научный журнал по химической технологии, химической промышленности Теоретические основы химической технологии ISSN: 0040-3571

CHEN P.H., TSAI D. D.-W. — 2013 г.

All reactors in reality are not ideal plug flow reactor (PFR) or ideal continuous stirred tank reactor (CSTR). They are difficult to differentiate. This study was to investigate the reactor analysis of PFR and CSTR through tracer response curves, residence time distributions (RTD) and several hydraulic performance indexes. We set up the differentiated value of each index. The tracer response curve showed that our lab-scale CSTR was close to ideal CSTR and got 99.9% recovery. In the RTD curves, the results could significantly recognize the PFR nature of high rate pond (HRP). With hydraulic performance indexes study, every selected index demonstrated that the studied HRP was closer to PFR than the studied CSTR. Based on the lab-scale study results, this study established the cutting point between the PFR and CSTR in each index; we were looking through the different types of reactors in literature and we confirmed the criteria with all literature reactors with the “graphic method”. The method helped us to establish those important values to help us to differentiate the reactor types in practice and to understand the designs better.

KARIMI B., RASHIDI F., RASOULI H. — 2013 г.

An intelligent genetic algorithm has been developed to simultaneously optimize all effective factors, namely, gas injection rate, injection depth and tubing diameter towards the maximum oil production rate with the water cut and injection pressure as the restrictions. The results were field tested in three wells in three different fields located in southern Iran. The field data verified the accuracy of the used model. There was a notable production increment compared to the master development plan of the fields.

DOVI V.G., FABIANO B., MESHALKIN V.P., REVERBERI A.P. — 2013 г.

We propose Monte Carlo simulation of the etching process in two dimensions for the manufacture of microchannels and microcavities on a solid substrate. The method combines the effect of two different regimes based on diffusion-limited disaggregation and reaction-limited erosion, respectively. Besides, the role of the selectivity in site extraction is taken into account to foresee the effects of the temperature of the eroding bath. This technique proves to be a valid alternative to more complex analytical methods to describe surface decay processes in the presence of overhangs. The relevant geometries of the etched surfaces are analyzed, and other statistical properties of the cavities are discussed and compared to the ones predicted by continuum models.

AGUILAR-LOPEZ R., LOPEZ-PEREZ P.A., NERIA-GONZALEZ M.I. — 2013 г.

The goal of this work is to present a mathematical model of a sulfate-reducing bioreactor where a proposed nonlinear controller is applied to regulate the dynamics of the process. The corresponding kinetic model, experimentally corroborated, is extended to simulate continuous operation, and a class of smooth controllers, under the frame of sliding modes, is proposed to control the sulfate concentration into the bioreactor employing the dilution rate as control input, with successes. The proposed controller avoids the named chattering phenomena for its smooth structure, and its performance is compared with a well tuned proportional-integral and high-order sliding-mode controllers in order to analyze their corresponding closed-loop behavior. A sketch of proof of the closed-loop stability is provided.

СМИРНОВ А.Ю., СУЛАБЕРИДЗЕ Г.А. — 2013 г.

Проведен сравнительный анализ Q-каскада монотонного профиля и Q-каскада с “расширением” потока в обогатительной части при условии одинаковости суммарных потоков в обоих каскадах. Данные схемы предложены для получения высоких концентраций промежуточных (по массовому числу) компонентов при разделении многокомпонентных изотопных смесей. Показано, что при одинаковых суммарных потоках в сравниваемых схемах каскад с “расширением” обеспечивает получение концентрации целевого компонента в дополнительном отборе выше, чем в дополнительном отборе “обыкновенного” каскада монотонного профиля потока. Однако количество нарабатываемого изотопного продукта на единицу массы расходуемой смеси в Q-каскаде с “расширением” в несколько раз меньше меньше, чем в “обыкновенном” Q-каскаде.

MISHRA I.M., SRIVASTAVA V.C., SURESH S. — 2013 г.

This paper reports the studies on the simultaneous removal of aniline and 4-nitrophenol from aqueous solutions of the binaries using granular activated carbon as an adsorbent. The effect of operating parameters such as initial component concentrations, temperature, adsorbent dosage and contact time on the adsorption of the above said mixtures of solutes in the binary aqueous solution was studied. Taguchis method of design of experiments was used to study the effect of each parameter at three levels on the selected response characteristic (total amount of solutes adsorbed on granular activated carbon (qtot, mmol/g)).The analysis of variance shows that the adsorbent dosage is the most significant parameter affecting the adsorption process with 22.42 and 37.62% contribution to qtot and signal-to-noise ratio data. The contribution of interactions between initial concentration of binary components is also significant. Confirmation experiments were carried out to check the effectiveness of the Taguchis methodology at the optimum levels of process parameters.

