автореферат диссертации по химической технологии, 05.17.08, диссертация на тему:Сублимация тонкодисперсных органических веществ, содержащих нелетучие и труднолетучие примеси

ИВАНОВСКИЙ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ХИМИКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

На правах рукописи

НГУЕН ВАН ФЫОК

СУБЛИМАЦИЯ ТОНКОДИСПЕРСНЫХ ОРГАНИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ, СОДЕРЖАЩИХ НЕЛЕТУЧИЕ И ТРУДНОЛЕТУЧИЕ ПРИМЕСИ

05.17.08— Процессы и аппараты химической технологии

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Иваново 1992

Работа выполнена на кафедре «Машины и аппараты химических производств» Ивановского ордена Трудового Красного Знамени химико-технологического института.

Научный руководитель —

доктор технических наук, профессор Блнннчев В. Н.

На учный консультант —

кандидат технических наук, доцент Шляхтов В. Г.

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Волынец Л. 3., доктор технических наук, профессор Федосов С. В.

Ведущее предприятие —

Дзержинский научно-исследовательский институт химического машиностроении.

Защита состоится 6 января 1992 г. в 10 часов, в аудитории Г.205 на заседании специализированного совета К 063.11.02 Ивановского ордена Трудового Красного, Знамени химико-технологического института по адресу:' 153460, г. Иваново, пр. Ф. Энгельса, 7.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Ивановского ордена Трудового Красного Знамени хнмико-техно-логического института.

Автореферат разослан « . . . » декабря 1991 г.

Ученый секретарь специализированного совета К 063.11.02 к. т. п., профессор

БЛИНИЧЕВА И. Б.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

■ Актуальность работы.■ - В настоящее время процесс сублимации начинает получать ' все . большее распространена в химической, металлургической, пищовой, медицинской, микробиологической, электронной промышленности, в энергетике , машиностроении и в других острэслях народного хозяйства кзк перспективный процесс для получения различного-класса соединечий и чистых вепгств.

Для получения чистых вещэств з качестве сырья часто применяется техническое вещество, являющееся смесью основного вещества с различными примесями. Опыт показывает, что при сублимации основного компонента последние оказывают различное влияние на кинетику процесса в зависимости от их химических и физических свойств. Обычно в существующих расчетах процесса сублимации не учитывают это влияние. Это может приводить к серьезной ошибке при расчетах сублимационного'оборудования. Поэтому актуальной задачей является изучение кинетики сублимации в присутствии различных примесей и их влияние на аппаратурное оформление процесса.

Работающие в настоящее время сублиматоры в большинстве являются аппаратами периодического действия, обладают малой эффективностью, имеют большие габариты и значительное время пребывания сублимирующегося Бещества в зозе сублимации. Наличие застойных зон в сублиматорах и большое время пребывания материала в них приводят к разложению продукта и его деструкции. В этой связи существующее оборудование обладает малой производительностью, получаемый продукт зачастую не отвечает требуемому качеству. Более эффективными являются ротор-но-вихревые сублиматоры, разработанные кафедрой машин и аппаратов химических производств Ивановского химико-технологического института, в которых создаются интенсивные вихревые движения .двухфазного штока и хороший контакт его с теплообкенной поверхностью. Сублимация здесь сочетается с дроблением частиц твердой фазы, а нагрев газа и дисперсного потока осуществляется вследствие этого дробления и непрерывной деформации турбулентного штока, происходящей с выделением теплоты, что позволяет получить парогазовую смесь на выхода из аппарата при времени пребывания порядка нескольких секунд. Однако аппараты данного типа до сих пор пе полутили широкого распространения в промышленности, что обусловлено отсутствием надежных конструктивных разработок и недостаточно?, изученностью процесса в этом оборудовании. Поэтому актуальной задачей является такта реконструкция данного сублиматора и создание инженерных котсдов его расчета.

,• . . ■ Цель работы . Основными задачами данной работы являлись : клас-. сификация примесей, содержащихся в сублимирующихся веществах; теоретическое и экспериментальное изучения кинетики процесса сублимации веществ, содержащих нелетучие компоненты; математическое описание процесса сублимации в газодисперсных потоках при различных вариантах ее осуществления.

