автореферат диссертации по безопасности жизнедеятельности человека, 05.26.05, диссертация на тему:Совершенствование аппаратурно-технологического оформления процесса восстановления нитросоединений, присутствующих в сточных водах

УКРАЖЬШ ЛЕРХАВНИй XIMIKD - ТЕХНОЛОПЧНИй УН1БЕРСИТЕТ

На правах рукопису

ШЕВЧЕНКО ОЛЕКСАНЯР КИКОЛЙЙОБИЧ.

УДОСКСНАЛЕННЯ АПЙРЙТУРНО-ТЕХНОЛОПЧНОГО ОФОРМЛЕНИЯ ПРОЦЕСУ ВIДНОВЛЕННЯ НПРОСПОШ, ПРИСУТНП У СТГЧКЙХ ВОДАХ.

05.26,05 - тенерна екояопя

Автореферат лисертацп на здобуття наукового ступеия кандидата техшних наук

Дк1пропетроЕськ - 199V\

Днсертаидя i рукопас

Робота вкконака в Украхксшжу державному siMÍKO-TBXHonori4-

коиу yKiEepcííreri.

Науковйи кер1вкик доктор тешчних наук, професор

Задорськяи В:.пьйм Михайлович

ОФíцíйнi спонавтк:

1. Лектор текучий* наук, про ¡fee op Poskík Нихайло Яковлевич

2. Доктор тетчних наук,провесов Краснвкутськки 8п1й йссиповхч

• Провша • орган1ггц1я Державнкй каукобо-дося1ши та про-

5 ктн ий íhctütvt xímíhhmx твхнопопй пХ1мтехког.сг1яя м.Севародокецьк

Захист вШулеться? t/Zcyp//^ 1995 р. на

saclдани! cnsnianisoBasoï bhshdï p03705.01 Украхкського деркавного хтко-технояопчного университету / 320625, н.Шпропетроьськ, яр.Гаир1на5 8. /

3 д*сертаа1ев ко«ка огиаХсштись у éíéiííotbuí Украгнського державного ¡ймпо-техколотного уоверситету.

Автореферат роз1спгййи "3 ' 995 р.

Вменяй секретер л , ¿

cneuian 1ззвакс'1 гче.чох ради J'llp-j

! Сухой Н.П. /

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ,

Актуаяьн1сть рпботи, Проблем« очщення спчних вод особлива гостро стоять б антно-барвникови прсмисловоси у виробницт-вах н!тро-та ам1нолродутв, як! е основой для одержання синтетичних барвншв, штучннх волокон, лкарських препаратов, пм1чних засобав захисту роспин та ш.

два метод» очищения спчних вод, яп утворимться у виробництвах н1тро-та ам!напродует1в - х1м1чний 1 адсорбц^нии.

Наи61льо перспективным в останн!й час зарекомЕндував себе х1М1чний метод, 50 пспягае у вшовпенн1 загизнов стружко» спчких вод до антв, як1 легко засвокмться нирооргаткамк у процес1 61охан1чнаго окисления.

Це5 метод вЦиовпекия бХлыгв 100 ропв застосовуеться у ви-робництв! без суттЕвих удссконалень. його ссновннм нэдопком с икзькии р1вень еколсг!зац11 реакц1ико1 тешки.

Не дквпячись на значки* обсяг досл1джень, яроцес в1дновлення зал1зно» стружкой недостатньп вивчекий 1 иого можливосп викорис-тан! не повнкт», кр1м того, в1дсутн1сть надУно! катематично! нодел1 уысладнас розрсбку сучасного промислового апаратурно-тех-нопопчного оформления, а задач! удоскоиапення кер1вн«цтва яроце-сом не вкр1шувалксь взагап!,

Практика до сучасного часу спиралась на застарш лшо-ди при тенсафнацп процеав вшовлекня. Напрккпад, для зб1ль-шення швидкосп процесу залхзна стружка завантажувалась в реактор в ккькосп, яка в к!яька раз!в перевщувапа стехккэтричну. В результат! велика ппьккть твгрдкх Е1дход1в у вигляд1 непро-реагованого зал1зного иламу вхдправляЕться у в1двал, або, в кра-50«у виладку, на метапург1йие гидприЕмство для зневкоджування 1 лослщичо! лереробки.

Застосувавня сучасних метод1в пенсифнаци 1 високоефешв-кого реакци.кого обладнанкя дозволило максимально збкьшити сту-п!нь конверси нпропродукпв в амн'й 1 м1н»цзувати утворення в1дх0д1б у ейглялд заливного шламу. Залролоноване у дисертацп апаратурио-технолопчне оформления процесу вшовлеиня зал1знок стружкой з поспЦуичим б1ах1м£чним окислениям зкачио ефективнке, И1Ж адсорбцУнии метод очищения спчних вод, як1 мктять в соб! к!тро-та анкопродуктй. .

Таким чином, актуальна«« явля»ться науково- досл1дницьк1 ро-

боти. спрякаван! ка лобудову принцилово новик вид!в технйи

для очищения стйчних вод, н к i д03в0ля»ть лшицити еколопчнии piESKb ВКрСбН.ИЦТВ HITDD-Ta SKiHDnpOjyKTiE,

Мета роботи. Кетой uiei роёоти £ удосконалеккя апаратурно--техналогйчного оформления npcuecis Е1дно&лення залхзно» стружкою ctihhhx вод, io утворввться у виробикцтва нпро- та акинопродукт. Цля досягнгння поставлено! кети б робот! вирашвн! тай задач11

- з Еикор-йстгниям тактичних прийомв peanisauii принципов системно! BKu.norisauii удоскоиапено вЦоиик sacio шнввлення hItdd-спопук до зм!н!в;

- розробпено гнучке апаратурне офсрмпения такого прсцесу, засно-гане на блсчно-модульному niaxofli;

- визначеко олтимальне {субоптимальне) керуваккя процесс« в!днов-пенкя HiTpocnciiyK з врахуваикян еког.сг1чник обнежекь для новях технологхчш умов;

- розробле.ча катенатична модель в!дковяенкя киросполук на приклад! одеркаккя акiniк>' s к!тробензолу, при цьому • ерахован! сезу-пьтатй oninMisaiiii провесу}

- касяти дсспшень вйкористан! при pospofiui. досл!дно - проми-слоео! устзноЕК»;

- зд!иСибно иор!ьняльнйй аная!з запролоновано! установки 1 наи-ginbs еФектмвиих застосовуваких у проккслзвоси з використовуган-кян коеФшсгш гкучкосп i BKonoriHHQCTi.

