а также в качестве гербицида для уничтожения сорняков на железнодорожных путях. В химической и нефтегазовой отрасли используется как компонент тампонажных растворов при сооружении нефтяных скважин, при изготовлении резины, используется для коагуляции латекса и т.д.

В ходе работы был составлен материальный баланс процесса сушки, рассчитан процесс сгорания топлива, составлен материальный баланс сжигания природного газа. Произведен расчет распылительной сушилки, определены основные конструктивные размеры аппарата.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Коган Б.И. Редкие металлы. Состояние и перспективы. М.: Наука, 1976. 356 с.

2. Леонтьев В.К. Технологические процессы получения различных видов продукции из геотермальных вод / В.К. Леонтьев, В.М. Бурцева, О.Н.

Кораблева // Полифункциональные химические материалы и технологии:

материалы межд. науч. конф.: Томск, 2015. С. 75-78.

3. Дытнерский Ю. И. Процессы и аппараты химической технологии:

учебник для вузов. Ч. 1. Теоретические основы процессов химической технологии. Гидромеханические и тепловые процессы и аппараты. 2-е изд. М.: Химия, 1995. 400 с.

4. Ведерникова М. И. Проектирование сушильных установок для сушки измельченной древесины. Ч. 3 / М.И. Ведерникова, Л.Г. Старцева, В.П.

Орлов // Екатеринбург, 2001. 41 с.

УДК 66.02+691

ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИЙ ПОДХОД К ВОПРОСАМ

СИСТЕМЫ ОТОПЛЕНИЯ ЖИЛОГО ДОМА

–  –  –

Научный руководитель – О.Н. Кораблева, канд. хим. наук, доцент Ярославский государственный технический университет Рассмотрены основные моменты энергосбережения при строительстве и эксплуатации частного дома. С учетом значения удельного сопротивления произведена оценка тепловой эффективности различных материалов стеновых конструкций.

Ключевые слова: энергосбережение, теплопроводность, потери тепла, энергетическая эффективность

ENERGY-SAVING TECHNOLOGIES THE ISSUE

OF HEATING SYSTEMS

G. A. Zargaryan, O.N. Korableva Supervisor – O.N. Korableva, Candidate of Chemical Sciences, Associate Professor Yaroslavl State Technical University Describes the main aspects of energy saving in the construction and operation of a private home. Taking into account the values of specific resistance evaluated the thermal efficiency of different materials in wall constructions.

Keywords: energy saving, thermal conductivity, heat loss, energy efficiency Энергосбережение является фактором экономического развития страны. Вся современная энергетика в первую очередь основана на использовании таких видов топлива как нефть, уголь, газ, то есть ископаемых, которые наиболее массивно воздействуют на окружающую среду.

Таким образом, вопрос экологии - одна из важнейших задач энергосбережения. Один из самых действенных способов уменьшения влияния человека на окружающую среду – это повышение эффективности использования энергии, что подразумевает использование энергосберегающих технологий [1].

Энергосберегающий дом представляет собой строение с хорошеей теплоизоляцией. В среднем на стены дома приходится порядка 30% от всех его теплопотерь. При подборе теплоизоляционного материала учитывают коэффициент теплопроводимости его пожаробезопасность и срок службы. Не считая того, теплоизоляционный материал должен быть гидрофобизированным, владеть высочайшей паропроницаемостью и не давать с течением времени усадки в конструкциях. Выбор материалов и конструкций стен зависит также от климатических условий места, от назначения и температурно-влажностного режима ограждаемых помещений, этажности здания, наличия местных строительных материалов, от внешнего вида и архитектурного решения. Для снижения вероятности образования конденсата следует предусматривать защиту внутренней и наружной поверхностей стен от воздействия влаги (производственной и бытовой) и атмосферных осадков (устройством облицовки или штукатурки, окраской водоустойчивыми составами и др.) с учетом материала стен и условий их эксплуатации.

Влажностный режим помещений зданий в холодный период года в зависимости от относительной влажности и температуры внутреннего воздуха следует устанавливать в соответствии с таблицей 1 [2].

Таблица 1. Влажностный режим помещений зданий Режим Влажность внутреннего воздуха, %, при температуре, °С до 12 от 12 до 24 свыше 24 Сухой до 60 до 50 до 40 Нормальный свыше 60 до 75 свыше 50 до 60 свыше 40 до 50 Влажный свыше 75 свыше 60 до 75 свыше 50 до 60 Мокрый свыше 75 свыше 60 Основным документом при проектировании теплоизоляции строящихся или реконструируемых жилых, общественных, производственных, сельскохозяйственных и складских зданий общей площадью более 50 м2, в которых необходимо поддерживать определенный температурно-влажностный является СП 50.

13330.2012 «Тепловая защита зданий. Актуальная редакция СНип 23-02-2003».

Количество тепла, передаваемое за счет беспорядочного (теплового) движения микрочастиц, непосредственно соприкасающихся друг с другом, обусловлено теплопроводностью. Коэффициент теплопроводности характеризует способность тела проводить тепло путем теплопроводности и зависит от природы вещества, его структуры, температуры и т.д.

Низкая теплопроводность теплоизоляционных и многих строительных материалов обусловлено пористой структурой, в ячейках которой заключен воздух, плохо проводящий тепло.

Для повышения термического сопротивления при проектировании и сооружении зданий в настоящее время широкое распространение получили многослойные конструкции, практически исключающие проникновение наружного воздуха, что приводит к созданию герметичнозамкнутого пространства. Термические сопротивления отдельных слоев многослойной стенки могут значительно отличаться по величине, и слой со значительно более низкой теплопроводностью, чем теплопроводность других слоев, является определяющим [3].

В результате работы рассмотрены различные материалы, используемые для наружных стен дома: дерево, кирпич силикатный, бетонные растворы и т. д. Рассчитаны потери тепла площадью 1 м 2 конструкции стен.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Гирба Е.А. Теоретические основы энерго-ресурсосбережения : учебное пособие / Е.А. Гирба, В.К. Леонтьев. Ярославль : Изд-во ЯГТУ, 2011. 132 с.

2. Свод правил Тепловая защита зданий. Актуализированная редакция СНиП 23утв. Приказом Минрегиона России от 30.06.2012 № 265. СП 50.13330.2012.

3. Касаткин А. Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. 15-е изд. М. : Альянс, 2009. 759 с.

УДК 621.22

ПОЛУЧЕНИЕ ЭЛЕТРОЭНЕРГИИ ЗА СЧЕТ МИРОВОГО

ОКЕАНА

–  –  –

Научный руководитель – В.К. Леонтьев, канд. тех. наук, доцент Ярославский государственный технический университет Выполнен краткий обзор разрабатываемых устройств, в основу которых положено использование волновых ресурсов океана. Приведена оценка возможности применения данной альтернативной энергетики в России. Приеден расчет количества полученной энергии с помощью некоторых устройств.

Ключевые слова: гидроэнергетика, энергия волн, преобразователи, энергосистема.

–  –  –

Discusses a brief overview of the developed devices based on the use of wave of ocean resources.Evaluate the possibility of using this alternative energy in Russia. Will come an the calculation of the amount of energy generated by certain devices.

Keywords: hydropower, wave energy, converters, power system.

–  –  –

Сущность изобретения поплавковой волновой электростанции (рис. 3): в плавучем корпусе расположен механический преобразователь (1), содержащий инерционный маятник, имеющий пружинную подвеску, установленный с возможностью вертикального возвратно-поступательного движения и кинематически связанный с электрогенератором.

На внутренней поверхности цилиндрической части выполнены направляющие для движения маятника. Кинематическая связь с электрогенератором (2) выполнена в виде шарико-винтовой передачи с редуктором.

В нижней части капсулы установлен динамический инерционный накопитель энергии (3) с электромеханическим приводом двухстороннего действия, соединенным с шарико-винтовой передачей, редуктором коммутатором и вспомогательным редуктором.

Рис. 3. Схема поплавковой волновой электростанции:

1 - механический преобразователь; 2 - электрогенератор;

3 - накопитель энергии Кроме выше перечисленных используются другие энергопреобразователи волн: «Выпрямитель» Рассела, ТАПЧАН, устройство «Волновой дракон».

Россия существенно отстает от ведущих стран по разработке и освоению технологий использования ВИЭ. Тем не менее, имеются примеры реализации успешных проектов в этой области. Международное энергетическое агенство (InternationalEnergyAgency) прогнозирует, что наш мир будет получать 14 % всей энергии из возобновляемых источников к 2020 году, для России это составит 4 % от общего числа. Оплата альтернативной электроэнергии за 1 кВт·ч составляет 14 рублей, когда средний тариф по стране составляет за этот же кВт·ч 3,52 рубля.

В результате выполнения работы выполнен краткий обзор разрабатываемых устройств, в основу которых положено использование волновых ресурсов океана. Приведена оценка возможности применения данной альтернативной энергетики в России. Приеден расчет количества полученной энергии с помощью некоторых устройств.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Темеев А. А. Динамическая модель поплавкового преобразователя энергии волн / А.А. Темеев, О. С. Сладков, С. А. Темеев // Теплоэнергетика: Теорет. и науч.практ. журн. 2008. № 12. С. 27-34.

2. Сидорович В.А. Мировая энергетическая революция: Как возобновляемые источники энергии изменят наш мир. М.: Альпина Паблишер, 2015. 208 с.

3. Falnes J. Heaving buoys, point absorbers and arrays / J. Falnes, J. Hals // Philos.

Trans. R. Soc. Math. Phys. Eng. Sci. 2012. 370. 246–277.

УДК 66.021.1+54.051

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СХЕМЫ

ИЗВЛЕЧЕНИЯ МАГНИЯ ИЗ ГЕОТЕРМАЛЬНЫХ ВОД

–  –  –

Научный руководитель – О.Н. Кораблева, канд. хим. наук, доцент Ярославский государственный технический университет Разработана технологическая схема переработки геотермальных вод, добываемых на территории Ярославской области с целью извлечения магния. Произведен расчет дробилки молоткового типа для измельчения агломератов оксида магния.

Ключевые слова: геотермальные воды, технологическая схема, соединения магния, дробилка молоткового типа.

–  –  –

The technological scheme of processing of geothermal waters produced on the territory of Yaroslavl region with the aim of extracting magnesium. The calculation crusher hammer mill type for grinding of the read-ing of magnesium oxide Keywords: geothermal water flow diagram, co-unity of magnesium, crusher hammer type.

В последнее время повышенное внимание уделяется природным минерализованным водам как перспективному источнику многих ценных химических продуктов. Экономическая целесообразность использования природных вод подтверждается многолетней практикой промышленного получения из них солей лития, натрия, калия, магния, бора, брома, йода и других элементов в различных странах. Задача использования минерализованных геотермальных вод, добываемых в России, приобретает большое значение, в связи с возможностью более углубленного и комплексного использования минерально-сырьевых ресурсов страны [1].