Научная новизна'диссертации : ' . 1. Впервые рассмотрен новый подход к оценке влияния нелетучих компонентов на кинетику процесса сублимации вещества.

2. С помощью численных методов решена задача о кинетике процесса сублимации вещества с плоской поверхности и сферической частицы'. при равномерном начальном распределении нелетучих примесей и граничных условиях третьего рода.

3. Разработаны математические модели процесса сублимации частиц в газодасперсном потоке при различных вариантах ее осуществления.

Практическая значимоеуь и реализация результатов работы :

На базе выполненных теоретических и экспериментальных исследо- • вания разработан сублиматор комбинированного действия, который может быть использован в промышленных масштабах. Причем процесс сублимации организован с учетом изменения кинетики массообмена вследствие накопления нелетучих примесей на поверхности вещества по море ее сублимации . Предлоиана методика расчета процесса сублимации частиц в роторно-вихревых аппаратах и сублиматорах комбинированного действия. Предложенным методом рассчитаны промышленные аппараты для получения салициловой кислоты мощностью BOO т/год. Организация процесса сублимации. в комбинированной аппаратуре, где материал перед сублимацией подвергается тонкому измельчению, . позволила значительно снизить объем зоны контакта материала с нагретым газовым потоком, и, следовательно, уменьшить габариты аппарата. Объем разработанного аппарата с теплообменником, предназначенным для нагревания газа, примерно, в 50 раз меньше чем объем известного турбосублиматора, применяемого в Усолье-Сибирском и в Польше.

Автор защищает:

1. Подход к оцзнке влияния нелетучих примесей на кинетику процесса сублимации технического вещества. .

2. Математические модели процесса сублимации с плоской поверхности и сферической частицы при равномерном начальном распределении нелетучих примесей.

3. Математические модели процесса сублимационной очистки веществ от труднолетучих: компонентов.

4. Результаты экспериментальных исследований процесса сублимации с плоской поверхности и массовой сублимации падающих частиц в неподвижном воздухе, методику определения фиктивного коэффициента диффузий пэра вещества в слое нелетучих примесей.

5. Методику расчета процесса сублимации в роторно-вихревом аппарате' и в сублиматоре комбинированного действия.

Апробация работы.Основные положения диссертационной работы док' лэдывзлись и обсуждались на на.учно-техпических конференциях ИХТИ, 1989 - 1991 гг.

Публикации . Материалы, изложенные в диссертации, нашли отражение в 5 опубликованных работах.

Структура работы. Диссертация состоит го введения, перечня основных обозначения, б глав, заключения, списка используемых источников и приложения.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Во введении показана актуальность работы, изложены основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе проведен анализ методов очистки веществ и математического описания процесса сублимации.

На основе анализа опубликованных данных сформулированы конкретные задачи диссертационной работы.

Вторая глава посвящена классификации примесей, содержащихся в сублимирующемся веществе: математическому описанио процесса сублимации веществ, содержащих нелетучие примеси; математическому описанию процесса очистки веществ от труднолзтучих компонентов при сублимации смеси; математическому моделированию процесса сублимации чэстиц, движущихся в нагретом газовом потоке, при различных вариантах его осуществления.

В этой главе дана классификация примесей, содержащихся в сублимирующихся веществах по коэффициенту разделения, который определяется отношением относительных долей примесей в паровой и твердой фазах.

Если 1< оСр < оо : примеси легколетучие, их концентрация в паровой фазе больче чем в твердой.

Если 0< Ор < 1 : примеси труднолетучие, при сублимации зти примеси концентрируются в твердой фазе.

Если Кр = О : примеси нелетучие.

В данной работе особое внимание уделено рассмотрению влияния этих примесей на кинетику процесса сублимации.

На рис.1 схематично изображено поле концентрация и температур

при нагревании и сублимации вещества с образованием на его поверхности твердой пористой пленки из нелетучи! примесей.

