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 |

Совершенствование процесса удаления водорастворимых примесей из паст органических пигментов путем циклической промывки–продувки осадка

-- [ Страница 2 ] --

С учетом того, что суммарная масса ионов Na+ и Cl– в жидкой фазе пасты составляет – 96,35 мас. % от общей массы водорастворимых примесей, предложена зависимость для определения концентрации водорастворимых примесей в пасте азопигмента оранжевого Ж на основе определения суммарной проводимости фильтрата:

. (18)

Лабораторная установка для исследования процессов фильтрования суспензий и удаления водорастворимых примесей из паст на фильтровальной перегородке представлена на рис. 3.

Влажность осадка, формируемого в фильтровальном элементе при различных давлениях фильтрации, определяли по значениям массы суспензии с известной концентрацией твердой фазы и массы отведенного фильтрата (рис. 4).

Рис. 4. Влажность осадка Пигмента
оранжевого Ж в зависимости от времени фильтрования при различных давлениях: 1 – 0,2 МПа; 2 – 0,4 МПа; 3 – 0,6 МПа; 4 – 0,8 МПа; 5 – 1,0 МПа
Рис. 5. Содержание водорастворимых
солей в пасте Пигмента оранжевого Ж
при использовании в качестве
промывной жидкости: 1 – воды артезианской; 2 – воды речной;
3 – воды дистиллированной

Осадок Пигмента оранжевого Ж имеет глинообразную структуру с частицами твердой фазы размером 1…12 мкм, склонными к агломерации.

Повышение давления фильтрования с 0,2 до 1 МПа приводит к разрушению координационных связей материал–влага, образованию устойчивых агломератов и уплотнению слоя осадка и увеличению сопротивления слоя осадка с 0,097 до 0,72 МПа. Увеличение давления фильтрования с 0,2 до 0,6 МПа приводит к снижению влажности пасты на 6,9% и времени процесса на 41,6%; дальнейшее увеличение давления до 1,0 МПа нецелесообразно.

Исследовано влияние начальной концентрации водорастворимых примесей в промывной жидкости на эффективность удаления водорастворимых примесей из осадка (рис. 5). При этом была использована дистиллированная (содержанием водорастворимых солей 0,5 мг/л), речная (150 мг/л) и артезианская (910 мг/л) воды.

Обнаружено, что для достижения требуемой концентрации водорастворимых примесей наиболее эффективно использование в качестве промывной жидкости дистиллированной воды, позволяющей снизить объем промывных вод по отношению к речной воде на 4…16%, артезианской – 10…32%.

Использование дистиллированной воды для промывки осадка азопигментов экономически нецелесообразно, так как ее себестоимость в 8 – 12 раз выше артезианской; использование речной воды обоснованно в случае наличия близлежащих откры-тых водоемов.

Результаты оценки влияния расхода промывной жидкости на скорость удаления водорастворимых примесей, представленные на рис. 6, позволили сделать вывод, что оптимальный расход промывной жидкости, обеспечивающий равномерное заполнение сквозных пор осадка и более эффективное удаление водорастворимых примесей, составляет 1,8 кг/ч.


Получены значения скоростей изменения концентрации водорастворимых примесей в пасте Пигмента оранжевого Ж и в промывной жидкости в зависимости от разности концентрации и времени пребывания промывной жидкости в порах осадка (рис. 7).