На территории Ярославской области в результате разведочного бурения были получены пластовые воды. Состав геотермальных вод Медягинской скважины представлен в табл. 1.

Таблица 1. Состав пластовых вод скважины Медягинская

–  –  –

Анализ табл. 1 показывает, что геотермальные воды Медягинской скважины являются ценным гидроминеральным сырьем и могут служить хорошим источником для получения различных продуктов: соединений натрия, магния, брома, кальция, лития и др.

Раствор хлористого кальция может использоваться как антигололедный реагент и профилактическое средство для предотвращения образования льда, хлористый кальций используется в строительстве для повышения прочности изделий из бетона. Соединения магния находят широкое применение в промышленности для изготовления цементов, огнеупоров, в качестве наполнителя при производстве резины и для очистки нефтепродуктов и т.д. В качестве промышленных технологий получения магния в настоящее время используются электролиз и термическое восстановление. Учитывая состав скважины и ее производительность, ранее на кафедре была разработана технологическая схема комплексной переработки геотермальных вод с учетом возможности выделения соединений магния. Нами были внесены изменения в вышеуказанную технологическую схему (рис. 1).

Рис. 1. Технологическая схема комплексной переработки геотермальных вод, добываемых на территории Ярославской области, с выделением соединений магния Стадия выделения магния при комплексной переработке пластовой воды предшествует стадия выделения солей натрия, кальция и адсорбцию ионов лития активным Аl(ОН)3 с тем, чтобы предотвратить образование основных хлоридов магния при осаждении гидроалюмината лития с помощью хлорида алюминия. В основу технологии производства оксида магния из геотермальных вод был положен известковый метод. Степень извлечения продукта составляет порядка 98 %, что при производительности скважины 5 м3/ч геотермальных вод составляет порядка 20 кг/ч [2, 3].

Синтез суспензии гидроксила магния осуществляется в реакторе непрерывного действия при температуре порядка 50 0С в течение одного часа. Полученная суспензия направляется в сгуститель-отстойник для сгущения, а далее на стадию фильтрации и промывки. Отфильтрованный осадок гидроксида магния после репульпации и фильтрования на фильтрпрессах направляется на стадию прокалки в печь, обогреваемой топочными газами. Полученные агломераты оксида магния направляются на размол в дробилку молоткового типа, где измельчение материала осуществляется под действием ударных нагрузок [4].

В результате работы усовершенствована технологическая схема переработки геотермальных вод с выделением соединений магния, произведен расчет дробилки молоткового типа, определены основные размеры основных элементов дробилки.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Коган Б.И. Редкие металлы. Состояние и перспективы. М.: Наука, 1976. 356 с.

2. Ланина Т.Д. Процессы переработки пластовых вод месторождений углеводородов: монография / Т.Д. Ланина, В.И. Литвиненко, Б.Г. Варфоломеев. Ухта: УГТУ, 2006. 172 с.

3. Пат. 2189362 РФ. Способ комплексной переработки попутных вод нефтяных месторождений / В.И. Литвиненко, Б.Г. Варфоломеев. Опубл. 2002.

4. Плановский А.Н. Процессы и аппараты химической технологии / А.Н. Плановский, В.М. Рамм, С.З. Каган. М.: Химия, 1967. 841 с.

УДК 66.074.2

ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ПОЛОЖЕНИЯ ПЛАСТИНЫ

НА ПЕРВОЙ СТУПЕНИ ОЧИСТКИ

ПЫЛЕУЛОВИТЕЛЯ-КЛАССИФИКАТОРА

НА ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПЫЛЕУЛАВЛИВАНИЯ

А.А. Попков, Н.А. Федорович, М.А. Юровская, В.К. Леонтьев Научный руководитель – В.К. Леонтьев, канд. техн. наук, доцент Ярославский государственный технический университет Экспериментально исследовано влияние положения пластины на первой ступени очистки нового пылеуловителя-классификатора на эффективность пылеулавливания и на состав полученных при улавливании фракций.

Ключевые слова: пылеуловитель-классификатор, эффективность пылеулавливания, медианный размер частиц.

INVESTIGATION OF THE EFFECT OF THE POSITION

OF THE PLATE ON THE FIRST STAGE DUST COLLECTOR–

CLASSIFIER ON THE DUST COLLECTION EFFICIENCY

A.A. Popkov, N.A. Fedorovich, M.A. Yurovskaya, V.K. Leontiev

–  –  –

Investigated experimentally the influence of the position of the plate in the first stage of a new dust collector-classifier on the dust collection efficiency and the composition of the fractions obtained by capture.

Keywords: dust collector-classifier, dust collection efficiency, the median particle size.

Ранее на кафедре «Процессы и аппараты химической технологии»

Ярославского государственного технического университета была разработана конструкция пылеуловителя-классификатора, которая дает возможность решить сразу две актуальные проблемы современного производства при использовании сыпучих материалов:

1 - осуществить высокоэффективную очистку пылегазового потока;

2 – классифицировать уловленную пыль по фракциям [1].

Позже данная конструкция была усовершенствована: в корпусе аппарата (на первой ступени очистки) установили пластину, которая изменяет траекторию движения пылегазового потока и оказывает влияние на время пребывания частиц в зоне разделения. Было исследовано влияние длины данной пластины на гидравлическое сопротивление аппарата и на эффективность процесса пылеулавливания. Было доказано, что изменение длины пластины дает возможность регулировать состав улавливаемых фракций в зависимости от производственной необходимости [2].

В ходе дальнейших исследований было принято решение изучить влияние положения пластины на эффективность работы аппарата и на его классифицирующую способность.

Для исследования были выбраны четыре положения пластины на первой ступени очистки (рис. 1).

–  –  –

Рис. 1.

Схема расположения пластины на первой ступени очистки пылеуловителя-классификатора:

1 – корпус аппарата; 2 – входной патрубок; 3 – пластина;

a, b, c, d – положения пластины в различных экспериментах

–  –  –

Из полученных зависимостей видно, что увеличение угла, на котором устанавливается пластина на первой ступени очистки, не влияет на общую эффективность пылеулавливания, но изменяет эффективность каждой ступени. Анализ полученных фракций пыли показал, что изменение длинны пластины позволяет перераспределить улавливаемую пыль по ступеням очистки.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Экспериментальные исследования пылеуловителя-классификатора / В.К. Леонтьев, Д.Е. Смирнов, А.В. Сугак, М.А. Юровская // Изв. вузов. Химия и хим.

технология. 2014. Т. 57, вып. 10. С. 84-87.

2. Исследование влияния геометрических параметров новой модели пылеуловителя-классификатора на эффективность пылеулавливания / А.Е. Гомонов, А.А.

Попков, М.А. Юровская, В.К. Леонтьев // Шестьдесят девятая Всерос. науч.-техн.

конф. студентов, магистрантов и аспирантов высших учебных заведений с межд.

участием: сб. материалов конф. Ярославль: Издат. дом ЯГТУ, 2016. С. 376-379.

УДК 661.253.1

РАСЧЕТ И ПОДБОР ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ УСТАНОВКИ

ДЕНИТРАЦИИ ОТРАБОТАННЫХ КИСЛОТ

О.Д. Савасина, А.В. Сафонова, В.К. Леонтьев Научный руководитель – В.К. Леонтьев, канд. техн. наук, доцент.

Ярославский государственный технический университет Рассматривается процесс денитрации отработанных кислот, которые впоследствии можно возвращать в оборот производства. Проведен расчет и подбор оборудования для одной из схем.

Ключевые слова: денитрация отработанных кислот, схема Паулинга, расчет скорости газа и диаметра колонны денитрации серной кислоты.

CALCULATION AND SELECTION OF EQUIPMENT

FOR THE INSTALLATION OF DENITRATION

OF WASTE ACIDS

O.D. Savasina, A.V. Safonova, V.K. Leontiev Scientific Supervisor – V.K. Leontiev, Candidate of Technical Sciences, Associate Professor Yaroslavl State Technical University The process of denitration of waste acids is considered, which can later be returned to the production turnover. Calculation and selection of equipment for one of the schemes.

Keywords: denitrification of waste acids, Pauling scheme, calculation of gas velocity and diameter of the sulfuric acid denitration column.

При образовании нитросоединений получается большое количество отработанных кислот. Для создания кислотооборота необходимо отработанные кислоты регенерировать и концентрировать, т.е. возвращать их обратно в производственный цикл. Возможно, с экономической точки зрения регенерация этих смесей достаточно дорогой процесс. Регенерация таких смесей представляет собой определенные трудности и требует изыскания все новых и новых способов, обеспечивающие нормальное ведение процесса разгонки отработанных кислот, а также получение азотной и серной кислот, которые по своим качествам и техническим характеристикам не уступают свежим кислотам, применяемым для нитрации.

Начальной ступенью регенерации отработанных кислот является их денитрация. Этот процесс заключается в выделении их кислотной смеси азотной кислоты и окислов азота, содержащихся в смеси. В результате проведения процесса денитрации получается 68-70 % серная кислота, которая поступает на концентрирование, после чего направляется на производство или в случае необходимости, может быть снова направлена непосредственно в цикл нитрации.

Нами была выбрана схема денитрации, предложенная Паулингом [1].

Схема технологического процесса одной из установок Паулиига для денитрации отработанной кислоты изображена на рис. 1.

Рис. 1.

Схема технологического процесса для денитрации отработанной кислоты:

1 – хранилище отработанной кислоты; 2 – центробежный насос;

3 – напорный бак; 4 - регулировочный бачок; 5 – денитрационная колонна; 6 – насадочная колонна; 7 – хранилище купоросного масла;

8 - центробежный насос; 9 - напорный бак; 10 - регулировочный бачок;

11 – емкость для слабой серной кислоты;

12 - емкость для азотной кислоты Отработанная кислота из хранилища 1 насосом 2 подается в напорный бак 3. Избыток кислоты сверх ее расхода в колонну отводится по переливной линии обратно в хранилище. Из напорного бака через регулировочный бачок постоянного уровня 4 отработанная кислота направляется самотеком на тарелку питания денитрационной колонны 5. Таким же путем из емкости 7 подается в колонну концентрированная серная кислота, которая насосом 8 подается в напорный бак 9 и через регулировочный бачок поступает на верхнюю тарелку денитрационной колонны.

В нижнюю часть колонны подается сухой насыщенный пар давлением 0,15 МПа и температурой 250 оС. Встречаясь со стекающей кислотной смесью, пар нагревает и разбавляет ее. В газовую фазу переходят пары азотной кислоты и окислы азота.

В колонне получается денитрированпая серная кислота крепостью 67-70 %, которая вытекает из нижней ее части при температуре 160-170 °С и через гидравлический затвор поступает в емкость для слабой серной кислоты 11.

