автореферат диссертации по химической технологии, 05.17.08, диссертация на тему:Процесс очистки жидких сред в высокоградиентном магнитном фильтре

нлцгонашзя тгялгчшл унюерситет украпи

"КИГВСЬКИП П0Л1ТЕ5ШЧНИП- ТКСГ/ТУТ"

Ка правах рукопксу

ИЕЛЬ К1кз 1ва::1зна

УДК.во.057.1:538

1Р0ЦНС ОЧКЗЕННЯ РлЯКЯ СБЕЕДОЗЩ В екоеоградкнгеом?' МАГН11КСМУ 01ЯЫРГ

Спец1вльн1сть 05.17.08 - Процзси, макзй та апарата хЬйчних та 'Еафтоперерсбних виробництз

'А. з т о р е ф э р'а т дасэргацИ на здобуття наукового ступени • кандидата тбхн1чнзз наук

К й'Г В - 1997.

Дпсертац!ею е рукопис

Робота виконана б лаСораторП електромзгйтнлх матодгв очищения УкраЫсько! державно! академ!! водного господарства

Кауковкй кэр1в!пж - кандидат технгчних наук, стариий кауковил сп1вроб1тякк члэн-хор. УЕАН

ЯЦКОЗ Микола Васильевич.

0ф1цгйн! опонентя:

1. Доктор техн1чних наук, профе :ор

Лавл1цев М. 2.

2. Кандидат техн!чних наук,

Вискребцов О.Б,

Пров1дна орган!зац1я - .Укра1нськив наукозо-доолХдаий Хнстатут нафтопереробхи "МЛСМА1".

Захист в+дбудеться 9". Нервна. 1997, р. в 14 час-оОхвил. на зас!данн1 саец1ал!зов но! .вчено! рада Д01..02.11. в НаЩональному теШчному ун1версигет1 УкраЬги "КП1" за адресов: 252056, м.Ки!в - 56, гцюспект Перемоги,'37. к, 21 . Сс<> е.. И1

■ * О. г)

3 дасортац1ею ксшга озиайоматася Автор -фэрат раз1слагай

в б1бл1отец1 1нституту.

? I У

.. I ». т/гИСцЯг 1997 р.

Вчешй секрет ар • спец1ад1зовано1 вчено!

КОТЛИЦЬКА В.Я.

АН0ТАЦ1Я

В дисертац!йь1й' роОот1 досл1десувався процес очищения р1дких середоЕищ (на приклад! р!дкого а.м!аку) в ыггнИному ф!льтр! з гра-нульованими насадками. Отрдаан! математичн! модель осаджеккя частинок в намагШчеюи кульовШ 1 струккозо! насадках, як! вста-новлюють Езаемозв'язок з параметрами очицення. Залежностх дсзволя-ють прогнозувати ефектязн!сть процесу при заданих параметрах очищения для такгос р!дких середозпщ, ф!зихо-х!м!чн! властивост! якнх бл>*зьк1 до р!дкого амхаку. Досл!дх:зн! власткзос?! доилок, со зна-ходяться в р1дкому аглзку; вкзначена °х мзгнхтна спр;йнятлпв!сть в полях, як! характера! для рабочих зон гранульовзних насадок ! е::з-чекия спектр дисперсносг!. Отримана к!льк!сна характеристика вплн-Еу концентрац!! ~ал!зом!стк::х домшок р!дкого амааку на ступень кокзерсИ при вирсбництв! азотно! кислотк на оснсз! статистглно! сбробкл данах за Ш.зтора року. Експеркментально визначенх магн!тн! потоки в прпконтактних зонах фзрогранул кульозо! 1 стружково! насадок. Методом дифэрекцйвання з застосуванням ДМ 1ЕМ-385 впзчено розподхл силоео* фуккцИ магнитного поля з прзгконтактннх зонах Серогранул насадок.

Ка основ! С1р:мгк;!х .; результата з'лроОленх практачн! рэкомендаци для ефектизного використозування технолог!! кагнтткого очидзкня з лромислоЕКх умовах, здгйснено Епрозаджекня магн!ткого ф!льтрз на Рхвпенськсму Енробнпчоку об'еднакнг "Азот" для очищения рхдкого ам1аку ка зиробництз! азотно! кислоти.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТ К

АктуальнЛсть проблеет. Одним !з оснозеих продухтав х!м!чко! промисловост! е р!дюл£ £м!ак,як1сть якого мае велпхе значения, каприклад, при е'.фоСнпцтз! азотно" кислота. В тлел! основных кер-мованих показнпк!в якост! р!дкого ам1аку - наявн!сть з2л1зо?-';ст:-:г-у. домШок, як!, в!дкладаючись на поверхнях.нлатикових кат2Л!зз7-*;р!в, знижують 1х актизн1сть. Прнчому ем!ст за.изскгсткю: дсу.1с:к в задкладенкях платинового катализатора дэсягзе 40-; ! виде, з в р!дкому амааку вмаст цех дся!еок досягае" 3 мг/л. 1 • СДдь'-.?: о'>у-

мовлено тим, що значну долю дом!шок редкого ам1аку складають висо-кодисперсн! зал1зом1стк1 дом1шки: продукта корозИ технологичного оСладкакня та щ магкетитовкх кагалаза:ор1в синтезу амхаку.

