автореферат диссертации по химической технологии, 05.17.08, диссертация на тему:Массопередача с химической реакцией в условиях самопроизвольной межфазной конвекции в процессах жидкостной экстракции

На правах рукописи

Ермаков Сергей Анатольевич

МАССОПЕРЕДАЧА С ХИМИЧЕСКОЙ РЕАКЦИЕЙ В УСЛОВИЯХ САМОПРОИЗВОЛЬНОЙ МЕЖФАЗНОЙ КОНВЕКЦИИ В ПРОЦЕССАХ ЖИДКОСТНОЙ ЭКСТРАКЦИИ

Специальность 05.17.08 - «Процессы и аппараты химических технологий»

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Екатеринбург - 2006

Работа выполнена на кафедре «Процессы и аппараты химической технологии» ГОУ ВПО «Уральский государственный технический университет - УПИ».

Официальные оппоненты; доктор технических наук, профессор

Минухин Леонид Аронович;

доктор технических наук, профессор Первадчук Владимир Павлович;

доктор технических наук, профессор Смирнов Олег Владимирович.

Ведущая организация: Государственное образовательное учреждение высшего

Защита состоится «20» марта 2006г. в 15 часов на заседании диссертациоиного совета Д 212.285.09 в ГОУ ВПО «Уральский государственный технический университет - УПИ» по адресу: 620002, г. Екатеринбург, ул. Мира, 19, ауд. I.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО "УГТУ-УПИ". Ваш отзыв на автореферат, заверенный печатью предприятия, просим напраатять по адресу: 620002, Екатеринбург, ул. Мира, 19, ГОУ ВПО "УГТУ-УПИ", ученому секретарю диссертационного совета Д 212.285.09.

Автореферат разослан « 16» февраля 2006г.

Ученый секретарь диссертационного совета,

профессионального образования «Уфимский

государственный нефтяной технический университет» (ГОУ ВПО УГНТУ), г. Уфа

доктор химических наук, профессор

Васин Б.Д.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы.

Массообменные процессы нашли широкое практическое применение в химической, фармацевтической, атомной, металлургической и многих других отраслях промышленности. Важнейшее место среди всего многообразия массообменных процессов занимает жидкостная экстракция. Исследования, проводимые в данной области, в большинстве случаев связаны с решением задачи интенсификации процесса экстракции, что в конечном итоге представляет интерес для всего ряда процессов массообмена и является одной из актуальных проблем химической технологии. Одним из способов ее решения является проведение процессов разделения в условиях гидродинамической неустойчивости межфазной поверхности. Возникающая в этих условиях в приповерхностных слоях контактирующих фаз самопроизвольная межфазная конвекция (СМК) способствует более быстрому обновлению поверхности и приводит к значительному увеличению скорости массопередачи.

Исследования по влиянию СМК на интенсивность процессов экстракции в системе жидкость-жидкость, в основном проводились для массопередачи без химической реакции. Однако следует отметить, что массопередача, сопровождаемая химической реакцией, встречается в жидкостной экстракции столь же часто. В связи с этим возникает необходимость проведения исследований по влиянию СМК на интенсивность экстракционных процессов, сопровождаемых химической реакцией.

Указанная проблематика весьма сложна, поскольку требует установления влияния того или иного физико-химического фактора на гидродинамическую устойчивость межфазной поверхности и интенсивность конвективных течений в приграничных слоях. Прогресс в этой области может быть достигнут путем постановки систематических исследований по влиянию основных физико-химических факторов на условия возникновения межфазной неустойчивости и интенсивность массопередачи с химической реакцией в условиях СМК. Также необходимо тщательно и систематически изучить кинетические закономерности массопередачи с химической реакцией через сферическую границу раздела фаз как на единичной капле, так и в условиях стесненного движения капель, поскольку рассматриваемые эффекты имеют большое прикладное значение. Исследования в

этих направлениях, с одной стороны, способствуют пониманию физики явления СМК, с другой - нахождению условий возникновения и определению области существования межфазной неустойчивости в промышленных системах, что в конечном итоге позволит разрабатывать рекомендации по использованию явления СМК в экстракционных процессах.

Работа выполнена по госбюджетной научно-исследовательской теме №1336 «Разработка научных основ, способов интенсификации массообменных процессов и аппаратов» и при финансовой поддержке Российского Фонда фундаментальных исследований (1996 - 2003 гг.): грант по физике №97-02-16231 «Исследование влияния межфазной неустойчивости (термоконцентрационно-капиллярной конвекции) на интенсивность процессов переноса тепла и массы в системах жидкость-жидкость», грант по физике №01-02-96417 «Интенсификация тепломассопереноса, сопровождаемого быстрой химической реакцией в системах жидкость-жидкость в условиях самопроизвольной межфазной конвекции».

Цель работы.

Разработка научного направления — применение копцентрационно-капиллярной неустойчивости (эффект Марангони) для интенсификации массопередачи с химической реакцией в процессах жидкостной экстракции.

Для достижения указанной цели решались следующие задачи:

1. Определение влияния основных физико-химических факторов на кинетические закономерности массопередачи с химической реакцией в условиях СМК через плоскую и сферическую границы раздела фаз.

2. Разработка физической модели процесса массопередачи с химической реакцией в условиях СМК и получение обобщенных зависимостей для расчета гидродинамических параметров СМК, критических условий возникновения межфазной неустойчивости и интенсивности массопередачи с химической реакцией в условиях СМК.

3. Установление основных закономерностей массопередачи с химической реакцией в условиях СМК при стесненном движении капель. Создание математических моделей для расчета процесса массопередачи с химической реакцией в условиях СМК в гравитационных экстракторах.

4. Установление основных закономерностей односторонней совместной массопередачи веществ в многокомпонентной системе в условиях СМК через плоскую, сферическую границы раздела фаз и в условиях стесненного' движения капель.

5. Определение влияния СМК на интенсивность процесса массопередачи с химической реакцией в промышленных экстракционных системах и эффективность работы промышленных аппаратов.

Научная новизна.

На основании выполненных систематических экспериментальных исследований установлены области существования различных гидродинамических режимов вблизи поверхности раздела фаз при массопередаче с химической реакцией в системе жидкость-жидкость: межфазной нестабильности, «диффузионный». Показано, что протекание процесса массопередачи с химической реакцией в указанных режимах определяется соотношением физико-химических факторов -межфазного натяжения системы, концентрационного уровня переносимого вещества и связующего реагента, поверхностной активности переносимого компонента, вязкости отдающей и принимающей фаз, соотношением фазовых сопротивлений и гидродинамической обстановкой во взаимодействующих фазах.

Получено уравнение массопередачи с химической реакцией в условиях СМК. Предложены параметры: коэффициент интенсивности СМК и критическая концентрация - характеризующие ускорение массопередачи с химической реакцией в условиях СМК и условия возникновения (затухания) межфазной неустойчивости.

Установлены кинетические закономерности экстракции инактивных и поверхностно-активных веществ, протекающей в условиях СМК из органических растворителей водным раствором гидроокиси натрия через плоскую границу раздела фаз при варьировании физико-химических и гидродинамических факторов. Показано влияние межфазного натяжения системы, концентрационного уровня переносимого вещества и связующего реагента, поверхностной активности переносимого компонента, вязкости отдающей и принимающей фаз, принудительной конвекции на интенсивность процесса массопередачи с химической реакцией в условиях СМК и условия возникновения межфазной неустойчивости.

На основе полуэмпирической модели получены уравнения, позволяющие оценить характерный размер циркуляционных ячеек, поверхностную скорость циркуляции жидкости в ячейках и рассчитать массовые потоки в случае протекания процесса массопередачи с химической реакцией в режиме межфазной нестабильности.

Получены корреляционные уравнения для расчета параметров уравнения массопередачи с химической реакцией в условиях СМК - коэффициента интенсивности СМК и критической концентрации.

Установлены кинетические закономерности экстракции инактивных и поверхностно-активных веществ, протекающей в условиях СМК из органических растворителей водным раствором гидроокиси натрия через сферическую границу раздела фаз при различных направлениях массопередачи (из капли и в каплю) при варьировании физико-химических факторов. Показано влияние межфазного натяжения системы, концентрационного уровня переносимого вещества и связующего реагента, поверхностной активности переносимого компонента, вязкости отдающей и принимающей фаз на условия возникновения межфазной неустойчивости и интенсивность процесса массопередачи с химической реакцией в условиях СМК в период каплеобразования и период «свободного» движения капли.

Получены уравнения для расчета степени извлечения (насыщения) в период каплеобразования и период «свободного» движения капли для процесса массопередачи с химической реакцией в условиях СМК.

Установлены кинетические закономерности экстракции инактивных и поверхностно-активных веществ, протекающей в условиях СМК из органических растворителей водным раствором гидроокиси натрия в диафрагменном смесителе, распылительной и тарельчатой колоннах. Показано влияние СМК на эффективную высоту гравитационных экстракторов.

Разработан метод расчета эффективной высоты гравитационного экстрактора, в котором массопередача с химической реакцией протекает в условиях СМК. Получены системы уравнений, позволяющие описать кинетику процесса массопередачи с химической реакцией в условиях СМК в гравитационных экстракторах.

На основании экспериментальных исследований на модельных и промышленных системах установлены кинетические закономерности односторонней совместной массопередачи двух веществ в многокомпонентной системе в условиях СМК через плоскую, сферическую границы раздела фаз и в условиях стесненного движения капель. Изучены эффекты диффузионного и гидродинамического взаимодействия в процессе односторонней совместной массопередачи в условиях СМК микро- и макрокомпонентов, а также компонентов с соизмеримыми концентрациями.

Получены уравнения для количественной оценки эффектов диффузионного и гидродинамического взаимодействия.

Создана новая технология двухступенчатой экстракционной очистки технического 2,4-ДХФ от изомеров; реконструирован узел регенерации тетрахлорэтилена от примесей хлорфенолов и фенола в производстве фенокси-, крезокси- и 2,4-дихлорфеноксиуксусных кислот.

Практическая значимость работы.

Результаты проведенных систематических экспериментальных физико-химических исследований по влиянию самопроизвольной межфазной конвекции на интенсивность массопередачи с химической реакцией в системе жидкость-жидкость открывают возможность применения явления СМК для интенсификации процессов жидкостной экстракции и повышения эффективности массообменной аппаратуры единичной мощности.

Полученные корреляционные уравнения позволяют по физико-химическим факторам экстракционной системы оценить критические условия возникновения межфазной неустойчивости и интенсивность СМК для процесса массопередачи с химической реакцией, дают возможность разрабатывать рекомендации по оптимизации процессов жидкостной экстракции с последующей реализацией их в промышленных системах.

На основании результатов исследования кинетических закономерностей односторонней совместной массопередачи двух веществ в многокомпонентной системе в условиях СМК разработана технология двухступенчатой очистки технического 2,4-дихлорфенола от изомеров. Даны практические рекомендации для промышленного проектирования установки очистки технического 2,4-дихлорфенола

на предприятиях г.Уфы: ОАО "Уфахимпром" и 1ШП ООО "Химфарм". Разработана технология регенерации растворителей от примесей хлорфенолов и фенола. Даны практические рекомендации по реконструкции узла регенерации тетрахлорэтилена от примесей хлорфенолов и фенола на промышленной установке по производству фенокси-, крезокси-, 2,4-дихлорфеноксиуксусных кислот на НПП ООО "Химфарм" г.Уфа.

Методика инженерного расчета промышленных экстракционных колонн, в которых процесс массопередачи с химической реакцией протекает в условиях СМК, принята проектными отделами институтов: Федеральное агентство по атомной энергии ОАО «СвердНИИхиммаш» г.Екатеринбург, Федеральное государственное унитарное предприятие «УНИХИМ с ОЗ» г.Екатеринбург, Федеральное государственное унитарное предприятие «ВУХИН» г.Екатеринбург.

Методы исследований.

Использованы визуальный, интерферометрический, трассерпый и кинетический методы исследования. Статистическая обработка проведена при помощи специальных компьютерных систем анализа данных - статистических пакетов NCSS (фирма «NCSS Statistical Software») и STATISTICA (фирма «StatSoft Ine»),

Личный вклад автора.

Автору принадлежит обоснование цели работы, формулировка задач исследования, выбор объектов исследования. Им выполнены эксперименты, обработка и анализ результатов. Ряд исследований проводились совместно с Л.Ю. Лавровой, Д.В. Вайсовым, В.А. Степановым.

IIa защиту выносятся:

- кинетические закономерности экстракции инактивпых и поверхностно-активных веществ, протекающей в условиях СМК из органических растворителей водным раствором гидроокиси натрия через плоскую границу раздела фаз при варьировании физико-химических и гидродинамических факторов;

- уравнение массопередачи с химической реакцией в условиях СМК;

- расчетные и экспериментальные данные по количественной оценке критических условий возникновения межфазной неустойчивости и интенсивности СМК для процесса массопередачи с химической реакцией в исследованных системах;

- расчетный способ количественной оценки гидродинамических параметров

СМК;

- кинетические закономерности экстракции инактивных и поверхностно-активных веществ, протекающей в условиях СМК из органических растворителей водным раствором гидроокиси натрия через сферическую границу раздела фаз при различных направлениях массопередачи (из капли и в каплю) в период каплеобразования и период «свободного» движения капли при варьировании физико-химических факторов;

- расчетные и экспериментальные данные по количественной оценке степени извлечения (насыщения) в период каплеобразования и период «свободного» движения капли для процесса массопередачи с химической реакцией в условиях СМК;

- кинетические закономерности односторонней совместной массопередачи двух веществ в многокомпонентной системе в условиях СМК через плоскую, сферическую границы раздела фаз и в условиях стесненного движения;

- результаты исследований кинетики массопередачи с химической реакцией в условиях СМК в лабораторных, опытных и промышленных гравитационных экстракторах;

- методика расчета промышленных экстракционных колонн, в которых процесс массопередачи с химической реакцией в системе жидкость-жидкость протекает в условиях СМК;

- технология двухступенчатой очистки технического 2,4-дихлорфенола от изомеров, основанная на реализации эффекта СМК.

Апробация работы. Основные положения и результаты работы докладывались на X Всероссийской научно-технической конференции по экстракции (Уфа, 1994 г.), на Всероссийской научной конференции «Теория и практика массообменных процессов химической технологии» (Уфа, 1996 г.), на Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Реформы, техника и новые технологии» (Екатеринбург, 1996 г.), на XI Российской конференций по экстракции (Москва, 1998 г.), на Международном симпозиуме «Селективная экстракция» (Москва, 1998 г.), на 13 Международном конгрессе по химической технологии «СН18А'98» (Прага, 1998 г.), на Международном симпозиуме «Процессы

экстракции в XXI веке» (Москва, 1999 г.), на Международной конференции «Физика жидких веществ: современные проблемы» (Киев, 2001 г.), на II Международной конференции «Теория и практика массообменных процессов химической технологии» (Уфа, 2001 г.), на XII Российской конференции по экстракции (Москва, 2001 г.), на Всероссийской научной конференции молодых ученых «Наука. Технологии. Инновации» (г. Новосибирск 2003 г.), на XIII Российской конференции по экстракции (г. Москва, 2004 г.); на III Международной конференции «Экстракция органических соединений - 2005» (Воронеж, 2005 г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 49 работ, в том числе 25 статей, 20 тезисов докладов, 2 патента на полезную модель, 2 патента на изобретение.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и приложения. Содержание диссертации изложено на 389 страницах машинописного текста, содержит 99 рисунков и 113 таблиц. Список литературы содержит 238 наименований.

Основное содержание работы

Во введении обоснована актуальность темы, дана общая характеристика работы, сформулированы цели исследования, кратко изложено содержание глав диссертации.

В первой главе дан обзор литературы, посвященный исследованиям в области массообмена, протекающего в режиме межфазной нестабильности, обусловленного эффектом Марангони. Рассмотрены экспериментальные методы обнаружения и исследования СМК. Проведен анализ теоретических и экспериментальных работ, в которых рассматриваются условия возникновения межфазной неустойчивости и предложены критерии для оценки возникновения СМК. Изложены результаты работ по исследованию влияния химической реакции на возникновение межфазной неустойчивости. Представлены исследования в области массопередачи с химической реакцией в режиме межфазной нестабильности. Рассмотрены вопросы переноса вещества в условиях СМК через сферическую границу раздела фаз. Обсуждены работы по исследованию совместной массопередачи веществ в условиях СМК в многокомпонентной системе. На основании анализа современного состояния исследований в области массообмена, протекающего в условиях СМК, сформулированы основные задачи исследований.

Во второй главе приведены результаты исследований экстракции инактивных и поверхностно-активных веществ, протекающей в условиях СМК из органических растворителей водным раствором гидроокиси натрия через плоскую границу раздела фаз в зависимости от ряда физико-химических и гидродинамических факторов.

Проведено обоснование выбора объектов исследования и области протекания процесса, подробно описаны экспериментальная установка, методика проведения эксперимента и методика обработки экспериментальных данных, а также методы анализа переносимых веществ и связующих реагентов.

