Введение к работе
Актуальность темы
Улавливание парон органических растіїорителеіі обычно производится путем адсорбции активными углями. При рекуперации по классической схеме, фалы десорбции, сушки угля и стадия разделения смеси конденсата десорбнрующего пара и сорбага часто определяют экономическую эффсктшишсть процесса. По причине высокой стоимости таких рекуперацнопных технологий часть производств, на участках с небольшими локальными пибросамн (предприятия резинотехнических изделий, изделии !'ч пластмасс, заподы фарм- хнмпрепаратои, мебельные производства и прочие) не оснащена оборудованием улавливания н рекуперации паро» растворителей, что приводит к ежегодным пыбрг-ям сотен тонн цепных или вредных веществ. Это указывает на необходимость разработки аффективной технологии рекуперации малых объемоп растворителей, которая позволяет исключить из никла или упростить дорогостоящие стадии процесса.
В указанных условиях, перспективным является способ десорбции понижением давления над поверхностью материала. В этом случае десорбция вещества происходит за счет уменьшения тепловой энергии материала. Для интенсификации процесса целесообразен дополнительный подвод энергии, который можно осуществить нагреванием угольного адсорбента, пропуская через его слой элек-трнческий ток. Применение предлагаемого способа регенерации активных углей понижением давления с электронагревом, позволяет отказаться от использовании острого пара, что определяет следующие преимущества способа. Упрощается технология рекуперации, снижаются общая материалоемкость и капитальные затраты, так как из процесса исключаются (раза сушкц адсорбента и фаза отделения целевого продукта от водяного конденсата;
Таким образом, настоящая работа, направленная на создание оборудования улавливания и рекуперации, решает актуальную техническую и экологическую проблему.
Работа выполнялась в соответствии с планами основных научных направлений Казанского государственного технологического университета, координації-о -ним планом НИР АН РФ по направлению "Теоретические основы химической техиологшГ(проблема 2.27.2.8.1), планами иажнейших НИР ВУЗо».
Цель работы:
— разработка н экспериментальная проверка математического описания процесса регенерации понижением давления с электронагревоц, выявление его специфики и особенностей;
}
C$:A
нсследоііашіе структурно-сорбциопных п электрических сііоГк-тн актини ронанных углей, получение необходимых дли математического моделирования эмпирических данных;
ішшілемил области рационального использования предлагаемого способа регенерации;
— промышленной реали.чанпи результатом исследовании.
Научная ноашша
В работе содержатся научно-обоснованные технические и технологические решения, направленные на со.ідаїніе эффективных установок рекуперации промышленных ныбросон небольших объемов;
предложена и опробована схема рекуперации растворителей, исключающая прок ecu сушки адсорбента и отделении сорбит от поды;
разработана математическая модель процесса регенерации активных углей понижением давления с члектроконтактным нагревом, позволяющая исследовать процесс на уровне математического эксперимента и производить расчет проектируемого оборудопания;
выявлены факторы, нлншоїцне на эффективность работы установок, которые были учтены н конструкции промышленных разработок;
разработаны, технология и оборудоианне рекуперации, реализующие данный способ регенерации адсорбента.
Осиоаные методы исследования
Исследования проводились посредством моделирования процесса па математическом и физическом уровнях. В математической модели, реализованной и среде Q-busic использовались численные методы решения дифференциальных уравнений. Для масштабного моделирования использовались лабораторные установки, созданные и ходе исследовании. Статистическая обработка полученных данных, проводилась с помощью пакета Excel. Для кинетических зависимостей проводился регрессионный анализ. По критериям Кокрена, Фишера и Стыодента определялись параметры липни регрессии и коридор ошибок для заданной доверительной нерк-лтности.
Аатор защищает:
I, технологическую схему рекуперации органических растворителей, реали
зующую предложенный способ регенерации адсорбента; 0
-
математическую модель процесса регенерации активных углей понижением давления с обьемішм електроконтактним нагревом;
-
результати математического моделирования и экспериментального нс-
следовании;
41 конструкции промышленных установок рекуперации, реализующих метод десорбции пониженном даплення с электронагревом;
о) результаты расчетом экономической эффективности разработанных ап-паратоп.
Практическая значимость и реализация работы
Результаты проведенных экспериментальных и теоретических исследований позволяют вибрать наиболее рациональный вариант конструкции аппарата адсорбции - регенерации, дли конкретных производственных условий.
Применение предлагаемой схемы организации процесса и аппаратов десорбции понижением давлення позволяют снизить потерн материалов и предотвратить загрязнение окружающей среды, улучшить условия труда персонала.
Промышленная установка рекуперации, внедренная на ПО "Рош.'їльскніі химкомбинат", передвижные угдоадсорбциониые установки, внедренные на Му-ромском приборостроительном заводе н ЛО "Ннжнекамскшина", позволили организовать улавливание и рекуперацию летучих растворителей па отдельных фазах производства, где это считалось экономически нецелесообразным. Суммарный экономический эффект от внедрения этих установок и предотвращения загрязнения окружающей среды, составил более 250 млн. руб./г. Широкое применение та-Y...A установок в промышленности позволит экономить тысячи тонн ценных растворителей и значительно улучшить экологическую ситуацию.
Апробация работы.
Основные научные положения н результаты работы докладывались на: III и IV Международных конференциях по интенсификации нефтехимических процессов "Нефтехимии - 94", "Нефтехимия - 9l>", Нижнекамск, 1991, 1996 гг.; IV Всероссийской научной конференции "Динамика процессов и аппаратом химической технологии", Ярославль, 1994 г.; Международной научной конференции "Фундаментальные и прикладные проблемы охраны окружающей Среды", Томск, 1995 г.; IX .Международном научной конференции молодых ученых по химии и химической технологии "М!\ХТ - 95", Москва, 1995 г.; научно-технической конференции "Молодая наука - новому тысячелетию". Набережные Челны, 1995 г.; II Республиканской конференции "Актуальные экологические проблемы республики Татарстан", Казань, 1995 г; .Международной научной конференции "Холод и пищевые производства", Санкт-Петербург, 1996 г.; Междунеродном конгрессе "Экология, жизнь, здоровье", Волгоград. 1990 г.; IX Международной конференции "Совершенствование процессов и аппаратов химических, нефтехимических и пи-
щсиых производств", Одесса 199G г.; Всероссийской научной конференции "Теория и практика массообменных процессов химических технологий", Уфа, 1996 г; конференции молодых ученых "Математические методы в химии и химической технологии", Тула 1Ш(>; научно-технических конференциях Казанского государственного технологического университета.
Публикации. По результатам работы имеется И публикаций, получено два патента.
Объем и структура работы.
Диссертационная работа состоит из введения, четырех глаи, заключения и приложений. Общий объем — 172 страницы, из них 131 страница основного текста, 41 — приложения, 75 рисункоп, 15 таблиц. Список литературы — 134 наименования.