Физическая картина данного процесса состоит в том, что на поверхности сублимирующегося вещества происходит процосс фазового перехода твердого вещества в пар. Примеси, поскольку они нелетучие, остаются на поверхности сублимирующегося вещества. Их количество по мере сублимации основного вещества увеличивается. Под действием межмолекулярных сил эти примеси могут соединяться между собой и образоваться проницаемый однородный слой, который препятствует процессу диффузии пара в окружающую среду. Проведана оценка влияния основных сопротивлений, тормозящих процесс сублимации, для квазистационарного процесса имеем :

1

^зф" i J 1 7~ШП~ "5Г "F +~DT

где кинетический коэффициент, определяющий легкость отрыва молекул вещества от поверхности, м/с; -коэффициент диффузии пара ' в слое примесей, м*/с; р - коэффициент массоотдачи, м/с; Б (Г)- толщина накапливающихся на поверхности вещества примесен, являющаяся функци-' ей от времени, м.

Из этого выражения видно, что аффективный коэффициент массоотдачи процэсса сублимации может существенно зависеть не только от коэффициента массоотдачи и кинетического коэффициента, ■ но также и от сопротивления, которое появляется при образовании примесного слоя на поверхности сублимирующегося вещэства. Это сопротивление, в свою очередь, зависит от растущей по мэре сублимации вещества толщины пленки 6(Г) и эффективного коэффициента диффузии пара Dn через слой примесного вещества.

В тех случаях, когда возможно протекание химической реакции между примесной пленкой с газовой средой, в которой осуществляется процесс сублимации, то эффективный коэффициент массоотдачи будет иметь следующий вид :

Уф 4 , Б(Г> 8аСС)

(2)

Р Dn D*

б. (Г)

где —^— - сопротивление слоя продуктов реакции; б, (Т) - толщина слоя продуктов реакции; Бй - коэффициент диффузии в пара в пористом ' слое продуктов реакции.

Схема сублимации вешства с образованием на него поверхности пористой пленки из нелетучих примесей

а) ГС,

б)

1. Исходный материал; 2. Пористой слой примеси; 3. Газовая среда.

Рис.1

Для сферической частицы эффективный коэффициент массоотдачи с учетом трех основных сопротивлений может быть выражен следующим образом:

-1

эф

г.и1

ШД.ВГ

^(и* - Н*).а, Вп[ <1-B.bR" +

(з)

где йа, Я - начальный и текущий радиусы частицы, м; Бг - коэффициент диффузии пара в газе, м3/с; МПд - диффузионное число Нуссельта; ,а1=Х0/рп; Х0 •- начальная концентрация примесей в сублимирующемся веществе, кг/мэ; рп - плотность пористого слоя примесей, кг/м3.

Математическое описание процесса сублимации сферической частицы с образованием на ее поверхности пористого слоя из нелетучих при-мэсейупрэдставлено следующей системой уравнений :

+

+

«Г ЛЕЯ(Г.Г)

аГ

-г а.

,"С) г аГ^т.Т) --+--

лга г аг

«ят2(г,Г) 2 *1а(г,Г> ' вт* г аг

0<г<й(Г)

(5)

Н(Г)<Г<НП(Г>

IV

д,

^С(г.Г) 2 аС(г,Г) - +---

аг3 г вт

(6)

й(Г)<г<Нп(Г)

■ «МО,Г)

Т^г.О) = Т0; -—- = О ; Н(О) = ^(0) = Л,, . (7)

аг

Т,(Й,Г)

. ОТ

Х^Й.Г)

П2 (И.Г) аг

- Х-г

Ср - С<и,г>

Та(й,Г)

к

Тс - ^«п

л,].

аТ2(йп,Г) .

вС (И,Г)

аг

Ьп «С(НП.Г) аг

л: По - к (Г)

аг

Ср - С(Н,Г)

[ ССИп.

.хп

4*

Г) - са

ЙП(Г) - Н (Г)

(8)

(9)

(10) 01) (12) (13)

здесь-Т1(г,Г).Т2(г,Г) - функции, определяющие нестационарное поло температур в твердой частице и в пленке примесеа; а^.а., - коэффициенты температуропроводности вещества и примесей, м*/с; к- коэффициент теплоотдачи, вт/(м2.град.); 0о - концентрация пара в газовом потоке, кг/ма; С - равновесная концентрация 1фи температуре поверхности частицы Т(к,Г), кг/м5; Тс- температура среда,°С; КХ.К-., - коэффициенты теплопроводности сублимирующегося вещества и примесей; г*-удельная теплота парообразования, Дк/кг; С(г,Т).- функция, определятся нестационарное поле концентраций в пленке примесес.

