Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора
технических наук. — Иваново, 2006. — 35 с.
Специальность 05.17.08 – Процессы и аппараты химических технологий.
Работа выполнена в Казанском государственном технологическом
университете на кафедре "Переработка древесных материалов».
Цель работы состоит в разработке обобщенного математического
описания технологических процессов, сопровождающихся образованием
газовой фазы, позволяющего осуществлять усовершенствование
существующих технологических схем и их аппаратурное оформление на
основе рассчитанных режимных параметров и конструктивных
характеристик.
В соответствии с поставленной целью решались следующие задачи:
комплексное исследование следующих технологических процессов, сопровождающихся выбросами: безреактивного расщепления жиров в производстве глицерина, извлечения жирных кислот из соапстока при производстве мыла, химической обработки металлических изделий в гальваническом производстве, термической переработки древесных отходов, а также процессов улавливания паров летучих растворителей;
разработка обобщенной математической модели технологических процессов, традиционно сопровождающихся выделением газовой фазы;
разработка математических моделей и моделирование конкретных производственных процессов с целью выявления закономерностей повышения эффективности как работы систем очистки, так и – самих процессов;
разработка экспериментальных установок для определения недостающих характеристик материалов и исследования явлений, протекающих при реализации исследуемых технологических процессов;
разработка методик расчета рациональных режимных параметров и конструктивных характеристик оборудования для реализации производственных процессов различных отраслей промышленности;
разработка усовершенствованных технологических схем производственных процессов и оборудования для их реализации;
промышленная реализация результатов теоретических и экспериментальных исследований и конструкторских разработок. Научная новизна.
Впервые разработано обобщенное математическое описание технологических процессов, традиционно сопровождающихся выделением газовой фазы, позволяющее учесть каждый из возможных механизмов образования выбросов.
Созданы методы расчета режимных параметров и оборудования для процессов безреактивного расщепления жиров в производстве глицерина, из-влечения жирных кислот из соапстока при производстве мыла, химической об-работки металлических изделий в гальваническом производстве, термической переработки древесных отходов, улавливания паров летучих растворителей.
Введено понятие коэффициента неиспользованной поглотительной способности адсорбента к моменту окончания стадии адсорбции; экспериментально определена величина этого коэффициента для системы толуол- активированный уголь марки АР-3.
Разработаны экспериментальные установки и методики исследований, позволившие не только определить недостающие для моделирования характеристики, но также использовать эти установки в учебном процессе для всестороннего изучения студентами процессов сушки, горения и подготовки образцов к исследованиям.
Разработаны рекомендации, направленные на сокращение и исключение газовых выбросов, а также – на интенсификацию явлений тепломассопереноса в технологических процессах разваривания соапсточного мыла и термической переработки древесных отходов.
Разработаны усовершенствованные ресурсо-и энергосберегающие схемы реализации перечисленных технологических процессов и высокоэффективные конструкции оборудования для их осуществления. Практическая ценность. Комплексное исследование технологических процессов и разработанные методы расчета позволили:
выявить кинетические закономерности производственных процессов безреактивного расщепления жиров, извлечения жирных кислот из соапстока, химической обработки металлических изделий, термической переработки древесных отходов, улавливания паров летучих растворителей;
разработать рекомендации по интенсификации лимитирующих стадий исследуемых процессов;
осуществить выбор рациональных режимных параметров и конструктивных характеристик оборудования;
создать и реализовать усовершенствованные способы осуществления технологических процессов, а также высокоэффективное аппаратурное оформление этих процессов, направленные на экономию сырьевых, трудовых, энергетических ресурсов и сокращение газовых выбросов.
Основные положения, выносимые на защиту. Решение проблемы, состоящей в создании ресурсо- и энергосберегающих технологий и аппаратурное оформление производственных процессов, традиционно сопровождающихся газовыми выбросами, на основе режимных параметров и конструктивных характеристик, рассчитанных с использованием разработанного обобщенного математического описания, а именно:
обобщенную математическую модель технологических процессов, сопровождающихся образованием газовой фазы;
методы расчета производственных процессов: безреактивного расщепления жиров в производстве глицерина, извлечения жирных кислот из соапстока при производстве мыла, химической обработки металлических изделий, термической переработки древесных отходов, а также процессов улавливания паров летучих растворителей;
конструкции экспериментальных установок и методики экспериментальных исследований;
результаты моделирования и экспериментальных исследований лимитирующих стадий производственных процессов, сопровождающихся выбросами;
усовершенствованные схемы перечисленных выше технологических процессов и конструкции установок для их реализации.