Нами проведен! досл!дження по вквченню впливу вмЮту зализа на середньодобову ступ!нь конверсП ,ач1аку Пвненського ВО "Азот" показала:, що ви01ркозиЯ коефЩ1ент кореляаП гь дор!внюе 0,314, що вказуе на суттевий вплив заме дом;яок зализа на ступень конверсП.

1снуюч1 в даний час метод:! очищения редкого ам!аку в!д влсокодаспэрснн?. вал1зом1с^кю. домХяок малоефективнх. Для того, щоб позбутися цих домШгак, ЯК1 мають магн1тн1 властивост!, в хинчяШ та 1лш к галузях промисловоста вхдот застосування ф1льтр1в з иосПЕними магнатами-насадками 1 ф1льтр1в з фзромагнхтяими намагнхченими гранульованими насадками. ЕфективнЮть роботк першо! групи ф±льтр1в кизька (до ЗОЯ), регенерация 1х ускладнена, так кк вимагае демонтажу ф1льтр1з. Б1льш перспективне застосування друго! групи ф1льтр1в,тому цо в порах гранульованих насадок створгаёться магчатне поле з високою ступИшю неоднорЛдностД., його величина на 3-4 порядки вице, н1ж Ооля поверх^ пост!йного магнЛту. ФЗльтри з .гранульованими насадками досить легко пэдцаються регенерат: при в1дклнченн1 зовнзлнього магнитного поля..

Слад в1дзначити, що феромагнхтна фракция домздаок, як! знахо-дяться в' рЩких середовшцах х1м!чко1 прокисловост!, являеться м1кродом1шковою, бо 1х розм1ри порядку м!крон1в 1 долей м1крона, а 1х масовий ем1ст не перевакае Ю-8. Так1 властивостх дом1шок вима-гають детального експериментально-теорегачного дослЩхення технолог 1чних параметр1в процесу магнитного очищения радккх середовиц в гранульованих насадках, а тахож створення спёц!альних конструкцШ магнд.тних фьльтр1в 1 розробок ф1льтруючих насадок з покращеними магн1гними 1 фШтруючими властивостями. Необх1дшш е такок пошук шляхов 1нтенсиф1кац11 процесу магн!тного очищения р!дких середовищ в!д високодисперсно! фази дом1шок.

Метода досл1д1ення. Концентрац1я зал1зом1стких домашок в ам!аку 1 водних суспенз!ях визначалась сульфосалЩилатним методом з використанням фотсколориметра Л5М-72. Визначення ефективност! магнШгого осадження проводилось вим1рюванням локальних значень концен^рацИ до 1 п1сля ф1льтрування. Магн1тн1 потоки в прикон-

тактнул зонах фэрогранул .насадок вкмОрювались ОипульсиЕно-Хндуктавжгм методом з викоркстанням мОкровеСеркотра С5050. Ыагн1тка спр:йня?л::з1еть вхдклэдень шштиноекх катал1затор1в в::зкачалась пондеро.\:отор1гл.м методом. Спектр длсперс-iíoctí частаюк визначався з використакнлм електронного микроскопа УЕБМ-100К. Математична обробка'результатов дос.Ндг.ень проводилась ка ПЕОМ IBM-386.

Нагкоза новизна робота. OrpiwaHi математк-:н1 модели процс-су магн1тного очищения pignoro ам1аку з стручковой та кульови: насадках, f.kí дозволяять прогксзуватк ефектнвнОсть пронесу при заданкх. параметрах оч;пдекня.

Розрсолена е:-;спер:о.:энтэлька установка для вжОрюва-ЕЯ кзп-Птних зластизостеЯ материалу. В:г.йряяг магн1?на спр;:Пнятл231сть домОшок рхдксго г.чОзну, в1дкладень на платаюг/х катализаторах в мгпЦтних полях, ко характер?:! для робочпх г:;; осадкузаа-я гргнуг.ьсвгних фэрсмагкхта^с насадок. Визначено сп~кт? дисперсности щсс дсм.^ск.

Ехспэр::гёнталько в;и1рян! :;агк1тн1 потоки в прхконтактких зонах ферсгранул кульово! i стру.У-ково* насадок. В'.аЛряно роз;;од!л KsnpyssKOCTi ;.:агн1тного поля, стугген! Кого неоднороднее';! i с:;лс-во! функцП в заденност1 в!д вОддал! до точок контакту ¿орогранул насадил, з соку ч::сл! гранул з а:-л:яэроз!?лвм ггокриттям.

По результатам досл!дг:екь отрхлгно з авторських свз.доцтва на в:я?аход:1 721967, 822S9S,'132245, та патент Укра!ни JL-J376.

Практячна ц1ен1сть. в результат! проведение досл1д»в85 о?р;о:з-Ki катекаткчк! кодел! прсцесу, «к i встаковлвють взашозв'язск сс-K03KS технолог1чнкх парамзтр!з, РозроСлека установка i метод II грздувзання для здзначеккя магШтко! спрхйнятлизост! материалов.

Отркман! залегностО магкОтно! сяркйнягжвост! домйазк р!дксго

о

амОаку i зОдкладень платинового каталОзатора Б1Д напрукэкостг глаг нОтного поля. Визначено спектр хксперсностО.