Система уравнения (4)-(13) аналитически неразрешима, поэтому

2

ю

решение ее возможно только численным методом.

В данной главе также рассмотрен процесс сублимации вещества, содержащего трудаолвтучие примеси. При сублимации эти примеси будут концентрироваться в твердой фазе без образования четко вырженного слоя. Обычно скорость диффузии в твердом состоянии незначительна по сравнен:«) с скоростью передвижения фронта сублимации, поэтому не достигается выравнивания концентраций, и по объему сублимирующейся твердой фазе наблюдается градиент концентраций примеси.

В качестве математического описания процесса очистки веществ от труднолетучих примесей применена следующая система уравнений для сферической частили :

¿Х(г,Г)

аХ(О.Г)

-- в

» х(г.г) г_

от

*Х<г,Г)

от

<»г

= 0 ; Х(г,0) = Х„

- D-

¡>X(R,r>

ат

К =

Rd-R

= X(R,r). (1-

й-я

| X<n.r>cLL О

«Р

dR

~5F

О < Г < Н(Г) (14) Г > О

(15) (18) (17)

где D- коэффициент диффузии в твердых телах; Х0- начальная равномерная концентрация примеси по объему исходной твердой фазы; ос,- коэффициент разделения, определяющийся условиями проведения процесса;

- скорость поре движения Фронта сублимации, для идеального раствора она определяется аддитивной суммой скоростей сублимации отдельных компонентов, м/с, Х(г.Г) - функция, определяющая нестационарное толе концентраций примесей в твердой фасе, кг/м3; R„, R - начальный и текущий радиусы сублимирующейся частицы, м.

Математическое олисзние процесса сублимации частиц, движущихся в газовом потоке включает:

Уравнение материального баланса

ÜG = W.ÜC (18)

где С - концентрация пара в газе; G - расход твердой фазы, кг/с; А» -расход газа, кг/с.

-Уравнение теплового баланса :

И.(Л + СТ.(1(С.1Ч) + кст.[тст - Тг]. Г =0

I- (св + сп.с).1г + г:.с

здесь СВ,СП, ст - теплоемкости инертного газа, пара, и материала твердах частиц, соответственно, Л>й/{кг.град.); Тг, Тг - текущая и средняя температура газа ; I4 - температура частиц, Тст - температура стенки; кст- коэффициент теплоотдачи от стенки; г?*- теплота парообразования вещэства при 0°С ; Г - площадь стенки, ма; I - энтальпия газа носителя, Дк/кг.

Граничные условия :

При 1 = 0; й = йо; 1ч = ; С - Со ; Тг = ; С = С0

При 1 = I; И = Тч = т* ; С = Ск ; 0х = ; С = Ск - для прямоточного процееса

1 = 0; С = Ск; Тг = о:4 = С = С0 1 = I; С = Со; Т1- = т£; Тч = т![; С = Ск

(20)

(21)

•- для противоточного процесса

- Уравнение движения частиц с переменной массой

- Система уравнений кинетики для каждого из разобранных выше случаев.

Для реализации разработанных математических моделей были составлены блок-схемы алгоритмов и программы, продставлоньые в диссертации.

В данной главе рассмотрены трй типа сублиматоров интенсивного действия: роторно-вихревой аппарат (рис.2а), сепарационный сублиматор (рис.26) и сублиматор комбинированного действия (рис.2в).

Роторно-вихревой сублиматор представляет собой известную ротор-но-отражате'льную машину, в которой создается интенсивное движение двухфазного потока и хороший контакт его с тешообменной поверхность». В данном аппарате твердые частицы под действием быстривращаю-щихся роторов, совершая хаотическое движение, удараясь о стенку и отбойники, разрушаются. Измельченные частицы нагреваются и сублимируются, контактируя с горячим газом. В результате этого на выходе из аппарата получается парогазовая смесь при малом времени пребывания частиц. Однако совмещение процессов сублимации и измельчения может " Сыть реализовано при температуре, при которой материал еще сохраняет

свойства, благоприятные его разрушению. Для многих органических , веществ эта температура значительно ниже температуры плавления. При этом скорость сублимации для большинства веществ очень незначительна, поэтому целесообразно разделить процессы измельчения и сублимации. Конструктивные решения такого разделения процессов представлен-но в сепарациошгам сублиматоре.