Пары азотной кислоты и окислы азота при температуре 90-100 оС из крышки денитрациониой колонны 5 направляются в кожухотрубчатый теплообменник, где конденсируются и поступают в колонну 6. В колонну 6 снизу подаются пары NO2. В результате получается азотная кислота, которая стекает в емкость 12.

Коэффициент массопередачи при абсорбции паров воды серной кислотой рассчитывают по уравнению [2]:

К = k0·W·m, где k0 - константа, численно равная коэффициенту массопередачи при скорости газа 1 м/с; W - фиктивная скорость газа в колонне; m = 0,5 - при ламинарном потоке; m = 0,8 - при турбулентном потоке.

С увеличением скорости газа повышается интенсивность абсорбции паров воды серной кислотой. Для интенсификации процесса осушки необходимо создание развитого гидродинамического режима, увеличение площади поверхности контакта газовой и жидкой фаз [3]. Механизм процессов, протекающих в зоне денитрации отработанной серной кислоты, можно представить одновременной совокупностью ряда физикохимических процессов, представленных на рис.2.

Рис. 2. Механизм процессов, протекающих в зоне денитрации Нами был проведен расчет колоны, скорости газа и диаметра колоны денитрации серной кислоты на производительность 1500 км/ч по отработанной смеси. Тип колонны - тарельчатая с колпачковыми тарелками. В результате расчетов скорость газа в колонне составляет 0,55 м/с, а диаметр колонны 0,3 м.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Лебедев А.Я. Регенерация отработанных смесей азотной и серной кислот / А.Я.

Лебедев, А.П. Тарасов. М.: Дом техники, 1963. 275 с.

2. Позин М.Е. Кинетика абсорбции водяных паров серной кислотой в турбулентном режиме / М.Е. Позин, Э.Я. Таррат // Журн. приклад. химии. 1958. Т. 31, № 9.

С. 1333-1341.

3. Халитов Р. А. Предотвращение туманообразования при концентрировании отработанной серной кислоты / Р. А. Халитов, О. В. Царева, Е. А. Махоткина // Вестник Казанского технол. ун-та. Казань: 2010. № 10. С. 293-299.

УДК 66.048.54

РЕГУЛИРОВАНИЕ РАБОТЫ

РЕКТИФИКАЦИОННЫХ КОЛОНН

–  –  –

Научный руководитель – О.Н. Кораблева, канд. хим. наук, доцент Ярославский государственный технический университет Рассмотрены системы управления ректификационных колонн с регулированием состава дистиллята и кубового остатка. На примере бинарной смеси бензол – толуол изучено влияние изменения подачи исходной смеси на регулирование состава дистиллята. Показано влияние изменения энтальпии на автоматическое регулирование состава дистиллята.

Ключевые слова: ректификационная колонна, регулирование состава, дистиллят, кубовый остаток, флегма, диаграмма Мак Кэба Тиле.

–  –  –

Considered fractionators control system with regulation of the composition of the distillate and bottoms. For example, a binary mixture of benzene - toluene studied the effect of changes in the original feed mixture to regulate the composition of the distillate. The influence of the enthalpy change for the automatic regulation of the distillate.

Keywords: distillation column, regulation amounted Islands, distillate, bottoms, phlegm, chart Mack Cab Thiele.

Одним из основных методов разделения многокомпонентных смесей является ректификация. Ректификация – это массообменный процесс, протекающий в колонном контактном аппарате, где происходит двусторонний обмен между противоточно движущимися рабочими протоками пара и жидкости, содержащими разделяемые компоненты. Аппараты, используемые для поведения процесса, конструируются таким образом, чтобы создать оптимальные условия скорости массопередачи между фазами с минимальными затратами энергии и капитальными вложениями [1].

Трудности управления ректификационными колоннами в большой степени определяются относительной летучестью компонентов, которые подлежат разделению. Регулированию подлежат состав, температура, давление и уровень жидкости в кубе колонны. Перечисленные параметры определяют состав дистиллята и кубового остатка. Для управления ректификационных колонн используют различные устройства, содержащее датчики расхода и температуры сырья, температуры дистиллята, расхода флегмы, расхода теплоносителя в куб колонны, расхода и температуры кубового продукта, соединенные с вычислительным блоком, связанным с регуляторами расходов флегмы и теплоносителя в куб колонны [2] На рис. 1 представлена типичная ректификационная колонна.

–  –  –

F, W, D - количество исходной смеси, кубового продукта и дисгде тиллята соответственно, кгмоль/ч; xF, xW, xD - мольная концентрация легколетучего компонента в исходной смеси, нижнем и верхнем продукте соответственно.

Системы для автоматического регулирования состава рассчитываются таким образом, чтобы уменьшить воздействие внешних возмущений. Основные системы регулирования работы ректификационных колонн основываются на измерении температуры посредством температурного датчика, размещенного в колонне, и регулируется с помощью изменения орошения колонны [2].

Рис. 2. Графическое определение числа теоретических тарелок бинарной ректификации Для определения влияния изменения некоторых внешних параметров на работу ректификационных колонн была рассмотрена ректификационная колонна разделения бинарной смеси бензол – толуол с использованием диаграмм Мак Кэба Тиле. В графическом методе расчета число теоретических тарелок, необходимое для получения заданного разделения бинарной смеси определяется с помощью у-х - диаграммы. На графике, для определения числа теоретических тарелок строят кривую равновесия фаз и линии рабочих концентраций для исчерпывающей (линия АВ) и укрепляющей частей колонны (линия СВ). Рабочая линия верхней части колонны выражает зависимость между содержанием низкокипящего компонента в паре, стекающей жидкости, готовом продукте и флегмовым числом. Рабочая линия нижней части колонны проходит через точки пересечения рабочей линии верхней части колоны с ординатой точки xF и диагонали с ординатой точки xW. Число теоретических тарелок определяется путем построения ступенчатой линии между линией равновесия и линиями рабочих концентраций в пределах от хW до хD (рис. 2) [3].

Влияние внешних параметров на изменение теплового баланса колонны отражается на диаграмме изменением положения (наклона) рабочих линий. При увеличении подачи исходной смеси увеличивается наклон нижней рабочей линии, при этом незначительно увеличивается количество дистиллята, и качество нижнего продукта ухудшается. Уменьшение температуры исходной смеси приводит к увеличению наклона нижней рабочей линии, что также снижает качество разделения.

В результате работы на примере разделения бинарной смеси бензол – толуол изучено влияние изменения подачи исходной смеси на состав и расход дистиллята и кубового остатка. Рассмотрено влияние изменения энтальпии на работу ректификационной колонны.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Александров И.А. Ректификационные и абсорбционные аппараты. М: Химия, 1978. 280 с.

2. Перри Дж. Справочник инженера-химика. Т. II / пер. с англ. под ред. Н.М. Жаворонкова и П. Г. Романкова. М.: Химия, 1968. 504 с.

3 Йоффе И.Л. Проектирование процессов и аппаратов химической технологии.

Л.: Химия, 1991. 352 с.

СЕКЦИЯ «ПРОМЫШЛЕННАЯ ЭКОЛОГИЯ»

УДК 614.7

ПОЛУЧЕНИЕ УСТОЙЧИВЫХ МАГНИТНЫХ ЖИДКОСТЕЙ

ИЗ ПРОМЫШЛЕННЫХ ОТХОДОВ

А.В. Андриянова, И.Н. Захарова, С.З. Калаева, В.М. Макаров Научный руководитель – С.З. Калаева, канд. техн. наук;

В.М. Макаров, д-р техн. наук, профессор Ярославский государственный технический университет Одним из возможных путей решения проблемы утилизации промышленных отходов является использование их в качестве сырья при производстве магнитных жидкостей (МЖ). Высокая устойчивость МЖ достигается путем введения определенного количества стабилизатора. Приведены результаты исследования по подбору стабилизаторов, повышающих устойчивость МЖ, полученных с использованием промышленных отходов.

Ключевые слова: отходы, магнитная жидкость, магнетит, стабилизатор, магнитные свойства.

–  –  –

Scientific Supervisor – S.Z. Kalaeva, Candidate of Technical Sciences; V.M. Makarov, Doctor of Technical Sciences, Professor Yaroslavl State Technical University One of the possible solutions to the problem of disposing of industrial wastes is through their use as raw materials in the production of magnetic fluids (MF). The high stability of mg is achieved by introducing a certain amount of stabilizer. The results of the study on the selection of stabilizers that increase stability of mg obtained with the use of industrial waste.

Keywords: wastes, ferrofluid, magnetite, stabilizer, magnetic properties.

Защита окружающей среды, поддержание экологической обстановки заставляет современных производителей задумываться о безопасной и эффективной утилизации разнообразных шлаков и отходов производства. В их число входят и гальванические отходы, оказывающее негативное влияние на природу из-за высокого уровня содержания токсинов.

Гальванические шламы являются одним из наиболее опасных видов производственных отходов. На сегодняшний день утилизация гальваношламов не превышает 3 % от общего объема их образования (14 млн тонн в год в масштабах РФ), а все остальное вывозится на необорудованные полигоны и накопители (площадью до 10 тыс. га), являющиеся явными или потенциальными источниками экологической опасности.

Еще одним источником образования токсинных отходов является металлургия, которая считается одной из основных отраслей народного хозяйства. Она обеспечивает сырьем многие другие отрасли промышленности. Черные и цветные металлы нужны почти повсюду. В черной металлургии ежегодно образуются миллионы тонн железосодержащих отходов в виде окалины, шлаков, пыли. Около 50-55 % отходов металлургии либо накапливаются в отвалах и отстойниках, либо безвозвратно теряются вне предприятий.

Отходы обогащения (хвосты), образующиеся на поверхности земли при разработке месторождений полезных ископаемых, имеют в своем составе до нескольких десятков процентов соединений железа. В настоящее время данные отходы складируются и образуют терриконы – холмы конусообразной формы искусственного происхождения. Терриконы наносят немалый вред окружающей среде. Так, они видоизменяют естественные ландшафты, загрязняют грунты и подземные воды, нарушают привычные условия жизни местной фауны.

Одним из возможных путей решения проблемы утилизации перечисленных отходов является использование их в качестве сырья при производстве магнитных жидкостей (МЖ) [1-2].

Магнитные жидкости представляют собой высокоустойчивые коллоидные растворы магнитных наночастиц в некоторой жидкостиносителе (воде, углеводородных средах, минеральных и кремнийорганических маслах и т.п.). На свойства МЖ большое влияние оказывает выбор дисперсного магнетика, в качестве которого используются магнетит (FeO·Fe2O3), ферриты-шпинели (MFe2O4), ферриты-гранаты (MFe5O12), а также переходные металлы, высокодисперсное железо, никель, кобальт.

Дисперсные частицы, вследствие малости их размеров (5-100нм), находятся в интенсивном броуновском движении, что обеспечивает седиментационную устойчивость магнитных коллоидов. Для агрегативной устойчивости коллоидных систем с магнитными частицами необходимо, чтобы сближение частиц вызывало появление сил отталкивания между ними.

