автореферат диссертации по химической технологии, 05.17.08, диссертация на тему:Исследование и разработка реакторов шнекового типа для процесса твердофазного карбоксиметилирования целлюлозы

На правах рукописи

Легаев Александр Иванович

ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА РЕАКТОРОВ ШНЕКОВОГО ТИПА ДЛЯ ПРОЦЕССА ТВЕРДОФАЗНОГО КАРБОКСИМЕТИЛИРОВАНИЯ ЦЕЛЛЮЛОЗЫ

Специальность 05.17.08 - Процессы и аппараты химических технологий

Автор еферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Бийск- 2006

Работа выполнена в Бийсюм технологическом институте (филиале) I х) суд ар ствен но го образовательного учреждения высшего профессионального образования «Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползу нова».

Научный ру ководител ь: кандидат технических нау к, доцент

Куничан Владимир Александрович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Овчаренко Александр Григорьевич

кандидат технических наук Левушкин Дмитрий Александрович

Ведущая организация: Федеральное го суд ар ствен но е унитар-

ное предприятие «Федеральный научно-производственный центр «Алтай» (г. Бийск, Алтайский край)

Защита состоится декабря 2006 года в 13 часов 00 минут на заседании диссертационного совета К 212.004.03 в Бийском технологическом институте (филиале) государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова» по адресу: 659305, Алтайский фай, г. Бийск, ул. Трофимова, 27.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Бийского технологического института (филиала) государственного образовательного учреждения высшего профессиональною образования «Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова» по адресу: 659305, Алтайский фай, г. Бийск,ул. Трофимова, 27.

Автореферат разослан «26» окгября2006 года.

Уч ен ый секр етар ь у^у

диссертационного совета ч^ СветловС.А.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Особенностью ряда предприятий оборонного комплекса является наличие собственных производств хлопковой целлюлозы, которые в условиях резкого снижения государственного заказа на основную продукцию оказались частично незадействованным. В результате, многие предприятия в ходе конверсии организовали выпуск продукции гражданского назначения. В частности, были созданы технологические линии но переработке хлопковой целлюлозы в различные производные. Среди них наибольший интерес представляет натриевая соль карбок-си метил целлюлозы (натрий- КМЦ).

Благодаря своим загущающим, стабилизирующим, пленкообразующим свойствам натрий-КМЦ используется при бурении нефтяных и газовых скважин, в производстве синтетических моющих средств, в горнохимической, текстильной, бумажной и других отраслях промышленности. Потребность в натрий-КМЦ в России оценивается в 150 тысяч тонн в год и удовлетворяется отечественными производителями лишьчастично.

Увеличение выпуска натрий-КМЦ в России идет по пути создания непрерывнодействующих технологических линий, построенных на основе твердофазного способа получения натр ий-КМЦ. Эти линии снабжены высоко интенсивным оборудованием, режимы работы которого определяют как производительность, так и качество готовой продукции. Однако эксплуатация типового оборудования выявила серьезные проблемы, связанные с получением продукции заданного качества. Необходимо использовать специальные реакторы для проведения, в частности, процесса кар-боксиметилирования целлюлозы. Методы расчета таких реакторов на сегодняшний день недостаточно разработаны.

Цель и задачи исследования. Д1ссертационная работа посвящена решению научно-технической проблемы, имеющей важное значение для химической промышленности, - созданию методов инженерного расчета основных параметров реакторов шнекогого типа для карбоксиметилирования целлюлозы, а также разработке принципов управления режимами их работы на основе исследований кинетики процесса. Задачами настоящего исследования являются: „,

• анализ особенностей процесса карбоксиметилирования целлюлозы при твердофазном способе производства;

• разработка математической модели процесса карбоксиметилирования целлюлозы в реакторе шнекового топа в условиях тепломассообмена;

• экспериментальное определение теплофизических характеристик реакционной массы в производстве натрий-КМЦ;

»■

• определение параметров математической модели и экспериментальная проверка ее адекватности;

• разработка методов выбора конструктивных элементов промышленного реактора шнекою го типа для карбоксиметидирования целлюлозы, обеспечивающих возможность проведения процесса в заданных темпер атурных условиях.

Объект, предмет и методы исследования. Объектом исследования является реактор для проведения карбоксиметидирования целлюлозы. Предметом настоящего исследования является процесс карбоксиметилирования целлюлозы при твердофазном способе производства натрий-КМЦ.

Научная новизна:

• Разработана математическая модель процесса карбоксиметили-рования целлюлозы в условиях тепломассообмена для реакторов ншеново го типа.

• Определена константа скорости процесса карбокси метилирования целлюлозы и ее температурная зависимость. Получено значение теплою го эффекта процесса.

• Получены расчетные зависимости для определения коэффициента теплопроводности реакционной массы в производстве натрий-КМЦ, коэффициента массоотдачи при испарении шаги со свободной поверхности реакционной массы, коэффициента теплоотдачи от стенки реактора к реакционной массе.

Практическая ценность и реализация работы. Разработаны методы расчета и проектирования шнешвых реакторов для карбокси метилирования щелочной целлюлозы по твердофазному способу. Предложена конструкция транспортирующих смесительных устройств для данного типа реакторов. Результаты работы использованы в производстве карбокси-метилцеллюлозы ОАО «Бийская химическая компания» при доюдке конструкции реактора для карбоксиметидирования щелочной целлюлозы и оптимизации режимов его работы при получении продукта с высокой степенью полимеризации.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы и основные ее результаты обсуждались на научно-технических конференциях: «Современные проблем^* технической химии» (Казань^2002,2003, 2004 гг.); «Управление качеством образования, продукции и окружающей среды» (Бийск, 2003,2006 гг.) Но вые достижения в химии и^химичесшй технологии растительного сырья» (Барнаул, 2005 г.).

ф> &

На защиту выносятся:

• математическая модель процесса карбоксиметилирования щелочной целлюлозы твердофазным способом в неирерывнодействующем реакторе шп ею во го типа;

• результаты экспериментальных исследований закономерностей процесса карбоксиметилирования целлюлозы в условиях управляемого теплообмена;

• методика инженерного расчета основных параметров реакторов шнеко во го типа для карбоксиметилирования щелочной целлюлозы по твердо фаз пому способу.

Публикации. По матер налам диссертации опубликовано восемь по-чатных работ, в том числе один патент.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы из 107 наименований, при-ло жени я и сод ер жит 103 стр аницы машинописного текста.

Во введении приведены основные причины и обоснование необходимости усовершенствования аппаратурного оформления стадии карбоксиметилирования щелочной целлюлозы на предприятиях, занимающихся выпуском натрий-КМЦ твердофазным способом. В главе 1 кратко рассмотрены физико-химические свойства и области применения натрий-КМЦ. Проведен сравнительный анализ способов получения натрий-КМЦ из различного сырья. Указаны основные недостатки существующих аппа-ратурно-тсхнолотческих схем производства натрий-КМЦ. Рассмотрено аппаратурно-технологическое оформление производства натрий-КМЦ и подобных производств, выпуекающих продукцию со сходными свойствами. При обосновании решения о выборе наиболее эффективного аппаратурного оформления процесса карбоксиметилирования целлюлозы в производстве натрий-КМЦ, опираясь на исследования в данной области, показано, что существующие реакторы адиабатического типа не позволяют получать продукт заданной степени полимеризации, поэтому окончательный выбор сделан в пользу реактора шнекового типа, снабженного устройствами, обеспечивающими необходимый теплообмен. Формулируются основные цели исследования. В главе 2 рассмотрены основы механизма процесса кар б о кси метил иро вами я целлюлозы в условиях тепломассообмена. Предложено описание реакции карбоксиметилирования, как реакции псецдопервого порядка, константа скорости которой зависит от температуры реакционной массы. Получено уравнение теплового баланса с учетом специфики как самого процесса, так и условий, в которых он протекает. Приведено математическое описание процесса применительно к реакторам шнекового типа с учетом контактного теплообмена и теплообмена при испарении влаги. В главе 3 приведены результаты экспериментальных исследований по определению юн стан ты скорости реакции,