CARDONA C.A., MONCADA J., PISARENKO YU. A. — 2013 г.

The solubility prediction of any compound in supercritical carbon dioxide is obtained using the dense gas formulation to calculate the phase equilibria. To achieve this, the Peng–Robinson equation of state with the Stryjek–Vera modification is used. Then, this is coupled with the Wong–Sandler and Van der Waals mixing rules. The latter was included in order to evaluate the influence of the mixing rules in the calculation of the solubility. Therefore, the obtained results from the model are compared with experimental data reported in literature for ferulic acid, p-coumaric acid and caffeic acid contained in citrus seeds. Good agreement was obtained between the model and the experimental data for the phenolic acids, when the Wong–Sandler mixing rules are used. Also the influence of the multicomponent mixture is considered for the prediction of the solubility of phenolic acids in supercritical carbon dioxide.

HAMEED K.W., KHADOM A.A., YARO A.S. — 2013 г.

Corrosion of steel tube in sea water was controlled by cathodic protection. Sacrificial anode technique was used. In this technique, weight loss method was used to determine the rate of zinc consumption as a function of temperature, time, pH and solution velocity. Reaction kinetics studies showed that the rate of zinc consumption was first order. Activation parameters were obtained from Arrhenius equation and transition state equation. Two mathematical models were suggested to represent the consumption data. Statistical analysis proved that the second-order multi-terms model was better than the one-term model.

ПИСАРЕНКО В.Н., ПИСАРЕНКО Е.В. — 2013 г.

Развит новый научный подход к моделированию нелинейной кинетики химически реагирующих систем с целью определения стадийного механизма сложных химических реакций и построения ему соответствующих высокоточных кинетических моделей. Разработана процедура вывода конечного множества кинетических моделей для изучаемых химических реакций, на основе которых формируются кинетические модели, позволяющие оценить выбранные для решения определенных научных проблем необходимые подмножества множества кинетических констант или построить высокоточные кинетические модели для априори заданных областей проведения химического процесса. Создан метод установления для кинетических моделей общего числа констант или их комбинаций, допускающих оценку, базирующийся на теориях проверки статистических гипотез и планирования эксперимента. Разработаны процедуры точечной оценки констант нелинейно параметризованных моделей с дополнительным построением плотности распределения оценок констант и вектора откликов химической системы, по которым вычисляются точные доверительные области для оценок констант и откликов системы, осуществляется проверка адекватности кинетических моделей и их дискриминация.

ДАВЛЕТШИН А.Р., ИБРАГИМОВ А.А., РАХИМОВ М.Н., ШИРИЯЗДАНОВ Р.Р. — 2013 г.

Исследовано влияние технологических параметров в процессе изомеризации н-гексана на каталитические показатели хлоралюминатной ионной жидкости. Установлено, что конверсия н-гексана и выход изомеризата повышаются с увеличением температуры, времени контакта, соотношения катализатора и субстрата, а селективность по жидким изоалканам снижается.

МАВЛЕТКУЛОВА П.О., СЕРАФИМОВ Л.А., ЧЕЛЮСКИНА Т.В. — 2013 г.

Рассмотрены различные аналоги единичных К- и -многообразий для динамических систем периодической дистилляции и непрерывной ректификации при бесконечных и минимальных флегмовых числах. Указанные аналоги формируют, наряду с особыми точками, структуру фазовых портретов рассмотренных динамических систем.

МИХАЙЛЕНКО Н.Ю., САРКИСОВ П.Д., СТРОГАНОВА Е.Е. — 2013 г.

БЕЛЯЕВСКИЙ А.Т., ГРОМОВ П.Б., КОПКОВА Е.К., НЕРАДОВСКИЙ Ю.Н., ЩЕЛОКОВА Е.А. — 2013 г.

Изучено взаимодействие хибинского титаномагнетитового концентрата с растворами хлороводородной кислоты. Разложение титаномагнетитового концентрата в растворах HCl оптимизировали с использованием метода факторного планирования эксперимента. Установлено, что основными параметрами, влияющими на эффективность разложения титаномагнетитового концентрата хлороводородной кислотой и степень извлечения металлов в фильтрат, являются концентрация HCl, ее расход, температура процесса и продолжительность перемешивания фаз. Показано, что, варьируя условия разложения, можно влиять на селективность процесса: при разложении титаномагнетитового концентрата в условиях высокой температуры, концентрации и расхода кислоты (t = 95°С, СHCl = 320–340 г/л, титаномагнетитовый концентрат (Т) : HCl (Ж) = 1 : 10, = 4 ч) происходит коллективный переход металлов в раствор с высокой (93–95%) степенью извлечения; снижение значений параметров (t = 50–80°С, СHCl = 200–220 г/л, Т : Ж = 1 : 6–7, = 2 ч) повышает селективность разложения титаномагнетитового концентрата с преимущественным выделением железа и ванадия в раствор при минимальном (<15%) переходе титана.

