Массоперенос карбоновых кислот, сопровождающийся быстрой химической реакцией, при экстракции в условиях самопроизвольной межфазной конвекции Ермаков, Сергей Анатольевич

Введение к работе

Актуальность темы: Актуальной задачей химической технологии ляется интенсификация массообмена при жидкостной экстракции, следования двух последних десятилетий в области межфазной устойчивости границы раздела фаз показали, что гидродинамическая устойчивость, обусловленная градиентами межфазного натяжения и, зникающая при этом самопроизвольная межфазная конвекция (СМК) щественно увеличивают скорость массообмена. В жидкостной стракции коэффициент массопереноса возрастает в 2 - 10 раз. Среди физико-химических факторов, определяющих возникновение жфазной неустойчивости подобного типа, химическая реакция нимает особое место. Это связано с тем, что химические реакции могут іполнять роль источников (или стоков) для различных химических мпонентов и, таким образом , создавать градиенты концентраций, торые в свою очередь влияют на величину градиентов межфазного тяжения, устойчивость межфазной границы и интенсивность нвективного движения вблизи поверхности раздела фаз. Кроме того, мические реакции могут существенно изменить движущие силы оцессов переноса, а следовательно , и величину диффузионных токов.

Массоперенос с химической реакцией широко применяется в
мической, нефтехимической, фармацевтической, металлургической
раслях промышленности. Поэтому , в последнее время этому научному
правлению интенсификации массообмена уделяется много внимания.
Опубликовано довольно много работ, в основном теоретических, по
следованию влияния поверхностных реакций на конвективную
гойчивость границы раздела фаз. В тоже время имеется всего
сколько работ, в которых рассматривается влияние объемной
мической реакции на межфазную устойчивость. Систематических
следований по изучению влияния химической реакции на условия
зникновения межфазной неустойчивости и интенсивность

иопроизвольной межфазной конвекции не проводилось. Не изучены <ономерности массопереноса с химической реакцией в условиях звитой межфазной конвекции. Основным препятствием дальнейшего звития исследований в этом направлении является отсутствие формации по влиянию физико-химических параметров на условия зникновения и интенсивность самопроизвольной межфазной нвекции. Поэтому постановка таких исследований сегодня является гуальной. Учитывая, что в промышленных условиях массоперенос с мической реакцией проходит чаще всего в пленочном режиме или при спергировании фаз (или в том и другом режиме одновременно) едставляет интерес исследование кинетических закономерностей ссопереноса с химической реакцией в режиме СМК через плоскую и ерическую границу раздела фаз. Не изучены также закономерности отекания массопереноса с химической реакцией в режиме СМК в лракционных аппаратах..

Цель работы : Исследование влияния физико-химических параметров ж кинетические закономерности массопереноса с быстрой химическое реакцией в режиме СМК при жидкостной экстракции. Разработкг расчетного способа оценки влияния СМК на интенсивності массопереноса с быстрой химической реакцией через плоскую і сферическую границы раздела фаз.

Задачи исследования:

1. Исследовать влияние физико-химических факторов на интенсивності массопереноса с быстрой химической реакцией в режиме СМК прі экстракции через плоскую границу раздела фаз.

2. Изучить кинетические закономерности массопереноса с быстро! химической реакцией в режиме СМК через сферическую границу раздел; фаз.

3. Исследовать кинетические закономерности массопереноса с быстро! химической реакцией в колонных аппаратах.

4. Оценить влияние СМК на эффективность экстракции прі массопереносе с быстрой химической реакцией в промышленнол процессе.

Научная новизна :

Впервые проведены систематические исследования по влияник физико-химических параметров на интенсивность массопереноса < быстрой химической реакцией в условиях самопроизвольно! межфазной конвекции.

На основании экспериментальных данных получено уравнени массопереноса с быстрой химической реакцией в режиме СМК.

Получены корреляционные уравнения для расчета параметрої экспериментально полученного уравнения массопереноса с быстро] химической реакцией в условиях СМК.

Показана возможность интенсификации массообмена с быстро] химической реакцией в условиях СМК в колонных экстракторах ситчатыми тарелками.

Практическая ценность : Результаты исследований были использоваш
при разработке промышленного процесса получения очищенной 2,
дихлорфеноксиуксусной кислоты. На основании лабораторны

исследований были рекомендованы условия СМК для проведени процесса экстракции хлорфенолов из тетрахлорэтилена в водный раство; гидроокиси натрия. В результате реконструкции узла регенерациі тетрахлорэтилена на опытно-промышленной установке НПО "Химфарм' удалось заменить емкостное оборудование (4м³) на экстрактор 2 х 0.3 м і значительно интенсифицировать процесс регенерации тетрахлорэтилена.

Полученные корреляционные уравнения могут быть использованы дл оценки влияния СМК на интенсивность массопереноса с быстро: химической реакцией при проектировании промышленных процессов жидкостной экстракции.

Автор защищает :

Результаты исследований по влиянию физико-химических факторов на интенсивность массопереноса с быстрой химической реакцией в режиме СМК при жидкостной экстракции.

Уравнение массопереноса с быстрой химической реакцией в условиях СМК при экстракции через плоскую границу раздела фаз. Корреляционные уравнения для оценки параметров уравнения массопереноса с быстрой химической реакцией в условиях СМК. Результаты кинетических исследований массопереноса с быстрой химической реакцией в условиях СМК через сферическую границу раздела фаз.

Результаты кинетических исследований массопереноса с быстрой химической реакцией в режиме СМК в колонных экстракторах. Апробация работы

сновные результаты , изложенные в диссертации были представлены t: Всероссийской научно-технической конференции по экстракции (г. ра, 1994 г.), Всероссийской научно-практической конференции с :ждународным участием. Реформы, техника и новые технологии, (г. сатеринбург, 1996 г.), Всероссийской научной конференции "Теория и шктика массообменных процессов химической технологии" (г. Уфа, 1996 I, Российской конференции по экстракции (г. Москва, 1998 г.), ternational Congress of Chemical and Process Engineering (Praha, 1998 g.), ternational Symposium "Solvent Extraction in Petroleum Industry, Organic )mpounds Production and Biotechnology" (Moscow, 1998 г.). Публикации. По теме диссертации опубликовано 12 работ. Структура и объем диссертации : Диссертация состоит из введения, пяти ав, общих выводов, библиографии из 137 наименований и приложений, эъем диссертации 207 страниц, таблиц _38 , иллюстраций 48.