РезлОзацОк кауково-технОчкос результатов в прсшсловост!. На ocKcsi отр:г>:ан;:х результатов спрацьоззкО рекоуендацО! для ефектдв-кого вякорясгакня процесу мэгнОткого очдзнкя в промлсловкх умо-вах, впровадаеко кагкОткпЯ ф!хьтр на РОвкекському вхробничоыу об'еднакнО "Азот" для очэденн^ рОдного амОаку виробкицтва азотно! кислот?..

- О —

Апробац1я робота. Ochobhí результата робота 1 окрем1 II роздШи були представлен!, допов1дались i обговорювались на:

- М1кнародних науково-техн^чних конференЩях:

- Республ1канськ1й науково-техн1чнй1 конференШ.!;

- виставц! ВАК, м.Москва "Кадри вшдо! квал1фйсацП i науково--технхчнШ прогрес", 1S87 р. (бронзова медаль).

Публ1кац11. Основний зм!ст робота опубл!ковано в 1? роботах, в ix числа 3 авторських свддоцтва t Í патент Укра!нй.

3MICT РОБОТИ

В xiMí4Hitl промисловост! icHye ряд метод1в, як i дозволяють п1двищувати якЮть р1дких середовищ,' забруднених продуктами корозИ. Та з ряду причин ц! метода мають суттев1 недолхки, ¡до робить ix малоефектавшши для очищения р!дких середовшд в1д висо-кодисперсно! фази дом!шок. •

На даний час накопичено великий експериментэльний материал по вивченню гтроцесу мапйтного очищения технолоПчних р!дких середо-в;:з1 теплоэнергетики, де до якост! води пред'являються bhcokí виыо-ги - масоза доля залишкового BMicTy домхшок не повинна перевищува-ти io"T-io-f в той час як розмХри доШшок не перевишують 1 мкм.

Процес магнитного очищения мае ряд переваг:

1. Ыожлиза високошЕИдкЮна ф!льтрац1я при малэЛ ллощ! установки фальтра (Oos-CX)8) м/с;

2. Мсжливе застосування ф!льтр1в в широкому диапазон! кониен-трацШ i температур; '

3. Hii3bKi експлуатаЩйк! витрати;

4. Регенерац1я магнхтких фальтрхв спрощена.

В литератур! в±дсутн1 bííomoctí про дослЗдження процесу warHiTHoro очиценш ' редкого £.\:1аку, а також середовищ, ф!зико-х1м1ч:и властивост! яких блкзьк! до р1дкого ам1аку. 1Цо. сто-суеться теореиянзос моделей процесу магнитного очищения, то Юнують на даний час лише иабликен! моделЗ., як1 в лхтератур! умов-но под1ляються на cmjiobí та данам1чн1. Недолгом такта моделей е те, що вони не дозволяють безпосередаьо встановити взаемозз'язок технолог!чних параметр1в процесу з ефективн1стю, а дозволяють т!льки отримати наближеке значения сгупсня очищения.

В л1тератур! в1дсутн! дан1 про розпод^л ияпрукеност! магн.1?ного поля Н, ступен! йогсз иеоднорШост! grodH i силово!

фуккцП Н§га£Н в робочих зонах осаджування гранульованих насадок. В д-;терэтур1 е окрэмх дан! про Н та Н§га2Н для 1зольовано! система з двох-чотирьох кульск, в той час як в умсвах магн!тного осэджузан-кя число кульок насадки перебальиуе ю3. е в л!тератур1 також дан! накагн1чування пол1 кульового середовища в целому, що не в:1дображуе зкачень Н та Н^гссН в приконтактнпх зонах. Дан1 про магШтн! характеристики е ггорових каналах 1нших гранульованих насадок в лхтератур-;- вадсутн^.

Анал1з дакнх з л!тератури дозволив сформулювати Шл1 та заз-дакня дпсертацх^чог робота.

Для якЮнгл оценки впжву концелгрзШ I зал1зш5егкйх дсыХиок из ст;.;::кь конверсх: а.-.паку еккорастовуваься корэляцгтж:.'! ипагЛз, я:-:;^ дозволив ощннти залекнхсть м!ж концентрацией зал^зомюткпх дом1в>ок рхдкого 2к1аку, до використозуегься на вйробн::атв1 авотно! кислоти та ступ1кню коквэрс!!.

На, мал. 1 призе р1внякня емПричко! (дамана л!К1Я) 1 теоретично! (пряма л!к1я) рэгресИ.

0ск1лькя був встаковле-кнд факт, що залеайсть м1ж кокцентращев залхза 1 ступеней коннерсИ набликаеть-ся до л!нШю1, го для оц1кхи сил! зз'язку м1!к

ул 30 88 86

о У

СГ /

84 82 С ','¡21

Х,ит/л

1,0 2/0 3,0 . 1 .Теоретична (2) та ехл:р1чна (1) лМ1 регресы.

цкми величинами Еикористовувався виб1ркоЕя1! коеф!ц1ент корвляц!! г , який розраховувався за формулою:

ГЬ=

1=1

у{х{тгяху

/1/

я у

де у-- середне значения ступени конверсИ, 5 - середне значения концентрат I за.Иза, т{- частота ознаки х, п - к!льк1сть даних,

виб1рков(. дасперс!"' за ознакзми уд. Бозраховане значения г~'=0,314, це дозволяе зпобити висновск про суттевий вплзв кокцен-

о

трэцП зал1за в редкому амхаку на ступ1нь кснверсИ.

