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

БОГУЛА Н.Ю., ЗИЯТДИНОВ Н.Н., ЛАПТЕВА Т.В., ОСТРОВСКИЙ Г.М. — 2011 г.

Дается постановка задачи оптимального проектирования системы ректификационных колонн заданной топологии как задачи дискретно-непрерывного нелинейного программирования, для решения которой предлагается метод ветвей и границ. Для поиска значения нижней оценки критерия оптимальности – приведенных затрат – предлагается подход, позволяющий перейти от дискретных переменных (числа тарелок в укрепляющей и исчерпывающей частях колонн) к непрерывным переменным. Эффективность подхода демонстрируется на примере проектирования системы, состоящей из трех ректификационных колонн для разделения четырехкомпонентной смеси.

БАБАК В.Н., БАБАК Т.Б., ХОЛПАНОВ Л.П. — 2011 г.

Найдены оптимальные условия для проведения вакуумной десорбции компонентов из жидких растворов – максимальное давление и минимально допустимые плотности орошения. Испарительное устройство – современные регулярные пленочные трубчатые насадки. Предполагается ламинарное давление жидкости и пара в режиме нисходящего прямотока. В качестве приложения теории рассмотрена вакуумная десорбция из водных растворов некоторых неорганических газов, имеющих как низкую, так и высокую растворимость.

ДЬЯКОНОВ С.Г., ЕЛИЗАРОВ В.В., ЕЛИЗАРОВ Д.В., КИРИЛЛОВ Д.А. — 2011 г.

Рассматривается вариационный метод определения оптимальных параметров аппаратов с перемешиванием жидкой фазы на основе математической модели кинетики растворения или кристаллизации мелких твердых частиц. В качестве критерия оптимизации принимается производительность аппарата, которая лимитируется потоком вещества через пограничный слой на поверхности твердых частиц. Решается задача оптимизации процесса дегазации крошки каучука в аппарате с мешалкой.

АКБЕРОВ Р.Р. — 2011 г.

Представлен алгоритм расчета фазового равновесия пар–жидкость для многокомпонентных газов. Рассмотрена 6-компонентная газовая смесь. Алгоритм расчета фазового равновесия основан на решении уравнения состояния для реальных газов Соава–Редлиха–Квонга. Используется итерационный алгоритм для обновления констант фазового равновесия. Общая доля пара определяется через решение уравнения Рашфорда–Райса. Трудности разработки подобного рода алгоритмов рассматриваются во всех деталях. Получаемое решение сравнивается с результатами из коммерческого пакета HYSYS версии 3.2, использующего также уравнения Соава–Редлиха–Квонга.

ОСТРОВСКИЙ Н.М., СТОИЛЬКОВИЧ Д. — 2011 г.

Исследован процесс роста частиц полимера при полимеризации олефинов. Оценены области возможного перегрева частиц вследствие реакции полимеризации в газовой и жидкой фазах мономера, а также в растворителе. Показано, как меняются скорости внешнего массопереноса, внутренней диффузии и реакции в частице полимера по мере ее роста. Наглядно объяснена причина необычного перехода области протекания реакции из диффузионной в кинетическую с ростом частиц. Предложена модель динамики процесса полимеризации с учетом диффузии ионов активного компонента катализатора (хлора в TixCly и кислорода в CrxOy). Результаты работы использованы при переводе процесса полимеризации пропилена в растворе гептана на высокоактивные катализаторы.

БЕРЛИН А.А., ДАНИЛОВ Ю.М., ДЕБЕРДЕЕВ Р.Я., МУХАМЕТЗЯНОВА А.Г. — 2011 г.

Приведен способ оценки степени однородности смеси и эффективности перемешивания в малогабаритных трубчатых турбулентных аппаратах. Представлено математическое описание процесса перемешивания гомогенных смесей в рамках стандартной К модели турбулентности. Приведены некоторые результаты численного моделирования.

БУЙЛИН А.М., ГУМЕРОВ А.М., ЕМЕЛЬЯНОВ В.М., ПОНКРАТОВА С.А. — 2011 г.

Для оптимизации режимов лабораторной установки непрерывной полимеризации разработан программно-аппаратный комплекс, представляющий собой двухуровневую систему: первый уровень обеспечивает интерфейс с пользователем, второй уровень – управление режимами работы установки. Проведены опытные испытания по поддержанию оптимального температурного режима и давления.

МОШИНСКИЙ А.И. — 2011 г.

