Оценка эффективности процесса сушки полупродуктов органических красителей нафталинового ряда в режиме пневмотранспорта | Статья в журнале «Молодой ученый»

Авторы: ,

Рубрика: Технические науки

Опубликовано в Молодой учёный №5 (16) май 2010 г.

Статья просмотрена: 82 раза

Библиографическое описание:

Брянкин К. В., Дегтярев А. Оценка эффективности процесса сушки полупродуктов органических красителей нафталинового ряда в режиме пневмотранспорта // Молодой ученый. — 2010. — №5. Т.1. — С. 41-45. — URL https://moluch.ru/archive/16/1553/ (дата обращения: 18.10.2018).

Сушка является одной из конечных стадий в производстве полупродуктов органических красителей (ПОК) и условия проведения процесса в значительной степени определяют качество продукта. Выбор метода сушки для ПОК затруднен наличием у них явно выраженных термолабильных свойств [1,2]. Для сушки подобных материалов необходимо применять методы сушки с интенсивным съемом влаги [3,4].

Настоящее исследование нацелено на определение метода сушки ПОК класса нафталина – Гамма- и И-кислоты.

Экспериментальные исследования по сушке проводились на лабораторной установке (рис. 1).

Рис. 1. Принципиальная схема экспериментальной установки:
1 – сушилка кипящего слоя; 2 – сушильная камера; 3 – циклон; 4  – емкость для проб;
5 – запорное устройство; 6 – термопара; 7 – КСП; 8 – калорифер;
9 – воздуходувка; 10 – короб вытяжной системы; 11 – вытяжной вентилятор

Установка состоит из системы подачи и подогрева сушильного агента (воздуходувка (9) и калорифер (8)), корпуса сушилки (1), сушильной камеры (2), системы отбора проб (запорное устройство (5), циклон (3), емкость для проб (4)) и вентиляционной системы (короб (10) и вытяжной вентилятор (11)). Контроль температуры осуществляется при помощи термопар (6) и КСП (7).

Установка представляет собой вертикальный корпус, состоящий из двух обечаек – конической (с диаметром в узкой части 100,0 мм и в широкой 200,0 мм) и цилиндрической (с диаметром 200,0 мм). Расход воздуха контролируется методом измерения перепада давления на участке трубопровода подачи сушильного агента с использованием тарировочных зависимостей.

Для подачи воздуха в аппарат использовалась воздуходувка, обеспечивающая максимальный расход сушильного агента 0,16 м3/с и напор до 1,5×105 Па. Подогрев воздуха до температуры сушки осуществлялся в электрокалорифере, имеющем 5 независимо работающих секций суммарной мощностью 15 кВт. Температура сушильного агента устанавливалась путем регулирования электрического напряжения, подводимого к секциям калорифера.

Конструкция сушильной камеры (рис. 2) состоит из стеклянной цилиндрической обечайки (4) (диаметр 200 мм, высота 400 мм, толщина стенки 16 мм), закрепленной между опорным (3) и упорным (7) кольцами, нижней газораспределительной решетки (2) и воздушного фильтра, предотвращающего унос высушиваемого материала из зоны сушки. Воздушный фильтр состоит из газораспределительной решетки (6) и фильтровальной ткани (5). Материал фильтровальной ткани – лавсан (артикул ткани 86030). Такая конструкция сушильной камеры позволяет визуально рассмотреть особенности протекания процесса сушки в режиме пневмотранспорта.

В качестве высушиваемого материала использовался измельченный продукт с влажностью 20 % и размером частиц 50¸100 мкм.

Температура сушильного агента варьировалась в диапазоне 60¸80 °С, скорость – 1,0¸11,5 м/с.

В результате экспериментальных исследований было получено семейство кинетических кривых процесса сушки И-кислоты (рис. 3) и Гамма-кислоты (рис. 4). Их анализ позволяет сделать вывод о высокой эффективности данного метода сушки: при максимальном термическом воздействии (температура сушильного агента 80 °С) и скорости сушильного агента 3,5 м/с удается достичь заданного значения остаточной влажности (менее 0,5 %) для И- и Гамма-кислоты за 7 минут. При этом потери целевого вещества в результате термического разложения составили менее 1,0 %.

Рис. 2. Сушильная камера:

1 – прокладка; 2, 6 – газораспределительная решетка; 3 – опорное кольцо;
4 – стеклянная обечайка; 5 – фильтровальная ткань; 7 – упорное кольцо

 

Рис. 3. Кинетические характеристики процесса сушки И-кислоты в режиме пневмотранспорта при температуре сушильного агента 60 °C (1), 70 °C (2), 80 °C (3)

 

Рис. 4. Кинетические характеристики процесса сушки Гамма-кислоты в режиме пневмотранспорта при температуре сушильного агента 60 °C (1), 70 °C (2), 80 °C (3)

 

Недостатком данного метода сушки является необходимость предварительного размола высушиваемого материала, что возможно только при достижении критического влагосодержания. Для Гамма- и И-кислоты размол возможен начиная с влажности пасты 20 %. Со стадии фильтрации паста ПОК приходит с влажностью 30÷35 %. Таким образом, для реализации метода сушки в режиме пневмотранспорта необходима дополнительная стадия подсушки, что снижает экономическую эффективность производства ПОК.