Для визначення магнитно 2 спрй!нятлквост1 домИлок редкого ам'1аку 1 шла:.:ч' пластового катаЛ13атора була розроблена експерл-

ментальна установка, яка дозволяла створювати поля високо! напру Еекост! 1 неоднорЩгаст!, II робоча зона практично вхдтворюЕзлз зону осаджекня домйпок магнгтного ф!льтру. Досл!джуваний зразск малого об* ему V/ розм1щували в склянгй сферичнШ ампул!, р1ВШВ1ДДаленМ в!д поверхонь намагШчуючих налхвсфер. Для розра-хунку величини викоркстовували формулу:

-1- ' /2/

ц ИШйгасй

де Н§гаШ - силова функция в точЩ розм!щеиня зрззкэ; ? - сила, та дхе на зрззок.

Сила ? вим1рювалась за допомогою аналз-тично! ваги, а капругсенЮть магШтного поля Н в робочому простор! - датчиком Холла. Це дало можлив!оть побудувати залежност! склово! йункцИ п&тасЫ в!а наирукеност! намагн!чуючого поля для точки, в як!Я знз-ходився досл1джуваний зрззок.

х

0,03 0,02 0,01 О

Мал.2.Ыагн1тна в!сть д0м1и0к 1 ам!аку,2- шламу катал!затора.

1 г

-У —0

—7

р!дкого

О 100 200 300 400 500 600 700 .НкАА<

Ж ' ■

Результати визначення^ззл1зом1СТКих дом!шок р1дкого амхаку 1 иламу платинового катализатора в залежност! -вЩ напруженост! поля Н приведен! на ыал.2. Видно, що характер ззлекностей зе в!д Н для дом1иок р1дкого амхзку I в!дкладень платинового катал!затора одна-кобий. Дещо б!лыиэ значения х, для дом!иок р1дкого ам!аку в пор!внянн! з а> для в'хдкладень платинового катал1затора свЭДчить про б!льш високий в-'.Цст магн1тно! фракц!! дом1шок.--'-

Для впвчення спектру дисперсности дом!шок ргдкого амхаку вико-ристовувався елактронний микроскоп. Статистична обрсбка результат!в м!кроскоп!1 (порядку 2000 частинок) показала, що в досл1дауваному !нтервал! крупное^ частинок по к1шькоста переважа-ють частники розм1рами мзншми, Н1ж 1 мкм (9856) - Частники крушИстю 2-4 мкм та 4-6 мкм склали рШов!дио' 1,5* та 0,5*. Але 51льш оО'ективноп характеристикою являеться масова долл частинок

визначено! крупности, яка характеризуе 1х концентрата. .■;■

ОброСка результата дисперсного анал!зу показала (ыал.З), що частники дом!иок, в основному, мають розм!ря до 2 икм.

Дослхдження силово! функ-Ц11 магттного поля ШгаЗН в приконтактких зонах фз {Го-гранул насадок (шаря, по-др!бненз струнка) провода-лось шляхом експерименталь-ксго в:к!рювакня величина магнитного потоку 0, якиа Екнккае в спмхрюЕэльнхЯ петл! датчика при Еклвченнх камагнхчуючого поля. Для цього коша петля (радиус г, плота 2) розм!щувались' м!к парою иар1в та по черзх п!дклачзлясь до цифрового м1кровеСер:.".етра С5050. Отрп-ман! експеркментальн! за-лежост! Ф в!д г оброблюза-лнсь'на ЕОМ 1ВМ-386 до от-

римэння залекяостей Н в!д г, HgracH в!д г та KgradH вЦ г.

На кал.4 зобракен! залежное1!. Wgradü в!д г (r/R, R - рад!ус ферогранули) для пари кульок дгаметром 6 мм, розтааоаанюс в середо-вкШ кульок такого ж диаметру.

На мал.5 показан! так! к залегают для пари ферогранул стружки, розм!щено! в стружковому серэдовиз!.

Проведен! досл!даекня показали, що в приконтактких зонах феро-гранул насадка утворветься- вкеокоград1ентне полз, а величии значено нацружевост! магнитного поля, його град1ента i силово! фуккц!! в приконтактних зонах ферогранул стружка одного порядку з! значениями цих магн!тних величин для кульово! насадки.Ця обставила дозволяе рекомендувати подр1бнену струккову насадку як базову для промислових магн!тних ф1льтр1в. .

80 60 40 20

10

h. DS

t 1

\

\

1

]\ i 1

\ I

\

\

ч i 1

•! 1 ч \ 1

N —jö.mkm г i

4

' | 1 1

1,0

0,8 0,6

0,4

0,2

0,1

.12 3 4 5 6 7

Мал.З. Гхстограмз з:.йсту домЬкж рхдкого ам!аку в залегност! з!д .ix

p03MiDl3.

Н-сЗН/йг-1б15,В>м3

0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 Г11£ м

__I_1_I_'—

0,1 0,2 0,3 0,4 Г/К

Мал.4. Мапптна силова функц!я парою кульок й=6 мм.розта-шованих в насади!. (1- Но=15 кА/м; 2 - 30; 3- 60;

4- 90; 5- 120; 6- 150).

