автореферат диссертации по химической технологии, 05.17.08, диссертация на тему:Оптимизация процессов кристаллизации галогенидов серебра при двухструйном синтезе

РГ6 од

* М;? •

казанский госудагственшл технологический университет

На правах рукописи

глебов дмитрии александрович

оптимизация процессов кристаллизации галогенидо» серебра при двухструнном синтезе

05.17.08. - Процессы и аппараты химической технологии

автореферат диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук ■

Работа выполнена в Казанском государственном технологическом университете и Казанском научно-исследовательском технологическом и проектном институте химико-фотографической промышленности ПО " Тасма

Научные руководители : доктор технических наук , профессор

Елизаров В. И., кандидат технических наук, старший научный сотрудник Воробьев Б. А.

Официальные оппоненты: доктор технических наук, ведущий научный сотрудник Кольцова З.М., к.ф.-м.н. Логинов В.Г Ведущая организация АО "Славич", г.Переславль-Залесский..

Защита состоится "ДО " && 19Э4 г в "/¥ " час. на заседании специализированного совета Д 063.3702 при Казанском государственном технологическом университете, по адресу: 420016, г. Казань, ул. К.Маркса,68, корп.А., 3-ий этаж (зал заседаний Ученого совета). С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Казанского государственного технологического университета.

Автореферат разослан " 3/ " <9-3_1994 г>

Ученый секретарь ' специализированного оовета, кандидат технических наук, /

доцент

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Благодаря ряду важных свойств,микрокрис-аллы (Ж) галогенидов серебра являются основным сввто-

увствитвльным материалом в фотографических процессах ухе более та лет.Нельзя не подчеркнуть, исключительно большую и всё возрас-агацуга значимость применения фотографии и ей методов для различ-ых научно-технических и специальных целей. Можно сказать, что, по уществу, все наиболее значительные открытия и достижения совре-енной науки и техники в той или иной мере связываются с примене-ием фотографических или кинематографических методов исследования.

Методы разработки и исследования новых фотографических матэ-иалов, применяемые в настоящее время, выбор технологических режи-ов процесса эмульсификации, обеспечивающих получение МК с задан-ыми гранулометрическими характеристиками требуют проведения мно-очисленных дорогостоящих экспериментов. Определение кинетических араметров роста МК осуществляется экспериментальным путём или на сново недостаточно корректных оценкок. Выбор технологических ре-имов целесообразно проводить путём математического -моделирования роцесса в зависимости от гидродинамических и входных параметров гитара та, что позволит избежать дорогостоящих экспериментальных сследований.

Цель работы. Разработка математической модели процесса двух-труйного синтеза однородных фотоэмульсий в аппаратах с внешней зциркуляцией;

рлпработка метода гкбора (расчета) технологических параметров роцосса двухструйного с!штеза фотоэмульсий в аппаратах с внутрен-эй и внешней рециркуляцией;

проверка адекватности выбранных оптимальных технологических па-зметров процесса и разработка практических рекомендаций по синте-Ч МК с заданными гранулометрическими характеристиками.

Научная новизна работы. Разработана' математическая модель шэтики процесса двухструйной эмульсификащщ МК в аппаратах

внешней рециркуляцией, позволяющая в отличив от ранее известных эделей процесса, проводить моделирование кинетики роста МК в эвисимости от гидродинамических, конструктивных и технологичес-пс характеристик процесса.

На основе разработанной модели и алгоритма оптимизации про-зсса двухструйного синтеза возможно с помощью ЭВМ проводить рас-зт кинетики роста МК и проводить выбор, технологических режимов,

- 3 -

обе стачивающих получение Ж тр буемого размера за заданное время

Практическая ценность. Разработанная математическая моде, процесса двухструйного синтеза в аппаратах с внешней ре циркуля ци( позволяет проводить выбор технологических режимов, обеспечивают получение 1.Ж требуемого размера за заданное время, выбирать опт! мальные варианты технологического оборудования процесса кристалл! зации, сократить сроки промышленного внедрения и материальные заа раты.