Это достигается путем введения в МЖ определенного количества стабилизатора – поверхностно-активного вещества (ПАВ). Образованный на поверхности частиц молекулами ПАВ адсорбционный слой создает структурно-механический барьер, препятствующий укрупнению частиц из-за их слипания. Обычно в качестве ПАВ используют вещества, состоящие из полярных органических молекул, строение которых характеризуется наличием короткой функциональной группы (щелочной, кислотной и др.) и длинной хвостовой цепочки (углеводородной, фторуглеродной и др.) [3].

Магнитные жидкости являются перспективным материалом для применения в различных областях промышленности, техники, биологии и медицине. Но широкое применение в ряде рекомендуемых перспективных направлений ограничивается дефицитностью МЖ из-за ее высокой стоимости ( 1000 $ за литр) вызванной требованиями к чистоте используемого сырья, что делает весьма актуальными работы по поиску его заменителей. Замена «чистых» компонентов для получения МЖ железосодержащими отходами (ЖСО) позволяет не только резко снизить стоимость МЖ, но и одновременно является способом утилизации этих весьма токсичных отходов.

Для получения МЖ необходимы, по меньшей мере, три компонента: жидкая основа (или, иными словами, жидкость-носитель), магнитные частицы коллоидных размеров (магнетит) и стабилизатор, препятствующий слипанию коллоидных частиц. Каждый компонент должен удовлетворять определенным требованиям, только при этом условии можно получить магнитную жидкость, пригодную для использования в конкретном техническом устройстве. [4]

Технология получения МЖ состоит из двух основных стадий:

1. Получение высокодисперсных частиц магнетита (дисперсной фазы МЖ).

2. Стабилизация магнетита в жидкости-носителе с использованием ПАВ, предотвращающего агрегацию частиц магнетита в жидкостиносителе и обеспечивающего устойчивость МЖ.

Высокодисперсные частицы магнетита в нашей работе мы получали с использованием различных железосодержащих отходов: гальваношлам ЯЗДА (МЖ-1), пыль с газоочистки ОАО «Северсталь» (МЖ-2), отход производства оленегорского ГОК (МЖ-3).

Определен размер частиц на лазерном анализаторе частиц «Nanotrac» (рис. 1).

Как видно из рис. 1 средний размер частиц находится в пределах от 10 до 20 нм.

Для стабилизации магнетита в жидкости-носителе (керосине) мы использовали различные стабилизаторы. Свойства полученных магнитных жидкостей на керосиновой основе с использованием различных стабилизаторов представлены в табл. 1.

Рис. 1. Диаграмма зависимости нарастающего суммарного и процентного содержания фракций от размера частиц, полученных из гальваношлама Таблица 1. Свойства полученных магнитных жидкостей

–  –  –

Как видно из табл. 1 полученные МЖ с использованием в качестве стабилизатора хромина, ОП-10, стеариновую кислоту расслоились в течение 30-110 сут, а с использованием олеиновой кислоты и олеата натрия имеют высокую устойчивость и стабильны по н/в. Высокими магнитными характеристиками обладают МЖ из полученные из отхода ОАО «Северсталь» (МЖ-2) и отхода производства оленегорского ГОК (МЖ-3).

Намагниченности насыщения этих МЖ удовлетворяют требованиям ТУ 2499-002-02069421-2009 использования их в технологиях очистки сточных вод от нефтепродуктов, так как намагниченность насыщения более 10 кА/м.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Калаева С.З. Магнитные жидкости из отходов производства / С.З. Калаева, В.М. Макаров, А.М. Шипилин // Экология и промышленность России. 2002. Сентябрь. С.15-16.

2. Калаева С.З. Разработка нанотехнологий утилизации железосодержащих отходов в магнитные жидкости // Изв. ТулГУ. Естественные науки. Сер. Науки о Земле. 2009. Вып. 5. С. 73-76.

3. Такетоми С. Магнитные жидкости: пер. с япон. / С. Такетоми, С. Тикадзуми.

М.: Мир, 1993. 272 с.

4. Стабилизация магнитной жидкости / А.В. Андриянова, С.З. Калаева, В.М. Макаров, И.Н. Захарова // Шестьдесят девятая всерос. науч.-техн. конф. студентов, магистрантов и аспирантов высших учебных заведений с междунар. участием.

20 апреля 2016 г., Ярославль: сб. материалов. Ярославль: Изд-во ЯГТУ, 2016.

С. 414-418.

УДК 502.36

МЕТОДЫ РАЗРУШЕНИЯ НЕФТЯНЫХ ЭМУЛЬСИЙ

–  –  –

Научный руководитель – Е.А. Фролова, канд. техн. наук, доцент Ярославский государственный технический университет Рассмотрены методы разделения эмульсии вода-нефть: химический, термический, электрический и физический.

Ключевые слова: эмульсия, нефть, вода, разделение

METHODS OF DESTRUCTION OF OIL EMULSIONS

–  –  –

The methods of separation of the emulsion water-oil: chemical, thermal, electrical and physical.

Keywords: emulsion, oil, water, separation В процессе добычи, транспортировки и переработки нефти, значительное количество нефти поступает на очистные сооружения в виде эмульсии или в реки, озера и моря. С другой стороны, за счет неполного разделения эмульсий большие количества нефти теряется. Из-за растущего объема промышленных отходов нарушается экологическое равновесие многих озер и рек.

Отдельной проблемой при очистке сточных вод является проблема разделения устойчивых эмульсий. Одной из важнейших характеристик эмульсий является диаметр капель дисперсной фазы, так как от него зависит скорость их осаждения. Существует целый ряд процессов для очистки таких сточных вод. В настоящее время для разделения эмульсий существует четыре различных метода: реагентный (применение деэмульгатора), термический, электрический и физический (аппаратный).

Химические методы основаны на использовании деэмульгаторов.

Деэмульгаторы – это поверхностно-активные вещества, которые адсорбируются на поверхности глобул воды и образуют адсорбционный слой со значительно меньшей механической прочностью, что облегчает слияние капель и способствует разрушению нефтяных эмульсий. Эти вещества предназначены для слияния и выделения капель воды из нефти. Эффект деэмульсации зависит от интенсивности перемешивания деэмульгатора с эмульсией и температуры смеси. Подача деэмульгаторов проводится дозировочными насосами.

Термические методы – деэмульгирования нефти ускоряется при ее подогреве. С повышением температуры возрастают Ван-дерВаальсовые силы, усиливается броуновское движение, вероятно, увеличивается скорость химической адсорбции и уменьшается вязкость эмульсии. Следовательно, уменьшается прочность бронирующего слоя и ускоряет процесс деэмульгирования.

Физические методы могут использовать. гравитационную силу (отстойники), центробежную силу (гидроциклоны и промышленные центрифуги), капиллярные силы (коалесцирующие фильтры), а также мембранные явления. Центрифугирование производят в специальных устройствах (центрифугах) используя возникающую в них силу инерции для разделения нефти и воды, как жидкостей, имеющей различные плотности. Разделение водонефтяных эмульсий в центрифугах - исключительно эффективный метод, который пока еще не нашел практического применения.

В настоящее время имеются установки гравитационного разделения нефтяной эмульсии под давлением.

Фильтрация применяется для расслаивания нестойких эмульсий при пропускании их через фильтрующий (коалесцирующий) слой, выполненный из гравия, битого стекла, древесных и металлических стружек, стекловаты и других материалов.

В научно-технической литературе имеются данные о разделении устойчивой водонефтяной эмульсии на коалесцирующим фильтре с насадками на основе целлюлозы. Исследованы факторы, влияющие на эффективность процесса разделения: пористость фильтрующих материалов, структуры материала, скорость потока, высота слоя насадка, размер пор. Показано, что насадка из целлюлозы обладает одновременно гидрофильными и гидрофобными свойствами. Для обеспечения эффективности разделения, размер пор в выбранных фильтрующих материалах должен находиться в оптимальных пределах от 10 до 100 µм. Показано, как скорость потока и высота слоя насадки влияют на разделение. Установлено, что для достижения полного разделения эмульсии, высота слоя насадки должна быть не меньше размера зоны, в которой происходит полное разделение эмульсии.

Рис. 1. Деэмульсация нефти

Деэмульсация нефтей при помощи фильтров основана на принципе селективного (избирательного) смачивания.

Конструктивно фильтры представляют собой колонные аппараты, с коалесцирующим заполнением, размеры которых зависят от объема прокачиваемой эмульсии. Нагретая эмульсия вводится в нижней части колонны, нефть отводится через верх колонны, а вода сбрасывается снизу. Как самостоятельный процесс фильтрация не применяется, а используется в сочетании с теплохимическими методами (табл. 1).

Таблица 1. Классификация методов воздействия на нефтяные эмульсии

–  –  –

Мембранные методы. Широкие возможности мембранных процессов делают их весьма перспективными для решения проблемы разделения разбавленных эмульсий, переработка которых другими методами затруднена. Мембранные методы имеет ряд преимуществ по сравнению с другими методами: возможность разделения устойчивых разбавленных эмульсий, безреагентность, высокая степень очистки, возможность повторного использования продуктов. Спецификой процесса является коалесценция капель в примембранном пространстве из-за поляризационных процессов: капли малого размера объединяются в большие и приобретают способность деформироваться. За счет этого под воздействием рабочего давления они могут «продавливаться» через поры мембраны и это уменьшает чистоту очистки.

Электрические методы – между дисперсионной средой и поверхностью диспергированных в ней частиц существует разность потенциалов. При воздействии на эмульсию электрического поля диспергированные капли воды поляризуются и стремятся расположиться вдоль силовых линий поля, при этом капли вытягиваются, а противоположные заряды в капле смещаются к ее краям, возникают силы взаимного притяжения, в результате чего частицы дисперсной фазы соударяются друг с другом и сливаются в более крупные. Обработка эмульсии в электрическом поле не способствует полному ее расслоению, поэтому данный способ, как правило, применяют в сочетании с термохимическими методами разрушения эмульсий.

Рис. 2. Схема термического разделения нефтяной эмульсии

На Ярославском НПЗ имеется установка разделения нефтяной эмульсии термическим методом (рис. 2). Эмульсия последовательно нагревается в теплообменниках Т1-Т4 от 50 до 90 °С и затем направляется в емкость Е1 для разделения. Однако в нефтяном слое остается еще порядка 4 % мас. воды. Предлагается на входе в теплообменники поставить отстойник непрерывного действия перфрированными перегородками (рис. 3).