йетоди дослшень. Теоретично» i методологхчкоя сснэео» дос-гддкень стали разробкя е!тчйзкйних ! sapyfiisHKX вченик в ranysi к 1 кiI ! xiniHnui технолог!!, теори хМчних реакторiB, тглпо- ! касоо6н1ну, ноделкЕання ! олткьизац!! - Воронцова Н.И, Лукаше-ькча Е.О., Гшегкщпяпй 0,, Гепьпер!на H.G., Кафарова В.В., нксельруда Г.й.,йухпьокова 1.0, та хне.

Наукега новизна. -3 внкоркстовуванням тактичних засоб!в ре-згазаци пркнцклхв системно! екопог!зацп удосконаяенкий зас!ё в!дновлення ¡цтросполук в аи1ки зал!зною стружкой i зозробпена гнучка реакторна система для 5ого зд1йскенкя, заснована на блочко-«дульному siixoii. ВиЕчея! емп1р!чн! залежност! «is бх!дкйии i гихшими лерек!кнййй лроцесу, з вшристовуванняк метод!в лобудо-вк буяевих кодеяей i Формально -логичного лрогракування, визначеио опткмальке {субоптккальке! ьеоуванкя процесс« в!дновпеннй киро-сполук гзл!зно» стружко«.

Проведено «ооидкння пдродинамии у реактор! з 3-х Фазною модельной системою (пара - ршна - тверде т!ло! ,розроблена мате-натйчна модель, яка адекЕат.чо siдоьражае структуру реальних потопе в так«?: систеках.

Лослшена макропнетка вшовлення HirpocnonyK зал1зно» стружкой, внаппдок одержаних пнетичних запеяностей визначена ni-м1ту»ча стад1я процесу. Розробпено простии saci6 визначеиня шви-дкосп вшовлення нхтроспопук.

Розробпена натематична модель, заснована на загпибпеному вив-ченн! iisHMHoi суттевосп процесу вЦновпекня нхтроспалук в ам1ни, яка складасться is 6пок1в описания: г1дродинамки, макрокшти-ки, катер сального i теплового бапанс1в.

Для зктавлення вколотного piBHH pisHHX техн1чних р 1шень розробпена лростий метод визначення в!дносного коеФшенту еколог1-заци .

Практична цткть, Результати дослшень покладени1 в основу при pospofru доспшо - прокислQE-ai установки - ЕДУ (бпак агрегатовакий ун1версапьний)} таким чином масштабний nepsxiд здхй-снеко на niflCTasi розроблених в дисертаци катематичних моделей. Високяй рiввнь ешшпчносп hoeoI tbxhIkk для вшовлення нпро-сполук до амтв sanisHO» стружкою пшвердхено промисловим упро-вадхенням у систем! очяаекня ст1чно1 води у Биробкицтв! ииро-' aniЛ1н1в на ЕЙТ "Барвкик" (м.Рубкне).

Апроёацхя роботк. Гаповн! науков! положения i наслши робо-ти доповЦались i обгавор»вал*сь на XV Кенделеевськону з'гзд! па загапьн!и i прикладн15 xinil у м.Мгнську 1993 р.,на м1жкародн1и каукаво-тек к in н i й кснференци "Екапог1я хШчких вкробництв" м.Се-ееродонецьк 1994 р., на мкрепонапьноку ctmnosiyKi "Еколош про-мисяобсгс району" н.Лн1поопетроБСьк 1994 р., на к а у ковс-тех к in н i й конфере.чци УДХТУ,

Пубпнацп . Результат»; роботи надрукован1 у 2-х стат-тях i 2-х тезках допоб1дэй, одержано 2 позитивных р!шекня яро Еидання патенту,

Ockqbhi результати дослшень, в дйсгртац1ик1й робот! одержа-Hi особиста автором. Posnojin сгипьних iлеи, якии зробпвний в дисертацП, достов1рний i з ним згодн1 сп1вавтори,

Структура та обсяг роботи. Дисертац1я складаеться з вступу п'яти рогдшв, BHCHosxy, списку nirspsjури, иктить 90 л1те-

ратурних посипакь, додатку i табпиць експерикентальних i розрахун-

оснсвного тексту, малинк1в i табпиць.

Гог.овнки зм1ст роботн. У лершому роздш приведений лпературний огляд, де розгля-даиться проблем« очищения спчиих вод у виробництв! кпро-та ani-

нопродукпв, загальнии стан робот в ranysi екслогхзацп вироб-ництва, а також фактор1Б, rkí визначашть ü р1векь, таких як гнуч-к1сть ХТС, вклвчаичи блочно-модулький п!дх!д при розробц! гнучкого обладнакня.

1з ECiei 6e3¡ú4i doéít можливо зробити висновок яро те, 50 досягнув до сучасного часу ycnixH в розробц1 теоретичних основ еколог1чно! техники, в основновх, бшосяться до окремих еле-ментних складаючих, а проблема íx псвнох ÍHrerpauiI практично нэ розглядасться, вадсутня методолопя кхльккно! сц,1кки еколопчкого pisHfi виробництв, so вйкликае необхшкть проведения комппексних теореткчни.х i ексйэрлкаитапьнкх досяшень в ranysi еколопзацп техн1ки . ■

В другому роздал! проведено системней анал1з методу в!дное-лення HirpocnonyK до акшв залхзиов стружков, розробленх пропози-ци по удосконаленню апаратурко-технолопчного оформления.