энергии активации и теплою го эффекта процесса. Приведено описание экспериментальных установок для определения коэффициента теплопроводности реакционной массы, для исследования процесса в адиабатических условиях и в условиях управляемого теплообмена. Приведены результаты экспериментальных исследований, получена зависимость коэффициента теплопроводности от влажности и плотности материала. Найдены численные значения константы скорости реакции, энергии активации и теплового эффекта реакции. Получены зависимости коэффициента массо-отдачи и коэффициента теплопередачи от технологических параметров процесса в условиях тепломассообмена. Уточнены параметры математической модели и проведена проверка ее адекватности. В главе 4 представлена методика определения основных конструктивных параметров реактора непрерывного действия шнекою го типа. Проведено сравнение расчетных и экспериментальных профилей температур для промышленного реактора карбоксиметилирования целлюлозы. Заключение содержит основные выводы по настоящей работе и рекомендации по использованию ее результатов. В приложении приведены условные обозначения и акт внедрения разработки «Реактор карбоксиметилирования целлюлозы»

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Получение качественной натрий-КМЦ связано с поддержанием температуры карбоксиметилирования целлюлозы в заданных рамках и достижением заданной степени замещения по кар б о кси метальным группам. Поэтому основной целыо моделирования является получение профиля температурыи степени замещения по длинереактора.

Исходя, из анализа литературных данных, предварительных экспериментов по изучению процесса карбоксиметилирования целлюлозы и визуальною наблюдения заработай реактора для математического описания процесса был сделан ряд допущений:

• реактор является реактором идеального вытеснения в направлении движения реакционной массы, перемешивание в поперечном сечении реактора является идеальным;

• физико-механические свойства реакционной массы неизменны по 'всей длинереактора; ' **

• тепло физические свойства реакционной массы неизменны по всей длинереактора;

• реакция карбоксиметилирования целлюлозы является реакцией псевдопервого порядка, скорость реакции зависит от концентрации не-

>|зрореагировавшей целлюлозы;

• испарение влаги происходит только с отбытой поверхности реакционной массы.

Основными продуктами, получаемыми в ходе процесса карбоксимети лир о вам и я целлюлозы, являются натрий-КМЦ и глиюлят натрия, образующийся в результате побочной реакции. В дифференциальной форме уравнение, связывающее между собой скорости прямой и побочной реакции, можно записать в виде

(1т 100 '¿г йг' М

Скорость процесса карбоксиметилирования целлюлозы, приведенная ( с1у\

кодному молю целлюлозы 1-^-1, зависит от темпфатуры процесса и юн-

центрации реагентови может быть представлена уравнением

с!у

~ = К{ур-у). (2)

Константа скорости реакции зависит от температуры и может быть описана уравнением Аррениуса

К = Л-е~»г. (3)

Основной задачей при расчете размфов реактора для карбокси метилирован и я целлюлозы является определение продолжительности процесса. Время проведения процесса во многом зависит от темпфатуры реакционной массы. Поскольку Пфефев реакционной массы нежелателен, в ходе процесса избыточное тепло необходимо отводить. Темпфатура реакционной массы зависит от количества тепла, выдслившегося в результате протекания процесса, а также от количества тепла подведенного (отведенного) за счет контактного теплообмена реакционной массы со стенками реактора и количества тепла, отводимого за счет испарения влаги с открытой повфхности реакционной массы.

При разработке математической модели реактора, исходя из сделанных допущений, выделяется элемент реакционной массы (рисунок 1) длиной сЬс вдоль оси реактора и шириной /, имеющий площадь попфетного сечения 5.

Рисунок! - Элемент реакционной массы

Тепловой баланс для выделенного элемента реакционной массы мо ясно представить в видеуравнения

Чр-Ян±Ч«а-(1уо=Ъ- (4)

Исходя из уравнений (1,4), количество тепла, выделившееся в про-! цессе двух основных реакций - реакции карбоксиметилирования целлюлозы и гидролиза натриевой соли монохлоруксуспой кислоты (натрий-МХУК), зависит от количества вступивших вреакцию компонентов.

Тепловой эффект реакции карбоксиметилирования целлюлозы при замещении одной гидр о ксил ьной группы, рассчитанный по энтальпии образования продуктов реакции и исходных компонентов, приходящийся на 1 килограмм сухой целлюлозы, составил ОрКЛ1Ц =1176 кДж/кг. Тепловой

эффект реакции шдролиза натрий-МХУ К на 1 килограмм сухой целлюлозы для типовых промышленных мольных соотношений и соотношений скоростей карбоксиметилирования целлюлозы и образования глишлята натрия составил <7,.,,. , =-20 кДж/кг. С учетом того, что тепловой эффект

реакции гидролиза составляет менее 5% от теплового эффекта реакции карбоксиметилирования целлюлозы, а соотношение скоростей этих реакций нестабильно и зависит от многих факторов проведения процесса, при дальнейшей разработке математической модели он неучитывался.

Скорость выделения тепла, в процессе карбоксиметилирования целлюлозы, в рассматриваемом элементе реакционной массы может быть пр од ста ал ен а у р авн ен и см

<£} (5)

Скорость поглощения (выделения) тепла ал смен том реакционной массы будет выражаться следующим образом ат с /

Я и (6)

Скорость отвода (подвода) тепла от реакционной массы, за счет контактного теплообмена со стенкой реактора, определяется выражением с-П (7)

Скорость отвода тепла, за счет испарения влаги с открытой поверхности реакционной массы находится как

р8с1х <Н¥ * *

шП/7' (8>

«.о ~ Г^О

•» Скорость изменения влажности реакционном массы [ ——п, за счет

V ¿т )

испарения шаги через свободную поверхносгь рассматриваемого элемента, «будет равна *> » .

^ = Ы (9)

йх ря'

Основываясь на известных теориях сушки, выражение для определения количества влаги, удаляемой со свободной поверхности выделенного элемента реакционной массы в единицу времени, с единицы поверхности

при изменении на единицу влажности можно записать в видеуравнения ■ . (10)

Решая совместно уравнения (9,10) получим, что скорость изменения влажности за счет испарения влаги через свободную поверхность

рассматриваемого элемента, будет равна

<п¥_т( *

01)

Подставляя уравнения (5-8) в уравнение (4), определим скорость изменения температуры реакционной массы при проведении процесса кар-бокси метилирования целлюлозы вусловиях тепломассообмена

Ыт 100-с \<1т) рс8 ' 100-с (1т

Уравнения (11, 12) содержит ряд параметров, которые требуют определения, к ним относятся коэффициенты теплопередачи и массоотдачи. Для плоской стенки коэффициент теплопередачи, входящий в уравнение тепло ю го б ат анса, опр едел яется выраженнем . 1

к- =

—+5><т+—" (13>

ос.. а

Дпя данного типа реакторов коэффициент теплоотдачи между греющей (охлаждающей) поверхностью и внутренней частью влажного насыпного слоя предлагается определять по формуле Кришера на основе решения задачи о кратковременном контакте

а = ^52. (14)

В исследуемом горизонтальном шнековом реакторе тСР может быть рассчитан по формуле

* га- = —\ • * 415)

£{П1+Пг)

Уравнения (2, 11, 12) образуют систему дифференциальных уравнений, описывающих процесс получения натрий-КМЦ твердофазным способом в условиях тепломассообмена в реакторе непрерывного действия

шнекового типа. Данная система дифференциальных уравнений выглядит ел еду Ю1цим обр азом

^ = КтР (т -Т)__——

с/г 100-е ц и г) р-С'Б с ' 100-е (1т ' Р-1 ( ч

~ = К(Ур ~ у) 1 ат

Для нахождения параметров, входящих в систему уравнений (16) и проверки правильности предложенной математической модели процесса карбоксиметилирования целлюлозы в шнековом реакторе необходимо проведение экспериментальных исследований:

• по определению коэффициента теплопроводности реакционной массы; ;

• по определению константы скорости реакции и истинного теплового эффекта процесса карбоксиметилирования целлюлозы;

• по определению коэффициента теплоотдачи от стенки к реакционной массе;

• по определению коэффициента массоотдачи.

