авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 || 3 |

Моделирование изогидрической кристаллизации медицинского витамина b1 из водно-этанольных растворов в кристаллизаторе непрерывного действия

-- [ Страница 2 ] --

Важно отметить, что переохлаждения, при которых величины и принимают максимальные значения (Тmax, Тmax), рассчитанные по модели Фольмера-Френкеля, отличаются от Тmax, Тmax, определенных экспериментально. Поэтому в уравнения (10) и (11) необходимо введение масштабных множителей K, K при Т. Численные значения предэкспоненциальных, масштабных множителей и показателей степени унифицированной классической математической модели Фольмера-Френкеля и для кристаллизационных систем “МТБ-H2O”, “МТБ-H2O-C2H5OH”, “МТБ-C2H5OH”, полученные с использованием экспериментальных данных, представлены в таблице 1.

Таблица 1

Численные значения предэкспоненциальных и масштабных множителей, показателей степени унифицированной классической математической модели и Фольмера-Френкеля для систем “МТБ-H2O”, “МТБ-H2O-C2H5OH”, “МТБ-C2H5OH”

L B Y Z Kmax Kmax
“МТБ-H2O” 9,48·1017 1,90·10-4 -0,45 -0,48 5,3 10,5
“МТБ-H2O-C2H5OH” 1,80·1017 3,81·10-4 1,24 -0,77 5 10
“МТБ-C2H5OH” 8,31·1018 1,42·10-3 -0,42 -0,44 4,2 8

K и K имеют постоянные значения для кристаллизационных систем “МТБ-H2O”, “МТБ-H2O-C2H5OH”, “МТБ-C2H5OH” только при Тmax, Тmax. По сути же K(K)=f(T0, T), вид которой (представлен в диссертационной работе) дает возможность расчета значений и по уравнениям Фольмера-Френкеля не только в области их экстремумов. Сопоставление рассчитанных по модели Фольмера-Френкеля и экспериментальных значений и для системы “МТБ-H2O-C2H5OH” показало их удовлетворительное совпадение, что свидетельствует о достаточной надежности уравнений (10) и (11) в целях получения информации о величинах и .

В четвертой главе приведены проверка на адекватность математической модели (5) непрерывной кристаллизации из растворов в пилотной установке, оптимизация и оценка устойчивости непрерывного процесса кристаллизации МТБ в многоступенчатом кристаллизаторе “смешение-вытеснение”, представлена предлагаемая схема кристаллизационной установки непрерывного действия для получения МТБ.

Проверка на адекватность математической модели (5) непрерывной кристаллизации из растворов в пилотной установке проводилась по следующим параметрам: текущая концентрация МТБ в растворе – C, характерный размер кристаллов – xe. Пилотная установка представляла собой каскад из пяти аппаратов смешения емкостью 5 л с рубашками охлаждения, оборудованных пропеллерными мешалками и отражательными перегородками, и АПВ. Удовлетворительная сходимость рассчитанных по модели и экспериментальных значений C и xe позволяет сделать вывод, что построенная математическая модель адекватно отражает процесс кристаллизации, а принятые допущения правомочны.

При разработке наукоемких технологий кристаллизации с высокоэффективными кристаллизаторами интенсивного действия и их оптимизации целесообразно использовать, по нашему мнению, КЭК, отражающий движущую силу процесса – переохлаждение Т системы. Тогда, исходя из физической сущности массовой кристаллизации, величины и , всегда имея максимум в координатах "() -Т", сами по себе будут определять оптимум крупности кристаллизуемого вещества, а в соотношениях между собой — оптимум частного . Такой подход (закладывание стартового переохлаждения Т, соответствующего экстремуму , в каждой ступени, либо аппарате) позволит не только обосновать оптимальную комбинированную схему многоступенчатого кристаллизатора, но и провести минимизацию, например, числа его ступеней (p) и их объема, общего времени кристаллизации.

Оптимизация непрерывного процесса кристаллизации МТБ предполагала несколько направлений: определение оптимальных структуры кристаллизатора и режимов его работы, маршрутов пересыщения кристаллизационной системы.