Теореткчя! основ» процесу в1двовлення вхтросяолук sanisHos стружкой в присутнсстх електролítíe найб1лыг повно викладенх в роботах /¡укашэвича 8,0., де доведено, цо при вшовпеши вЦбуваггь-ся чотш реакцп:

Fa+2HzO-^Fe(0H)z+2H (1)

6Fe + ЬНгО +RMOz -^GFefOH)3 +F//Hz (2) 1?УОг+6Н —FA//Í2 +2//гО (Ъ)

F& + SFefONji -^3Fe30^/2//z О (Li)

ВнаспЦок системного анал1зу виввлено,|о niMÍTy«4o» являеть-

ся реакция окгслення залк-а котра проходить переважно по елек-

Tpoxi«Í4«DMy механизму, а лШтувчои стадией процесу являсться диФ-ysifi продукйв реакци б ядро потоку.3 врахуванням- цього oSpaHi si-дом! метод« тенсиФхкацхх, якх раяше не застосовпивапись в вироб-нкцтвах в1дноБпення нпросполук до ¿míhíb sanisKOií стружко»!

- закручування i турбул1зац1я патокхв за рахунок екергп контакту вчик фаз;

- Д1я на реакцхйну нас у акустичииии хвипямк, згенероваиими за рахун-ок схлопувайня бульбаак1в при барботувашп лари s р1дкну;

- викорхстаиня внутр1вкього i sosHiíKboro рециклу;

- вюссристання лшятсго шару iнЕртнкк Tin в реакц1йн!й зон!;

- наявкхсть електричного лакцкгу mí* анодом i катодом (mís корпус о« реактора i електродом, занурекик в реакцхину масу),

Еикаристанкя nepenisem режмшх методíb теюфнацп пов'я- ■ зане з ввзначеними конструкциями змхнамк peampiB, при цьому не I

обххдно врахрвувати 1 аааратурно-конструкц!йн1 кетоди. ЕнаспЦок анал1зу патентно! 1 1ншо1 хиформац!! вкзначекх шпяхн удосконаяенкя реакц1йно1 зпаратури для яроцеив вхдновпення. 3 позкцп Блочнс-но-дульного п!дходу запропоновано декхлька конструкций реакториих систем БАУ (блок агрЕгатованний ун1версапьнии), Ё результат! бйпробу-вань на ¡илотйй установи! визнанено вар1акт БАУ (мал.1) з крайним показниками екопогччностх, визначено» ефектяенхств, хйтенсивн! ст» ! гнучкхств тетки. 3 скрепа, екслернненталько выявлено, «о при зумкивиу використаш вш перелхчених метод!в хнтенскфхка ц11 спостерхгзеться е$ект емерлхентност!. Використанкя них метод1в незалевно один в1д одного не дае ¿статного покрадення екологхчних параметров,

БАУ м!ст.ить реактор вихрьсвого лсевдосхиженого шару ! сулутнс сЁпадкакия: гшоииклск 9; циркуляр!йкйи насос 2; вузпв подач! реакцхйиого рззчину I ! выводу реакцхйно! мае* 10. Реактор, ш» вклкчаЕ вертикальну колону 4 г дннден ! рогвирено» верхкьою части-но», з'еднаков з иижи.ьою частиио» за допвкогов конусоподШого переходу ! патрубка вЦводу г отводу твердо!, ршо! яка БхдрхгнкЕтьсл тки, 10 вертикальна попона 4 у виконгна у биг.пяд! повеоненого г!дс!чного конусу 6!льшого диаметру до меввого, яке дор!вк№С 1,1-1,2,

! газово! Фаз, низки1« частш з вхдковення« при цьоку вокз

ЛАрА.

Капвнок 1.

ценного шару

С?бка БАУ на

/?У4

ёзз! реактора

1-вузол подач! ракц!иного роз-чкну;

2-цйркуляихйНий насос;

3-барЁотер;

4-реакц1йна колона;

5-патрубкк;

6-циркуляцх.чна труба,

7-попзтки,

8-сепаратор,

9-г1дроциклон,

10-вузоя е!дбод>' реакц!йко! мае».

вихревого псевдвожи-

обпаднаиа рогмЦеккми тангенцхйно по ходу годиникобох строки у меньшого дханетру нихньо! частики двома аба б!льше патрубками 5 для пхдводу р!дко! фази, завактажувальнов трубок для твердо! Фазк, яка розм1^усться в розширен15 частин1 колони, коаксиально розтакованов циркуляцхйно» трубо» Ь, 1 рсзмйенин по днк1у колонк соосно цир-купяц15к1н труб1 борботером 3 , виконаним у вигляд1 повернутого веркино» догори пеФоророваного полого конусу з кутом при вершин1 р1виим 50-Ь5,

Дослш прсведень на приклад1 лоновпення нпробензолу в ан1-лхн. Результат попередиьо! оецнки виявйв, 50 застосування ново! те хиологи для вЦновления дозволить: збхльшкти тенсивнхсть бхльв

в 2 рази; зиеншити до нтиуму реакцхйиий об'см 1 скоротитн прокисловх пло*х б 2-8 раг1в; зкеншити екергом!стск1сть процесу на 5-10 I; викпвчкти тверд1 б!дходй у бигпяд! залхза, забрудненого ¡п-тро- м амкопродуктаки; зиешти сложивання залхзкох стружки на 30-40 Ц проводит» вхдновпення нпросполук в ёезперервиому рехик1.