Результаты диссертационной работы использованы при разработи и внедрении промышленных установок двухструйного синтеза на Е "Тасма", отработке технологии синтеза монодисгорсных эмульсий дл микратных, фототехнических, чёрно-белых позитивных плёнок и др. расчётах кинетики роста и выборе оптимальных параметров процесс кристаллизации для фототехнических плёнок в промышленных условиях

Публикации. По теме диссертации опубликовано 4 работы.

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работ! докладывались и обсуждались на научно-технической конференции института киноинженеров (С.-Петербург, 1992 г.), на отчетной научно-технической конференции КГТУ (Казань,1993 г.) .

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, списка литературы, содержащего 121 наименований, 1 приложений. Основной материал диссертации изложен на 145 страницах и содержит 7 таблиц и 39 рисунков.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ . В первой главе проводится анализ существующих методов получения фотоэмульсий, условий, определяющих этот процесс и математических моделей, описываодих кинетику роста МК.

Критический анализ литературных данных показал, что работы, посещённые вопросу выбора технологических режимов процосса двухструйного оинтеза,обеспечивающих получение ЫК с заданными гр -уло-метрическими характеристиками на основе математического моделирования процесса фактически отсутствуют. Выбор технологических режимов осуществляется на основе обобщения данных, иолучаоьшя экспериментально.

Вторая глава посвящена разработке математической модели кинетики роста ЫК ¿£На1 в аппаратах о внешней рециркуляцией.

При получении фотоэмульсий на установка с внешней рециркуляцией исходные раствор! нитрата серебра и галоп .гида щелочного ме-

- 4 -

талла подаются в камеру смешения проточного смесителя, который соединён с реактором накопителем системой трубопроводов -линиями рециркуляции. Реактор-накопитель снабжен перемешивающим устройством.

При двухструйном синтезе монодисперсных фотоэмульсий в аппара-ах с внешней рециркуляцией рост микрокристаллов осуществляется в линиях рециркуляции и реакторе-накопителе. Скорость роста МК на каждом из этих участков неодинакова" и определяется гидродинамическими условиями на участке схемы, величиной движущей силы массопе-редачи и изменяется во времени .

Рост МК А5На1 включает в себя несколько стадий: на первой стадии происходит перенос ионов А^ и На!- к поверхности ПК; на второй стадии протекают химические реакции на поверхности МК;'разрушение комплексов серебра, взаимодействие ионов А^ и На1~ о образованием галогенида серебра, и на третьей стадии происходит встраивание АеНа1 в кристаллическую решетку ЫК. Скорости процессов, протекающих на этих стадиях различаются, и скорость роста МК определяется скоростью наиболее медленной стадии.

В исследованиях по кристаллизации МК АзПа1 принято шдолять два механизма роста МК: кинетический и диффузионный, причем кинетический механизм преобладает на начальном этапе роста МК.

Скорость роста МК по кинетическому механизму,определяемая в теоретических и экспериментальных работах по эмульсифпкации записывается в виде :

§ = ети(с.- ср) ,. (и

где С^-концентрация А£На1 в раствора, Ср-растворииость А£Нэ1, К -константа скорости реакции, 7т~ мольный объём Интегрирование уравнения (I) от 1=т0 до т, дает уравнение для определения линейного размера МК на кинетически определяемой стадии роста:

где т0 - время образования зародыша критического размера. Уравнение (I) интегрируется при начальном условии: 1»1кр при г=т0.

Время образования зародыша критического размера т0 по разным оценкам составляет Ю^-КГ^с. Константа скорости реакции К в-зависимости от температуры выражается в вида уравнения Аррени-уса: К=А ехр(-Е/КЕ), (3)

где А -предэкспоненциалышй множитель, Е -энергия активации. На :спове экспериментальных данных были построены кинетические кривые

- 5 - -

для двух температур 60сС и Т2= 50°С. Значения констант реакции соответственно равны: К^ 0.042 м/с, Кг= 0.039 м/с при F^I.6, С = 2.0-10"" кг/кг. Значения &иоргсш активации В и продэкспонэн-циалыюго множителя А в уравнении (3) составляют :Е= 6616 Дж/моль, А » 0.462 м/с.

