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.,
1.2 Полупродукты органических красителей, как объекты сушки
При выборе сушильного оборудования и режимов для осуществления процесса сушки пользуются различными классификациями влажных материалов.
По классификации А.В. Лыкова [42] все влажные материалы подразделяют на три основные группы в зависимости от коллоидно-физических свойств: капиллярно-пористые, коллоидные и капиллярно-пористые коллоидные, занимающие промежуточное положение между первыми и вторыми. Классификация А.В. Лыкова сформирована на кинетических особенностях процесса сушки отдельных групп материалов. По П.А. Ребиндеру [53] при удалении влаги из материалов энергия затрачивается на разрушение связи влаги с материалом; по величине этой энергии все влажные материалы подразделяются на три группы: энергия химической связи, физико-химической и физико-механической.
Б.С. Сажин [56] предложил классификацию влажных материалов, основанную на анализе внутренней структуры, где в качестве определяющей характеристики принят критический радиус пор. За критический радиусом пор понимается радиус наиболее тонких пор, из которых необходимо удалить влагу [58]. При этом учитывалось, что влажность материала связана с наибольшим радиусом пор, которые заполнены жидкостью, и величину влажности можно определить по следующей зависимости:
, (1.1).
где f(r) - дифференциальная функция распределения пор по размерам;
rmin - минимальный радиус поры данного материала, м;
r - текущий радиус на кривой распределения пор по размерам, соответствующий данной влажности материала, м.
По этой классификации влажные материалы разделены на четыре группы и даны рекомендации по выбору аппаратов для сушки пористых материалов каждой из групп.
Необходимо учитывать, что пасты ПОК имеют непористую структуру. Это обстоятельство исключает применение к ним данной классификации.
На основе анализа структурных и кинетических характеристик влажных материалов С.П. Рудобашта [55,54], развивая классификацию А.В. Лыкова, предложил единую классификацию систем «твердая фаза - распределяемое вещество», которая отражает кинетические особенности массопереноса в отдельных группах материалов. Выделены материалы, диффузия в которых подчиняется закону Фика i = - D grad C , (1.3) и материалы, перенос распределяемого вещества в которых не описывается законом Фика.
Учитывая, что наиболее важными показателями качества химических продуктов органического синтеза являются концентрация целевого вещества и химическая чистота [21,22,49,34,19,65,66,67], при выборе метода обезвоживания ПОК, его технологических режимов и аппаратурного оформления необходимо учитывать термическую устойчивость органических соединений.
Таким образом, вопросы, связанные с оценкой термической стабильности ПОК заслуживают особого рассмотрения. Так для ряда ПОК затруднительно определить физико-химические константы, для большинства галогенангидридов ароматических сульфокислот температуры кипения не определены из-за их термической неустойчивости [17].
Отсутствие характеристик термической стойкости веществ не всегда позволяет достоверно интерпретировать полученные экспериментальные результаты.
Предпосылками для создания классификации ПОК по их термической устойчивости в процессах сушки должны послужить научно-теоретические разработки и экспериментальные данные по их производству.
Трудность заключается в том, что критериев позволяющих оценить термическую устойчивость органических соединений, до сих пор не разработано.
Проблему целесообразно рассматривать в свете существующих теоретических представлений о классификации органических соединений по химической структуре.
Существуют различные классификации органических соединений; наиболее распространенной является классификация на основе химического строения органических соединений А.М. Бутлерова [1,23,25,26,43,44,47].
Реакции классифицируются в зависимости от способов разрыва и образования связей, способов возбуждения реакции, ее молекулярности.
Органические реакции классифицируются по нескольким направлениям:
I. Классификация по характеру превращения:
а) реакции присоединения
б) реакции замещения
в) реакции отщепления (расщепления) или элиминирования
г) перегруппировки
д) окислительно-восстановительные реакции
II. Классификация по характеру реагирующих частиц:
а) неполярные реакции (радикальные)
б) полярные или ионные реакции. Их классифицируют по характеру действия реагента: 1 - электрофильные реакции, 2 - нуклеофильные реакции
III. Классификация по числу частиц участвующих в самой медленной стадии реакции
а) мономолекулярные
б) би- и тримолекулярные реакции
Очевидно, что каждый из этих критериев классификации не является абсолютным, но позволяет выделить группы реакций, имеющих однотипные характеристики, и сделать некоторые обобщения [43].
Очевидно, что классификации органических соединений по принадлежности к определенному классу, и по типу органических реакций, тесно связаны между собой и дополняют друг друга.
Помимо вопросов, связанных с классификацией ПОК по их термической устойчивости, практически важным является разработка методов учета термодеструктивных процессов целевого вещества, которые, являясь дополнением к существующим методам выбора и расчета сушильного оборудования, позволят оптимизировать выбор технологических режимов процесса термического обезвоживания.