Некоторые Актуальные направления исследования процессов сушки от органических растворителей

Некоторые актуальные направления исследования процессов сушки от

органических растворителей

Ю.В. Пахомова, А. О. Сироткин, Р.С. Загребнев Тамбовский государственный технический университет, Тамбов

Аннотация: Рассмотрены существующие и перспективные способы сушки покрытий от органических растворителей. Отмечена важная роль температурной кинетики сушки, определяющей скорость химических и реологических процессов обработки. Показана решающая роль конструкторско-технологических решений. Определены основные проблемы экспериментальных исследований, расчета и моделирования, энергоресурсосбережения и экологии при разработке процессов и оборудования для испарения растворителей и обработки покрытий.

Ключевые слова: кинетика, сушка, растворитель, режим, эксперимент, моделирование, покрытие.

Процессы, включающие испарение растворителей и сушку покрытий находят широкое распространение в производствах адгезионных, электроизоляционных, антикоррозионных, герметизирующих и др. покрытий; свето- и магниточувствительных, люминисцирующих, волнопоглощающих и пр. материалах и т.п. [1-3]. Испаряемые неводные растворители, как правило, обладают специфическими теплофизическими и диффузионными свойствами. Они обычно более летучи, дороги, пожароопасны и токсичны [4, 9]. Качество получаемых после сушки материалов сильно зависит от механизма испарения и от температурной кинетики, которая сама зависит от механизма испарения и определяет скорость химических и реологических процессов [8, 11].

Соответственно возникают проблемы экспериментальных исследований, инженерных расчетов и моделирования, энерго-ресурсосбережения и экологии в процессах испарения органических растворителей [5].

Основные применяемые способы проведения процессов испарения растворителей и сушки покрытий включают в себя, как правило:

1. Схемы с комбинированным теплоподводом, предусматривающие при необходимости операции отверждения или другой обработки покрытий, рекуперации или дожигания паров растворителя.

2. Схемы с отводом смеси конденсата растворителя и воды на отстаивание и очистку.

3. В последнее время активно используется сушка в среде инертного газа (как правило, азота) с отводом конденсата и возвратом газа, насыщенного парами растворителя, в цикл;

4. Схемы сушки в собственных парах растворителя с отводом конденсата и подсасываемого воздуха являются наиболее редкими и экологически опасными способами [6].

В промышленности, как правило, используются определенные элементы указанных схем. Например, рекуперация растворителей производится, в основном, периодической адсорбцией. Взрывобезопасность обеспечивается отводом статического электричества и работой на концентрациях ниже предела взрывоопасности, а иногда запретом рециркуляции [7].

Важнейшими научно-технологическими проблемами исследования процессов сушки от органических растворителей являются вопросы механизма и кинетики сушки, которые при обработке покрытий сильно осложняются, вплоть до образования экстремумов на кинетических кривых. С ними связаны вопросы обеспечения заданного качества покрытий и возможных проявлений явлений структурообразования, приводящих дефектам покрытий. Нами разрабатываются определенные подходы к моделированию образования поверхностных структур, кинетики процессов испарения и сушки, а также химических и реологических процессов при сушке [9].

Проблемы реализации эффективных, энергоресурсосберегающих и экологичных схем сушильно-термического оборудования для испарения

растворителей и обработки покрытий удовлетворительного промышленного решения в мировой практике до сих пор не имеют.

Например, наличие щелей для входа и выхода высушиваемого материала, даже при устройстве специальных задерживающих устройств (завес), приводит к выбросам пара с конденсацией на оборудовании и материале или к подсосам воздуха, приводящим к необходимости последующего удаления из них растворителя, взрывоопасности, потерям, вредным выбросам и пр [10].

Налипание высушиваемого продукта на стенки аппарата, формирование агломератов, пыление приводят к необходимости неудобной чистки, возможным возгораниям, загрязнению обрабатываемого материала и браку.

Отвод конденсата в замкнутых схемах сушильного агента, как правило, сопровождается удалением подсосанного в аппарат воздуха, насыщенного парами растворителя.

Вопросы энергосбережения путем теплоутилизации и теплотрансформации при сушке от органических растворителей по сравнению с сушкой от воды также актуальны и аналогичны. Их решение может несколько облегчаться меньшими теплотами испарения и температурами, но затрудняться наличием конденсирующихся и пожароопасных паров.

Решение проблем совершенствования процессов и оборудования для испарения растворителей и обработки покрытий в целом аналогично проблемам совершенствования других сушильно-термических производств, но имеет свои специфические вышеупомянутые особенности. Успешное решение этих проблем возможно только при комплексном подходе: необходим комплекс научно-исследовательских разработок, целью которого является понимание механизма и кинетики процесса и изобретательско-конструкторская деятельность, направленная на целеустремленное

отыскание решений, учитывающих все особенности, лимитирующие работоспособность и надежность оборудования.

Литература

1. Пахомов, А.Н. Кинетика сушки дисперсий на твердых подложках : дис. ... канд. техн. наук : 05.17.08 : защищена : 16.03.2001 / Пахомов Андрей Николаевич. - Тамбов, 2000. - 225 с.

2. Пахомов, А.Н. Сушка капель жидких дисперсных продуктов/ А.Н. Пахомов, Ю.В. Пахомова - М.: Издательство «Перо», 2013. - 122с.

