Венгер Любов Олександрівна. Інтенсифікація екстрагування цільових компонентів з твердої фази вакуумуванням ситеми

Краткое описание

Венгер Любов Олександрівна. Інтенсифікація екстрагування цільових компонентів з твердої фази вакуумуванням ситеми. : Дис... канд. наук: 05.17.08 2006

Венгер Л.О. Інтенсифікація екстрагування цільових компонентів з твердої фази вакуумуванням ситеми. Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.17.08 Процеси та обладнання хімічної технології”, Львів,2005.
Дисертаційна робота присвячена дослідженню процесів екстрагування цільових компонентів з лінійних капілярів та капілярно-пористих частинок. Описано гідродинаміку та масообмін в умовах вакуумування системи. Показано, що основним фактором інтенсифікації є утворення, ріст та відрив парової бульбашки. Отримано графічні залежності, які дають можливість визначити коефіцієнти турбулентної дифузії процесу екстрагування як з лінійних капілярів, такі з капілярно-пористих частинок, що дозволяє оцінити швидкість процесу. Вперше досліджено вплив вакуумування системи і пароутворення на процес десорбції. Показано, що вакуумування системи при екстрагуванні дозволяє знизити енергетичні затрати, пов’язані з подрібненням сировини. Запропоновано принципову схему масообмінного апарату для системи тверда фаза-рідина, на який отримано патент України.

На основі вивчення літературних джерел проаналізовано методи інтенсифікації процесів екстрагування з твердої фази. Метод вакуумування системи з пароутворенням на поверхні твердої фази приводить до руйнування пограничного дифузійного шару, створення умов нестаціонарності масообміну, які характеризуються високими кінетичними коефіцієнтами.

2. Змонтована експериментальна установка для дослідження процесів екстрагування в умовах вакуумування системи, дозволяє порівняння результатів екстрагування з умовами при механічному перемішуванні системи. Оригінальність методу генерування парової фази та пристрою відбору проб захищено Деклараційними патентами України. Описано загальний принцип методики експериментальних досліджень, який полягає у вивченні процесу на одиночному капілярі, окремій частинці та ансамблю частинок.
3. Досліджено гідродинаміку пароутворення в середині капілярів та визначено частоту відриву бульбашок з поверхні капіляру. Встановлено циклічний характер відриву, що підтверджує гіпотезу про нестаціонарний характер процесу екстрагування. Проведені експериментальні дослідження вказують на значне збільшення зони конвективної дифузії, що є фактором інтенсифікації процесу екстрагування.
4. Дослідженням екстрагування на одиночних капілярах встановлено наявність та розміри двох зон: конвективної та молекулярної дифузії. В умовах вакуумування зона конвективної дифузії збільшується приблизно в 3 рази порівняно з екстрагуванням при механічному перемішуванні системи.
5. Складено математичні моделі для двох зон екстрагування та визначено коефіцієнти дифузії для молекулярного переносу та ефективні коефіцієнти для конвективної дифузії.
6. Експериментально досліджено екстрагування цільового компоненту з пористої частинки, яка характеризується наявністю пор різного діаметру. Підтверджено наявність конвективної та дифузійної зон, визначено середньо-статистичні значення кінетичних коефіцієнтів та встановлено, що ступінь інтенсифікації при вакуумуванні складає величину 2.33 порівняно з механічним перемішуванням.
7. Вперше досліджено вплив вакуумування системи і пароутворення на процес десорбції. Показано, що інтенсифікація досягається, в основному, у початкові моменти десорбції , що пов’язано з наявністю десорбованого компоненту не лише на поверхні капілярів, а й у поровому об’ємі, де відсутні сили молекулярного зчеплення.
8. Дано оцінку економічної ефективності методу, що полягає у зменшенні затрат на подрібнення сировини перед екстракцією.