Для проведения экспериментальных исследований был разработан ряд экспериментальных усгановок.

Дтя проведения экспериментов по определению коэффициента теплопроводности реакционной массы разработана установка, показанная на рисунке 2. Она выполнена на основе кондуктометра плоского слоя с объемом измерительной ячейки 0,26-Ю"3 л*3.

4»

1 - электронагреватель;2 - теплораспределитель; 3 - термопара; 4 - холодильник т. < Рисунок2 - Ко идущего метрическая установка ^

Для проведения исследований процесса карбоксиметилирования целлюлозы в адиабатических условиях использовалась лабораторная ус-

тановка, схема шторой изображена на рисунке 3, выполненная на основе теплоизолированного сосуда Дьюара с рабочим объемом 0,5*1 (Г" м\

1 - сосуд Дьюара; 2- теплоизолирующий южух;3 - крышка;

4 - термопара; 5 - испьпуемый образец РисунокЗ - Схема лабораторного реактора адиабатического типа

Для проведения процесса карбоксиметилирования целлюлозы в условиях тепломассообмена использовалась лабораторная реакционно-смесительная установка на базе лабораторного смесителя типа «Всрнер-Пфляйдерер» с рабочим объемом камеры смешения 0,003 м"\ Схема лабораторной реакционно-смесительной установки изображена на рисунке 4.

1 - смеситель;2 - блокпитания;3 - автотрансформатор;

4 - термостат; 5 -тахометр; 6 - потенциометр (КСП-4) Рисунок4 - Схема лабораторной реакционно-смеситетыюй установки В ходе исследований по определению коэффициента теплопроводности технической натриевой соли карбокси метил целлюлозы и реакционной массы процесса карбоксиметилирования целлюлозы были получены экспер и ментальные данные для различных значений влажности и плотности испытуемого материала, соответствующих производственным

режимам получения технического продукта. В ходе обработки данных б ыл а получен а зависимость вида

Я = (0,01 ч- 3,2 > 10- - />)-(о,8 + (17)

Зависимость (17) адекватно описывает экспер и ментальные значения в диапазоне влажности от20 до 40%, плотности от 400 до 700 кг/м" и диапазоне температур от +10 до +90 °С.

В ходе изучения кинетики процесса карбоксиметилирования щелочной целлюлозы в адиабатических условиях наблюдали за повышением температуры реакционной массы в лабораторном реакторе, связанным с выделением тепла реакции. На рисунке 5 сплошной линией представлен эксперимептал ьный 1рафикизменения температурыот времени.

■ • ' ' Расчетная кривая

Рисунок5 — Изменение температуры при проведении процесса в адиабатических условиях

Путем обработки экспср и ментальных значений были получены численные значения предэкспонснциального множителя Л = 1,623 -10* с"' и энергии активации Е = 6,048 104 Дж/моль в уравнении (3).

На рисунке 5 штриховой линией показана зависимость температуры реакционной массы от времени, рассчитанная с использованием уравнения (3).

Проведение процесса карбоксимстилирования целлюлозы в адиабатических условиях также позволило определить опытный удельный тепловой эффект процесса карбоксиметилирования одного килограмма целлю-

лозы. Для степени замещения / = 100 %, он составил ■Яркт = 1400 кДж/кг.

Определение коэффициента теплоотдачи от перемешиваемой реакционной массы к стенке смесителя проводилось путем замеров скорости охлаждения прореагировавшей горячей реакционной массы в условиях различных скоростей вращения перемешивающих устройств и температур хладагента, поступающего в рубашку лабораторного смесителя.

На рисунке 6 штриховой линией представлен экспериментальный график изменения температуры прореагировавшей реакционной массы во времени (число оборотов перемешивающих устройств во время эксперимента равнялось 0,25 об/мин).

В результате математической обработки результатов экспериментов было найдено численное значение безразмерного коэффициента эффективности использования теплообменной поверхности о = 0,8. На основании этого значения была получена модифицированная формула Кришера для расчета коэффициента теплоотдачи от перемешиваемой массы к стенке

На рисунке 6 сплошной линией показано изменение температуры, рассчитанное с использованием формулы (18).

— ' Экспериментальна« кривая

Рису по к 6 - Изменение температуры в процессе охлаждения реакционной массы

Определение коэффициента массоотдачи проводилось путем изучения кинетики охлаждения реакционной массы при открытой крышке смесителя за счет испарения шаги с открытой поверхности смесителя. В ходе математической обработки экспериментальных значений была получена зависимо сть для расчета коэффициента массоотдачи

/? = (б,657-10"4 • Т - 0,032)-(0Д + 216 • п). (19)

Зависимость (19) адекватно описывает экспер и ментальные значения при частоте кращения перемешивающихустройствотО,001667 до 0,00833 с1

На рисунке 7 представлены графики зависимостей коэффициента массоотдачи от температуры реакционной массы для различных скоростей вращения перемешивающих устройств. Линиями на графике показаны расчетные значения по формуле (19), а точки представляют собой экспериментальные значения.

XX п=0.001667сМ

.....1=0.004167 сА-1

+ + 11=0.004167 сл-1

---п =0.00833 сл-1

□ О 11=0.00833 сл-1

Рисунок7 - Зависимость коэффициента массоотдачи оттемпературы реакционной массы для различиых скоростей вращения перемешивающих устройств

В процессе изучения кинетики процесса карбоксиметилирования щелочной целлюлозы в условиях тепломассообмена определялось изменение температуры реакционной массы при различных температурах теплоносителя, подаваемого врубаипу лабораторного смесителя.

На рисунке 8 линиями изображены графики изменения температуры реакционной массы во времени, рассчитанные с помощью разработанной математической модели. Точками изображены экспериментальные значения изменения температуры реакционной массы в процессе карбокси метилирования целлюлозы при заданной температуре теплоносителя.

Тс-ЗбЗ К '-V

□ □ Тс=323 К О О Тс-343 К XX Тс=363 к

. г*? ' ■&

Рисунок8 - Изменение температуры реакционной массы в процессе карбоксиметилирования целлюлозы для различных температур теплоносителя

Оценка адекватности математической модели про годилась по критерию Фишера. Расчетный критерий Фишера составил Рр =3,5, критический =3,97, при вероятности ошибки аг = 0,05 (Гг </гА/,)- Таким образом, в результате проведенных экспериментов было установлено, что полученная математическая модель с учетом эмпирических коэффициентов адекватно описывает процесс карбоксиметилирования целлюлозы в условиях тепломассообмена и может быть рекомендована к использованию при проектировании промышленных реакторов подобного типа в производстве карбоксиметилцеллюлозы твердофазным способом и управлении их работой.

На основании математической модели была разработана инженерная методика расчета основных параметров реакторов шнекового типа. Методика расчета строится на последовательном определении характера изменения температуры вдоль оси реактора для различных диаметров винта и шага винта, а также различных температур теплоносителя. Для каждого значения диаметра и шага винта определяется длина реактора, обеспечивающая заданную степень замещения. Из вариантов, обеспечивающих заданные температурные режимы, производится выбор конструкции реактора по критериям, являющимся наиболее значимыми для данного предприятия (объем, длина, металлоемкость и т.п.). Выбор объема, оптимального геометрического соотношения размеров реактора и режимов его работы должен быть основан на обеспечении этих значений в допустимых пределах при заданной производительности реактора, а также максимально возможной степени замещения полученной натрий-КМЦ.

В таблице приведены некоторые варианты параметров реакторов шнекою го типа, полученные с помощью разработанной методики и удовлетворяющие исходным данным:

• производительность реактора С = 0,27 кг/с;

• максимально допустимая температура реакционной массы 368 К;

• предельная степень замещения ур =75.