а) б)

Рис. 7. Концентрация водорастворимых примесей в пасте в зависимости от количества промывной жидкости при непрерывной и цикличной ее подаче:

I – период линейной убыли концентрации примесей в пасте; II – период падающей скорости убыли концентрации примесей в пасте; III – период падающей скорости убыли концентрации;

1 – в проточных порах; 2 – в пасте; 3 – сорбированных на поверхности частиц пигмента;

а – непрерывный режим подачи промывной жидкости; б – время отключения подачи 6 мин;

в – время отключения подачи 10 мин

в)

Рис. 7. Продолжение

Отключение подачи промывной жидкости в проточные поры увеличивает эффективность использования промывной жидкости по отношению к режиму ее непрерывной подачи с 31 до 78%. Получена зависимость скорости диффузии (19) водорастворимых примесей в пасте азопигмента от удельного объема промывных вод и времени отключения подачи промывной жидкости:

. (19)

Скорость процесса переноса водорастворимых примесей в пасте описывается с погрешностью 7,3%:

Четвертая глава посвящена разработке технологических параметров цикличной промывки паст азопигментов на фильтровальной перегородке, режимы которой заключаются в чередовании операций: 1 – непрерывная подача промывной жидкости; 2 – отключение подачи промывной жидкости; 3 – продувка пасты сжатым воздухом для вытеснения промывной жидкости из проточных пор.

Кинетические характеристики процесса удаления водорастворимых примесей при цикличной подаче промывной жидкости, полученные при следующих техно-логических параметрах: объем подаваемой промывной жидкости – 0,2 Vпр.ж, время непрерывной подачи промывной жидкости – 11 мин; время отключения подачи
промывной жидкости – 6 мин; время продувки пасты сжатым воздухом для вытес-нения промывной жидкости из проточных пор – 3 мин, представлены на рис. 8.

Рис. 8. Концентрация
водорастворимых примесей
в жидкой фазе пасты и
сорбированных на Пигменте
оранжевом Ж в зависимости
от количества промывной жидкости и времени выстойки: 1 – в жидкой фазе пасты;
2 – в проточных порах;
3 – сорбированных на поверхности твердого вещества; 4 – в пасте
Пигмента оранжевого Ж; выд – время процесса выдержки; пром – время
процесса подачи промывной жидкости

Время операций определялось на основании анализа экспериментальных данных, приведенных на рис. 6, 7, и величин объема пор осадка и расхода сжатого воздуха.

Согласно данным, приведенным на рис. 6 и 8, использование цикличной промывки паст азопигментов на фильтровальной перегородке позволяет сократить расход промывных вод в 3,43 раза, время проведения процесса в 2,2 раза.

Разработанная инженерная методика расчета процесса удаления водорастворимых примесей цикличной промывкой паст азопигментов на фильтровальной перегородке позволяет рассчитать: объем промывной жидкости на каждом цикле промывки; концентрацию водорастворимых примесей в пасте в конце каждого цикла промывки; время отключения подачи промывной жидкости для каждого цикла; количество циклов промывки.

Решение зависимостей (7), (8), (12) и (13) аналитическим путем с использованием справочных значений коэффициентов диффузии в случае переноса ионов водорода, хлора и натрия и сульфата иона затруднительно, так как коэффициент молекулярной диффузии является функцией концентрации ионов этих веществ.

Для определения концентрации водорастворимых примесей в пасте и промывной жидкости при ее подаче и остановке зависимости (7), (8), (12) и (13), в которых концентрация изменяется по экспоненциальному закону, аппроксимировались зависимостями вида: , где А, В, K – коэффициенты, определяемые эмпирическим путем.

Уравнения для определения концентрации водорастворимых примесей при
непрерывной подаче промывной жидкости и при ее остановке преобразуются к виду:

– концентрация водорастворимых примесей в пасте азопигментов:

, (20)

; (21)

– концентрация водорастворимых примесей промывной жидкости поры:

, (22)

. (23)

В уравнениях (20) – (23) коэффициент K характеризует скорость изменения концентрации водорастворимых примесей в пасте и поре осадка, и по физическому смыслу является кинетическим коэффициентом массопереноса.

Концентрации водорастворимых примесей в промывной жидкости и в пасте азапигменов после отключения подачи промывной жидкости можно описать уравнениями (20), (22), в процессе непрерывной подачи промывной жидкости (21), (23).