Сепарационный сублиматор состоит из роторпо-отражательной машины 1 и центробежного классификатора 2. В данном аппарате твердый материал при комнатной температуре измельчается в роторно-отражательной машине 1. Затем измельченные частицы вместе с холодным транспортирующим газом поступают в классификатор 2, туда кэ подается нагретый газовой ноток с помощью тангенциального патрубка 4. Б классификаторе происходит процесс разделения: крупные фракции возвращаются в зону измельчения, а мелкие нагреваются и сублимируются, даи-гась к центральному выходу. Выходной патрубок большой длины 5 необходим в том случае, когда частицы на усдапают сублимироваться в се-парационной зоне.

Для реализации процесса сублимации веществ с большой производительностью и с целью частичной очистки от трудно- и нелетучих примесей, которые могут быть выведены из аппарата в виде плана, наш предаокена схема конструкции сублиматора ксмйилированного действия.

Сублиматор комбинированного действия состоит из . роторно-отраиательной машины 1, камеры смешения 2, секции теплообменника 3 и 4, сепарационного выхода 5.

Измельченные частицы посла роторно-отранательной машины вместе с холодным транспортирующим газом поступает в камеру смешения, где они смешиваются с нагретым газовым потоком. После смешения потоки частиц и газа направляются в трубное пространство секши теплообменника 3, где частицы нагреваются и сублимируются. Оставшиеся частицы направляются в тештообменг-т 4, в котором они плавятся. Плав с пр:";осями частично, удаляются в нижней части установки.

В третьей главе представлены результаты решения уравнения гаше-тики, уравнения, определяющие степени очистгси веществ от труднолетучих примесей и моделирования процесса сублимации частиц, движущихся в газовом потоке.

В работе приведена блок-схема алгоритма и программа решения системы уравнений кинетики численным методом. Решение по,лучено в виде изменения поля температуры внутри часгицы по времени. Расчет проведен для частицы бензойной кислоты, начальные рэамеры которых составляют 10 и 50 мкм.

а)

Схема роторно-вихревого сублиматора 1

1. вход материала

2. вход газа

3. выход парогазовой смеси

4. роторы

5. горифершшая зона

6. разгонные вихревые элементы

7. отражателн-завихрители.

Схема сепарационного сублиматора.

1. роторно-отражательная машина

2. центробежный классификатор

3. линия циркуляции крупных фракции

4. тангенциальный вход горячего газа

5. выходной патрубок.

Схема сублиматора комбинированного действия

X

1. роторно-отражательная машина

2. камера смешения 3,4. теплообменники 5. сепаратор

Рис.2

Измененив размера частицы и скорости ее сублимации показано на рис.3. Расчеты проведены для частиц различных размеров и различных начальных концентраций. Результаты расчетов показали, что нелетучие1 примеси даже при небольшой их концентрации существенно тормозят процесс сублимации.

Влияние загрязнения вещества на коэффициент массоотдачи представлено на рис.4. Из рисунка 4 видно, что для чистого вещества, эффективный коэффициент массоотдачи непрерывно возрастает по мере уменьшения размера сублимирующейся частицы, а при учете влияния нелетучих примесей он вначале возрастает до максимального значения, а затем убывает. При этом, чем меньше начальный размер частицы и чем больше начальная концентрация примеси, тем более резко снижается эффективный коэффициент массоотдачи.

В данной главе представлен и блок-схема алгоритма и программа расчета процесса очистки веществ от трудаолотучих компонентов сублимационным методом. Результаты решения даны в виде изменения концентрации примеси в приповерхностном слое и степени очистки в зависимости от степени сублимации вещества ( Ра - Я )( рис.5). Для примера рассчитан процесс очистки бензойной кислоты от бензойонзоата. По результатам расчета межно рекомендовать степень сублимации или время ее проведения для достижения требуемой степени очистки.

На рис.6 показано изменение массы сублимирующегося вещества по длине аппарата при прямоточном и противоточном движениях фаз. Расчет показал, что противоточяыа процесс интенсивнее чем прямоточный, особенно, для сублимации веществ, содержащих примеси.

