Разработка прогрессивных способов извлечения растворителя из пироксилиновых порохов тема автореферата и диссертации по химии, 02.00.04 ВАК РФ

од

на правах рукописи УДК 66.021.3;662.351

ДОРОФЕЕВ ВАСИЛИЙ АФАНАСЬЕВИЧ

РАЗРАБОТКА ПРОГРЕССИВНЫХ СПОСОБОВ ИЗВЛЕЧЕНИЯ РАСТВОРИТЕЛЯ ИЗ ПИРОКСИЛИНОВЫХ ПОРОХОВ

Специальность 02.00.04-Физическая химия Специальность 05.17.08-Процессы и аппараты химической технологии

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Кемерово - 1995

Работа выполнена в ПО «Прогресс» (г. Кемерово).

Научный руководитель: кандидат технических наук Солодов Г.А., ПО «Прогресс»

Официальные оппоненты:

- доктор химических наук, профессор академик Российской Академии

ракетных артиллерийских наук Смирнов Сергей Петрович,

- кандидат технических наук, доцент

Миронов Владимир Михайлович.

Ведущая организация: НПО «Алтай», г. Бийск.

Защита состоится «/Л // 1995 г. в часов на

заседании Совета по защите диссертаций Д.064.17.01 в Кемеровском государственном университете по адресу:

650043, г. Кемерово 43, ул. Красная, 6.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Кемеровского государственного университета.

Автореферат разослан «У » (О 1995 г.

Ученый секретарь Совета по защите диссертаций Д.064.17.0 к.т.н., доцент

Б.А Сечкарев

ЛСТУАЛЬНОСТЬ РАБОТЫ. Производство пироксилиновых порохов (ПП)

рудоемкое, энергоемкое, с многообразием различных физико-химических 1ений и сложными технологическими процессами и оборудованием. Высо-г производственные затраты связаны с многооперационностью процесса, риодическим способом выполнения операций, в основном - с использова-ем ручного труда.

1роизводство включает в себя более десятка основных операций. ? связи с взрыво- и пожароопасностью обращающихся продуктов, произ-аственные операции отнесены к опасным и особо опасным категориям, ичем они осуществляются в присутствии производственного персонала в асных зонах и при непосредственном его контакте с порохом. ?се указанные операции выполняются в отдельно стоящих зданиях. Техно-гический цикл производства длителен и, в зависимости от марки порохов, :тавляет от 10 до 30 суток.

"1о действующей технологии, процесс извлечения растворителя-пластифи-гора (РП), представляющего собой смесь этанола (Э) и диэтилового эфира Э), разделяется на две стадии. На I стадии извлечение производится особом конвективной сушки влажным теплым воздухом. Операция извлечения остаточного РП водой (II стадия) - наиболее длитель-я из всех операций и, в зависимости от марки пороха, занимает от 20 до 300 сов.

В связи с несовершенством систем улавливания и абсорбции компонентов 1, данная операция характеризуется большими (до 30 % от обращаемых в юцессе) потерями Э и ДЭ, что, наряду с экономической неэффективностью, угубляет экологическую обстановку воздушного бассейна. В целом, выбро-I органических веществ, содержащие в основном Э и ДЭ, в ПО «Прогресс» ставляют более 75% от общих валовых выбросов в атмосферу. В этой связи, необходимость решения перечисленных проблем очевидна. Известен ряд работ, проведенных КНИИХП (г.Казань), по интенсифика-1И технологических процессов в производстве ПП. Предпринята попытка зработки непрерывной технологии. Ряд работ реализован. По ряду направ-ний не получено логического завершения, в частности, в полном объеме не шена проблема интенсификации и повышения безопасности операций ¡влечения РП

Процессы извлечения РП являются массобменньши процессами и пол->стью отвечают физико-химическим закономерностям диффузии намикро-

и макрокинетических уровнях.

Однако в специальной литературе по производству ПП отсутствуют исследования по специфике кинетики массообменных процессов в пироксилиновых порохах. Не полны сведения о формировании структуры пороха, нет количественных данных о коэффициентах диффузии, массоотдаче и массопередаче.

ЦЕЛЬ РАБОТЫ . Выявление возможных путей интенсификаций процессов массообмена, разработка и освоение непрерывного технологического процесса извлечения компонентов РП, создание комплекса оборудования для осуществления этого процесса.

ЗАДАЧИ РАБОТЫ.

1. Исследовать физико-химические закономерности диффузии РП в порохе.

2. Определить численные значения коэффициентов диффузии для этанола и диэтилового эфира в ядре (межмолекулярном пространстве) пороха.

3. Определить факторы, влияющие на кинетику реальных массообменных процессов при извлечении РП. Установить зависимость кинетики массопереноса от данных факторов.

4. Определить численные значения коэффициентов процессов массо-передачи.

5. Разработать методику расчета процессов и аппаратов для осуществления этих операций.