Для определения скорости роста МК, когда скорости процессов диффузии и поверхностных реакций одинаковы и МК покоится относительно жидкости, в теории эмульсификации используется уравнение Вагнера:

. 8- IT7 (0-_ V-' (4)

где х = D/K - параметр с размерностью длины, характеризующий относительное влияние диффузии и поверхностных реакций на скорость роста МК. Из (4) следует, что для мелких МК, размер которых 1 < скорость роста определяется поверхностными процессами, а для крупных, размер которых 1 > х ~ диффузией ионов к поверхности МК.

Скорость роста МК по диффузионному механизму выражается через параметры раствора и записывается в виде :

& - (v с>> • (5) .

Значение параметра.ß , характеризующего скорость переноса ионов из раствора к поверхности МК, определяется параметрами пограничного слоя жидкости на твердой частице, которые связаны с гидродинамической обстановкой в аппарате. ^ .

Для определения скорости роста по уравнению (5) необходимо найти два параметра: ß и концентрацию раствора Сш. Эти величины зависят от режимных параметров и размера МК и, следовательно, являются функцией времени i. Интегрирование уравнения (Б) по времени т, начиная от позволяет определить размер МК в любой момент времени: %

где 1к - размер ЦК в конце кинетически определяемой стадии роста при i-tK. ' -

Дня определения времени начала роста МК по диффузионному механизму гк*воспользуемся параметром x»D/K. Подставляя % и ' а в уравнение (2), и выражая тк, имеем:

' V <Х " W ' WB0 (Р-1) . (7)

- 6 -

Размер МК АдНа! в конце. процесса эмульсификации определяется по уравнению:

1 = V етгаСр(Р"1 )Хк + [ Р (С»" СР) ^ • (8)

Образующиеся в турбулентном потоке жидкости твёрдые частицы малого размера совершают перемещения. Скорость жидкости на поверхности частицы равна нулю, а скорость жидкости на внешней границе пограничного слоя определяется масштабом б (где 8 -толщина пограничного слоя на поверхности МК) , скоростью диссипации энергии,и в соответствии с теорией локальной изотропной турбулентности Колмогорова записывается в виде: "

, е5 ,з и»=1—) • О)

В соответствии с принятой моделью псевдоламинарного пограничного слоя? исгряшгшчи слой на чвстт'цв на своей внешней границе во?муррн турьу.т'оч'ггкии пульсациями язщсости. Скорость этих пульсаций V не зависят от диаметра частицы и определяется вязкостью и скоростью диссипации энергии. Анализ размерностей позволяет получить выратапие для V : V = В (уе)1/4, (10)

где В - коэффициент пропорциональности, определяемый экспериментально (В = 0.5").

Диссипация энергии в реакторе-накопителе в условиях изотроп-ропной турбулентности определяется в виде :

N К1Гп3(15 5 = ,-- —-Е- , (И)

V , V

где N - подводшпя мощность мешалки, V - объём эмульсии в аппара -те, КТ] - ко:«№щ:;ент мощности мешалки, (1 - диаметр мешалки, п -частота вращения мешалки. Тогда скорость и^ на внешней грашще пограничного слоя на частице в реакторе-накопителе, согласно (Э) и (II) примет вид : • • .

* Клинова Л.П.,Ростовская Н.Б..Дьяконов С.Г. Математическое моделирование процесса растворения твёрдых частиц в аппаратах с пере-меппгаанчцими устройствами.// Нассообм.процессы и аппараты хим.

тетнол. Мохвуз. сб.- Казань.: КХТИ.- 1987.- С'. 114-125.

- 7 -

Г К„п3<155 I3

= —!Й-- (12)

I 1.1 V J

Ч»

Параметр, характеризующий отношение скорости пульсаций возмущающих пограничный слой к скорости пульсаций масштаба С определяется в виде отношения скорости -и к скорости и^: Ти = и / ив. (13) Скорость диссипации энергии турбулентного движения в трубе линии рециркуляции определяется в виде :

АР *

- - -—, (14)

(Г1

где АР - гидравлическое сопротивление на участке трубы, Ь- длина трубы, *тр - скорость эмульсии в трубе, рж - плотность жидкости. Гидравлическое сопротивление на участке трубы определяется по уравнению : _

т Р »