Так как в исследуемых экстракционных системах массопередача с химической реакцией в режиме межфазной нестабильности осуществлялась из лимитирующей фазы, а химическое взаимодействие между компонентами протекало на границе раздела фаз, то коэффициент массопередачи рассчитывали по формуле:

.__ас{т) 1

к»~ "8уд.с(г)' (1)

где - скорость массопередачи, кмоль/(м3'С); - удельная поверхность контакта <1т

фаз, м2/м3; с(т) - движущая сила процесса, по условию эксперимента равная значению текущей концентрации переносимого вещества в объеме отдающей фазы, кмоль/м3.

Необратимость химической реакции означает, что химический потенциал переносимого вещества в принимающей фазе равен нулю. Следовательно, движущая сила процесса (разность химического потенциала переносимого вещества в отдающей и принимающей фазах) равна химическому потенциалу переносимого компонента в отдающей фазе, то есть текущей концентрации переносимого вещества Дс(т) = с(т).

Идентификацию режимов массопередачи (межфазной нестабильности, «диффузионного») в исследованных системах осуществляли путем построения кинетических зависимостей в координатах «число Шервуда (ЭЬ) - число Марангони (Мл)». Резкое изменение числа Шервуда является показателем возникновения межфазной неустойчивости (рис.1).

На основании анализа экспериментальных данных предложено уравнение массопередачи с химической реакцией в условиях СМК для потока переносимого вещества:

Рис.1. Идентификация режимов массопередачи. Перенос масляной кислоты (со = 1,0 кмоль/м3) из различных растворителей в водный раствор гидроокиси натрия (сСв р = 2,0 кмоль/м3). Растворитель: 1 - дихлорэтан; 2 - четыреххлористый углерод.

+ ' (с - схР )]• с, при с > скр

1 = | (2) к0 - с, прис<скр.

В качестве параметров, характеризующих массопередачу с химической реакцией в условиях СМК, выбраны: кп - коэффициент массопсредачи в «диффузионном» режиме, м/с; к° - «начальное» значение коэффициента массопередачи, определявшееся путем экстраполяции функции (1) к нулевому моменту времени, м/с; ксмк - коэффициент интенсивности СМК, характеризующий ускорение массопередачи с химической реакцией в условиях СМК, м4/кмоль-с; сч>- критическая концентрация, характеризующая условия возникновения (затухания) межфазной неустойчивости, кмоль/м3.

Вопрос о гидродинамической неустойчивости межфазной поверхности при проведении процесса массопередачи с химической реакцией в целом является одним

из центральных в настоящем исследовании. Оценка влияния ряда факторов, таких как: вязкость взаимодействующих фаз, коэффициент молекулярной диффузии переносимого вещества, межфазное натяжение системы, концентрационный уровень и поверхностная активность переносимого вещества, концентрационный уровень связующего реагента, гидродинамика в фазах, на потерю гидродинамической устойчивости межфазной поверхности и интенсивность массопередачи с химической реакцией в условиях СМК позволит целенаправленно осуществлять технологические воздействия на экстракционную систему с целью интенсификации процесса экстракции.

В результате проведенных кинетических экспериментов установлено:

- с увеличением начальной концентрации переносимого вещества условия возникновения межфазной неустойчивости сдвигаются в область больших концентраций (критическая концентрация увеличивается), а интенсивность СМК и массопередачи с химической реакцией в режиме межфазной нестабильности уменьшается. Полученные закономерности объясняются уменьшением градиентов межфазного натяжения за счет понижения межфазного натяжения системы (с0) при увеличении концентрационного уровня переносимого вещества. Снижение градиентов межфазного натяжения подтверждается характером изменения изотерм динамического межфазного натяжения (рис.2), снятых в процессе массопередачи с химической реакцией в условиях СМК для исследуемых систем;

- с уменьшением уровня межфазного натяжения системы (а0) интенсивность СМК и, соответственно, массопередачи с химической реакцией в режиме межфазной нестабильности падает. Полученные закономерности объясняются уменьшением градиентов межфазного натяжения при понижении межфазного натяжения системы (00), что и приводит к снижению интенсивности СМК. Условия возникновения СМК при этом не меняются, так как начальная концентрация переносимого вещества постоянна во всех опытах;

- увеличение концентрации связующего реагента способствует снятию диффузионного сопротивления массопередаче со стороны принимающей фазы. Это приводит к созданию условий, при которых возможно возникновение СМК, а также

к интенсификации уже существующей СМК (рис.3). Уменьшение коэффициента интенсивности СМК при протекании процесса в «диффузионной» области связано с

а ■ 103, Н/м

О 0,5 1 1,5 2

с, кмоль/м3

Рис. 2. Изотермы динамического межфазного натяжения. Массопередача масляной кислоты из гептана , в водный раствор гидроокиси натрия (см.р. = 2,0 кмоль/м3). Начальные концентрации кислоты: 1 - с0 = 0,47 кмоль/м3; 2 - с0 = 0,95 кмоль/м3; 3 - со = 2,0 кмоль/м3.

ростом вязкости принимающей фазы при дальнейшем увеличении концентрации связующего реагента;

- с ростом поверхностной активности переносимого компонента в ряду карбоновых кислот интенсивность СМК и массопередачи с химической реакцией в режиме межфазной нестабильности увеличивается. Критическая концентрация с ростом поверхностной активности переносимого компонента уменьшается, что соответствует балансу поверхностных и диссипативных сил на поверхности;

- увеличение вязкости как отдающей, так и принимающей фазы приводит к уменьшению интенсивности СМК и возрастанию критической концентрации. В первом случае это связано с превалирующим действием вязких сил над поверхностными, во втором — с возрастанием диффузионного сопротивления массопередаче со стороны принимающей фазы;

- с увеличением интенсивности принудительной конвекции интенсивность СМК возрастает, соответственно растет и интенсивность массопередачи с

сс„ р ,кмоль/м 3

Рис. 3. Влияние концентрационного уровня связующего реагента на коэффициент интенсивности СМК (ксмк): 1 - массопередача уксусной кислоты (со - 2,0 кмоль/м^ из четыреххлористого углерода в водный раствор гидроокиси натрия; 2 - массопередача масляной кислоты (с0 = 1,0 кмоль/м3) из бензола в водный раствор гидроокиси натрия.

химической реакцией в режиме межфазной нестабильности, условия возникновения СМК не меняются. Увеличение скорости подвода переносимого вещества и связующего реагента из глубины фазы к границе раздела фаз приводит к возрастанию градиента концентрации переносимого вещества по межфазной поверхности, соответственно увеличивается и градиент межфазного натяжения, определяющий интенсивность СМК.

Полученные результаты показывают, что выбранные факторы оказывают определяющее влияние на условия возникновения межфазной неустойчивости и интенсивность массопередачи с химической реакцией в условиях СМК, Это подтверждает правомерность их использования для интенсификации процессов жидкостной экстракции.

На. основе модели массонередачи в режиме межфазной нестабильности, предложенной A.A. Головиным, A.A. Ермаковым, JI.M. Рабиновичем, получено расчетное уравнение для процесса массопередачи с химической реакцией в условиях СМК:

где Sc - число Шмидта для фазы, лимитирующей процесс массопередачи с химической реакцией в режиме межфазной нестабильности; ц2 - вязкость отдающей и принимающей фазы, Пас; да/ос - поверхностная активность переносимого вещества, Дж-м/кмоль; со - начальная концентрация переносимого вещества, лежащая в интервале концентраций от с™ до с™, для которого характерно существование межфазной неустойчивости; с™'", с™- предельные начальные концентрации переносимого вещества, при которых возможно существование СМК.

Исходя из представлений о структуре СМК, как совокупности конвективных ячеек, расположенных вблизи поверхности раздела фаз, было установлено, что скорость циркуляции жидкости. в ячейке пропорциональна произведению поверхностной активности переносимого компонента и движущей силы процесса и обратно пропорциональна сумме вязкостен взаимодействующих фаз: b Зсг

~а--;--(4)

ц,+ц3 дс

где а, b - эмпирические коэффициенты (определяются экспериментально). Характерный размер циркуляционной ячейки пропорционален отношению кинематической вязкости к скорости циркуляции жидкости в ячейке:

—. (5)

и.

По уравнениям (3), (4), (5), с использованием экспериментальных данных по влиянию физико-химических факторов на условия возникновения межфазной неустойчивости и интенсивность массопередачи с химической реакцией в условиях СМК, были рассчитаны удельные потоки переносимого вещества и проведена оценка гидродинамических параметров СМК, позволяющая квалифицировать возникающую в исследованных системах СМК как мелкомасштабную.

Уравнение (3), полученное на основе модели массопередачи в режиме межфазной нестабильности, очевидно, не может описывать все многообразие конвективных структур, поскольку в основу модели положены качественные представления об СМК, как системе упорядоченных ячеек. В то же время, существуют и другие типы диссипативных струюур, поэтому, используя полученные экспериментальные данные, методом анализа размерностей были получены уравнения, устанавливающие взаимосвязь определяющих факторов с коэффициентом интенсивности СМК и критической концентрацией:

'За

\ / Ч «.¥45

к1ИК=А.|7,825.10-4.

0,7661

дс

= А

до ее'

(6)

(7)

Численные значения коэффициентов А и А' индивидуальны для различных растворителей. Сопоставление расчетных и экспериментальных значений параметров кем» и скр для исследованных систем показало, что полученные уравнения (6) и (7) могут быть использованы для оценки условий возникновения межфазной неустойчивости, интенсивности СМК и интенсивности массопередачи с химической реакцией в режиме межфазной нестабильности (уравнение (2)) при проведении процессов экстракции в системе жидкость-жидкость, относительная ошибка расчета в среднем составила 10%.

В третьей главе приведены результаты исследований экстракции инактивных и поверхностно-активных веществ, протекающей в условиях СМК из органических растворителей водным раствором гидроокиси натрия через сферическую границу раздела фаз при различных направлениях массопередачи (из капли, в каплю) в зависимости от ряда физико-химических факторов.

В главе подробно описаны экспериментальная установка, методика проведения эксперимента и методика обработки экспериментальных данных, проведено обоснование выбора оптимальной высоты колонны и времени каплеобразования.

Анализ экспериментальных кинетических зависимостей показал, что при обработке кинетических данных процесс массопередачи необходимо разделять на период каплеобразования и период «свободного» движения капли. Это позволило установить влияние ряда физико-химических факторов на условия возникновения межфазной неустойчивости и интенсивность массопередачи с химической реакцией в условиях СМК, как в период «свободного» движения капли, так и в период каплеобразования.

Коэффициент массопередачи с химической реакцией в условиях СМК при переносе вещества из капли рассчитывали по уравнению (1), при переносе вещества в каплю по уравнению:

с„.р.М = ссвр(0)-км -8уд -с-т. (8)

где ссвр. - концентрация связующего реагента, кмоль/м3; вуд - удельная поверхность контакта фаз, м2/м3; км - коэффициент массопередачи, м/с; с - движущая сила процесса, равная значению концентрации переносимого вещества в отдающей (сплошной) фазе, кмоль/м3.

Идентификацию режимов массопередачи проводили путем построения кинетических зависимостей в координатах «число Шервуда (ЙИ) - число Марангони (Ма)».

Для оценки условий возникновения межфазной неустойчивости и интенсивности массопередачи с химической реакцией в условиях СМК выбраны следующие параметры:

1) для периода каплеобразования - величина «концевого эффекта» (Еь) и «степень извлечения» (насыщения) (Аь), определяющие количество вещества, перенесенного за время образования капли через межфазную поверхность;

2) для периода «свободного» движения капли при переносе вещества из капли - критическая концентрация (скр), характеризующая условия возникновения (затухания) межфазной неустойчивости; коэффициент интенсивности СМК (ксмк), учитывающий ускорение массопередачи в режиме межфазной нестабильности;

3) для периода «свободного» движения капли при переносе вещества в каплю - критическая концентрация (с^), характеризующая условия возникновения (затухания) межфазной неустойчивости; «начальное» значение коэффициента

массопередачи (к°), характеризующее интенсивность процесса массопередачи с химической реакцией в условиях СМК.

В результате проведенных кинетических экспериментов для периода «свободного» движения капли установлено:

- с уменьшением уровня межфазного натяжения системы (о0) интенсивность СМК и, соответственно, массопередачи с химической реакцией в режиме межфазной нестабильности падает, критическая концентрация увеличивается. Полученные закономерности объясняются уменьшением градиентов межфазного натяжения при понижении межфазного натяжения системы;

- с увеличением начальной концентрации переносимого вещества, при направлении переноса вещества из капли, критическая концентрация увеличивается, а интенсивность СМК и массопередачи с химической реакцией в режиме межфазной нестабильности вначале растет, проходит через максимальное значение и уменьшается. При направлении массопередачи в каплю у коэффициентов массопередачи также наблюдается характерный максимум, соответствующий протеканию процесса массопередачи в области начальных концентраций переносимого вещества, в которой СМК имеет максимальную интенсивность. Рост интенсивности СМК и массопередачи с химической реакцией в режиме межфазной нестабильности связан с увеличением градиента концентраций за счет повышения начальной концентрации переносимого вещества, что приводит к возрастанию градиентов межфазного натяжения и, соответственно, интенсивности СМК и массопередачи. При достижении критического значения начальной концентрации начинается падение интенсивности последних, что обусловлено уменьшением градиентов межфазного натяжения за счет понижения межфазного натяжения системы при дальнейшем увеличении концентрационного уровня переносимого вещества;

- увеличение концентрации связующего реагента способствует снятию диффузионного сопротивления со стороны принимающей фазы. Это приводит к созданию условий, при которых возможно возникновение СМК, а также к интенсификации уже существующей СМК;

- с ростом поверхностной активности переносимого компонента в ряду карбоновых кислот интенсивность СМК и массопередачи с химической реакцией в

режиме межфазной нестабильности увеличивается, критическая концентрация ■ не изменяется. Рост интенсивности СМК и массопередачи с химической реакцией в режиме межфазной нестабильности связан с увеличением градиентов межфазного натяжения за счет повышении поверхностной активности переносимого вещества;

- увеличение вязкости отдающей и принимающей фаз снижает интенсивность СМК и массопередачи с химической реакцией в режиме межфазной нестабильности, условия возникновения межфазной неустойчивости сдвигаются в область больших критических концентраций. Полученные закономерности объясняются ростом сил трения с увеличением вязкости фаз, в результате конвективное движение жидкости вблизи границы раздела фаз затормаживается, при превышении вязких сил над поверхностными межфазная конвекция затухает.

Анализ результатов исследований для периода «свободного» движения капли показал, что качественные закономерности массопередачи с химической реакцией в условиях СМК аналогичны полученным ранее на плоской границе раздела фаз. Это позволяет предположить, что механизм развития и существования СМК не зависит от формы межфазной поверхности. Количественные закономерности существенно отличаются, абсолютные значения коэффициента интенсивности СМК, выше, а критической концентрации ниже, чем в аналогичных системах на плоской границе раздела фаз, что связано с гидродинамической обстановкой в капле и сплошной среде.

В результате проведенных кинетических экспериментов для периода каплеобразования установлено:

- понижение межфазного натяжения системы (о0) приводит к уменьшению значений «концевого эффекта» и «степени извлечения». Это объясняется падением интенсивности СМК, что подтверждается результатами исследований по влиянию межфазного натяжения системы на закономерности массопередачи с химической реакцией в условиях СМК в период «свободного» движения капли;

- величина «концевого эффекта» увеличивается прямо пропорционально росту начальной концентрации переносимого вещества. Полученные закономерности объясняются увеличением движущей силы процесса массопередачи с химической реакцией в условиях СМК при повышении концентрации переносимого вещества;

- величина «концевого эффекта» не зависит от концентрации связующего реагента. По условиям эксперимента принимающая фаза не является лимитирующей и увеличение концентрации связующего реагента при малом • времени каплеобразования не меняет фазовое сопротивление со стороны принимающей фазы;

- с ростом поверхностной активности переносимого вещества в ряду карбоновых кислот значения «концевого эффекта» и «степени извлечения» существенно не меняются. В начальный момент (во время каплеобразования) процесс массопередачи с химической реакцией в условиях СМК для исследованных кислот протекал с близкой интенсивностью, в результате чего поверхностная активность переносимого вещества, от которой, как показывают ранее проведенные исследования, зависит интенсивность межфазной конвекции, незначительно повлияла на величину «концевого эффекта»;

- с увеличением вязкости отдающей фазы значения «концевого эффекта» и «степени извлечения» уменьшаются. Полученные закономерности объясняются ростом сил трения, в результате чего циркуляционное движение вблизи границы раздела фаз (со стороны отдающей фазы) затормаживается, интенсивность СМК и, соответственно, массопередачи с химической реакцией в режиме межфазной нестабильности падает, что и приводит к уменьшению значений «концевого эффекта» и «степени извлечения»;

- с ростом вязкости принимающей фазы значения «концевого эффекта» и «степени извлечения» не меняются. Поскольку процесс массопередачи лимитировался отдающей фазой, то при каплеобразовании экстракционная система малочувствительна к изменению фазового сопротивления (в исследуемом диапазоне вязкостей), что и объясняет постоянство значений «концевого эффекта» и «степени извлечения»;

- направление массопередачи влияет на величину «концевого эффекта» и, соответственно, на значения «степени извлечения» (насыщения). Так, величина «концевого эффекта» и «степень извлечения» (насыщения) значительно выше при переносе вещества в каплю, чем из капли. Это объясняется различной гидродинамикой при переносе вещества из сплошной фазы в каплю и наоборот.