БУЙНОВСКИЙ А.С., ДЕМЬЯНОВА Л.П., ЗАЕВА А.С. — 2013 г.

Изучено влияние измельчения исходного кварцевого песка на степень активации поверхности при его фторидной переработке с фторирующим реагентом. Методом синхронного термического анализа изучены технологические особенности условий проведения процесса получения гексафторосиликата аммония с применением смесей песка различной крупности в диапазоне температур от 25 до 400°С. Определение фаз промежуточных продуктов, образующихся в ходе термогравиметрического эксперимента, проводили методом рентгенофазового анализа. Установлено, что образование гексафторосиликата аммония с измельченным кварцевым песком происходит при температурах ниже примерно на 30–40°С по сравнению с исходным.

БАБЕНКО Ю.И., ИВАНОВ Е.В. — 2013 г.

Рассматривается математическая модель процесса физического растворения одиночной сферической частицы в большом объеме жидкости. В добавление к общепринятому рассмотрению учитывается эффект нестационарности на начальной стадии процесса, а также влияние движения границы раздела фаз. Решение задачи об определении закона движения границы проводилось методом дробного дифференцирования. Для случая, когда концентрация насыщения много меньше плотности частицы, получено явное выражение, определяющее время полного растворения. Установлено, что оно меньше, нежели найденное по общепринятой формуле.

ЕМЕЛЬКИН В.А., КТАЛХЕРМАН М.Г., НАМЯТОВ И.Г. — 2013 г.

Проведены подробные измерения температур и концентраций компонентов в процессе пиролиза сжиженных нефтяных газов в модельном реакторе, на входе которого реализуются условия быстрого смешения сырья с теплоносителем. Разработана теоретическая модель процесса с использованием детальной кинетической схемы реакций, протестированной по литературным данным и результатам наших экспериментов. Отличительной особенностью результатов проведенных экспериментов является существенное увеличение выхода наиболее ценного продукта нефтехимии – этилена – по сравнению с традиционным методом печного пиролиза. По результатам численного моделирования определено влияние температуры, давления и времени пребывания в реакторе на состав продуктов пиролиза. Результаты расчетов позволяют оптимизировать условия работы реактора быстрого смешения.

ПОРОЙКО Т.А., СКУРЫГИН Е.Ф. — 2013 г.

Рассмотрена неустойчивость Марангони в нестационарном процессе абсорбции газа слоем жидкости конечной толщины. Исследована зависимость критического времени выхода процесса в неустойчивый конвективный режим от физических характеристик процесса и толщины слоя жидкости. Численно получена зависимость критического числа Марангони от числа Льюиса.

ГУМНИЦКИЙ Я.М., МАЛЬОВАНЫЙ М.С., ПЕТРУШКА И.М. — 2013 г.

Исследована кинетика процесса адсорбции красителя анионного красного 8С на глауконите. Экспериментально определены значения коэффициентов массоотдачи при механическом перемешивании в зависимости от числа оборотов лопастной мешалки. Приведено сравнение экспериментальных значений с расчетными, определенными на основании теории локальной изотропной турбулентности, используемой для анализа процессов растворения в аппаратах с мешалками. Опытные значения обобщены критериальной зависимостью.

ЗАГОСКИН С.Н., ЗАГОСКИНА Н.В., СОКОВНИН О.М. — 2013 г.

Сделан обзор экспериментальных исследований движения частиц в неньютоновских средах и проведено сопоставление полученных результатов с аналитическими и численными решениями. На основе проведенного анализа выявлены современные тенденции развития исследований по данному вопросу и имеющиеся проблемы, сформулированы возможные пути их решения.

ВЯЗЬМИН А.В., ПОЛЯНИН А.Д. — 2013 г.

Описан новый точный метод решения трехмерных линейных систем уравнений гидродинамического типа, основанный на расщеплении этих систем на три более простых уравнения. Показано, что общее решение трехмерных уравнений Стокса (при отсутствии массовых сил) можно выразить через решения двух независимых уравнений – уравнения теплопроводности и уравнения Лапласа. Исследован класс решений с линейной зависимостью компонент скорости от двух пространственных переменных, дана их физическая интерпретация. Рассмотрены осевые движения жидкости и решены некоторые гидродинамические задачи. Построено общее решение трехмерных уравнений Озеена. Исследованы линеаризованные уравнения движения вязкоупругой среды Олдройда.