Введение к работе
Актуальность работы. Основной опасностью загрязнения атмосферы вредными веществами при разливе химических реактивов - токсичных жидкостей (НС1, HN03, СНзСООН и т.д.) является давление токсилогических паров.
Рыночные экономические отношения в России существенно изменили отношения между химическими промышленными предприятиями и потребителями ее продукции. В настоящее время химическая промышленность выпускает продукцию в крупнотоннажной таре, которая неудобна для потребителя и не всегда находит сбыт. Например, кислоту уксусную (синтетическая) ГОСТ 19814-74, выпускаемую ОАО "Невинномыский азот" в промышленном масштабе до потребителя транспортируют в чистых железнодорожных цистернах с внутренней поверхностью из нержавеющей стали с верхним сливом, в бочках из нержавеющей стали вместимостью до 200 дм3, в стеклянных бутылях вместимостью до 20 дм3, а также в алюминиевых бочках емкостью до 275 дм3.
В дальнейшем бочки и бутыли с уксусной кислотой транспортируют железнодорожным, автомобильным или водным транспортом, в соответствии с правилами перевозок опасных токсичных грузов, действующими на соответствующих видах транспорта.
Несмотря на большое разнообразие разливаемой химической продукции и массовость её производства, вопросам разработки, внедрения и быстрого распространения современных способов разлива и разливочного оборудования не уделяется должного внимания.
Сегодня не существует малотоннажных установок, которые бы работали в режиме разлива токсичных неорганических и органических жидкостей. Сложность поставленной задачи заключается в разливе на одной установке кислот, различных по своей токсичности. Отсюда следует важность исследований, связанных с разработкой эколого-химических основ и технического оформления малотоннажных установок безопасного разлива токсичных жидкостей с утилизацией отходов и попутном выпуске продукции.
Теоретические и научные исследования, а также технические разработки осуществлялись автором в период 1998 - 2004 гг. в соответствии с:
тематическим планом научно-технических исследований Северо-Западного государственного заочного технического университета;
договором № PC -100 от И. 11. 2003 г на создание модельной установки безопасного разлива токсичных жидкостей "Взлет РЛС", включающего ультразвуковой расходомер-счетчик.
нологии;
Цель работы - создание э к і тадипиомшА uiuuu ffijt
^ V рос. НАЦИОНАЛА**
TSIS&L
С ОЭ
виданий негативных воздействий жидких отходов на окружающую среду за
счет создания малотоннажной установки по разливу токсичных жидкостей с
получением новых технических продуктов (жидких минеральных удобрений).
Объектами исследований и научного анализа являются технические
и промышленные химические жидкости в виде органических и неорганических кислот, получаемые на промышленных химических предприятиях, а также методы, системы и технологии комплексной переработки газообразных и жидких отходов.
Научная новизна работы заключается в следующем:
1. На основе обобщения литературных данных, выполненных термодинами
ческие расчетов и научных исследований построена плоскостная однокомпо
нентная диаграмма Р (давление) — Т (температура) состояния уксусной ки
слоты, которая представляет собой графическое изображение зависимости
между величинами, характеризующими состояние системы, и фазовыми пре
вращениями (переход из жидкого состояния в газообразное и т. д.).
2. Впервые предложено в основу экологических и гидродинамических расче
тов безопасного разлива принять значение ламинарной (критической) скоро
сти движения жидкости в трубопроводе (со), которая может быть рассчитана
исходя из математического критерия Рейнольдса Re <, 2300;
-
Изучено влияние различных факторов на скорость процесса разлива токсичных жидкостей (соляной и уксусной кислоты). В результате экспериментов получены математические зависимости: потери напора от объемного расхода, плотности и вязкости жидкостей (для воды и кислот); объемного расхода и скорости потока от разряжения.
-
Разработана эколого-техническая и гидродинамическая модель безопасного перелива токсичных жидкостей, основанная на расчете движущей силы сифонного процесса как разности атмосферного давления в емкостной таре и пониженного давления, создаваемого в промежуточной стеклянной бутыли. Выведено гидродинамическое уравнение для расчета максимальной величины вакуума (ЬцДцк в сифоне для осуществления технологического процесса разлива токсичных жидкостей.
На защиту выносятся следующие научные положения:
экологическое обоснование и нормируемые показатели для безопасной технологии разлива токсичных жидкостей, основанное на теории разлива токсичных жидкостей, в основу которой положены эколого-технологические и термодинамические положения, описывающие поведение жидкостей в одно-компонентных диаграммах Р (давление) — Т (температура);
эколого - техническое решение системы безопасного разлива токсичных жидкостей на основе использования гидродинамического математического критерия Рейнольдса (безразмерного комплекса со d р/ ц), позволяющего вы-
брать безопасный режим разлива токсичной жидкости (ламинарный режим движения жидкости);
научно-обоснованные технические решения, используемые при создании малотоннажной установки, основанные на модели сифонного разлива. Движение токсичной жидкости обусловлено разностью атмосферного давления в емкостной таре и пониженного давления в промежуточном ректоре.
технические средства и технология утилизации промышленных отходов с получением жидких микроудобрений.
Практическая значимость. Разработанная малотоннажная безопасная установка для разлива токсичных жидкостей позволяет без значительного экологического угцерба разливать химические жидкости с высоким давлением паров и обеспечить достижение нормируемых экологических показателей. Предложенная технология безопасного разлива позволяет улучшить экологическую ситуацию на предприятиях химической промышленности и уменьшить вред, наносимый окружающей среде.
Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на следующих научно-технических конференциях: 4-я Санкт-Петербургская ассамблея молодых ученых и специалистов (СПб, 1999); юбилейная научно-техническая конференция студентов, аспирантов и сотрудников СЗПИ (СПб, 2000) Общероссийская научно-техническая конференция "Новые технологии в азотной промышленности. Секция Современные технологии подготовки инженеров химико-технологического профиля. НТИ СЕВКАВГТУ". Невинномыский технологический институт (Невинномысск 2003).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 5 учебных пособий, 4 стати.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, 5 глав, заключения, списка использованной литературы. Диссертация изложена на 144 страницах, содержит 17 таблиц, 43 рисунка, 163 ссылки на печатные работы.