Анализ результатов исследований для периода каплеобразования показал, что в случае протекания процесса массопередачи с химической реакцией в режиме

межфазной нестабильности величина «концевого эффекта» и «степень извлечения» (насыщения) в несколько раз больше по сравнению с процессом, протекающим в «диффузионном» режиме. ■ . ~

Получены уравнения для расчета «степени извлечения» (насыщения) для процесса массопередачи с химической реакцией в условиях СМК в период каплеобразования и период «свободного» движения капли.

Определение «степени извлечения» (насыщения) в период каплеобразования проводили по уравнению:

а, =1-А-схР[-хп.°^78а;г —'Ь—1. (9)

128 ■ ц, +ц,

где Л - эмпирический коэффициент уравнения; ?ч. - собственное значение функции; |!| - вязкость отдающей фазы, Па-с; - вязкость принимающей фазы, Па-с; ¿капли - диаметр капли, м; <1о - внутренний диаметр диспергирующего капилляра, м.

Собственное значение функции (Х^) определяли исходя из рассчитываемой величины (Ь), характеризующей соотношение фазовых сопротивлений, которую находили из соотношения:

ь_ 64-7Г-к (1 + Ц1/ц,)^ "о

где к - коэффициент массопередачи с химической реакцией в условиях СМК, м/с; щ - скорость истечения жидкости из капилляра, м/с.

Для исследованных экстракционных систем собственные величины функции X,, находили с учетом проведенной аппроксимации графической зависимости /(Ь).

Эмпирический коэффициент (А) уравнения (9) определяли путем обработки экспериментальных данных. В каждом случае была отмечена закономерность изменения этого коэффициента в зависимости от изменяемого физико-химического фактора системы А=/(Е,). Следует отметить, что 4 = /(^о; да/дс; со; ссвр; Ц]; ц2), при этом изменялся только один физико-химический параметр при постоянстве остальных.

С достаточной степенью точности зависимость А=/(£) может быть описана

линейным уравнением вида:

А=а,-4+а0, (11)

где - изменяемый физико-химический параметр системы; а!, а0 - коэффициенты

уравнения.

Коэффициенты уравнения (аь а0) были найдены с помощью компьютерной программы STATISTIKA американской фирмы StatSoft Inc. Оценка адекватности зависимости (11) проведена на основе анализа остатков, который показал, что предложенное уравнение достаточно адекватно описывает данные и может быть использовано для дальнейших вычислений.

Определение «степени извлечения» (насыщения) в период «свободного» движения капли проводили по уравнению:

A! -I-A-expf-i. ---(12)

512-dm„ Hj+Hi

где А - эмпирический коэффициент уравнения; ^ - собственное значение функции; ИдВ - скорость движения капли, м/с; тдв - время «свободного» движения капли, с; Hi - вязкость отдающей фазы, Па с; Ц2 - вязкость принимающей фазы, Па-с; ¿кап™ - диаметр капли, м.

Собственное значение функции (Х^) определяли исходя из рассчитываемой величины (h), характеризующей соотношение фазовых сопротивлений, которую рассчитывали по уравнению (10), где вместо скорости истечения жидкости из капилляра (ц>) подставляли скорость движения капли (ыдв).

Для исследованных экстракционных систем собственные величины функции Х„ находили с учетом проведенной аппроксимации графической зависимости Х„= /(h).

Эмпирический коэффициент (А) уравнения (12) определяли путем обработки экспериментальных данных. Установлено, что для периода «свободного» движения капли зависимость А=/(£) сохраняет линейный характер, и алгоритм нахождения эмпирического коэффициента (А) аналогичен вышеизложенному.

Сопоставление расчетных и экспериментальных данных для исследованных систем показало, что полученные уравнения (9) и (12) могут быть использованы для оценки интенсивности массопередачи с химической реакцией в условиях СМК в период каплеобразования и период «свободного» движения капли при проведении процессов экстракции в системе жидкость-жидкость, относительная ошибка расчета в среднем составила 10 %.

Для подтверждения согласованности между расчетными и экспериментальными значениями «степени извлечения» (насыщения) по формуле Геддеса для ряда исследованных систем были рассчитаны коэффициенты массопередачи и построены графические зависимости «коэффициент массопередачи

- время «свободного» движения» (рис. 5) и «коэффициент массопередачи - общее время контакта фаз» (рис. 6).

В четвертой главе представлены результаты исследований экстракции инактивных и поверхностно-активных веществ, протекающей в условиях СМК из органических растворителей водным раствором гидроокиси натрия в диафрагменном смесителе, распылительной и тарельчатой колоннах.

В главе подробно описаны экспериментальные установки, методики проведения эксперимента и методики обработки экспериментальных данных.

Для оценки влияния СМК на эффективность работы экстракционной колонны использовали величину ВЕП (высота единицы переноса). Очевидно, что в случае протекания процесса массопередачи с химической реакцией в условиях СМК величина ВЕП складывается из двух величин: ВЕПобщ. = ВЕПСМК + ВЕПд„фф, соответствующих режиму межфазной нестабильности и «диффузионному» режиму, пропорциональных количеству вещества, перенесенного в этих режимах. Величину ВЕПСМК рассчитывали при коэффициенте массопередачи равному среднему значению: к0 +к

(13)

ВЕПдафф, рассчитывали при коэффициенте массопередачи для «диффузионного» режима (ки).

В результате проведенных кинетических экспериментов в диафрагменном смесителе, распылительной и тарельчатой колоннах установлено:

- протекание процесса массопередачи с химической реакцией в режиме межфазной нестабильности приводит к уменьшению величины ВЕП в 1,5-2 раза, по сравнению с массопередачей в «диффузионном» режиме;

- закономерности массопередачи с химической реакцией в условиях СМК, выявленные ранее в опытах на плоской межфазной поверхности и одиночной капле, сохраняются и в условиях стесненного движения группы капель. Увеличение начальной концентрации переносимого вещества приводит к снижению интенсивности СМК и росту критической концентрации, что объясняется уменьшением градиентов межфазного натяжения за счет понижения межфазного натяжения системы при увеличении концентрационного уровня переносимого вещества;

км-104, м/с

3,5 3,0 2,5 2,0 1,5 1,0 0,5 0,0

0,0 0.5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5

Рис.5. Изменение коэффициента массопередачи (км) от времени «свободного» движения капли (Тд,, с). Система: «четыреххлористый углерод + масляная кислота (Со= 1,05 кмоль/м3) - водный раствор щелочи (ссв р ^ 2,0 кмоль/м3)».

• - экспериментальные данные; ▲ - расчетные данные.

3,0 2,5 2,0 1,5 1,0 0,5

км '10 , м/с

0,0

т, с

0,0

0,5

1,0 1,5

2,0 2,5

3,0

3,5 4,0

Рис.б. Изменение коэффициента массопередачи (к„) от общего времени контакта фаз (т, с). Система: «толуол + бензойная кислота (с0- 0,049 кмоль/м3) - водный раствор щелочи (ссв р.= 0,4 кмоль/м3)».

• — экспериментальные данные; ▲ - расчетные данные.

увеличение начальной концентрации переносимого вещества, с одной

стороны, приводящее к снижению интенсивности СМК, с другой - способствует уменьшению величины ВЕП0бЩ., за счет увеличения количества вещества, переносимого в режиме межфазной нестабильности.

Сравнение эффективности колонных экстракторов между собой показало, что величина ВЕПовщ для тарельчатой колонны в 1,5-2 раза меньше, чем для распылительной, что обусловлено более высокой интенсивностью массопередачи и более низким продольным перемешиванием. Так, в тарельчатой колонне коэффициент массопередачи (ксР) в 2-3 раза больше, чем в распылительной. Полученные закономерности связаны с тем, что в распылительном экстракторе по мере движения капель происходит постепенное исчерпывание концентрации переносимого вещества в дисперсной фазе. При этом градиенты концентрации уменьшаются, снижаются и градиенты межфазного натяжения, падает интенсивность массопередачи. При массопередаче в тарельчатой колонне за счет многократного диспергирования и редиспергирования происходит выравнивание концентрации по объему дисперсной фазы, и капля начинает движение с новой начальной концентрацией и новой интенсивностью СМК, что позволяет поддерживать интенсивность массопередачи на более высоком уровне.

Полученные результаты показывают, что использование явления СМК в процессах жидкостной экстракции - один из способов повышения эффективности экстракционных колонн, значительно сокращающий высоту подобных аппаратов.

На основе ячеечной модели с учетом продольного перемешивания получены системы уравнений, позволяющие описать распределение концентрации переносимого вещества по высоте распылительной и тарельчатой колонн при массопередаче с химической реакцией, протекающей в условиях СМК:

(

3,42-10"6 Эр [С-с Л 3,42-Ю"45 да

V

к„ +

•Бс 2 Яес.,. •

"К

.(1-/)-

} (14)

ч

= с, (!-/)•

<

| 3.42-10"* да У О-с '0+(ц1+щ)'ас\ с„ / > 3.42-10 " да (с;Г-с

■Бс !-Не с^ •

\

■(1-/)-

(и,+ш) ас [ с0

• Бс • Яе-с^

/

(15)

■ц

где V - расход дисперсной фазы, м3/с; N - число ячеек; Эс - критерий Шмидта; Гсв - свободное сечение колонны, м2; И - высота колонны, м; См - концентрация переносимого компонента, поступающего в ячейку, кмоль/м3; / - коэффициент, учитывающий степень снижения движущей силы массопередачи за счет эффекта продольного перемешивания.

Сопоставление расчетных и экспериментальных данных показало, что полученные уравнения (14) и (15) могут быть использованы для описания кинетики процесса массопередачи с химической реакцией в условиях СМК в гравитационных экстракторах.

В пятой главе представлены результаты исследований односторонней совместной массопередачи двух веществ в многокомпонентной системе в условиях СМК через плоскую, сферическую границы раздела фаз и в условиях стесненного движения капель. На основании лабораторных исследований разработана новая технология двухступенчатой экстракционной очистки технического 2,4-дихлорфенола (2,4-ДХФ) от изомеров.

Для установления эффективных режимов экстракции хлорфенолов из тетрахлорэтилена водным раствором гидроокиси натрия на модельных и промышленных системах изучены эффекты диффузионного и гидродинамического взаимодействия в процессе односторонней совместной массопередачи в условиях СМК микро- и макрокомпонентов, а таюке компонентов с соизмеримыми концентрациями.

В результате проведенных кинетических экспериментов на плоской, сферической границах раздела фаз и в условиях стесненного движения капель установлено:

- при односторонней совместной массопередаче микро- и макрокомпонентов происходит интенсификация переноса микрокомпонента (независимо от его поверхностно-активных свойств) за счет СМК, инициированной макрокомпонентом.

поверхностно-активных свойств) за счет СМК, инициированной макрокомпонентом. Турбулизация приповерхностных слоев контактирующих фаз и возникающие конвективные токи благодаря эффекту гидродинамического взаимодействия интенсифицируют массопередачу микрокомпонента;

- при односторонней совместной массонередаче двух компонентов с соизмеримыми концентрациями в режиме межфазной нестабильности эффекты взаимодействия переносимых веществ зависят от соотношения массовых потоков (концентрационный уровень переносимых веществ), их поверхностно-активных свойств и соотношения фазовых сопротивлений;

- при односторонней совместной массопередаче двух компонентов в тарельчатой колонне, при наличии в системе СМК возникающие эффекты взаимодействия позволяют повысить эффективность экстракционного аппарата в 2-3 раза;

- при односторонней совместной массопередаче 2,4- и 2,6-дихлорфенолов из тетрахлорэтилена в водный раствор гидроокиси натрия вследствие их диффузионного и гидродинамического взаимодействия происходит интенсификация процесса массопередачи 2,6-ДХФ за счет СМК, инициированной 2,4-ДХФ, что отвечает целям очистки технического 2,4-ДХФ.

Используя полученные экспериментальные данные методом анализа размерностей получены уравнения для расчета параметров = ксч)к, /кр, и Дс,кр, характеризующих интенсивность СМК и условия возникновения межфазной неустойчивости:

с„,

Дс =0,21-

Да

Дс,

\ 0,35

«Л

Яе"

ч0.25

ИГЛ,

До Дс,

и? Л

(16)

(17)

где с0, - начальная концентрация /'-го компонента, кмоль/м ; 30, - площадь, приходящаяся на одну молекулу поверхностно-активного вещества в поверхностном слое, м2/кг; Да/Дс, - градиент межфазного натяжения для /-го компонента, Дж-м/кмоль; О], , Иг, - коэффициенты диффузии 1-го компонента в отдающей и

принимающей фазах, мг/с; щ, цг - вязкость отдающей и принимающей фазы. Пах; ст0 - межфазное натяжение системы в отсутствие переносимых компонентов, Н/м; Яе - критерий Рейнольдса; А — коэффициент.

Сопоставление расчетных и экспериментальных значений параметров к*СИ1С и Дс„,р для исследованных систем показало, что полученные уравнения (16) и (17) могут быть использованы для оценки условий возникновения межфазной неустойчивости и интенсивности СМК при совместной массопередаче двух веществ в многокомпонентной системе, относительная ошибка расчета в среднем составила 12 %.

Для осуществления экстракционной очистки технического 2,4-ДХФ в промышленных условиях был предложен колонный гравитационный экстрактор с внутренними контактными элементами (х-образными тарелками). Результаты исследований процесса экстракционной очистки технического 2,4-ДХФ от изомеров на лабораторном и опытно-промышленном экстракторе показали, что использование явления СМК и возникающих при этом эффектов взаимодействия позволяет получить очищенный 2,4-ДХФ с содержанием 2,4-изомера 98-98,7 % масс, и при этом снизить эффективную высоту экстракционной колонны в 2-2,5 раза.

На основании результатов лабораторных исследований и работы опытной установки, была разработана технология двухступенчатой экстракционной очистки технического 2,4-ДХФ от изомеров. Технологическая и монтажная часть проекта, рабочие чертежи экстракционных колонн выполнены ПКО ОАО "Уфахимпром", г.Уфа на основании расчетов, учитывающих влияние СМК и эффектов взаимодействия экстрагируемых компонентов на эффективность гравитационных экстракторов. Разработанная схема промышленной установки (рис.7) экстракционной очистки технического 2,4-ДХФ состоит из трех основных узлов: I ступень подготовки сырья и реакционной массы; II ступень экстракции; III ступень приема очищенного 2,4-ДХФ.

Установка производительностью 35 тыс. тонн/год по аминной соли 2,4-дихлорфенокисиуксусной кислоты была смонтирована и пущена в эксплуатацию в цехе №2 ОАО "Уфахимпром", г.Уфа. Содержание изомеров 2,6-ди- и 2,4,6-трихлорфенола в конечном продукте составило не более 2 % масс., что соответствует мировым стандартам.

Рис.7. Принципиальная схема промышленной установки экстракционной очистки технического 2,4-дихлорфенола. 1 - сборник технического 2,4-ДХФ; 2 - реактор-смеситель; 3 - расходная емкость реакционной смеси; 4 - емкость расходная для растворителя; 5 - емкость расходная для водного раствора гидроокиси натрия; 6 - колонный экстрактор; 7 - колонный экстрактор; 8 - сборник растворителя с очищенным 2,4-ДХФ; 9 - сборник водно-щелочного раствора изомеров; 10 - сборник возвратного водно-щелочного раствора изомеров; 11 - насос-дозатор.

В соответствие с результатами исследовательской работы, проведенной на основании договора между НПП ООО "Химфарм" и УГТУ-УПИ, кафедрой "Процессы и аппараты химической технологии", была разработана технология экстракционной очистки тетрахлорэтилена от примесей хлорфенолов и фенола для промышленного производства фенокси-, крезокси- и 2,4-дихлорфеноксиуксусных кислот. На стадии регенерации тетрахлорэтилена, вместо экстрактора (V = 10 м!), снабженного механическим перемешивающим устройством, был предложен диафрагменный смеситель диаметром 0,32 м и высотой 2 м. Технический проект, рабочие чертежи экстрактора выполнены ПКО НПП ООО "Химфарм", г.Уфа па основании расчетов, учитывающих влияние СМК и эффектов взаимодействия экстрагируемых компонентов на эффективность гравитационных экстракторов.

Установка была пущена в эксплуатацию в 1999 году в цехе №50 НПП ООО "Химфарм", г.Уфа. Содержание примесей хлорфенолов и фенола в конечном продукте составило не более 0,2 % масс.

Таким образом, полученные результаты показывают, что применение концентрационно-капиллярной неустойчивости является одним из эффективных способов интенсификации массопередачи с химической реакцией в процессах жидкостной экстракции.

Выводы

1. Результаты систематических экспериментальных исследований по влиянию основных физико-химических факторов на условия возникновения межфазной неустойчивости и интенсивность массопередачи с химической реакцией в условиях СМК через плоскую, сферическую границы раздела фаз и при стесненном движении капель показали возможность использования концентрационно-капиллярной неустойчивости (эффект Марангони) для интенсификации массопередачи с химической реакцией в процессах жидкостной экстракции.