Рассматривается пространственно неоднородная система, в которой протекает химическая реакция первого порядка. Как коэффициент диффузии, так и кинетический коэффициент реакции полагаются зависящими от пространственных координат. Предлагается асимптотически обоснованный метод сведения уравнения диффузии (при описанных условиях) при наличии источника (реакции) к простому кинетическому уравнению, содержащему постоянный кинетический коэффициент. Выведен функционал, позволяющий подключить к проблеме методы вариационного исчисления для определения кинетического коэффициента.

КИРИЛЛОВ В.А., МЕЩЕРЯКОВ В.Д., ШИГАРОВ А.Б. — 2011 г.

В обзоре рассмотрены публикации по экспериментальным исследованиям и математическому моделированию в области разработки каталитического риформера (преимущественно паровой конверсии метана) с неподвижным каталитическим слоем. Особенность такого риформера состоит в его интеграции с Pd-мембраной с целью производства водорода высокой чистоты для питания батареи низкотемпературных топливных элементов.

АМОСОВ Ю.И., БУРЦЕВ В.А., ЕМЕЛЬЯНОВ В.К., КИРЕЕНКОВ В.В., КИРИЛЛОВ В.А., КУЗИН Н.А., ПАРМОН В.Н., СОБЯНИН В.А. — 2011 г.

Для решения задач создания энергоэффективных двигателей внутреннего сгорания с минимальной эмиссией СО, СО2, СН и NOx предложен и экспериментально проверен в стендовых и дорожных условиях способ получения водородсодержащего газа на борту транспортного средства с его последующей добавкой к основному топливу, подаваемому в двигатель. Для реализации способа разработаны катализаторы конверсии углеводородных топлив в синтез-газ и конструкция компактного бортового генератора синтез-газа, размещаемого под капотом автомобиля, а также система управления бортовым генератором, адаптированная с системой управления двигателем транспортного средства. Экспериментально показано, что предлагаемое решение позволяет в условиях городского цикла снизить расход топлива в зависимости от режимов работы на 13–40% и значительно снизить выбросы СО, СО2 и NOx. Дана оценка перспектив применения разрабатываемой технологии для создания энергоэффективных экологически чистых двигателей.

БУДЫКА А.К., КИРШ А.А., КИРШ В.А., ХМЕЛЕВСКИЙ В.О. — 2011 г.

Исследован проскок субмикронных частиц через тонковолокнистые фильтрующие материалы. Существующий теоретический подход к описанию тонкой фильтрации аэрозолей, развитый на основе веерной модели фильтра, сопоставлен с экспериментами, полученными на установке “TSI 31-60”. Монодисперсные аэрозоли хлорида натрия и диоктилфталата пропускались через несколько слоев фильтрующих материалов, состоящих из ультратонких полидисперсных волокон. Из измерений следует, что логарифм коэффициента проскока частиц с радиусом r = 0.05–0.2 мкм прямо пропорционален числу слоев. Найденные из опытов в этом диапазоне r значения радиусов наиболее проникающих частиц r* и соответствующие им значения коэффициентов захвата удовлетворительно согласуются с расчетами, выполненными для модели веерного фильтра в режиме диффузионного осаждения частиц конечного размера с учетом эффекта скольжения газа на волокнах, действия запаздывающих сил Ван-дер-Ваальса, а также с учетом полидисперсности волокон и неоднородности структуры фильтров. Для частиц с r < 0.04 мкм измеренные проскоки не соответствуют экспоненциальному закону фильтрации. Проскок возрастает через каждый последующий слой материала.

ГОРДЕЕВ Л.С., КОМИССАРОВ Ю.А., ЦЗЯН ЧЖИЦЯН — 2011 г.

Получено аналитическое решение для профиля концентрации жидкости по длине аэротенка для системы кислород–вода и эффективности разделения аэротенка в процессе абсорбции кислорода водой, что позволит определить кинетику массопередачи, а также размер аэротенка и оптимальные режимы его работы.

КАРСАКОВ С.А., ПАВЛОВ О.С., ПАВЛОВ С.Ю. — 2011 г.

Даются физико-химическое обоснование и усовершенствованные более эффективные технологии разделения С4-углеводородов и очистки 1,3-бутадиена с помощью полярных экстрагентов: бескомпрессорная экстрактивная ректификация с применением промежуточного десорбента, экстрактивная ректификация бутан-н-бутеновой фракций с предварительной изомеризацией 1-бутена в 2-бутены, объединенная очистка 1,3-бутадиена от -ацетиленов С4 и метилаллена ректификацией с малым вводом экстрагента, а также умеренное гидрирование бутенина в С4-фракциях и отгонка пропина из них.