Четвертая глаза посвящена экспериментальному исследованию процесса сублимации вещества с плоской поверхности и падающих частиц в нагретом неподвижном воздухе .

В работе исследовался процесс сублимации бензойной кислоты при различных концентрациях нелетучих примесей. В качестве примеси использовалась окись железа при различных соотношениях компонентов. Для проведения опыта был использован современный прибор " ШИУАТО-СНАРН 0-1500 Б", который позволял одаовремено регистрировать температуру и вес образца.

Обработка полученных результатов позволила установить зависимость эффективного коэффициента диффузии пара вощэства в пористом слое из-примеси от убыли веса образца ( рис.7 ).

Эта опытные данные использовали для расчета скорости сублимации смеси при различных соотношениях кемпопеитов. Полученные экспериментальные данные сопоставлены с рассчитанными с помощью разработанных

Измэнеиие радиуса сублимирующейся частицы и скорости

ее сублимации по времени /?

20 .

40 -

о,1 0.2 а'д " ~л5 Ъс

1. Для чистого вещества; 2. при Х= 5 кг/м ; 3. при Х= 10 кг/м

Рис.3

Зависимость гффег/яого коэффициента массоотдачи от текущего размера частицы

1. Для чистого вещества

2. при X» 5 кг/м3 при Х= 10 кг/м3

/5 го

Рис.4

¿а (гТь"<>*

Изменение концентрации примеси на поверхности вещества К и фактора разделения от степени сублимации.

{ 2 3 4 5 ~7Жм

{.концентрация примеси в приповерхностном слое; 2.фактор разделения

Рис.5

Изменение массы сублимирующегося вещества по длине

Рис.6

математических моделей (рис.8). Сшибка расчета не препыизот 9 К. Следовательно, разработанное математическсо описание процесса сублимации с учетом влияния нелетучих примесей может бьггь рекомендовано для расчета его скорости, а методика проведения эксперимента может быть применена для определения коэффициента диффузии пара в слое примеси.

В этой главе дано описание лабораторной установки для сублимации падающих частиц . Основным еэ элементом является камера сублимации, представляющей собой цилиндрическую трубу диаметром 300 мм и длиной 1000 мм. Работа установки осуществлялась следующим образом : твердью частипы с определенным размером с помощью дозатора подайся в сублимационную камеру, набиваемую электроспиралью. Падая вниз, частицы контактируют с горячим воздухом, нагреваются и сублимируются. Остаток твердой фазы собирается в сборнике. Распределение температуры по длине камеры сублимзтдаи регистрируется термопарами. Исследование проведено для частиц бензойной кислота диаметрами 120, 160 мкм. В результате-экспериментального исследования на сублимационнсз установке определена доля 'несублимируемого вещества за время его пребывания в сублимационной камере.

В диссертации приведена блок-схема алгоритма расчета данной сублимационной установки й представлена программа нэ языке "BASIC". Результаты получены в виде изменения доли несублимируемого вещества, температуры частиц и газа,'радиуса частиц и скорость ее падения от длине аппарата.

Максимальное отклонение расчоТпых данных от экспериментальных

Зависимость эффективного когффицкоита диффузии ст убыли веса образца

аз и 1,5 ¿о

Рис.8 5 м

Экспериментальные и расчетные доли несублимируемого вещества при различных начальных диаметрах частиц приведены в следующей таблице :

Проверка адекватности модели

Размер исходной частицу, мкм Доля несублимируемого вещества Погрешность. %

экспериментальная рзсчетная

120 0,476 0,536 12,60

- 0,419 0,446 6,40

- 0,351 0,393 11,87

160 0,714 0,784 9,80

- 0,721 0,802 11,23

- ' 0,628 0,710 13,05

составляет 131. Следовательно, разработанное математическое описание процэсса сублимации в газовом штоке может быть рекомендовано для расчета сублимационного оборудования данного типа.

В пятой главе приводится метод расчета сублимационное установки, в основу которого положены разработанные математические модели. Предложенным методом рассчитаны промышленные аппараты для получения салициловой кислоты мощностью 600 т/год.Объем разработанного аппарата с теплообменником, предназначенным дая нагревания газа, примерно, в 50 раз меньше чем объем известного турбосублиматора, применяемого в Усолье-Сибирском и в Польке.