Таблица - Расчетная длина двухшнековых реакторов Ь и максимальная температура реакционной массы при различных диаметрах шнека для

323 333 343 353 - 363

0,5 335 339 343 346 350

Ь,м 24 19 14 10 7

0£3 356 361 364 367 370

¿,м 7,4 5,7 4,5 3,7 3

Кафедрой технологии химического машиностроения Бийского технологического института была разработана конструкция двухшнет во го реактора с диаметром винтов с/ = 0,58 м и длиной I - 4,5 м. Данный реактор был спроектирован, изготовлен и установлен в технологически) нитку производства карбоксиметилцшлюлозы на предприятии ОАО «Бийская химическая компания». Параметры реактора близко соответствуют табличным значениям, которые были получены расчетным путем. Нарисунке 9 представлена осема этого реактора.

тип .1 .2 ,3 ¡кчкштпй

1 - корпус; 2 - правый шнек; 3 — левый шнек Рисунок9 - Схема реактора для про вед ения процесса кар бокси метилирован и я целлюлозы

Нарисунке 10 изображен реактор.

Рисунок 10 - Реактор для карбоксиметилирования целлюлозы ДЕг/хшнекового типа, вид сверху, со стороны зоны выгрузки продукта

В процессе подбора оптимальных режимов работы для данного реактора были проведены расчеты приемлемых профилей температур реакционной массы при различных температурах теплоносителя. Было проведено сравнение расчетных значений с фактическими, которые были получены путем экспериментальных замеров температуры реакционной массы в процессе карбоксиметилирования целлюлозы.

На рисунке 11 представлены графики изменения профиля темп ер а-туры реакционной массы при температуре теплоносителя Гг=348 К для

промышленного реактора. Расчетная фивая изображена в виде сплошной линии, а экспер и ментальная - в виде пунктирной, на которой точками изображены фактические температуры реакционной массы по длине реактора. Для наглядности точки со единены ломаной линией.

360т

310-1-1-1-1—--1-1-1-1-1-1

О 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5

Длина реактора Ь, м

—— Расчетная кривая 4> ... Экспериментальная кривая

Рисунок 11 - Изменение температуры реакционной массы по длине ^ * реактора в процессе карбоксиметилирования целлюлозы

Сравнение расчетных и экспериментальных профилей температуры показало, что разработанная математическая модель приемлема и для промышленных аппаратов. Таким образом, математическая модель суче-^том .всех, эмпирических коэффициентов может быть использована при

разработке реакторов шнеююго типа для карбоксиметилирования целлюлозы, а также может служить основой для системы управления процессом карбоксиметилирования целлюлозы в условиях тепломассообмена.

На основе разработанной математической модели может б ыть реализована система управления процессом карбоксиметилирования целлюлозы в шнековом реакторе. Схематически реактор, как объект управления, представлен на рисунке 12. ■

То Реактор для кпр5оксиметилиро&ания целлюлозы ми

р

с

п Тс

Рисунок12 - Сксма у правления реактором для кар бокси мети лир овация целлюлозы

Основным технологическим параметром контролируемым в ходе проведения процесса является профиль температуры по длине реактора Удерживая максимальное значение температуры на достигнутом уровне путем регулирования скорости вращения шнеков л и температуры теплоносителя Тс, можно добиваться заданной степени замещения продукта при сохранении максимальной степени полимеризации.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. Разработана математическая модель процесса карбоксиметилирования целлюлозы в условиях тепломассообмена для реакторов шнеко-вого типа.

2. Определена константа скорости процесса карбоксиметилирования целлюлозы и ее температурная зависимость. Получено значение тепло ю го эффекта процесса. -

3. По лучены расчетные зависимости для определения коэффициента тепло про во дно ста реакционной массы в производстве натрий-КМЦ, коэффициента массоотдачи при испарении влаги со свободной поверхности реакционной массы, коэффициента теплоотдачи от стенки реактора к реакционной массе.

4. Разработана методика инженерного расчета основных параметров шнемовых реакторов для карбоксиметилирования целлюлозы.

5. Разработаны рекомендации для выбора конструктивных элементов и режимов работы двухшнекового реактора для карбоксиметилирования целлюлозы, установленного в ОАО «Бийская химическая компания», обеспечивающего получение натрий-КМЦ с высокой степенью полимеризации. Наустройство реактора получен патент.

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

А - предэкспоненциальный множитель уравнения Аррениуса, с"1; а -безразмерный коэффициент эффективности использования теплообмен-ной поверхности; Сц - массовая доля целлюлозы в реакционной массе; с-

теплоемкость материала, Дж/(кг-К); в. - диаметр винта, м; ск - элемент реакционной массы, м; Е - энергия активации, Дж/моль; ГкР - критическое значение гфитерия Фишера; ^ - расчетное значение критерия Фишера; С - производительность реактора, кг/с; ^-количество влаги, удаляемой с единицы свободной поверхности элемента реакционной массы в единицу времени (поток влаги), кг-%/(М"с); К - константа скорости процесса, с"1; к, - коэффициент теплопередачи, Вт/См2 К); Ь - длин а р еактор а, м; / - ширина реактора, м; п — частота вращения пер вмешивающих устройств, с"' ; пх, пг - частота вращения перемешивающнх устройств, с1; ^ -часть периметра поперечного сечения, контактирующая с продуктом, м; Яращ " теплоюй эффект.реакции карбоксиметилирования при замещении

одной гидроксильной группы приходящийся иа 1 килограмм сухой целлюлозы, кДж/кг; Орг,„>р " тепловой эффект реакции гидролиза натрий-

МХУК на 1 килограмм сухой целлюлозы, кДж/кг; дн- скорость поглощения (выделения) тепла элементом реакционной массы, Вт; скорость отвода тепла за счет испарения влаги с открытой поверхности реакционной массы, Вт; скорость отвода (подвода) тепла от реакционной массы за счет контактного теплообмена со стенкой реактора, Вт; др- скорость выделения тепла, в процессе карбоксиметилирования целлюлозы, Вт; Я -универсальная газовая постоянная, Дж/(моль К); г - удельная теплота испарения влаги, Дж/кг; Угст - термическое сопротивление стенки, м~К/Вт;

- площадь поперечного сечения реактора, м2; Г - температура реакционной массы, К; - начальная температура реакционной массы; -максимально допустимая температура реакционной массы, К; Тс -температура теплоносителя, К; IV - текущая влажность реакционной массы, %; IVр- равновесная влажность реакционной массы, %; г - число ^Ъкребюв в одном сечении, шт; а - вероятность ошибки; с£м - средний коэффициент теплоотдачи, Вт/(г»г К); сстапл - юэффициенты теплоотдачи

соответственно от теплоносителя к стенке, Вт/^-К); /5 - коэффициент

20

от теплоносителя к стенке, Вт/^-К); /5 - коэффициент массоотдачи, кг/(мГ-с); у - текущая степень замещения, %; /0 -начальная степень замещения; ур - предельная степень замещения, %; Я - коэффициент тепло-. проводности влажного материала, Вт/(м-К); р - плотность продукта, кг/м3; г - время, с; тср - промежуток времени между двумя последовательными прохождениями лопастей через данную точку поверхности феюгдей стенки, с; Г - количество глиыоляга натрия, моль ; М - количество натрий-МХУ К, моль ; Ц - количество целлюлозы, моль.

ОПУБЛИКОВАННЫЕ РАБОТЫ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Куничан, В.А. Исследование реологических характеристик технологических масс в производстве натриевой соли карбокси мстил целлюлозы с использованием оборудования основных производств/ В.А. Куничан, Д.В. Чащилов, Т.Р. Дэрк, А.И. Легаев, П.А Титаренко// Современные проблемы технической химии. Материалы докладов Всероссийской научно-технической шнференщш. Часть И. Казань: КГТУ, 2002. С148- 150.

