ЭФФЕКТИВНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПЛАВАЮЩИХ ДЕРЕВЯННЫХ НАСАДОК ПРИ ИНТЕНСИФИКАЦИИ ПРОЦЕССОВ МАССООБМЕНА

АННОТАЦИЯ

В статье рассмотрены особенности и возможности использования плавающих деревянных насадок и массообменных процессов, в частности процесса дезодорации растительных масел. Также изучен оптимальный размер насадок для псевдожижения в процессе дезодорации и кинетический процесс поглощения масла деревянными насадками.

ABSTRACT

The article discusses the features and possibilities of using floating wooden nozzles, mass transfer processes, in particular the process of deodorization of vegetable oils. The optimal size of nozzles for fluidization in the process of deodorization and the kinetic process of oil absorption by wooden nozzles have also been studied.

Ключевые слова: дезодорация, растительное масло, плавающие деревянные насадки, поглощения масла, поверхность контакта фаз.

Keywords: deodorization, vegetable oil, floating wooden nozzles, oil absorption, phase contact surface.

Введение. Обычно с целью ускорении процессов тепломассообмена стремяться повысить контактные поверхности взаимодействующих фаз. Согласно основной формуле переноса вещества, увеличение контактных поверхностей прямо пропорционально количеству вещества, перешедшего из одной фазы в другую. Эффективным способом ускорения процесса дезодорации растительных масел является использование деревянных насадок, плавающих в послойной части дезодоратора[1].

Результаты исследований. В нефтеперерабатывающей промышленности в настоящее время различные плавающие насадки в основном применяются в целях ускорения процессов тепломассообмена, в частности, процессах абсорбции и очистки пылевых газов. Целесообразно также использовать в загрязненных средах, а также в процессах, работающих под высоким давлением. Насадки обычно изготавливают из полого полиэтилена, полипропилена, полистирола и других пластмасс, а также из пористой резины, которая свисает при достаточно большой скорости газа. Подобные  насадки в результате их интенсивного взаимодействия практически не загрязняются [2].

Плавающие насадочные аппараты  по сравнению со стационарными насадочными колоннами способствуют ускорению процессов. Увеличение скорости газа при этом приводит к расширению шарового слоя, обеспечивается снижение скорости газа в насадочном слое. В связи с этим, увеличение расхода газа (до 3-5 м/с) в таких устройствах не приводит к существенному увеличению их гидравлического сопротивления [3,4].

Пластмассовые, пенопластовые и резиновые насадки рекомендуют использовать только в химической и нефтегазовой промышленности. В пищевой промышленности указанные форсунки применять нецелесообразно, т.к. такие насадки при нагревании выделяют вредные вещества, что крайне опасно для здоровья человека [5-8]. Исходя из вышеизложенного, целесообразным является использование плавающих деревянных насадок в массообменных процессах именно в пищевой промышленности.

Предлагаемый способ осуществляется следующим образом. В камеру дезодорации в верхннюю часть аппарата подается масло, а острый водяной пар поступает снизу, в результате чего насадки начинают безостановочно двигаться. Подвижные плавающие деревянные насадки служат для увеличения поверхности контакта между жидкой и паровой фазой.

Деревянные насадки изготавливают из материала белой березы в форме куба. Края насадки обрабатывают для уменьшения сопротивления и ускорения вращательного движения. Насадка имеет размеры 15×15×15 мм, её средний вес составляет 1,5 г, плотность – 430 кг/м³, количество насадок на 1 м³ – 200 000, масса 1 м³ – 300 кг.

Деревянные насадки меньше других насадок, размеры пластикового кольца Рашига, выполненного в виде цилиндра, составляют 40×40×2 мм, а деревянные насадки выполнены в форме куба и имеют размеры 15×15×15 мм. Количество кубических насадок в 1 м³ составляет около 200 000. Применение большого количества плавающих деревянных насадок эффективно для увеличения поверхности контакта между жидкой и паровой фазами в процессах тепломассообмена веществ.

Деревянные насадки, в отличие от пластиковых, хорошо поглощают масло. Изучен кинетический процесс поглощения масла деревянными насадками. Для исследования уровня маслопоглощения из всех подготовленных насадок было отобрано и пронумеровано 10 насадок. Насадки, предварительно взвешенные на аналитических весах, на 72 часа погружали в растительное масло. В целом среднее значение общей массы древесных насадок составляет 0,7205 г. Насадки после стекания и удаления излишков масла повторно взвешивали. Масса проб, отобранных из разных мест подготовленных деревянных насадок, варьировалась, как и количество поглощаемого ими масла. Полученные результаты по скорости маслопоглощения деревянными насадками приведены в табл. 1.

Таблица 1.

Скорость маслопоглощения деревянными насадками

Выводы. Как видно, наибольшей степени поглощения масла достигнуто при использовании насадки № 9, а наименьшее – насадки № 6. С учётом того, что вместимость дезодорационной камеры составляет 1,15 м³, при использовании 20000 деревянных насадок всего поглощается 4,8 л масла.

Сделан вывод, что способность деревянных насадок сорбировать масло зависит от структуры древесины, её пористости и не связано с её общей массой. Рекомендовано использование плавающих деревянных насадок в тепло- и массообменных процессах пищевой промышленности.

Список литературы:

1. Н.Р.Юсупбеков, Х.С.Нурмухамедов, С.Г. Зокиров. Основные процессы и аппараты химической технологии. – Т.: «Наука и техника», 2015. – 848 с.
2. Заминян А. А., Рамм В. М. Абсорберы с псевдоожиженной насадкой. — М.: Химия, 1980. — 184 с., ил.
3. Лаптев А.Г., Фарахов М.И., Минеев Н.Г. Основы расчёта и модернизация тепломассообменных установок в нефтехимии. Монография. - Казань: Казань. гос. энергия. ун-т, 2010. – 574 с.
4. Л.Я. Живайкин, В.Б. Сажин, М.Б. Сажина, М.А. Апарушкина, М.А. Кипнис, В.А. Курпас. Насадочные колонны с подвижной (псевдоожизненной) насадкой Успехи в химии и химической технологии. Том XXIV.2010. №5 (110) ул. 120-122.
5. https://mir24.tv/news/16398724/pishchevoi-plastik-okazalsya-smertelno-opasnym
6. Hamdamov A. M., Igamberdieva D. A. Mathematical modeling of the process of final distillation of a multi-stage rotary-disk apparatus //Scientific Bulletin of Namangan State University. – 2020. – Т. 2. – №. 3. – С. 128-135.
7. Хамдамов А. М., Игамбердиева Д. А. Математическое моделирование равновесного состояния экстракционного бензина и жирных кислот//Science Time. 2017. №4 (40). URL: https://cyberleninka.ru/article/n/matematicheskoe-modelirovanie-ravnovesnogo-sostoyaniya-ekstraktsionnogo-benzina-i-zhirnyh-kislot.
8. A.M.Khamdamov, O.K.Askarova, O.A.Mansurov, S.H.Sultonov “Simulation of a Multistage Distillation Process in a Rotary Disc Device”. Annals of the Romanian Society for Cell Biology, Apr. 2021, pp. 5939-48, https://www.annalsofrscb.ro/index.php/journal/article/view/3159.