; ЦегосШ-105 ,Аг/м3 4,5 4,0

3,5 3,0 2,5 2,0 1,5 1,0 0,5 О

\\

V

\ \ 3

/2'

1 ^^

0,3

0,5

0,7Г'10,м

Мал.5. Мапйтна склова функщя

::1к феррогрануламк стружки (1-

Н =90 КА/м; 2- 120; 3- 150). о -

Як .показали вим1рввгння, неферомзгнатн! покригтя "(надриклад,' кадмуваккя товщшоя 30 кхм) .знижують напрукен!сть поля в 1,5-2 рази, а ендову функцию 3-6 раз.'очевидно, що застосування нефоро-■МЭГН!ТНИХ поярить нэдоц!льно.'

Були проведен! досл1дання силово! функц!! посИйних кагнтв, що порхвнввзлись з силовою фушоиею з прплонтгкткШ зон! ферэгра-нул насадки. Ц! досл!д:-;оння показали, що гранулъозан! на.магн1чен1 насадки являються- б!льы персдакткзжки осадкувальними элементами, н1к пост!йн! магк!тп, 'бо порядок силово! функцП в пржонтактша зон! ферогранул - А/м, а'кз поверхн! пост!йного--мапйта в десятки тисяч раз'мензе. - ■ •

Експерименти по' вивчешао основнкх параметров процесу магн!тно-го очщекня р!доого ам£аку проводились б реальких виробничих умо-взх на ам!эчному Еиробклцтв! Р!внекського БО "Азот", бо в лабораториях удавах практично нэмокливо в1дтворити в гядельн1й р1дянно--дисперсн1й систем! властивост! середовица, яке реально очщуеться.

Поперздньо - булл проведен! эксперимента по вивченню дол! ManiiTHHX форм дом!пок в р!дкому гм!аку методом багатократнсго пропускания р!дкого ам1аку через намагн1чену гранульовану насадку. Доля магн!тних форм домИлок А. склала 0.8.

Процес магн!тного очищения ?)1дких середовищ, як видно з анализу л!тратури е високоивидкюним. Для уточнения застосузання пор!вняно великих швидкостей фхльтруаання (008-<Ш) м/со !. для магн!тного очищения р!дкого зм!аку досл1джувались залекяост! концентрат! дом1шок 1 ефзктивност! очищения ф в1д швидкосг! и.

Результата щп експерименПв (мал. 6) дозволяють зробити висно-

вок, що для pisKoro ам!ану цей метод тахож е високсивидкЮйим. В залэккост! в!д виробштах умоз практично застосуваги кохна шевд-кост1 ф1льтрува1ШЯ,йо нэ переви-цують(ЦБ5-0рз)м/ЕС/;- '

Для математячкого опасу про-цесу магн1тного очищения р!дкого ам!аку вккорпстовувався експокен-ШэльниЯ закон поглинакня дом!шок в граяул:;озан1й наезди. Такяз п!дх1д до розгдяданкя прсцэсу описания в .lireparypi. 3!дпое!дно до цього закону концентрация магнитно" франц!;? дсм!сок змекху-езьсялга eKcnoESKii:

с'=Со(едр(-поЬ)), /3/

де CQ- початкова концентрэц!я

MarniTHOï фракц!' дсмтеок; п - ч; дорХвнюе бр/rd (р - густина упаковки кульск, о - серздн!й ефехтиз-ний перер!з порового об'ему чарунхк, пепадаючи в яку частника осадку еться, L - довзкна насадки).

. ЕфактиЕН!сть прсцэсу ф з врахуваннлм дол! магнхтю! фрахт! дом1пок X розраховуваля по формул!:

ф=А.(1-С'/Со) /4/

з врахуванням (3):

Ф • 0,6

2[ 0,4 0,2 О

У

/

О 0,1 0,2 0,3 0,4 0.5L.M

Ч> 0,8

0,6

0,4

0,2

О

О 20 40 60 30 Н,кА/м

Мал.6. Результата екепештментхв) по зизченнч впливу технолог1ч-! ше парам' ois ка Y очищения в! кулькозМ: .¿сэдц! 1-кулыа 32, 4 i мм; 2- кульки <26 мм. I

тело кульок э одиниц! сб • ему,

Ol))

/5/

1 (fn/v 107c/s 3,0 2,8

2,6

«c.,4 ? ?

2,0

' 1,8

1,6

1,4

1,2

1,0

0,8

0,6

0,4 IC^.r/d 18

16

14

12

10

К

N

x

X

-

2 3 4 5 " 6 7 8 * d-1Ö?M

Мал.7.3алекност1 в!дносша значень pa-

д!усу зони захоплення (1), ефективкэго парер!зу (2), ефэктивного об1 ему (3)

чарунки в!д д1ачетру кульок ф1льтрую-чо1 насадки._

Ексиеримэнталый данх по шикзу д!аметру кульок ф1льтруючо! насадки d на кснцентрац!» зал!за С i ефзкт::вн1сть процесу очищения ф дозволил:: рсзраху-ватк середке значения о при \=о,8. Залежн1сть а вад d л&ШЯяа (мал.7} i добре описуеться р1внянкям:

o=5,6-105d /6/

Бикористовуючи (5) i

(6).було отрпмано рхвнякня

(7), яке добра узгоддуеться з результатами експернмен-TiB (кзл.86): '

[1 ,42 • 10"5 -}) /7/

Заленкостх в!дносних значень, характерних для чарункп параметр 1в r/d; o/s; Í2/H (S=icd2/4; W=ral3/6 - Bi£ÜOBl£HO д!акэтрзльшй nepepis та об'ем кул!) вгд d (мал.9) показуе, ко 3i З01льшенням d ц! величина зменауються.

