Разработка и расчет непрерывного процесса получ�

На правах рукописи




ЕВСЕЕВ Олег Владимирович

РАЗРАБОТКА И РАСЧЕТ НЕПРЕРЫВНОГО ПРОЦЕССА

ПОЛУЧЕНИЯ ПОРОШКА ПОЛИЭТИЛЕНА


Специальность 05.17.08 - Процессы и аппараты химических технологий

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Иваново 2010

Работа выполнена в ГОУ ВПО “Ивановский государственный химико-технологический университет” на кафедре “Процессы и аппараты химической технологии”.


Научный - доктор технических наук, профессор

руководитель: Липин Александр Геннадьевич


Официальные - доктор технических наук, профессор

оппоненты: Авдюнин Евгений Геннадьевич

- доктор технических наук, профессор

^
Ведущая - Учреждение Российской академии наук

организация: «Институт химии растворов РАН», г. Иваново


Защита состоится «6» декабря 2010 г. в 1000 час. на заседании совета по защите кандидатских и докторских диссертаций Д 212.063.05 в Ивановском государственном химико-технологическом университете по адресу: 153000, г. Иваново, пр. Ф. Энгельса, 7, ауд. Г-205.
Тел. (4932) 32-54-33. Факс: (4932) 32-54-33. E-mail: dissovet@isuct.ru.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Ивановского государственного химико-технологического университета по адресу: 153000, г. Иваново, пр. Ф. Энгельса, 10.


Автореферат разослан «3» ноября 2010 г.
Ученый секретарь Зуева Г.А.

совета Д 212.063.05

^
Актуальность темы

Порошковые материалы из синтетических и природных полимеров широко применяются в самых разных отраслях промышленности: в производстве пластмасс, резин, лакокрасочных материалов, косметических средств, в строительстве и дорожном строительстве, в антикоррозионной защите металлов. Полимерные порошки используются в качестве наполнителей, входящих в состав различных композиционных материалов, порошковых красок, сорбентов нефти и нефтепродуктов, для нанесения высокоэффективных антикоррозионных покрытий.

Получение порошков из полимерных отходов является одним из путей решения проблемы рециклинга полимеров. Переработка отходов полимерных материалов с целью получения полимерных порошков имеет важное значение не только с позиции охраны окружающей среды, но и с точки зрения сокращения расхода первичных полимеров, поскольку в условиях дефицита сырья полимерные отходы являются мощным сырьевым ресурсом. Однако широкому применению вторичных полимерных материалов препятствует недостаток соответствующих производственных мощностей.

Весьма перспективна в этом плане технология получения порошков полиолефинов методом упруго-деформационного измельчения, реализуемым в шнековом экструдере с измельчающей головкой роторного типа (роторном диспергаторе). Получаемый по данной технологии тонкодисперсный порошок полиэтилена является эффективным сорбентом нефтепродуктов. В связи с этим задача реализации технологии получения порошков полиолефинов в промышленных масштабах является актуальной. Сложность протекающих процессов и явлений обуславливает применение при разработке аппаратурно-технологического оформления методов математического моделирования. Вместе с тем в научно-технической литературе слабо отражены вопросы построения расчетно-теоретических моделей производственных установок по получению порошков полиолефинов, правильно учитывающих основные экспериментальные факты и достаточно простых с инженерной точки зрения.

Диссертационная работа выполнена в соответствии с научным направлением кафедры ПАХТ “Разработка новых высокоинтенсивных гетерогенных процессов и их аппаратурное оформление” в рамках тематического плана НИР Ивановского государственного химико-технологического университета на 2006 - 2010 г.

^ процессы измельчения полиэтилена низкой плотности (ПЭНП) и удаления растворителя из полимерного порошка.

Предмет исследования: температурные режимы диспергатора и аппарата для удаления растворителя и возможности управления ими.

^ Разработка методики расчета установки непрерывного действия по получению порошка полиэтилена, позволяющей достоверно прогнозировать конструкционные и технологические параметры.

Для достижения указанной цели были поставлены и решены следующие задачи:

• 
  экспериментальное исследование процесса выделения полимера из полимерного геля в роторном диспергаторе;
  
• 
  разработка математического описания и расчет температурного режима роторного диспергатора;
  
• 
  экспериментальное исследование процесса удаления остаточного растворителя из полимерного порошка;
  
• 
  разработка математической модели процессов тепло-массопереноса на стадии удаления растворителя из полимерного порошка;
  
• 
  создание методики расчета установки непрерывного действия для получения полимерного порошка.
  

Научная новизна:

1. 
   Разработана математическая модель роторного диспергатора, позволяющая прогнозировать температурный режим, производительность и потребляемую мощность.
   
2. 
   Экспериментально установлены зависимости дисперсности получаемого порошка ПЭНП от температурного режима роторного диспергатора и концентрации геля полимера.
   
3. 
   Разработана математическая модель процесса удаления растворителя из полимерного порошка насыщенного растворителем в токе водяного пара, позволяющая исследовать влияние технологических параметров на его характеристики.
   
4. 
   На основе экспериментальных данных выполнена параметрическая идентификация и верификация разработанных моделей, показавшая их удовлетворительные прогностические возможности.
   

Практическая ценность:

1. 
   Разработана методика расчета основных стадий технологического процесса получения полимерных порошков методом упруго-деформационного измельчения полимерного геля.
   
2. 
   Выявлены рациональные режимно-технологические параметры получения порошка полиэтилена низкой плотности (ПЭНП).
   
3. 
   Разработаны средства компьютерной поддержки моделирования и расчета процесса получения полимерных порошков.
   

Разработанные методика расчета и программное обеспечение приняты к использованию в ООО «Ивтехно-групп», г. Иваново.

^

1. 
   Математическую модель теплопереноса в роторном диспергаторе, учитывающую теплообмен через тело червяка между зонами дозирования и охлаждения.
   
2. 
   Результаты экспериментальных исследований процесса получения полимерного порошка.
   
3. 
   Математическую модель процесса удаления растворителя из полимерного порошка в токе водяного пара, позволяющую прогнозировать рациональные технологические параметры.
   
4. 
   Результаты численного эксперимента по моделированию основных стадий непрерывного технологического процесса получения порошка полиэтилена.
   

^ Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на следующих научных конференциях:

XXII Международная научная конференция «Математические методы в технике и технологиях – ММТТ-22» (Псков, 2009); XXIII Международная научная конференция «Математические методы в технике и технологиях – ММТТ-23» (Саратов, 2010); XIII Международная научно-техническая конференция «Наукоемкие химические технологии-2010» (Иваново-Суздаль, 2010); Международная научная конференция студентов, аспирантов и молодых учёных «Ломоносов-2010» (Москва, 2010); IX Международная научная конференция «Теоретические основы энерго-ресурсосберегающих процессов, оборудования и экологически безопасных производств» (Иваново, 2010); Студенческие научные конференции ДНИ НАУКИ-2007, 2009 «Фундаментальные науки – специалисту нового века» (Иваново, 2007, 2009).

Публикации. Материалы, изложенные в диссертации, нашли отражение в 10 опубликованных печатных работах, в том числе 1 в журнале из списка ВАК.

^ Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов, списка литературы и приложения. Работа изложена на 123 страницах машинописного текста, содержит 80 рисунков и 3 таблицы. Список литературы включает 122 наименования.