Научная электронная библиотека

Монографии, изданные в издательстве Российской Академии Естествознания

НАУЧНЫЕ ОСНОВЫ ТЕХНИКИ СУШКИ ТЕРМОЛАБИЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ

Орехов В. С., Дегтярев А. В., Брянкин К. В., Леонтьева А. И.,

ВВЕДЕНИЕ

Сушка - один из самых сложных, важных и энергоемких процессов в технологии получения полупродуктов органических красителей (ПОК). Выбор метода и аппаратурного оформления процесса сушки ПОК существенно осложняется их ярко выраженными термолабильными характеристиками. Зачастую, применение традиционно используемых в химической промышленности сушильных агрегатов не позволяет достичь требуемого результата - низкой конечной влажности при сохранении концентрации целевого вещества в товарном продукте. Это связано с тем, что при длительном воздействии даже относительно невысокой температуры (45-90 °С) на органический материал наблюдается снижение концентрации основного вещества вследствие активизации процессов термического разложения целевого компонента - термодеструкции.

Учитывая, что наиболее важными показателями качества химических продуктов органического синтеза являются концентрация целевого вещества и химическая чистота, при выборе метода обезвоживания ПОК, его технологических режимов и аппаратурного оформления необходимо учитывать термическую устойчивость органических соединений.

Сформированные уровни оценки термической стойкости ПОК позволяют, руководствуясь опытными данными, осуществить выбор способа сушки и его аппаратурное оформление, а также выдать рекомендации по технологическим режимам процесса сушки.

Выбор и расчет сушильного аппарата осуществляется на основе комплексного анализа характеристик материала как объекта сушки. Данные по термической устойчивости материалов при выборе метода сушки могут быть получены экспериментально или приняты по справочной литературе как тепловые, сорбционно-структурные и гигротермические характеристики.

Учет термолабильности продуктов проводится, как правило, на этапе выбора метода сушки и предельной по максимуму температуры, но не при расчете сушильного агрегата. Полученные экспериментальные данные показывают, что даже при самых «комфортных» для высушиваемого материала условиях наблюдается уменьшение концентрации целевого продукта вследствие термодеструкции. Таким образом, при осуществлении процесса сушки ПОК необходимо учитывать наличие этого процесса (термодеструкции).

Предлагается рассматривать процесс обезвоживания ПОК как химико-технологический процесс (ХТП), включающий в себя тепло- массобменный процесс (сушку) и химический процесс (термодеструкцию). Причем оба этих процесса протекают одновременно. Эффективность такого ХТП (получение ПОК с заданной конечной влажностью при сохранении основного вещества), зависит от рассмотрения каждой составляющей ХТП в совокупности с параллельно протекающей.

Для определения формы связи влаги с ПОК и ее удельной энергии предлагается метод математического моделирования процесса взаимодействия молекулы ПОК и молекул воды на основе квантово-химического подхода, с помощью которого можно рассчитать энергию гидратации ПОК и построить зависимость теплового эффекта гидратации от количества молекул связанной воды (удельной энергии связи материала с водой).