3 врахуванням виаевка-заного були отриман! мзте-матичн1 модел1 процесу магнитного очищения pîflKoro ам!аку в двох типах грану-

льованих насадок - кульозо! га струхковоГ на основ! эксперименталь-ких даних, прсдставлэних на кал. 10

(|)=\[1-егр(-1,1 •Ю"3Н°'75Ц]

ф=\ [1 -етр (-0, и • 1 СГ3н£-75ц)

/8/ /9/

Р1вняння (а) огримаяо для кульок насадки 3=2,4 мм,- а р!внякня

(9) для кульок насадки <1=6 мм.

Для стружково! насадки р!вняння процесу магн!тного очишеяня

, -А 0.75 ,

(|>=х[1-едрС-б,4.10 Но, Ь)]

мае вигляд:

/10/

На мал.11 представлена сер!я теоретичних кри-вях, розрахозаних по формул! (Ю). Ш. кр;ш1 доз-воляють вибрати оптималь-н! значения регспяв магн1тного . очицекня р!дких соредозжд, як! мають властивост! блазк! до х1м1ко-ф1зичних влас-тивостей р!дкого ам1аку.

3 метою вивчення моя-ливост! 1НТеКСКф1КЗЦП процесу магнитного очищения р£дин. вхд ВЕСОКС • дисперсно! фазя димИпок проводились' эксперимента по вивченню впливу рент-ген1вського"випром1ям-вання на ефективнють процесу. Результата ют ексшриммШв, представлен них-на мал.ю, дозволили зрооити висновок, цо про цэс магн1тного очщення р1дин в1д м!кродом1пок 1нтеясиф1куеться шляхом попередньо1 обробки очи-цуваного середовища рент

Ф 0,6

0,4

0,2

О (

4> 0,6

■0,4

0,2 О

с£, М 3,5

0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 Ь.м

/ У*'

О 20-40 60 80 100Н,кА/м

2.5 2,0

1.6

1.4

30 40

80 1С0Н,

М I

Мал.8. Результата експэримент1в' пс вив-ченню впливу технологтчнкх. паюак?то!в на.. ефектквн!сть гпхиесу . магн!тного очищения в струхковхй насадцА.. ^ , :

ген!зським зипромШювшшям i ефективнЮть очищения збхльиуеться в 1,2-1,9 рази по в!дношенкю до ефективностх очищения без випром1нювання.

2 3 4 5 Мал.9. Сер1я тёоретичнкх криЕих, розрахованнх по ма-темзгачн!й модел! процесу магн±тного очгщення р!дкого ам!йку в с?руккоз!£ наоадц1 -Ь=0,1м;2-0,2;3-0.3;4-1)

0,6 0,4 0,2 О

_L- чз!

—г Г

\ ■2

О 0,2 0,4 0,6 0,8Г,кЕт

'Мал. Ю. Ефэктизн1сть очидення суспензН магнетиту в залекност1 а!д гётенсивност! рентген!зського вштромшоззння при р!зному чэс1 апром1некня(Со=24,5мг/л; 1- т=0,4с; 2- 0,2; 3- 0,08).

По результатам досл1дкень,. описаны: в глазах 2-4, розроблекий магн!гшй.ф1льтр з намагшченою гранульованою насадкою (подр1блена стружа ?i сталей 0X13,' 40X13) та впровадасекий на Р1вненському виробничому сб'еднаян! "Азот" для очищения р!дкого амХаку вироб-•ництва азотно! кислота.

' 0CK03HI.БИСНОЕКИ ПО Р0Б0Т1

1. Визчешя азотного вкробккцтза Р1вненського ВО " Азот" показало, що bmIct зал1зом!стких домИсок в р!дкому ам1аку, котрий поступав на цэ виробиицтво, пзрЮдачно переб±льпуе нормован! показники (до 2 мг/л), а в nycKOBi перЮдн досягае 5-6 мг/л та виде. Отрима-на к!льк1сна оцанка вплизу концентрацИ цих домЗлок на ступень коквэрсИ амХаку аа результатами сгатистично! обробкк даних вироб-ництва за 1,5 року. '

2. Бивчеко склад твердо! фа^и- дом1шок. Основну масу домзлгак складачгь зал1зом!стк1. Вогановлено спектр дисперсност! дом1шових частинок - 73£ домЦзок мають розШри -менпе 2 ккм. Експерименталь-

но, методом багатократного пропускания через магнОткй фОльтр, виз-начена доля магн1тно! фракцИ домОеок редкого амОаку Х.=о,8. *

3. Розроблена експериментальна установка ' для визначення магнОтно! сприйнятливостО порошкоподЮних зразкОв. Визначена магнотна сприЯнятливЮть дом!шок в полях, характернее для робочих зон намагнОчених гранульованих насадок' (Н=100-750 кА/и).л Отриман! значения магнОтно! сприйнятливост1 (»=0,01-0,04) дозеоляють вОднести дом!шки до груш фэуомагнетшйв.