2. Разработанная методология экспериментальных исследований позволяет определять область существования межфазной неустойчивости в экстракционных системах, изучать кинетику процесса массопередачи с химической реакцией в условиях СМК при варьировании физико-химических и гидродинамических

факторов, находить критические значения числа Марангони. с последующим использованием их для идентификации режимов массопередачи.

3. Предложенное уравнение массопередачи может применяться для расчета потока вещества в случае протекания процесса массопередачи с химической реакцией в режиме межфазной нестабильности. Введены параметры: коэффициент интенсивности СМК (к,;МК) и критическая концентрация (скр ), позволяющие оценить интенсивность процесса массопередачи с химической реакцией в условиях СМК и условия возникновения (затухания) межфазной неустойчивости.

4. Экспериментально на плоской границе раздела фаз установлено:

с понижением межфазного натяжения системы за счет уменьшения градиентов межфазного натяжения интенсивность СМК падает, критическая концентрация не изменяется; с ростом начальной концентрации переносимого вещества понижается межфазное натяжение системы, что приводит к уменьшению градиентов межфазного натяжения и, соответственно, к снижению коэффициента интенсивности СМК, критическая концентрация возрастает; увеличение концентрационного уровня связующего реагента способствует снятию диффузионного сопротивления массопередаче со стороны принимающей фазы, что приводит к созданию условий, при которых возможно возникновение СМК, а также к интенсификации уже существующей; с ростом поверхностной активности переносимого компонента за счет увеличения градиентов межфазного натяжения коэффициент интенсивности СМК увеличивается, критическая концентрация уменьшается; увеличение вязкости как отдающей, так и принимающей фазы приводит к уменьшению интенсивности СМК и возрастанию критической концентрации. В первом случае это связано с превалирующим действием вязких сил над поверхностными, во втором - с возрастанием диффузионного сопротивления массопередаче со стороны принимающей фазы; с увеличением интенсивности принудительной конвекции коэффициент интенсивности СМК возрастает, соответственно растет и интенсивность массопередачи с химической реакцией в условиях СМК, критическая концентрация не меняется.

5. Полученные уравнения позволяют рассчитать параметры: коэффициент интенсивности СМК (кснк) и критическую концентрацию (ск-р ), диффузионные потоки,

оценить характерные размеры циркуляционных ячеек или вихрей, скорость движения жидкости в циркуляционной ячейке.

6. Установлено, что массовые потоки переносимого вещества в период каплеобразования («концевой эффект») и в период «свободного» движения капли в значительной степени обусловлены протеканием процесса массопередачи с химической реакцией в режиме межфазной нестабильности.

7. В результате исследования кинетических закономерностей массопередачи с химической реакцией в условиях СМК в период каплеобразования при варьировании физико-химических факторов установлено: с уменьшением межфазного натяжения системы величина «концевого эффекта» уменьшается; с ростом начальной концентрации переносимого вещества значения «концевого эффекта» увеличиваются; повышение концентрации связующего реагента на величину «концевого эффекта» существенно не влияет; с увеличением поверхностной активности переносимого компонента значения «концевого эффекта» постоянны; с увеличением вязкости отдающей фазы величина «концевого эффекта» уменьшается; с увеличением вязкости принимающей фазы величина «концевого эффекта» изменяется незначительно; качественные закономерности массопередачи с химической реакцией при образовании капли определяются фазой, где развита СМК, и не зависят от направления массопередачи (из капли в сплошную фазу и наоборот), количественные закономерности в зависимости от направления массопередачи различаются: так, при переносе вещества в каплю величина «концевого эффекта» значительно больше, чем при массопередаче из капли при прочих равных условиях.

8. При изучении кинетических закономерностей массопередачи с химической реакцией в условиях СМК в период «свободного» движения капли при варьировании физико-химических факторов установлено: качественные закономерности массопередачи с химической реакцией в условиях СМК через сферическую и плоскую границы раздела фаз сохраняются, количественные закономерности существенно отличаются, что связано с гидродинамической обстановкой в капле и сплошной среде. Абсолютные значения коэффициента интенсивности СМК (к„,к) выше, а критической концентрации ниже (скр ), чем в аналогичных исследованиях по влиянию физико-химических факторов на закономерности массопередачи с химической реакцией в условиях СМК через плоскую границу раздела фаз.

9. Полученные уравнения позволяют рассчитать степень извлечения (насыщения) при массопередаче с химической реакцией в условиях СМК из капли и в каплю для периода каплеобразования и периода «свободного» движения капли.

10. Установлено, что СМК существенно влияет на эффективность лабораторных, опытных и промышленных гравитационных экстракторов. Интенсивность СМК в условиях стесненного движения капель зависит от физико-химических факторов экстракционных систем и гидродинамической неравномерности. Наличие СМК увеличивает эффективность массообмена с химической реакцией в исследованных промышленных процессах экстракции более чем в 2 раза.

11. Разработанные системы уравнений позволяют описать распределение концентрации переносимого вещества по высоте распылительной и тарельчатой колонн при массопередаче с химической реакцией, протекающей в условиях СМК.

12. Установлено, что при совместной массопередаче компонентов через плоскую и сферическую границы раздела фаз в режиме межфазной нестабильности наблюдаются эффекты диффузионного и гидродинамического взаимодействия.

В результате при односторонней совместной массопередаче микро- и макрокомпонентов происходит интенсификация переноса микрокомпонента (независимо от его поверхностно-активных свойств) за счет СМК, инициированной макрокомпонентом, по сравнению с его индивидуальным переносом.

При односторонней совместной массопередаче двух компонентов с соизмеримыми концентрациями в режиме межфазной нестабильности эффекты взаимодействия переносимых компонентов зависят от соотношения массовых потоков (концентрационный уровень компонентов), от поверхностно-активных свойств компонентов, от соотношения фазовых сопротивлений массопередаче. На основе качественной теории получены уравнения, которые можно применять для оценки влияния эффектов диффузионного и гидродинамического взаимодействия на величину массовых потоков при совместной массопередаче двух компонентов.

13. Разработанная методика инженерного расчета промышленных экстракционных колонн позволяет на основании справочных данных и результатов лабораторного исследования проанализировать кинетику процесса в экстракционных аппаратах, определить оптимальные кинетические режимы в случае протекания

процесса массопередачи с химической реакцией в условиях СМК и рассчитать эффективную высоту промышленных экстракционных колонн.

14. Научные и прикладные результаты исследований реализованы при промышленном проектирование установки очистки технического 2,4-ДХФ от изомеров и в производстве фенокси-, крезокси- и 2,4-дихлорфеноксиуксусных кислот для стадии регенерации тетрахлорэтилена.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Ермаков A.A., Поломарчук Н.И., Ермаков С.А. Влияние межфазной нестабильности на скорость экстракции с химической реакцией. Материалы X Всероссийской научно-технической конференции по экстракции. Уфа, 1994. С.93.

2. Ермаков С.А. Влияние химических реакций на условия возникновения спонтанной межфазной конвекции и интенсивность массопереноса. Материалы Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Реформы, техника и новые технологии». Екатеринбург, 1996. С.55.

3. Ермаков С.А. Интенсификация массообмена в процессе экстракции хлорфенолов при очистки аминных солей 2,4-дихлорфеноксиуксусной кислоты. Материалы Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Реформы, техника и новые технологии». Екатеринбург, 1996. С.56.

4. Ермаков С.А. Массоперенос с химической реакцией при экстракции в условиях спонтанной межфазной конвекции. Материалы Всероссийской научной конференции «Теория и практика массообменных процессов химической технологии». Уфа, 1996. С.135.

5. Ермаков С.А., Ермаков A.A. Влияние спонтанной межфазной конвекции на эффективность гравитационных экстракторов // Химическая промышленность. 1997. № 2. С.51-56.

6. Ермаков A.A., Ермаков С.А. Оценка гидродинамических параметров конвективного движения в условиях СМК // Труды СвердНИИхиммаш. Сборник научных статей. Екатеринбург: СвердНИИхиммаш, 1997. Вып.З. С.34-40.

7. Ермаков A.A., Ермаков С.А. Оценка критических параметров возникновения спонтанной межфазной конвекции и интенсивности массопереноса в условиях СМК // Труды СвердНИИхиммаш. Сборник научных статей. Екатеринбург: СвердНИИхиммаш, 1997. Вып.З. С.45-49.

8. Ермаков С.А., Ермаков А.А., Чупахин О.Н. Массоперенос с химической реакцией в условиях СМК в процессах жидкостной экстракции // Химическая промышленность. 1998. № 2. С.46—48.

9. Ermakov S.A., Ermakov А.А., Nazarov V.I. The evaluation of diffusion and hydrodynamic effects interaction under conditions of self-organized interfacial convection. Proceedings of International Symposia «Solvent Extraction». Moscow, 1998. P .469—476.

10. Ермаков A.A., Ермаков C.A., Слинько М.Г. Расчет массовых потоков при массопередаче в условиях СМК // Химическая промышленность. 1998. № 3. С.42^3.

11. Ермаков С.А., Ермаков А.А., Чупахин О.Н. Влияние поверхностной активности реагента на интенсивность массопереноса с химической реакцией в условиях межфазной нестабильности. Материалы XI Российской конференции по экстракции. Москва, 1998. С. 162.

12. Ermakov S.A., Ermakov А.А., Chupakhin O.N. Mass transfer with chemical reaction in conditions of spontaneous interfacial convection in processes of liquid extraction. Proceedings of 13 International Congress of Chemical and Process Engineering «CHISA'98». Praha, 1998. V. 4. P.7-8.

13. Ермаков A.A., Ермаков С.А., Поломарчук Н.И. Кинетика массопередачи в условиях спонтанной межфазной конвекции в гравитационных экстракторах // Труды СвердНИИхиммаш. Сборник научных статей. Екатеринбург: СвердНИИхиммаш,

1998. Вып.5. С.80-87.

14. Ермаков А.А., Ермаков С.А., Вайсов Д.В. Исследование кинетики массопереноса с химической реакцией в условиях самопроизвольной межфазной конвекции в гравитационных экстракторах // Труды СвердНИИхиммаш. Сборник научных статей. Екатеринбург: СвердНИИхиммаш, 1999. Вып.6. С.113-118.

15. Ермаков А.А., Ермаков С.А., Вайсов Д.В., Самохин С.П. Исследование кинетических закономерностей при массопереносе инактивного вещества в условиях самопроизвольной межфазной конвекции // Метастабильные состояния и фазовые переходы. Сборник научных трудов. Екатеринбург: Институт теплофизики УрО РАН,

1999. Вып.З. С.75-82.

16. Ermakov S.A., Ermakov A.A., Vaissov D.V. Intensification of mass transfer with a fast chemical reaction in conditions of spontaneous interfacial convection in gravitational extractors. Proceedings of International Symposia «Extraction processes in XXI century». Moscow, 1999. P. 109-114.

17. Ермаков C.A., Ермаков A.A., Поломарчук Н.И., Вайсов Д.В. Кинетика массопередачи в условиях спонтанной межфазной конвекции в гравитационных

экстракторах II Современные проблемы химии и технологии экстракции. Сборник статей. Москва, 1999. Т. 2. С.69-81.

18. Самохин С.П., Вайсов Д.В., Пожарская Г.И., Ермаков С.А., Ермаков A.A. Исследование массопереноса в условиях межфазной конвекции методом корреляционной спектроскопии // Журнал физической химии. 2000. Т.74. №8. С.1502-1505.

19. Ермаков A.A., Ермаков С.А., Вайсов Д.В., Самохин С.П. Влияние концентрации и поверхностной активности переносимого реагента на интенсивность массопереноса с химической реакцией в условиях самопроизвольной межфазной конвекции // Метастабильные состояния и фазовые переходы. Сборник научных трудов. Екатеринбург: Институт теплофизики УрО РАН, 2000. Вып.4. С.128-136.

20. Вайсов Д.В., Ермаков С.А. Аппроксимация двухэкспоненциальной кривой экспериментальных данных процесса массопередачи с химической реакцией в условиях межфазной конвекции // Труды СвердНИИхиммаш. Сборник научных статей. Екатеринбург: СвердНИИхиммаш, 2000. Вып.7. С.134-141.

21. Samokhin S.P., Ermakov SA., Ermakov A.A., Vaissov D.V. Light scattering study of mass transfer and critical diffusion of Brownian particles. Proceedings of International Conference «Physics of liquid matter: modern problems». Kyiv, 2001. P. 133.

22. Ермаков СЛ., Ермаков A.A., Вайсов Д.В., Лаврова Л.Ю., Коврижин H.H. Влияние межфазного натяжения системы, вязкости отдающей и принимающей фаз при экстракции с химической реакцией в условиях самопроизвольной межфазной конвекции // Химия и технология экстракции. Сборник научных трудов. Москва: РХТУ им. Д.И. Менделеева, 2001. Т.1. С.186-194.

23. Ермаков С.А., Ермаков A.A., Вайсов Д.В., Лаврова Л.Ю., Коврижин H.H. Расчет параметров уравнения массопереноса с химической реакцией в условиях самопроизвольной межфазной конвекции // Химия и технология экстракции. Сборник научных трудов. Москва: РХТУ им. Д.И. Менделеева, 2001. Т. 1. С.245-255.

24. Ермаков С.А., Ермаков A.A., Вайсов Д.В., Лаврова Л.Ю., Коврижин H.H. Уравнение массопереноса в условиях самопроизвольной межфазной конвекции. Материалы II Международной научной конференции «Теория и практика массообменных процессов химической технологии». Уфа, 2001. С.52-53.

25. Ермаков С.А., Ермаков A.A., Лаврова Л.Ю., Вайсов Д.В. Массопередача с химической реакцией в режиме самопроизвольной межфазной конвекции из капли // Труды СвердНИИхиммаш. Сборник научных статей. Екатеринбург: СвердНИИхиммаш, 2001. Вып.8. С.100-110.

26. Ermakov S.A., Ermakov A.A., Chupakhin O.N., Vaissov D.V. Mass transfer with chemical reaction in conditions of spontaneous interfacial convection in processes of liquid extraction // Chemical Engineering Journal. 2001. V. 84. P.321-324.

27. Ермаков C.A., Ермаков A.A., Вайсов Д.В., Лаврова Л.Ю., Коврижин Н.Н. Кинетика экстракции карбоновых кислот в условиях самопроизвольной межфазной конвекции // Химическая технология. 2002. № 4. С.41-46.

28. Степанов В.А., Ермаков С.А. Исследование структурообразований при массопередаче в условиях самопроизвольной межфазной конвекции визуальным методом. Материалы Всероссийской научной конференции молодых ученых «Наука. Технологии. Инновации». Новосибирск, 2003. Р.159-160.

29. Ермаков А.А., Ермаков С.А., Степанов В.А. Моделирование процесса массопередачи в условиях самопроизвольной межфазной конвекции // Вестник Уральского государственного технического университета - УПИ. 2003. № 3(23). С.99-102.

30. Ермаков А.А., Ермаков С.А., Степанов В.А. Оценка условий возникновения межфазной нестабильности и интенсивности самопроизвольной межфазной конвекции // Вестник Уральского государственного технического университета - УПИ. 2003. №3(23). С.103-105.

31. Ермаков С.А., Лаврова Л.Ю., Ермаков А.А., Самохин С.П. Массообмен с химической реакцией через сферическую границу раздела фаз в условиях самопроизвольной межфазной конвекции // Химическая технология. 2003. №8. С.35^0.

32. Ермаков А.А., Самохин С.П., Ермаков С.А., Вайсов Д.В., Самохина Н.Н. Интенсификация тепломассопереноса сопровождаемого быстрой химической реакцией в системах жидкость-жидкость в условиях самопроизвольной межфазной конвекции. Материалы научно-практической конференции посвященной «70-летию академии наук на Урале и 10-летию РФФИ». Екатеринбург, 2003. С.72-73.

33. Ермаков С.А., Ермаков А.А., Степанов В.А., Лаврова Л.Ю., Комолова И.В. Влияние вязкости отдающей и принимающей фазы на интенсивность массопередачи в режиме межфазной нестабильности. Материалы научно-практической конференции «Теория и практика электрохимических технологий. Современное состояние и перспективы развития». Екатеринбург, 2003. С.27.

34. Ермаков С.А., Ермаков А.А., Степанов В.А., Лаврова Л.Ю., Комолова И.В. Влияние концентрации переносимого вещества на интенсивность массопередачи в условиях самопроизвольной межфазной конвекции. Материалы научно-практической

конференции «Теория и практика электрохимических технологий. Современное состояние и перспективы развития». Екатеринбург, 2003. С.28.

35. Ермаков С.А., Ермаков A.A., Степанов В.А. Влияние смены фазовых сопротивлений на кинетику массоперсдачи с химической реакцией через сферическую границу раздела фаз в режиме межфазной нестабильности // Журнал прикладной химии. 2004. Т. 77. №11. С. 1847-1852.

36. Степанов В.А., Ермаков A.A., Ермаков С.Л. Моделирование процесса массопередачи с химической реакцией в условиях самопроизвольной межфазной конвекции. Материалы XIII Российской конференции по экстракции. Москва, 2004. С.171.

37. Ермаков A.A., Ермаков С.А., Назаров В.И. Очистка технического 2,4-дихлорфенола диссоциативной экстракцией. Материалы XIII Российской конференции по экстракции. Москва, 2004. С.193.

