ВВЕДЕНИЕ 14
1 ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ 16
1.1. Вещества, используемые в качестве сорбента 16
1.2 Промышленные сорбенты и их применение 21
1.3 Химические, физические и механические свойства 30
1.4 Требования, предъявляемые к формуемой массе 31
1.4.1 Содержание связующей жидкости 32
1.4.2 Размер частиц 33
1.4.3 Механическая прочность 33
1.4.4 Термостойкость 34
1.5 Свойства полученных гранул 35
1.5.1 Прочность катализаторов и сорбентов 35
1.5.2 Пористость сорбентов и катализаторов 36
1.5.3 Удельная поверхность 37
1.5.4 Сорбционная емкость (каталитическая активность) 37
1.5.5 Селективность сорбентов и катализаторов 38
1.6 Способы гранулирования сорбентов 38
1.6.1 Таблетирование 39
1.6.2 Гранулирование в жидких средах 41
1.6.3 Окатывание на тарельчатом грануляторе 42
1.6.4 Пластическое (экструзионное) формование 43
1.7 Сущность экструзионного способа 46
1.7.1 Апппаратурное оформление 46
1.8 Классификация методов очистки 48
1.9 Постановка задачи исследования 50
2 МЕТОДИКИ ЭКСПЕРИМЕНТОВ 51
2.1 Характеристика объектов исследования 51
2.2 Методика гранулирования методом экструзии 53
2.3 Методика определения суммарного объема пор по адсорбции паров бензола 53
2.4 Методика определения прочности гранул 53
3 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ 55
3.1 Гранулирование сорбента с карбоксиметилцеллюлозой 55
3.2 Гранулирование сорбента с глиоксалем 61
3.3 Получение гранул с использованием МЦ в качестве связующей жидкости 68
3.4 Получение гранул с использованием ПАА в качестве связующей жидкости 74
3.5 Получение гранул с использованием жидкого стекла в качестве связующей
жидкости 79
4. ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ 88
5 РАЗДЕЛ «ФИНАНСОВЫЙ МЕНЕДЖМЕНТ, РЕСУРСОЭФФЕКТИВНОСТЬ И
РЕСУРСОСБЕРЕЖЕНИЕ» 93
6 РАЗДЕЛ « СОЦИАЛЬНАЯ ОТВЕТСТВЕННОСТЬ» 111
ВЫВОДЫ 127
СПИСОК НАУЧНЫХ ТРУДОВ 128
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 129
Приложение А 134
Высокоэффективная работа сорбентов и катализаторов в промышленности определяется не только от химико-физических свойств, применяемых контактов, но также она зависит от геометрической формы носителей. Это объясняется тем, что форма сорбентов и катализаторов существенно влияет на процессы тепло- и массообмена в слое, и на газодинамическое сопротивление. Выбор режима сорбционных и каталитических процессов позволяет увеличить экономичность производства не только за счет степени превращения (степени использования сырья), но и счёт снижения массы загружаемых контактов и понижения газодинамического сопротивления слоя. Таким образом, с лучшей стороны показали себя катализаторы и сорбенты непростой геометрической формы. На данный момент различают три главных способа формования: экструзионное (пластическое), полусухое (прессование, таблетирование) и мокрое (шликерное литьё)
Экструзионный метод отличается простотой и не требует использования дорогостоящего оборудования, обеспечивает получение контакта с достаточной механической прочностью.
Экструзионное формование, по В.Ю. Курочкину, основано на определённых механических и структурных свойствах формуемых систем, способности сорбентов уменьшать пластическую прочность под влиянием механических воздействий, и после снятия напряжения вновь восстанавливать. Именно поэтому, под влиянием механических напряжений масса становится вязкой, т.е становиться текучей и легко поддаётся продавливанию через фильер. После снятия напряжения и выхода из фильеры идет восстановление. Образовавшиеся гранулы пригодны для дальнейшей технологической обработки. Но все, же к формованию пригодны не все массы, экструзия возможна в том случае, когда масса обладает определёнными свойствами, такими как пластичность, которая придает любую форму без хрупкого разрушения, и прочность, которая, позволяет сохранить форму на последующих стадиях обработки. Простым примером экструзии может служить выделение зубной пасты из тюбика. Оборудованием здесь является металлический тюбик, сжимаемый пальцами и способный передать материалу давление вследствие уменьшения объема. Материал, в который добавлены размягчающие компоненты, выдавливается их отверстия на конце тюбика и сохраняет форму этого отверстия. Если бы удалось непрерывно удалять размягчающие компоненты из зубной пасты по выходе ее из тюбика, то она застыла бы в виде жесткого прутка.
1. Показана возможность вовлечения в производство вторичного сырья, и установлена принципиальная возможность получения экструзионным методом гранул сорбента из отходов производства.
2. Подобран оптимальный режим гранулирования с различными связующими жидкостями: карбоксиметилцеллюлозой (КМЦ), метилцеллюлозой (МЦ), глиоксалем, полиакриламидом (ПАА) и жидким стеклом с концентрациями от 0,1 до 2 % (мас.). Оптимальное массовое соотношение твердой фазы и связующей жидкости составляет Т: СЖ = 1: 0,4-0,6.
3. Исследованы физико-химические и физико-механические свойства гранул (суммарный объем пор и прочность на раздавливание), высушенных при 20 °С в течение определенного времени.
4. Использование в качестве связующей жидкости ПАА и КМЦ позволило получить сорбент с более высокими прочностными характеристиками. При этом концентрация связующей жидкости варьировалась от 0,1 до 2 % (масс.). Наиболее эффективным связующим является 2 % раствор ПАА.
5. Выдерживание гранул после формования приводит к их упрочнению и увеличению суммарного объема пор, что является одним из важных показателей для сорбентов.
