автореферат диссертации по химической технологии, 05.17.08, диссертация на тему:Разработка комплексных методов очистки жидких сред от твёрдой фазы в технологии получения продуктов переработки целлюлозы

На правах рукописи

Светлова Ольга Рафаиловна

РАЗРАБОТКА КОМПЛЕКСНЫХ МЕТОДОВ ОЧИСТКИ ЖИДКИХ СРЕД ОТ ТВЕРДОЙ ФАЗЫ В ТЕХНОЛОГИИ ПОЛУЧЕНИЯ ПРОДУКТОВ ПЕРЕРАБОТКИ ЦЕЛЛЮЛОЗЫ

Специальность 05 17 08 - Процессы и аппараты химических технологий

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Бийсь. - 2007

003070763

Работа выполнена в Бийском технологическом институте (филиале) государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Алтайский государственный технический университет им И И Ползунова»

Научный руководитель

Официальные оппоненты

кандидат технических наук, доцент Куничан Владимир Александрович

доктор технических наук, профессор Овчаренко Александр Григорьевич

кандидат технических наук Антохов Сергей Владимирович

Ведущая организация

Институт проблем химико-энергетических технологий СО РАН (г. Бийск)

Защита состоится «Ъ(?» мая 2007 года в 11 часов на заседании диссертационного совета К 212 004 03 в Бийском технологическом институте (филиале) государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Алтайский государственный технический университет им И И. Ползунова» по адресу 659305, Алтайский край, г Бийск, ул Трофимова, 27.

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

Автореферат разослан « апреля 2007 года

Ученый секретарь диссертационного совета

Светлов С А

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы Важной народнохозяйственной задачей, особенно резко проявившейся в последние годы, является утилизация отходов промышленных предприятий, повторное использование их в производстве, создание замкнутых систем водопотребления и экологически безопасных технологий Снижение себестоимости продукции может быть достигнуто за счёт возврата продукта в производство, более эффективного использования энергетических и трудовых ресурсов

Одним из основных источников загрязнения биосферы являются коммунальные, сельскохозяйственные и промышленные сточные воды Причем сточные воды химических производств оказывают наиболее значительное отрицательное воздействие на окружающую среду Уменьшение количества транспортируемых жидких сред является актуальным для предприятий, изготавливающих продукты на основе целлюлозы, поскольку при их получении образуется большой объем сточных вод, содержащих значительное количество твердых частиц различной степени дисперсности Поступление таких стоков в водоемы приводит к загрязнению территории и потере продукта Проблема предотвращения загрязнения окружающей среды продуктами переработки целлюлозы может быть частично решена за счет повышения качества очистки сточных вод Это можно осуществить, если на стадии очистки сточных вод использовать машины ичи аппараты, которые позволяют уменьшить количество твердой фазы в сточных водах до уровня, отвечающего требованиям нормативов по предельно допустимой концентрации В настоящее время на многих химических предприятиях для улавливания твердых частиц применяется метод отстаивания сточных вод под воздействием силы тяжести, несмотря на длительность процесса и его низкую эффективность Это вызвано тем, что другие методы разделения, такие как фильтрование и осаждение в центробежном поле, не нашли широкого распространения, хотя и позволяют существенно интенсифицировать процесс очистки технологических и сточных вод химических предприятий от высокодисперсных частиц твердой фазы и обеспечить эффективное сгущение суспензий

Значительный процент в выпуске основного технологического оборудования для существующих и новых процессов химической, фармацевтической, нефтехимической, пищевой и других отраслей промышленности занимают аппараты для разделения жидких неоднородных сред Разработка высокоэффективных машин и аппаратов центробежной и фильтрационной очистки жидких неоднородных сред от твердой фазы, основанная на принципах безотходной технологии, позволяет, наряду с увеличением единичной мощности оборудования и снижением потерь твердой фазы, значительно интенсифицировать процессы разделения жидких сред при оптимальных энергозатратах и минимальной материалоемкости оборудования

Цели н задачи исследования. Диссертационная работа посвящена решению научно-технической проблемы - повышению эффективности очистки технологических и сточных вод производств продуктов переработки

целлюлозы от взвешенных частиц путем совершенствования центробежного и фильтрационного оборудования, на основе разработки комбинированных способов разделения неоднородных сред Задачами, соответствующими поставленной цели, являются

- анализ особенностей процессов разделения неоднородных сред в центробежном поле и при фильтровании на стадиях сгущения суспензий и очистки сточных вод,

- разработка математической модели процесса осаждения твердой фазы в центробежном поле,

- определение основных воздействующих факторов на процесс разделения суспензий продуктов переработки целлюлозы в центробежном поле,

- экспериментальное определение параметров процессов центробежного и фильтрационного разделения суспензий,

- разработка конструкций центробежного и фильтрационного оборудования, соответствующего требованиям технологического процесса и обеспечивающего требуемое качество получаемого продукта

Объект, предмет и методы исследования. Объектом изучения являлись водные суспензии продуктов переработки целлюлозы и существующие системы сгущения суспензий и очистки сточных вод в производствах указанных продуктов В рамках этого объекта предметом исследования являлись процессы гравитационного и центробежного осаждения частиц в жидкости и фильтрования жидких сред под воздействием перепада давления Работа основывается на аналитических и экспериментальных методах исследования

Научная новизна:

- разработаны математические модели процесса разделения суспензий продуктов переработки целлюлозы в роторах осадительных центрифуг;

- разработаны способы центробежной очистки жидких гетерогенных сред в осадительных центрифугах и гидроциклонах, предназначенных для разделения суспензий, содержащих высокодисперсные частицы твердой фазы,

- на основе экспериментальных исследований определены комплекс подобия, критерий циклонного процесса и коэффициент пропорциональности в уравнении учоса твёрдой фазы при разделении суспензий нитратов целлюлозы в напорных гидроциклонах,

- определены константы процесса фильтрования суспензий нитратов целлюлозы (НЦ)

Практическая ценность и реализация работы. Предложен комплексный метод очистки технологических и сточных вод, содержащих продукты переработки .целлюлозы Разработаны конструкции осадительных центрифуг, гидроциклонов и фильтров, применительно к процессам разделения суспензий, содержащих продукты переработки целлюлозы На осчове методов тории подобия создана методика инженерного расчета с. идгельных центрифуг с биконическим ротором и напорных гидроциклонов Результаты работы использованы в производстве нитратов целлюлозы ОАО «Полиэкс» при

разработке и изготовлении центробежного оборудования, применение которого позволяет обеспечить сгушение суспензий продуктов целлюлозы на стадиях технологического процесса, очистку сточных вод до требуемых концентраций твердой фазы, снизить воздействие стоков на окружающую среду и повысить экономические показатели производства за счет возврата продукта в технологический процесс Для ОАО «Органика» разработана технология очистки сточных вод предприятия от твердой фазы с использованием батарейных гидроциклонов и фильтров

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы и отдельные efe результаты обсуждались на научно-технических конференциях «Научно-техническое творчество аспирантов и проф -преп состава» (Бийск, 1995), «Научно-техническое творчество студентов и проф -преп состава» (Барнаул, 1996), «Прикладные аспекты совершенствования химических технологий и материалов» (Бийск, 1998), «Современные проблемы технической химии» (Казань, 2002-2003), «Производство Технология Экология (ПРОТЭК '2006)» (Москва, 2006)

На защиту выносится:

- комплексный способ очистки технологических и сточных вод, содержащих продукты переработки целлюлозы, от высокодисперсных взвешенных частиц,

- математические модели процесса разделения суспензий продуктов переработки целлюлозы в роторах осадительных центрифуг,

- математическая модель течения жидкости через проницаемую перегородку под воздействием давления,

- результаты исследований процессов центробежного разделения водных суспензий продуктов целлюлозы в гидроциклонах и осадительных центрифугах и процесса фильтрования суспензий нитратов целлюлозы,

- результаты по определению времени удаления осадка из ротора,

- конструкции гидроциклонов, центрифуг, фильтров для разделения суспензий, содержащих высокодисперсную твердую фазу,

- методика инженерного расчета основных параметров гидроциклонов, осадительных центрифуг и проточных фильтров,

- методы масштабного перехода при разработке промышленного оборудования и рекомендации по совершенствованию технологии очистки сточных вод нитратов целлюлозы от взвешенных частиц с использованием центробежного и фильтрационного оборудования.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано пятнадцать печатных работ, в том числе одно авторское свидетельство и пять патентов

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы из 143 наименований и содержит 150 страниц машинописного текста

Во введении приведено обоснование необходимости усовершенствования фазы очистки сточных вод в производстве продуктов переработки целлюлозы Сформулированы основные цели исследования В первой главе рассмотрены методы очистки сточных вод на химических предприятиях, и в частности на

предприятиях выпускающих нитраты целлюлозы Указаны основные недостатки существующей технологической схемы очистки сточных вод Проведен сравнительный анализ данных по различным способам очистки сточных вод от примесей Рассмотрены способы очистки жидких сред, традиционно используемые на предприятиях, выпускающих НЦ, и способы, используемые в других отраслях промышленности Приведены уравнения, характеризующие скорость процесса разделения неоднородных сред при воздействии сил тяжести, центробежных сил и перепада давления Представлены схемы основного оборудования применяемого для разделения суспензий и очистки сточных вод При обосновании решения о разработке наиболее эффективного способа очистки сточных вод, который можно использовать в производстве продуктов переработки целлюлозы, опираясь на исследования в данной области, выбор сделан на комбинированных методах очистки сточных вод в центробежном и фильтрационном оборудовании

Во второй главе рассмотрен механизм разделения суспензий в центробежном поле Приведено математическое описание процесса разделения суспензий в биконическом роторе и роторе с кольцевым каналом на основе уравнений гидродинамики Выполнено численное решение дифференциальных уравнений, описывающих движение жидкой и твердой фазы суспензии в роторе центрифуги Приведено аналитическое решение для определения времени осаждения частицы в роторе центрифуги Рассмотрена гидродинамика течения жидкости в проницаемых каналах сложной формы Рассчитаны профили скорости жидкости в дренажном и напорном каналах