38. Ермаков С.А., Ермаков A.A., Степанов В.А. Влияние концентрации связующего реагента на соотношение фазовых сопротивлений при экстракции с химической реакцией в режиме межфазной нестабильности. Материалы XIII Российской конференции по экстракции. Москва, 2004. С. 194.

39. Ермаков A.A., Ермаков С.А., Степанов В.А, Влияние физико-химических параметров на кинетические закономерности массообмена в условиях самопроизвольной межфазной конвекции // Вестник Уральского государственного технического университета - УПИ. 2004. №14(44). С.64-74.

40. Ермаков A.A., Ермаков С.А., Степанов В.А. Влияние гидродинамических и физико-химических параметров на массообмен в условиях самопроизвольной межфазной конвекции // Вестник Уральского государственного технического университета - УПИ. 2004. №14(44). С.75-79.

41. Ермаков С.А., Лаврова Л.Ю., Ермаков A.A., Степанов В.А. Кинетика массообмена с химической реакцией в условиях самопроизвольной межфазной конвекции при изменении вязкости взаимодействующих фаз // Вестник Уральского государственного технического университета - УПИ. 2004. №14(44). С.80-87.

42. Патент на полезную модель №43868 РФ. Установка выделения 2,4-дихлорфенола / Ермаков A.A., Шатохин В.И., Валитов Р.Б., Ермаков С.А., Коврижин H.H. // 2004.

43. Ермаков С.А., Ермаков A.A., Степанов В.А. Влияние изменения фазовых сопротивлений на условия возникновения и интенсивность самопроизвольной межфазной конвекции // Химическая технология. 2005. № 2. С.31-35.

44. Ермаков С.А., Ермаков A.A., Степанов В.А.^Гаврова Л.Ю. Влияние смены фазовых сопротивлений на кинетику массопередачи с химической реакцией через сферическую границу раздела фаз в режиме межфазной нестабильности. Материалы III Международной конференции «Экстракция органических соединений - 2005». Воронеж, 2005. С.117.

45. Ермаков С.А., Ермаков A.A., Степанов В.А. Моделирование процесса массопередачи с химической реакцией в условиях самопроизвольной межфазной конвекции через сферическую границу раздела фаз. Материалы III Международной конференции «Экстракция органических соединений - 2005». Воронеж, 2005. С.131.

46. Ермаков С.А., Ермаков A.A., Степанов В.А. Моделирование процесса массопередачи с химической реакцией в условиях самопроизвольной межфазной конвекции в колонных экстракторах. Материалы III Международной конференции «Экстракция органических соединений - 2005». Воронеж, 2005. С.144.

47. Патент на полезную модель №47882 РФ. Установка для выделения 2,4-дихлорфенола I Ермаков A.A., Ермаков С.А. // 2005.

48. Патент №2268877 РФ. Способ получения 2-хлор-4-нитрофенола / Ермаков A.A., Ермаков С.А., Поломарчук Н.И. // 2006.

49. Патент №2268879 РФ. Способ получения трис (2-оксиэтил) аммоний-о-крезоксиацетата / Ермаков A.A., Ермаков С.А., Поломарчук Н.И. // 2006.

Подписано в печать 14.02.2006 г. Заказ № 18

Формат 60x84/16 Тираж 120 экз.

Ризография НИЧ ГОУ ВПО «УГТУ-УПИ» 620002, г.Екатеринбург, ул. Мира, 19

Введение.

1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ИССЛЕДОВАНИЙ В ОБЛАСТИ МАССООБМЕНА, ПРОТЕКАЮЩЕГО В УСЛОВИЯХ САМОПРОИЗВОЛЬНОЙ МЕЖФАЗНОЙ КОНВЕКЦИИ.

1.1. Эффект Марангони и самопроизвольная межфазная конвекция.

1.2. Методы обнаружения и исследования СМК.

• 1.3. Условия возникновения самопроизвольной межфазной конвекции.

1.4. Массопередача с химической реакцией в условиях СМК.

1.5. Массопередача в многокомпонентной системе.

1.6. Выводы и постановка задач исследования.

2. ИССЛЕДОВАНИЕ МАСОПЕРЕДАЧИ С ХИМИЧЕСКОЙ РЕАКЦИЕЙ В УСЛОВИЯХ СМК ЧЕРЕЗ ПЛОСКУЮ ГРАНИЦУ РАЗДЕЛА ФАЗ.

2.1. Методическая часть.

2.1.1. Выбор объектов исследования.

2.1.2. Описание экспериментальной установки и методики проведения эксперимента.

2.1.3. Методика обработки экспериментальных данных по изучению массопередачи с химической реакцией в условиях СМК через плоскую границу

раздела фаз.

2.1.4. Методики обнаружения СМК при массопередаче с химической реакцией через плоскую границу раздела фаз.

2.1.5. Выбор факторов, определяющих возникновение межфазной неустойчивости. Оценка условий возникновения межфазной неустойчивости и интенсивности СМК при массопередаче с химической реакцией.

2.1.6. Выбор области протекания процесса.

2.2. Влияние физико-химических факторов на закономерности массопередачи с химической реакцией в условиях СМК.

2.2.1. Влияние межфазного натяжения системы.

2.2.2. Влияние концентрационного уровня переносимого вещества.

2.2.3. Влияние концентрационного уровня связующего реагента.

2.2.4. Влияние поверхностной активности переносимого вещества.

2.2.5. Влияние вязкости отдающей и принимающей фаз.

2.2.6. Влияние принудительной конвекции.

2.3. Моделирование процесса массопередачи с химической реакцией в условиях СМК через плоскую границу раздела фаз.

2.3.1. Математическое описание процесса массопередачи в условиях СМК.

2.3.2. Расчет процесса массопередачи с химической реакцией в условиях СМК через плоскую границу раздела фаз.

2.4. Выводы.

3. ИССЛЕДОВАНИЕ МАССОПЕРЕДАЧИ С ХИМИЧЕСКОЙ РЕАКЦИЕЙ В УСЛОВИЯХ СМК ЧЕРЕЗ СФЕРИЧЕСКУЮ ГРАНИЦУ РАЗДЕЛА ФАЗ.

3.1. Методическая часть.

3.1.1. Выбор объектов исследования.

3.1.2. Описание экспериментальной установки и методики проведения эксперимента.

3.1.3. Методика обработки экспериментальных данных по изучению массопередачи с химической реакцией в условиях СМК на сферической границе раздела фаз.

3.1.3.1. Методика обработки экспериментальных данных по массопередаче с химической реакцией в условиях СМК в период образования капли.

3.1.3.2. Методика обработки экспериментальных данных по массопередаче с химической реакцией в условиях СМК в период «свободного» движения капли.

3.1.4. Методики обнаружения СМК при массопередаче с химической реакцией через сферическую границу раздела фаз.

3.1.5. Выбор области протекания процесса, высоты колонны и времени каплеобразования.

3.2. Влияние физико-химических факторов на величину "концевого эффекта" в период каплеобразования при массопередаче с химической реакцией в условиях СМК.

3.2.1. Влияние межфазного натяжения системы на величину концевого эффекта».

3.2.2. Влияние начальной концентрации переносимого вещества на величину «концевого эффекта».

3.2.3. Влияние концентрации связующего реагента на величину концевого эффекта».

3.2.4. Влияние поверхностной активности переносимого вещества на величину «концевого эффекта».

3.2.5. Влияние вязкости отдающей и принимающей фаз на величину концевого эффекта».

3.2.6. Влияние направления массопередачи (из капли и в каплю) на величину «концевого эффекта».

3.3. Влияние физико-химических факторов на закономерности массопередачи с химической реакцией в условиях СМК во время «свободного» движения капли.

3.3.1. Влияние межфазного натяжения системы.

3.3.2. Влияние концентрационного уровня переносимого вещества.

3.3.3. Влияние концентрационного уровня связующего реагента.

3.3.4. Влияние поверхностной активности переносимого вещества.

3.3.5. Влияние вязкости отдающей и принимающей фаз.

3.4. Моделирование процесса массопередачи с химической реакцией в условиях СМК через сферическую границу раздела фаз.

3.4.1. Расчет процесса массопередачи с химической реакцией в условиях СМК в период каплеобразования.

3.4.2. Расчет процесса массопередачи с химической реакцией в условиях СМК в период «свободного» движения капли.

3.5. Выводы.

4. ИССЛЕДОВАНИЕ МАССОПЕРЕДАЧИ С ХИМИЧЕСКОЙ РЕАКЦИЕЙ В УСЛОВИЯХ

СМК В ГРАВИТАЦИОННЫХ ЭКСТРАКТОРАХ.

4.1. Методическая часть.

4.2. Исследование массопередачи с химической реакцией в условиях СМК в распылительной колонне.

4.2.1. Описание экспериментальной установки и методики проведения эксперимента.

4.2.2. Методика обработки экспериментальных данных по изучению массопередачи с химической реакцией в условиях СМК в распылительной колонне.

4.2.3. Закономерности массопередачи с химической реакцией в условиях СМК в распылительной колонне.

4.3. Исследование массопередачи с химической реакцией в условиях СМК в тарельчатой колонне.

4.3.1. Описание экспериментальной установки и методики проведения эксперимента.

4.3.2. Методика обработки экспериментальных данных по изучению массопередачи с химической реакцией в условиях СМК в тарельчатой колонне.

4.3.3. Закономерности массопередачи с химической реакцией в условиях СМК в тарельчатой колонне.

4.4. Исследование массопередачи с химической реакцией в условиях СМК в диафрагменном смесителе.

4.4.1. Описание экспериментальной установки и методики проведения эксперимента.

4.4.2. Закономерности массопередачи с химической реакцией в условиях СМК в диафрагменном смесителе.

4.5. Моделирование процесса массопередачи с химической реакцией в условиях СМК в гравитационных экстракторах.

4.5.1. Постановка задачи и вывод модели для тарельчатой колонны.

4.5.2. Постановка задачи и вывод модели для распылительной колонны.

4.6. Выводы.

5. ИНТЕНСИФИАЦИЯ ПРОЦЕССА ЭКСТРАКЦИИ ХЛОРФЕНОЛОВ

В ПРОИЗВОДСТВЕ АМИННОЙ СОЛИ 2,4 - ДИХЛОРФЕНОКСИУКСУСНОЙ

КИСЛОТЫ.

5.1. Исследование совместной массопередачи веществ в многокомпонентной системе.

5.1.1. Исследование кинетики совместной массопередачи микро- и макрокомпонентов через плоскую границу раздела фаз в условиях СМК.

5.1.2. Исследование кинетики совместной массопередачи двух компонентов с соизмеримыми концентрациями через плоскую границу раздела фаз в условиях СМК.

5.1.3. Расчет диффузионных потоков переносимых компонентов при совместной массопередаче через плоскую границу раздела фаз в условиях СМК.

5.1.4. Исследование кинетики совместной массопередачи микро- и макрокомпонентов через сферическую границу раздела фаз в условиях СМК.

5.1.5. Исследование кинетики совместной массопередачи двух компонентов с соизмеримыми концентрациями через сферическую границу раздела фаз в условиях СМК.

5.1.6. Исследование кинетики совместной массопередачи двух компонентов в условиях СМК в период каплеобразования.

5.1.7. Расчет диффузионных потоков переносимых компонентов при совместной массопередаче через сферическую границу раздела фаз в условиях СМК.

5.1.8. Исследование кинетики совместной массопередачи микро- и макрокомпонентов в гравитационных экстракторах в условиях СМК.

5.1.9. Исследование кинетики совместной массопередачи компонентов с соизмеримыми концентрациями в гравитационных экстракторах в условиях СМК.

• 5.1.10. Расчет диффузионных потоков переносимых компонентов при совместной массопередаче в гравитационных экстракторах в условиях СМК.

5.2. Экстракционная очистка технического 2,4-дихлорфенола.

5.2.1. Экстракция 2,4-ди- и 2,6-дихлорфенолов на лабораторной и опытно-промышленной установке.

5.2.2. Промышленная установка экстракционной очистки технического 2,4-дихлорфенола.

5.3. Регенерация тетрахлорэтилена в производстве фенокси, крезокси и 2,4дихлорфеноксиуксусных кислот.

5.3.1. Регенерация тетрахлорэтилена на опытно-промышленном диафрагменном смесителе.

5.4. Выводы.

Массообменные процессы нашли широкое практическое применение в химической, фармацевтической, атомной, металлургической и многих других отраслях промышленности [1, 2]. Интенсификация массообменных процессов является одной из актуальных задач химической технологии. Одним из способов ее решения является проведение процессов массообмена в условиях гидродинамической неустойчивости межфазной поверхности, сопровождающейся интенсивным движением в приповерхностных слоях контактирующих фаз, что способствует более быстрому обновлению поверхности и приводит к значительному увеличению скорости массопередачи [3-13]. Эта неустойчивость обусловлена появлением касательных напряжений, образующихся за счет градиентов концентрации, температур, электрических зарядов и т.п.

Среди внешних факторов, ответственных за возникновение межфазной неустойчивости, особое место занимает химическая реакция. Химические реакции могут выполнять роль источников (стоков) для различных химических компонентов и, таким образом, создавать градиенты концентраций, которые, в свою очередь, влияют на градиенты межфазного натяжения, устойчивость межфазной границы и интенсивность конвективного движения вблизи поверхности раздела фаз. Кроме того, химические реакции могут существенно изменять движущие силы процессов переноса и, следовательно, величину диффузионных потоков.

Известные исследования по массопередаче с химической реакцией [14-19], демонстрирующие наличие эффекта межфазной конвекции и увеличение скорости массопередачи при введении в систему химической реакции, носят в основном качественный характер, который порой противоречив и требует дополнительного и более детального изучения. В литературе нет моделей для расчета скорости массопередачи с химической реакцией в условиях самопроизвольной межфазной конвекции (СМК), уравнений, отражающих взаимосвязь интенсивности СМК с физико-химическими факторами экстракционных систем и позволяющих количественно оценить условия возникновения межфазной неустойчивости и интенсивность СМК, т.е. нет возможности математически описать закономерности массопередачи с химической реакцией в условиях СМК на лабораторных установках и осуществлять масштабный переход от лабораторных к опытно-промышленным аппаратам. Таким образом, для промышленного использования явления самопроизвольной межфазной конвекции проведенных исследований явно недостаточно.

Все вышеизложенное позволяет определить одну из основных задач при изучении закономерностей массопередачи с химической реакцией в условиях СМК, а именно, систематическое исследование влияния физико-химических факторов на условия возникновения межфазной неустойчивости и интенсивность массопередачи с химической реакцией в условиях СМК.

Учитывая, что в промышленных условиях взаимодействие фаз может осуществляться как в пленочном режиме, так и при их диспергировании, необходимо изучить закономерности массопередачи с химической реакцией в условиях СМК при переносе вещества через плоскую и сферическую границы раздела фаз. Выяснить, существует ли межфазная неустойчивость в условиях стесненного движения капель, ее влияние на интенсивность массопередачи с химической реакцией в этих условиях и эффективность массообменной аппаратуры. Решение перечисленных вопросов изложено в последующих главах и является не только новой информацией и вкладом в исследование проблемы, связанной с поиском новых механизмов интенсификации массообмена, но и возможно одним из путей, позволяющих наиболее эффективно использовать явление СМК в прикладных целях.

Представленная информация не исчерпывает весь спектр лежащих перед исследователями в этой области проблем, поскольку исследования в данной работе ограничены системой жидкость-жидкость (применительно к экстракционным процессам, сопровождаемым химической реакцией) и рассматривается лишь один вид межфазной неустойчивости - концентрационно-капиллярная, но позволит, как мы надеемся, продвинуться по пути создания количественной теории массообменных процессов, протекающих в условиях гидродинамической неустойчивости поверхности раздела фаз.

Диссертационная работа включает в себя пять глав. В первой главе описано современное состояние исследований в области массообмена в системе жидкость-жидкость при наличии межфазной неустойчивости. Отражены новейшие экспериментальные методы обнаружения СМК, рассмотрены условия ее возникновения, представлены последние достижения в области массопередачи с химической реакцией в режиме межфазной нестабильности. На основании анализа современного состояния исследований сформулированы основные задачи, требующие решения для успешного использования явления СМК в процессах жидкостной экстракции.

Во второй главе представлены исследования по массопередаче с химической реакцией в условиях СМК через плоскую границу раздела фаз. Приведено обоснование методов и объектов исследования, подробно описаны методики эксперимента и обработка экспериментальных данных. Обсуждаются полученные закономерности по влиянию основных физико-химических факторов на условия возникновения межфазной неустойчивости и интенсивность массопередачи с химической реакцией в условиях СМК.

Изложен материал по получению корреляционных уравнений, позволяющих в пределах изученных параметров оценить интенсивность массопередачи с химической реакцией в режиме межфазной нестабильности и значения параметров, при которых возможно возникновение СМК. Даны оценки гидродинамических параметров СМК.

Третья глава работы посвящена изучению влияния основных физико-химических факторов экстракционных систем на процесс массопередачи с химической реакцией в условиях СМК через сферическую границу раздела фаз. Представлены закономерности массопередачи с химической реакцией в условиях СМК в период каплеобразования и период «свободного» движения капли при различных направлениях массопередачи (из капли, в каплю). Произведен расчет степени извлечения (насыщения) для двух периодов: каплеобразования и «свободного» движения капли. С помощью компьютерной программы БТАТКТИСА подобраны эмпирические коэффициенты .модели. Здесь же проведено сравнение теоретических значений с экспериментально полученными данными.