Рис. 3. Отстойник с перфорированными перегородками

В этом отстойнике в корпус 1 подается эмульсия, которая предварительно проходит через перфорированную перегородку 2. Перегородка служит для того, чтобы не было перемешивания эмульсии при вводе в аппарат. Движение эмульсии – ламинарное, а скорость течения не превышает нескольких миллиметров в секунду. В корпусе аппарата капли легкой фазы (если она дисперсная фаза) движутся вверх, где коалесцируют, образуя сплошной слой. Если дисперсной является тяжелая фаза, то капли тяжелой фазы движутся вниз, коалесцируя и образуя внизу слой сплошной тяжелой фазы. Таким образом, в отстойнике происходит расслаивание жидкостей. Легкая и тяжелая фазы отводятся из отстойника через соответствующие трубопроводы, как показано на рис. 3. У трубопровода для вывода тяжелой фазы предусмотрено соединение с атмосферой, препятствующее полному сливу жидкости.

Таким образом можно повысить степень разделения эмульсии и сократить потери нефти при переработке.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Frederick E. Factors governing partial coalescence in oil-in-water emulsions // Advances in Colloid and Interface Science. 2010. V.153, № 1-2. Р. 30-36.

Разрушение нефтяных эмульсий [Электронный ресурс]. Режим доступа 2.

http://info-neft.ru/index.php?action=full_article&id=277.

УДК 628.4.038:625.85

СПОСОБЫ ОЧИСТКИ ПРОМЛИВНЕВЫХ

СТОЧНЫХ ВОД

–  –  –

Ярославский государственный технический университет Рассматриваются причины образования промливневых сточных вод, загрязняющие вещества в данной воде и их концентрации. Методы очистки.

Ключевые слова: промливневая сточная вода, загрязняющие вещества, очистка.

–  –  –

The causes of the formation of industrial storm sewage contaminants in the water and their concentration. Methods for cleaning.

Keywords: industrial and storm sewage, pollutants, cleaning.

Сточные воды – это пресные воды, изменившие после использования в бытовой и производственной деятельности человека свои физикохимические свойства и требующие отведения.

По происхождению сточные воды могут быть классифицированы на следующие: бытовые, производственные и атмосферные.

Промливневые стоки - это сточные воды комбинированного происхождения, т.е. производственные и атмосферные.

Атмосферные сточные воды образуются в процессе выпадения дождей и таяния снега, как на жилой территории населенных пунктов, так и территории промышленных предприятий, АЗС и др. Часто эти воды называют дождевыми или ливневыми.

Производственные сточные воды различных отраслей промышленности существенно отличаются как по составу загрязняющих веществ, так и по их концентрации.

В сточных водах заводов черной металлургии по отдельным цехам содержится: взвешенных неорганических веществ 0,2-5 г/л; окалины 0,3г/л; фенола 0,7-1 г/л, смол и масел 0,2-1,8 г/л.

В сточных водах целлюлозно-бумажных заводов взвешенных веществ содержится 400-2000 мг/л. Это преимущественно древесное волокно и целлюлоза. БПК сточных вод составляет 100-200 мг/л для общего стока сульфатных заводов и 0,8-2 г/л сульфитных.

В сточных водах текстильных предприятий содержится: взвешенных веществ 250-400 мг/л, моющих средств 50-120 мг/л, БПК их достигает 300-350 мг/л.

В сточных водах предприятий тяжелой индустрии содержатся в основном загрязнения минерального происхождения, а пищевой и легкой промышленности – загрязнения органического происхождения.

В дождевых водах содержится значительное количество нерастворенных минеральных примесей, а также загрязнения органического происхождения. БПК дождевых вод достигает 50-60 мг/л. Исследованиями установлено, что дождевые воды могут являться источниками загрязнения водоемов.

Естественно, такую воду нельзя сбрасывать в водоемы без предварительной очистки. Исходя из общих принципов охраны водных объектов в них запрещается сбрасывать:

- сточные воды, содержащие вещества или продукты трансформации веществ в воде, для которых не установлены ПДК или ориентированный допустимый уровень (ОДУ), а также вещества, для которых отсутствуют методы аналитического контроля;

- сточные воды, которые могут быть устранены путем организации бессточного производства, рациональной технологии, максимального использования в системах оборотного и повторного водоснабжения после соответствующей очистки и обеззараживания в промышленности, городском хозяйстве и для орошения в сельском хозяйстве;

- неочищенные или недостаточно очищенные производственные, хозяйственно-бытовые сточные воды и поверхностный сток с территорий промышленных площадок и населенных мест;

- сточные воды, содержащие возбудителей инфекционных заболеваний; опасные в эпидемическом отношении сточные воды могут сбрасываться в водные объекты только после соответствующей очистки и обеззараживания.

Существует механическая очистка промливневых сточных вод и физико-химическая.

Механическая очистка – это выделение из сточных вод находящихся в них нерастворимых грубодисперсных примесей, имеющих минеральную и органическую природу.

Для этого применяются следующие методы:

- процеживание – задержание наиболее крупных загрязнений и частично взвешенных веществ на решетках и ситах;

- отстаивание – выделение из сточных вод взвешенных веществ под действием силы тяжести на песколовках (для выделения минеральных примесей), отстойниках (для задержания более мелких оседающих и всплывающих примесей ), а также нефтеловушках, масло- и смолоуловителях. Разновидностью этого метода является центробежное отстаивание, используемое в гидроциклонах и центрифугах;

- фильтрование – задержание очень мелкой суспензии во взвешенном состоянии на сетчатых и зернистых фильтрах.

При неравномерном образовании производственных сточных вод перед подачей на очистные сооружения их усредняют по расходу и концентрации в усреднителях различной конструкции.

В последние годы область применения физико-химических методов очистки расширяется, а доля их среди других методов возрастает.

К физико-химическим методам относятся:

- коагуляция;

- флокуляция;

- флотация;

- сорбция (адсорбция и абсорбция);

- экстракция;

- ионный обмен;

- диализ;

- мембранные процессы;

- эвапорация;

- выпаривание;

- кристаллизация;

- магнитная обработка;

- а также методы, связанные с наложением электрического поля (электрокоагуляция, электрофлотация, электродиализ и другие).

Эти методы используют для удаления из сточных вод тонкодисперсных взвешенных частиц (твердых и жидких), минеральных и органических веществ.

Использование физико-химических методов имеет ряд преимуществ:

- возможность удаления из сточных вод токсичных, биохимически не окисляемых органических загрязнений.

- достижение более глубокой и стабильной степени очистки по сравнению с механической.

- меньшие размеры сооружений (по сравнению с механической очисткой).

- меньшая чувствительность к изменениям нагрузок.

- возможность полной автоматизации.

- более глубокая изученность кинетики процессов, происходящих при физико-химической очистке, а также вопросов моделирования, математического описания и оптимизации, что важно для правильного выбора и расчета аппаратуры.

- методы не связаны с контролем за деятельностью живых микроорганизмов в отличие от биохимической очистки.

- возможность рекуперации различных веществ.

Выбор того или иного метода (или нескольких методов, составляющих ступени очистки) проводят с учетом санитарных и технологических требований, предъявляемых к очищенным сточным водам с целью дальнейшего их использования, а также с учетом количества сточных вод и концентрации загрязнений в них, наличия необходимых материальных и энергетических ресурсов.

В Ярославле очисткой промливневых сточных вод занимается предприятие ОАО «Автодизель». На установку этого предприятия поступает промливневая сточная вода от трех предприятий: ОАО «Автодизель», ОАО «ЯЭМЗ» и ТЭЦ-2. В этой воде присутствует большое количество маслонефтепродуктов и взвешенных частиц.

–  –  –

На сегодняшний день существует достаточно много методов очистки промливневых стоков. При выборе метода очистки, главным образом необходимо учитывать качественный и количественный состав загрязнений, расход воды, требования к составу очищенной воды и необходимую степень очистки.

Механические методы достигают 90% очистки сточной воды от примесей минерального происхождения. Но после такой очистки вода все равно остается достаточно загрязненной другими веществами, поэтому такая вода требует дополнительной физико-химической доочистки.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Колесов Ю.Ф. Эксплуатации установки биологической очистки сточных вод молокозавода // Изв. вузов. Сер. Строительство. 2009. №11. С.83-87.

2. Логинова Е.В. Гидроэкология: курс лекций / Е.В. Логинова, П.С. Лопух.

Минск: БГУ, 2011. 300 с.

3. Чебакова И. Б. Очистка сточных вод : учебное пособие. Омск : ОмГТУ, 2001.

84 с.

УДК 541.504.06

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ СОРБЕНТА ВЕРМИКУЛИТА

ДЛЯ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД ЗАГРЯЗНЕННЫХ

НЕФТЕПРОДУКТАМИ

Г.И. Гусев, Н.М. Курачева, А.В. Демьяновская, А.А. Гущин Научный руководитель – А.А. Гущин, канд. хим. наук, доцент Ивановский государственный химико-технологический университет Представлены результаты исследований сорбционных свойств сорбента вермикулита марки ВСТ Сорб, таких как водопоглощение, влагосодержание, сорбционная емкость по нефтепродуктам и насыпная плотность, а также оценена возможность применения сорбента для очистки сточных вод от нефтепродуктов.

Ключевые слова: вермикулит, очистка сточных вод, нефтепродукты, адсорбция

THE USE OF VERMICULITE SORBENT FOR WASTEWATER

TREATMENT CONTAMINATED WITH OIL PRODUCTS

G.I. Gusev, N.M. Kuracheva, A.V. Demjanovskaja, A.A. Gushin

–  –  –

Ivanovo State University of Chemistry and Technology The results of studies of the sorption properties the sorbent vermiculite brand VST Sorb, such as water absorption, moisture content, sorption capacity for oil products and bulk density as well as evaluated the possibility of using a sorbent for sewage treatment from petroleum products.

Keywords: vermiculite, wastewater treatment, oil products, adsorption В последние годы в связи с интенсивной индустриализацией общества резко обострилась проблема химического загрязнения окружающей среды, нередко приводящей к острым экологическим ситуациям и, как результат, к ухудшению здоровья населения [1].

Наиболее перспективным и экономичным способом очистки от органических загрязняющих веществ является сорбционный метод. В качестве сорбента в данных исследованиях использовался сорбент вермикулитовый марки «ВСТ Сорб» (рис. 1).

Ранее нами была изучена сорбционная способность природных силикатных сорбентов [8], и возможность их регенерации в диэлектрическом барьерном разряде [9].

Целями данной работы являлось: оценка изменения величины сорбционной мкости от начальной концентрации раствора для вермикулитового сорбента; определение показателей влагосодержания и водопоглощения; определение насыпной плотности сорбента.

Рис. 2. Поверхность вермикулита Рис. 1. Вермикулит марки ВСТ Сорб

Исследование состояния поверхности сорбента осуществляли на сканирующем электронном микроскопе Tescan VEGA3 SBH с программным обеспечением (рис. 2). Она представлена крупными пластинчатыми частицами вытянутой формы, на их внешней поверхности наблюдаются более мелкие частицы с четкими скольными контурами, а также участки выпуклой формы без четкой огранки контура. Характер покрытия неравномерный. Подобная структура и позволяет данному сорбенту обладать высокой сорбционной емкостью.

