Введение к работе
Актуальность работы:
Дссублимэционаые процессы используются во всех отраслях народного хозяйства ( в химической, пищевой, медицинской, металлургической, электронной и других отраслях промышленности ). Эти провесы применяют для выделения веществ из парогазовых смесэя на охлаждаемых поверхностях и в объема, для получения новых твердих продуктов в результате химической реакции между исходными газообразными реаген-' тами, для очистки веществ, для образования твердых пленок и покрытая, сублимационной сушки термочувствительных материалов в химической, пшцзвои и медицинской промышленности и т.д.
Процессы десублшэцш позволяет получать продукт в сухом виде в одну стадию без дополнительных операций, связанных с промывкой, фильтрацией, сушкой. Особенно привлекательным выглядит способ выделения веществ путем объемной конденсации из газовой фазы, 'ввиду простоты его реализации. Крона того, методы обьемноя яесублимашм позволяют регулировать свойства твердой фазы со' стороны их дефектности, химической чистоты, а также дзют возможность получать вешет--ва заданного грзнуломзтрического состава. Все это, в конечном счете, позволяет создать компактные, малоэнергоемяиэ технологические схемы получения ряда продуктов.
Процесс десублимэции относится к разряду сложных физико-химических систем, уровень сложности которых определяется многообразием эффектов гетерофазности ( фазовые .перехода - зародаше-образовэниэ, рост и испарение кристаллов, химические реакции, тепло-и мэссообмэн, энергетическое и силовое взаимодействие фаз, вращение и столкновение частиц, их коагуляция, дробление и т.д.), совмещенностью и взаимодействием явлений различной природа, дотермияи-рованно-стохастической природой процесса.
Несмотря на сложность процессов, протекающих в десублимэционном оборудовании, необходимо иметь методики расчета в аппаратах различного конструктивного оформления с целью выбора, огггшальноя конструкции. Выбор оптимальной конструкции в настоящее время ведется пока субъективно.
Работающие в настоящее время десублиматоры поверхностного типа являются аппаратами периодического действия, облгдают малой эффективностью, имеют большие габариты. При этом конечный продукт получается в виде слоя досублшэта, который необходимо снимать с поверхности стенки путей подвида горячого водяного парэ иди нагрепапиои
- г -
стенки. Зі о требует проведения дополнительных процессов, таких как выпаривание, фильтрование, сушка, что намного усложняет осуществление провеса десублимации в .этих аппаратах.
Более аффективными являются роторно-вихревые дасублиматоры, разработанные на кафедре "Машины и аппараты химических производств " Ивановского химико-технологического института, в которых создаются интенсивные вихревые движения пзрогаз-оЕой смеси и хороший контакт его с теїиообке.няоа поверхностью. Десублимэция здесь идет в обьеш и частично на стенке аппарата. Процесс роста частиц в объеме сочетается с их агломерацией и обкатыванием частиц вдоль стенки аппарата, что позволяет получить хорошо гранулированный продукт из выходе аппарата при времени пребывания порядка нескольких секунд. Однако-десублиматоры данного типа до сих пор не получили широкого распространения в промышленности, что обусловлено отсутствием методов расчета, хорових конструктивных разработок и недостаточной изученностью процесса, в этом' оборудовании. Поэтому актуальной задачей является изучение влияния' основных факторов на гранулометрический. :состав- конечного продукта и создание инженерных методов расчета аппаратов данного типа.
Паль работы:
Основной целью данной работа являлось создание математической недели процесса десублимации в высоко интенсивном десублиматоре, а также методики расчета гранулометрического состава десублимированно-го продукта с учетом зарюдышеобразовэния, роста, агломерации и разрушения частиц.
Научная новизна диссертации:- 1. Разработана математическая модель процесса десублимации парогазовых смесеа в роторно-вмхревом аппарате с учетом агломерации и разрушения частиц.
-
Впервые дана методика расчета гранулометрического состава конечного продукта в роторно-вихревом аппарате, учитывающая не только образование .и рост зародышей, но и агломерацию и разрушение частиц.
-
Показано, что в роторно-вихревом десублиматоре вследствие достижения высоких пересыщений, а такие параллельно протекающих процессов агломерации, окатывания и разрушения частиц возможно получение продуктов с хороший сыпучим свойствами.
Практическая значимость и реализация'результатов работы : Но Саза выполненная теоретических и экспериментальных исследо-аа;:ил'р:'іар:йогана методика расчета роторно-вихревых де сублиматоров,
которая может быть использована при создан промышленных аппаратов.'
По предложенной методике рассчитаны промышленные аппараты для получения салициловой кислоты мощностью 600 т/год. Организация процесса десублимации в аппарата* интенсивного действия, где-перемешивание парогазового потока осуществляется быстровращяющимся ротором, позволила создавать благоприятные условия для осаждения,'агломерации частиц в объеме и окатывания на стенке, значительно улучшить процессы тепло- и массообмена в- аппарате», а, следовательно, уменьшить габариты аппарата.
Результаты проведенных расчетов для десублимации 600 тонн са.ли-пилзвоа кислоты в год покззьюают, что роторно-вихревой десублиматор имеет значительное прэимущество над действующими установками в. Усолье-Сибирске по ряду показателей, таким как коэффициент теплопередачи, поверхность теплообмена, габариты и др.
Применение десублиматоров данного тилэ позволит заменить малоэффективные установки, работающие в настоящее время на Усольа-Сибирском химико-фармацевтическом комбинате ДОК) более эффективными, более компактными аппаратами интенсивного действия, как нз стадии сублимации, так и на стадии десублимации, представляющие . собой роторно-вихревые» установки.
Автор защищает :
1. Математическую модель процесса десублимации в роторно-вихревом аппарате с учетом агломерации и разрушения частиц.
Я. Вззультаты теоретических и гксперимеитальных исследования процесса десублимации в роторно-вихревом аппарате.
3. Результаты экспериментальных исследований по изучению
влияния агломерации и разрушения частиц на гранулометрический состав
конечного продукта.
4. Методику расчета процесса десублимации в роторно-вихревом
аппарате.
Апробация работы : Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались па научно-технических конференцях ЙХТИ 1991 - 1993 гг.
Публикации :
Материалы, изложенные в диссертации, частично отражены в Я опубликованных статьях.
Структура .работы :
Диссертация состоит из введения, перечня основних обозначении, 5 глав, заключения, приложения и списка источников.