.4. Розроблена методика вим!рювання величини магн1тного поля, ступен! його' неоднор1даост1 (¿гасШ) 1 силово! функц!! (егайН) в порових каналах гранульованих насадок. ■• Встановлено, що напруженость магнотного ноля Н, ступ1яь його неоднородности 1 си-лова функцОя НйгааН суттево зменшуяться при вОддаленн! точок контакту ферогранул, а зонами осадаешя являються зони вОдноснсго радОуса г/й^о.з. В цих зонах зменшення силово! функцП %пзйН до-сягае 60-70^. Встаковлзно, що каближення до насичекня магн1тних яоток1в в приконтактних. зонах кулюво! 1 стружково! насадок настае при напруженост1 намагн1чуючого поля Н=60-90 кА/м. НеферомагнОтн! покриття знинують величину силово! функцП магн1тного поля в зон! осаджування дом1пгок в 3-4 рази, це робить !х використання для по-переджзкня хорозИ насадки практично неБкПдшии. Рекомендовано в виробничих умовах.для очищения. агресивнкх середовищ, зОд магнХтиих домОиок в:-псористозувати в якост! наездки магн3.тких фОльтрОв вЗдходи нер:каз!ючих сталей' мэхан1чнлх виробнпцтв (подроблена стружка з ензОвзлентккм д1аметром 3-4 мм).

5. Показано, цо процес магнОткого очкцення рОдкого амхаку е бисокошбздкОсюш 1 найбхльш практично доцОльн! швидкост! очищения знаходяться з меках(00&-Сс8) м/'о^;. Це добре узгодкуетъея з даними для Днвих рОдких технолоПчшж середоБ1щ.

6. Отриман! кат^маттет! ¡/.одел! ироде су магн!тного очвдення в кульов1й 1 стружовШ насадках, як1 встановлвють ззаемозв'язок таких технолог!чних паракетрОз процэсу, як напрукенОсть

- - намагнОчуючего-шля,- довжина гранульовано!- насадки 1 д!аметр гранул. Модел1 доззоляють прогнозуватк ефективнОсть очицення при за-даних параметрах для рЗдких середовищ, ф1зико-х1м1чн! властивост! яких близькО до рОдкого амОаку. '

-------7. .-Досл1дк8Но~одая 1з иляхОв 1нтенсиф1кац11 ирсцзсу гйзгкОтксгс

очищения низькоконцентрованих високодасперсних"р1д<их'серёдозид на

- 16 -

Ч ■

приклад1 штучно виготовлзно! суспенз!! пляхом рентген1вського _опрок1нюванкя• магнетиту. Встанозлено, ¡до якщо опромхнювати очицу-бзнэ середоЕищо рентген1всыоа? вкпрсм1нюзаяням потухнютю 0,45-1,0 кВт ка протяз! 0,08-0,4 с, то"ефо:<тйвц:1сть счицення зб1льп;иться б 1,2-1,9 рази.

8. Ба результатам дисертац1йно1 робота розробленнй i апроззд-хений кз Пвнекськоку БО ;'Азо?" маните;;.! фильтр для очпи-ккя р!дкого гм1а:<'/ влробкздгва ззогко! кислот::.

9.' Отрпмэя! азгорськ!'св!доцтва ка вннаходи №731967, 32SS96, 1321245 та патент Укрзж: „V2S7S.

Основой ЗдЦсг дисортацП викладзно в публ1кац1ях:

1. Садуляк 0.3., Гаращекко B.I., Шепель H.I. та 1н. Магнитная очистка технологических сред химической технологии от келезо-содоржа^х np;i\;eceÄ.-Химическая технология,!SSO, .46,с.40-42.

2. Сакдуляк О.В., - Лазаревна-Л.Ы., Гаращекко B.I., Шепель' КЛ.та ¿к. Об оптимальней скорости фильтрования в электромагнитных фильтрах.-Электрические станции,1Э7Э, )£4, с.21-24.

3. Сандуляк О.В., Шепель K.I.,"Яцков Ü.B. тз iH. Скоростной ре-SS3! очис-гки кидкого ■' аммиака от хелезосордерханих пркке-сей.-Изв. высших.учебных заведений,Химия к химическая технология, т. 26, ВЫП.5, 1S83, С.592-5Э4. '

4. Сакдуляк О.В. Дазаренко Л.М., Гарздекко B.I.,Шепель ЯЛ.та iH. Определение- магнитных фдам соединен^ келеза в водах электростанций.- Изв.вузов, Энергетика, 197Э, .'3, с.46-50.

5. Сандулкк 0.3.,Яцков М.В..Шепель H.I. Влияние диаметра саров намагниченной фильтрующей насадки на магнитное осахдзние в ней примесей железа, содержащихся в кидком аммиаке.- Куриал' физической ХИМИИ, Г.56, .'5, 1SS2, С.1271-1273.

6. Сандуляк O.E., Яцков М.В., Шепель H.I. Эффективность магнитного обезжлезявощш жидкого аммиака.-- Журнал прикладной химии, т.53, )'2, 1933, с.337-389.