В четвертой главе представлены исследования закономерностей массопередачи с химической реакцией в режиме межфазной нестабильности в гравитационных экстракторах. Изучено влияние СМК на эффективность работы лабораторных аппаратов на примере распылительной, тарельчатой экстракционных колонн и диафрагменного смесителя. Предложены системы уравнений для расчета профиля концентраций по высоте экстракционных колонн с учетом продольного перемешивания.

В пятой главе изучены закономерности совместной массопередачи нескольких веществ в многокомпонентной системе в условиях СМК. Изучена кинетика совместной массопередачи: микро- и макрокомпонептов, двух компонентов с соизмеримыми концентрациями через плоскую, сферическую границу раздела фаз и в условиях стесненного движения капель. Приведены результаты разработки промышленного процесса двухступенчатой экстракционной очистки технического 2,4-дихлорфенола от изомеров, а так же процесса регенерации тетрахлорэтилена от примесей фенола и хлорфенолов в производстве фенокси-, крезокси- и 2,4-дихлорфеноксиуксусных кислот.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Проведенные экспериментальные исследования массопередачи с химической реакцией в режиме межфазной нестабильности, на плоской и сферической границах раздела фаз, при стесненном движении капель в лабораторных, опытных и промышленных аппаратах, показали новые возможности использования явления самопроизвольной межфазной конвекции для интенсификации массопередачи с химической реакцией в процессах жидкостной экстракции.

2. Разработана методика экспериментальных исследований по изучению влияния физико-химических и гидродинамических факторов на условия возникновения межфазной неустойчивости и интенсивность массопередачи с химической реакцией в условиях СМК. Разработана методика обнаружения самопроизвольной межфазной конвекции, основанная на определение интерференционной картины в экстракционной системе при массопередаче поверхностно-активного вещества. Предложен метод экспериментального определения чисел Марангони с последующим использованием их для идентификации режимов массопередачи.

3. Предложено уравнение, описывающее процесс массопередачи с химической реакцией в условиях СМК, характерной особенностью которого является нелинейная зависимость потока от движущей силы процесса. Для характеристики закономерностей массопередачи с химической реакцией в условиях СМК введены параметры: коэффициент интенсивности СМК (ксМК) и критическая концентрация (скр), а также параметр Ь характеризующий смену фазовых сопротивлений процесса массопередачи с химической реакцией в режиме межфазной нестабильности.

4. Экспериментально на плоской границе раздела фаз установлено:

- с понижением межфазного натяжения системы за счет уменьшения градиентов межфазного натяжения интенсивность СМК (ксМК) падает, критическая концентрация не изменяется;

- с ростом начальной концентрации переносимого вещества понижается межфазное натяжение системы, что приводит к уменьшению градиентов межфазного натяжения, и соответственно к снижению коэффициента интенсивности СМК, критическая концентрация возрастает;

- увеличение концентрационного уровня связующего реагента способствует снятию диффузионного сопротивления массопередаче со стороны принимающей фазы, что приводит к созданию условий, при которых возможно возникновение СМК, а также к интенсификации уже существующей;

- с ростом поверхностной активности переносимого компонента за счет увеличения градиентов межфазного натяжения коэффициент интенсивности СМК увеличивается, критическая концентрация уменьшается;

- увеличение вязкости как отдающей, так и принимающей фазы приводит к уменьшению интенсивности СМК и возрастанию критической концентрации. В первом случае это связано с превалирующим действием вязких сил над поверхностными, во втором - с возрастанием диффузионного сопротивления массопередаче со стороны принимающей фазы;

- с увеличением интенсивности принудительной конвекции коэффициент интенсивности

СМК возрастает, соответственно растет и интенсивность массопередачи в условиях СМК, критическая концентрация не меняется.

5. Получены корреляционные уравнения, позволяющие рассчитать: коэффициент интенсивности СМК (ксмк) и критическую концентрацию (Скр.); диффузионные потоки и оценить характерные размеры циркуляционных ячеек или вихрей, скорость движения жидкости в циркуляционной ячейке.

6. Установлено, что массовые потоки переносимого вещества в период каплеобразования («концевой эффект») и в период «свободного» движения капли в значительной степени обусловлены протеканием процесса массопередачи с химической реакцией в режиме межфазной нестабильности.

7. Исследование влияния физико-химических факторов на процесс массопередачи с химической реакцией в условиях СМК в период каплеобразования показало:

- с уменьшением межфазного натяжения системы величина «концевого эффекта» уменьшается;

- с ростом начальной концентрации переносимого вещества значения «концевого эффекта» увеличиваются. Повышение концентрации связующего реагента на величину «концевого эффекта» существенно не влияет;

- с увеличением поверхностной активности переносимого компонента значения «концевого эффекта» постоянны;

- с увеличением вязкости отдающей фазы величина «концевого эффекта» уменьшается;

1 - с увеличением вязкости принимающей фазы величина «концевого эффекта» изменяется незначительно;

- качественные закономерности массопередачи с химической реакцией при образовании капли определяются фазой, где развита СМК, и не зависят от направления массопередачи (из капли в сплошную фазу и наоборот). Количественные закономерности в зависимости от направления массопередачи различаются, так при переносе вещества в каплю величина концевого эффекта» значительно больше, чем при массопередаче из капли при прочих равных условиях.

8. При исследовании влияния физико-химических факторов на закономерности массопередачи с химической реакцией в условиях СМК в период «свободного» движения капли, установлено:

- качественные закономерности массопередачи с химической реакцией в условиях СМК через сферическую и плоскую границы раздела фаз сохраняются; ► - количественные закономерности существенно отличаются, что связано с гидродинамической обстановкой в капле и сплошной среде. Абсолютные значения коэффициента интенсивности СМК (ксмк) выше, а критической концентрации ниже (скр.), чем в аналогичных исследованиях по влиянию физико-химических факторов на закономерности массопередачи с химической реакцией в условиях СМК на плоской границе раздела фаз.

9. Получены уравнения для расчета степени извлечения (насыщения) при массопередаче с химической реакцией в условиях СМК из капли и в каплю для периода каплеобразования и для периода «свободного» движения капли. Даны примеры расчета. Доказана хорошая согласованность расчетных (формула Геддеса) и экспериментальных значений коэффициентов массопередачи. Ошибка не превышает 15 %.

10. Установлено, что СМК существенно влияет на эффективность лабораторных, опытных и промышленных гравитационных экстракторов. Интенсивность СМК в условиях к стесненного движения капель зависит от физико-химических факторов экстракционных систем и гидродинамической неравномерности. Наличие СМК увеличивает эффективность массообмена в исследованных промышленных процессах экстракции более чем в 2 раза.

И. Получены системы уравнений, позволяющие описать распределение концентрации переносимого вещества по высоте распылительной и тарельчатой колонн при массопередаче с химической реакцией протекающей в условиях СМК. Расчетные и экспериментальные величины концентраций имеют удовлетворительную сходимость.

12. Установлено, что при совместной массопередачи компонентов через плоскую и сферическую границы раздела фаз в режиме межфазной нестабильности наблюдаются 1 эффекты диффузионного и гидродинамического взаимодействия. В результате, при односторонней совместной массопередаче микро- и макрокомпонентов в условиях СМК, инициированной макрокомпонентом, происходит интенсификация переноса микрокомпонента (независимо от его поверхностно-активных свойств), по сравнению с его индивидуальным переносом.

При односторонней совместной массопередаче двух компонентов с соизмеримыми концентрациями в режиме межфазной нестабильности эффекты взаимодействия переносимых компонентов зависят от соотношения массовых потоков (концентрационный уровень компонентов), от поверхностно-активных свойств компонентов, от соотношения фазовых сопротивлений массопередаче.

Получены уравнения, позволяющие рассчитать параметры массопередачи протекающей в режиме межфазной нестабильности, а также уравнения массопередачи, учитывающие закономерности взаимодействия компонентов при наличии СМК.

13. Разработанные методики расчета на основании справочных данных и результатах лабораторного исследования, дают возможность анализировать кинетику процессов в экстракционных аппаратах, массопередача с химической реакцией в которых протекает в условиях СМК, определять оптимальные кинетические режимы.

14. Научные и прикладные результаты исследований реализованы при промышленном проектирование установки очистки технического 2,4-ДХФ от изомеров, а также в производстве фенокси, крезокси и 2,4-дихлорфеноксиуксусных кислот для стадии регенерации тетрахлорэтилена.

337

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Исследования массопередачи с химической реакцией в режиме межфазной нестабильности показали, что использование явления самопроизвольной межфазной конвекции (эффект Марангони) значительно увеличивает скорость экстракционных процессов, повышает эффективность массообменной аппаратуры. Разработанная в диссертации методология позволяет исследовать кинетику массопередачи с химической t реакцией в условиях СМК на плоской и сферической границах раздела фаз, идентифицировать режимы массопередачи, определить условия возникновения межфазной неустойчивости и границы ее существования. Дает возможность разработки рекомендаций по использованию явления СМК в промышленных производствах.

Кинетические закономерности по совместной массопередаче двух веществ в многокомпонентной системе, представленные в работе, показывают, что явление СМК способно в значительной мере влиять на эффекты диффузионного и гидродинамического взаимодействия переносимых компонентов и оказывать ускоряющее воздействие на процесс переноса веществ.

Уравнения, полученные на основе полуэмпирической модели массопередачи в режиме межфазной нестабильности, позволяют рассчитать характерные размеры образующихся диссипативных структур и массовые потоки переносимых веществ. Разработанные корреляционные уравнения, на основании справочных данных и результатах лабораторного исследования, дают возможность определить критические условия возникновения СМК и рассчитать интенсивность массопередачи с химической реакцией в режиме межфазной нестабильности, то есть в конечном итоге интенсифицировать процесс массообмена. Методика расчета ВЕП экстракционных колонных аппаратов может быть использована при проектировании производств в процессах жидкостной экстракции, в которых массопередача с химической реакцией протекает в условиях СМК.

Методики исследований применялись при разработке способов очистки методами жидкостной экстракции реакционных масс и промежуточных продуктов. Результаты » исследований, в виде рекомендаций использовались для промышленного проектирования установки очистки технического 2,4-ДХФ от изомеров и в производстве фенокси, крезокси и 2,4-дихлорфеноксиуксусных кислот для стадии регенерации тетрахлорэтилена.

1. Трейбал Р. Жидкостная экстракция. М.: Химия, 1966. 724 с.

2. Последние достижения в области жидкостной экстракции / Под ред. К.Хансона. М.: Химия, 1974.448с.

3. Velarde M.G. Castillo J.L. Transport and reactive phenomena leading to interfacial instability// Convective transport an instability phenomena /Edited by Zierep J., Ovitel H. Braun Verlag. 1981. P.235-264.

4. Sawistowski H. Interfacial convection. Ber. Bunsenges // Phys. Chem. 1981. B.85. №10. P. 905-909.

5. Sawistowski H., Coltz G.E. The effect of interface phenomena on mass-transfer rates in liquidliquid extraction //Trans. Instn.Chem.Engrs. 1963. V.41. № 4. P.174-181.

6. Sherwood Т.К. Über Interfacial phenomenal in liquid extraction // J.Chem.Ind.Eng.Chem. 1957. V.49. № 6. P.l030-1034.

7. Lewis J.B. Der Mehanismus der Massenübertradung von gelosten Steffen durch Grenzflüchen zwischen Flüssigkeiten. 3. Mitt. Der Übergang von Uranylnitrat zwischen Lösungsmittel und mässerigen Phasen // Chem.Eng.Schi. 1958. V.8. P.295-301.

8. Clark Michael W., King GJudson. Evaporation rates of voltaic liquids in a laminar flow system //Am.Inst.Chem.Eng.J. 1970. V.16. № 1. P. 64-75.

9. Linde H., Kretzsehman G, Beiträge zur Kennthis des Stoffanstausches an der flussig-flussig Phasengrenze //J.Pract.Chem. 1962. V.15. Hf.3-4. P.288-302.

10. Maroudas N.G. Sawistowski H Simultaneous transfer of two solutes across liquid-liquid interfaces // Chem. Eng.Schi. 1964. V.19. № 11. P.919-931.

11. Lewis J.B. Der Mehanismus der Massenübertradung von gelösten Steffen durch Grenzflüchen zwischen Flüssigkeiten // Chem.Eng.Schi. 1954. V.3. P.248-278.

12. Karr A.E. and Scheibel S.G. Mass transfer between immiscible liquids in continious flow in an agitated chamber//Chem.Eng.Progr.Symposium. 1954. Ser.50. № 10. P.73-92.

13. Anderes G. Einfluf der Oberflächen Spannung auf den Stoffanstaugch zwischen Dampfblasen und Flüssigkeit // Chem.Ing.Techn. 1962. V.34. № 9. P.537-602.

14. Seto P., Furter W.F. and Johrsor A.I. Reaction Accompanied Mass Transfer Between Liquid Phases //T.GJ.Ch.Eng. 1965. V.43. №6. P.292.

15. Ruckenstein E., Berbente C. The occurrence of interfacial turbulence in the case of diffusion accompanied by chemical reaction // Chem.Eng.Sci. 1964. V.19. №5. P.329-348.

16. SherwoodT.K., Wei Y.C. Interfacial Phenomena in Liquid Extraction // Industrial and Engineering Chemistry. 1957. V 49. №6. P. 1030-1033.

17. Дупал А.Я., Тарасов B.B., Ягодин Г.А., Арутюнян В.А. Самопроизвольная поверхностная конвекция при экстракции лантаноидов ди-2-этилгликсилфосфорной кислоты // Колл. Ж. 1988. Т.50. № 2. С. 355-358.

18. Пряхина Т.П., Данилов В.А., Ермаков A.A. Экстракция в режиме поверхностной конвекции с быстрой химической реакцией //ЖПХ. 1981. Т.54. №8. С.1768-1772.

19. Дильман В.В., Найденов В.И. О межфазной неустойчивости и влиянии градиента поверхностного натяжения на скорость хемосорбции при гравитационном течении жидкой пленки // ТОХТ. 1986. Т.20. №3. С.316.

20. Гидродинамика межфазных поверхностей: Сб. статей / Под ред. Ю.А. Буевича, Л.М. Рабиновича. М.: Мир, 1984. 210с.

21. Савистовский Г. Межфазные явления. Последние достижения в области жидкостной экстракции / Под ред. К. Хансона. М.: Химия, 1974. С.204-254.

22. Marangoni С. Sull espansione delle gocciedi un liquido galleggiante sylla superficie di altro liquido. // Fnsi. Pavia. 1965.

23. Ward A.F.H. and Brooks L.H. Diffusion across interfaces // Trans.Faraday Soc. 1952. V.48. P.1124-1136.

24. Lewis J.B., Pratt H.R.C. Oscillating droplets // Nature. 1953. V.171. P.1155-1156.

25. Carner F.H., Nutt C.W., Montadi M.F. Pulsation and mass transfer of pendent liquid droplets // Nature. 1955. V.175. P.603-605.

26. Sigwart K., Nacsenstein H. Vorgänge an der Grenzflächenzweier Flüssige phasen // Naturwissenschaft. 1955. V.42. №16. P.458-459.

27. Kroepelin H., Neuman H.I. Eruptive exchange at plane interfaces // Naturwissenschaft. 1957. V.44. P.304-311.

28. Sawistowski H., James B.R. Einfluf von Oberflächenenscheinungen auf die Stoffdurchgangszehlen bei der Flüssig Flüssig - Extraction // Chem.Ing.Techn. 1963. V.35. №3. P. 175-179.

29. Jebsen-Marwedel H. Capillary hydrodynamics in soluble liquid pairs as a result of "negativesurface tension" //Kolloid.Z. 1948. V.lll. P.46-53.

30. Jettman W. and Roesler F.C. Capillary hydrodynamics according to H. Jebsen-Marwedel // Kolloid.Z. 1951. V.123. P.2-11.

31. Orell A., Westwater J.W. Natural convection cells accompanying liquid-liquid extraction // Ghem.Eng.Sci. 1961. V.16. №1/2. P.127-136.

32. Orell A., Westwater J.W. Spontaneous interfacial cellular convection accompanying mass transfer: ethylene glycol acetic acid ethyl acetate // AIChE J. 1962. V.8. №3. P.350-356.

33. Linde H., Schwarz E. Untersuchungen zur Characteristik der focien Grenzflächenkonvektion beim Stoffübergang an Grensan // Z.Phys.Chem. 1968. B.224. №516. S.331-352.

34. Linde H., Praff S., Zirkeil Chu. Strömungsuntersuchungen zur hydrodynamischen Instabilität flüssig-gasförmigen Phasengrensen mit Hilfe der Kappillarspaltmethode // Z.Phys.Chem. 1964.1. B.225. H.l/2. S.72-100.

35. Linde H., Schwarz E, Grogen K. Zum auftretan des Oszillatorischen .Regime der Marangonicstabillität beim Stoffübergang // Chem.Eng.Sci. 1967. V.22. №6. P.823-836.