^ " с -аг 2

где С - ,. _ коэффициент сопротивления , р - плотность

/ИГ

эмульсии. Подставляя выражение (14) в (9), для скорости на внеш-границэ пограничного слоя и^ при турбулентном движении эмульсии в трубе получим:

г АР» в 11/3 и -= . • (15)

" и.1ржь J

В режиме двухструйной эмульсмБакации образующиеся ЫК однородны по форме и одинаковы по размерам с длиной ребра грани 1. Двухфазная среда в аппаратах - нонодисперсная эмульсия. Концентрация дисперсной фазы в объёме жидкости мала ("IX). Поэтому для определения скорости роста и размеров МК достаточно рассмотреть перенос массы вещества из раствора к отдельной частице через пограничный слой.

Диффусия ионов из раствора к поверхности твёрдой частиц^ при росте №( приводит к перемещению границы пограничного слоя. Коорди-мнаты пограьичного слоя изменяются вр времени пропорционанально скорости роста. Перенос импульса и массы в пограничном слоо нестационарный. Состояние жидкой фазы в аппарате (слабый водный раствор • желатины с, концентрацией I - 3 * ) определяется характеристиками ньтоновской среда. Двумерные уравнения нестационарного движения и переноса массы в псевдоламинарном пограничном слое записанные в

- 8 -

0Ц 01)

- ■(■ - - 0

ас 97]

дго О2 32с

..... ,.

0|/2 I2

безразмерном виде следующие*:

в^а О2 в2 и Зи —Т + —5---р" = - Йе - , (16)

&цг 1г а?2 ы дц

(17)

во

а»

где и,ч - продольная и поперечная составляющие скорости жидкости, - продольная и поперечная координаты пограничного слоя.

Ц С - С Т) I

и - -, С - —-, 7} - -, £ - ->• ,

и с - с О 1

со гр оо

з ,ож - концентрация на поверхности частицы и в ядре раствора , Яеы «, Рву - , в,Ол - толщины динамического и диффузионного слоёв.

Граничные условия для уравнений (16) и (18) следующие: 1ри 1)=0 , и=0 (условие прилипания жидкости), с=0, (19) [ри т)=1 записывается поток импульса от пульсаций жидкости, воз -[ущавдих пограничный слой :

<3и

лГ

V I и«) V

Т|=1 "*> * I Л,

и О во де Не» » —— ; при т)=1 , -- О . (20)

V дт\

При £=0 , и=1.5т} - 0.5т)3, с=1.5т} - 0.5т}3 (21)

5и ас ,

При е=1 . -«- = о . (22)

а? де

Регэниэ уравнения (16), удовлетворяющее граничным условиям 9), (20) построено в виде:

1 ю

и « -— ТияНелз1п 2щ + V и. (5)в1п-7} , (23)

2* ^ 2

е к = 1,3,5,...2ш-1,...; и^С) - некоторые функции от

Для определения толщины пограничного слоя 0 используется ус -

оробьёв Б.А.'.Дьяконов С.Г. .Елизаров- В;И. .Каратеева В.В. Модели -

вание кинетики процесса дкухструйной эму.пъсификации. // Журн.

уч. и лрикл. фотогр. и кгаюмот.- 1992.- т.37.- №э I.- С. 41-60.

- 9 -

ловив :

fO -

Ir— К'ГС

TJ-I --¿^ - = I . (24) •

k=1 2

Рошение уравнения переноса массы (18), удовлетворяющее граничным условиям (19) и (20), получено в виде :

да .

ZkTC

0,^1)8111—1), (25) .

1 е-

где k=I, 3, 5, —?п+Т,...; п (£> - некоторое функции от £ . Дяч определения функций " í'k(f) нод'.-щык« р.чиолко (23) Б

уравнению (16), a решение (25) е. (Т8). Умножая праьнн и левые чяс-•ти получаемых выражений на sin тщ/?. (где m-J,3,5,.. ,2п+1,...) и интегрируя по 1] от О до I, придем к системе обыкновенных дифференциальных уравнений второго порядка птнсшителт-но 1 >j, (£) и С (£). Аналогичные преобразования проводятся с граничит«! условиями (21) и (22).

Толщина диффузионного пограничного слоя определяется по тол -щине динамического в виде : '

вя(6) = в(?)Рг" 3 , (36)

где Рг = v/D - число Ирандтля.