Предварительные расчеты на базе dC/d показали, что осуществление процесса в одиночных АПС и АПВ нецелесообразно. Получаемый при этом АПВ будет обладать значительной длиной (5300 м при dвн=0,038м), что потребует использования мощных насосных установок, а проведение процесса в АПС нереально вследствие большого времени пребывания раствора в нем, что неминуемо вызовет разложение продукта. Расчетные данные по объемам АПС и АПВ, а также времени пребывания раствора в них сведены в таблице 2.

Таблица 2

Конструктивные и технологические параметры АПС и АПВ

Tн=313K, Tк=243K, (Cсп)к=80масс.%, Gп=60кг/ч, Bп=99%, Re=15000

Тип аппарата Объем аппарата, м3 Время пребывания раствора, ч
АПС 226 390
АПВ 6 11

Использование же многоступенчатого кристаллизатора “смешение-вытеснение” предполагает получение в итоге структуры, обеспечивающей резкое снижение его объема и минимальное время пребывания раствора в нем, приведенное с учетом разной удельной стоимости единицы объема АПС и АПВ. В целом критерий оптимальности запишется в виде:

. (14)

 Оптимизация непрерывного процесса-21

Оптимизация непрерывного процесса кристаллизации МТБ из водно-этанольных растворов в прямоточном, многоступенчатом кристаллизаторе “смешение-вытеснение” для наиболее типичных промышленных маршрутов пересыщения кристаллизационной системы, представленных на рис. 4, проводилась на основе разработанной методики, которая включала в себя следующие основные этапы: а) определение оптимального количества ступеней кристаллизатора на базе КЭК, б) расчет структуры ступени кристаллизатора, объемов аппаратов и времени пребывания раствора в них на основе dC/d, в) расчет гранулометрических характеристик получаемого продукта на базе и .

Исходные данные для расчета: растворимость, вязкость и плотность водно-этанольных растворов МТБ; соответствие f(x) модели Розина-Раммлера; Bп=70-99.9% - выход продукта; Tн=343K – начальная температура КС, Tк=243K – конечная температура КС; (Cсп)к=80масс.% - конечная концентрация этилового спирта, Gп=60кг/ч – производительность по продукту; Re=500-30000; mp=5; b=-0,8; dвн=0,038м – внутренний диаметр АПВ.

Результаты оптимизации для 2-го (существующая технология) и 6-го (предлагаемая) маршрутов пересыщения системы при термодинамическом выходе продукта представлены в таблице 3. При этом 2-ой маршрут – однократное введение этилового спирта до (Cсп)к в систему “МТБ-H2O” и дальнейшее ее охлаждение (до Tк); 6-ой маршрут - маршрут с подогревом системы до соответствующей температуры между ступенями кристаллизатора после ввода этилового спирта.

Таблица 3

Результаты оптимизации

Tн=343K, Tк=243K, (Cсп)к=80масс.%, Gп=60кг/ч, Bп=99.9%, Re=15000

Маршрут Параметры кристалли-затора и процесса кристаллизации Функционалы
3 T1 T2 / /3 / /3
2 p 5 14 8 80 7 5 5 5 14
k 3 3 3 3 3 3 3 3 3
VАПС, м3 5,07 10,63 7.09 19,38 6,18 5,11 5,14 5,11 10,63
Vк, м3 6,04 12,14 8,28 22,94 7,29 6,09 6,14 6,09 12,14
к, ч 9,4 19,3 12,2 51,6 11,4 9,5 9,7 9,5 19,3
(xe)к, мкм 44,5 77 56,7 141,5 52,9 45,6 45,9 45,6 77
Nк·10-6, шт/кг 25314 23976 24475 23315 24676 25211 25137 25211 23976
6 p 6 16 9 83 8 6 6 6 16
k 3 3 3 3 3 3 3 3 3
VАПС, м3 5,38 11,28 7,35 20,84 6,39 5,43 5,48 5,43 11,28
Vк, м3 6,48 12,96 8,77 24,75 7,72 6,55 6,61 6,55 12,96
к, ч 9,5 19,8 12,6 53,1 12,1 9,7 9,8 9,7 19,8
(xe)к, мкм 116,7 170,2 132,1 301,5 130,8 117,5 117,9 117,5 170,2
Nк·10-6, шт/кг 6463 6121 6248 5951 6298 6486 6441 6486 6121


Pages:     | 1 || 3 |
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.