2. Куничан, В.А. Повышение конкурентоспособности натрий-карбоксиметилцеллюлозы/, В.А. Куничан, Д.В. Чащилов, А.И. Легаев, Т.Р. Дэрк, П.А Титарепго// Управление качеством образования, продукции и окружающей среды. Материалы межрегиональной научно-пракшческой конференции, - Барнаул: АлтГТУ,2003. С84 - 85.

3. Куничан, В.А. Реактор для твердофазного карбокси метилирования щелочной целлюлозы при приближённых к изотермическим условиям/ В.А. Куничан, А.И. Легаев, Т.Р. Дэрк, ПА Титаренко, Д.В. Чащилов// Современные проблемы технической химии: Материалы докладов Всероссийской научно-технической конференции.- Казань: КГТУ,2003.- С. 228-229.

4. Куничан, В.А. Реактор непрерывного действия для твердофазного карбокси метилирован и я целлюлозы/ В.А. Куничан, Д В. Чащилов, А.И. Легаев, Т.Р. Дэрк, П.А. Титаренко// Современные проблемы технической химии: Материалы докяадов Всероссийской научно-технической конференции. - Казань: КГТУ,2004.- С.203-204.

5. Легаев, А.И. Усовершенствование аипаратурно-технологического оформления стадии карбоксиметилирования щелочной целлюлозы в производстве натриевой соли карбокеиметилцеллюлозы/ А.И. Легаев, В.А.

¿Куничан, ДВ. Чащилов// Новые достижения в химии и химической технологии растительного сырья. Материалы!! Всероссийской конференции.

-Барнаул: АГУ, 2005г. Книга II-С.574-575

6. Пат. 2265479 Российская Федерация, Реактор-смеситель для проведения процесса карбоксиметилирования щелочной целлюлозы/ ВА. Ку-ничан, Д.В. Чащилов, Л Л. Легаев, М.В. Обрезкова/ МПК B01F7/08, D21 С9/153,2005. Б.и. №34.

7. Легаев, А.И. Кинетика процесса карбоксиметилирования щелочной целлюлозы твердофазным способом /А.И. Легаев, М.В. Обрезгова, В.А. Куничан, ДВ. Чащилов//Ползу но веки й вестник, - Барнаул: Алтайский Дзм печати, 2006. №2-2.- С. 74-77.

8. Легаев, А.И. Температура как основной технологический параметр, влияющий на показатели качества натрий-карбоксиметилцеллюлозы/ А.И. Легаев, М.В. Обрезкова, H.H. Волкова, В.А. Куничан, Д.В. Чащилов// Упрашгение качеством образования, продукции и окружающей среды. Материалы всероссийской научно-практической конференции.- Барнаул: АлтГТУ,2006. С214 - 215.

Подписано в печать 24 Л 02006 г. Печать - ризография. Заказ 2006- В? Усл. печ. л. - 137. Тираж 100 экз. Отпечатано вИИО БТИ АлтГТУ 659305, Алтайский край, г. Бийск,ул. Трофимова27

Введение.

1 Анализ производства натрий-карбоксиметилцеллюлозы.

1.1 Физико-химические свойства и области применения натриевой соли карбоксиметилцеллюлозы.

1.1.1 Химическая структура, физические и химические свойства натриевой соли карбоксиметилцеллюлозы.

1.1.2 Применение натриевой соли карбоксиметилцеллюлозы.

1.2. Химизм основных и побочных реакций.

1.3 Исходные материалы и виды целлюлозного сырья.

1.4 Способы получения натрий-карбоксиметилцеллюлозы.

1.4.1 Твердофазный способ.Г.

1.4.2 Суспензионный способ.

1.5.1 Аппаратурно-технологические схемы периодического получения натриевой соли карбоксиметилцеллюлозы.

1.5.2 Аппаратурно-технологические схемы непрерывные получения натриевой соли карбоксиметилцеллюлозы.

1.6 Особенности оборудования твердофазного способа получения натрий-1<МЦ.

1.6.1 Смешивание компонентов в производстве натрийкарбоксиметилцеллюлозы.

1.6.1.1 Общие сведения.

1.6.2 Методы инженерного расчета смесителей для высоковязких и дисперсных материалов.

1.6.3 Сушка порошковых и волокнистых материалов.

1.6.4 Анализ теплофизических характеристик дисперсных материалов.

1.6.5 Математическое моделирование реакторов шнекового типа.

2. Аналитические исследования процесса карбоксиметилирования целлюлозы в условиях тепломассообмена.

2.1 Основные допущения.

2.2 Анализ основных закономерностей процесса карбоксиметилирован'йя щелочной целлюлозы.

2.3 Тепловой баланс процесса карбоксиметилирования целлюлозы в условиях тепломассообмена.

3 Экспериментальные исследования процесса карбоксиметилирования целлюлозы.

3.1 Экспериментальные установки.

3.1.1 Лабораторная смесительная установка.

3.1.2 Кондуктометрическая установка.

3.1.3 Реактор адиабатического типа.

3.1.4 Лабораторная реакционно-смесительная установка.

3.2 Методика проведения экспериментов.

3.2.1 Подготовка реакционной массы.

3.2.2 Определение коэффициента теплопроводности реакционной массы и готового продукта.

3.2.3 Изучение кинетики процесса карбоксиметилирования щелочной целлюлозы в адиабатических условиях.

3.2.4 Изучение кинетики процесса карбоксиметилирования щелочной целлюлозы в условиях тепломассообмена.Г.

3.2.5 Определение коэффициента теплоотдачи от реакционной массы к стенкам смесителя.

3.2.6 Определение параметров тепломассообмена со свободной поверхности реакционной массы.

3.3 Обсуждение результатов экспериментальных исследований.

3.3.1 Определение коэффициента теплопроводности натриевой соли * карбоксиметилцеллюлозы.

3.3.2 Определение константы скорости реакции и реального теплового эффекта процесса карбоксиметилирования щелочной целлюлозы.

3.3.3 Определение коэффициента теплопередачи при перемешивании реакционной массы.

3.3.4 Определение коэффициента массоотдачи при перемешивании реакционной массы.

3.3.5 Проверка адекватности математической модели карбоксиметилирования в условиях тепломассообмена.

4. Разработка аппаратурно-технологического оформления процесса карбоксиметилирования целлюлозы.

4.1 Методика инженерного расчета основных параметров реакторов для карбоксиметилирования целлюлозы.

4.1.1 Выбор и определение геометрических параметров реактора.

4.1.2 Пример расчета двухшнекового реактора непрерывного действия для карбоксиметилирования целлюлозы.

4.2 Фаза карбоксиметилирования с использованием двухшнекового реактора

4.2.1 Фаза получения реакционной массы.

4.2.2 Получение влажной карбоксиметилцеллюлозы.

4.2.3 Описание конструкции реактора.

4.2.4 Анализ работы промышленного реактора для карбоксиметилирования целлюлозы.

4.2.5 Система управления реактором для карбоксиметилирования целлюлозы шнекового типа.*.

Особенностью ряда предприятий оборонного комплекса является наличие собственных производств хлопковой целлюлозы, которые в условиях резкого снижения государственного заказа на основную продукцию оказались частично незадействованными. В результате, многие предприятия в ходе конверсии организовали выпуск продукции гражданского назначения. В частности были созданы технологические линии по переработке хлопковой целлюлозы в различные производные. Среди них наибольший интерес представляет натриевая соль карбоксиметилцеллюлозы (натрий-КМЦ).

Благодаря своим загущающим, стабилизирующим, пленкообразующим свойствам натрий-КМЦ используется при бурении нефтяных и газовых скважин, в производстве синтетических моющих средств, в горно-химической, текстильной, бумажной и других отраслях промышленности. Потребность в натрий-КМЦ в России оценивается в 150 тысяч тонн в год и удовлетворяется отечественными производителями лишь частично.

