CC BY
27
УДК 667.635
МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА СУШКИ ПОЛУПРОДУКТОВ ОРГАНИЧЕСКИХ КРАСИТЕЛЕЙ В ВИБРОКИПЯЩЕМ СЛОЕ
©А.И. Леонтьева, С.Ю. Чупрунов, С.С. Толстых, Л.Н. Чемсрчев
Тампон. Тамбовский государственный технический университет
Применение метола сушки в продуваемом вибро-кипяшем слое для ряда термолабильных полупродуктов органических красителей позволяет получить более высокую концентрацию целевого вещества при общем снижении времени процесса и затрат на его осуществление. по сравнению с традиционно применяемым оборудованием для проведения процесса коидуктивной сушки.
Эксперимоггально показано, что процесс сушки некоторых полупродуктов органических красителей в продуваемом виброкипящем слое протекает в основном в первом периоде до весьма низких значений влажности (анилид ацетоуксусной кислоты (анилид ЛУК) Мц,= 1,5 %: параггаипметипфазаюн Нц,= 2.5 %). Температура слоя при и < нч, практически постоянна и равна температуре мокрого термометра, что обеспечивает мягкий и. в то же время, достаточно интенсивный процесс сушки данных полупродуктов.
При определении скорости сушки необходимо учитывать. что дтя большинства мелкозернистых полупродуктов процесс протекает в балансовой области. Например, средний размер частиц анилида АУК составляет 0,4 мм и при применении теплоносителя с невысокой начальной температурой (для анилида АУК 90° С - температура термического разложения) и не-больпшми скоростями продувки слоя (ограничивается пылением материала) расчетная высота активной зоны кипящего слоя с использованием зависимости предложенной в [ 11 составляет несколько диаметров частиц. Понятно, что практическое применение находят аппараты со слоем на порядок большей высоты. В балансовой области скорость процесса будет зависеть от начальных и конечных параметров теплоносителя, таких, как температура и в.лагос одержание. соотношения материальных потоков, проходящих через аппарат Так, для первого и второго периодов сушки исходя из балансовых соотношений можно записать.
(Х(()-Х0) г. — Г]
■Ф
виоросушилки как модели последовательно соединенных ячеек полного перемешивания оказалось неоправданным в силу нескольких причин. Так. при кажущейся простоте описания кинетики процесса в каждой ячейке, для всего аппарата решение можно получить, лишь используя промежуточную аппроксимацию полей влагосодержания в каждой ячейке, либо используя аналитическое выражение для плотности распределения но влагосодержанию в данной ячейке через преды-д\лцие. начиная с первой. В любом случае при числе ячеек порядка 150 возникающая ошибка суммируется, и ее величина влияет на точность получаемых результатов
Более точным является использование однонара-метрической диффузионной модели. Вывод уравнений материального и теплового балансов представлен в работе [3]. Некоторые авторы |4], |5) используют в качестве параметра усредненное значение влажности для данного сечения /, что не оправдано, так как в реальном процессе существует распределение материала по его влагосодержанию и скорость сушки, рассчитанная по среднему значению влагосодержания. может сильно отличаться от действительной.
Еще одним важным моментом при расчете и проектировании сушилок виброкипящего слоя является определение скорости движения материала по лотку в •зависимости от скорости сушильного areirra, углов наклона направления вибраций и короба аппарата, частоты и амплитуды колебаний.
Использование полуэмпирических формул ограничивается их низкой точностью, например, рассчитанные по нескольким кривым вымывания коэффициенты в формуле Баумана оказываются непригодны sai для расчета движения того же материала при кратном изменении частоты, амплиту ды и >гла наклона колебаний к лотк\
Предложена система дифференциальных уравнений движения частиц после их отрыва от лотка:
т • у' = РТЯ - mg • Cosa - Rv ni x' = mg Sina - Rx.
где Оха: - массовый расход абсолютно сучого материала. кг/с. О - количество материала, находящегося в с\шилке. кг. Л'(/), Х0 - конечное и начальное в.лагосо-держание теплоносителя. кг/кг. м. Мц, - текущее и критическое влагосодержание материала, кг/кг.
Предложенное в первоначаїьньїх работах [2] описание гидродинамики движения про д\ тега по лотку
где .г. у - относительные коордшшты частицы, м: а -угол наклона лотка к горизонту. Я„ Я, - сила сопротив-леиия движению частицы. $авнсящая от ее скорости по некоторому закону.
По заданным гранулометрическому составу частиц, влажности, скорости теплоносителя, физико-механическим характеристюсам материала и параметрам коле-
баний можно рассчитать как поле скоростей частиц, гак и среднюю скорость, необходимую для проведения проектного расчета вибросушилки.