Решить данную проблему предлагается путем организации совмещенного процесса подсушки-измельчения-досушки в одном комбинированном сушильном аппарате, состоящем из двух частей – дробилки-сушилки и трубы-сушилки. В зависимости от физико-механических свойств высушиваемого материала и требуемого размера частиц сухого продукта комбинированная сушилка может быть создана на базе молотковой дробилки (рис. 5),  дисмембратора (рис. 6) и других измельчителей, конструкции которых позволяют осуществить ввод сушильного агента.

 

Рис. 5. Пневматическая сушилка на базе молотковой дробилки:

1 – молотковая дробилка-сушилка; 2 – труба-сушилка

 

Процесс сушки в подобном аппарате осуществляется следующим образом: исходная паста поступает во входной штуцер дробилки-сушилки; прямотоком с ней подается сушильный агент. В дробилке продукт подсушивается и измельчается; в этой зоне снимается 65-70 % влаги, содержащейся в исходной пасте. Частицы продукта подхватываются потоком сушильного агента и выносятся в трубу-сушилку. Высушенные частицы продукта выносятся из трубы-сушилки потоком отработанного сушильного агента и отделяются первоначально в циклоне и окончательно – в рукавном фильтре.

 

Рис. 6. Пневматическая сушилка на базе дисмембратора:

1 – дисмембратор-сушилка; 2 – труба-сушилка

 

Предложенный метод сушки и его аппаратурное оформление прошли промышленную апробацию – для сушки Гамма-кислоты была применена пневматическая сушилка на базе молотковой дробилки, испытания проводились на ОАО «Пигмент», г. Тамбов. При этом были получены положительные результаты:

1)      параметры сушильного агента

·         начальная температура, °С......................................................... 170

·         температура на входе в трубу-сушилку, °С.............................. 120

·         температура на выходе из сушилки, °С.................................... 70

2)      параметры высушиваемого материала

·         начальная температура, °С......................................................... 20

·         температура на входе в трубу-сушилку, °С.............................. 35÷40

·         температура на выходе из сушилки, °С.................................... 65÷68

·         начальная влажность, %............................................................. 30

·         влажность на входе в трубу-сушилку, %.................................. 10÷12

·         влажность на выходе из сушилки, °С....................................... не более 0,5.

Концентрация целевого вещества в высушенном продукте составила не
менее 98,5 %.

Подводя итоги, можно утверждать, что для обезвоживания паст ПОК нафталинового ряда, в частности для Гамма- и И-кислоты, может быть применен метод сушки в режиме пневмотранспорта. Предложенный метод сушки и его аппаратурное оформление (комбинированная пневматическая сушилка на базе измельчителя) обеспечивают получение сухого порошкообразного ПОК с заданными качественными характеристиками. Данный вывод, базируется на результатах лабораторных испытаний и промышленной апробации.

 

Литература:

1.    Брянкин, К. В. Термостабильность полупродуктов органических красителей – фактор, определяющий выбор аппаратурного оформления стадии сушки / К.В. Брянкин, Д.О. Толмачев, А.Ю. Орлов, Е.В.  Брыкина // «Теоретические и экспериментальные основы создания новых высокоэффективных процессов и оборудования»: труды VII Международной научной конференции. – Иваново: Издательство ИГХТУ, 2005. – С. 140-145.

2.    Леонтьева, А. И. Влияние химической природы вещества на термическую устойчивость полупродуктов органических красителей / А. И. Леонтьева, К. В. Брянкин // Вопросы современной науки и практики. Университет им. В. И. Вернадского. – 2009. – № 11(25). – С. 153-156.

3.    Леонтьева, А. И. О возможностях повышения эффективности процесса сушки пастообразных полупродуктов органических красителей / А.И. Леонтьева, В.И. Коновалов, К.В. Брянкин, С.Ю. Чупрунов, Л.Н. Чемерчев, А.А. Чернов // Журнал прикладной химии. – Т. 73. Вып. 3. – 2000. – С. 456-458.

4.    Брянкин, К. В. Учет термической устойчивости органических полупродуктов при осуществлении выбора аппаратурного оформления и технологических режимов процесса сушки / К. В. Брянкин, А. И. Леонтьева, С. Ю. Чупрунов, М. А. Колмакова // «Современные энергосберегающие тепловые технологии (сушка и тепловые процессы) СЭТТ-2005». Труды Второй Международной научно-практической конференции. – М.: Изд-во ВИМ, 2005. – Т. 2. – С. 255-259.

Основные термины (генерируются автоматически): сушильный агент, метод сушки, режим пневмотранспорта, высушиваемый материал, молотковая дробилка, пневматическая сушилка, сушильная камера, фильтровальная ткань, температура, аппаратурное оформление.