Определение времени подачи промывной жидкости, времени ее остановки в порах осадка и объемов подаваемой промывной жидкости проводится следующим образом:

  1. Определяем расход промывной жидкости с учетом конструктивных особенностей фильтр-пресса (площади фильтровальной поверхности) и удельного расхода промывной жидкости – 1,83 м3/(ч·м2).
  2. Находим время подачи и объем промывной жидкости, решая уравнение (23), с изменением времени с шагом =15 с. При выполнении условия (снижение концентрации водорастворимых примесей в промывной жидкости за 15 с составляет менее 1%) фиксируем номер шага и определяем время подачи промывной жидкости.
  3. Рассчитываем объем промывной жидкости на основании данных времени процесса и ее расхода.
  4. Определяем концентрацию водорастворимых примесей в пасте решением уравнения (21) при значении , определенной в пункте 2. При выполнении условия > 0,041 кг/м3 переходим к расчету по пункту 5.
  5. Находим время остановки подачи промывной жидкости решением уравнения (24), с изменением времени с шагом = 15 с. При выполнении условия (повышение концентрации водорастворимых примесей в промывной жидкости за 15 с составляет менее 1%) фиксируем номер шага и определяем время остановки подачи промывной жидкости.
  6. Определяем концентрацию водорастворимых примесей в пасте решением уравнения (22) при значении , определенной в пункте 2. При выполнении условия > 0,041 кг/м3 переходим к расчету по пункту 2.
  7. При выполнении условия или < 0,041 кг/м3 расчет считается завершенным. Количество переходов в расчете от пункта 6 к пункту 2 является значением количества циклов промывка–выдержка–продувка.
  8. Общий объем промывных вод определяем суммированием объемов, найденных по пункту 2.

Промышленная апробация процесса удаления водорастворимых примесей из паст азопигментов с цикличной подачей промывной жидкости осуществлена в цехе № 15
ОАО «Пигмент» (Тамбов) по технологической схеме, представленной на рис. 9.


Рис. 9. Технологическая схема обвязки фильтр-пресса, позволяющая реализовать процесс подачи промывной жидкости в цикличном режиме:

1 – фильтр-пресс; 2 – пульт управления; 3, 14 – центробежные насосы; 4 – реле времени;

5, 19 – универсальные датчики давления; 6 – расходомер;

7, 8, 18 – краны; 9, 10, 11, 12, 13, 15, 16, 17 – задвижки

Проверка адекватности предложенной инженерной методики расчета технологических параметров процесса удаления водорастворимых примесей путем промывки осадка азопигментов на фильтровальной перегородке при цикличной подаче промывной жидкости осуществлялась путем сравнения экспериментальных данных, полученных на лабораторной и промышленной установках, с результатами расчета,
расхождение составило не более 5%.