Построение изотермы адсорбции по нефтепродуктам (НП) для сорбентов включало в себя приготовление модельного раствора НП, (смесь моторного масла М-8B с дистиллированной водой); пропускание раствора НП через колонку с сорбентом (время пропускания раствора постоянно); измерение концентрации НП в растворе после пропускания.

Определение сорбционной мкости (мг/г) образца сорбента по формуле V0 (C0,i - Ci ), Ji = m где Ji – сорбционная мкость, мг/г; V0 – объм пробы модельного раствора НП, пропущенный через сорбент, л; С0 и С – начальная и конечная концентрации НП соответственно, мг/л; m – масса образца сорбента, г.

Концентрация НП определялась флуориметрическим методом, (ПНД Ф 14.1:2:4.129–98).

Условия проведения экспериментов для построения изотермы адсорбции: диапазон начальной концентрации НП (С0) – 10–750 мг/л, объм пропускаемого модельного раствора НП (V0) – 100 мл, масса сорбента (m)

– 2 г.

Изменение величины сорбционной емкости вермикулита от начальной концентрации НП в растворе представлено на (рис. 3). Сорбционная емкость сорбента в исследуемом диапазоне начальной концентрации НП в модельном растворе достигает 60,9 мг/г и не достигает максимума. Можно сделать вывод, что сорбент можно использовать для очистки сточных вод от НП, несмотря на его гидрофильность, как при высоких концентрациях НП в растворе, так и при низких, когда очистка загрязненных вод затруднительна.

Насыпная плотность сорбента ВСТ Сорб составила 112 кг/м 3.

Столь низкая величина насыпной плотности делает невозможным использование данного сорбента в адсорбционных установках (плотности сорбентов в адсорбере 400-500 кг/м3).

Важным критерием подбора сорбентов дляадсорбционныхустановок является их водопоглощение и влагосодержание. Установление степени влажности сорбентов имеет важное значение,поскольку при влажности более 5 % изменяются свойства сорбента при его хранении и транспортировании.

Величина водопоглощения определяется отношением массы поглощенной воды к массе сорбента, потраченного на сорбцию:

В = тпогл–тсорб / тпогл, где тпогл– масса сорбента с поглощенной водой, г; тсорб– масса сорбционного материала, г; В –водопоглощение, г/г.

Влагосодержание сорбентов определялось в соответствии с ГОСТ 12597–67.Стаканчик с навеской сорбента помещали в сушильный шкаф при температуре 110 оС и высушивали в течение часа. Массовую долю воды измеряли по формуле m1 - m 2 100, %, X= m где m – масса стаканчика, г;m1 и m2– масса стаканчика с сорбентом до и после прокаливания соответственно, г. Влагосодержание сорбента ВСТ Сорб находится на допустимом уровне (ГОСТ 12597–67) и не превышает 1 %. Величина водопоглощения высока (5,61 г/г), что говорит о том, что данный сорбент менее эффективен при сорбции НП, растворенных в воде, чем их нерастворенной фракции, так как не обладает гидрофобными свойствами.

По результатам исследований можно сделать вывод, что сорбент ВСТ Сорб обладает высокой нефтепоглощающей способностью, однако из-за низкой насыпной плотности, и из-за его гидрофильных свойств применение данного сорбента для очистки сточных вод от НП нецелесообразно.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Ильясова Р.Р. «Изучение сорбционных свойств природного минерала вермикулита по отношению к ионам хрома (VI) и молибдена (VI)» / Р.Р. Ильясова, Р.Д.

Ахунов, Ю.В. Силантьева // Сб. ст. «Инновации, технологии, наука» Междунар.

науч.-практ. конф.. Пермь, 2017. С. 19

2. Скрябина О.А. Минералогический состав почв и почвообразующих пород:

учеб. пособие. Пермь: Изд-во ФГОУ ВПО «Пермская ГСХА», 2010. 120 с.

3.Оценка эффективности восстановления диатомита, загрязненного нефтепродуктами, с использованием ДБР / Г.И. Гусев, А.А. Гущин, Н.М. Курачева, Е.Ю.

Квиткова // Экология и рациональное природопользование агропромышленных регионов: сб. докл. III Междунар. молодежной науч. конф. Белгород, 2015. С. 51-54.

4. Оценка возможности многократного использованного диатомита, загрязненного нефтепродуктами, восстановленного в диэлектрическом барьерном разряде / Г.И. Гусев, А.А. Гущин, Н.М. Курачева, Е.Ю. Квиткова // Наука и инновации в технических университетах: матер. Девятого Всерос. форума. СПб., 2015. С. 128-129.

УДК 628.5

НОВОЕ НАПРАВЛЕНИЕ В МЕХАНИЧЕСКОЙ ОЧИСТКЕ

СТОЧНЫХ ВОД

Е.С. Дыкина, Е.А. Фролова Научный руководитель – Е.А. Фролова, канд. техн. наук, доцент Ярославский государственный технический университет Рассматривается новое оборудование для очистки сточных вод от механических примесей и нефте-маслопродуктов.

Ключевые слова: механическая очистка сточных вод, нефтеловушка, коалесцентный модуль, тонкослойный отстойник, графеновый фильтр.

A NEW DIRECTION IN THE MECHANICAL TREATMENT

OF WASTE WATERS

E.S. Dikina, E.A. Frolova Scientific Supervisor – E.A. Frolova, Candidate of Technical Sciences, Associate Professor Yaroslavl State Technical University Is considered new equipment for wastewater treatment from mechanical impurities and oil masloprodukt.

Keywords: mechanical wastewater treatment, нetailovka, coalescence module, thin-layer sedimentation tank, a graphene filter.

Механическая очистка применяется для выделения из сточных вод нерастворенныхминеральных и органических примесей. Как правило, она является методом предварительной очистки и предназначена для подготовки сточных вод к биологическим или физико-химическим методам очистки. В результате механической очистки обеспечивается снижение взвешенных веществ до 90 %, а органических веществ до 20 %. В состав сооружений механической очистки входят решетки, различного вида уловители, отстойники, фильтры.

Механическая очистка является самым дешевым и необходимым способом очистки сточной воды. Однако в настоящее времени используются громоздкие сооружения типа песколовок и нефтеловушек, выполненных из железобетона. Современные предприятия и фирмы химического машиностроения выпускают компактное оборудование, выполненное из металла и сочетающее в себе и решетку, и отстойник и нефтеуловитель. Такая нефтеловушка снабжена коалесцентным модулем (рис. 1).

Модули изготавливаются из прочного поливинилхлорида без дополнительных пластификаторов. Этот материал стоек к большинству растворимых веществ, встречающихся в городских и промышленных сточных водах, обладает высокой устойчивостью к воздействию микроорганизмов, химических реагентов, содержащихся в хозяйственно-бытовых стоках. Срок службы 25 лет.

Рис. 1. Коалесцентный модуль

Коалесцентный модуль обеспечивает отделение всплывающих частиц нефтепродуктов размером более 0,2 мм и отделение более легких, чем 1500 кг/м3, взвешенных веществ. Модули представляют собой тонкие гофрированные пластины из ПВХ. Благодаря своей конструкции модули способствуют укрупнению частиц нефти и масла, и ускоряют их всплытие. Применение коалесцентного модуля позволяет увеличить производительность нефтеловушки в 1,4 раза (за счет большей площади поверхности модулей).

Рис. 2. Нефтеловушка

Принцип работы нефтеловушки:

Оседание. В зоне отстаивания происходит частичное разделение крупных и мелких взвесей, мусора и других частиц. В зависимости от модификации агрегата, аппарат может быть снабжен дополнительными фильтрами, такими как пескоуловитель.

«Слипание» мелких капель нефтепродуктов происходит во втором отсеке, благодаря специальному коалисцентному фильтру.

Мелкие взвеси объединяются в более крупные, образуя маслянистую пленку на поверхности сточных вод. Установленные датчики просигнализируют о высоком уровне всплывших нефтяных отходов, которые необходимо убрать с поверхности.

Окончательная очистка вод производится с помощью сорбционных фильтров, которые пропускают обработанную жидкость в канализационный сток.

В современных технологиях очистки нефте- масло продуктов стали широко использоваться тонкослойные отстойники. Тонкослойные отстойники, применяют для средней и глубокой очистки сточных вод от взвешенных веществ и нефтепродуктов. Процесс осаждения примесей происходит в малом по толщине слое воды внутри тонкослойного модуля с наклонными элементами. Такая конструкция позволяет быстрее осаждать взвесь, а собранные примеси самотеком сползают по уклону в зону хлопьеобразования и уплотнения осадка.

Для тонкослойного отстаивания необходимо добиться ламинарного тока сточной воды. Число Рейнольдса для отстойника прямоугольной формы должно быть Re700, для круглого отстойника: Re500.

Конструкция тонкослойного отстойника — круглое или прямоугольное сооружение, разделенное внутри на отдельные слои (ярусы) при помощи наклонных параллельных пластин. Отстаивание воды происходит в каждой секции тонкослойного модуля, а наклонные пластины служат для удаления собранного осадка. Угол наклона пластин тонкослойного модуля во многом влияет на эффективность очистки стоков в отстойнике. Оптимальная величина в пределах 45-60°. При меньшем угле наклона ярусы зашламляются, и возникает необходимость их часто промывать. При большом угле наклона пластин осадок слишком быстро сползает, что может вызвать нежелательные эффекты.

Материал для тонкослойных модулей отстаивания — мягкие или полужесткие полимерные пленки, объединенные в сотовую конструкцию. Тонкослойные отстойники в виде полок изготавливаются из жестких листовых материалов. Размеры тонкослойного модуля принимаются от 1х1 м до 1,5х1,5 м. Такие размеры оптимальны с точки зрения удобства монтажа и эксплуатации. Высоту каждого ячеистого элемента в поперечнике принимают от 3 до 5 см.

Рис. 3. Тонкослойные отстойники Кроме новых аппаратов для очистки воды от механических примесей и нефте-маслопродуктов разработан новые сорбенты. Одним из таких материалов является сорбент, разработанный академиком РАЕН В.И.

Петриком - углеродная смесь высокой реакционной способности (УСВР).Он впервые в мире смог создать четвертую модификацию углерода, не встречающуюся в природе. Он создал углеродный нанослой - это слой, толщина которого составляет около 10–9 степени метра. Такой углеродный слой атомарной толщины называют графеном.

