Введение к работе
Актуальность темы. Процесс извлечения жирных кислот из соапсточ-ного мыла сопровождается выделением токсичных паров серной кислоты. Серная кислота оказывает раздражающее, прижигающее действие на организм. Капли серной кислоты в воздухе образуют туман, вредно действующий на людей и окружающую среду. Предельно допустимая концентрация в воздухе рабочей зоны 1 мг/м3.
Объемы паровых выбросов промышленных предприятий составляют десятки и сотни тысяч кубометров в час. Это обусловлено тем, что для снижения концентраций паров, выделяющихся через неплотности конструкций и технологические отверстия, на многих предприятиях производят лишь смешивание выбросов с большими объемами вентиляционного воздуха. Совершенствование существующих систем газоочистки направленно на интенсификацию процесса массообмена за счет увеличения поверхности контакта фаз и интенсификации массопередачи. Такой подход приводит к увеличению габаритов очистных установок, повышению расхода энергии и других ресурсов, необходимости использования интенсивных гадродинамических режимов, увеличению капитальных и эксплутационных затрат, а также связан с трудностью подбора реагентов и сорбентов. Поэтому традиционный 'подход к решению проблем выбросов, связанный с усовершенствованием газоочистного оборудования является малоэффективным. Более эффективным является совершенствование технологических процессов в направлении их герметизации и повышении тем самым эффективности газоочистного оборудования.
Работа выполнялась в соответствии с планом НИОКР АН РТ (договор подряда № 07-7.5-229).
Таким образом, научные исследования, направленные на исключение выбросов токсичных паров путем совершенствования технологических процессов, разработка методов расчета и аппаратурного оформления процесса извлечения жирных кислот из соапсточного мыла и других подобных процессов, сопровождающихся выбросами токсичных паров, являются актуальной задачей.
Цель работы:
-
Разработка усовершенствованной схемы процесса извлечения жирных кислот из соапсточного мыла.
-
Разработка математической модели тепломассообменных процессов сопровождающихся химическими превращениями и испарением на примере процесса разложения соапсточного мыла серной кислотой'.
-
Математическое моделирование технологического процесса извлечения жирных кислот из соапсточного мыла.
-
Промышленная реализация результатов работы.
Научная новизна. Работа содержит научно-обоснованные технические и
технологические решения, направленные на сокращение токсичных при
мышленных выбросов в атмосферу. 1 foe. нлциоиамйдЗГ!
I вимкогаи
-
Впервые разработана математическая модель тепломассообменого процесса сопровождающегося химическими превращениями и испарением.
-
Разработан алгоритм расчета процесса извлечения жирных кислот из соапсточного мыла в герметичных условиях.
-
Моделированием процесса теоретически обоснован и экспериментально подтвержден усовершенствованный технологический процесс извлечения жирных кислот из соапсточного мыла, обеспечивающий ликвидацию выбросов паров и аэрозолей серной кислоты в атмосферу.
-
Установлено влияние режимных параметров процесса на продолжительность процесса извлечения жирных кислот из соапсточного мыла. Определены оптимальные условия проведения процесса.
-
Разработана конструкция установки для извлечения жирных кислот из соапсточного мыла, защищенная патентом РФ, позволившая не только ликвидировать выбросы паров и аэрозолей серной кислоты, но и значительно интенсифицировать процесс разложения соапсточного мыла.
6) Показана целесообразность совершенствования системы газоочист
ки аналогичных технологических процессов путем максимальной герметиза
ции технологического оборудования и установления локальных газоочист
ных систем непосредственно возле источников выбросов.
Практическая ценность. Анализ результатов моделирования дает возможность оценить влияние технологических параметров процесса разложения на интенсивность испарения, выявить кинетические параметры технологических процессов, сопровождающихся химическими превращениями и испарением. Полученная математическая модель была использована в инженерной методике расчета технологического процесса извлечения жирных кислот из соапсточного мыла и реализована при аппаратурно-технологическом усовершенствовании процесса на ОАО «Нэфис» (Казанский химический комбинат им.Вахитова).
Применение предлагаемого метода улавливания паров позволило улучшить условия работы обслуживающего персонала и сократить расход ценных исходных компонентов путем возвращения их в технологический процесс, сократить длительность процесса с двух часов до 15 минут. Анализ результатов моделирования позволяет выдать рекомендации к совершенствованию аналогичных технологических процессов.
Реализация работы. Результаты теоретических и экспериментальных исследований реализованы при создании методики расчета и проектировании промышленной установки для улавливания паров серной кислоты при извлечении жирных кислот из соапсточного мыла. Усовершенствованное аппаратурное оформление технологического процесса извлечения жирных кислот из соапсточного мыла внедрено на казанском химкомбинате ОАО «Нэфис». Внедрение указанной установки позволило исключить выбросы паров серной кислоты, улучшить санитарно-гигиенические условия работы обслуживающего персонала и получить суммарный годовой экономический эффект 497 тыс.руб. Результаты исследований были также использованы при внедрении ус<ЛеШШрщованной. технологической схемы производства напол-
ненных пластиков на Муромском приборостроительном заводе, усовершенствованной технологической схемы вытяжного устройства для аккумуляторов на ОАО «Нижнекамскшина», и усовершенствованной технологической схемы безреактивного расщепления жиров на казанском химкомбинате ОАО «Нэфис».
Автор защищает:
-
математическую модель тепломассообменных процессов сопровождающихся химическими превращениями и испарением;
-
результаты математического моделирования и экспериментальных исследований процесса разложения соапсточного мыла при герметизации оборудования;
-
усовершенствованную технологическую схему извлечения жирных кислот из соапсточного мыла.
-
методику совершенствования аналогичных технологических процессов.
Апробация работы. Основные научные положения и результаты работы докладывались- на XV Международной научной конференции «Математические методы в технике и технологиях», Тамбов, 2002 г.; на Всероссийской научно-практической конференции «Лесной и химический комплексы: проблемы и решения».Красноярск, 2003 г.; на XVI Международной научной конференции «Математические методы в технике и технологиях», Ростов-на-Дону, Санкт-Петербург 2003 г.; на научно-технических конференциях Казанского государственного технологического университета 2003-2004 г.г.; на XVII Международной научной конференции «Математические методы в технике и технологиях», Кострома, 2004г.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 16 печатных работ. Из них 3 статьи и 4 патента на изобретение.
Объем и структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, библиографического списка и приложений. Общий объем работы составляет 171 страниц печатного текста, содержит 31 рисунок и 3 таблиц. Библиографический список включает 163 работы российских и зарубежных авторов.
На всех этапах работы в качестве научного консультанта принимал участие к.т.н. В.Н.Башкиров.