Увеличение выпуска натрий-КМЦ в России идет по пути создания непре-рывнодействующих технологических линий, построенных на основе твердофазного способа. Эти линии снабжены высокоинтенсивным оборудованием, режимы работы которого определяют как производительность, так и качество готовой продукции. Однако эксплуатация типового оборудования выявила серьезные проблемы, связанные с получением продукции заданного качества. Необходимо использовать специальные реакторы для проведения, в частности, процесса карбоксиметилирования целлюлозы. Методы расчета таких реакторов недостаточно разработаны на сегодняшний день.

В этой связи данная работа посвящена созданию методов инженерного расчета реакторов для карбоксиметилирования целлюлозы, а также разработке принципов управления режимами их работы.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Разработана математическая модель процесса карбоксиметилирования целлюлозы в условиях тепломассообмена для реакторов шнекового типа.

2. Определена константа скорости процесса карбоксиметилирования целлюлозы и ее температурная зависимость. Получено значение теплового эффекта процесса.

3. Получены расчетные зависимости для определения коэффициента теплопроводности реакционной массы в производстве натрий-КМЦ, коэффициента массоотдачи при испарении влаги со свободной поверхности реакционной массы, коэффициента теплоотдачи от стенки реактора к реакционной массе.

4. Разработана методика инженерного расчета основных параметров шнеко-вых реакторов для карбоксиметилирования целлюлозы.

5. Разработаны рекомендации для выбора конструктивных элементов и режимов работы двухшнекового реактора для карбоксиметилирования целлюлозы, установленного в ОАО «Бийская химическая компания», обеспечивающего получение натрий-КМЦ с высокой степенью полимеризации. На устройство реактора получен патент.

1. Бытенский, В.Я. Производство эфиров целлюлозы /В.Я. Бытенский, Е.П. Кузнецова Л.: Химия, 1974. - 208 с.

2. Николаев, А.Ф. Технология пластических масс. Учебное пособи для химико-технологических специальностей вузов. Л.: Химия, 1977. - 367с.

3. Роговин, З.А. Химия целлюлозы. М.: Химия, 1972. - 520с.

4. ТУ 6-55-40-90. КМЦ техническая. -М.: НПО «Полимероргсинтез», 1990.-80с.

5. Геллер, Б.Э. Практическое руководство по физикохимииволокнообразующих полимеров / Б.Э. Геллер, A.A. Геллер, В.Г. Чиртулов // М.: Химия, 1996.-432 с.

6. Энциклопедия полимеров. Под ред. Каргина В.А. М.: Сов. энциклопедия, 1972.-Т.1.- 1224 с.

7. Базарнова, Н.Г. Карбоксиметилированная древесина химический реагент для приготовления буровых растворов /Н.Г. Базарнова, П.С. Чубик, А.Г. Хмельницкий, А.И. Галочкин, В.И. Маркин// ЖПХ. - 2001. - Т.74. - №4. - С. 660-666.

8. Петропавловский, Г.А. Гидрофильные частично замещенные эфиры целлюлозы и их модификация путем химического сшивания. Л.: Наука, 1988. -298 с.

9. Бочек, A.M. Изменение структурной организации умеренно концентрированных растворов карбоксиметилцеллюлозы при изменении степени её нейтролизации /A.M. Бочек, Г.А. Петропавловский, Л.Д. Юсупова, О.В. Калли-стов// ЖПХ. 1997. -Т.70. - №12. - С. 2048-2052.

10. Пархоменко, B.B. Реология и структура композиций минеральных дисперсий с водорастворимыми эфирами целлюлозы /В.В. Пархоменко,JB.K). Третинник, И.М. Тимохин, JI.A. Кудра// Известия вузов. 1992. - Т.35. - №10. -С. 63-68.

11. Окатова, О.В. Гидродинамические свойства и конформационные характеристики молекул низкозамещенной карбоксиметилцеллюлозы в растворе /О.В. Окатова, П.Н. Лавриненко, Horst Dautzenberg // Высокомолекулярные соединения. 2000. - Т.42. - №7. - С. 1130-1137.

12. Азизбекян, С.Г. Изменение структуры растворов карбоксиметилцеллюлозы методом механохимической активации /С.Г. Азизбекян, Г.С. Маненок, С.Н. Дайнеко, Г.М. Нефедова// ЖПХ. Т.70. - №6. - С. 1030-1039.

13. Наджимутдинов, Ш.Н. Состав карбоксиметилцеллюлозы в процессе очистки / Ш. Н. Наджимудинов, Г.Ш. Мухитдинова, A.A. Сарымсаков// Узбекский химический журнал. 1988. - №1. - С.36-40.

14. Иссерлис, В.И. Новое эффективное связующие для производства бумаги /В.И. Иссерлис, В.Н. Шустер, В.М. Гадуаливили, Б.С. Покарев, А.И. Бондарев// Бумажная промышленность. 1988. - №3. С. 7-8.

15. Олтаржевская-, Н.Д. Текстиль и медицина. Перевязочные материалы с пролонгированным действием /Н.Д. Олтаржевская, М.А. Коровина, Л.Б.'Сави-лова// Журнал Российского химического общества им. Д.И. Менделеева. 2002. -Т. XLVI. - №1. - С. 133-141.

16. Иоелович, М.Я. Гидрофилизация хлопчатобумажной ткани путем слабого карбоксиметилирования /М.Я. Иоелович, Э.И. Ларина, М.И. Юзефович// ЖПХ. 1998. -№1. - С. 145-148.

17. Творогова, A.A. Стабилизаторы для мороженного /A.A. Творогова, Н.В. Казакова, И.А. Турбина// Холодильная техника. 1996. - №3. - С. 20-21.

18. Светлов, А.Н. Применение стабилизатора Cekol 50000 при производстве мороженного// Переработка молока. 2005. - №3. - С. 20-21.

19. Рогов, И.А. Кисломолочные продукты с натриевой солью карбоксиметилцеллюлозы /И.А. Рогов, Н.В. Нефедова, В.А. Алексахина, М.М. Данилова, A.A. Пешехонова// Молочная промышленность. 1996. - №8. - С. 21-23.

20. Дхариял, Ч.Д. Производство карбоксиметиловых эфиров целлюлозы /Ч.Д. Дхариал, И.М. Тимохин, М.З. Финкелыптейн// ЖПХ. 1962. - Т.35. - №2. с. 429-440.

21. Куничан, В.А. Реактор для твердофазного карбоксиметилирования щелочной целлюлозы при приближённых к изотермическим условиям /В.А.

22. Куничан, А.И. Легаев, Т.Р. Дэрк, П.А. Титаренко, Д.В. Чащилов// Современные проблемы технической химии: Материалы докладов Всероссийской научно-техн. конф. Казань: КГТУ, 2003. - С. 228-229.

23. Легаев, А.И. Кинетика процесса карбоксиметилирования щелочной целлюлозы твердофазным способом /А.И. Легаев, М.В. Обрезкова, В.А. Куничан, Д.В. Чащилов// Ползуновский вестник. 2006. - №2-2. - С. 74-77.

24. Базарнова, Н.Г. Химическое модифицирование древесины /Н.Г. Ба-зарнова, И.Б. Катраков, В.И. Маркин// Журнал Российского химического общества им. Д.И. Менделеева. 2004. - Т. XLVIII. - №3. - С. 108-115.

25. Мориганов, А.П. Перспективные полимерные материалы для химико-технологического производства/А.П. Мориганов, А.Г. Захаров, В.В. Живетин// Журнал Российского химического общества им. Д.И. Менделеева. 2002. - Т. XLVI. - №2. - С. 58-66.

26. Рязанов, А.Я. Справочник по буровым растворам. М.: Недра, 1979.215с.

27. Куценко, Л.И. Получение карбоксиметилцеллюлозы на основе коротких волокон и одревесневшей части стеблей льна (костры) /Л.И. Куценко, A.M. Бочек, E.H. Власова, Б.З. Волчек// ЖПХ. 2005. - Т. 78. - №12. - С. 2045-2050.

