Дисертації та автореферати
Постійне посилання на розділhttps://repository.kpi.kharkov.ua/handle/KhPI-Press/16999
Електронна повнотекстова колекція авторефератів та дисертацій, упорядкована за назвами спеціальностей
Переглянути
2 результатів
Результати пошуку
Документ Науково-практичні основи поліпшення ефективності зневоднення кам'яновугільної смоли коксохімічного виробництва(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2023) Банніков, Леонід ПетровичДисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.17.07 − хімічна технологія палива та паливно−мастильних матеріалів. – Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут», Харків, 2023 р. Об’єкт досліджень – технологічні процеси утворення та виділення кам’яновугільної смоли, інших хімічних сполук коксування при первинному охолодженні і виділенні конденсатів коксового газу. Предмет досліджень – закономірності формування сукупності чинників, що визначають стійкість системи «кам'яновугільна смола–надсмольна вода», а також методи реагентного впливу і спрямованого зниження в'язкості системи, що обумовлюють підвищення якості товарної кам’яновугільної смоли. Дисертацію присвячено розробці технологічних прийомів впливу на фактори обводнення кам’яновугільної смоли, а також засобів підвищення плинності смоли високого ступеню піролізу та розробці фізико–хімічних засад використання реагентів для прискорення зневоднення у умовах традиційного коксохімічного виробництва України. Наукова новизна отриманих результатів полягає в тому, що на підставі теоретичних та експериментальних досліджень здобувачем вперше: – розвинуто уявлення стосовно механізму впливу α1–фракції кам'яновугільної смоли на стабілізацію емульсій типу «вода у кам'яновугільній смолі». Встановлено, що α1–фракція має вищий у порівнянні з α–фракцією інтегральний розрахунковий дипольний момент. На основі цього висунута гіпотеза про посилення ван–дер–ваальсових взаємодій фракції «α1» з компонентами водної фази емульсії, що повинно обумовлювати більш стабільну емульсію у порівняні з α–фракцією. Ця гіпотеза експериментально підтверджена для смол різного ступеня піролізованості даними кореляційного аналізу міжпоказниками вмісту води і α1–фракції кам’яновугільної смоли у емульсії. Для фракції «α1» коефіцієнт кореляції цих параметрів становить 0,89, а для фракції «α» – 0,74. – встановлено, що при руйнуванні емульсії «вода в смолі» руйнується шар стабілізуючих емульсію молекул фракції «α1», які локалізовані на границі розподілу фаз. При цьому у водну фазу з фракції «α1» переходять сполуки збагачені цинком. Вміст цинку у водній фазі є маркером руйнування емульсії. Для смол високого ступеня піролізованості зафіксований більший вміст цинку у водній фазі ніж для низькопіролізованих смол. – для кам'яновугільних смол залежно від ступеня піролізованості уточнено значення коефіцієнтів залежності в'язкості від температури у загальній формулі «DIPPR 101». Це дозволяє підвищити точність розрахунків в'язкостікам'яновугільних смол при їх густині 1170–1220 кг/м3, в діапазоні температур 35-80 оС на 6,8–16,6 %. Крім того, це дозволяє забезпечити коригування в'язкості смоли та прогнозування граничних значень плинності смоли за різних температур. – розвинуто уявлення про механізм стабілізації емульсії «вода в кам'яновугільній смолі» пилоподібними частинками вугілля різного ступеня метаморфізму. Встановлено, що найбільш обводнена і стійка емульсія утворюється при використанні як стабілізатора вугілля марки "Ж". Для малометаморфізованого вугілля адгезійний контакт зі смолою зумовлений міжмолекулярними зв'язками переважно функціональних груп, а для високометаморфізованого вугілля – переважно гідрофобними взаємодіями. Для вугілля середнього ступеня метаморфізму мають місце як взаємодії функціональних груп, так і гідрофобні взаємодії зі смолою. На основі цього нами висунуте припущення про сильнішу адгезію смоли до вугілля середньої стадії метаморфізму у порівнянні з мало– і високометаморфізованим вугіллям. – встановлено, що агрегація α1–фракції у надмолекулярні структури, яка відбувається під час збільшення її вмісту в смолі, супроводжується зниженням полярності цієї фракції за рахунок зменшення кількості поверхневих функціональних груп. Як наслідок, погіршується ефективність використання деемульгаторів групи проксанолів з середньою молекулярною масою 3000–3600 а.