ЛИТЕРАТУРА
1 Фролов В.Ф. Моделирование суш г и дисперсных материалов Л Химия. 1987 208 с
2. Чупрунов С.Ю.. Брянкин К.В. и Ор. Исследование процесса сушгн в виброгнпхщеы слое i Сборник на>-чных трудов Вып 7 Воронеж. 1997 С 90-94
3 Бабгнко В.Е и op. ТОХТ 1972 Т 6 St3 С 400-406
4 Земскова В. Т. и ор. Изв вузов Химия и хим технология 1984 Т 27 Вып 1 С 104-109
5 Ойгвнб.тк Л-4, и ор. / Хим прош-сть, 1982 У*8 С 499-504
УДК 547.455.623
ИЗУЧЕНИЕ РЕАКЦИОННОЙ СПОСОБНОСТИ АЛЬДОЗ В УСЛОВИЯХ АЛКЕНИЛАМИНИРОВАНИЯ
© А.И. Сливкин, Ю.П. Афиногенов, И.В. Аристов
Воронеж. Воронежский государственный университет
Изучено направление реакции образования Ы-аллил-О-глюкозида. Ы-аллил-О-маннознда. Ы-аллил-Ь-арабинозида. Ы-аллил-О-ксилозида, при прямом взаимодействии моноз с алкениламином щеренной основности (рК4 1 - 6). В >тсазанных значениях рКа получена информация о зависимости Кнабп-рН в диапазоне pH от 1 до 9 для водных и водно-спиртовых растворов. Установлено, что для Ы-аллил-О-глюкозида. 1^-атлил-0-маннозида. Ы-аллил-О-ксилозида, Ы-ахлил-Ь-арабинозида зависимости Ктбл-рН выражаются колокол ообразными кривыми, почти симметричными относительно оси, проходящей через точку экстремума (28° С, вода-этанол (1 : 8), С = 0,20 моль/л).
В серии реакционных систем моноза+алкекил ам!ш для заданного моносахарида максимум кривой К^-рН смещается в сторону кислых значений pH с уменьшением показателя основности алкениламина. Природа моносахарида мало алияет на расположегае максиму-ма на графике. Предполагается, что реакция Ы-гликозилирования протекает по двухетадийному механизм. Стадией, определяющей скорость, является превращение протониз1фованной формы промежуточ-ного ашпсшческого соединения (аминирующего реа-гента) в целевой продукт по схеме:
Г + НВ X, X +*Н~ щ—* Х1Г —► Р + Н~
а->
[НВ0| = (НВ) + [НВЬГ], [Хр] = [Х| + [Х*Г]
= [Х][Н*]/[ХН*Ь Кр= ГХ1р/[Г] [НВ]
К^л = (азХрКЛНЧУСРПГ + К-)[Н-] + К«ДС«)(1)
1Н*]\„п = рН^щ = 0,5 (рК4В+ рК„) (2)
Кналл - константа скорости Ы-гликозилирования.
[Х]р- равновесная концентрация промежуточного продукта.
Уравнение (1) ,шет соответствие экспериментально наблюдаемых зависимостей К„а<п-рН с выводами кислотного катализа. Обработка экспериментальных кривых Кщм-рН позволила оценить значения показателя основности протоноакцептора промежлточного соединения. Найденные значения рК1Ч (6.3: 6,8: 7,1; 6,5) можно отнести к а.миногр\тте остатка аллил амина входящего в промежуточное соединение.
Для установления особенностей поведения Ы-гликозидов в кислых средах изучался гидролиз синтезированных Ы-атлил-О-глюсозидов. Установлено. ЧТО кривые Кн^л-рН кислотного гидролиза Ы-гликозидных связей располагаются в более кислой области по сравнению с соответствующими кривыми Кщбл -pH для реакций образования Ы-гликозидов. Ки-слотно-катализ1ф\емый гидролиз Ы-аллил-О-глюкозии. М-атлил-О-маннозида. М-ахлил-О-ксилозида, Ы-ахлил-Ь-арабинозида чарактеризуется также колоколообразной зависимостью К„»6л от pH.
Можно предположить, что колоколообразный характер кривых К^е-, -pH обусловлен изменением ЛЮ01-тирующей стаддо в течке экстремального значения pH среды. Отсюда дотшение комбинации двух прото.ли-тических стало! - протонизация и депротонизация компонентов реакшп! гидролиза должно привести к >равненюо «колокола»1.
1 ЦжениксЗ Катализ в химии и энзиматогии. N1.: Мир. 1972.