Изменение концентрации AgHal в растворе Ст определяется ис -ходной концентрацией CQ, концентрацией насыщения С , расходов исходных ропгентов v и потоком вещества из раствору к поверхности МК и описывается законом сохранения массы, при этом необходимо учесть, что размеры дисперсной фозн 1 существенно меньше размеров оплошной, и дисперсная фаза при интенсивном перемешивании распределена равномерно в объёме сплошной. Взаимодействие между фазами является локальным и передается через пограничный слой на элементах дисперсной фазы, размер которого О, в свою очередь, также меньше размеров сплошной фазы. Поэтому взаимодейстше между фазами можно представить источликошм членом, который характеризует поток массы через пограничный слой.

■ Учитывая, что в линиях рециркуляции внутренний диаметр труб значительно меньше их длины можно принять пороговое движение раствора в режиме идеального вытеснения. Распределение концентрации галогенида серебра в линии рециркуляции находится из решения уравнения :•

1С PF Г 1

[- Ц ,

W- - = -I " I (27)

dX V

- ТО -

где \Чт~ среднерасходная скорость раствора в трубе, X - продольная

координата трубы, р -среднее значение коэффициента массоотдачи, F - поверхность МК, \Гр-объём раствора в трубе. Уравнение (27) ин -тегрируется при граничном условии : при х=0, Свх= vCQ / VG , где VG - производительность проточного смесителя. Разделяя переменные в (27) и интегрируя, найдём распределение концентрации раствора в линии рециркуляции :

С = с + i-^2- - G IeXpÎ-^— х] 00 р I vr PJ L v ïï J ' (28)

4 G P TP

Скорость раствора в трубах определяется из уравнения расхода :

ïï - 4V_ /xd2 тр G вн

Концентрация раствора в реактора - накопителе Cœ в условиях полного перемешивания определяется по модели идеального смешения с источником стока массы из раствора к поверхности Mit: dC G - С, ÛF

dT i V r •

v

где %n- —— - время пребывания Î.K ь реакторе, V-VQi (v., - v2)т

объём раствора в реакторе, т и v2 - объёмные расхода на входе в роактор-накопитель и выходе из него, v1 - v = v , v2 = VQ. /равнение (29) интегрируется при начальном условии Cœ= CpPQ при

t=0 . Его решение имеет вид: V - pF • (30)

] ' ( VQ + 7 t )

C.V. - С PF 1 f Vn 1 v - С pF

CP - 1 G ° 1 G P

p ° VQ - pF J l VQ + 7 t J VG - pF

Коэффициент массоотдачи p определяется по величине потока laecu в пограничном слое на поверхности МК в виде:

5С

I)

Зу

у=0

(31)

С - С

о) р

де С - распределение концентрации ионов в пограничном слое расторг, С = С(Сю - Ср) - С . С учетом разложения С по (25) выражений 31) можно записать следующим образом :

со

Р<6) - О-^ХКШ .. (32)

23 к

я К=1

редаее значение коэффициента массоотдачи р определяется как

среднеинтегралыюе по поверхности частицы 1

Р - J PCC)d£ - (33)

о

В третьей главе рассматривается задала выбора технологических параметров процесса получения однородных фотоэмульсий в апаратах с мешалкой.

Задача выбора технологических параметров процесса форму лиру -ется следующим образом: требуется определить технологические параметры процесса (расход сливаемых реагентов - V, концентрацию аммиака - С>н и число оборотов мешалки - п ), которые за заданное время эмульсификации Т обеспечивают получение МК требуемого размера 10.

Эта задача в математической форме записывается в виде:

I = [1 - 10 j - ш1л (34)

и характеризует отклонение размера МК 1 в конце процесса от заданной величины 1Q. Минимизация критерия (34) сводит задачу определения технологических параметров процесса к оптимизационной задаче, в которой параметры v, Сан> п - параметры оптимизации.