В третьей главе приведены результаты экспериментальных исследований по разделению суспензий продуктов целлюлозы в гидроциклонах, центрифугах и фильтрах Применительно к процессу разделения суспензий, содержащих продукты переработки целлюлозы, рассмотрены способы интенсификации процесса Рассмотрены конструкции гидроциклонов, осадительных центрифуг с биконическим ротором, рассчитаны основные геометрические размеры ротора Приведены схемы и описания экспериментальных установок, методы проведения экспериментов и определения содержания твердой фазы в исходной суспензии, фугате, сгущенной суспензии и фильтрате Выявлено влияние основных технологических параметров процесса на качество разделения суспензий НЦ и микрокристаллической целлюлозы (МКЦ) Рассмотрена эффективность разделения суспензий в центрифугах с биконическим ротором, гидроциклонах и фильтрах Представлены способы выгрузки осадка из ротора центрифуги Определена концентрация твердой фазы в сгущенной суспензии и очищенной сточной воде фармацевтического производства в зависимости от расходных и геометрических характеристик гидроциклона Исследовано влияние диаметра сопла на устойчивую работу гидроциклона и соотношение расходов между осветленной жидкостью и сгущенной суспензией Экспериментально определена скорость процесса фильтрации суспензий НЦ и рассчитаны константы процесса

В четвертой главе приведена методика инженерного расчета параметров напорных гидроциклонов С использованием методов теории подобия

определены основные геометрические размеры батарейных гидроциклонов и роторов осадительных центрифуг Представлены технические характеристики промышленных осадительных центрифуг горизонтального и вертикального исполнения с расходом исходной суспешии от 10 до 75 м3/ч, применительно к стадиям очистки сточных вод, содержащих продукты переработки целлюлозы Рекомендовано для снижения себестоимости изготовления разработанных центрифуг использовать узлы стандартных промышленных фильтрующих центрифуг и дисковых мельниц Приведен расчет геометрических размеров проточного фильтра с учетом экспериментально найденной скорости фильтрации разделяемой суспензии или определенной из уравнения фильтрации Рассмотрены рекомендации по изменению технологической схемы водооборота в производстве нитратов целлюлозы на завершающих стадиях с использованием комплексного метода очистки сточных вод

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В химической промышленности используется разнообразное оборудование для разделения неоднородных сред, отличающееся производительностью, конструктивными особенностями и возможностью достижения требуемого качества получаемых продуктов Выбор метода разделения и оборудования для его реализации определяется свойствами разделяемых сред и экономическими показателями работы предприятия Развитие химических отраслей промышленности, связанное с образованием значительных количеств промышленных вод, загрязненных различными химическими веществами, а также повышение требований к качеству очищенных технологических и сточных вод, требует широкого применения разнообразных методов очистки сред

Во всех случаях очистки сточных вод первой стадией процесса является механическая очистка, предназначенная для освобождения воды от взвешенных и коллоидных частиц Следующим этапом очистки является удаление из воды растворенных в ней химических соединений физико-химическими, химическими, электрохимическими, биологическими методами Во многих случаях для повышения качества очистки стоков приходится применять комбинации из указанных методов В качестве наиболее часто используемых методов очистки сред от грубодисперсных, мелкодисперсных и коллоидных частиц применяют отстаивание, флотацию, фильтрацию, центрифугирование, коагуляцию и флокуляцию Данные методы могут использоваться как самостоятельно, так и в различных сочетаниях между собой

Производство нитратов целлюлозы характеризуется большим объемом сточных вод, загрязненных в основном минеральными кислотами и взвесями нитратов целлюлозы различной дисперсности Чистота воды, применяемой в производстве, является одним из факторов, определяющих качество конечного продукта Особенно высокие требования предъявляются к технологической воде при изготовлении высококачественных коллоксилинов (целлулоидных, лаковых, пластифицированных и др), порошковой целлюлозы, ваты и других

изделий из целлюлозы Повышенные требования, предъявляемые к качеству воды, используемой в технологическом процессе, являются основной причиной сдерживающей создание замкнутых водооборотных систем Оборудование, используемое на стадии очистки сточных вод производства нитратов целлюлозы, в основном крупногабаритное и недостаточно эффективное Это приводит к значительному уносу со сточными водами продукта на очистные сооружения и в природные водоемы Создание на предприятиях эффективно действующих установок по очистке сточных вод позволяет решить следующие важные задачи предупредить загрязнение окружающей среды промышленными стоками, снизить риск возникновения опасных и аварийных ситуаций и, в ряде случаев, сократить потребление воды Возврат очищенной воды в производственный цикл позволяет организовать замкнутый оборот воды на предприятии и снизить производственные затраты

Существенное повышение эффективности очистки сточных вод можно обеспечить за счет использования высокоэффективных способов удаления взвешенных частиц, таких как, например, центрифугирование и фильтрование Оборудование, интенсифицирующее процесс очистки сред, может использоваться как самостоятельно, так и в комплексе с существующим оборудованием. Последний вариант является более предпочтительным, поскольку требует значительно меньших экономических затрат и не вызывает больших изменений в технологическом процессе

Для выбора наиболее эффективного способа очистки технологических и сточных вод в производстве продуктов переработки целлюлозы проведена сравнительная оценка различных способов и аппаратов, используемых для очистки сточных вод Применение рекомендуемого оборудования должно снизить унос нигроцеллюлозного волокна и других продуктов целлюлозы до уровня, не превышающего величины предельно допустимой концентрации (ПДК) Проведенное сравнение различных методов очистки сточных вод (осаждение под действием силы тяжести, центробежное разделение в гидроциклонах и осадительных центрифугах, флотация и фильтрация) показывает, что ни один из рассмотренных методов в отдельности не позволяет в полной мере осуществить очистку больших объёмов технологических и сточных вод, содержащих высокодисперсную твердую фазу, с необходимыми показателями качества очищенной среды Поэтому предпочтительным может быть использование комплексных комбинированных методов очистки сточных вод в производстве продуктов целлюлозы, обеспечивающих поэтапное удаление твердой фазы из очищаемой жидкости К таким методам можно отнести центробежное и фильтрационное разделение суспензий

Процесс центробежного осаждения дисперсной фазы относится к .процессам, составляющим смешанную задачу гидродинамики, поскольку при этом одновременно протекают два процесса течение жидкостл внутри корпуса или ротора (внутренняя задача) и движение осаждающихся частиц относительно жидкости (внешняя задача) При рассмотрении течения жидкости используют уравнения движения вязкой несжимаемой жидкосп* (уравнения

Навье-Стокса) и уравнение неразрывности потока в цилиндрической системе координат

Особенности распределения потоков жидкости в роторе центрифуги и характер их течения во многом определяют производительность центрифуги при заданной дисперсности частиц, подлежащих осаждению в роторе При движении неоднородной среды на осаждение частиц дисперсной фазы существенно влияют турбулентные пульсации и вихревые потоки жидкости При этом частицы, находящиеся в дисперсионной среде, приобретают вращательное движение На скорость осаждения дисперсной фазы также влияет отставание жидкости от вращения ротора Это приводит к уносу с фугатом частиц, размер которых больше крупности разделения

При разработке модели центробежного разделения суспензии необходимо учитывать протекающие в роторе одновременно процессы течения жидкой среды, движения осаждающихся частиц относительно жидкости и стенок ротора, взаимодействия частиц между собой, формирования слоя осадка, его уплотнения и воздействия на поток суспензии Для изучения процесса центробежного разделения суспензий использована осадительная центрифуга с биконическим ротором, схема ротора которой представлена на рисунке 1

и

1 - корпус ротора, 2 - диск, 3 - входное отверстие, 4 - сливное отверстие,

5 - вал

Рисунок 1 - Схема биконического ротора осадительной центрифуги

При описании движения жидкости в роторе, исходя из сложности решения системы уравнений неразрывности потока и гидродинамических уравнений, в качестве основных зависимых переменных использованы напряженность вихря О и функция тока у/

оц>

ЭУ (7И> & дг

/т = -

дц/

(1)

П =

(2)

Окружное движение среды влияет на траекторию движения частицы, во-первых, тем, что увлекает частицу в окружном направлении, внося решающий вклад в соответствующую составляющую скорости частицы Во-вторых, окружное движение среды определяет напряженность центробежного поля на каждом радиусе, что влияет и на радиальную составляющую относительной скорости

Для движущегося в роторе потока суспензии скорость среды суммируется с переносной скоростью вращающейся системы координат Уравнение, описывающее движение частицы, с учетом силы Кориолиса, в общем случае примет вид

тч ^ = рс + р-и + рк + р(. +рл+ рм (3)

ах

Система дифференциальных уравнений движения частицы в декартовой системе координат имеет следующий вид

<ЫЧ 2

——~х со -2Ду ©=-<-—,

с/г 4 рч ¿ч

<Ь>Ч 2 „» 3 _ О (у - VI, )2 /я\

—--у а> + 2Дм ф=-С—~-—, (4)

Ах 4 рч с1ч

ах/с1т = ич,

йу1йт = \ч

Система уравнений (4) при конечных значениях числа Стокса не имеет аналитических решений и решена численно методом Р>нге-Кугта Как показывают результаты расчетов, сила Кориолиса оказывает незначительное влияние на траекторию частиц при изменении их размеров от 1 мкм до 100 мкм При относительно больших скоростях потока суспензии на входе в ротор центрифуги траектория движения частицы заметно отклоняется от оси г Влияние частоты вращения ротора на траектории частиц дисперсной фазы становится существенным при частоте более 100 с'1

Известно, что сила инерции Кориолиса может играть существенную роль при больших угловых скоростях вращения ротора Увеличение времени осаждения частицы, вследствие действия этой силы, необходимо учитывать при расположении сливных отверстий во вращающихся элементах машин и аппаратов центробежного типа На величину силы Кориолиса также влияет диаметр ротора центрифуги Отмечается, что в роторах малого диаметра сила Кориолиса незначительна, что соответствует рассматриваемому случаю Также можно сделать вывод о том, что при относительно небольших угловых скоростях вращения ротора менее 300 рад/с этой силой можно пренебречь, вследствие малого воздействия её на эффективность разделения суспензии

При изучении влияния технологических и конструкшвнмс параметров на осаждение твердой фазы приняты следующие допущения жидкость чосжимаема, эффективная вязкость среды постоянна, среда, поступающая в ротор, не отстает от его вращения и движется вдоль ротора равномерно,

вихревые течения в роторе отсутствуют, сила гравитации и сила Архимеда незначительны, концентрация частиц твердой фазы в исходной суспензии мала, скорость частиц на входе в ротор равна скорости жидкости, твердая фаза принимается монодисперсной, состоящей из сферических частиц заданного диаметра, частицы твердой фазы в роторе не слипаются и не дробятся При этом степень разделения суспензии, количество частиц, содержащихся в фугате, и доля частиц, осаждающихся в роторе центрифуги, оценивались по траекториям движения частиц Учитывая допущения можно ограничиться анализом поведения потока суспензии в меридиональной плоскости Рассмотрим случай, когда движение частиц в поле центробежных сил описывается общим законом сопротивления среды Тогда система уравнений (4) движения частицы в цилиндрической системе координат запишется в виде