В третьему розд!л! пкля находиення шляху удоскокзпення апара-•турно-технопотного офрмлення лроцесхв вхдновлення нхтросполук переходимо до вивчекня емпхрхчних залежностеи мй бх1днини 1 вшдни йи переи1иккми з псспщйчми синтезом оптимального (субоптииапьио го) керування процесом, який необхшо знати коча б для задания граничних умов иатематкчнох кодел!, яка описус Фхзичну суттевХсть процесу.

3 викоркстанкям осиовних принципов системно! еколоазаци в яксстх Бкхадник лереихникх в1д!брак1 два Фактари - 1нтеисивн1сть [У^ 1 еФективихсть (¿¿5, якл харахтеразукться перетвореиня

печатковох речевини.

На гадстав1 анапк-у лпературних дхврвл х результат поперед-нлх дослшень визначекх слиукт параметр* процесу вшовпення за-¡изною стружкою: середой дхакетр часточок залхзнох стручки; тан-генцШа швидккть р!дкого потоку у них.чьому пченкх колони; температура водяиох пар*, барьотованох в рвашину суша; об'емна доля ¡нертних тхл в реакцхйн1й зонх; час проведения реакцН; об'сн реак-цх«нс1 зони, початкова концентрацхя ниробензолу; стая елЕктричного лгкцвгу мхж корпусом реактора х циркуляцхькою трубо«;

Яри розробц! 1 доспхд*енн1 новох технологи вЦновлвняя нхтро-сполук бупо враховано: ло-перше, цей техкопог1чкий процес явля-еться екпаднкм иептйнии об'ектом з високок розм1рн1стьй вх!д-нкх 1 виххдних первк1йнмх {обмвжеккя, якх накладакться еколог!чккм Фактором); по-друге, практично повнкть» вЦсутня апр1орна мформа-Ц1я про структуру емпхрхчно! модеп1 таких процес1в; по-трете, до-режнвча дослшв й значн! I трудовитрати експериментальних досл1д-

хень в реапьних уновах на пIлотнiй модвл1 БАУ.

Анапгз пуЁ1ш;ац1й екявие, ïo для вивчення 'под1ёнкк об'екпв най-61лш еФективио» е виома кетодолог1я экспериментального дослшення складнях неяхнхйних лроцеав, яка заснована на методах побудови бупевих моделей i логичного програмування.

Ця методология складаеться з л'яти етапав i в дисертаци peani зуеться сгцдуичим чином,

1. Вивчення залежное тг» •»« вхшими i вшдними первк!нн ими.

2, В и £■ i р початково! точки в простор! вхших перем1нних для neeni дукчого яошуку,

i 3. Слрямований виладковий пошук. 4. Побудсва математичко! модел1 процесу.

4.1, Б як dltî яочатково! ¿нфориацИ для яобудови молен i вккориств-вуеться експериментаяьиа !н?ормац!я М-Х"1Ч , одержана при peani-зацп nepsoro i третьего етзп!в.

4.2. Узагаяькека вшдка переиша Форнуеться шдуичин чином. В якост! "гарного" класу ! ) обраиа п!дмнохина доепшв, в я к и к iKTBHCHBHicTb процесу 2Ш гр/^^чщ. i ступень перетво-рекня 97!5 1 •

У випадку, коли хоча б один is локазник1в яе вкладався у приняли вще обмг!=нкя, комплексна цальова Функция ввакаяась "погано»"

4.3, Перепд в!д контакуэяьнмх ¡¡¡кал до дкекретних при вим!рк;ванк! в и i д н к перем!ннкх зд1иСькваЕСЯ розсквкою д!апазону мохливих зна-чекь koïhoI X/ ris пшшазонй i присвоения« кожному !з них е!дпо-в!дного коду.

4.4. В eiinosiisecri s пункта«* 4.2 i 4.3 здШнявть nepexi* в!д таблиц! зкеперикектальнзго катер!апу по пункту 4.1. до ново! табпи-ui dfadX-Jy, в якхи значения вх1дних i вйх1дкйх леремших вимхря к! в шкалах наименувазь.

4.5 Е таблиц!3 одержан!^ па пункту 4.4, шукавть сполучення К0Д1Б вх!днйх napeniHHHX, кот pi зустр1ча»ться в доспхдах s аднии шсои ui.îifcDïoï Фукай (напсйклад, У - 1 ) ! не зустр!ча»ться н! в одному дося!д! другого класу i У - 0 i i, навпаки. Кожне таке сполучення (кон'ккмЦя.' вйсловлквгнкя! ¿ктерлретусться як Формальна нвпро-ткр!чна на даному експгрииектгяьнону катзр!ап1 г!потеза про законо-HipHitTi, я*! зв'язуйть впдн! до не! nepeumi з вихшон г.ерек!-яко» об'скта. „

isi iis'icHsuiï В ! В ,ко.1на з я к и к об'едкуе г!потези нале*-н! до одного !з кпз.с!в вгхшо! перем!нно! ! складавть математичну I модель об'скту [У*РМ*Ы!В ). j. CyËOnT'HMisauifl бивчзексго Оь'ЕКТу.

, Субоптииза^я об'скту по модеп!, одержано! на 4-ому етап1, здШняеться за допокого» методу потного прсграмуваиня.

1 Нетодичко» основой цього методу с лрийняп б алгебр! попки акскни оцшк гстинност! складнях вйсловпйвэнь (складне' висловлв-вання "ктинне", якдо одержане шляхом об'сднання простих ктинних висловливань 1 "хибне"., якцо мктить хоча б однз просте хабне вис-повлввання).

Внаслмок суЁолттзаци для лодальаих дослшень обрано ва-р!ант керування процесом, якки дозволяс досягти максимально ко1ли-в! значения 1нтенсйБнсст! ! ступени перетворения ( 2300 г/л • ч, ОС^991 ). Декодован1 значения перемкних для обраного керування процесс« подан! в табп«ц1 1.

