Контактная очистка парафина адсорбентами в сочетании с ультразвуковым воздействием | Статья в журнале «Молодой ученый»

Автор:

Рубрика: Технические науки

Опубликовано в Молодой учёный №12 (47) декабрь 2012 г.

Статья просмотрена: 305 раз

Библиографическое описание:

Хужакулов А. Ф. Контактная очистка парафина адсорбентами в сочетании с ультразвуковым воздействием // Молодой ученый. — 2012. — №12. — С. 114-115. — URL https://moluch.ru/archive/47/5794/ (дата обращения: 22.09.2018).

Известно, что интенсивная ультразвуковая волна, проходя через жидкость (например, расплавленный парафин), последовательно образует области сжатия и разряжения. На отдельных участках возникают газовые и паронаполненные и пустые полости, размеры которых колеблются от субмикроскопических до значительных, а время их существования – от короткого до сравнительно длительного. Это явление, называемое кавитацией, возникает под действием ультра звуковых волн с частотой 5-24 кГц. Сегодня эффект кавитации в жидкостях используют при получении стойких эмульсий, коллоидных суспензий, дисперсии частиц и др.[1, 2].

Действие кавитации обнаружено давно, но механизм его до настоящего времени окончательно не изучен. По мнению Кука [3], кавитационный эффект – это следствие ударов жидкости о поверхность твердого тела, но как именно это происходит, им не раскрывается. Доказано [4], что значительные давление возникают не только при ударе жидкости, но и при сокращении кавитационного пузырька на некотором расстоянии от поверхности твердого тела. Следовательно, эффект кавитации – это сложный физический процесс, изменяющий гидродинамическое состояние по всему объему жидкости и массообменные явления.

В настоящее время интенсивно развивается производство ультразвуковых генераторов различной мощности для использования при адсорбционной очистке парафинов на нефтеперерабатывающих заводах. В связи сказанным нами проведено экспериментальное исследование влияния ультразвукового воздействия на показатели очистки парафинов адсорбентами. В качестве последних использовали смесь (1:1) термически активированной опоки с кислотноактивированным карбонатным палыгорскитом в количестве 5% от общей массы очищаемого парафина.

Кавитацию в расплавленном парафине осуществляется с помощью ультразвуковой магнитострикционной установки на базе генератора УЗГ-10М, которая имеет следующие характеристики: потребляемая мощность- 18 кВт, пределы регулирования частоты – от 20 до 24 кГц. Использовали магнитострикционные преобразователи (излучатели) марки ПМС-6. Ультразвук, получаемый при помощи генератора (УЗГ-10М), передавали излучателям, вмонтированным в адсорбер, где образовывались стоячие ультразвуковые волны вдоль движения расплавленного парафина. При этом смесь адсорбента с парафином дополнительно перемешивали мешалкой с оборотом двигателя 150 об/мин. Продолжительность озвучивания расплавленного парафина в адсорбере менялась от 100 до 180с.

Опыты проводили при ультразвуковых частотах 20,22 и 24 кГц. По их окончании очищенные парафины анализировали согласно стандартам (табл.1).

Зависимость качества очищенных парафинов от ультразвуковой частоты воздействия

Частота ультразвука,

кГц

Цвет,

усл.

ед.

Температура

плавления,

0С

Содержание, %

Масел

серы

ароматических

углеводородов

Без ультразвука

(контроль)

7,0

55,2

1,49

0,15

1,2

20

6,0

56,0

1,21

0,10

0,9

22

5,0

56,8

0,93

0,06

0,7

24

5,0

57,2

0,90

0,05

0,6

Видно, что эффект кавитации значительно повысил качество очистки парафина по сравнению с безультразвуковым воздействием. Так, при использовании ультразвука с частотой 20 кГц цвет парафина снижается на 1 усл. ед., а при 22 и 24 кГц – на 2. При этом содержание остаточного минерального масла в парафине уменьшается с 1,49 до 0,9 %, серы- с 0,15 до 0,05%, ароматических углеводородов с 1,2 до 0,6%, температура плавления парафина повышается с 55,2 до 57,1 0С.