3. Пахомова, Ю.В. Кинетика сушки капель жидких дисперсий на диффузионно-непроницаемых подложках: дис. ... канд. техн. наук: 05.17.08: защищена 23.12.2011 : утв. 23.12.2012 /Пахомова Юлия Владимировна. -Тамбов, 2011. -283 с.

4. Пахомов А.Н. Типы кинетических кривых, получаемых при сушке капель жидких дисперсных продуктов/А.Н. Пахомов, Ю.В. Пахомова// Химическая технология. - 2014. - №10. - С. 620-623.

5. Богомягких, В.А. К определению условного диаметра реальной частицы дискретного сыпучего тела / В. А. Богомягких, А. Л. Климович, А.С. Ляшенко // Инженерный вестник Дона, 2014, №3. URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n3y2014/2468

6. Пахомов, А.Н. Возможности самоорганизации дисперсных систем при сушке на подложке / А.Н. Пахомов, Ю.В. Пахомова, Е.А. Ильин // Вестник Тамбовского государственного технического университета. - 2012.- Т. 18, №3. - С.633 - 637.

7. Савушкин, А.В. Электроаэрозольное увлажнение воздуха. Особенности подбора параметров работы генератора / А.В. Савушкин, П. Л. Лекомцев, Е.В. Дресвянникова, А.М. Ниязов// Инженерный вестник Дона, 2012, № 2. URL:ivdon.ru/magazine/archive/n2y2012/857

8. Пахомов, А.Н. Интенсификация процесса сушки жидкой послеспиртовой барды в аппарате с кипящим слоем инертных тел / А.Н. Пахомов, Н.С. Сорокина, А.В. Баландина // Инженерный вестник Дона, 2014, №4. URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n4y2014/2727

9. Пахомова, Ю.В. Оценка качества готового продукта при сушке жидких дисперсных веществ / Ю.В. Пахомова, В.И. Коновалов // Вопросы современной науки и практики. Университет им. В.И. Вернадского. - 2011. -№ 2(33). - С. 407-412.

10. Pakhomova Yu.V. Product supply and monitoring of fluidized bed/ Yu.V. Pakhomova, M.A. Mamedova, D.A. Krivopalova, V.V. Kochetov// European Applied Sciences: challenges and solutions 2nd International Scientific Conference. Stuttgart, Germany, 2015. - pp. 121-122.

11. Pakhomov A.N. Method of determination of adhesion of the film dries distillery grains on the substrate/A.N. Pakhomov, R.Y. Banin, E.A. Chernikh, E.Y. Loviagina, N.S. Sorokina // Applied and Fundamental Studies : Proceedings of the 5th International Academic Conference. - St. Louis, USA: Publishing House Science and Innovation Center, 2014. - pp. 71-72.

References

1. Pakhomov, A.N. Kinetika sushki dispersiy na tverdykh podlozhkakh [The kinetics of drying of the dispersions on solid substrates]: dis. ... kand. tekhn. nauk: 05.17.08: zashchishchena : 16.03.2001. Pakhomov Andrey Nikolaevich. Tambov, 2000. 225 p.

2. Pakhomov, A.N., Pakhomova Yu.V. Sushka kapel' zhidkikh dispersnykh produktov [Drying drops of liquid dispersed products]. M.: Izdatel'stvo «Pero», 2013. 122p.

3. Pahomova, Ju.V. Kinetika sushki kapel' zhidkih dispersij na diffuzionno-nepronicaemyh podlozhkah [The kinetics of drying drops of liquid dispersions on the diffusion-impermeable substrates]: dis. ... kand. tehn. nauk: 05.17.08: zashhishhena 23.12.2011: utv. 23.12.2012. Pahomova Julija Vladimirovna. Tambov, 2011. 283 p.

4. Pakhomov, A.N., Pakhomova Yu.V. Himicheskaja tehnologija. 2014. №10. pp. 620-623.

5. Bogomyagkikh V.A., Klimovich A.L., Lyashenko A.S. Inzenernyj vestnik Dona (Rus), 2014, №3, URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n3y2014/2468

6. Pakhomov, A.N., Pakhomova Yu.V., Ilin E.A. Vestnik Tambovskogo gosudarstvennogo tehnicheskogo universiteta. 2012. V. 18, №3. pp.633 - 637.

7. Savushkin A.V., Lekomtsev P.L., Dresvyannikova E.V., Niyazov A.M. Inzenernyj vestnik Dona (Rus), 2012, № 2. URL: ivdon.ru/magazine/archive/n2y2012/857

8. A.N. Pakhomov, N.S. Sorokina, A.V. Balandina Inzenernyj vestnik Dona (Rus), 2014, №4. URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n4y2014/2727

9. Ju.V. Pahomova, V.I. Konovalov Voprosy sovremennoj nauki i praktiki. Universitet im. V.I. Vernadskogo. 2011. № 2(33). pp. 407-412.

10. Yu. V. Pakhomova, M.A. Mamedova, D.A. Krivopalova, V.V. Kochetov European Applied Sciences: challenges and solutions. 2nd International Scientific Conference. Stuttgart, Germany, 2015. pp. 121-122.

11. A.N. Pakhomov, R.Y. Banin, E.A. Chernikh, E.Y. Loviagina, N.S. Sorokina Applied and Fundamental Studies : Proceedings of the 5th International Academic Conference. St. Louis, USA: Publishing House Science and Innovation Center, 2014. pp. 71-72.