(1Г/с1Т = Уч

Для численного расчета траекторий движения частиц принято допущение о постоянстве вокальных величин V Начальные условия при г = 0 для искомых переменных системы (5) следующие м>,/ = и>, г^ - V, 2 = О, г е [и,001,0,019] м, п е [¿3,3,100] с"1 Скорость жидкости принималась по результатам численного нахождения профиля скоростей Скорость частиц на входе в центрифугу принималась равной скорости жидкости, что для частиц малого диаметра вполне оправдано На основании полученных результатов определяется векторное поле скоростей жидкости и траектории движения частиц твердой фазы в роторе центрифуги, исходя из заданных начальных условий При этом не учитывается стесненное осаждение частиц твердой фазы, единовременно рассчитывается траектория движения только одной частицы с заданными размерами

Особой задачей моделирования процесса разделения суспензий является выбор оптимальных технологических параметров для обеспечения эффективной работы центрифуги При выполнении требований, предъявляемых к качеству разделения неоднородных сред, значительное внимание следует уделять двум основным характеристикам центрифуги производительности и частоте вращения ротора

При анализе влияния расхода водной суспензии микрокристаллической целлюлозы (МКЦ) на эффективность осаждения твердой фазы в роторе центрифуги получены расчетные зависимости, представленные на рисунке 2 Полученные результаты исследования позволяют прогнозировать необходимую производительность центрифуги, исходя из требований к очищенной жидкой среде

= и> -

18// </г

(5)

ск/с! г = ,

а, 10" м*/с

1 - л = 50 1/с, 2 - 66,7 1/с, 3 - 83,3 1/с Рисунок 2 - Зависимость относительного уноса частиц дисперсной фазы от

расхода суспензии

Результаты исследований, полученные во время проведения эксперимента по разделению суспензии МКЦ в биконическом роторе лабораторной центрифуги и расчета, согласно принятой модели при частоте вращения ротора 50 1/с, дают возможность сравнить их Относительная погрешность сравнительных данных составляет до 20 %, что позволяет использовать расчетные данные при проектировании роторов центрифуг и прогнозировании эффективности работы центрифуги при заданных технологических режимах Анализируя полученные результаты, можно утверждать, что одновременное увеличение частоты вращения ротора и уменьшение расхода суспензии позволяет существенно улучшить эффективность разделения суспензии при относительно небольших габаритных размерах ротора и добиться за один проход требуемого качества разделения суспензии Исходя из требований к качеству очищаемой среды и рабочей характеристики осадительной центрифуги, можно определить оптимальный режим её работы по результатам расчета

При проектировании роторных центробежных аппаратов и центрифуг, содержащих цилиндрические или цилиндроконические роторы с кольцевыми каналами, возникает необходимость в определении длины обечайки ротора, толщины слоя осадка на стенке ротора в зависимости от технологических режимов работы аппарата и параметров разделяемых сред Одним из важных условий эффективной работы центрифуги является наличие ламинарного потока жидкости в зазоре между коаксиальными цилиндрами ротора. Подставив в уравнение критерия Рейнольдса значение эквивалентного диаметра канала, можно исходя из расхода <2 разделяемой среды, определить радиус Кь внешнего цилиндра ротора и зазор 5 между коаксиальными цилиндрами (рисунок 3) Для определения профиля скорости потока жидкости в зазоре между цилиндрическими стенками ротора воспользуемся уравнениями

Навье-Стокса, описывающими течение вязкой несжимаемой жидкости в цилиндрической системе координат, в которых z - компонент имеет следующий вид

(chv dw 1 Su Sir I dp

p\ — + v— + u--+ w— =-— + //

{дт 8r r dtp dz) dz

i 5

1 - корпус ротора, 2 - канал, 3 — вал, 4 - лопасть, 5 - входное отверстие, 6 - сливное отверстие Рисунок 3 — Схема ротора центрифуги с кольцевым каналом

Считаем, что система координат вращается вместе с ротором, то есть рассматривается движение суспензии относительно стенок ротора Следовательно, можно предположить, что в этом случае тангенциальная скорость жидкости практически равна нулю Сделаем несколько допущений Предположим, что течение жидкости происходит в направлении оси z и рассматриваемая система обладает цилиндрической симметрией Течение суспензии в канале стационарное и ламинарное Силами тяжести, вследствие их малости, можно пренебречь Используя сделанные допущения, уравнение (6) примет вид

/Д—(г—1 = — (7)

г дг\ dr J dz

Для интегрирования уравнения (7) воспользуемся следующими граничными условиями При r=RH~R и r=£ R скорость w=0, при r=XR, д'Л'/дг -0, где f - безразмерный коэффициент, характеризующий отношение радиусов внутреннего и внешнего цилиндров ротора, XR - значение координаты г, при которой скорость w достигает максимального значения

IL

г дг

dw 'дг

d2w

d2w

г2 дер2

+ pg (б)

Интегрируя уравнение (7), получаем скорости н' в поперечном сечении канала

дг 4 м

/ \

.п! Я

1 £ ]

выражение для определения

(В)

Частица дисперсной фазы, находящаяся в роторе, движется вдоль оси г гместе с жидкостью, в направлении оси г под действием центробежной силы и вращается вокруг оси ротора При турбулентном движении частиц дисперсной фазы скорость осаждения частиц в центробежном поле может быть представлена уравнением ¿г А и

' (9) где А — комплекс величин А = 1,75

<1Ч Ар

С учетом действия сил Кориолиса скорость движения частицы составит с1г А со 4г

йт

1 + г %Алр2А

(10)

-х

(П)

Интегрируя выражение (10) в пределах от £7? до Л и от 0 до Г, получим время осаждения частицы

7 =7Щ^-^-^аП

За данное время Т частицы дисперсной фазы размером, более принятого при расчетах диаметра, осядут на стенке внешнего цилиндра ротора Зная рабочий объём ротора и расход суспензии можно определить среднее время пребывания среды в роторе центрифуги Сравнив это время с временем осаждения частиц заданного размера, рассчитанным по уравнению (11), можно сделать вывод об эффективности разделения исследуемой суспензии в роторе осадительной центрифуги или роторного центробежного аппарата

Эффективность фильтрации жидких сред при использовании тонкослойных фильтрующих материалов (тканей, мембран) зависит от множества факторов В первую очередь, конструкция фильтра должна обеспечивать высокую производительность в сочетании с надежностью работы и простотой эксплуатации Характер движения жидкой среды в напорном канале фильтра необходимо обеспечить такой, чтобы концентрационная поляризация и образующийся осадок оказывали минимальное влияние на проницаемость фильтрующего материала, а исходный поток жидкости равномерно распределялся по всей поверхности фильтрования

Рассмотрим фильтр, состоящий из напорного и дренажного каналов, разделенных фильтровальной перегородкой Предполагаем (рисунок 4), что через общую проницаемую стенку каналов осуществляется равномерный

нормальный подвод среды со скоростью q = const Для отвода фильтрата дренажный канал содержит отверстие на правой границе Течение рассматривается в декартовой (z, у) и цилиндрической (z, г) системах координат Полагаем, что коэффициент динамической вязкости среды -величина постоянная, продольная скорость жидкости на входе в напорный канал максимальна, гравитационные, магнитные, электрические поля пренебрежимо малы, среда несжимаема Введем безразмерные переменные, характеризующие размеры каналов и параметры процесса z = z7R,\ y = y'/R1* (г = r'/R,*), L = l7r\ w=w7q, v = v7q , p =p*/(pq2) , где l = 1,2 — индекс, соответственно, для дренажного или напорного каналов Индекс * обозначает размерные переменные

1 - напорный канал, 2 - дренажный канал, 3 - проницаемая перегородка Рисунок 4 - Схема течения жидкости в фильтре с проницаемой перегородкой в

виде ломаной прямой

Рассмотрим особенности течения в смежных каналах, исходя из сделанных допущений Определяющие уравнения, описывающие рассматриваемую задачу, в безразмерных переменных с учетом функции ц/ тока и напряженности О вихря в цилиндрической системе координат могут быть записаны в виде

Re,

if ¿У, an, сЦу, an, "111 gy, n

dr dz dz dr ) r dz 1

э2п, a2n, 1 an, 1 sz2 ar2 7 dr

a v, . a V, i дч/,

dz1

ckl

r dr

= rQ.

(12)

РЧЯ

где Re1 =--число Рейнольдса

Ц

Уравнения системы (12) необходимо дополнить фаничными условиями Если течение осуществляется в дренажном канале, то

• на оси симметрии (у = 0) значения ц/ и Г2 полагаются равными нулю,

дм сЧУ

V = 0, V = — = 0, V = —■ = 0 (в осесимметричном случае), (13)

ду дг

• на левой стенке (г = 0) ц/ - О, V = 0, \у = О,

• на проницаемой перегородке у/= величина вихря в угловой точке в предположении существования здесь закругленности малого радиуса определена как среднее арифметическое его значений в двух окрестных точках, ^г = 0, модуль проекции вектора скорости на внешнюю нормаль к границе qn = -ц ,

• на правой непроницаемой границе (г = Ь, а<у<1-Ь) функция тока у/= у/(х,Я0), V = 0, лу = 0, где а - полувысота (радиус) отверстия в дренажном канале

• в выходном отверстии {г = Ь, 0<г<а) значения всех искомых переменных вычисляются экстраполяцией из расчетной области в предположении отсутствия продольной диффузии