На параметры оптимизации Сан, 7, п накладываются ограничения: n . < п < п . ▼ , < г< у , С . < С < С

mill шах min max' an min ан an max

В качестве метода решения задачи оптимизации процесса используем метод градиента. Алгоритм градиентного метода записывается в виде:

й№+1 )„ й«с)_ h,0) flI(n(k>? , (35)

an

C(k+i)a C(k)_ hco) •—L»ü_L , (зе)

an an

ac

an

?(к+1)= ь(о) —!-г (37)

ду

где - шаг спуска, величина постоянная. Алгоритм предусматривает автоматическое изменение Ггп)по правилу:

lis

(30)

<k) при I(n(k),C(k>,vtk)) I(n(k-,),n^-1',v(k-1)>

" при I(ntk>,C^>.T(k)) > I(n(k"1 >.c'k-1 ».v(k-1 >)

Момент окончания поиска оптимума определяется по выполнению усло-пия (34).

7.0 5.5 4.0 2.5 1.0

I I [ I I I I | I I 1 I I I I I I I I I М I I I I I I I I II I'*

20 25 30 35 40 +5 50 55

• -эксперимент ---расчет по модели

' I ■ ' I I ' ' I м ■ ■ I г, о

0.0 «ОД 800.0 1200.0 1600.0 2000.0 2400,0

РасЛЛаисшосп ошшша ю.оевиЗ тешо- Рнс.г.Зависююсп линейного размера МК от вре

логячесюгх параметров от заданного яремеяи процесса. I - п. 1/с; 2 - С«»ю'мот/л; 3 -¥»10' и3/с.

невх процесса. 1 - Т»20 ют, 2 - Т«40 мин.

7.5 6.0 4.5 3.0 1.5 0.0

■ 1111111111 ч 111 14 16 18 20 22

ТТГ 24

■I...........

26 28 30

Рис.З.Завнсимосп оптимальных значений тегао-логячесгих параметров от заданного времени процесса. 1 - С„»10\юл1/л; 2 - п. 1/с; 3 -V». л/мин, 4 - *»107 м7с.

-эксперимент --расчет по модели

I I I | I I < | I I I | I I I | I I I | ■ I <• | т, с 0.0 200.0 400.0 600.0 800.0 1000.0 1200.0

Рис.4Лавяашосп линейного размера ПК от времена процесса. 1 - Т»15 мин., I - Т=20 иви.

На основе разработанной модели и алгоритма оптимизации проведен выбор оптимальных технологических режимов получения МК для различных типов фототехнических эмульсий (ФТЛ, ФТ-630, ФТ-СФН), микратычх рецептур, для фотоэмульсий типа "ядро-оболочка".

На рис.1, изображены расчётные зависимости оптимальных технологических параметров процесса получения фототехнической омульоии в лабораторном вппарате с мешалкой от заданного времени процесса. Задача оптимизации решена в следующей постановке:рассчитать технологические параметры процесса (у,п,Сон), обеспечивающие получение МК заданного размера 1о=0.5 мкм за различное время эмульсификации. Время процесса выбрано из диапазона Т=25-50 мин. Из рисЛ. следует, что с уменьшением времени процесса значения у,п,Сом возрастают.

Для проверки адекватности результатов оптимизации процесса кристаллизации МК А0Вг были проведены экспериментальные исследования. На рисунке 2 графически изображена зависимость линейного размера МК от времени эмульсификации. Экспериментальные данные нанесены на график роста. Из рисунка видно, что погрешность расчёта не превышает 12%.

Четвёртая глава посвящена выбору технологических параметров процесса синтеза однородных фотоэмульсий в аппаратах с внешней рециркуляцией. На рис.3, изображены расчётные зависимости технологических параметров процесса получения фототехнической эмульсии в лабораторном аппарате с внешней рециркуляцией. Задача оптимизации решена в следующей постановке: рассчитать технологические параметры процесса (расход сливаемых реагентов - V,число оборотов мешалки - п,концентрацию аммиака -Сам .производительность проточного смесителя обеспечивающие получение МК заданного размера 13=0.4 мкм за время эмульсификации Т=15-30 мин. -Из рис.3, следует, что с уменьшением времени процесса значения у,п,Саи возрастают, а У0-уменьшается.

Для проверки адекватности результатов оптимизации процесса кристаллизации МК А^Вг были проведены экспериментальные исследования. На рисунке 4 графически . изображена зависимость линейного размера МК от времени эмульсификации. Экспериментальные данные нанесены на график ро^та. Из рисунка видно, что погрешность расчета не превышает 10%.