Таблиця 1. Дгкодування значекь перемших для оптимального керування процесом

NN : Найменування : перем1ннкх

Код

1нтерв.

идикищ

ЕйИХру

Лекодован1

значения

шервалу

2.

Середн!й дкметр час-ток залкно! струЕкх г.ч их. мм. ^0,67-0,31>

Такгенц!йна ¡¡¡вйдккть р!дкого потоку 02 и/сек ^ 14-20 <;

Температура водяно! пари i!i < 145-155

Об'Екна доля хнертнкх часток 02 — <0,3-0,6^

Час реакци 51 хбйп. <30-45^

Об'см реакц!мно1 зоки 02 п!тр С 1,0-1,2<

Початкова кокцектра-Ц1я нитробензолу 03 Г/л1Тр < 325-400<

"Моза!чна" модель 1 оптииальне (субоптикальке)

керування,

одеркане на першому етал1 яивчення процвсу вшовленкя кпробензо-пу (розд.З) розглядаеться як скпадова частика натеиатично! кодел!,

де слабко в1дображаеться 41зинна суттЕвдсть. Тому другкй етал, ло-даний в 4-тому розд1л! дисертаци, присвячений поглибленому досли-женнй лроцесу 1 побудсш математичного опису, котр1 ! базуються на <Нзичн1й суттевост! об'скту, при цьому використаний блокоЕИи принцип, згино якому проводять анал!з окреких "елементарних" проце-С1В, пропка»чих в сй'екп модепжвання.

Математкчна модель структура поток1в е основой, на як1й будуе-ться матвматичний опис хшко-технопопчного процесу, визначасться, лередуам, г1дродянам1чнинй параметрами 1 проявлясться у характер! розподапу часу находхення часток потоку у розгпянупй систем!, 3 цш метом використовано иироко розповсйджеиий метод нанесеиня п1д-бурквань у вш двпьта-фуншй 1 г,ссл1дукч1й регктрацп кривих в1-дклику на виход1.

йослЦи проводились на модель«1й трьохфазн1« системи рцина-тверд1 ила - лерегрпа пара. При вибор1 умов эксперименту Брахова-н1 результати, одержан! при вмзкаченн! оптимального кер1вництва процессы (табл.1) В результат! експерименпв установлено, цо д1а-ивтр стружек, температура водяко! лари 1 об'смна доля 1нертних т!л для дкапазон1в оптимального керування на характер структур« потопе не впливае ( ¿7-0,31мм Т» < 130-155 С <} < <0;3-0,6< ) Усереднен! по трьом дослшм С-крива для заданих пд-родинам1чних умов представлен! на малинку 2, наслики обробкн зве-ден! до таблиц! 2.

Таблица 2 Результати обробкн експерикентальнкх С-кривих

Номер; \ експ ¡и/сек ! в? сек < г* г ' ; ; 1 ; : г, 1 сек 1 ¡у; 1 ' ! 1 1 Приметка

1. 0 74,2 0,6 11,0 / з / »и Л £ Реактор киплячого

2. 10 3 14 74,? 73,3 0,44 0,38 13,0 13,8 5,2 3,9 п з Ёор; Реактор вкксристо-вуванкй в БАУ М1н1нальн.значения диапазона олтималь-

4. 19 74,9 0,36 14,4 з ног керування. Яаксииальн.значения диапазона оптималь-

С П7 1 -тп п /¿,0 0,49 12,3 2,7 п л. ного керування. Иаксимальн.пропускна зд!бнкть по р1ДИН1.

Вплиб тангенц!йко! швкдкосп р!дкаго потоку на ефектквнкть эоботи внутршьаго ц кр к улйЦ1 й на го контуру е! д сбр а жа е т ь с я на серед-ньоку час! зкаходкенн* у реакцхикхи зон1 (иаланок 3).

йнал1зушчи одержан! значения //'Ре и (ре-*0; для

д1пьниц! 3-4, приикасио ячеечну модель, параметром яко!, ккьккно характер1зу»чии дольове перемаувания, стае число ячейок ловкого

&

Адекгатсть прийнйтог модел! п1дтвердже.на га допомогою кр!те-р 1 я Фишера.

/о го 50 ю /£ го

"алкшок 2, Густинз рогпоппу ча- Налшнок 3, ГраФ1к заяежност! часу 1снуЕ£кнн для зада ни;: г!дро- су 1с нуакнл в реакц1йн1к гон! дйнай!чкпк умов (див.табл.2) в!д такгенц!кно! складоЕо!

Прийнят! обозначения ¿ля експерй- ¡ёвид^ост! потеку, квнпв: 1-0 ; 2- Л ; 3- О ; 4- 0 ; 5-+ .

Наявнкть 6!яьшого числа р1знокгн1твкх по природ! стад!й, в тому перелку й 5лектуок1к1чнйл, сб!дчить про екпаднкть «гха«1зиу ¡¡Шчш процес!в в!дьовлекня з учгсти зал1зно1 стружки 1 створюс ауже велик! трудной при п Еивчеки!. Току в дисертац!! склад ! з«а/пз мзгемзтячхаго ппиання кштхм вшовлекня розглянуто на приклад! б!льа! простого кеханкму - прийнята модель "частки з не е-засмодкчик ядром", яка передбачус, «о кехан1гк топохшчнеа ре-гкцп е((п*чае три лошдовйих стад!!: ди?у;!я реагенту А (ж) хз ядра р!дкогс потеку до зовншкьо! роверхк! зерна; дкфуг1я реагенту йфк)'чЪРег ®аР твердого продукту SfтS) до Фронту >:1м1чно1

< о 14

реакцн; впасно х1м1чна реакция.