о.м. і середньою молекулярною масою поліоксіпропіленового блоку 1750–2200 а.о.м. У цьому випадку рекомендується використовувати гідрофільні реагенти–деемульгатори або введення у деемульгуючу композицію додаткового реагента–змочувача. Практичне значення отриманих результатів для коксохімічної промисловості полягає у тому, що на основі проведених досліджень уперше для зневоднення кам'яновугільної смоли на практично всіх підприємствах України випробувано або впроваджено застосування деемульгатора «ПМ». На основі виконаних науково–дослідних робіт і накопиченого досвіду впровадження виданих рекомендацій, а також критичного узагальнення літературних даних розроблено рекомендації для пошуку причин утворення стійких емульсій типу «вода у кам’яновугільній смолі» у відділенні конденсації коксохімічного виробництва. Виконано успішні дослідно–промислові випробування реагенту «ПМ» з добавками деемульгуючої композиції на основі реагентів «Діссолван». У промислових умовах впроваджено використання добавки до реагенту «ОС–25» для зневоднення емульсій у цеху смолопереробки. Показано, що деемульгатор «ПМ» проявляє свої властивості щодо поліпшення зневоднення смоли як у потоці руху смоли та безперервному поданні по тракту підприємства, так і в окремих сховищах у разі подачі реагенту періодичним способом. Під час експлуатації на жодному підприємстві непомічено посилення корозійної дії реагенту та ініціювання утворення осаду. Не відзначено також небажаного спінювання води барильєтного і холодильникового циклів, що могло б становити потенційну небезпеку емульгування газозбірника аж до зупинки коксової батареї. Розроблено технологічну схему дозування деемульгатору в умовах відділення конденсації коксохімічного підприємства з приготуванням розчину деемульгатора з двохступеневим дозуванням реагентів. Розроблена і впроваджена схема безпечного і ефективного дозування розчинника смоли – антраценової фракції – що дозолило забезпечити плинність смоли у критичному стані підвищеного піролізу смоли, отриманої від недозавантаженої коксової батареї, та полегшити зневоднення смоли. Порівняння ступеню зневоднення розробленого способу з існуючими аналогічними реагентами показує, що ефективність раніше застосовуваних деемульгаторів для відстоювання смол у промислових умовах становила 40–80 % та для реагенту “ПМ” 73–75 %, але для смоли з густиною 1200 кг/м3. Для зневоднення смол з густиною 1245–1280 кг/м3 і початковою вологістю 16–19 % ефективність композиції деемульгатору “ПМ” в промислових умовах становила щонайменше 50 %. Технічна новизна розробок захищена 1 патентом України на корисну модель. Теоретичні та практичні результати, які отримані під час виконання досліджень, впроваджено у практику навчального процесу кафедри «Технологій переробки нафти, газу та твердого палива» НТУ «ХПІ» (161 – хімічні технології та інженерія), кафедри хімічної технології переробки нафти та газу НУ «Львівська Політехніка», кафедри металургійного палива та вогнетривів Українського державного університету науки і технологій. У вступі обґрунтовано актуальність теми дисертації, сформульовано головну мету та завдання роботи, представлено наукову новизну та практичну цінність одержаних результатів. Перший розділ присвячено критичному аналізу сучасних уявлень щодо особливостей утворення та реагентного руйнування емульсій на основікам’яновугільної смоли, розглянуто труднощі, особливості і розвиток процесів відстоювання смоли кам’яновугільної у виробничих умовах. На основі аналізу теорії та практики реагентного руйнування емульсій «вода у маслі» вибрано напрямки досліджень. У другому розділі наведено характеристику вихідних сировинних матеріалів, визначено методи експериментальних досліджень, надано описметодів обробки масиву даних, використаних у дисертаційній роботі. Третій розділ присвячено особливостям формування емульсій на основі кам’яновугільних смол, що пов’язані зі ступенем піролізованості смоли і розділення смоло–водяної суміші у відділенні конденсації коксохімічного виробництва. Розглянуто вплив органічного та мінерального складу частинок