Граничные условия для завихренности задаются следующим образом Значения Л на проницаемой перегородке и непроницаемой стенке вычисляются в процессе решения задачи с использованием условия прилипания Рассмотрена структура потока в каналах, разделенных проницаемой перегородкой, при Ь/Ь * 0 и следующих значениях параметров, определяющих решение задачи (12) и (13) I. = 1,2, Ь/Ь = 0,5, Ке = 0,1, а = 0,2 При этом в напорном канале вблизи непроницаемого угла присутствует зона рециркуляционного течения, в дренажном канале наблюдается зона возвратного течения около левой стенки канала Полученные в ходе вычислительного эксперимента результаты свидетельствуют о том, что форма проницаемой границы оказывает существенное влияние на течение в канале Замена прямолинейной формы образующей проницаемой границы волнистой с амплитудой Ь и параметром волны Ь приводит к существенной перестройке потока В профилях скорости появляется ряд отличий Во-первых, на графике продольной скорости около проницаемой перегородки появляется точка перегиба Этот эффект наблюдается на рисунке 5, где представлены расчетные профили осевой компоненты скорости \у(у) в сечениях по оси ъ дренажного канала Во-вторых, в зоне около фильтрующей поверхности выявлена область возвратного течения Она наиболее протяженна в первом из указанных сечений по длине канала, что можно объяснить нормальным вводом среды через проницаемую границу и близостью непроницаемой левой стенки канала

Деформация течения, наблюдающаяся вблизи проницаемой перегородки, постепенно сглаживается по направлению течения Наибольшее отличие профиля от теоретического отмечено в начале канала Установлено, что изменение Ь/Ь практически не влияет на распределение скорости по высоте дренажного канала в зоне около оси канала, при этом, наблюдается дсфоомация профиля вблизи перегородки, возрастающая с увеличением Ь/Ь В частности, чем ближе Ь/Ь к единице, тем больше становится размер зоны возвратного

течения, при Ь = 0 (в канале с прямолинейной образующей) обратное течение отсутствует

1 -Яе= 1,Ь/Ь = 1,2 = 0,2 Ь,2-г = 0,8 Ь,11е= 1,3-Яе= 1, Ь/Ь = 0, г = 0,2 Ь Рисунок 5 - Зависимость ^-компоненты вектора скорости от высоты у дренажного канала в сечениях по оси г

Для определения конструктивных и технологических параметров и оценке их влияния на качество очистки сточных вод производства нитратов целлюлозы проведены исследования по разделению суспензий в гидроциклонах, осадительных центрифугах и фильтрах Целью этих работ являлось установление зависимости концентрации твердой фазы в фугате и фильтрате от концентрации и расхода, подаваемой на разделение суспензии, а также изучение влияния фактора разделения и конструктивных решений элементов используемого оборудования на эффективность разделения суспензий, содержащих продукты переработки целлюлозы.

Разделение жидких неоднородных сред под действием центробежных сил можно осуществлять в гидроциклонах - аппаратах, не содержащих вращающихся частей Обширная сфера применения гидроциклонов и их очевидные преимущества по сравнению с некоторыми видами сепарирующего оборудования, вызывают необходимость совершенствования их конструкций и создание методов расчета этих универсальных аппаратов, применительно к конкретному виду продукта и технологическим параметрам процесса На рисунке 6 приведена схема напорного гидроциклона для разделения суспензий Гидроциклон состоит из цилиндрической и конической частей корпуса, штуцеров для ввода исходной суспензии и вывода фугата и патрубка для вывода сгущенной суспензии

Для расчета уноса твердой фазы с осветленной жидкостью из гидроциклона используется критериальное уравнение

, ^ -0 24 0,78 „ ,, ч

СВ=К Сисх К (14)

Исходя из размеров гидроциклона и давления среды на входе в корпус, производительность установки может быть найдена из уравнения

е = (15)

4 V Рс

Для проведения исследований по сгущению суспензий, содержащих частицы нитратов целлюлозы, изготовлена экспериментальная установка Установка состоит из гидроциклона, расходной емкости, центробежного насоса, регулятора расхода, расходомера и воронки Экспериментальные данные представляли в виде зависимости концентрации твердой фазы в фугате и сгущенной суспензии от расхода суспензии на входе в гидроциклон Это позволяет, исходя из требуемой производительности и свойств суспензий, оценить возможность использования гидроциклонов на стадиях технологического процесса при получении нитратов целлюлозы

1 - цилиндрическая часть корпуса,

2 - коническая часть корпуса, 3 - штуцер для ввода суспензии, 4 - штуцер для вывода фугата, 5 — патрубок для вывода сгущенной суспензии

Рисунок 6 - Схема напорного гидроциклона

Сгущение суспензий измельченной нитроцеллюлозы, проводилось в гидроциклонах с внутренним диаметром цилиндрической част;; корпуса 72, 40 и 20 мм Увеличение расхода исходно*1 суспензии, следовательно, скорости потока на входе в гидроциклон, пропорционально повышает концентрацию твердой фазы в сгущенной суспензии и снижает концентрацию твердой фазы в осветленной жидкости (рисунок 7) Для используемого в гидроциклонной установке центробежного насоса оптимальным, с точки зрения надежности и - стабильности работы, является гидроциклон с внутренним диаметром цилиндрической части 40 мм и диаметром отвеостия в согоювом патрубке равном 5 мм Наилучшие результаты по степени сгущения суспензии были получены при разделении суспензии нитратов целлюлозы в гидроциклоне с внутренним диаметром корпуса 40 мм и диаметром отверстия для выхода сгущенной суспензии 3 мм В данном гидроциклоне при максимальном расходе

суспензии ~ 0,275 103 м3/с, который обеспечивался центробежным насосом, концентрация твердой фазы в сгущенной суспензии составила 1,653 % (массовых), в осветленной суспензии 0,034 % при этом концентрация твердой фазы в исходной суспензии составляла 0,064 %, т е эффективность очистки с учетом расходов сред достигает 60 70 %

Для достижения лучшей степени разделения суспензий, содержащих высокодисперсные частицы нитратов целлюлозы, необходимо повышение рабочего давления разделяемой среды и обеспечение окружной скорости потока суспензии на входе в гидроциклон более 5 м/с Однако, при этом происходит измельчение частиц продукта Это приводит к повышению концентрации твердой фазы в осветленной жидкости и должно учитываться в процессе эксплуатации промышленного оборудования Анализ проведенных исследований показывает, что гидроциклоны рационально использовать в качестве сгустителей суспензий, т е на первых стадиях процессов очистки жидких неоднородных сред

с % 036

032 028 024 020

01 02 03 01, 05 06 07 0 Ю'Ъ3/с

I - % = /(б). 2 -св= /(2), £> = 0,072 м, с1с = 0,007 м Рисунок 7 - Зависимость концентрации твердой фазы в сгущенной суспензии и осветленной суспензии от производительности установки по исходной

суспензии

По результатам предварительных исследований по разделению суспензий в центробежном поле и проведенного анализа существующего центробежного оборудования спроектирована осадительная центрифуга с биконическим ротором Центрифуга предназначена для тонкой - очистки малоконцентрированных сточных вод, содержащих высокодисперсную твердую фазу в виде частиц нитратов целлюлозы или других подобных продуктов Размер частиц дисперсной фазы составляет от 1 до 20 мкм и более

На рисунке 8 приведены данные о влиянии концентрации исходной суспензии на качество разделения суспензии при изменении расхода суспензии

С увеличением концентрации твердой фазы в исходной суспензии скорость изменения концентрации на выходе из ротора центрифуги снижается, что, видимо, связано со стеснённым режимом движения частиц твердой фазы в роторе Данный эффект в наибольшей степени проявляется при больших расходах суспензии Как видно из графических зависимостей эффективность очистки суспензий в осадительной центрифуге составляет 99,3 99,7 % При проектировании центрифуги с биконическим ротором применительно к работе в непрерывном режиме реализованы технические решения, которые позволяют удалять осадок из ротора центрифуги с помощью промывной жидкости, подаваемой в ротор после остановки его вращения

0,2 -0,15 -

"г

"С

х- 0,1 -

ш

О

0,05 -0 -

0 5 10 15

Свх, кг/м3

1 - д =1,1 10"5м3/с,2- 0 =2,2 10"5м7с, и =50 1/с Рисунок 8 - Зависимость концентрации твердой фазы в фугате от концентрации твердой фазы в исходной суспензии при изменении расхода суспензии

Разработанные и изготовленные на основе проведенных исследований конструкции батарейного гидроциклона производительностью 50 м3/ч и 100 м3/ч использовались на стадиях сгущения при транспортировании суспензий НЦ и очистки сточных вод нитратов целлюлозы в ОАО «Полиэкс» Для повышения степени очистки сточных вод разработана осадительная центрифуга, которая может быть использована для тонкой очистки сточных вод в производстве нитратов целлюлозы и продуктов, получаемых из хлопковой целлюлозы На основании полученных экспериментальных данных и методов теории подобия определены основные технологические и конструктивные параметры промышленных вариантов батарейных гидроциклонов, осадительных центрифуг, проточных фильтров Разработаны рекомендации по изменению технологии очистки сточных вод производства НЦ на основе комплексных методов очистки жидких неоднородных сред Данные методы позволяют снизить потери продукта, обеспечив возврат его в производство, и уменьшить отрицательное воздействие стоков на окружающую среду

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1 Предложен способ комплексной центробежной и фильтрационной очистки жидких неоднородных сред от твердой фазы и разработаны конструкции гидроциклонов, осадительных центрифуг и фильтров, предназначенных для очистки технологических и сточных вод химических предприятий

2 Разработаны математические модели процесса центробежного разделения суспензий, содержащих продукты переработки целлюлозы в роторах осадительных центрифуг и гидродинамики течения жидких сред в проницаемых каналах

3 Исследован процесс центробежной очистки низко концентрированных суспензий продуктов переработки целлюлозы в осадительных центрифугах, проведена оценка влияющих факторов на эффективность разделения сред

4 На основе экспериментальных исследований определены комплекс подобия, критерий циклонного процесса и коэффициент пропорциональности в уравнении уноса твердой фазы при разделении суспензий нитратов целлюлозы в напорном гидроциклоне

5 В результате проведенных экспериментальных исследований определены константы процесса фильтрования суспензий нитратов целлюлозы

6 Разработана методика инженерного расчета конструктивных и технологических параметров гидроциклонов для разделения суспензий продуктов переработки целлюлозы

7 Разработана методика определения конструктивных и технологических параметров гидроциклонов, осадительных центрифуг и фильтров на основе методов теории подобия

8. Разработаны конструкции батарейных гидроциклонов, используемых в промышленном производстве ОАО «Полиэкс» на стадии сгущения суспензий нитратов целлюлозы

9 Предложены рекомендации по изменению технологии очистки сточных вод в производстве нитратов целлюлозы ОАО «Полиэкс» и производстве фармацевтических препаратов, которые позволяют повысить производительность процесса на завершающих стадиях производства и уменьшить отрицательное воздействие на окружающую среду