36. Linde H., Schwarz E. Wilke H. Dissipative structures and nonlinear kinetics of the Marangoni-instability // Lecture Notes in Physics. №105. Springer-Verlag. 1979. P.75-120.

37. Елюхин B.A., Калимулина Л.А. Нелинейные диспергирующие волны на поверхности неизотермической жидкой пленки // Изв.АН СССР: механика жидкости и газа. 1979. №1.1. C.83.

38. Елюхин В.А., Холпанов Л.П., Малюсов В.А. Волновые течения неизотермических жидких пленок // ТОХТ. 1983. Т. 17. №4. С.484.

39. Елюхин В.А., Холпанов Л.П. Самоорганизация, маломодовый хаос и многомодовая турбулентность в неустойчивых системах химической технологии // ТОХТ. 1989. Т.23. №6. С.741-751.

40. Буевич Ю.А., Рабинович Л.М. Гидродинамика и массообмен в жидкой пленке в присутствии нерастворимых поверхностно-активных или инактивных веществ // ИФЖ. 1979. Т.36. №1. С.32.

41. Schwarz Р., Bielcki J., Linde Н. Origin and behavior of a dissipate structure of the Marangoni instability// Z.Phys.Chem. 1985. B.266. №.4. S.731-739.

42. Lewis J.B., Pratt H.R.C. Oscillating droplets // Nature. 1953. V.l71. № 4365. P.l 155-1156.

43. Sigwart К., Nacsenstein H. Vorgänge an der Grenzfläcgenzweier Flüssige phasen // Naturwissenschaft. 1955. V.42. №16. P.458-459.

44. Davies T.V., Haydon D.A. An investigation of droplet oscillation during mass transfer. II. A dynamical investigation of oscillating spherical droplets // Proc.Roy.Soc. 1958. A.243. P.492-499.

45. Haydon D.A. An investigation of droplet oscillation during mass transfer. I. The conditions necessary, and the source of the energy for the oscillations // Proc. Roy. Soc. 1958. A.243. P.483-491.

46. Sorensen T.S., Heunenberg M. Instability of spherical drop with surface chemical reactions and transfer of surfactants // Lecture Notes in Physics. № 105. Springer-Verlag. Berlin. 1979. P.276-315.

47. Neuman H.J. Zur Bedentung von Grenzflächen Eruption // Z. Electrochem. 1962. B.66. №.7. S.555-559.

48. Hughes F.A. On the direct observation of films formed at a liquid-liquid interface during the extraction of metals // Hydrometallurgy. 1978. V.3. №1. P.85-90.

49. Thissen D. Flüssige filme unter Stoffubergangsbedingungen // Z.Phys.Chem. 1967. V.232. H. 1/2. S.27-38.

50. Thompson P.J., Batey W., Watson R.J. Interfacial activity in the two phase systems // Extraction'84: Symposium on liquid-liquid extraction. Science. 1984. P.231-244.

51. Dankwerts P.V., da Silva A.T. Surface instability during the adsorption of CO2 by monoethanolamine solutions // Chem.Eng.Sci. 1967. V.22. №11. P.1513.

52. Austin L.J., Ying W.E., Sawistowski H. Interfacial phenomena in binary liquid- liquid systems //Chem.Eng.Sci. 1966. V.21.№21. P. 1109-1110.

53. Thornton J.D., Anderson T.J. Surface reneval phenomena in liquid- liquid droplet systems with and without mass transfer // Int.J.Heat Mass transfer. 1981. V.24. №1. P.1847-1848.

54. Scriven E.L. Sternling C.V. The Marangoni effects // Nature. 1960. V.187. P.186-188.

55. Кремнев Л.Я., Сквирский Л.Я., Островский M.B., Абрамзон A.A. О сопротивлении массопереносу в гетерогенной системе жидкость-жидкость // ЖПХ. 1965. Т.5. № 3. С.401-407.

56. Островский М.В., Фрумин Г.Т., Абрамзон A.A. О некоторых закономерностях самопроизвольной поверхностной конвекции при экстракции в системе жидкость-жидкость // ЖПХ. 1968. Т.41. № 4. С.803-810.

57. Островский М.В., Фрумин Г.Т., Кремнев Л.Я., Абрамзон A.A. Об условии возникновения самопроизвольной поверхностной конвекции при массопереносе // ЖПХ. 1967. Т.40. №6. С.1319-1327.

58. Линде Г., Шварц П. Об одной модели гидродинамической неустойчивости // ТОХТ. 1971. Т.5. №3. С.401^07.

59. Linde Н., Friese Р. Experimenteller Nachwies einer neuen hydrodynamischen Oberflächenstabilität //Z.Phys.Chem. 1971. B.247. H.5-6. S.225-232.

60. Bakker C.A.P., von Buytenen P.M., Beck W.I. Interfacial phenomena and mass transfer // Chem.Eng.Schi. 1966. V.21. H.ll. P.1039-1046.

61. Васильев A.A. Теневые методы. M.: Наука, 1968. 145с.

62. Линде Г. Применение теневого метода определения оптической плотности к исследованию процессов переноса вещества через поверхность раздела фаз // Колл. Ж. 1960. Т.22. №3. С.323-333.

63. Nakaike V., Tadenuma V., Sato Т., Fujinava К. Optical study of interfacial turbulence in a liquid- liquid system // Int.J.Heat.Mass.Transfer. 1971. V.14. №12. P.1951-1961.

64. Thomas W.J., Nichol E. Mch. Interfacial turbulence accompanying absorption with reaction // Trans.Inst.Chem.Engrs. 1969. V.47. №10. P.325-331.

65. Thomas W.J., Nichol E. Mch. An optical study of interfacial turbulence occurring during the absorption of C02 into monoethanolamine // Chem.Eng.Sci. 1967. V.22. №12. P.l877-1878.

66. Odekav A.J.M.A., Sawistowski H. Interferometrie study of gas absorption with chemical reaction // Chem.Eng.Sci. 1971. V.26. №10. P.1772-1781.

67. Самохин С.П., Вайсов Д.В., Пожарская Г.И., Ермаков С.А., Ермаков A.A. Исследование массопереноса в условиях межфазной конвекции методом корреляционной спектроскопии //ЖФХ. 2000. Т.74. №8. С.1502-1505,

68. Кутепов A.M., Покусаев Б.Г., Казенин Д.А., Карлов С.П., Вязьмин A.B. Экспериментальные исследования межфазного массопереноса в системе газ-жидкость оптическими методами // ТОХТ. 2001. Т.35. №3. С.227-231.

69. Островский М.В., Абрамзон А.А., Барсуков И.И. Влияние самопроизвольной поверхностной конвекции на коэффициент массопереноса // Изв.ВУЗов СССР: Хим. и хим.технология. 1973. Т.41. №6. С.955-960.

70. Островский М.В., Абрамзон А.А., Калугина С.К. О расчете коэффициентов массопереноса в процессе жидкостной экстракции // ЖПХ. 1972. Т.45. №3. С.574-579.

71. Абрамзон А.А., Зайченко Л.П., Файнгольд С.И. Поверхностно-активные вещества. Л.: Химия, 1988. 200с.

72. Susin D.G., Smigelschi О., Ruckenstein Е. Some Experiments on the Marangoni effect //A.J.Ch.EJourn. 1967. V.13. №6. P.1120-1124.

73. Кремнев Л.Я., Сквирский Л.Я., Абрамзон A.A. Массоперенос через границу раздела жидкость жидкость в присутствии поверхностно-активных веществ // Процессы химической технологии. Наука. 1965. С. 186-190.

74. Калугина С.К., Островский М.В., Абрамзон А.А. О различных кинетических режимах массопереноса в системах жидкость-жидкость // ЖПХ. 1973. Т.66. №6. С.1378-1381.

75. Linde Н., Thiesson D. Zum dynamischen Verhalted der fluiden Phasengrenze unter Stoffubergangsbedingungen // Z.Phys.Chem. 1962. B.221. H.l/2. S.97-114.

76. Аксельрод Ю.В., Дильман B.B., Фурмер Ю.В. Межфазная турбулентность в вертикально стекающей пленке жидкости при хемосорбции // ТОХТ. 1971. Т.5. №5. С.676-683.

77. Островский М.В., Конынин Ю.А., Ермаков А.А. Применение межфазного переноса поверхностно-инактивного вещества для обнаружения и характеристики самопроизвольной поверхностной конвекции //ЖПХ. 1978. Т.51. №3. С.565-572.

78. Norman С., Pomec Y., Velarde M.G. Convektive instability: A physicist's approach // Rev.Mod.Phys. 1977. V.49. №3. P.581-624.

79. Velarde M.G, Norman C. Convection // Sci.Amer. 1980. V.243. №1. P.79-93.

80. Davies S.H. Thermocapillary instabilities //Ann.Rev.Fluid Mech. 1987. V.19. P.403-435.

81. Конынин Ю.А. Исследование влияния основных физико-химических параметров экстракционных систем на интенсивность самопроизвольной поверхностной конвекции: Дис. канд.хим.наук. Уфа, 1985. 214с.

82. Sternling C.V., Scriven L.E. Interfacial turbulence: hydrodynamic instability and the Marangoni effect//A.I.Ch.EJ. 1959. V.5. P.514-523.

83. Островский М.В., Голякова И.В. О самопроизвольной поверхностной конвекции при жидкостной экстракции в отсутствие примесей ПАВ // ТОХТ. 1975. Т.9. №5. С.643-647.

84. Пархоменко Н.И., Ермаков А.А., Максименко Н.З. Массоперенос в каплю при лимитирующем сопротивлении сплошной фазы в условиях самопроизвольной поверхностной конвекции // ЖПХ. 1983. Т.26. №10. С.2262-2265.

85. Ермаков А.А., Пархоменко Н.И., Максименко М.З. Исследование влияния вязкости сплошной и дисперсной фаз на массоперенос в каплю в условиях спонтанной поверхностной конвекции //ЖПХ. 1986. Т.59. №8. С.1785-1790.

86. Imaishi N., Fujinawa К., Tadaki Т. Effect of oscillatory instability on stability of two-fluid laurels //J.Chem.engJap. 1980. V.13. №5. P.360-365.

87. Кишеневский M.X., Корниенко T.C. Исследование кинетики массообмена в системах жидкость жидкость // ЖПХ. 1963. Т.86. №5. С. 1008-1016.

88. Островский М.В. Изменение межфазного натяжения, спонтанная поверхностная конвекция и различные кинетические режимы массообмена // ТОХТ. 1977. Т.П. №4. С.522-530.

89. Островский М.В. О возникновении крупномасштабной пульсирующей ячеистой конвекции на поверхности раздела фаз при экстракции в системах жидкость-жидкость // Колл. Ж. 1976. Т.38. №5. С.919-925.

90. Leban G., Coot A. Buoyancy and surface tension driven instabilities in presence of negative Rayleigh and Marangoni numbers // Acta Mech. 1982. V.43. №3-4. P.141-158.

91. Reichenbach J., Linde H. Linear perturbation analysis of surface-tension driven convection at a plane interface (Marangoni instability)//J.Coll.Int.Sci. 1981. V.84. №2. P.433-443.

92. Ермаков A.A. Интенсификация массообмена в условиях спонтанной межфазной конвекции при жидкостной экстракции: Дисс. док.тех.наук. М., 1991. 372с.

93. Островский М.В., Калугина С.К., Абрамзон А.А. Влияние принудительной и естественной конвекции на скорость массопереноса в системе жидкость-жидкость // ТОХТ. 1973. Т.7. №3. С.34Ф-352.

94. Островский М.В. Возникновение спонтанной поверхностной конвекции и изменение межфазного натяжения при многокомпонентной жидкостной экстракции с интенсивным перемешиванием //ЖПХ. 1979. Т.52. №3. С.576-581.

95. Levich V.G., Krylov V.S. Surface tension-driven phenomena // Annual Rev.Fluid Mech. 1969. V.l. P.293-314.

96. Левич В.Г. Физико-химическая гидродинамика. М.: Физматгиз, 1959.699с.

97. Крылов B.C. Теоретические аспекты интенсификации процессов межфазного обмена // ТОХТ. 1983. Т.17. №1. С. 15-30.

98. Слинько М.Г., Дильман В.В., Рабинович Л.М. О межфазном обмене при поверхностных конвективных структурах в жидкости // ТОХТ. 1983. Т.17. №1. С. 10-14.

99. Ермаков А.А., Головина И.Г., Конынин Ю.А. Экспериментальное определение чисел Марангони при массопереносе в условиях межфазной нестабильности // ЖПХ. 1988. Т.61. №5. С. 1167-1169.

100. Ермаков А.А., Рабинович Л.М., Слинько М.Г. Массообмен в процессах жидкостной экстракции при самоорганизованной межфазной конвекции // Докл. АН СССР. 1988. Т.ЗОЗ. №2. С.429-432.

101. Shah Y.T., Szeri A.Z. Marangoni instability in non-isothermal first order gas-liquid reactions-evaluations of СЬ toluene and CO2 - sodium hydroxide systems // Chem.Eng.Sci. 1974. V.29. №11. P.2219-2228.

102. Perez de Ortiz E.S., Sawistowski H. Stability analysis of liquid- liquid systems under conditions of simultaneous heat and mass transfer //Chem.Eng.Sci. 1975. V.80. №12. P.1527-1528.

103. Perez de Ortiz E.S., Thompson P.I. Interfacial stability analysis of the extraction of uranium by TBD // The paper presented at Summer School on Extraction. Toulouse, 1987.

104. Поломарчук Н.И. Закономерности массообмена при лимитирующем сопротивлении сплошной фазы в условиях спонтанной межфазной конвекции в процессах жидкостной экстракции: Дисс. канд.техн.наук. Уфа, 1990.170с.

105. Ruckenstein Е., Berbente С. The occurrence of interfacial turbulence in the case of diffusion accompanied by chemical reaction // Chem.Eng.Sci. 1964. V.19. №5. P.329-348.

106. Sorensen T.S., Heunenberg M., Steinchen A., Sanfeld A. Chemical and hydrodynamic analysis of stability of a spherical interface // J.Coll.Int.Sci. 1979. V.56. №2. P.191-205.

107. SherwoodT.K., Wei Y.C. Interfacial Phenomena in Liquid Extraction // Industrial and Engineering Chemistry. 1957. V. 49. №6. P.1030-1033.

108. P.Seto, W.F. Furter and A.IJohrsor. Reaction Accompanied Mass Transfer Between Liquid Phases // T.G.J.Ch.Eng. 1965. V.43. №6. P.292.109110111112113,114,115116,117,118,119.120.121.122.123.124.125.126.127.

109. Sorensen T.S. Marangoni instability at a spherical interface // J.Chem.Soc.Farad.Trans. II. 1980. V.66. №9. P.l 170-1195.

110. Sorensen T.S., Castillo I.L. Spherical drop of cytoplasm with an effective surface tension influenced by oscillating enzymatic reactions // J.Coll.Int.Sci. 1980. V.76. №2. P.399-417.

111. Funada Т., Sakata M. Marangoni instability due to chemical absorption with an irreversible reaction// J.Phys.SocJap. 1988. V.57. №2. P.476-489.

112. Астарита Дж. Массопередача с химической реакцией. Л.: Химия, 1971.223с.

113. Франк-Каменецкий Д.А. Диффузия и теплопередача в химической кинетике. М.: Наука, 1967.492с.

114. Фомин В.В. Кинетика экстракции. М.: Атомиздат, 1978.120с.

115. Броунштейн Б.И., Фишбейн Г.А. Гидродинамика, массо- и теплообмен в дисперсных системах. Л.: Химия, 1977. 280с.

116. Броунштейн Б.И., Железняк А.С. Физико-химические основы жидкостной экстракции. Л.: Химия, 1966.320с.

117. Жидкостная экстракция. / Под ред. А.Г. Касаткина. М.: Госхимиздат, 1958.156 с.

118. Броунштейн Б.И., Железняк А.С. / В кн.: Процессы жидкостной экстракции. Л.: Гостоптехиздат, 1963. С. 39-49.

119. Hatt S. //Techn. Repts. Tokoku Japan Univ. 1932. №10. P.l 19-123.

120. Позин M.E. // ЖПХ. 1946. T.19. №10-11. C.1201-1212.

121. Van Krevellen D.W., Hoftijzer P.S. //Rec. trav. chim. 1948. V.67. №6. P.563-571.

122. Brian P.L.T., Harley J.F., Hasseltine E.H.A.I. // Ch. E. J. 1961. V. 7. №2. P.226-231.

123. Кнорре Г.Ф. Топочные процессы. Л.: Госэнергоиздат, 1959.396с.

124. Эйкен А. Курс химической физики. М.: Химия, 1935.228с.

125. Крылов B.C. В кн.: Жидкостная экстракция // Труды III Всесоюзного научно-технического совещания. Л.: Химия, 1969. С.145-150.

126. Братухин Ю.К., Макаров С.О. Межфазная конвекция. Пермь: ПГУ, 1994.328с.

127. Ермаков С.А. Массоперенос карбоновых кислот, сопровождающийся быстрой химической реакцией, при экстракции в условиях самопроизвольной межфазной конвекции: Дисканд.тех.наук. Екатеринбург, 1998. 207с.

128. Тарасов В.В., Чжон Дун Сян, Ларин Г.Г. Массопередача при периодических возмущениях межфазной границы системы жидкость-жидкость // ТОХТ. 2000. Т.34. №2. С.188-194.