7. Федогк1н Г.М., Сакдуляк О.В., Шепель H.I. та in. Осаждение и локализация примесей гадкого аммиака в намагниченной гранулированной насадке.-Химическая технология, &U 1934, с.42-45.

8. Сандуляк O.B., Шепель H.I., Яцков M.B. Очистка жидкогб аммиака от железосодержащих примесей в намагниченной насадке. - Химическая промышленность , .'¡в, 1984, с.36-38.

9. Сандуляк О.В., Шепель Н.1.,Корхов О.Ю. Практические рекомендации для промышленного использования способа интенсификации процесса магнитной очистки путем рентгенозского облучения, м.Ровно, 1987, б_с.

10. A.c. .4 721967. Способ очистки жидкости от магнитных примесей Сандуляк О.В..Гараценко В.1.,Шепель H.I.

11. A.c. ¡i 822896. Способ очистки жидкости от магнитных примесей. Сандуляк О.В., Гараценко B.I., Шепель H.I.

12. A.c. .4 1321245, 1987. Устройство для измерения магнитных свойств материала и способ градуировки устройства. Сандуляк О.В., Шепель H.I., Яцков М.В., Гаращенко B.I., Сандуляк В.В.

13. Патент Лсра!ни Л2876 Пристрой для вим1рнвання магн!тних влэсткзостей матер1ал!з 1 cnoclö градуювання пристрою. Сандуляк О.В.,Яцкоз М.В.,Шепель H.I.,.та 1н. 1994.

14. Интенсификация процесса магнитной очистки жидких еысоксдис-персных сред путем рентгеновского облучения / Шепель Н.I., Корхоз О.Ю., Яцков М.В./-Деп. в ДНТБ Украйи. Я1146-УК 94.

15. Сандуляк 0.В., Шепель H.I., Яцков М.В. -та он. Магнитное осаядениэ железосодержащих примесей жидкого аммиака.-Тези до-пов!дей 1-1 Всесоюзно! конферёнцИ "Методы получения веществ високоЯ реактивной чистоты", жов'тень 1982 г., м.Днеп-ропэтровськ, с.8.

16.-Довганкк В.Д., Шепель H.I., Вовк I.e. Магнито-фильтраци-онные свойства париковой и стружечной насадок . Тези рес-пубЛ1кансько! наново-технично! конференцП "Интенсификация . очистки природных и ст&чшх вод", листопад, 1983, м.Р1вне,

17. Яцков М.В., Шепель H.I. Очищения pimoix середовищ ■ в висо-коградгентному мапИтному ф!льтр1. - Тези науково-техн1чно! конференц!! УДАВГ, кв!тень 1996 р., m.Píbhb.

AHHGTATIOE

of the thesis ьу h.i.Shepel "Process of a liquid media cleaning in a high-gradient magnetic filter", submitted to a competition of a technical science candidate's degree on the speciality 05.17.08 - "Processes and apparatuses of chemical technology". Kiyev national Technical University "KPI", c. liyev, 1997.

in'the thesis the process of a liquid media cleaning, liquid ammonia in particular, In a magnetic filter with granulated Packings was Investigated. Ha-;hemtic models of a cleaning process in a magnetized ball and shaving packings were obtained, which determine the connection between technological parameters of cleaning. The magnetic and dispersive characteristics of admixtures, which are present in a liquid arnonls. are tested". The distribution of a magnetic field force function (HgradH) in the zones close to contact of packing ferroeranules has been studied.

On the basis of the results obtained, the Instructions are developed for the efficient usage of a magnetic cleaning process under manufacturing conditions and the inculcation of a magnetic filter was implemented for a liquid ammonia cleaning and nitric acid producing in Rovno (OISC "Azot") .

АННОТАЦИЯ

Диссертационной работа Жепель Н. и. "Просесс' очистки жидких сред в высокоградиентаом нзгипном Фильтре", представляемой па соискание■ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.17. 08. - Процессу, ппагата и наззяш химических и нефтехимических производств. Киевский национальный технический университет "ЫШ". г.-Киев. 1997 г.

В диссертационной работе исследовался процесс очистки хидких сред, в частности жидкого акниака. в магнитном Фильтре с ■ гранулированными насадками. ■Получены математические модели процесса очистки в намагниченных паровой :: стружечной насадках, устанавливающие взаимосвязь и езду технологическими параметрами очистки. Исследованы магнитные к дисперсные свойства прикесей, содерхашихся в хидком аммиаке. Изучено распределение силовой функции магнитного поля Н grad Н в прикэнтакпшх зонах Феррогранул насадок.

На основании полу.чешшк результатов .выработаны рекомендации для эффективного испогьзования процесса магнитной очиспси в промыклепных условиях, осуществлено внедрение магнитпого Фильтра для очистки гид. кого аммиака производства азотной кислота в г. Ровно (ОАО "Азот").

Кл»чев1 слова, як! використобуються в дисертацП: амг.к, Фсро-HarniTiii дсШшш. гранулъована насадка. магиЮТм Ф1дьтр, силона ФункШя нагштпого поля, Р1дк1 середовиша. очищения. 1итепсиФ1катя, приконтактна зона, зал1зск1спИ двйшни.. малйтна сприйнятлив1сть.