Для вивчення 1 анап1зу к1нетич«о! запехносй були обран! дв1 кра«н1х умови в обласп простору перем!нних, задовольнявчих викогу

¿^ 2100 г/л1тр час 1 #<^97,5 7. :

- в точц1 оптимуму, де I <=2369г/л1тр-час Лд =997. |

- на границ! обласп,де ¿- 2110г/л1тр-час £¿»97,51: I дв1 умови в обласи з кон'инкцаск "поганого" класу.

Накроккетика процепв е1дновлення н1троспопук зал1зно» стружкой вивчапась на приклад! одерхання антну !з пиробензолу. В задачу экспериментального доспЦкення входило: визначення констант« ввкдкосп реакцИ для заданих умов проведения процесу, визначення л1м1ту»чо1 стадп процесу Бшовпення, складання иатематичного опи-су тетики процесу для послиуючого моделявання.

Усервднен: по двом дослшм пнетичн! кр»в1 представлен! на калинку 4. Умови проведения експерикенпв 1 одерман1 результат« приведен! в таблиц! 3, при цьому константа ввкдкосп визначалась

за формулой

¡3 анал1зу залехносн

«А,.

В1Д

(6)

(малинок 5)

вкявпено

лШтукчо» стадхев с дн$уз1я через шар твердого продукту. Бвидп сть в!дноелбкня у цьому вкладку:

иь-шюс;-^ Ю

Таблица 3. Результат» досл!дхень макроккетики вшовпення нхтросполук.

Екс : 3е' : 3-г : : : : 6 :

пери:• ($>): Принта мент: мм. ¡м/с : : - :хвия:л1тр:гр/л:хвил.

1. 0,31 19,0 145 0,35 44 1,0 325 0,105 Крапка оптимуму

2. 0,67 10,0 130 0,3 60 1,0 ЗВО 0,062 Гранкця облает!

. оптимального ке-рування

3. 0,67 0 130 0,3 60 1,0 250 0,04 Кон'юншя погано-

го класу {псевдо-О1ихеного шару)

4. 0,67 О

100 1,0 ЗВО 0,35

то *е

Е "Ёлок" катерianbKoro i теплового баланив БАУ ев!йШли bíadmí pie««««« зля Kojeni Цеаиьного зм1векня.

30

0,2 Ofi Ûf6 ¿}S ÇO

"алкнок 4. Граф!кк к£кетичниü sa- папкнок 5. Граф1к ' заяежносп пе*носте» дня §аданик умов прсве- ступени ператворекня б!д дення процгсу, ¿ля icis експгрке- часово! характеристики tíTÍs: дссгпд 1-0 , досп!д 2- Л • Експерикенти: 1- + ',2-0 ;

3-¿ ;4-Я ¡5-Ф .

П'ятйн poífiin присвяченаи дослшенк» в облает! эколоri-ззцII текн!ки, яка гастосовуеться у виробкицтв! в1дноЕлення н!тросполук дз амшв

Прв к ад бн ост i KinbKicHHS характеристик зкопотного р!вня ви-оо&ництва е мо¥янв!сть sicTJBHTs pisHi тетчн! р!шения, вкбратк :птимапьн1. йнаяог1чко ефективност! будь-яких oé'ektíb tsshíкй kos-Ф i nie ятя -sKonorisauii no J -oï характеристик об'екту в дисерта-ц!1 визначен! ло формул!: Рхон-'РньТ

Кали кешшо врвхуватк зразу декхлька оензвш екояогхчвих характер ист и.к, яропонусться мупьтишкатйвний каеФшш exonorisa-üü: П А,

~ * (9)

(s)

... *J -

Ъ в№ >

t-J - значимость J -ra локазкика (оц!ккеться екслертко i 3MÍHBÍTbCfl У «8*i 0-1) " ,

Is осheshих принцияав системно! еколопзацн вкзначено, sol до

основних Фактор1в, ■к1пьк1сно визначанчих еколотнии р1вень техн!-к1 у виробництв! вшовлення н1троспопук, мохна вшести: !нтенсив-нкть, Ефективн1ст^, гнучк1сть, над1ик!сть, стугинь токсичноси за-стосовано! с'ировики, коефшснт екожшчноси спаивания енергоре-сурс!в, коеФшент рециркулпцИ сировини !з вшод!в.

По Формулам [8 ) 1 \2\ визначен! коеф1ц!екти еколойзацп в1-днсвления, проводимого в БАУ (иалвнок 1) 1 в установи з реактором киплячого вару, яка вибрана б якосп прототипу. 3 цкв метек гз перел1чеиих Фактср1в обран1 : ¿нтенсивнкть, ефективн!сть 1 гнучккть з експертною оцшов ^ - 1, при цьому використак! ре-зультати дослшень, як! приведен! в роздках 3 14. Чиспов! значения ревти еколотних характеристик прибпизно однаков1 (слособи в1-дновпення нкросполук зал1знви стружкою П0д1бН1 м!ж собов) 1 току не врахован1 при аналкп.

Значения фактор1в 1 результат« розрахушв приведен! в таблиц! 4.

Табяиця 4. Результат« обчислень коеф!цкнт!в еколоазаци.

Наивен.!ид.! Фактора:ви-:— ¡¡й-: ■Р У-Рм

Для БАУ

: Реактор киплячого шару

Нач

: :Коеф, : : : :г!заци: :

¡Коеф. /Р^екопо-:гезацп

1. 1нт'енсг.в-/^ 0 2349 2400 0,987 : 0 1200 2400 0,5 нкть, I „з

2. Гнучккть — 0 20-10 1,0 20-10 : 0 0,6-10 1,0 0,6-10

Г

3. Ефектив-

нкть,ДГ - 0 0,99 1,0 0,9? : 0 0,99 1,0 0,99

Коеф!ц!ент

екс.пог!зац11

(загальний]

19,5-105:

0,340

Ааалк кое$1ц1ент1Б екопогазацИ показуе, цо в!дновлення н1т-росполук, зд!йснекий в БАУ, набагато екопог!чн1ше, ,з установи! з реактором киппячого шару.