Основные выводы и результаты работы

  1. Определены концентрации растворимых и нерастворимых примесей органического и неорганического происхождения в суспензии и пасте азопигментов (на примере Пигмента оранжевого Ж).
  2. Разработана физическая модель процесса удаления водорастворимых примесей из паст азопигментов на фильтровальной перегородке при непрерывном и цикличном режиме подачи промывной жидкости.
  3. Предложено математическое описание процесса переноса водорастворимых примесей из пасты азопигментов в промывную жидкость при ее движении и остановке в сквозной поре.
  4. Разработана методика определения концентрации водорастворимых примесей в суспензии и пасте азопигментов, основанная на ионоселективном методе определения ионов Na+, Н+, , Cl–, и предложены зависимости для их расчета с погрешностью определения 8,2 мас. %.
  5. Определена структура осадка Пигмента оранжевого Ж в зависимости от давления фильтрования.
  6. Оценено влияние природы и начальной концентрации водорастворимых примесей в промывной жидкости на кинетику процесса их удаления из паст азопигментов.
  7. Определено влияние расхода промывной жидкости на скорость удаления
    водорастворимых примесей из паст азопигментов: увеличение расхода до 0,0036 м3/ч приводит к снижению эффективности ее использования в 1,85 раза.
  8. Исследована кинетика процесса диффузии водорастворимых примесей в пасте азопигмента в зависимости от времени пребывания промывной жидкости в поре осадка: увеличение времени пребывания в 10,5 раза приводит к увеличению эффективности использования промывной жидкости в 2,5 раза. Предложены зависимости по определению концентрации водорастворимых примесей в пасте.
  9. Предложен способ удаления водорастворимых примесей из паст пигментов на фильтровальной перегородке с цикличным режимом подачи промывной жидкости. Определены его технологические параметры, заключающиеся в чередовании операций: непрерывная подача промывной жидкости (0,1…0,2 Vпр.ж); отключение подачи промывной жидкости (6…9 мин); продувка пасты сжатым воздухом.
  10. Разработана инженерная методика расчета процесса удаления водорастворимых примесей цикличной промывкой паст азопигментов на фильтровальной перегородке, позволяющая определить количество циклов промывки, время составляющих цикла, концентрацию водорастворимых примесей в промывной жидкости и пасте.
  11. Реализация предложенного способа удаления водорастворимых примесей цикличной промывкой паст азопигментов осуществлена на ОАО «Пигмент» в цехе № 15, экономический эффект от внедрения предложенных технических решений составил
    1 837 000 р./год.

Основные обозначения

См – концентрация водорастворимых примесей в пасте, кг/м3; Сж – концентрация водорастворимых примесей в промывной жидкости, кг/м3; Е – коэффициент линейной равновесной зависимости; Rп – радиус сквозной поры, м; Rм – радиус зоны диффузии водорастворимых примесей, м; r – координата по радиусу поры, м; l – длинна поры, м;
y – координата по длине поры, м; – время, с; Dж – эффективный коэффициент диффузии водорастворимых примесей в промывной жидкости (м2/с); Dм – эффективный коэффициент диффузии водорастворимых примесей в пасте (м2/с); CN – нормирующий множитель; sk – собственные числа задачи определения ядра интегральных преобразований в конечных пределах для случая подачи промывной жидкости; sj – собственные числа задачи определения ядра интегральных преобразований в конечных пределах для случая остановки подачи промывной жидкости; J0 – функции Бесселя первого рода нулевого порядка; Y0 – функции Бесселя второго рода нулевого порядка; – изображение функции концентраций; С1м ,С2м , С0k –коэффициенты, зависящие от граничных условий; рn , рk – полюса функции в обратном преобразовании Лапласа;
ж – скорость движения промывной жидкости в поре, м/с; Bj – вспомогательный коэффициент, учитывающий граничные условия для случая движения промывной жидкости; j – собственные числа задачи определения начальных условий для случая движения промывной жидкости; m – масса, кг; Gр – общая проводимость жидкой фазы пигмента, (мкСм/см); V – объем, м3; A – коэффициент, характеризующий процесс молекулярной диффузии по радиусу поры и радиусу зоны диффузии; B – коэффициент, характеризующий изменение концентрации водорастворимых примесей в пасте и промывной жидкости по оси поры; K – коэффициент, учитывающий скорость изменения концентрации водорастворимых примесей в пасте и поре осадка; См0 – начальная концентрация водорастворимых примесей в пасте, кг/м3; Сж0 – начальная концентрация водорастворимых примесей в промывной жидкости, кг/м3; – доля осадка, заполненная раствором; Vпр.ж – удельный объем промывной жидкости.

Индексы:

g – индекс, характеризующий шаг изменения объема промывной жидкости;
ж – промывная жидкость; м – паста; пр – промывка; 0 – начальное значение;
ц.п – подача промывной жидкости; ц.о – остановка подачи промывной жидкости;
i – индекс, характеризующий шаг изменения времени составляющих операций цикла.

Список публикаци



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.