Введение к работе
Актуальность работы. - - В настоящее время процесс сублимации начинает получать ' все . большее распростракенге в химической, металлургической, гищовой, медицинской, микробиологической, электронной промышленности, в энергетике , машиностроении и в других острэслях народного хозяйства кзк перспективный процесс для получения различного-класса соединения и чистых БЄПГСТВ.
Для получения чистых вещэств з качестве сырья часто применяется техническое вещество, являющееся смесью основного вещества с различными примесями. Опыт показывает, что при сублимации основного компонента последние оказывают различное влияние на кинетику процесса в зависимости от их хкчических и физических свойств. Обычно в существующих расчетах процесса сублимации не учитывают это влияние. Это может приводить к серьезной ошибке при расчетах сублимационного' оборудования. Поэтому актуальной задачей является изучение кинетики сублимации в присутствии различных примесей и их влияние на аппаратурное оформление процесса.
Работающие в настоящее время сублиматоры в большинстве являются аппаратами периодического действия, обладают малой эффективностью, имеют большие габариты и значительное время пребывания сублимирующегося вещества в зоне сублимации. Наличие застойных зон в сублиматорах и большое время пребывания материала в них приводят к разложению продукта и его деструкции. В этой связи существующее оборудование обладает малой производительностью, получаемый продукт зачастую не отвечает требуемому качеству. Более эффективными являются ротор-но-вихревые сублиматоры, разработанные кафедрой машин и аппаратов химических производств Ивановского химико-технологического института, в которых создаются интенсивные вихревые движения .двухфазного потока и хороший контакт его с теплообменноа поверхностью. Сублимация здесь сочетается с дроблением частиц твердой фазы, а нагрев газа и дисперсного потока осуществляется вследствие этого дробления и непрерывной деформации турбулентного потока, происходящей с выделением теплоты, что позволяет получить парогазовую смесь на выходе из аппарата при времени пребывания порядка нескольких секунд. Однако аппараты данного типа до сих пор пе полумили штрского распространения в промышленности, что обусловлено отсутствием надежных конструктивных разработок и недостаточно?, изученностью процесса в этом оборудовании. Поэтому актуальной задачей является также реконструкция данного сублиматора и создание инженерных котсдов его расчета.
,-..' Цель работы . Основными задачами данной работы являлись : клас-. сификация примесей, содержащихся в сублимирующихся веществах; теоретическое и экспериментальное изучения кинетики процесса сублимации веществ, содержащих нелетучие компоненты; математическое описание процесса сублимации в газодисперсных потоках при различных вариантах ее осуществления.
Научная новизна 'диссертации : ' . 1. Впервые рассмотрен новый подход к оценке влияния нелетучих компонентов на кинетику процесса сублимации вещества.
-
С помощью численных методов решена задача о кинетике процесса сублимации вещества с плоской поверхности и сферической частицы' при равномерном начальном распределении нелетучих примесей и граничных условиях третьего рода.
-
Разработаны математические модели процесса сублимации частиц в газодисперсном потоке при различных вариантах ее осуществления.
Практическая гначимосуь и Реализация результатов работы : На базе выполненных теоретических и экспериментальных исследования разработан сублиматор комбинированного действия, который может быть использован в промышленных масштабах. Причем процесс сублимации организован с учетом изменения кинотики массообмена вследствие накопления 'нелетучих примесей на поверхности вещества по море ее сублимации . Продлонана методика расчета процесса сублимации частиц в роторно-вихревых аппаратах и сублиматорах комбинированного действия. Предложенным методом рассчитаны промышленные аппараты для получения салициловой кислоты мощностью BOO т/год. Организация процесса сублимации, в комбинированной аппаратуре, где материал перед сублимацией подвергается тонкому измельчению, . позволила значительно снизить объем зоны контакта материала с нагретым газовым потоком, и, следовательно, уменьшить габариты аппарата. Обьем разработанного аппарата с теплообменником, предназначенным для нагревания газа, примерно, в 50 раз меньше чем объем известного турбосублшатора, применяемого в Усолье-Сибкрском и в Польше. Автор защищает:
-
Подход к оценке влияния нелетучих примесей на кинетику процесса сублимации технического вещества. .
-
Математические модели процесса сублимации с плоской поверхности и сферической частицы при равномерном начальном распределении нелетучих примесей.
-
Математические модели процесса сублимационной очистки веществ от труднолетучих: компонентов.
-
Результаты экспериментальных исследований процесса сублимации с плоской поверхности и массовой сублимации падающих частиц в неподвижном воздухе, методику определения фиктивного коэффициента диффузий пэра вещества в слое нелетучих примесей.
-
Методику расчета процесса сублимации в роторно-вихревом аппарате' и в сублиматоре комбинированного действия.
Апробация работы.Основные полоя;ения диссертационной работы док-' лэдывзлись и обсуждались на научно-технических конференциях ИХТИ, 1989 - 1991 гг.
Публикации . Материалы, изложенные в диссертации, нашли отражение в 5 опубликованных работах.
Структура работы. Диссертация состоит го введения, перечня основных обозначений, б глав, заключения, списка используемых источников и приложения.