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

Ь - параметр фильтра, м, Сц - критерий циклонного процесса, свх, свых ~ концентрация твердой фазы на входе и выходе из центрифуги, соответственно кг/м3, соответственно, св, сиох - концентрация массовая твердой фазы, соответственно, в осветленной жидкости и исходной суспензии, кг/кг, И - диаметр гидроциклона, м, Д,, Ор - наружный диаметр диска и внутренний диаметр ротора, соответственно, м, с1в, с1и - диаметр отверстий

для вывода осветленной жидкости и сгущенной суспензии, соответственно, м, с1с - диаметр сопла, м, с/, - диаметр частицы, м, - эквивалентный диаметр входного отверстия гидроциклоьа, м Рс - сила сопротивления среды, Н, Ри, Гк — силы инерции, соответственно, переносная и Кориолиса, Н, /у, - сила тяжести, Н, - сила Архимеда, Н, Гм - сила Магнуса, Н, £ ~ ускорение свободного падения, м/с2, Яд - толщина диска, м, Нр - высота ротора, м, /г -параметр фильтра, м, К - комплекс подобия гидроциклона, кэ — коэффициент пропорциональности, Ь - длина канала фильтра, м, Ь - длина конической части гидроциклона, м, / - длина трубки, м, тч — масса частицы, кг, п -частота вращения ротора, 1/с, р - давление жидкой фазы, Па, рвх - давление суспензии на входе в гидроциклон, Па, Q - производительность, м3/с, я -скорость потока среды, м/с, Яе - критерий Рейнольдса, Я/ = Яо +Ь или Яг = А +Ь - поперечный размер дренажного или напорного каналов, м; Я0, -расстояние от оси канала до оси образующей или срединной поверхности проницаемой границы, м, Я0+Д - полувысота (радиус) напорного канала, м, г -текущее значение радиуса в осесимметричных каналах, м, Уч - скорость частицы, м/с, м, V - компоненты скорости жидкости вдоль осей г и г, соответственно, м/с, ич, уч - скорость частицы, соответственно, в направлении осей х и у, м/с, м/ч — скорость частицы в направлении оси г, м/с, Ар - разность плотностей твердой и жидкой фаз, Ар = ртв — рж, кг/м3, рс — плотность среды, кг/м3, Аи, Ду - разности компонент векторов скорости вдоль осей х и у, соответственно, м/с, £ - коэффициент сопротивления, ¡л -коэффициент динамической вязкости среды, Па с, р - плотность среды, кг/м3, рс — плотность исходной суспензии, кг/м3, рч - плотность частицы, кг/м3, г -время, с, <р - условный коэффициент расхода, ц/- функция тока, О - функция вихря, со - угловая скорость вращения ротора, рад/с

ОПУБЛИКОВАННЫЕ РАБОТЫ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1 Фильтр для сгущения суспензий А с 1176918 (СССР), МКИ В 01 Б 27/12 / С А Светлов, ВЕ Бажин, А Г Сергеев, ОР Светлова - 1985 Б и № 33

2 Светлов, С А Разделение суспензий и эмульсий / С А Светлов, О Р. Светлова, М С Василишин // Научно-техническое творчество аспирантов и проф -преп состава Тез. докл 3-ей юбил научно-практ конф БТИ АлтГТУ В 3-х частях Ч 1 -Бийск АлтГТУ, 1995 -С 32-33

3 Светлова, О Р Разделение суспензий в гидроциклоне / О Р Светлова, Д А Голомидов // Научно-техническое творчество студентов Сб тез докл 54-й научно-технической конференции студентов, аспирантов, ирофессорско-препотавательското состава АлтГТУ В 2-х частях 4 2- Блрьа\л АлчГТУ, 1996 - С 187

4 Светлова, О Р Технология очистки промстоков / О Р Светлова, Д А Голомидов // Научно-техническое творчество студентов Сб тез докл 54-й научно-технической конференции студентов, аспирантов, профессорско-преподавательского состава АлтГТУ В 2-х частях 4 2- Барнаул АлтГТУ, 1996 - С 188

5 Светлов, С А Осаждение дисперсной фазы в роторе центробежного аппарата / С А Светлов, О Р Светлова, В С Фролов, Ю П Волков // Прикладные аспекты совершенствования химических технологий и материалов Материалы Всероссийской научно-практ. конф В 2-х частях Ч 2 - Бийск АлтГТУ, 1998 - С 142-146

6 Батарейный гидроциклон Патент 2153400 (РФ), МПК В 04 С 5/24 / С.А Светлов, О Р Светлова, M С Василишин, ЮП Волков -2000 Б и №21.

7 Волков, Ю П Центробежная очистка сточных вод в производстве порохов / Ю П Волков, С А Светлов, О Р Светлова // Современные проблемы технической химии Материалы докл Всероссийской научно-техн конф В 2-х частях Ч. 1 -Казань КГТУ,2002 -С 174-177

8 Светлов, С А Гидродинамика течения жидких сред в фильтрующих каналах со сложной формой проницаемой границы / С А Светлов, Ф Ф Спиридонов, Т.М Тушкина, О Р Светлова // Ползуновский вестник -2002 -№ 1 -С 89-94

9 Центрифуга Патент 2200634 (РФ), МПК В 04 В 1/00, 11/02 / С А Светлов, О Р Светлова, Ю П Волков, В С. Калинин - 2003 Б и № 8

10 Светлов, С А Очистка жидких сред от твердой фазы с использованием осадительных центрифуг / С А Светлов, О Р Светлова, Ю П. Волков // Современные проблемы технической химии Материалы докл. Всероссийской научно-техн конф - Казань- КГТУ, 2003 - С. 345-348

11. Центрифуга Патент 2252824 (РФ), МПК В 04 В 9/08 / С.А. Светлов, О Р. Светлова, А В Чирков -2005 Б и №15

12. Центробежный аппарат Патент 2279318 (РФ), МПК В 04 В 5/12 / С А Светлов, О Р Светлова, H M Киселев - 2006. Б и № 19

13. Исследование осадительной центрифуги для очистки технологических и сточных вод от твердых частиц Отчет о НИР (заключит ) / Рук С А Светлов // БТИ АлтГТУ - № ГР 01 20 0013399, Инв № 02 2006 04051 - Бийск, 2006 -83 с

14 Фильтр Патент 2281141 (РФ), МПК В 01 D 29/39 / С А. Светлов, ОР Светлова, И В. Шаталов -2006 Б и №22

15 Светлов, С А Очистка сточных вод в производстве продуктов переработки целлюлозы / С А Светлов, ОР Светлова, ЮП Волков // Производство Технология Экология (ПРОТЭК '2006) Сб научных трудов В 3-х томах. Т 2 -М «Янус-К», 2006 - С. 305-309

Подписано в печать 25 04 2007 г Печать - ризогргфия Заказ 2007 - 36 Уел печ л -1,4 Тираж 100 экз Отпечатано в ИИО БТИ АлтГТУ 659305, Алтайский край, I Бийск, ул Трофимова 27

Введение

1 Методы и оборудование для разделения неоднородных сред

1.1 Методы очистки сточных вод на химических предприятиях

1.2 Гравитационное осаждение

1.2.1 Кинетика осаждения частиц при воздействии силы тяжести

1.2.2 Аппараты для разделения жидких сред отстаиванием

1.3 Осаждение под действием центробежных сил

1.3.1 Кинетика осаждения частиц в центробежном поле

1.3.2 Закономерности процесса сгущения суспензий в гидроциклонах

1.3.3 Центрифугирование суспензий

1.4 Центробежное фильтрование неоднородных сред

1.4.1 Центробежное фильтрование суспензий

1.4.2 Периодически действующие фильтрующие центрифуги

1.4.3 Непрерывно действующие фильтрующие центрифуги

1.5 Фильтрование суспензий при воздействии давления

1.5.1 Кинетика фильтрования суспензий

1.5.2 Оборудование для фильтрования суспензий

1.5.3 Фильтрующие перегородки

1.6 Обоснование выбранного направления исследования

2 Описание процесса разделения жидких сред в центробежном поле и течения жидкостей при фильтровании

2.1 Моделирование процесса разделения суспензий в роторе осадительной центрифуги

2.2 Осаждение дисперсной фазы в кольцевом канале ротора

2.3 Гидродинамика течения жидких сред в проницаемых каналах

3 Экспериментальное исследование процесса разделения суспензий

3.1 Разработка конструкции гидроциклона

3.1.1 Предварительное определение размеров гидроциклона

3.1.2 Описание исследовательской установки и методики проведения экспериментов

3.1.3 Результаты сгущения суспензий в гидроциклонах

3.1.4 Результаты исследования процесса сгущения стоков в производстве фармацевтических препаратов

3.2 Разработка конструкций осадительных центрифуг

3.2.1 Описание исследовательской установки

3.2.2 Методика проведения экспериментов

3.2.3 Исследования по разделению суспензий в центрифуге с биконическим ротором

3.2.4 Параметры эффективности процесса центробежного осаждения твёрдой фазы в роторе центрифуги

3.2.5 Удаление осадка из ротора центрифуги

3.3 Исследование процесса фильтрации жидких сред

3.3.1 Результаты испытаний фильтрующего материала

3.3.2 Фильтрование суспензий нитратов целлюлозы

4 Разработка вариантов промышленного оборудования для процесса очистки сточных вод

4.1 Методика расчёта параметров гидроциклона

4.2 Определение геометрических размеров ротора центрифуги

4.3 Определение размеров проточного фильтра

4.4 Рекомендации по изменению фазы очистки сточных вод в производстве нитратов целлюлозы

Основные результаты работы

В настоящее время объём выбросов загрязняющих веществ превысил масштабы природных процессов миграции и аккумуляции различных соединений, резко обострились проблемы, связанные с химическим загрязнением биосферы. Воздействие токсичных веществ на окружающую среду вызвало расширение исследований по определению масштабов и темпов загрязнения среды, а также поиск эффективных способов охраны атмосферного воздуха, природных вод и почвенного покрова. Во многих странах мира в последние годы повышены требования к качеству потребляемой воды, чистоте атмосферного воздуха и ужесточены санкции за нарушение установленных нормативов по содержанию вредных веществ в воздухе и воде. Важной народнохозяйственной задачей, особенно резко проявившейся в последние годы, является утилизация отходов промышленных предприятий, повторное использование их в производстве, создание замкнутых систем водопотребления и экологически безопасных предприятий. Снижение себестоимости продукции может быть также достигнуто за счёт возврата продукта в производство, более эффективного использования энергетических и трудовых ресурсов.