Похожие статьи

Способы технологического процесса сушки материалов

При тепловой сушке влага высушиваемого материла за счет сообщенного им тепла переходит в парообразное состояние и удаляется из материала в среду сушильной камеры, т. е. при тепловой сушке материала происходит испарение влаги.

Изучение инфракрасного метода сушки зерна и зернистых...

Существует множество способов сушки зернистых материалов осуществляется с помощью разнообразных методов зерна и зернопродуктов

Изучение зависимостей кинетической кривой сушки от температуры, относительной влажности и скорости движения агента сушки.

Совершенствование процессов сушки масличных и зерновых...

семя рапса, измерение температуры, температура хранения, Совершенствование сушки, сушильный агент, семенной материал, рапсовая культура, предварительная очистка, влажный рапс, влажность семян.

Исследование процесса сушки тыквы при комбинированном...

5. Скорость акустической сушки тем выше, чем выше интенсивность ультразвукового воздействия на высушиваемый материал, однако к. п.д

Рис. 1. График процесса сушки тыквы ИК — конвективным методом при температуре сушильной камеры 60±50С.

Влияние условий хранения и сушки на надмолекулярную...

При сушке в сушильных установках происходит быстрый нагрев и обезвоживание, причем

Изучение зависимостей кинетической кривой сушки от температуры, относительной влажности и скорости движения агента сушки.

Как издать спецвыпуск? Правила оформления статей.

Интенсификация процесса сушки сельхозпродуктов...

Комбинированный метод сушки плодов и овощей является перспективным методом обезвоживания, включает в себя импульсно-акустическую обработку влажного материала

При сушке продукт подвергается внешней диффузии влаги с поверхности высушиваемого продукта.

Микроволновая установка для сушки зерна | Статья в журнале...

Изучение зависимостей кинетической кривой сушки от температуры, относительной влажности и скорости движения агента сушки.

Как издать спецвыпуск? Правила оформления статей. Оплата и скидки.

Изучение инфракрасного метода сушки зерна и зернистых материалов.

Изучение зависимостей кинетической кривой сушки от...

В конце сушки температура объекта сушки сравнивается с температурой агента сушки.

Изучение инфракрасного метода сушки зерна и зернистых материалов.

Как издать спецвыпуск? Правила оформления статей.

Построение фреймовой модели технологических задач сушки...

В настоящее время для сушки хлопка-сырца широко применяются сушилки барабанного типа, в частности высокопроизводительные сушилки 2СБ-10, развитие которых идет по пути увеличения габаритов сушильных камер.

Температура сушильного агента

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle

Похожие статьи

Способы технологического процесса сушки материалов

При тепловой сушке влага высушиваемого материла за счет сообщенного им тепла переходит в парообразное состояние и удаляется из материала в среду сушильной камеры, т. е. при тепловой сушке материала происходит испарение влаги.

Изучение инфракрасного метода сушки зерна и зернистых...

Существует множество способов сушки зернистых материалов осуществляется с помощью разнообразных методов зерна и зернопродуктов

Изучение зависимостей кинетической кривой сушки от температуры, относительной влажности и скорости движения агента сушки.

Совершенствование процессов сушки масличных и зерновых...

семя рапса, измерение температуры, температура хранения, Совершенствование сушки, сушильный агент, семенной материал, рапсовая культура, предварительная очистка, влажный рапс, влажность семян.

Исследование процесса сушки тыквы при комбинированном...

5. Скорость акустической сушки тем выше, чем выше интенсивность ультразвукового воздействия на высушиваемый материал, однако к. п.д

Рис. 1. График процесса сушки тыквы ИК — конвективным методом при температуре сушильной камеры 60±50С.

Влияние условий хранения и сушки на надмолекулярную...

При сушке в сушильных установках происходит быстрый нагрев и обезвоживание, причем

Изучение зависимостей кинетической кривой сушки от температуры, относительной влажности и скорости движения агента сушки.

Как издать спецвыпуск? Правила оформления статей.

Интенсификация процесса сушки сельхозпродуктов...

Комбинированный метод сушки плодов и овощей является перспективным методом обезвоживания, включает в себя импульсно-акустическую обработку влажного материала

При сушке продукт подвергается внешней диффузии влаги с поверхности высушиваемого продукта.

Микроволновая установка для сушки зерна | Статья в журнале...

Изучение зависимостей кинетической кривой сушки от температуры, относительной влажности и скорости движения агента сушки.

Как издать спецвыпуск? Правила оформления статей. Оплата и скидки.

Изучение инфракрасного метода сушки зерна и зернистых материалов.

Изучение зависимостей кинетической кривой сушки от...

В конце сушки температура объекта сушки сравнивается с температурой агента сушки.

Изучение инфракрасного метода сушки зерна и зернистых материалов.

Как издать спецвыпуск? Правила оформления статей.

Построение фреймовой модели технологических задач сушки...

В настоящее время для сушки хлопка-сырца широко применяются сушилки барабанного типа, в частности высокопроизводительные сушилки 2СБ-10, развитие которых идет по пути увеличения габаритов сушильных камер.

Температура сушильного агента

Задать вопрос