Том 59, № 3 (2025)

Выполнен системный анализ научно обоснованных способов повышения ресурсной эффективности в условиях обеспечения технологического суверенитета отрасли минеральных удобрений. Кратко описана организационная структура производства продукции отрасли и сформулированы направления обеспечения ее импортонезависимости. Описаны возможные способы, мероприятия и направления по повышению ресурсной эффективности химико-технологических процессов и химико-технологических систем азотной промышленности, сернокислотного иазотнокислотного производств, производств экстракционной фосфорной кислоты и различных видов удобрений. Обоснована роль автоматизации химико-технологических процессов и использования больших объемов данных в обеспечении энергоресурсосбережения. Выявлены узкие места в технологии минеральных удобрений. Подчеркнуто, что технологический суверенитет отрасли минеральных удобрений обеспечит импортонезависимость и технологическое лидерство в смежных отраслях экономики.

Предельные возможности процесса ректификационного разделения многокомпонентных смесей зависят от особенностей структуры диаграммы равновесия жидкость-пар, в частности от присутствия на диаграмме внутренних разделяющих поверхностей. В настоящей работе исследованы закономерности формирования структуры сепаратрических поверхностей максимальной размерности для систем разной химико-химической природы. Для систем с одноименными отклонениями, когда азеотропы относительно составляющих той же компонентности являются узловыми точками, предложен подход к определению числа седловидных азеотропов первого и (n-2) порядка и соответственно числа внутренних сепаратрических многообразий. Предлагаемый подход проиллюстрирован и подтвержден на примере модельных систем и промышленных смесей. Показана целесообразность использования одного из видов разделения (первое, второе, промежуточное) в зависимости от количества и структуры внутренних сепаратрических поверхностей. Представленные в статье исследования направлены на развитие фундаментальной теории термодинамики гетерогенных систем в части исследования структур фазовых диаграмм и механизмов их формирования с использованием термодинамико-топологического анализа в рамках общей концепции научной школы д.т.н., профессора Леонида Антоновича Серафимова.

В статье представлены новые детали алгоритма и результаты расчета тепломассообмена воды с воздухом в распылительном аппарате конической формы с учетом раннего кризиса сопротивления капель и сопутствующего ему кризиса тепло- и массообмена. Основу использованной математической модели составляют нестационарные дифференциальные уравнения течения сжимаемой среды, дополненные уравнениями тепло- и массопередачи от капель к газу. В разностных аналогах уравнений неразрывности и движения фаз использована известная явная схема Лакса−Вендроффа. Представлены рассчитанные распределения скоростей, температур фаз, давления газа, плотностей водяного пара в воздухе и насыщенного пара над поверхностью капель в двухфазном потоке. В расчетах, в частности, установлены зависимости средних температур газа и жидкости в выходном сечении аппарата и расхода газа через него от перепада давления газа, а также температуры жидкости от высоты аппарата.

Исследованы фазовые равновесия жидкость-жидкость в системах, содержащих этанол, бензол и глубокие эвтектические растворители. Изучены глубокие эвтектические растворители на основе хлорида холина в сочетании с малоновой кислотой, мочевиной и глицерином. Эксперименты проведены при температуре 293.15 К и атмосферном давлении. Определены составы равновесных жидких фаз методом спектроскопии ядерного магнитного резонанса. Рассчитаны коэффициенты распределения этанола и бензола, а также селективность глубоких эвтектических растворителей, на основе которой проведено сравнение их экстракционной способности. Полученные результаты имеют значение для разработки процессов экстракционного разделения смесей этанола и бензола.

Работа направлена на интенсификацию процесса ректификации на примере исследования бинарной смеси этанол-вода и многокомпонентной среды (спиртовый конденсат). Представлены результаты экспериментальных исследований ректификации при конденсации паров на поверхности пластины, а также на горизонтально и вертикально установленных трубах. Показано, что эффективность укрепления и разделения паровой смеси зависит от соотношения потоков жидкости и паров, удельного теплового потока, температуры теплопередающей поверхности и от способа формирования пленки конденсата. Установлена величина разности температур между теплоносителем, подаваемым к поверхности теплообмена, и конденсирующими парами, а также удельного теплового потока, выделяемого конденсирующимися парами, при которых достигается наибольшее укрепление. Осуществлен процесс теплосъема при кипении стекающей пленки воды по теплопередающей поверхности, обеспечивший сравнительно низкую разность температур при ректификации, и рассчитаны коэффициенты теплопередачи. Представлены результаты разделения многокомпонентной среды при парциальной конденсации и установлены факторы, влияющие на эффективность разделения. По результатам исследований апробирован дефлегматор насадочной колонны, позволивший получить спирт–ректификат при потерях этанола менее 1 мас.%.