28. Маркин, В.И. Карбоксиметилирование отходов хлопкового производства /В.И. Маркин, Н.Г. Базарнова, А.И. Галочкин, Н.С. Крестьянникова// Известия вузов. Химия и Химическая технология. 1997. - Т. 40. - №5. - С. 113-116.

29. Хонимена, Дж. Успехи химии целлюлозы и крахмала. Пер. с англ. под ред. З.А. Роговина. М.: Изд-во иностранной литературы, 1962. - 443 с.

30. А.с. 1028676 СССР, Способ получения карбоксиметилцеллюлозы /Давыдова В.И., Прокофьева М.В., Петренко В.А., Сальникова Д.В., Широков Е.П./, МКИ С08В11/12, 1983.

31. Pat. 4525585 US, Sodium Carboxymethylcellulose/ Taguchi Atsushi, Oh-miya Takeo/ Daicel Chemical Ind., Ltd/, C08B11/00, 1985

32. Jachan, A.L. Estudo sobre processo de fabricacao de carboximetilcelulose /AL. Jachan, H.L. de Sa Filho, E.K. Libergot // Inf. Inst. Nac. Tecnol.-1982.-Vol. 15 -№30. -P.29-30.

33. Кленкова, И.И. Структура и реакционная способность целлюлозы. -Л.: Наука, 1976.-367с.

34. Дхариял, Ч.Д. Влияние некоторых факторов на скорость реакции кар-боксиметилорования целлюлозы и однородность КМЦ /Ч.Д. Дхариал, А.И. Малинина, ИМ. Тимохин, М.З. Финкельштейн// ЖПХ. 1963. - №.11. - 4.1. -С. 2513-2517.

35. Шаршеналиева, З.Ш. Карбоксипроизводные на основе целлюлозы. / З.Ш. Шаршеналиева, В.А. Колено, З.Б. Попова и др. Фрунзе: Илим, 1978. -140 с.

36. Дхариял, Ч.Д. Изучение факторов, влияющих на эффективность процесса карбоксиметилирования целлюлозы /Ч.Д. Дхариал, К.Ф. Жигач, А.И. Малинина, И.М. Тимохин, М.З. Финкелыптейн// ЖПХ. 1964. - Т.37. -<№5. -С. 1099-1105.

37. А. с. 952853 СССР, Способ получения карбоксиметилцеллюлозы/ Го-роднов В.Д., Могилевский Е.М., Иссерлис В.И., Прокофьева М.В., Петренко В.А./,МКИС08В 11/12,1982.

38. А. с. 737404 СССР, Способ получения высокомолекулярной карбоксиметилцеллюлозы /Абидханов А., Муинов Б.,Орлов Ю.С./, МКИ С08В11/12, 1980.

39. А. с. 1087526 СССР, Способ получения карбоксиметилцеллюлрзы / Петренко В.А., Прокофьева М.В., Давыдова в.И., Сальникова Д.В., Городнов В.Д., Иссерлис В.И, Корох С.Г, Орлов Ю.С, Фанов Ю.А./, МКИ С08В11/12, 1984.

40. А. с. 113048 СССР, Способ получения карбоксиметилцеллюлозы / Жигач К.Ф, Финкелыптейн М.З, Могилевский Е.М./, МКИ С08В11/12, 1950.

41. А. с. 974799 СССР, Способ получения натриевой соли карбоксиме-тилцеллюлозы /Напалкова Т.А., Пономарева М.А., Солодовник В.Г., Петренко В.А., Давыдова В.И.,Прокофьева М.В., Гадуашвили В.М./, МКИ С08В11/12, D01F13/02, 1981.

42. А. с. 639898 СССР, Способ получения натрийкарбоксиметилцеллюло-зы /Абидханов А., Муинов Б.Х./, МКИ С08В11/12,1978.

43. А. с. 1526154 СССР, Способ получения карбоксиметилцеллюлозы /Гордонов В.Д., Иссерлис В.И./, МКИ С08В11/12, 1986.

44. А. с. 1700005 СССР, Способ получения карбоксиметилцеллюлозы /Иссерлис В.И., Корох С.Г., Городнов В.Д., Позднякова Т.Л., Мальцев В.Н., Мищенко Н.В., Авластимов Л.П., Садыхов Ф.М., Кулиев Т.М./, МКИ С08В11/12,1991.

45. А. с. 347334 СССР, Способ получения карбоксиметилцеллюлозы /Финкелыптейн Ш.З., Тимохин И.М., Могилевский Е.М., Иссерлис В.И., Меркулов В.П., Хишев Г.П./, МКИ С08В15/00, 1972.

46. А. с. 30535 НРБ, Метод за получаване на карбоксиметилцелуло-за/Недков П.Т., Тоушек Д.К., Илиева М.А./, МКИ С08ВЗ/06, 1981.

47. Пат. 2106360 РФ, Способ получения карбоксиметилцеллюлозы / Ку-ничан В.А., Осин А.И., Дунин М.С., Беседин В.И., Харитонов C.B./, МПК С08В11/12, 1998.

48. Пат. 1073237 РФ, Способ получения высокогидрофильной карбоксиметилцеллюлозы / Каталевская И.В., Трибунский В.В., Прокофьева М.В., Андреев Ю.Д./, МПК С08В11/12, 1984.

49. Пат. 2256667 РФ, Способ получения карбоксиметилцеллюлозы / Ло-мовский О.И., Фадеев Е.И./, МПК С08В11/12, 2005.

50. Пат. 2155191 РФ, Способ получения карбоксиметилцеллюлозы / Ло-мовский О.И., Фадеев Е.И./, МПК С08В11/12, 2000.

51. Пат. 2128188 РФ, Способ получения карбоксиметилцеллюлозы / Харитонов C.B., Пономарев Б.А., Куничан В.А., Харитонов В.А./, МПК С08В11/12, 1999.

52. Пат. 726104 РФ, Способ получения термосолестойкой карбоксиме-тилцеллюлозы / Абидханов А., Муинов Б.Х./, МПК С08В11/12, 1980.

53. Pat. 148342 DDR, Verfahren zur Herstellung von Carboxymethylcellulose mit erhöhter Losungsviskositat/ Dautzenberg Horst, Borrmeister Bodo, Laskowski Ilse, Philipp Burkart/ C08B15/04, 1981.

54. A.c. 1206280 СССР, Способ получения карбоксиметилцеллюлозы /Иссерлис В.И., Горднов В.Г., Афонин A.JL, Авластимов Л.П., Асаров З.М./, МКИ С08В11/12, 1986.

55. Пат. 2001040 РФ, Способ получения натриевой соли карбоксиметилцеллюлозы с высокими степенями замещения /Иванникова Л.Б., Ротенберг И.М, Мячина Н.Е./, МПК С08В11/12,1993.л

56. Пат. 2178420 РФ, Способ получения карбоксиметилцеллюлозы /Давыдова В.И., Смирнова Н.В., Титова В.В., Петренко В.А., Бондарь В.А./, МПК С08В11/12, 2002.

57. A.c. 1691363 СССР, Способ получения натриевой соли карбоксиметилцеллюлозы /Бондарь В.А. Иванникова Л.Б., Ротенберг И.М., Прокофьева М.В., Погосов Ю.Л, Шамолин А.И, Курицин В.М./, МКИ С08В11/12,1991.

58. Пат. 2177481 РФ, Способ получения карбоксиметилцеллюлозы /Давыдова В.И., Смирнова Н.В., Титова В.В., Петренко В.А., Бондарь В.А./, МПК С08В11/20, 2001.

59. Пат. 2146682 РФ, Способ получения карбоксиметилцеллюлозы / Куковицкий Б.Ф., Кучин A.B., Демин В.А., Разманова И.А./, МПК С08В11/12, 2000.

60. Дхариял, Ч.Д. Получение карбоксиметиловых эфиров целлюлозы моноаппаратным методом из порошкообразной целлюлозы/ Ч.Д. Дхариал, К.Ф.