Увеличение частоты ультразвука выше 22 кГц (до 24 кГц) практически мало влияет на физико-химические показатели очищаемых парафинов, что указывает на целесообразность проведения данного процесса при 20-24 кГц, но не более.

Температура процесса очистки парафинов считается одним из важных параметров, влияющих на эффект кавитации при ультразвуковом излучении. Нами исследовано ее влияние в сочетании с ультразвуковым воздействием на качество очистки парафинов. При этом условия опытов оставались прежними, лишь с изменением температуры в пределах 70- 110 0С (табл.2).

Зависимость качественных показателей очищенных парафинов от температуры и ультразвукового воздействия

Температура,

0С

Температура

плавления, 0С

Цвет

усл.ед.

Содержание, % общей массы

Масел

серы

ароматических

углеводородов

Без ультразвукового воздействия

70

54,8

8,0

1,53

0,17

1,29

90

55,2

7,0

1,49

0,15

1,21

110

55,6

7,0

1,46

0,14

1,18

С ультразвуковым воздействием частотой 22кГц

70

56,0

6,0

1,05

0,08

0,79

90

56,8

5,0

0,93

0,06

0,71

110

57,1

5,0

0,90

0,05

0,67


Как видно, повышение температуры процесса очистки парафина с 70 до 110 0С по сравнению с ультразвуковым воздействием мало влияет на физико-химические показатели. Анализ представленных данных показывает, что повышение температуры с 90 до 110 0С как с ультразвуковым воздействием частотой 22 кГц, так и без него (контроль) практически незначительно меняет качественные показатели получаемых парафинов. Это подтверждает целесообразность ограничения температуры данного процесса в пределах 90-100 0С.

Механизм воздействия ультразвуковых колебаний на используемые адсорбенты можно объяснить проникновением, т.е. сорбцией колеблющихся пузырьков (сорбатов) в поры и зазоры твердых частиц. «Звуковой ветер» вызывает интенсивное перемещение адсорбентов, что повышает их сорбционную активность.

Как видно из данных табл.1 и 2, для повышения эффективности адсорбционной очистки парафина необходимо подбирать оптимальные значения температуры, ультразвуковые колебания в пределах 20-24 кГц.

Таким образом, результаты проведенных исследований позволяют рекомендовать ультразвуковое излучение для интенсификации процесса контактной очистки парафинов и повышения их качества.


Литература:
  1. Агронат Б.А. Ультразвуковая технология. М.: Металлургия, 1974. 215с.

  2. Майер В.В. Простые опыты с ультразвуком. М.: Наука, 1978. 160с.

  3. Клубович В.В. Ультразвук в технологии. М.: Знание, 1977. 64с.

  4. ГОСТ 23683- 89. Парафины нефтяные твердые. М.: Стандарт, 1989. 8с.

Основные термины (генерируются автоматически): ультразвуковое воздействие, эффект кавитации, расплавленный парафин, кГц, твердое тело, парафин, общая масса, ультразвуковое излучение, частота, температура плавления.


Похожие статьи

Ультразвуковое кавитационное удаление заусенцев...

Ультразвуковая кавитация применяется для очистки твердых тел, снятия заусенцев, эмульгирования, для образования аэрозолей и увлажнения

Частота ультразвуковых колебаний определяет интенсивность захлопываний кавитационных пузырьков.

Применение кавитации (акустических волн) для обработки...

Существуют и другие причины возникновения эффекта кавитации. Перемещаясь с потоком в область с более высоким давлением или во время полупериода сжатия, кавитационный пузырёк

Показатели молока-сырья при воздействии ультразвуковой кавитации.

Проблемы транспортировки высоковязкой и парафинистой...

Кавитация используется при ультразвуковой очистке поверхностей твёрдых тел, в

После прекращения облучения молекулы парафина и смол медленно (не менее 60 суток) восстанавливают первоначальную систему благодаря беспорядочному броуновскому движению.