Графеновый сорбент химически инертен, электропроводен, гидрофобен (краевой угол смачивания более 90 градусов), устойчив к агрессивным средам, экологически чист. Содержание углерода не менее 99,5%, насыпная плотность – 5-10 кг/м3 (в зависимости от способа изготовления). Удельная поверхность – 700-1300 м2/г. Удельный объм пор графенового сорбента – 30-60 см3/г. Диапазон рабочих температур: от минус 60 °С до +3000 °С. Возврат присоединнного вещества – до 98%.

Сорбционные свойства графенового сорбента. Для того чтобы очищать воду от примесей, графеновый сорбент в фильтрующих устройствах должен быть уплотнн. В результате получается как бы объмная мембрана, ячейки которой имеют наноразмеры. Эти ячейки пропускают молекулы воды, все натуральные соли и микроэлементы и большинство истинных растворов. Лучше всего удерживаются примеси, родственные по химическому составу (основа – углерод), например, нефтепродукты и эфирорастворимые вещества. Очень важно, что графеновый сорбент не вступает в химические реакции с сорбируемыми веществами, иными словами, в отфильтрованной воде не может быть никаких веществ, которых не было на входе.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1.Очистка стоков в тонкослойном отстойнике [ Электронный ресурс]. Режим доступа: www.vo-da.ru

2. Two-dimensional atomic crystals / K.S. Novoselov [et. al.] // PNAS. 2005. 102. P. 10451.

3. Коалесцентные модули [Электронный ресурс]. Режим доступа: www.eurassiagroup.ru УДК 544.723.2

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ РАЗЛИЧНЫХ АДСОРБЕНТОВ

ДЛЯ ОЧИСТКИ ВОДЫ, СОДЕРЖАЩЕЙ ОРГАНИЧЕСКИЕ

СОЕДИНЕНИЯ

А.К. Ермилова, С.Д. Тимрот Научный руководитель – С.Д. Тимрот, канд. техн. наук, доцент Ярославский государственный технический университет Разработана методика оценки эффективности поглощения органических примесей углеродной тканью на модельном загрязнителе – уксусной кислоте, использована методика титриметрического анализа уксусной кислоты. Установлена высокая эффективность углеродной ткани при поглощении уксусной кислоты; доказано, что по мере увеличения количества пропускаемой воды эффективность очистки воды с помощью углеродного волокна постепенно снижается; определена высокая эффективность очистки воды от органических соединений с помощью берзового активированного угля.

Ключевые слова: органические соединения, адсорбция, углеродная ткань, берзовый активированный уголь

USE OF DIFFERENT ADSORBENTS FOR WATER

TREATMENT FROM ORGANIC COMPOUNDS

A.K. Ermilova, S.D. Timrot Scientific supervisor – S.D. Timrot, Candidate of Technical Sciences, Associate Professor Yaroslavl State Technical University The aim of the work is to evaluate the efficiency of water purification from organic compounds using various adsorbents.A method for estimating the efficiency of the absorption of organic impurities by carbon cloth on a model pollutant (acetic acid) was developed, and a method for titration of acetic acid was used.The high efficiency of carbon fabric is established when acetic acid is absorbed;it is proved that the more water is passed through the carbon fiber, the less the efficiency of water purification.The high efficiency of water purification from organic compounds with the help of birch activated charcoal.

Keywords: organic compounds, adsorption, carbon cloth, birch activated carbon.

Обеспечение сохранения гидросферы – важная задача современных исследователей.

Загрязнителем водоема может быть любой физический агент, химическое вещество или биологический вид, который попадает в водную среду или возникающий в ней в количествах, выходящих за обычные пределы естественных колебаний или среднего природного роста.

Химическое загрязнение - самое распространенное и стойкое. Оно может быть органическое, неорганическое, токсичное и нетоксичное.

Наиболее популярным способом очистки воды от органических соединений является очистка с помощью активированного угля. Современным способом очистки воды от органических соединений является использование углеродного волокна.

Цель работы: проверить эффективность очистки воды от органических соединений с помощью различных адсорбентов.

Углеродное волокно — материал, состоящий из тонких нитей диаметром от 5 до 15 мкм, образованных преимущественно атомами углерода. Атомы углерода объединены в микроскопические кристаллы, выровненные параллельно друг другу.

Углеродные волокна обладают рядом уникальных свойств: исключительно высокой термостойкостью, низкой теплопроводностью, хорошей электропроводностью, высокой сорбционной способностью, химической и биологической инертностью. В качестве модельного органического вещества – загрязнителя была выбрана уксусная кислота.

На первом этапе загрязннная вода пропускалась через углеродное волокно. Преимуществом использования углеродного волокна является возможность его регенерации (кипячением). Активность волокна после регенерации уменьшается незначительно. Полученные данные приведены в таблице 1. Таким образом, волокно может быть использовано многократно.

Таблица 1. Характеристики адсорбента до и после регенерации Объм про- Концентрация загрязнителя Активность исследуемого после очистки, мг/дм3 пущенной сорбента, % воды, мл Исходное Регенерированное Исходное Регенерированное волокно волокно волокно волокно 0 - На втором этапе были исследованы следующие сорбенты: два вида активированного угля(БАУ и из противогазной коробки ГП-4У), активированный уголь в таблетках, силикагель.

Эффективность очистки угля из противогазной коробки ГП-4У достаточно высока, но полнота очистки (92,6%) достигается за очень длительное время (7 суток) по сравнению с другими сорбентами. Данные приведены в таблице 2.

Таблица 2. Сорбционная активность угля из противогазной коробки

–  –  –

Наиболее эффективным адсорбентом является берзовый активированный уголь (БАУ). За пять минут адсорбции достигается эффективность свыше 90% (таблица 3) Таблица 3. Сорбционные характеристики БАУ

–  –  –

В работе исследовалась эффективность других адсорбентов: силикагеля и активированного угля в таблетках «Медисорб». Очистка с помощью силикагеля оказалась неэффективной, а при очистке воды с помощью угля, вода загрязнялась частицами сорбента.

Выводы:

1. Разработана методика оценки эффективности поглощения органических примесей углеродной тканью на модельном загрязнителе – уксусной кислоте.

2. Установлено высокая эффективность углеродной ткани при поглощении уксусной кислоты, высокая эффективность очистки воды от органических соединений с помощью берзового активированного угля

3. Установлено, что по мере увеличения количества пропускаемой воды эффективность очистки воды с помощью УВ постепенно снижается

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Лизановская И.Н. Голубое Богатство. Ярославль: Яросл. кн. изд-во, 1959.

С. 84–97.

2. Федорова А.И. Практикум по экологии и охране окружающей среды: Учеб.

пособие для студ. высш. учеб. заведений / А.И. Федорова, А.Н. Никольская. М.:

Гуманит. изд. центр ВЛАДОС, 2003. 288 с.

3. Водоподготовка: справочник / под ред. С.Е. Беликова. М.: Аква-Терм, 2007.

240 с.

4. СанПин 2.1.4.1074-01.

УДК 661.224

СОВРЕМЕННЫЕ МЕТОДЫ УТИЛИЗАЦИИ

СЕРОВОДОРОДА

–  –  –

Научный руководитель – Е.А. Фролова, канд. техн. наук, доцент Ярославский государственный технический университет Рассматриваются основные процессы утилизации сероводорода, образующегося при переработке различных видов топлива Ключевые слова: абсорбция, адсорбция, термическое и каталитическое окисление

–  –  –

В последние десятилетия в общественном сознании экологические проблемы занимают ведущее место. Это связано с ростом производства и с усиливающимся его воздействием на окружающую среду, что требует осмысления происходящих процессов, выработки тактики и стратегии постановки научных исследований и их практической реализации.

Около 80 % от общего объма сырья для производства серы и серной кислоты приходится на долю отходящих газов различных отраслей, содержащих сероводород и оксиды серы. Сероводород действует раздражающе на дыхательные пути и глаза. ПДК в воздухе рабочей зоны 10 мг/м3, в атмосферном воздухе 0,008 мг/м3. Перед выбросом в атмосферу газы должны быть утилизированы или обезврежены. Ввиду высокой токсичности H2S существуют требования 100%-ной переработки промышленных газов, в состав которых входит сероводород. Очистка и утилизация сероводородсодержащих газов является обязательным условием работы производственных объектов. В последнее время сероводород стал одним из основных видов сырья для производства серы и серной кислоты.

Переработка сероводорода выполняет две функции – охраны окружающей среды от токсичного продукта и производства ценного народно-хозяйственного продукта.

Рис. 1. Доля различных видов сырья в производстве серной кислоты

В настоящее время для очистки газа от кислых компонентов используют следующие способы:

1. Абсорбционные (подразделяют на три группы в зависимости от природы взаимодействия кислых компонентов газа с активной частью абсорбента).

Химическая абсорбция (хемосорбция) основана на химическом взаимодействии сероводорода и диоксида углерода с активной частью абсорбента. В промышленных масштабах из химических абсорбентов нашли широкое применение алканоламины: моноэтаноламин МЭА, диэтаноламин ДЭА, ТЭА, МДЭА, а также растворы щелочи. Процессы химической абсорбции характеризуются высокой избирательностью по отношению к кислым компонентам и позволяют достигать высокой степени очистки газа от H2S.

В физической абсорбции извлечение кислых компонентов газа основано на различной растворимости компонентов газа в абсорбенте. В качестве абсорбентов в этих процессах используют смесь диметиловыхэфиров полиэтиленгликоля (процесс «Селиксол®»), метанол (процесс «Ректизол®»), пропиленкарбонат (процесс «Флюор®») и др.

В процессах физико-химической абсорбции используют комбинированные абсорбенты - смесь физического абсорбента с химическим. Для этих абсорбентов характерны промежуточные значения растворимости кислых компонентов газа. Эти абсорбенты позволяют достигать тонкой очистки газа не только от сероводорода и диоксида углерода, но и от сероорганических соединений.

2. Адсорбционные методы очистки газа основаны на селективном извлечении примесей твердыми поглотителями - адсорбентами.

3. Каталитические методы применяют совместно с термическими с получением серы.

4. Окисление сероводорода в элементарную серу на активном оксиде алюминия, или (процесс Мерокс) до дисульфидов.

При выборе конкретного способа очистки на этапе проектирования принимает во внимание множество факторов, например: экологические нормы и требования к утилизации серосодержащих соединений, тип и концентрацию примесей в кислом (неочищенном) газе, требования к чистоте газа, требования к производительности установки, компонентный состав газа и т.д.

На современных нефтеперерабатывающих заводах чаще всего используют методы утилизации сероводорода – это каталитический метод и абсорбцию. На первой стадии утилизации сероводорода применяют метод Клауса.

Рис. 2. Принципиальная схема утилизации сероводорода методом Клауса Термическая стадия заключается в высокотемпературном сжигании сероводорода в топке котла-утилизатора при подаче стехиометрического количества воздуха согласно реакции;

2H2S + O2 S2 + 2H2O + 157210 КДж/(кгмоль H2S) При охлаждении газов после термической ступени происходят следующие реакции;

а) ассоциация молекул серы S2 в S6 и S8:

1 S2 S6 + 91100 КДж/кгмоль S2 4 S2 S8 + 101490 КДж/кгмоль S2

б) ассоциация молекул серы S6 в S8:

4S6 3S8 + 41660 КДж/кгмоль S6

в) конденсация серы:

S8 (ГАЗ) S8 (ЖИД) + 95710 КДж/кг моль S8.