129. Карпилова О.И., Сисоев Г.М., Шкадов В.Я. К задаче о неустойчивости стекающей t пленки вязкой жидкости с растворенным поверхностно-активным веществом //

130. Известия АН: Механика жидкости и газа. 2001. №6. С.31-41.

131. Вайсов Д.В. Влияние диффузионных сопротивлений на массопередачу с быстрой химической реакцией в условиях самопроизвольной межфазной конвекции в процессе жидкостной экстракции: Дис. канд.тех.наук. Екатеринбург, 2002. 200с.

132. Маркеева М.Б., Сергеев Ю.А., Рязанцев Ю.С. Хемокапиллярное движение капли в растворе при совместном протекании диффузии и химической реакции на границе раздела фаз // ТОХТ. 1995. Т.29. №5. С.482-487.

133. Головин A.A., Рабинович Л.М. О гидродинамической устойчивости капли при массопереносе поверхностно-активных веществ // ЖПМТФ. 1988. №5. С.101-109.

134. Sherwood Т.К., Evans J.E., Longcor J.V.A. // Ind.Eng.Chem. 1939. V.31. №9. P.l 144.

135. Гельперин Н.И., Ассмус М.Г. Концевой эффект при жидкостной экстракции в инжекторной колонне // Химическая промышленность. 1961. №4. С.269-274.

136. Popovich А.Т., Jervis R.E., Trass О. // Chem. Eng. Sei. 1964. V.19. №5. P.357-364.

137. Coulson J., Skinner S. // Chem.Eng.Sci. 1952. V.l. №5. P.197-211.

138. Лепе Л.И., Варфоломеев Б.Г., Пебалк В.Л. Массоперенос при образовании капель в сплошной жидкой фазе // ТОХТ. 1998. Т.32. №6. С.656-658.

139. Железняк A.C., Броунштейн Б.И. Исследование механизма массопередачи при экстракции в колоннах с перфорированными тарелками // ЖПХ. 1967. Т.40. №3. С.587.

140. Головин A.A., Поломарчук Н.И., Ермаков A.A. Концевой эффект при экстракции в каплю в условиях СМК // Химическая промышленность. 1988. №12. С.921.

141. Шатохин В.И. Интенсификация массопереноса из дисперсной фазы в системах жидкость-жидкость путем спонтанной межфазной конвекции: Дисс. канд.тех.наук. Уфа, 1986.

142. Крылов B.C., Богословский В.Е., Михиевич H.H. О природе взаимного влияния компонентов газовой смеси при конденсации из турбулентного потока // ЖПХ. 1976. №8. С. 1769-1772.

143. Железняк A.C., Левина К.С. Изучение многокомпонентной массопередачи в системе жидкость-жидкость//ЖПХ. 1980. Т.53. №1. С.132-136.

144. Розен А.М., Крылов B.C. Взаимное влияние диффузионных потоков при массопередаче в многокомпонентных системах // ТОХТ. 1984. Т. 18. №2. С. 155-158.

145. Батунер Л.М., Позин М.Е. Математические методы в химической технологии. Л.: Химия, 1968.

146. В.Дж.Орвис. Excel для ученых, инженеров, студентов. Киев: Юниор, 1999. 528с.

147. Гайдышев И. Анализ и обработка данных. Специальный справочник. СПб.: Питер, 2001.752с.

148. Сквирский Л.Я., Кремнев Л.Я., Абрамзон A.A. Метод определения зависимости скорости массопереноса от концентрации переносимого и связывающего реагентов // ЖПХ. Сб. «Процессы химической технологии». 1965. С.181-186.

149. Ермаков A.A., Конынин Ю.А., Назаров В.И. Уравнение кинетики массопередачи в условиях спонтанной поверхностной конвекции //ЖПХ. 1977. Т.51. №8. С.2151.

150. Конынин Ю.А., Пархоменко Н.И., Ермаков A.A. О влиянии межфазного натяжения на скорость экстракционных процессов, осуществляемых при наличии спонтанной поверхностной конвекции //ЖПХ. 1980. Т.53. №9. С.1975-1980.

151. Е.А. Moelwyn-Hughes. Physical Chemistry. London-New-York-Paris: Pergamon. 1961.

152. Абрамзон A.A. Поверхностно-активные вещества. Л.: Химия, 1981. 139с.

153. Касаткин А.Н. Основные процессы и аппараты химической технологии. М.: Химия, 1971.

154. Sawistowski Н., Austin L. Stoffubergang zwischen flussigen Phasen in einer Ruhrzelle // Chem. Ing. Techn. 1967. B.39. S.224-231.

155. Головин A.A., Рабинович Л.М. Модели массопереноса в условиях межфазной конвекции //ТОХТ. 1990. Т.24. №5. С.592-610.

156. Linde Н., Sehrt В. Schlirenoptischer Nachweis der Marangoni-Instabilitat bei der Tropfenbildung. M. Dt. Akad.Wiss. 1965. V.7. № 5-6. P.341-348.

157. Техническая энциклопедия. Справочник физических, химических и технических величин / Под ред. А.В.Раковского, М.: ОГИЗ РСФСР, 1933. Т. 10. 414с.

158. Броунштейн Б.И., Симакова И.В. // ТОХТ. 1974. Т.8. №5. С.657-662.

159. Newman J. //Trans.Amer.Inst.Chem.Eng. 1931. V.27. №10. Р.203-220.161.162163,164,165,166,167,168,169.170.171.172.173.174.175.176.177.

160. Kronig R., Bring J. //Appl.Sci.Res. 1950. V.A2. №2. P.142-148.

161. Handlos A., Baron T. Mass. and Heat Transfer from Drops in Liquid-liquid Extraction // AmJ.Ch.EJ. 1957. V.3. P.127-136.

162. Skelland A.H.P., Wellek A.E. Resistance to mass transfer inside droplets //A.J.Ch.E.J. 1964. V.10. P.491-496.

163. Wellek A.E., Skelland A.H.P. Extraction with single turbulent droplets //A.J.ChJ. 1965. V.ll. P.557.

164. Боровиков В.П. Популярное введение в программу STATISTICA. M.: Компьютер пресс, 1998.267с.

165. Методы планирования и обработки результатов инженерного эксперимента / Спирин H.A., Лавров В.В. Екатеринбург: ГОУ ВПО УГТУ-УПИ, 2003. 260с. Железняк A.C., Йоффе И.И. Методы расчета многофазных жидкостных экстракторов. Л.: Химия, 1974. 320с.

166. Закгейм А.Ю. Введение в моделирование химико-технологических процессов. Математическое описание процессов. М.: Химия, 1973.224с. Onsager L. Ann. N. Y. Acad. Sei. 1945. V.46. P.241. Крылов B.C. Успехи химии. 1980. Т.44. С. 118-120.

167. Островский М.В. Об отклонении от равновесного распределения концентраций у межфазной поверхности при жидкостной экстракции // ЖПХ. 1979. Т.52. №2. С.342-346.

168. Зельдович Я.Б., Мышкис А.Д. Элементы прикладной математики. М.: Наука, 1967. 371с.

169. Тарасов В.В., Ягодин Г.А. Итоги науки и техники. Неорганическая химия. Т.4. Кинетика экстракции. М.: ВИНИТИ, 1974. С.69.

170. Коньшин Ю.А., Ермаков A.A. Оценка интенсивности самопроизвольной поверхностной конвекции при экстракции поверхностно-активных веществ // ЖПХ. 1986. №10. С.2222-2226.

171. Ермаков A.A., Коньшин Ю.А., Назаров В.И. О кинетических закономерностях массопереноса в условиях спонтанной поверхностной конвекции. VI Всероссийскаяконференция «Химреактор-6». Материалы конференции. Дзержинск, 1977. 2А. С.31-41.

172. Патент на полезную модель №43868.Установка выделения 2,4-дихлорфенола. Ермаков A.A., Шатохин В.И., Валитов Р.Б., Ермаков С.А., Коврижин H.H. 2004.

173. Патент на полезную модель №47882.Установка для выделения 2,4-дихлорфенола. Ермаков A.A., Ермаков С.А. 2005.

174. Френцель Г., Линде X. Линейный анализ неустойчивости Марангони в двухфазной системе с источником или стоком тепла на межфазной границе // ТОХТ. 1986. Т.20. №1. С.28-36.

175. Максименко М.З. Исследование и разработка конструкций экстракционных аппаратов для крупнотоннажных производств: Дис. док.тех.наук. М., 1979.396с.

176. Кафаров В.В, Основы массопередачи. М.: Высшая школа. 1962.656с.

177. Кафаров В.В. Методы кибернетики в химии и химической технологии. М.: Химия. 1971.496с.

178. Лойцянский Л.Г. Механика жидкости и газа. М.: Наука. 1973. 848с.

179. Левеншпиль О. Инженерное оформление химических процессов. Пер. с англ. М.: Химия. 1969. 621с.

180. Отчет НИР. Исследование гидродинамической структуры потоков струйно-направленных насадок и разработка методики их расчета. Уфа. УНИ. 1987. С.101.

181. Исходные данные для проектирования установки экстракционной очистки технического 2,4-дихлорфенола на Уфимском ПО "Химпром". Уфа. 1991.

182. Альдерс Л. Жидкостная экстракция. М.: Иностранная литература, 1962. 258с.

183. Гельперин Н.И. Основные процессы и аппараты химической технологии. М.: Химия. 1981.811с.

184. Карпачева С.М., Захарова Е.И., Рагинский Л.С., Муратов В.М. Пульсирующие экстракторы / Под ред. С. М. Карпачевой. М.: АТОМИЗДАТ, 1964. 300с.

185. Фридрихсберг Д.А. Курс коллоидной химии. Л.: Химия. 1974.

186. Холпанов Л.П., Прокудина Л.А. Математическое моделирование неустойчивого массообмена, осложненного химическими реакциями // ТОХТ. 2005. Т.39. №1. С.39-49.

187. Федоров А.Я., Мелентьева Т.А., Холпанов Л.П., Алексанян Г.Г. Математическое моделирование сложных физико-химических систем с использованием термодинамики необратимых процессов // ТОХТ. 2005. Т.39. №4. С.451-454.

188. Дильман В.В., JIotxob В.А., Липатова A.A., Квашнин С.Я., Кулов H.H. Оценка эффективности массообмена при каталитической дистилляции в насадочной колонне // ТОХТ. 2005. Т.39. №5. С.483^90.

189. Григорьева Н.И. О методах определения чисел Марангони при исследовании процесса абсорбции в условиях работы теплового насоса // ТОХТ. 2005. Т.39. №6. С.595-599.

190. Дильман В.В., Липатов Д.А., Лотхов В.А., Каминский В.А. Возникновение неустойчивости при нестационарном испарении бинарных растворов в инертный газ // ТОХТ. 2005. Т.39. №6. С.600-606.

191. Ермаков A.A., Поломарчук Н.И., Ермаков С.А. Влияние межфазной нестабильности на скорость экстракции с химической реакцией. X Всероссийская научно-техническая конференция по экстракции. Материалы конференции. Уфа, 1994. С.93.

192. Ермаков С.А. Массоперенос с химической реакцией при экстракции в условиях спонтанной межфазной конвекции. Всероссийская научная конференция «Теория и практика массообменных процессов химической технологии». Материалы конференции. Уфа, 1996. С.135.

193. Ермаков С.А., Ермаков A.A. Влияние спонтанной межфазной конвекции на эффективность гравитационных экстракторов // Химическая промышленность. 1997. №2. С.51-56.

194. Ермаков A.A., Ермаков С.А. Оценка гидродинамических параметров конвективного движения в условиях СМК // Труды СвердНИИхиммаш. Екатеринбург. 1997. Вып.З. С.34-40.

195. Ермаков A.A., Ермаков С.А. Оценка критических параметров возникновения спонтанной межфазной конвекции и интенсивности массопереноса в условиях СМК // Труды СвердНИИхиммаш. Екатеринбург. 1997. Вып.З. С.45^9.

196. Ермаков С.А., Ермаков А.А., Чупахин О.Н. Массоперенос с химической реакцией в условиях СМК в процессах жидкостной экстракции // Химическая промышленность. 1998. №2. С.46-48.

197. Ермаков А.А., Ермаков С.А., Слипько М.Г. Расчет массовых потоков при массопередаче в условиях СМК // Химическая промышленность. 1998. №3. С.42^43.

198. Ermakov S.A., Ermakov А.А., Nazarov V.I. The evaluation of diffusion and hydrodynamic effects interaction under conditions of self-organized interfacial convection. Proceedings of International Symposia «Solvent Extraction». Moscow, 1998. P.469^476.

199. Ермаков A.A., Ермаков C.A., Поломарчук Н.И. Кинетика массопередачи в условиях спонтанной межфазной конвекции в гравитационных экстракторах // Труды СвердНИИхиммаш. Екатеринбург. 1998. Вып.5. С.80-87.

200. Ермаков А.А., Ермаков С.А., Вайсов Д.В. Исследование кинетики массопереноса с химической реакцией в условиях самопроизвольной межфазной конвекции в гравитационных экстракторах // Труды СвердНИИхиммаш. Екатеринбург. 1999. Вып.6. СЛ13-118.

201. Ермаков C.A., Ермаков A.A., Поломарчук Н.И., Вайсов Д.В. Кинетика массопередачи в условиях спонтанной межфазной конвекции в гравитационных экстракторах //

202. Современные проблемы химии и технологии экстракции. Сб. статей. М. 1999. Т.2. С.69-81.

203. Самохин С.П., Вайсов Д.В., Пожарская Г.И., Ермаков С.А., Ермаков A.A. Исследование массопереноса в условиях межфазной конвекции методом корреляционной спектроскопии //ЖФХ. 2000. Т.74. №8. С. 1502-1505.

204. Вайсов Д.В., Ермаков С.А. Аппроксимация двухэкспоненциалыюй кривой экспериментальных данных процесса массопередачи с химической реакцией в условиях межфазной конвекции // Труды СвердНИИхиммаш. Екатеринбург. 2ООО. Вып.7. С.134-141.

205. Samokhin S.P., Ermakov S.A., Ermakov A.A., Vaissov D.V. Light scattering study of mass transfer and critical diffusion of Brownian particles. Proceedings of International Conference «Physics of liquid matter: modern problems». Kyiv, 2001. P.133.

206. Ермаков С.А., Ермаков A.A., Вайсов Д.В., Лаврова Л.Ю., Коврижин H.H. Расчет параметров уравнения массопереноса с химической реакцией в условиях самопроизвольной межфазной конвекции // Химия и технология экстракции. Сб. статей. М. 2001. Т.1. С.245-255.

207. Ермаков С.А., Ермаков A.A., Вайсов Д.В., Лаврова Л.Ю. Массопередача с химической реакцией в режиме самопроизвольной межфазной конвекции из капли // Труды СвердНИИхиммаш. Екатеринбург. 2001. Вып.8. С.100-110.

208. Ermakov S.A., Ermakov A.A., Chupakhin O.N., Vaissov D.V. Mass transfer with chemical reaction in conditions of spontaneous interfacial convection in processes of liquid extraction // Chemical Engineering Journal. 2001. V.84. P.321-324.

209. Ермаков C.A., Ермаков A.A., Вайсов Д.В., Лаврова Л.Ю., Коврижин H.H. Кинетика экстракции карбоновых кислот в условиях самопроизвольной межфазной конвекции // Химическая технология. 2002. №4. С.41-46.

210. Ермаков A.A., Ермаков С.А., Степанов В.А. Моделирование процесса массопередачи в условиях самопроизвольной межфазной конвекции // Вестник Уральского государственного технического университета УПИ. 2003. №3(23). С.99-102.

211. Ермаков A.A., Ермаков С.А., Степанов В.А. Оценка условий возникновения межфазной нестабильности и интенсивности самопроизвольной межфазной конвекции // Вестник Уральского государственного технического университета УПИ. 2003. №3(23). С. 103-105.

212. Ермаков С.А., Лаврова Л.Ю., Ермаков A.A., Самохин С.П. Массообмен с химическойреакцией через сферическую границу раздела фаз в условиях самопроизвольной межфазной конвекции // Химическая технология. 2003. №8. С.35-40.

213. Степанов В.А., Ермаков A.A., Ермаков С.А. Моделирование процесса массопередачи с химической реакцией в условиях самопроизвольной межфазной конвекции. XIII Российская конференция по экстракции. Материалы конференции. Москва, 2004. С. 171.

214. Ермаков A.A., Ермаков С.А., Назаров В.И. Очистка технического 2,4-дихлорфенола диссоциативной экстракцией. XIII Российская конференция по экстракции. Материалы конференции. Москва, 2004. С. 193.

215. Ермаков С.А., Ермаков A.A., Степанов В.А. Влияние смены фазовых сопротивлений на кинетику массопередачи с химической реакцией через сферическую границу раздела фаз в режиме межфазной нестабильности // ЖПХ. 2004. Т.77. №11. С. 1847-1852.

216. Ермаков С.А., Ермаков A.A., Степанов В.А. Влияние изменения фазовых сопротивлений на условия возникновения и интенсивность самопроизвольной межфазной конвекции // Химическая технология. 2005. №2. С.31-35.