Нова твхнна для в1дновяення ниросполук випробувана у промис-ловост! на ВАТ "Барвник" (м.Рубине) у систем! очищения ст1чнйх вод у виробництв! , н1троан1пан1в, одеркзних методом амонолку

нпробензолу. В результат! 1 нкроспопуки вкновпимться до ам1н1в, як! легко засвовйться мкроррганкмами в процеса б1ож1н1чкога окисления. Проектування доспшо-промислово! установки зд1йснено на основ! розроблено! у дисертаци математичко! модел1 процесу, при цьо-му бупа Битрииана под1бнкть структур« поток1в, яка характеризуеть-ся числом ячейок А/ ]. х1к1чна под!бн1сть, яка характеризуемся критерием Дамкеллера 2^»/ лабораторного ! промислового варкнтк.

В дослкно-промисловому Бар1акт1 ЕАУ ой'еи реакц1йно! зони склав У/о =0,4 м^ л!акетр & =0,42 м* висоту // =3 м. Випробу-вання проводились сп1дувчик чином. Через вузол подач! 1 £ мая.1) за-вантажувть в реакц15ну зону 4 попередньо оброблену ст!чку воду з розчинон електропку за допокого» насосу 2, зд1йснииоть циркупяцк реакц1иного розчину Л одночасно чиниться нагр1Е гострок парок через барботер 3, По досягнекн1 робочо! температур« в реакцЬ'ку зону колони 4 секторним поживачем завантажуить зап1зну стружку в к!пь-кост1 (р^ =60-80 кг ! домагакться спйкого в!танкя.Цгн момент вважаЕться початком реакцИ б1дновлвккя. Ос досягненн! ступекя пе-ретворення н1троан1панав бкьш 99 I установку переводять в безпе-рервнкй режим роботи.

В наспкок улроваджеккя ново! тетки для вшовлення к!тро-сполук в систему очищения сично! води одержано локрасення Фактс-р!в, визначавчих ркень екологкацп: !нтенсйЕн1сть зб1яьшилась у 6-7 раз!в, гнучк!сть збкьиилась е 24-26 раз!в, енергомктсккть змекшипась на 5-10 а, витрата зал1зкох стружки скоротилась на 3040 л, практично повнктьв в1дсути1 тверд! вшоди у вкгпяд! непро-реагозаного зал!за.

0сновн1 ВИСНОЕ'Кй.

1, 3 Енкористанням тактнчних заход1в реалкаци принцшв системно! екологкацп удосконалено спос!б в!дновлення к!тролрсдукт!Е до ам!н!в ! розрсблена гнучка реакторна система для иого здькнен-ня (ЕАУ), яка заснована на блочно-модульному п!дхад!.

2. 3 використанням методов побудови булевих моделей ! форкаль-но-лопчного врограмування, з врахуванням обкежень по екояопчнхм параметрам, синтезоваяо оптммаяьне (субовтимальне) керуваняя яроце-сом вЦковлвння н!трссполук до 31»1н1е залкнов стружков.

3. Розроблена математична модель в!дновлгнкя н!троспопук до амШв залкнов стружкой (з врахуванням резупьтат!Б сптки1зацИ), яка «падаЕТЬСЯ !з блокк описания: г1дродинам1кн, ккетики, нате-ркльиого ! теплового балакав.

4. На основ! експеркментального доспкження по в1дновленнв нЬ тробензопу до ан1л1ну зал1зно» стружков встановлево, со при зумк-

ному використовуваш обраних мепшв ктенсифхкацп: закручення i турбупкацп noTQKiE, д!я на рвакцхйиу масу акустйчними хвилями, BHyipiii'Hi« i soEHiisHi« рецикл, пшятий шар хнертних Tin в реак-Ui-йнiи soHi, HflRBHicTt елвктричного ланцвгу Mi* анодом i катодом спостер1гаЕться ефект емерджентностк

5. Запропонована методика ппьккнох оц!нки технополис! гну-чкосп для процеив вшовпення н1тросполук до амшв, на ochobI якох показано, цо гнучкхсть ЕАУ в 26 разхв збкьвмлася пор1вняно з кайбхльЕ ефективнкм is вхдоккх апаратурко-гехкаяопчних офорклвнь.

6. Еперше розроблено простий метод визначення . в1дносного ко-еФкннту екопопзацп, який дозвопяе зктавити вкопог!чнми ркень

рi3Н.Ий Т9XНiЧНйК piiEBHb.

7, Показано на основ! аная1зу коеФ1цхент1Е еколо risauii, ю в1дковлення нкросполук, яке зд1йси»еткся в ЕДУ, екологкнке нк в установках-прототипах.

3. Вперев дослшеиа пдродинакка в реактор! з трьохфазною модельной системой, установлено, «о структура поток!в задов!льно опи-суеться ячеечной модвпп».

'?. Вперше досл1д!:еиа макроккетика процеав вхдновлення к!тро-сполук до aniaiB sanisim» стружкою, встановлвно, «о авйдккть xi-мкного перетворення лштуеться ввидккт» дифузи через шар продукту.

10. Рвзупьтати дсслижень покпадек1 в основу проектування про-мислобого вар1анту Eft", при цьому масштабний nepsxii здкиено на основ! математично! модел!, розроблено! у дисертацИ.

11. Високий рiвень эколог1чкост1 ново! технки для вкновлен-ня HiTpocnonyK до а и i н i в niдтверджено прсмисловим упроваджениям до СИТВИИ очищения СТХЧНО! ВОДИ у виробництв HiTpoa«iniHiB (FAT 'Барвник"jM.PyßiiHs)• Одержано покраиння факторхв, як1 визна-чили р1вень euonorisaaii: ктенсивнкть збкыиипась в 6-7 раз!в, гнучкicTb збхльшилась в 24-26 раз!в, енергомктсккть знениилась на 5-10 I , витрата залкнох стружки скоротилась на 30-40 7., практично поенктьн вЦсут в!дкодн у вкгляд1 кепрореаговаиого залх-за.