Использование ультразвуковых волн для измерения расстояния...

Частота ультразвука выше уровня частот, слышимых человеческим ухом, так как его диапазон находится в пределах от 20 кГц и выше.

Точность измерения ультразвуковых датчиков напрямую зависит от температуры и давления окружающей среды (рисунок 7).

Кавитационные технологии в пищевой промышленности

При колебаниях излучателя с ультразвуковой частотой в обрабатываемой среде возникают чередования

Если же гидродинамическую кавитацию «дополнить» интересным эффектом — в

В результате этого эффект кавитационного воздействия оказывается наиболее полным.

Способы улучшения эксплуатационных свойств дизельного топлива

Характерной особенностью ультразвуковой кавитации является локальное

Температура внутри кавитационных пузырьков достигает 1500 °C при давлении от 200 кг/см2 до 1500 кг/см2.

В работе [6] установлено, что ультразвуковое воздействие приводит к разрыву...

К вопросу о биологических эффектах электромагнитного...

К вопросу о биологических эффектах электромагнитного излучения радиочастотного диапазона.

Кроме теплового, ЭМИ может оказывать действие по типу электростимуляции (при частотах менее 100 кГц) [11].

Ультразвуковая обработка как перспективный метод повышения...

Ключевые слова: ультразвуковая обработка, ультразвук, ультразвуковая колебательная система.

Основой ультразвуковой обработки является применение упругих волн с частотой колебаний от 20 кГц до 1 ГГц и они неуловимы на слух.

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle

Похожие статьи

Ультразвуковое кавитационное удаление заусенцев...

Ультразвуковая кавитация применяется для очистки твердых тел, снятия заусенцев, эмульгирования, для образования аэрозолей и увлажнения

Частота ультразвуковых колебаний определяет интенсивность захлопываний кавитационных пузырьков.

Применение кавитации (акустических волн) для обработки...

Существуют и другие причины возникновения эффекта кавитации. Перемещаясь с потоком в область с более высоким давлением или во время полупериода сжатия, кавитационный пузырёк

Показатели молока-сырья при воздействии ультразвуковой кавитации.

Проблемы транспортировки высоковязкой и парафинистой...

Кавитация используется при ультразвуковой очистке поверхностей твёрдых тел, в

После прекращения облучения молекулы парафина и смол медленно (не менее 60 суток) восстанавливают первоначальную систему благодаря беспорядочному броуновскому движению.

Использование ультразвуковых волн для измерения расстояния...

Частота ультразвука выше уровня частот, слышимых человеческим ухом, так как его диапазон находится в пределах от 20 кГц и выше.

Точность измерения ультразвуковых датчиков напрямую зависит от температуры и давления окружающей среды (рисунок 7).

Кавитационные технологии в пищевой промышленности

При колебаниях излучателя с ультразвуковой частотой в обрабатываемой среде возникают чередования

Если же гидродинамическую кавитацию «дополнить» интересным эффектом — в

В результате этого эффект кавитационного воздействия оказывается наиболее полным.

Способы улучшения эксплуатационных свойств дизельного топлива

Характерной особенностью ультразвуковой кавитации является локальное

Температура внутри кавитационных пузырьков достигает 1500 °C при давлении от 200 кг/см2 до 1500 кг/см2.

В работе [6] установлено, что ультразвуковое воздействие приводит к разрыву...

К вопросу о биологических эффектах электромагнитного...

К вопросу о биологических эффектах электромагнитного излучения радиочастотного диапазона.

Кроме теплового, ЭМИ может оказывать действие по типу электростимуляции (при частотах менее 100 кГц) [11].

Ультразвуковая обработка как перспективный метод повышения...

Ключевые слова: ультразвуковая обработка, ультразвук, ультразвуковая колебательная система.

Основой ультразвуковой обработки является применение упругих волн с частотой колебаний от 20 кГц до 1 ГГц и они неуловимы на слух.

Задать вопрос