ТОЙККА А.М., ТОЙККА М.А., ЦВЕТОВ Н.С. — 2011 г.

Представлены новые экспериментальные данные о растворимости и фазовом равновесии жидкость–жидкость в системе вода–н.пропиловый спирт–н.пропилацетат при политермических условиях. Приведены результаты моделирования равновесия жидкость–жидкость на основе модели “UNIFAC”.

ВОРОТЫНЦЕВ В.М., ВОРОТЫНЦЕВ И.В., ДРОЗДОВ П.Н., КИРИЛЛОВ Ю.П. — 2011 г.

Проведен расчет степени разделения для легкопроникающей примеси в мембранном модуле при низкой проницаемости очищаемого газа через мембрану. Показано, что зависимость степени разделения от проницаемости очищаемого газа при постоянной скорости отбора очищенного продукта имеет экстремальный характер. Такой характер зависимости степени разделения в мембранном модуле повлияет и на величину степени разделения в гибридных процессах, например при абсорбционной первапорации.

ВАСИЛЕВСКИЙ М.В., ЗЫКОВ Е.Г., РАЗВА А.С. — 2011 г.

На основе представления дисперсной фазы как сплошной среды из частиц рассмотрен процесс концентрирования частиц при турбулентном движении аэрозоля в циклонном аппарате. При этом использовались известные результаты аэродинамических исследований потоков в циклонных аппаратах. Получены расчетные уравнения эффективности концентрирования частиц в циклонном аппарате, не требующие привлечения экспериментальных коэффициентов по сепарации частиц.

БОЧКАРЕВ А.А., ГЕШЕВ П.И., ПОЛЯКОВА В.И., ЯВОРСКИЙ Н.И. — 2011 г.

Излагается новый, более практически полезный подход к установлению связи отражательных свойств окрашенной поверхности с физическими свойствами краски и с технологическими параметрами при покраске. Создана простая формальная динамическая модель деформации капли краски типа “металлик” при ее взаимодействии с окрашиваемой поверхностью. В физической модели учтены основные силы, ответственные за динамику деформации капли: силы поверхностного натяжения, вязкого трения, упругости и инерции и использована новая реологическая модель, пригодная для аппроксимации вязкости красок в широком диапазоне скорости деформации. Для создания математической модели применен метод интегральных уравнений баланса массы, импульса и энергии. С помощью модели вычислены наиболее важные стадии деформации капель краски при их осаждении на окрашиваемую поверхность, влияющие на ориентацию частиц пигмента. Для этих стадий составлены характерные аппроксимирующие деформацию функции от чисел Рейнольдса и Вебера, которые оказались полезными для обобщения результатов экспериментального исследования всего реального процесса покраски.

БОЖЕВОЛЬНОВ В.Е., КОЗЛОВСКАЯ Э.Д. — 2011 г.

РУДАКОВ Д.Г., СКВОРЦОВА М.И., ТИМОШЕНКО А.В. — 2011 г.

Разработаны алгоритмы исчерпывающей генерации схем ректификации n-компонентных зеотропных смесей для случаев: 1) последовательности простых двухсекционных колонн; 2) последовательности, включающей комплексы с частично связанными материальными и тепловыми потоками. Описание алгоритмов ориентировано на последующую разработку соответствующих компьютерных программ. Для генерации схем ректификации использованы специальные матричные представления этих схем, эквивалентные их графическим представлениям. Приведены примеры, иллюстрирующие работу предложенных алгоритмов. Установлено, что общее число схем с частично связанными потоками равно .

РУДАКОВ Д.Г., СКВОРЦОВА М.И., ТИМОШЕНКО А.В. — 2011 г.

Разработаны алгоритмы исчерпывающей генерации схем экстрактивной ректификации n-компонентных смесей с одним бинарным азеотропом для случаев: 1) последовательности двухотборных колонн; 2) комплексов с частично связанными тепловыми и материальными потоками. Алгоритмы ориентированы на последующую разработку соответствующих компьютерных программ. На основе предложенной процедуры конструирования схем экстрактивной ректификации составлены каталоги всех схем при n = 2, 3, 4 в первом случае. Выведено три рекуррентных уравнения, позволяющих найти общее число схем для заданного n в зависимости от того, где находится азеотропная пара в исходной последовательности веществ, упорядоченной по возрастанию температур кипения (в начале, в конце или строго внутри нее).