6. Разработать аппаратурно-технологическую схему операций извлечения РП.

7. Разработать конструкторскую и проектную документацию.

8. Изготовить и смонтировать установку.

9. Отработать технологические режимы процессов операций извлечения РП.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА.

Исследованы основные физико-химические закономерности диффузионных процессов извлечения РП на всех операциях производства ПП с момента окончания формования пороховых «шнуров» до сушки пороховых элементов. Диффузионные процессы классифицированы на группы

зависимости от состояния веществ, определены степень влияния групп юцессов на общую кинетику массопереноса. Предложен механизм массопереноса по границе раздела фаз. Сформулирована теоретическая гипотеза формирования капиллярно-по-[стой структуры пороха, изменения ее в течение операций извлечения. Определены закономерности кинетики процессов массообмена от условий юведения процессов, изменения линейных размеров и удельного объема ¡роховых элементов. Определена взаимосвязь массообменных процессов со едующими показателями порохов: толщиной горящего свода, плотностью, влением формования.

Разработана аппаратурно-технологическая схема и освоена промышленная

:сплуатация непрерывного технологического процесса извлечения комикса Э-ДЭ из пироксилиновых порохов.

Получены эмпирические зависимости времени процессов массообмена от держания суммы компонентов Э, ДЭ и воды в порохе, поступающем на герацию извлечения.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ. Определенные в работе научные и тех->логические основы процессов массообмена при извлечении РП из пирок-

[линовых порохов в системах «твердое тело-жидкость» позволили разрабо-ть и создать непрерывный технологический процесс I и II стадий данной герации и установку для его осуществления.

Работа является первым этапом нового научного направления в про-шодстве пироксилиновых порохов в создании непрерывного техноло-[ческого процесса их производства.

РЕАЛИЗАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ РАБОТЫ. На основании результатов исс-¡дований разработаны параметры технологического процесса, конструкции шаратов, выполнена проектная документация, изготовлено и смонтировано юрудование и освоен технологический процесс извлечения растворителя из фоксилиновых порохов мелких марок в ПО "Прогресс" (г.Кемерово).

ОСНОВНЫЕ НАУЧНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ. ВЫНОСИМЫЕ НА ЗАЩИТУ.

;зультаты экспериментальных исследований массообменных процессов при ¡влечении РП в системах «жидкость-твердое тело» и теоретические обос-эвания физико-химических закономерностей диффузионных явлений в юцессах извлечения, формирования капиллярно-пористой структуры по-

роха.

Расчетные значения коэффициентов диффузии Э и ДЭ в межмолеку лярном пространстве нитратов целлюлозы (НЦ), экспериментальн* определенные значения коэффициентов массоотдачи и массопередачи и II стадий операций извлечения для мелких и средних марок порохов

Результаты лабораторных исследований кинетики массообменных про цессов для крупных марок порохов.

Методика расчета непрерывно действующих экстракторов, их кон струкции и технологическая схема процесса операции извлечения.

Эмпирические зависимости определения расчетного времени про цессов массообмена от содержания суммы массовых долей компоненто] РП и воды в порохе, поступающем на операцию извлечения после резки

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Основные положения и результаты исследо ваний по теме диссертационной работы докладывались:

-на технических советах производственного объединения «Прогресс» Кемерово в 1991 - 1994.

-на объединенном научно-техническом семинаре кафедр ХТФ в ТПЗ (Томск) 28.02.1995.

-на научном семинаре объединения физики и химии твердого тел; КемГУ (Кемерово) 06.07.1995.

ПУБЛИКАЦИИ. По материалам диссертационной работы опубликова но 7 статей, получено 9 авторских свидетельств.

ОБЪЕМ И СТРУКТУРА РАБОТЫ .

Диссертация состоит из введения, 6 глав, выводов, приложений содержит_страниц машинописного текста,_рисунков,_таблиц. Список литературы включает_наименований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ.

Во введении обоснована актуальность темы, сформулированы основные положения, выносимые на защиту, показаны научная новизна 1 практическая значимость работы.

Глава 1. Содержит общие сведения о порохах, анализ современной состояния производства ПП. Она содержит характеристику существующего производства, перечень основных операций, сведения обоборудо-

и и процессах, осуществляемых на данных операциях. Выявлены основ-проблемы производства ПП, определена степень опасности выполня-: операций, дан анализ недостатков действующего производства. Рас-рены направления научных исследований решений проблем и техничес-перевооружения, разрабатываемые и осваиваемые предприятиями и но-техническими организациями отрасли.

ава 2. Рассматривает физико-химические закономерности про-цессов

гчения РП.

и определяются законами фазовых равновесий, рабочими условиями, шными с начальными и конечными концентрациями компонентов, ущими силами процессов, физическими свойствами систем и гидроди-[ческой обстановкой - параметрами, влияющими на кинетику массооб-[ых процессов.