На каталитических ступенях процесса при температуре 200-320 С на катализаторе ( активной окиси алюминия -- марки CR и AM) происходит конверсия H2S и SO2 с образованием серы по реакциям:

H2S + SO2 3/6S6 + 2H2O + 44250 КДж/(кгмоль H2S) H2S + SO2 3/8S8 + 2H2O + 52000 КДж/(кгмоль H2S) На предприятиях западной Европы используются одностадийный каталитический, метод суперклауса (схема дополнена реактором окисления при этом выход серы составляет 99,5%), процесс Клинсафт: при котором процесс протекает в три ступени. Специальные каталитические реактора со встроенными парогенераторами применяющиеся на установке позволяют поддерживать температуру катализатора в процессе около 120°C, благодаря чему степень конверсии сероводорода на выходе с третей ступени составляет 99,8% Абсорбцию сероводорода аминами используют как самостоятельный процесс и в сочетании с каталитическим.

В качестве сорбента используются этаноламины. При этом моно и диэтаноламины извлекают из газов как H2S, так и СО2, а триэтаноламин

- только сероводород (рис. 3).

H2S + N(C2N5OH) (HOC2H4)NH+ HSОдним из основных направлений будущего является метод, разработанное директором института водородной энергетики и плазменных технологий НИЦ «Курчатовский институт» С. Коробцевым, посвященный плазменно-мембранной переработке сероводорода с получением водорода и серы. Использование плазменных и плазменно-мембранных процессов позволяет модернизировать традиционные и создавать совершенно новые высокоэффективные технологии производства водорода из различного сырья: воды, сероводорода, широкого класса углеводородов (в том числе – природного газа) и даже угля. Плазменные процессы по сравнению с каталитическими отличаются высокой удельной производительностью, низкой металлоемкостью, безинерционностью и экологической чистотой.

Рис. 3.



Pages:     | 1 |   ...   | 3 | 4 || 6 | 7 |   ...   | 10 |



Похожие работы:

«ХИМИЯ РАСТИТЕЛЬНОГО СЫРЬЯ. 2008. №4. С. 95–100. УДК 615.32 + 582.565.2 ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ СОКА КАЛЛИЗИИ ДУШИСТОЙ (CALLISIA FRAGRANS WOOD.) И ЕГО АНТИОКСИДАНТНАЯ АКТИВНОСТЬ (IN VITRO) * Д.Н. Оленников 1, И.Н. Зилфикаров2, А.А. Торопова1, Т.А. Ибраги...»

«АЛЕНЬКИНА Ирина Владимировна МЕССБАУЭРОВСКАЯ СПЕКТРОСКОПИЯ С ВЫСОКИМ СКОРОСТНЫМ РАЗРЕШЕНИЕМ НАНОРАЗМЕРНЫХ "ЖЕЛЕЗНЫХ ЯДЕР" В МАКРОМОЛЕКУЛАХ ФЕРРИТИНА И ЕГО АНАЛОГОВ 01.04.07 – Физика конденсированного состояния 03.01.02 – Биофизика АВТОРОФЕРАТ диссертации на соискание ученой степен...»

«Электронный архив УГЛТУ Леса России и хозяйство в них № 4 (59), 2016 г. 35 УДК 630*521.2:630*522.3 ОЦЕНКА ПОВРЕЖДЕНИЯ ОПЫТНЫХ КУЛЬТУР (PNUS SYLVSTRIS L., BETULA PENDULA ROTH, LARIX SUKACZEWII D Y L.) В...»

«Новикова Любовь Александровна СТРУКТУРА И ДИНАМИКА ТРАВЯНОЙ РАСТИТЕЛЬНОСТИ ЛЕСОСТЕПНОЙ ЗОНЫ НА ЗАПАДНЫХ СКЛОНАХ ПРИВОЛЖСКОЙ ВОЗВЫШЕННОСТИ И ПУТИ ЕЕ ОПТИМИЗАЦИИ 03.02.01 – ботаника Автореферат диссертации на соискание учёной степени доктора биологических наук Саратов – 20...»

«Образовательное учреждение высшего образования Тверской институт экологии и права Кафедра Гражданскоправовых дисциплин РАБОЧАЯ ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ (МОДУЛЯ) ПРАВО СОЦИАЛЬНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ Направление по...»

«Экологическое занятие Подготовила и провела воспитатель высшей категории Васильева С.А "Лесное царство" Цель: закрепить знания о лесе, как о экосистеме.Задачи: — дать детям представление о том, что лес – это живой организм, который мы должны беречь, учить анализировать и делать выводы о некоторых закономерностях и взаимосвязях в природе,...»

«УДК 622.578.684 © В. А. Зберовский РАЗРАБОТКА АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО МОНИТОРИНГА РАБОТЫ КАРЬЕРНЫХ АВТОСАМОСВАЛОВ Рассмотрены принципы создания автоматизированной системы экологического мониторинга работы большегрузных автосамосвалов в карьерах, обеспечивающей минимальный расход...»

«АДМИНИСТРАЦИЯ АКСАЙСКОГО РАЙОНА ПОСТАНОВЛЕНИЕ № 12. 10. 2016 459 г. Аксай Об утверждении административного регламента по предоставлению муниципальной услуги "Устранение технических ошибок в правоустанавливающих документах о предоставлении земельного участка, принятых органами местного самоуправ...»

«Научный журнал Российского НИИ проблем мелиорации, № 1(13), 2014 г., [158-167] УДК 631.67.03 Л. А. Воеводина (ФГБНУ "РосНИИПМ") НАПРАВЛЕНИЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ СОЛЕНЫХ ВОД ДЛЯ ОРОШЕНИЯ В статье рассмотрена проблема дефицита водных ресурсов и возможность использования соленых вод для орошения. Предложено два направления ис...»

«RU 2 465 024 C2 (19) (11) (13) РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ (51) МПК A61N 1/39 (2006.01) A61H 31/00 (2006.01) A61M 16/04 (2006.01) ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА ПО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ (12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ (21)(22) Заявка: 2009139079/14, 20.03.2008 (72) Автор(ы): ЁСТРАЙХ Вольфганг (DE) (24) Дата начал...»

«ЕЖЕГОДНЫЙ ДОКЛАД О СОСТОЯНИИ И ОБ ОХРАНЕ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ ГОРОДА ФЕДЕРАЛЬНОГО ЗНАЧЕНИЯ СЕВАСТОПОЛЯ ЗА 2015 ГОД Приложение УТВЕРЖДЕНО Приказом Севприроднадзора от 01.07.2016 № 105 Правительство Севастополя ГЛАВНОЕ УПРАВЛЕНИЕ ПРИРОДНЫХ РЕСУРСОВ И ЭКОЛОГИИ ГОРОДА...»

«Библиографические ссылки 1. Комплексный доклад о состоянии окружающей природной среды в Челябинской области в 2011 г.: информ. сб. Челябинск, 2012.2. Экологические последствия рад...»

«Пояснительная записка к рабочей программе по биологии для 9 класса Программа разработана на основе Федерального компонента государственного стандарта основного общего образования и Федерального базисного учебного плана, в соответствии с которым на изучение биологии в 9 классе выделено 68. (2 ч. в неделю). Она составлен...»

«Celltron Advanced™ Анализатор аккумуляторных батарей CTA-2000 и CTA-4000 Руководство по эксплуатации Версия 3.2 Разработчик ЗАО "Логический Элемент", г. Москва ЗАО "ЛОГИЧЕСКИЙ ЭЛЕМЕНТ" Руководство по эксплуатации РЕДАКЦИИ Дата Версия Примечание 10.11.2006 1.0 Базовая версия. Документ №168-114С. Вер RUS-1.0.0 10.11.2009 2.0 Общ...»

«ГЛОБАЛЬНАЯ ЯДЕРНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ, 2014 №3(12), С. 11–16 ПРОБЛЕМЫ ЯДЕРНОЙ, РАДИАЦИОННОЙ И ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТИ УДК 621.039.5 : 621.311.25 О РАДИАЦИОННОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ДЕМОНТАЖНЫХ РАБОТ ПРИ ВЫВОДЕ ИЗ ЭКСПЛУАТАЦИИ БЛОКОВ АЭС © 2014 г. А.И. Берела, М.Н. Галанова, В.А. Игнаткин...»

«ISSN 1994-0351. Интернет-вестник ВолгГАСУ. Сер.: Политематическая. 2014. Вып. 2 (33). www.vestnik.vgasu.ru _ УДК 504.056 И. К. Яжлев МЕХАНИЗМ ГАРАНТИРОВАННОЙ ЛИКВИДАЦИИ НАКОПЛЕННОГО ЭКОЛОГИЧЕСКОГО УЩЕРБА ПРИ РЕОРГАНИЗАЦИИ ЗАГРЯЗНЕННЫХ ГОРОДСКИХ...»

«Обзор прессы 03.07.2009 Печатные и электронные СМИ Спецпроекты СФ расширил возможности инвестирования пенсионных накоплений 13:01 07/07/2009 МОСКВА, 7 июл РИА Новости. Совет Федерации одобрил во вторник з...»

«1. Цели подготовки Целью дисциплины является закрепление у аспирантов навыков по использованию знаний по вопросам экологических проблем животноводства, необходимых для профессиональной деятельности. Целями подготовки асп...»

«ПОВОЛЖСКИЙ ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ. 2017. № 2. С. 147 – 156 УДК 595.142.39:574 ТРОФОМЕТАБОЛИЧЕСКИЙ ПОТЕНЦИАЛ EISENIA FETIDA SAVIGNY, 1826 (OLIGOCHATA, LUMBRICIDAE), ОБУСЛОВЛЕННЫЙ ПРИСУТСТВИЕМ В ПОЧВЕ НАНОЧАСТИЦ МЕДИ И ЕЁ ОКСИДА C. В. Лебедев 1, Е. А. Сизова 1, 2, И. А. Гавриш 1 Оренбургский государственный униве...»

«S e MR ISSN 1813-3304 СИБИРСКИЕ ЭЛЕКТРОННЫЕ МАТЕМАТИЧЕСКИЕ ИЗВЕСТИЯ Siberian Electronic Mathematical Reports http://semr.math.nsc.ru Том 5, стр. 25–41 (2008) УДК 519.61; 577.21 MSC 37M05 О МАТЕМАТИЧЕСКОМ МОДЕЛ...»








 
2017 www.kn.lib-i.ru - «Бесплатная электронная библиотека - различные ресурсы»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.