Одним из основных источников загрязнения биосферы являются коммунальные, сельскохозяйственные и промышленные сточные воды. Причем сточные воды химических производств оказывают наиболее значительное отрицательное воздействие на окружающую среду. Уменьшение количества транспортируемых жидких сред является актуальным для предприятий, изготавливающих продукты на основе целлюлозы, поскольку при их получении образуется большой объем сточных вод, содержащих значительное количество твердых частиц различной степени дисперсности. Поступление таких стоков в водоемы приводит к загрязнению территории и потере продукта. Проблема предотвращения загрязнения окружающей среды продуктами переработки целлюлозы может быть частично решена за счет повышения качества очистки сточных вод. Это можно осуществить, если на стадии очистки сточных вод использовать машины или аппараты, которые позволяют уменьшить количество твердой фазы в сточных водах до уровня, отвечающего требованиям санитарных нормативов. В настоящее время на многих химических предприятиях для улавливания твердых частиц применяется метод отстаивания сточных вод под воздействием силы тяжести, несмотря на длительность процесса и его низкую эффективность. Это вызвано тем, что другие методы разделения, такие как фильтрование и осаждение в центробежном поле, не нашли широкого распространения, хотя и позволяют существенно интенсифицировать процесс очистки технологических и сточных вод химических предприятий от высокодисперсных частиц твердой фазы и обеспечить эффективное сгущение суспензий.

Значительный процент в выпуске основного технологического оборудования для существующих и новых процессов химической, фармацевтической, нефтехимической, пищевой и других отраслей промышленности занимают аппараты для разделения жидких неоднородных сред. Разработка высокоэффективных машин и аппаратов центробежной и фильтрационной очистки жидких неоднородных сред, основанная на принципах безотходной технологии, позволяет, наряду с увеличением единичной мощности оборудования и снижением потерь твердой фазы, значительно интенсифицировать процессы очистки жидких сред при оптимальных энергозатратах и минимальной материалоёмкости оборудования.

Совершенствование аппаратурно-технологического оформления производств продуктов целлюлозы проводилось ОАО «Полиэкс» (г. Бийск) и Бийским технологическим институтом (филиалом) Алтайского государственного технического университета им. И.И. Ползунова с 1980 года. На основе проведённых экспериментальных исследований были разработаны различные варианты центробежного и фильтрационного оборудования. Диссертационная работа посвящена решению проблем повышения эффективности очистки жидких неоднородных сред в производстве продуктов целлюлозы от твёрдой фазы путем совершенствования технологических приёмов и используемого оборудования.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. Предложен способ комплексной центробежной и фильтрационной очистки жидких неоднородных сред от твёрдой фазы и разработаны конструкции гидроциклонов, осадительных центрифуг и фильтров, предназначенных для очистки технологических и сточных вод химических предприятий.

2. Разработаны математические модели процесса центробежного разделения суспензий, содержащих продукты переработки целлюлозы в роторах осадительных центрифуг и гидродинамики течения жидких сред в проницаемых каналах.

3. Исследован процесс центробежной очистки низко концентрированных суспензий продуктов переработки целлюлозы в осадительных центрифугах, проведена оценка влияющих факторов на эффективность разделения сред.

4. На основе экспериментальных исследований определёны комплекс подобия, критерий циклонного процесса и коэффициент пропорциональности в уравнении уноса твёрдой фазы при разделении суспензий нитратов целлюлозы в напорном гидроциклоне.

5. В результате проведенных экспериментальных исследований определены константы процесса фильтрования суспензий нитратов целлюлозы.

6. Разработана методика инженерного расчета конструктивных и технологических параметров гидроциклонов для разделения суспензий продуктов переработки целлюлозы.

7. Разработана методика определения конструктивных и технологических параметров гидроциклонов, осадительных центрифуг и фильтров на основе методов теории подобия.

8. Разработаны конструкции батарейных гидроциклонов, используемых в промышленном производстве ОАО «Полиэкс» на стадии сгущения суспензий нитратов целлюлозы.

9. Предложены рекомендации по изменению технологии очистки сточных вод в производстве нитратов целлюлозы ОАО «Полиэкс» и производстве фармацевтических препаратов, которые позволяют повысить производительность процесса на завершающих стадиях производства и уменьшить отрицательное воздействие на окружающую среду.

1. Проскуряков, В.А. Очистка сточных вод в химической промышленности / В.А. Проскуряков, Л.И. Шмидт. Л.: Химия, 1977. - 464 с.

2. Глобальная экологическая проблема. Под ред. Морозова Г.И. и Новикова P.A. М.: Мысль, 1988. - 206 с.

3. Лозановская, И.Н. Экология и охрана биосферы при химическом загрязнении / И.Н. Лозановская, Д.С. Орлов, Л.К. Садовников. Учеб. пособие. - М.: Высшая школа, 1998. - 287 с.

4. Малиновская, Т.А. Разделение суспензий в химической промышленности / Т.А. Малиновская, И.А. Кобринский, О.С. Кирсанов, В.В. Рейнфарт. М.: Химия, 1983. - 264 с.

5. Мельникова, B.C. Очистка сточных вод полистирола методом напорной флотации / B.C. Мельникова, В.Г. Калюжнов, Л.К. Дегтярева, В. А. Микишев // Пластические массы. 1996. - № 5. - С. 41-43.

6. Устинова, Т.П. Об эффективности локальных установок очистки производственных сточных вод / Т.П. Устинова, Е.И. Титаренко // Хим. промышленность. 2001. - № 2. - С. 20-25.

7. Жужиков, В.А. Фильтрование. Теория и практика разделения суспензий. М.: Химия, 1980. - 400 с.

8. Соколов, В. И. Центрифугирование. М.: Химия, 1976. - 408 с.

9. Heinz, H. Anweindung von flockunsmitteln bei der abwasser-reinigung // Seifen-Öle-Fette-Wache. 1988. - Vol. 144. - № 11-12. - P. 447-455.

10. Коваленко, В.А. Основы техники очистки жидкостей от механических загрязнений / В.А. Коваленко, A.A. Ильинский. М.: Химия, 1982. - 272 с.

11. Electrostatic and centrifugal separation of liquid dispersions: Pat. 9021756.3 (GB), В 04 В 05/10, В 03 С 5/00 / Ph. J. Bailes, M. Watson. 1992.

12. Светлов, С.А. Очистка сточных вод / С.А. Светлов, В.В. Ерохин, М.С. Василишин // Тезисы докладов II научно-техн. конференциипреподавателей и сотрудников НИС филиала 12-13 октября 1989 г. АлтПИ им. И.И. Ползунова. Бийск: АлтПи 1989. - С. 68-69.

13. Закощиков, А.П. Нитроцеллюлоза. М.: Гос. издательство обор, промышленности, 1950.-371 с.

14. Плановский, А.Н. Процессы и аппараты химической и нефтехимической технологии / А.Н. Плановский, П.И. Николаев. М: Химия, 1987.-496 с.

15. Касаткин, А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. Изд. 9-е, испр. М.: Химия, 1973. - 750 с.

16. Романков, П.Г. Гидромеханичесукие процессы химической технологии // Теор. основы хим. технологии. 1972. - Т. 6. - № 6. - С. 855-871.

17. Колинько, В.М. Улучшение разделения суспензий в наклонном отстойнике в нисходяще-восходящем потоке / В.М. Колинько, Л.Я. Есипович // Теор. основы хим. технологии. 1981. - Т. 15. - № 5. - С. 737-745.

18. Темников, В.П. Новое в проектировании установок и сооружений по очистке сточных вод / В.П. Темников, А.С. Косяков // Хим. и нефт. машиностроение. 1986. - № 2. - С. 9-11.

19. Эпштейн, С.И. Прогнозирование работы промышленных отстойников с учетом коагуляции взвешенных веществ // Журн. прикл. химии. 1981. -Т. 54.-№8.-С. 1773-1776.

20. Hin-Sum, L. Gravity separation of bidisprse suspension: Ligth and heavy particle species / L. Hin-Sum, J.H. Masliyah, R.S. Taggart, K. Nandakumar // Chem. Eng. Science. 1987. - Vol. 42. -№ 7. - P. 1527-1538.

21. Patwardhan, V.S. Sedimentation and liquid fluidization of solid particles of different sizen and densites / V.S. Patwardhan, C. Tien // Chem. Eng. Science. -1985. Vol. 40. - № 7. - P. 1051-1060.

22. Weiland, R.H. Acccelerated settling by addidtion of buoyant particles / R.H. Weiland, R.R. McPherson // Ind. Chem. Eng. Fundam. 1979. - Vol. 40. -№18.-P. 45-49.

23. ПлановскийА.Н., Рамм В.М., Каган С.З. Процессы и аппараты химической технологии / А.Н. Плановский, В.М. Рамм, С.З Каган. М.: Химия, 1968.-848 с.

24. Николадзе, Г.И. Технология очистки природных вод: Учебник для вузов. М.: Высшая школа, 1987. - 479 с.

25. Скирдов, И.В. Очистка сточных вод в гидроциклонах / И.В. Скирдов,

26. B.Г. Пономарев. М.: Стройиздат, 1975. - 176 с.

27. Артамонов, H.A. Повышение эффективности работы гидроциклонов / H.A. Артамонов, М.С. Бакиров // Хим. и нефт. машиностроение. 1986. -№ 3. -С. 14-16.

28. Иванов, A.A. Расчет поля скоростей в гидроциклонах / A.A. Иванов, H.A. Кудрявцев // Теор. основы хим. технологии. 1987. - Т. 21. - № 2.1. C.237-243.

29. Мустафаев, A.M. Гидроциклоны в добывающей промышленности / A.M. Мустафаев, Б.М. Гутман. М.: Недра, 1981. - 260 с.

30. Поваров, А.И. Гидроциклоны на обогатительных фабриках М.: Недра, 1978.-232 с.

31. Гидроциклон: А. с. 1159647 (СССР), МКИ В 04 С 5/107 / H.A. Кудрявцев, А.И. Пронин, Г.Г. Гарифзянов, М.Ф. Хакимов. 1985. Б.и. №11.

32. Гидроциклон: А. с. 1456240 (СССР), МКИ В 04 С 11/00 / H.A. Кудрявцев, А.И. Пронин, М.Ф. Хакимов. 1989. Б.и. № 5.

33. Гидроциклон: А. с. 1533764 (СССР), МКИ В 04 С 3/06 / H.A. Кудрявцев, Г.Г. Гарифзянов, Р.Н. Яруллин, А.И. Пронин. 1990. Б.и. № 1.

