Том 57, № 5 (2023)

В работе рассмотрен процесс выделения перфтор(7-метилбицикло[4.3.0]нонана) (МБЦН) из промышленной смеси продуктов фторирования декалина или нафталина. Согласно экспериментальным данным, ректификационное разделение позволяет концентрировать МБЦН до фракции с содержанием основного компонента более 0.950 масс. д., после чего эффективность процесса начинает быстро снижаться; при достижении концентрации 0.975 масс. д. разделения уже практически не наблюдается (величина коэффициента разделения \({{K}_{{{\text{sep}}}}}\) → 1). В настоящей работе предложен и на полупромышленной ректификационной колонне периодического действия реализован процесс очистки МБЦН методом гетероазеотропной ректификации с применением ацетона (Ац) как разделяющего агента. Данный метод позволяет существенно интенсифицировать финальную стадию очистки и повысить содержание МБЦН с 0.950 до более чем 0.998 масс. д., массовая доля отбора обогащенной фракции составляет более 0.85 от загрузки, выход по продукту более 88%. В работе приведены значения коэффициентов разделения между дистиллятом и кубовым продуктом и коэффициентов обогащения для целевого и примесных компонентов; для бинарной системы МБЦН–Ац определены данные о фазовом равновесии жидкость-жидкость и характеристики гетероазеотропа.

Каскад смесительно-отстойных экстракторов может работать как в режиме противоточной экстракции, так и в режиме хроматографии. При работе в режиме хроматографии органическая фаза не выводится из экстракторов, а циркулирует между смесительной и отстойной зонами в каждом аппарате. Настоящая работа посвящена теоретическому анализу процессов разделения в каскаде смесительно-отстойных экстракторов при работе каскада в режиме жидкость-жидкостной хроматографии и противоточной жидкостной экстракции. Рассмотрены обычные технологические схемы процессов хроматографического разделения и схемы с рециклом водной фазы. Показана перспективность применения в экстракционных технологиях принципов хроматографии для получения чистых и сверхчистых продуктов в промышленном масштабе.

Представлена аналитическая модель гетерогенной реакции твердое–жидкость с возникновением газообразной фазы базирующаяся на анализе основных параметров, оказывающих наиболее существенное воздействие на интенсивность происходящей реакции. Показано наличие газожидкостных диссипативных структур в виде чередующихся потоков реагирующих фаз, совершающих релаксационные пульсации. Приведено описание процессов формирования пузырьков, их отрыва, движения, имеющих удовлетворительную адекватность. Описана динамика и условия формирования пузырька газа на твердой поверхности реагирования. Получены соотношения для оценки коэффициентов массообмена, коррелирующие с экспериментальными данными. Разработанная аналитическая модель гетерогенной реакции позволит лучше понимать сущность протекания процессов плавления в рудотермических печах, что даст возможность вносить изменения в технологический процесс данных установок, опирающиеся на качественно новые параметры характерных для них реакций. Анализ гидродинамики с формированием газовой фазы аналитическими и численными методами позволил получить соображение о форме протекания жидкой фазы. Типичным является присутствие гидродинамических структур, определяющих упорядоченное движение жидкой фазы при разнообразных методах подачи газовой фазы. Определены значения критических параметров массопереноса. В отличие от процесса кипения наличие кризисного режима при гетерогенной реакции невыполнимо из-за экранирования поверхности реакции.

Дано компактное и исчерпывающее толкование основ энергодинамики и показано, что она существенно раздвигает горизонты естествознания и открывает новые пути совершенствования научных основ химической технологии.

Проведены теплотехнические эксперименты c лабораторными водо-водяными теплообменниками типа “труба в трубе” одинаковых конструктивных параметров с внутренними гладкой и профилированными трубками. Профилирование трубок осуществлялось конфузор-диффузорными сужениями проходного сечения внутренней трубки, образуемыми деформацией их стенок, и размещаемыми по длине с постоянным, и одинаковым для всех профилированных трубок, шагом. Полученные результаты показали зависимость интенсификации теплоотдачи трубного канала от определяющих критериев Рейнольдса и Прандтля, причем зависимость от второго значительно сильнее, чем от первого. По крайней мере, в тех случаях, когда теплоносителями является вода.

В ряде случаев колебательный режим позволяет провести реакцию с большей селективностью по целевому продукту. Для организации производства в данном режиме необходимо определить условия, при которых возникают колебания, а также рассмотреть сам характер колебаний. В работе проведен параметрический анализ базовой кинетической модели колебательной реакции без автокатализа. Определены границы параметров, при которых система имеет колебательный характер. Построены фазовые портреты системы, бифуркационные кривые. Проведен анализ стационарных состояний системы. Определены тип и количество стационарных состояний. Показано, что система при определенных параметрах имеет три стационарных состояния: два неустойчивых узла и седло. Параметрический анализ базовых моделей позволит подобрать начальные приближения для расчетов более сложных моделей реальных реакций.

В статье представлены новые детали алгоритма и сравнение результатов расчета тепломассообмена воды и воздуха в распылительном аппарате в режимах прямо- и противотока фаз 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 распределения скоростей, температур фаз, плотностей водяного пара в воздухе и насыщенного пара над поверхностью капель в двухфазном потоке, рассчитанные для сравнения режимов прямо- и противотока фаз через цилиндрический аппарат. В расчетах, в частности, установлены зависимости средних температур газа и жидкости по выходному для каждой фазы сечению аппарата от расхода газа через него.