Технология производства из отходов полиолефинов порошкообразных сорбентов нефти (стр. 2 из 2)

Поскольку выгружаемый из реактора после стадии отгонки растворителя и фильтрации порошок содержит значительное количество (до 80 % масс) поверхностной воды, совершенно логичным представлялось исследование закономерности его сушки.

Изучение кинетики сушки порошков от воды проводили в условиях инфракрасного (ИК) подвода теплоты на специально изготовленной установке [4]. В ходе экспериментов через определенные промежутки времени фиксировались значения массы и температуры обрабатываемого порошка, с использованием которых строились кривые сушки. Для определения коэффициента массоотдачи были выполнены модельные эксперименты, заключающиеся в изучении кинетики испарения воды в тех же условиях, при которых проводились опыты по сушке порошка.

В результате выполненных экспериментов и обработки полученных данных было установлено, что сушка порошка реализуется в основном (до 95 %) в первом периоде. Показано также, что с увеличением плотности ИК-потока и уменьшением толщины слоя порошка длительность этой стадии уменьшается. Получены численные значения коэффициента массоотдачи и коэффициента, учитывающего понижение давления водных паров над порошков в зависимости от его влагосодержания.

Для построения математической модели сушки порошка в тонком слое (5-10 мм) применительно к условиям, реализуемым на пилотной установке, были приняты следующие допущения:

- температура и влагосодержание порошка постоянны по высоте слоя в любой момент времени;

- поверхностью испарения является площадь, занимаемая порошком, размещенным в кювете установки;

- плотность ИК-потока не изменяется в ходе процесса.

На основе полученных данных и принятых допущений была разработана математическая модель стадии сушки [4], описывающая изменение температуры и влажности порошка в условиях периодического процесса.

Компьютерная реализация в пакете MathCAD разработанной модели приводит, как видно из рис. 6, к удовлетворительному соответствию расчетных и экспериментальных данных, а ее использование позволяет рассчитать время сушки до требуемого значения влажности порошка в зависимости от плотности теплового потока и толщины слоя обрабатываемого материала.

Рис. 6. Кривая сушки порошка при плотности теплового потока 1087 Вг/м² и толщине слоя 10 мм. Сплошная линия -расчет, точки - эксперимент

Анализ всей совокупности полученных экспериментальных данных позволил сформулировать основные представления об аппаратурном оформлении технологии и разработать общую технологическую схему, которая приведена на рис. 7.

Рис. 7

В заключение представляется целесообразным, на наш взгляд, привести результаты экспериментов, направленных на выяснение взаимосвязи между размером частиц порошка и его сорбционной способностью. Эти эксперименты были выполнены по стандартной методике ТУ 14-10942238-03-95.

В качестве объектов исследования использовались:

- полученные нами полиэтиленовые порошки (крошка) с размером частиц от 30 до 5000 мкм, разделенные с помощью стандартных сит на четыре фракции: до 630, 1000,3000 и более мкм;

- сырая нефть Ярославского нефтеперерабатывающего завода и толуол классификации ЧДА.

Для того чтобы оценить сорбционную способность порошка, «работающего» как сорбент в реальных условиях, были проведены две серии экспериментов. Первая заключается в оценке сорбционной способности порошка непосредственно по отношению к принятому в эксперименте нефтепродукту, вторая - в оценке сорбционной способности порошка по отношению к нефтепродукту, помещенному в виде пленки различной толщины (0,2-1,4 мм) на поверхности воды. Во второй серии экспериментов оценивали суммарную (вода + органика) сорбционную емкость. Количество «захваченной» порошком воды определяли в результате специально проведенных опытов.

Результаты этих экспериментов (табл. 1 и 2) показали, что:

- увеличение размера частиц порошка более чем в пять раз приводит к ухудшению сорбционной способности на -25 и 50 % по отношению к толуолу и нефти соответственно;

- при сорбции органики с поверхности воды порошок одновременно с нефтепродуктами «захватывает» воду, содержание которой в общей массе захваченной жидкости уменьшается от ~80 до ~20 % по мере увеличения толщины слоя органической жидкости;

- суммарная сорбционная способность порошка по отношению к нефтепродуктам и воде увеличивается приблизительно в 2 раза при семикратном увеличении толщины пленки нефтепродуктов;

- оцененная в условиях отсутствия нефтепродуктов водоемкость нефракционированного порошка ПЭНП, который обладает исключительной плавучестью, составляет 0,02 г/г.

Также установлено, что специфической особенностью порошков ПЭНП как сорбентов является их способность к переводу жидких нефтепродуктов в твердое состояние.

ЛИТЕРАТУРА

1. Самойлов Н.А., Хлесткий Р.Н., Шеметов А.В., Шаммазов А.А. Сорбционный метод ликвидации аварийных разливов нефти и нефтепродуктов: Учеб. пособие. - М.: Химия, 2001. - 150 с.

2. Мизеровский Л.Н., Почивалов К.В. // Известия вузов. Химия и хим. технология 2007. - Т. 50. - Вып. 3. - С.72-78.

3. Почивалов К.В. Физико-химические основы процесса экстракции полимерного компонента из пористого вязко-упругого полимерного материала. Дисс. докт. хим. наук. - 02. 00.06 - Иваново, 2002. -314 с.

4. Каленова О.С. Моделирование тепло-массообменных процессов в технологии получения порошков полиолефинов. Дисс... канд. техн. наук - 05.17.08 — Иваново, 2008. - 114 с.

5. Каленова О.С, Липин А.Г., Почивалов К.В., Юров М.Ю. // Известия ВУЗов. Химия и химическая технология. - 2007. - Т. 50. -Вып. 3.-С. 94-98.