34. Лукьяненко, В.М. Центрифуги / В.М. Лукьяненко, A.B. Таранец // Справ, изд. М.: Химия, 1988. - 384 с.

35. Соколов, В.И. Современные промышленные центрифуги. Изд. 2-е. -М.: Машиностроение, 1967. 524 с.

36. Шкоропад, Д.Е. Центрифуги и сепараторы для химических производств / Д.Е. Шкоропад, О.П. Новиков. М.: Химия, 1987. - 256 с.

37. Бритибарг, A.A. Эксплуатация сооружений по очистке сточных вод /

38. A.A. Бритибарг, Э.Н. Дубальская // Хим. и нефт. машиностроение. 1986. -№2.-С. 12-13.

39. Завьялов, В.И. Применение осадительных центрифуг для очистки сточных вод // Водоснабж. и сан. техника. 1984. - № 11. - С. 19-22.

40. Дриго, В.А. Предварительный выбор оптимального типа центрифуги /

41. B.А. Дриго, A.A. Нестерович, Д.Е. Шкоропад // Хим. и нефт. машиностроение. -1976.-№4. с. 8-10.

42. Шкоропад, Д.Е. Некоторые принципы выбора конструктивных параметров осадительных шнековых центрифуг / Д.Е. Шкоропад, A.A. Нестерович // Хим. и нефт. машиностроение. 1970. - № 8. - С. 1-2.

43. Douglas, N.M. Sedimintation centrifuges. Know what you need // Chem. Eng. 1988. - Vol. 95. -March 28. -P. 42-51.

44. Промышленные центрифуги: каталог / Под ред. Шкоропада Д.Е. Изд. 6-е, испр. и доп. -М.: ЦИНТИхимнефтемаш, 1986. 110 с.

45. Шкоропад, Д.Е. Центрифуги для химических производств. М.: Машиностроение, 1975.-248 с.

46. Continuous centrifugal separator with tapered internal feed distributor: Pat. 5971907 (US), В 04 В 1/20 / BP Amoco Corporation. 1999.

47. Zentrifuge zur trennung von feststoff-floüssigkeitsgemischen: Pat. 19948115 (DE), В 04 В 1/20 / H.W. Sölscheid. 2001.

48. Decantation centrifuge with peripheral washing nozzles: Pat. 6193643 (US) В 04 В 11/02 / Noxon AB. 2001.

49. Decanter centrifuge: Pat. 9611209 (GB), В 04 В 1/20 / ECC International Limited Theale.-1996.

50. Drilling fluid purification method and apparatus: Pat. 6193076 (US), В 04 В 1/00 /Hutchison-Hayes International, Inc. 2001.

51. Centrifuge with thickened-feed accelerator between inner and outer bowl sections: Pat. 6241901 (US), В 04 В 1/00 / Baker Hughes Incorporated. 2001.

52. Бражников, А.В. Центрифуга для трудноразделимых суспензий // Хим. и нефт. машиностроение. 1973. - № 2. - С. 48-49.

53. Мошинский, А.И. Оптимизация процесса разделения на центрифугах // Журн. прикл. химии. 1985. - Т. 63. - № 9. - С. 2051-2054.

54. Лысковцов, И.В. Разделение жидкостей на центробежных аппаратах. -М.: Машиностроение, 1968. 145 с.

55. Промышленные жидкостные центробежные сепараторы: каталог / Под ред. Шкоропада Д.Е. М.: ЦИНТИхимнефтемаш, 1984. - 32 с.

56. Романков, П.Г. Жидкостные сепараторы / П.Г. Романков, С.А. Плюшкин. Л.: Машиностроение, 1976. - 256 с.

57. A metod and a device for cleaning of a centrifugal separator: Applic. 00/10715 (Sweden), В 04 В 15/06 /Alfa Laval AB. 2000.

58. Центрифуга для разделения суспензий: Пат. 2067033 (РФ), МПК В 04 В03/00/М.И. Ильин.- 1996.

59. Устройство для удаления осадка из ротора центрифуги: Патент 2078621 (РФ), МПК В 04 В 11/04 / А.А. Славянский, С.Л. Филатов, В.И. Купреева, В.Г. Андреев, С.М. Урядникова. 1997.

60. Apparatus for discharging the contents of a discontinuously operating centrifuge: Pat. 3851818 (US), B04B11/08 /Maschinenfabric Buckau R, Wolf Aktiengeselischaft. 1974.

61. Schalzentrifuge: Pat. 19946330 (DE), В 04 В 11/08 / G. Krettek. 1999.

62. Centrifuge: Pat. 884812 (GB), В 04 B. 1961.

63. A centrifugal separator having a liquid filled transmissions chamber: Applic. 98/45048 (Sweden), В 04 В 1/20, 9/08,11/00 /Alfa Laval AB. 1998.

64. Concentric tubular centrifuge: Applic. 98/16321 (US), В 04 В 5/02,11/02 / P. J. Cornay. 1997.

65. Centrifuge with side filters: Pat. 912781 (GB), В 01 B. 1962.

66. Ковбаса, H.A. Гуммированный барабанный вакуум-фильтр // Хим. машиностроение. 1959. - № 6 - С. 12.

67. Берестюк, Г.И. Регенерация фильтров для разделения суспензий. М.: Химия, 1978.-95 с.

68. Димитриева, И.А. Физико-механические испытания химических волокон / И.А. Димитриева, J1.0. Михайловская. М.: Высшая школа, 1970. -104 с.

69. Рафиенко, И.А. Фильтрование рудных пульп на синтетических фильтротканях. -М.: Недра, 1967. 182 с.

70. Скобеев, И.К. Фильтрующие материалы. -М.: Недра,1978. 200 с.

71. Малиновская, Т.А. Разделение суспензий в промышленности органического синтеза. -М.: Химия, 1971 318 с.

72. Соколов, В.И. Обобщение понятия индекса производительности центрифуг / В.И. Соколов, Н.В. Соколов // Журн. прикл. химии. 1980. - Т. 53. -№ 10.-С. 2266-2270.

73. Бремер, Г.И. Жидкостные сепараторы. М.: Машгиз, 1957. - 244 с.

74. Langeloh, Th. Der einflub des schleppeffektes auf die klärung in dekantier-zentrifiigen / Th. Langeloh, W. Stahl // Aufbereitungs-technik. 1989. - № 6. -P. 331-337.

75. Авдеев, Н.Я. Расчет гранулометрических характеристик полидисперсных систем. Ростов: Ростовское книжное издательство, 1966. -54 с.

76. Цюрупа, H.H. Распределение диспергированной фазы по размеру частиц // Коллоидный журнал. 1964. - Т. 26. - № 1. - С. 117-125.

77. Коузов, П.А. Основы анализа дисперсного состава промышленных пылей и измельченных материалов. Д.: Химия, 1971. - 280 с.

78. Семенов, Е.В. Расчет эффективности процесса разделения суспензий // Изв. вузов. Химия и хим. технология. 1990. - Т. 33. - № 7. - С. 123-127.

79. Соколов, В.И. Исследование работы жидкостных тарельчатых сепараторов / В.И. Соколов, Д.С. Торосян // Хим. и нефт. машиностроение. -1968.-№ 5.-С. 15-18.

80. Соколов, В.И. Сборник научных трудов / В.И. Соколов, В.В.Горбунова, А.А. Русакова. Вып. 1.-М.: МИХМ. - 1974.-С. 150-156.

81. Соколов, В.И. Совершенствование процесса сепарирования жидких неоднородных систем / В.И. Соколов, Н.В. Соколов // Хим. и нефт. машиностроение. 1986.-№3.-С. 15-16.

82. Семенов, Е.В. Обоснование форм рабочих полостей сепараторов и центрифуг для слабоконцентрированнных суспензий / Е.В. Семенов,

83. B.Г. Жуков, В.А. Карамзин // Журн. прикл. химии. 1985. - Т. 58. - № 9.1. C. 2055-2058.

84. Семенов, Е.В. Расчет формы рабочей поверхности центрифуги / Е.В. Семенов, В.А. Карамзин, В.И. Поляков // Теор. основы хим. технологии. -1985. Т. 19. - № 4. - С. 564-567.

85. Скворцов, JI.C. Исследование разделительной способности осадительного пространства центробежного сепаратора-очистителя // Теор. основы хим. технологии. 1984.-Т. 18.-№ З.-С. 346-353.

86. Donley, Н.Е. Effects of centrifugal shape on the separation of a mixture / H.E. Donley, W.H. Ingham // Separ. Sci. and Tecnol. 1987. - Vol. 22. - № 7. -P. 1691-1710.

87. Емцев, Б.Т. Техническая гидродинамика. Изд. 2-е, перераб. и доп. -М.: Машиностроение, 1987. 440 с.

88. Берд, Р. Явления переноса / Р. Берд, В. Стьюарт, Е. Лайтфут // пер. с англ. под ред. Н.М. Жаворонкова и В.А. Малюсова. М.: Химия, 1974. - 688 с.

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

90. Коган, В.Б. Теоретические основы типовых процессов химической технологии. Л.: Химия, 1977. - 592 с.

91. Лойцянский, Л.Г. Механика жидкости и газа. Изд. 6-е. М.: Наука, 1987.-848 с.

92. Протодьяконов, И.О. Гидродинамика и массообмен в дисперсных системах жидкость твердое тело / И.О. Протодьяконов, И.Е. Люблинская, А.Б. Рыжков. - Л.: Химия, 1987. - 333 с.

93. Протодьяконов, И.О. Явление переноса в процессах химической технологии / И.О. Протодьяконов, H.A. Марцулевич, H.A. Марков. Л.: Химия, 1981.-263 с.

94. Волков, Ю.П. Исследование процесса разделения суспензий в центрифуге с биконическим ротором / Ю.П. Волков, С.А. Светлов // Журн. прикл. химии.-2001.-Т. 74.-№ 11.-С. 1812-1814.

95. Госмен, А.Д. Численные методы исследования течений вязкой жидкости / А.Д. Госмен, В.М. Пан, А.К. Ранчел, Д.Б. Сполдинг, М. Вольфштейн. Пер. с англ. под ред. Г.А. Тирского. М.: Мир, 1972. - 324 с.