По результатам расчета даны рекомендации по выборам сублиматоров в зависимости от начальной концентрации нелетучих примесей, от производительности и от свойства материала.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Предложенный новый подход к рассмотрения влияния примесей на кинетику процесса сублимации веществ позволяет определить эффективный коэффициент массоотдачи, который существенно зависит не только от коэффициента массоотдачи и кинетического коэффициента, но также и от сопротивления, появляющегося при образовании пленки из нелетучих примесей на поверхности сублимирующегося вещества.

2. С помощью численных методов решена задача о сублимации сферических частиц в нагретом газовом штоке с учетом влияния нелетучих примесей.

3. Разработана математическая модель процесса сублимации сферических частиц в газодисперсном потоке при различных вариантах движения фаз. Модель предлагает совместное решение уравнений теплового и материального балансов, даижения частиц с переменной массой и юие-тики процесса.

4. С помощью численных методов решена задача очистки вещества от труднолетучих прдаесея при сублимации сферической чзстицы. Результаты решения позволяют рекомендовать необходимое вромл проведения процесса сублимации' для достижения трсбуемоистепени очистки.

5. Проведены экспериментальные исследования на дериватографе. Найден эффективный коэффициент диффузии бензойной кислоты в слое примеси окиси железа. Результаты исследований подгвердали адекватность математических моделей реальному процессу и следовательно, правильность предложенного подхода к расотатрению влияния примесей на кинетику процесса.

6. Проведены экспериментальные1 исследования сублимации падающих частиц в нагретом неподвижном воздухе. Результаты исслодованка под-

твердом правильность математических моделей.

7. На осново разработанных математических моделей предложен инженерный метод расчета роторно-вихревого сублиматора й сублиматора комбинированного действия. Предложенным методом рассчитаны промышленные аппарата для получения салициловой кислоты мощностью 600 т/год. Организация процесса сублимации в комбинированной аппарате, где материал перед сублимацией подвергается тонкому измельчению, позволила значительно снизить сбъем зоны контакта материала с нагретым газовым потоком, и, следовательно, уменьшить габариты аппарата. Объем разработанного аппарата с тешюобчешгаком, предназначенным для нагревания газа,примерно, в 50 раз меньше чем объем известного тур-босублиматора, применяемого в Усольс-СиЗирском и в Польше.

8. Даны рекомендации по выборам сублиматоров в зависимости от начальной концентрации нелетучих прикесзй, от производительности и от свойства сублимирующегося веп'ества.

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих рабо-

1. Шляхтов В.Г.,Нгуен В.Ф. Моделирование процесса сублимации в роторно-вихревых аппаратах.// Тез. докл. нэучно-технич. конф. преподавателей и сотрудников ИХТИ.- Иваново, 1989,- С. 43 - 44.

2. Шляхтов В.Г. и др. Измольчение и сублимация в роторно-вихревых аппаратах./ Шляхтов В.Г., Блиничев В.Н., Нгуен В.Ф., Дряз-гова C.B.// Тез. докл. IV Всес. конф. по массовой кристаллизации и кристаллизационным методам разделения смесей. Иваново, 1990.- с.101.

3. Шляхтов В.Г. и др. Сублимационная очистка органических веществ в аппаратах с неподвижным тонким слоем вещества./ Шляхтов В.Г., Пчелин В.П., Рсманычева H.A., Нгуен Е.Ф.// Тез. докл. IV Всес. конф. по массовой кристаллизации и кристаллизационным методам разделения смесей. Иваново, 1990.- с.146.

4. Нгуен В.Ф., Шляхтов В.Г., Блиничев В.Н. Влияние нелетучи* примесей на кинетику сублимации / В сбор. Техника и технология сыпучих материалов. Иваново, 1991.-С. 63 - 68

5. Шляхтов В.Г., Нгуен В.Ф., Блиничев В.Н. Кинетика процесса сублимации мелких сферических частиц, содержащих примеси.// Изв. вузов Химия и хим. технология - 1991.- Т.34. к 9 . С. 72 - 74.

тах :

Соискатель