вугілля на стабілізацію емульсій, вплив солевмісту барильєтної води на стабілізацію емульсії, та причини небажаного утворення прямих емульсій типу «смола у надсмольній воді». У четвертому розділі представлені наукові основи впливу на реологічні характеристики кам’яновугільної смоли при підвищенні температури, змішувані смол, добавок нафталіну, антрацену та антраценової фракції, впливу компонентного складу та полярних речовин. Вплив на в’язкість дисперсійного середовища дозволяє зменшити перешкоджання коалесценції крапель, поліпшити процес дифузії деемульгатора до межі розділу фаз. Досліджено в'язкість високопіролізованих смол у залежності від вмісту та характеру агрегації дисперсних частинок, надано приклад руйнування агрегатів нерозчинних у хіноліні під час змішування смол з різним гранулометричним складом речовиннерозчинних у хіноліні. П’ятий розділ присвячено розробці науково–практичних основ реагентного руйнування емульсій типу «вода у кам’яновугільній смолі». Вибрано деемульгатор та визначено його характеристики поверхневої активності, обґрунтовано вибір добавки до основного деемульгатора з метою поліпшення зневоднення важкої кам'яновугільної смоли, досліджено реагентне зневоднення кам'яновугільної смоли за допомогою композиційних реагентів–зневоднювачів важких нафт. Встановлено, що більш глибокому зниженню в'язкості смоли при додаванні деемульгатора відповідає більш висока ефективність зневоднення, а для більш в'язких середовищ потрібно враховувати вплив індексу RSN реагента. У шостому розділі наведено рекомендації для пошуку причин утворення стійких емульсій типу «вода у кам’яновугільній смолі» у відділенні конденсації коксохімічного виробництва. Показані практичні приклади і особливості застосування деемульгаторів на різних технологічних процесах відділень конденсації коксохімічних виробництв України. Наведено результати дослідно–промислових випробувань з реагентного зневоднення з подачею антраценової фракції та комплексного реагенту з добавками «Діссолван» у відділенні конденсації цеху уловлювання №2 ПРАТ «АКХЗ».Документ Науково-практичні основи поліпшення ефективності зневоднення кам'яновугільної смоли коксохімічного виробництва(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2023) Банніков, Леонід ПетровичДисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.17.07 − хімічна технологія палива та паливно-мастильних матеріалів. – Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут», Харків, 2023 р. Дисертацію присвячено створенню науково–практичних засад зневоднення кам’яновугільної смоли шляхом визначення закономірностей формування сукупності чинників, що визначають стійкість системи «кам'яновугільна смола-надсмольна вода», а також розробки методів реагентного впливу і спрямованого зниження в'язкості системи, що обумовлюють підвищення якості товарної кам’яновугільної смоли у умовах діючого коксохімічного підприємства. Досліджено особливості формування емульсій на основі кам’яновугільних смол, що пов’язані зі ступенем піролізованості смоли і розділенням смоло–водяної суміші. Розроблено теоретичні основи впливу на реологічні характеристики кам’яновугільної смоли при підвищенні температури, при змішувані смол, добавок нафталіну, антрацену та антраценової фракції, впливу компонентного складу та полярних речовин. Досліджено в'язкість високопіролізованих смол у залежності від вмісту та характеру агрегації дисперсних частинок, надано приклад руйнування агрегатів нерозчинних у хіноліні під час змішування смол з різним гранулометричним складом речовин нерозчинних у хіноліні. Вибрано деемульгатор та визначено його характеристики поверхневої активності, обґрунтовано вибір добавки до основного деемульгатора з метою поліпшення реагентного зневоднення важкої кам'яновугільної смоли, досліджено реагентне зневоднення кам'яновугільної смоли за допомогою композиційних реагентів–зневоднювачів важких нафт. Наведено практичні приклади і особливості застосування деемульгаторів на різних технологічних процесах відділень конденсації коксохімічних виробництв України і результати дослідно–промислових випробувань з реагентного зневоднення з подачею антраценової фракції та комплексного реагенту з добавками «Діссолван».