Опыты проводились в лчбораторном аппарате "чкоить!» I литр.Исходник р.'и'тьоры и КВг подавались ь проточный сшситоль иг, пмриптяльтического насоса с регулируемым расходов.Проточней гэд«ои-

- 14 -

телъ осуществляет быстрое омопготю компонентов и подачу их в реактор-накопитель . Частота вращения ротора проточного смесителя (600 2000)об/мин -измерялась автоматическим цифровым тахометром ЦАТ-ЗМ. Температура процесса регулировалась термостатом и-15, который поддерживает постоянную температуру води, циркулирующей через рубашку реактора-накопителя. Величина рВг эмульсификации поддерживалась постоянной при помощи блока автоматического титрования БЛТ--15.Турбинная мешалка реактора-накопителя приводилась в движение электродвигателем постоянного тока СЛ-571к. Управление частотой вращения вала электродвигателя производилось электронным блоком управления, позволяющим изменять частоту вращения вала мешалки в диапазоне 100+2200 об/мин. В разные моменты■времени через донный клапан реактора-накопителя отбирались пробы и определялись размеры МК АзВг на электронном микроскопе. Для получения более точных результатов для каждого образца обмерялось не менее 300 МК.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

1. В работе разработана математическая модель кинетики процесса двухструйной эмульсификации МК АдНа! в аппаратах с внешней рециркуляцией,позволяющая,в отличие от известных моделей процесса, проводить моделирование кинетики роста МК в зависимости от гидро -динамических условий в аппарате и технологических режимов.

2. На основе обобщения экспериментальных данных определены параметры уравнения кинетически определяемой' стадии роста МК.

3. Проведенные экспериментальные исследования кинетики роста МК показывают удовлетворительное (с погрешностью 10-16%) согласование расчётных и экспериментальных значений размеров МК, что подтверждает адекватность разработанной модели физическому процессу двухотруйной амульсификации.

4. На основе разработанного математического описания процессв решена задача выбора технологических параметров процесса. Разработан алгоритм оптимизации процесса методом градиента.

5. Для различных типов фототехнических эмульсий (ФТЛ, ФТ-630, ФТ-СФН) рассчитаны значения технологических параметров процесса: концентрация аммиака, число оборотов мешалки, суммарный расход исходных реагентов,производительность проточного смесителя. Графически построенные зависимости оптимальных параметров процесса позволяют определить их значения при синтезе фотоэмульсий с заданным размером МК за заданное время.

6. Экспериментальная проверка оптимальных технологических режимов процесса двухструнного синтеза показывает удовлетворительное согласование с расчётными данными.

7. Разработаны и внедрены на ПО "Тасма" практические рекомендации по аппаратурному оформлению и проведению процесса двухструнной кристаллизации при синтезе монодисперсны! фотографических эмульсий.

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах:

1. Воробьев Б.А., Глебов Д.А..Елизаров В.И., Каратаева В.В. Оптимизация двухструйной эмульсификации А^а1 в аппаратах с перемешиванием // Межвуз. сб.науч.тр. "Массообменные процессы и аппараты хим. технологии". - Казань. -1991. -с.-14-19.

2. Воробьев Б.А., Каратаева В.В., Глебов Д.А., Елизаров В.И. Выбор оптимальных технологических режимов двухструйной эмульсификации МК А§На1 // В кн.: "Проблемы развития техники и технологии кинематографа": Тез. докл. конф. Ин-т киноинженеров .С.-Петербург. 1992. -с.96.'

3. Глебов Д.А., Елизаров В.И. Кинетический механизм роста микрокристаллов галогенидов серебра. Деп. в ВИНИТИ, г. Москва, № 395-В93, 1993.

4. Глебов Д.А., Елизаров В.И. Моделирование и оптимизация процесса синтеза монодисперсных фотоэмульсий. Деп. в ВИНИТИ, г. Москва, * 394-В93 , 1993.

Соискатель

Глебов Д.А.

Тираж 80 экз-

Заказ

Офсетная лаборатория Казанского государственного технологического университета. Адрес: 420015, г. Казань, ул. КМаркса,68.