61. Жигач, А.И. Малинина, И.П. Подлегаев, И.М. Тимохин, М.З. Финкельштейн// ЖПХ. 1966. - Т.39. - №7. - С. 1599-1606.

62. А. с. 1669917 СССР, Способ получения карбоксиметилцеллюлозы /Бондарь В.А., Иванникова Л.Б., Ротенберг И.М., Прокофьева М.В., Шамолин А.И, Иссерлис В.И., Петренко В.А./, МКИ С08В11/12, 1991.

63. Ясногорский, А.Я. Получение карбоксиметилцеллюлозы в шнековом аппарате /А.Я. Ясногорский, О.Л. Запорожец, М.А. Харченко, Н.Л. Покрасса,

64. С.Л. Беляева, М.М. Ярославская// Химическая промышленность. 1983. - №7. -С. 54-55

65. Пат. 226479 Российская Федерация, Реактор-смеситель для проведения процесса карбоксиметилирования щелочной целлюлозы/ В.А. Куничан, Д.В. Чащилов, А.И. Легаев, М.В. Обрезкова/ МПК B01F7/08, D21C9/153, 2005. Б.и. № 34.

66. А. с. 1063803 СССР, Способ получения карбоксиметилцеллюлозы /Ясногорский А.Я, Запорожец О.Л, Романенко В.И, Чесноков В.Д, Куренсков М.С, Терновой В.Н./, МКИ С08В11/12, 1983.

67. Давыдова, В.И. Исследование режима синтеза и реологических свойств высоковязкой карбоксиметилцеллюлозы /В.И. Давыдова, В.А. Петренко, И.Е. Титова, Б.Н. Шишов// Химия и технология эфиров целлюлозы: Сборник научных трудов. М.: НИИТЭХИМ, 1991. - С. 40-45.

68. Фриш, Г. Реология. Теория и приложения / Г. Фриш, Р. СимхаУ/ Пер. с англ. под ред. Ф. Эйриха. -М.:Химия, 1962. 612 с.

69. Павлов, И.Н. Реологическая характеристика паст МКЦ / И.Н. Павлов, В.А. Куничан // Наука и технологии: реконструкция и конверсия предприятий: Материалы региональной научно-практической конференции. Бийск: АлтГ-ТУ, 2000. - С. 5-9.

70. Рябинин, Д.Д. Смесительные машины для пластмасс и резиновых смесей / Д.Д. Рябинин, Ю.Е. Лукач М.: Машиностроение, 1972. - 272 с.

71. Герман X. Шнековые машины в технологии. ФРГ, 1972. Пер. с нем. под ред. Л.М. Фридмана. Л,"Химия", 1975.

72. Михеев, М.А. Основы теплопередачи / М.А. Михеев, И.М.Михеева// Изд. 2-е, стереотип. М.: Энергия, 1977. - 343 с.

73. Карташов, Э.М. Аналитические методы в теории теплопроводности твердых тел. Учеб. пособие Изд. 2-е, доп. М.: Высш. шк, 1985. - 480 с,.

74. Балайка, Б. Процессы теплообмена в аппаратах химической промышленности / Б. Балайка, К. Сикора // под ред. В.А Григорьева. М.: МАШГИЗ, 1962.-352 с.

75. Никитин, А.К. Влияние перемещения массы на интенсивность теплоотдачи при перемешивании высоковязкой жидкости пластинчатыми скребками/ А.К. Никитин, Э.А. Крамм // ТОХТ. 1977. - Т. 11. - №3. - С. 377-383.

76. Ребиндер, П.А. Проблемы физико-химической механики волокнистых дисперсных структур и материалов / П.А. Ребиндер, И.Н. Влодавец // Рига: Знание, 1967.-452 с.

77. Кришер, О. Научные основы техники сушки. М.: Изд-во иностр. лит., 1961.-539 с.

78. Мяздриков, О.А. Дифференциальные методы гранулометрии. М.: Металлургиздат, 1974. - 200 с.•.у

79. Красников, В.В. Кондуктивная сушка. М.: Энергия, 1973. - 288с. 102.

80. Касаткин, А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии.-М.: Химия, 1971.-783с.

81. Корягин, А.А. Дальнейшее совершенствование теории, техники и технологии сушки: Тез. докл. Всесоюзн. науч.-техн. конф. М.: KMC ВСНТО, 1981. -с.29-30.

82. Byrnes, D. Vacuum, double mixer cuts drying time in half / D. Byrnes // Chem. Process. -1981.- Vol.44. № 14. - P. 108-109.

83. Tocl, R. Heat transfer in an indirect heat agitated dryev/ R. Tocl, T. Oh-mori, T. Furuta, M. Okazaki // Chem. Eng. and Proc. - 1984. - Vol.18. - №3. - P. 149-155.

84. Gallisdorfer, M. Sigma blade mixer expands production/ M. Gallisdor-fer // Chem. Process. - 1982. - Vol.45. - №8. - P. 36.

85. Чудновский, А.Ф. Теплофизические характеристики дисперсных материалов. -М.: Физматгиз, 1962.-352 с.

86. Cristian, G. Study on Drying Process of Microcrystalline Cellulose Materials/ G. Cristian, // Acta Polymerica. 1984. - Vol.35. - №8. - P. 565-569.

87. Гребер, Г. Основы учения о теплообмене / Г. Гребер, С. Эрк, У. Гри-гуль// М.: Изд-во иностр. Лит., 1958. 568 с.

88. Лыков, A.B. Теория теплопроводности. М.: Высшая школа, 1967.599 с.

89. Закгейм, А.Ю. Введение в моделирование химико-технологических процессов. Математическое описание процессов. М.; Химия, 1973. 168 с.

90. Математическое моделирование химических реакторов. Под ред. Марчук Г.И. Новосибирск.: Наука, 1984. - 161с.

91. Ильин, М.И. Оценка гидродинамики в двухшнековом реакторе /М.И. Ильин, Т.С. Курицына, Ю.М. Яманов, A.A. Житинкин, И.В. Калинина, Л.Г. Степанова// Химическая промышленность. 1990. - №10. - С. 38-44.1. УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

92. А предэкспоненциальный множитель уравнения Аррениуса, с"1; ? а - безразмерный коэффициент эффективности использования теплообменной поверхности;

93. См содержание монохлорацетата натрия в натрий-МХУК, г;

94. Яргидр " тепловой эффект реакции гидролиза натрий-МХУК на 1 килограмм сухой целлюлозы, кДж/кг;дн скорость поглощения (выделения) тепла элементом реакционной массы, Вт;

95. Чжп ~ скорость отвода тепла за счет испарения влаги с открытой поверхности реактора, Вт;

96. Чохл' скорость отвода (подвода) тепла от реакционной массы за счет контактного теплообмена со стенкой реактора, Вт;цр скорость выделения тепла, в процессе карбоксиметилирования целлюлозы, Вт;

97. Я универсальная газовая постоянная, Дж/(моль-К); г - удельная теплота испарения влаги, Дж/кг; £гсг - термическое сопротивление стенки, м2-К/Вт;5 площадь поперечного сечения реактора, м2; Т - температура реакционной массы, К; т

98. Г0 начальная температура реакционной массы, К; Тс - температура теплоносителя, К;

99. V- скорость движения массы вдоль оси реактора, м/с; Ж текущая влажность реакционной массы, %; - влажность натрий - МХУК, %;

100. Д количество дихлорацетата натрия в технической натриевой соли моно-хлоруксусной кислоты, г;

101. М количество натрий-МХУК, моль;

102. Мр мольное соотношение натрий-МХУК / целлюлоза;натрий-МХУК натриевая соль монохлоруксусной кислоты, %;натрий-КМЦ- натриевая соль карбоксиметилцеллюлозы; Хц количество влажной целлюлозы, г;

103. Ц количество целлюлозы, моль;

104. Цс количество абсолютно сухой целлюлозы, г;