96. Moll, H.-G. The free motion of a sphere in a rotating fluid // Ingenieur Archiv. 1973. - В. 42. -№ 3. - P. 215.

97. Семенов, E.B. Моделирование кинетики осаждения частиц во вращающихся потоках жидкости / Е.В. Семенов, В.А. Карамзин // Теор. основы хим. технологии, 1988. Т. 22. ~№ 4. - С. 518-521.

98. Наумов, В.А. Динамика тяжелой частицы во вращающейся полости // Теор. основы хим. технологии. 1992. - Т. 26. - № 2. - С. 300-304.

99. Иванов, O.P. О движении мелких частиц в вертикальных циклонных реакторах / O.P. Иванов, Л.Б. Зарудный, С.Н. Шорин // Теор. основы хим. технологии. 1968. - Т. 2. - № 4. - С. 605-608.

100. Светлов, С.А. Моделирование процесса центробежного разделения суспензий в биконическом роторе центрифуги / С.А. Светлов, Н.В. Павлова // Хим. промышленность. 2004. - Т. 81. - № 9. - С. 472-479.

101. Николаев, А.Н. Гидродинамика полых вихревых аппаратов / А.Н. Николаев, В.А. Малюсов // Теор. основы хим. технологии. 1991. - Т. 25. - № 4. - С. 476-486.

102. Исследование осадительной центрифуги для очистки технологических и сточных вод от твердых частиц: Отчет о НИР (заключит.) / Рук. С.А. Светлов

103. БТИ АлтГТУ. № ГР 01.20.0013399; Инв. № 02.2006.04051. - Бийск, 2006. -83 с.

104. Центробежный аппарат: Патент 2279318 (РФ), МПК В 04 В 5/12 / С.А. Светлов, O.P. Светлова, Н.М. Киселев. 2006. Б.и. № 19.

105. Дытнерский, Ю.И. Мембранные процессы разделения жидких смесей. М.: Химия, 1975. - 230 с.

106. Светлов, С.А. Установка для очистки технологических жидкостей / С.А. Светлов, В.В. Ерохин // Тез. докл. II Респуб. научно-техн. конф. по мембранам и мембранной технологии. Киев: ИКХХВ АН УССР, 1991. -С. 146-147.

107. Марцулевич, H.A. Гидродинамика мембранных аппаратов кассетного типа / Н.А Марцулевич, В.А. Гуляренко, В.П. Кононов // Журнал прикл. химии. 1991. Т. - 64. - № 4. - С. 818-823.

108. Антонова, A.A. Получение и некоторые свойства ультрафильтрационных мембран на основе гидрозолей СеОг / A.A. Антонова, О.В Жилина, Г.Г. Каграманов, К.И. Киенская, В.В. Назаров, О.С. Никольская // Хим. промышленность. 2002. - № 4. - С. 25-29.

109. Чесноков, Ю.Г. Ламинарное движение жидкостей в мембранных волокнах / Ю.Г. Чесноков, H.A. Марцулевич // Журнал прикл. химии. 1989. -Т. 62.-№9.-С. 1954-1961.

110. Фильтр для сгущения суспензий: А. с. 1176918 (СССР), МКИ ВОЮ 27/12 / С.А. Светлов, В.Е. Бажин, А.Г. Сергеев, O.P. Светлова. 1985. Б.и. №33.

111. Фильтр: Патент 2281141 (РФ), МПК В 01 D 29/39 / С.А. Светлов, O.P. Светлова, И.В. Шаталов. 2006. Б.и. № 22

112. Светлов, С.А. Моделирование течения жидкости в пористых каналах / С.А. Светлов, Ф.Ф. Спиридонов, JI.B. Китаева // Теорет. основы хим. технологии. 2004. Т. 38. № 3. С. 253-257.

113. Патанкар, С. Численные методы решения задач теплообмена и динамики жидкости. М.: Энергоатомиздат, 1984. - 150 с.

114. Роуч, П. Вычислительная гидродинамика: Пер. с англ. М.: Мир, 1980.-616 с.

115. Berman, A.S. Laminar flow in channels with porous walls // J. Appl. Phys. 1953. - V. 24. -N 9. - P. 1232-1235.

116. Yuan, S.W. Laminar pipe flow in channels with injection and suction through a porous walls / S.W. Yuan, A.B. Finkelstein // Trans. ASME, Ser. E., J. Appl. Mech. 1956. - V. 78. - № 4. - P. 719-724.

117. Morduchow, M. On laminar flow through a channels on tube with injection: application of method of averages // Quarterly J. of Appl. Phys. Math. -1957. V. 14. - № 4. - P. 361-365.

118. Светлов, С.А. Гидродинамика течения жидких сред в фильтрующих каналах со сложной формой проницаемой границы / С.А. Светлов, Ф.Ф. Спиридонов, Т.М. Тушкина, О.Р. Светлова // Ползуновский вестник. -Барнаул: АлтГТУ, 2002. № 1. - С. 89-94.

119. Козулин Н.А. Оборудование заводов лакокрасочной промышленности / Н.А. Козулин, И.А. Горловский. Л.: Химия, 1968. - 588 с.

120. Кутепов, A.M. К расчёту показателей осветления разбавленных тонкодисперсных суспензий гидроциклонами малого размера / A.M. Кутепов, И.Г. Терновский // Хим. и нефт. машиностроение. 1972. - № 3. - С. 20-23.

121. Терновский, И.Г. Современные конструкции гидроциклонов, методы расчёта и перспективы их применения / И.Г. Терновский, A.M. Кутепов // Хим. и нефт. машиностроение. 1980. - № 12. - С. 9-11.

122. Кутепов, A.M. Исследование и расчёт разделяющей способности гидроциклонов / A.M. Кутепов, Е.Н. Непомнящий, И.Г. Терновский,

123. B.П. Пашков, Г.М. Коновалов // Журн. прикл. химии. 1978. - № 1.1. C. 614-619.

124. Лурье, Ю.Ю. Аналитическая химия промышленных сточных вод. -М.: Химия, 1974.-448 с.

125. Батарейный гидроциклон: Патент 2153400 (РФ), МПК В 04 С 5/24 / С.А. Светлов, O.P. Светлова, М.С. Василишин, Ю.П. Волков. 2000. Б.и. № 21.

126. Вертикальная центрифуга для обезвоживания суспензий: А. с. 129566 (СССР), МКИ В 04 В 5/12 / И.А. Абрамович. 1960.

127. Центробежный аппарат для разделения суспензий: А. с. 528120 (СССР), МКИ В 04 В 5/12 / В.В. Байдуков, В.И. Батуров, А.И. Бухтер. 1976.

128. Волков, Ю.П. Центробежная очистка технологических жидкостей от твердой фазы / Ю.П. Волков, С.А. Светлов // Материалы и технологии XXI века: Тез. докл. I Всероссийской научно-практ. конф. М.: ЦЭИ «Химмаш», 2000.-С. 235-236.

129. Светлов, С.А. Очистка жидких сред от высокодисперсной твердой фазы с использованием осадительных центрифуг / С.А. Светлов, Ю.П. Волков // Хим. промышленность. 2004. - Т. 81. - № 5. - С. 230-235.

130. Светлов, С.А. Очистка сточных вод в производстве продуктов переработки целлюлозы / С.А. Светлов, O.P. Светлова, Ю.П. Волков // Производство. Технология. Экология (ПРОТЭК '2006): Сб. научных трудов. В 3-х томах. Т. 2. М.: «Янус-К», 2006. - С. 305-309.

131. Minnini, G. Centrifugation: influence of operating variables on cake concentration / G. Minnini, L. Spinosa, M. Santory // 7 Eur. Abwasser und abfallsymg. EWPCA. München. 19-22 Mai, 1987: Doc. Pt. 1. St. Augustin, 1987. -P. 488-499.

132. Виноградова, М.Г. Расчет эффективности сепарирования с учетом вторичного уноса / М.Г. Виноградова, П.Г. Романков // Теор. основы хим. технологии. 1977. - Т. 11. - № 6. - С. 1-3.

133. Виноградова, М.Г. Об уносе в слив частиц суспензии, превышающих крупность разделения сепаратора / М.Г. Виноградова, С.А. Плюшкин, П.Г. Романков // Журн. прикл. химии. 1971. - Т. 44. - № 11. - С. 2467-2472.

134. Виноградова, М.Г. Определение разделяемости дисперсно-неустойчивых систем при их центрифугировании / М.Г. Виноградова, С.А. Плюшкин, П.Г. Романков // Журн. прикл. химии. 1973. - Т. 46. -№8.-С. 1729-1734.

135. Романков, П. Г. Гидромеханические процессы химической технологии / П. Г. Романков, М. И. Курочкина. Изд. 2-е, перераб. и доп. - Д.: Химия, 1974.-288 с.

136. Кафаров, B.B. Математическое моделирование основных процессов химических производств / В.В. Кафаров, М. Б. Глебов // Учеб. пособие для вузов. М.: Высш. школа, 1991. - 400 с.

137. Центрифуга: Патент 2252824 (РФ), МПК В 04 В 9/08 / С.А. Светлов, O.P. Светлова, A.B. Чирков. 2005. Б.и. № 15.

138. Павлов, К.Ф. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии / К.Ф. Павлов, П.Г. Романков, A.A. Носков // Изд. 8-е, перераб. и доп. JL: Химия, 1976. - 552 с.

139. Джинчарадзе, Е.К. Некоторые вопросы моделирования осадительных шнековых центрифуг / Е.К. Джинчарадзе, A.A. Нестерович, Д.Е. Шкоропад // Хим. и нефт. машиностроение. 1973. - № 9. - С. 102-107.

140. Волков, Ю.П. Очистка сточных вод в производстве нитратов целлюлоз / Ю.П. Волков, С.А. Светлов // Химия и химическая технология на рубеже тысячелетий: Материалы научно-практ. конф. В 2-х томах. Т.1. Томск: ТПУ, 2000.-С. 190-192.

141. Лепехин, Г.И. Течение вязкой жидкости по поверхности вращающегося плоского диска / Г.И. Лепехин, Г.В. Рябчук, Н.В. Тябин, Е.Р. Шульман//Теор. основы хим. технологии. 1981.-Т. 15.-№3.-С. 1-7.

142. Питерских, Г.П. Теория распыления жидкостей вращающимися дисками // Теор. основы хим. технологии. 1981. - Т. 15. - № 5. - С. 1-8.

143. Центрифуга: Патент 2200634 (РФ), МПК В 04 В 1/00; 11/02 / С.А. Светлов, O.P. Светлова, Ю.П. Волков, B.C. Калинин. 2003. Б.и. № 8.