Уковнх означения. dep. - сер едн1й д1аметр часточок залкнох стружки, ми .\Т/г - температура барботовакох пари, С. Zv - об'смна доля хнертних Tin;

СОъ - тангеицШа швидк1сть рхдкого потоку, к/сек.; Öj? - розм!рна ■ дисперс!я С-кривох, сек.; - бвзрогмхрна дисперс!я С-криво! ;

Т - середнхй час знаходжеиня в реакц!йн1й soHi, сек,\Ре- число Пекле; М - число ячейок дольового перемхшуванкя;- С.-г(&) — -лоточна безрозмхряа концентрация трасера на виход1 is реактору;

8 - безрозкйрний час; ¿ - шенсивнкть пронесу, г/лир • час;

- cTynîKb перетворення ршого реагенту, "/.; ЗСе ~ ступкь перетворення твердого реагенту, У. константа ввидкосп реак-

' ц!ï, xBtiñi - час peaKuií, хвил; - об'см реашйно!

зони, níTp; С/ " початкова коицентрац1я ршого реагенту,г/л1тр;

2л - час повного розчк.ну твердо! частки, хвил; V/ц - поточний час XÍMÍ4HOÍ взаЕмсдп, хвил; \f/H - спостережена ивкдккть реакцп;

- pafliyc зерна, ни; - коефккн^ дифузи; об'Ем реакц1йио! иаси, л!тр¿V - концентраМя J- I речовини у систем:, г/л 1тр| об'емна швидк1сть на виход! реагукчих речоЕия, niTp/час; 2» _ об'емна еейдк1сть на еиход1 is установки, гатр/час;

е1дков1дко, початковий, кшевий i максимально мехпмвий показнкк еколопчносп виробнкцтв;^/^^ вшобЦно, eboxhí i кики! Meii 3míhbhhfl характеризукчого параметру; - kds+íuíeht

еколог1зацй; f -гнучккть х1м1ко-технолог1чно1 системи.

Основний shíct роботи в!дсбракено у наступиих пубпкацт

Í. Задорский В.М., Еевченко А.К., Чумак ЕЛ. Совершенствование аппаратурного технологического оформления процессов восстановления.//£еп.раб.N 174хп93 ШТЗХЙЙ г.Черкасс«.Библ.указ. N11, 1993.

2. Заявка на пат.Украину N 8.4501В06. Пр.23.05,94 B01J 8/00. Способ восстановления нитросоединЕний и устройство для его осуществления . В.¡1.Задорский , А.Н.Шевченко, В.Б.Саенко.

3. Задорский B.Ü., Шевченко А.Н. В кн.XV Кекделеевский съезд по оба.ЕЙ и прикладной химии. т,1. Минск, 24-29 мая 1993 г. Ми,! Навука i тзхнка, 1993, с.401.

4. Решение о выдаче патента РФ от В.12,93 по заявке N 5024897. Пр.29.01.92. Аппарат для проведения химических процессов при взаимодействии жидкой(Твердой и газовой Фаз./В,Н,Задорский, А.Н.Вввченко/

5. Задорский Б.М.,Шевченко А.Н. Исследование в вихревом циркуляционном реакторе с трехфазным псевдсохикенным споем, ¿en.раб. N 60-ХП94 НИЙТЗМ г.Черкассы. Библ.указ. N6, 1994г.

Задорский В,п., Еевченко А.Н. Реактор для восстановления нитросоединений присутствующих в сточных водах.//Тез.докл. Кехдуна-родной научно-технической конференции. 'Украина, г.Северодонецк. 4-7 октября 1994 г.

1В

REZÜHE

Shechnko A.N. Perfection of apparatiers technological design of process of restoration nitrocombinations presenting in waste «ater. Dissertation is nominated for scientific degree of candidate of technical soinces on speciality 05.26.05- engineering ecology Ukrainian State Chesical technological University Dnepropetrovsk 1995.

4 sientific works, 1 patent of R.F. and 1 declaration on patent of Ukrain are defended the containing theoretical investigations in province ecologi:ation techniques, with using results of its is ieproved the aethod of restoration waste water with iron sawdust, forned in productions of nitro and aainoproducts and ногк out the flexible blocing aoduling reactoring systes for its realization.

The results of investigations are put on base of designing industrial version of apparaters technological design of processes of restoration, that is inculcated in systes of purification waste Kater or, U.S.S. "Krasitel". Rubecnoe.

АННОТАЦИЯ

Еевчекко A.K. Совершенствование аппаратурно-текнологического оформления процесса восстановления нитросоединений, присутствующих в сточных годах. Диссертация на соискание ученей степени кандидата технических наук по специальности 05.26.05.- инженерная экология. Украинский государственный химико-технологический университет. Днепропетровск, 1995г.

Завивается 4 научных работы, 1 положительное решение о выдаче патента Р.Ф. к 1 заявка на патент Украины, содержанке теоретические исследования в области экологизации техники, с использование« результатов которых усовершенствован способ восстановления тезкой стружкой сточных вод, сбразукшея в производствах нитро-и амиколродуктов и разработана гибкая блочно-иодульизв реакторная система для его осуществления.

Результаты исследований положены в основу проектирования промышленного варианта аппаратурно-технологичгского оформления процессов восстановления, которое внедрено в систему очистки стачных еод на ОАО "Краситель" г.Рубежное.

Ключевые слова; экологизация, техника, интенсивность, эффективность, гибкость, восстановление нитрссоедккекий, оптимальное {субслтииапьное) управление, математическая модель, сточные воды.