результаты исследования эффективности выполненных разработок.
В соответствии с поставленной целью решались следующие задачи:
комплексное исследование следующих технологических процессов, сопровождающихся выбросами: безреактивного расщепления жиров в производстве глицерина, извлечения жирных кислот из соапстока при производстве мыла, химической обработки металлических изделий в гальваническом производстве, термической переработки древесных отходов, а также процессов улавливания паров летучих растворителей;
разработка обобщенной математической модели технологических процессов, традиционно сопровождающихся выделением газовой фазы;
разработка математических моделей и моделирование конкретных производственных процессов с целью выявления закономерностей повышения эффективности как работы систем очистки, так и – самих процессов;
разработка экспериментальных установок для определения недостающих характеристик материалов и исследования явлений, протекающих при реализации исследуемых технологических процессов;
разработка методик расчета рациональных режимных параметров и конструктивных характеристик оборудования для реализации производственных процессов различных отраслей промышленности;
разработка усовершенствованных технологических схем производственных процессов и оборудования для их реализации;
промышленная реализация результатов теоретических и экспериментальных исследований и конструкторских разработок. Научная новизна.
Впервые разработано обобщенное математическое описание технологических процессов, традиционно сопровождающихся выделением газовой фазы, позволяющее учесть каждый из возможных механизмов образования выбросов.
Созданы методы расчета режимных параметров и оборудования для процессов безреактивного расщепления жиров в производстве глицерина, из-влечения жирных кислот из соапстока при производстве мыла, химической об-работки металлических изделий в гальваническом производстве, термической переработки древесных отходов, улавливания паров летучих растворителей.
Введено понятие коэффициента неиспользованной поглотительной способности адсорбента к моменту окончания стадии адсорбции; экспериментально определена величина этого коэффициента для системы толуол- активированный уголь марки АР-3.
Разработаны экспериментальные установки и методики исследований, позволившие не только определить недостающие для моделирования характеристики, но также использовать эти установки в учебном процессе для всестороннего изучения студентами процессов сушки, горения и подготовки образцов к исследованиям.
Разработаны рекомендации, направленные на сокращение и исключение газовых выбросов, а также – на интенсификацию явлений тепломассопереноса в технологических процессах разваривания соапсточного мыла и термической переработки древесных отходов.
Разработаны усовершенствованные ресурсо-и энергосберегающие схемы реализации перечисленных технологических процессов и высокоэффективные конструкции оборудования для их осуществления. Практическая ценность. Комплексное исследование технологических процессов и разработанные методы расчета позволили:
выявить кинетические закономерности производственных процессов безреактивного расщепления жиров, извлечения жирных кислот из соапстока, химической обработки металлических изделий, термической переработки древесных отходов, улавливания паров летучих растворителей;
разработать рекомендации по интенсификации лимитирующих стадий исследуемых процессов;
осуществить выбор рациональных режимных параметров и конструктивных характеристик оборудования;
создать и реализовать усовершенствованные способы осуществления технологических процессов, а также высокоэффективное аппаратурное оформление этих процессов, направленные на экономию сырьевых, трудовых, энергетических ресурсов и сокращение газовых выбросов.
Основные положения, выносимые на защиту. Решение проблемы, состоящей в создании ресурсо- и энергосберегающих технологий и аппаратурное оформление производственных процессов, традиционно сопровождающихся газовыми выбросами, на основе режимных параметров и конструктивных характеристик, рассчитанных с использованием разработанного обобщенного математического описания, а именно:
обобщенную математическую модель технологических процессов, сопровождающихся образованием газовой фазы;
методы расчета производственных процессов: безреактивного расщепления жиров в производстве глицерина, извлечения жирных кислот из соапстока при производстве мыла, химической обработки металлических изделий, термической переработки древесных отходов, а также процессов улавливания паров летучих растворителей;
конструкции экспериментальных установок и методики экспериментальных исследований;
результаты моделирования и экспериментальных исследований лимитирующих стадий производственных процессов, сопровождающихся выбросами;
усовершенствованные схемы перечисленных выше технологических процессов и конструкции установок для их реализации.
результаты исследования эффективности выполненных разработок.