ювия, определяющие кинетику процессов, выявлены путем моделирова-я системного анализа.

;т указанных условий позволяет выбрать рациональную конструкцию ратов и, исходя из требуемой производительности, их размеры, ссообменные процессы I и II стадии извлечения РП осуществляются, в чие о действующего техпроцесса, в системе «твердое тело-жидкость», териальный баланс для действующих массообменных процес. ;->еде-:я по отношению начала процесса к концу. Начало и окончание ш регламентируется технической и экономической целесообразность!«.. ;ление процесса извлечения на две стадии и окончание каждой стадии ювлено временем всего технологического цикла производства порохов. ля стадия заканчивается в том случае, когда дальнейшее извлечение 1еняемым способом, например, по действующему технологическому ессу, конвективной сушкой, значительно удлиняет процесс. Вторая и завершается в том случае, когда концентрация этанола в отработанном >агенте по периодическому способу такова, что его нецелесообразно 1влять на переработку. Достижение требуемых остаточных концентра-РП в порохе происходит во время сушки, завершающей процессы изв-«1я РП.

)бщем виде механизм процессов массопереноса может быть описан ически. На рис. 1 представлены схемы массопереноса процессов извле-я РП на всех операциях производства ПП, начиная от окончания щии формования по сушку пороха включительно.

X, у

Окружающая среда

Элемент пороха 21

Окружающая

Металл

X

(цре^с инструмент)

а) формован

б) приемка и резка "шнуре

в) I стадия извлечения

А

Ук экстрагент> / /\—к\ экстр 1

экстрагент г) II СТЭДИЯ 1 извлечения

0я

Рис. 1. Схемы механизма массопереноса на операциях извлечения.

[а рисунке приняты следующие обозначения: X и У - концентрация компонента в твердой фазе и окружающей среде;

X н ° - начальная концентрация компонента в твердом теле; X 1 , X " , X ш, X ™ - конечная и, соответственно, начальная

н'н'н'н '

щентрация в начале и в конце каждой операции во время операции; X *, У * - равновесные концентрации на границе раздела фаз; 2е - толщина «горящего свода», т.е. расстояние между наружной повер-ютью и каналом, между каналами;

1- расстояние от осевой линии толщины горящего свода, этовый порох имеет капиллярно-пористую структуру, »ормирование капиллярно-пористой структуры пороха теоретически •исходит по следующим механизмам.

еред формованием, во время операции приготовления пороховой массы, относительно равномерно распределен в объеме НЦ по поверхности окон, при этом протекают процессы диффузии его в межмолекулярное странство.

о время формования пороховых шнуров под воздействием высокого ления (15-36 МПа) РП вытесняется из межмолекулярного пространства 1ружной поверхности и далее в пространство между формующим пресс-трументом и повехностью шнуров,при этом часть РП на некоторой 5ине тела шнура остается в виде закрытых полостей, епосредственно после выхода шнуров из формующего инструмента начи-тся интенсивное испарение РП с поверхности шнура,а также за счет 1Точных релаксационных процессов и упругих деформаций идет увеличе-объема порохового шнура, нарушается целостность закрытых полостей с , образуются капилляры и поры с выходом на поверхность, связи с диффузией Э и ДЭ из полостей к поверхности сокращаются «еры пор, полостей и капилляров и в целом геометрические размеры оха. Происходит так называемая «усадка».

аличие капиллярно-пористой структуры доказывается отличием истин-плотности НЦ - 1670 кг/м3 - от плотности порохов: мелкие марки -1550 Э1570 кг/м \ средние марки - 1535 - 01550 кг/м3, крупные марки - 1450 ->0 кг/м3.

эвместно с Э и ДЭ к поверхностным слоям выносятся растворенные в низкомолекулярные низкоазотные фракции НЦ. При диффузии РП по злу поры на его поверхности при испарении растворителя оседают творенные низкоазотные НЦ. За счет этого сужаются каналы пор, а часть их полностью закупоривается, что значительно затрудняет последующую фузию.

Диффузия составляющих РП компонентов - Э и ДЭ - неравнозначна. На I этапе в большей степени извлекается ДЭ, затем, при снижении его относительной доли, превалирует извлечение Э.

На рис. 2 показано изменение концентраций Э и ДЭ в порохе во времени при сушке в лабораторных условиях пороховых шнуров (температура сушки - 105 °С), отобранных непосредственно после формования.

Рис. 2. Изменение концентрации РП в порохе после формования при сушке 105 °С. Обозначение на рисунке:

0 - массовые доли РП в сумме Э, ДЭ, и В;

01 - массовые доли ПП в песчете на сухой; кривая 1 - изменение концентрации РП в сумме; кривая 2 - изменение концентрации ДЭ; кривая 3 - изменение концентрации Э.

Диффузионные процессы можно разделить на три группы. Первая группа процессов - диффузия компонентов РП из межмолекулярного пространства между макромолекулами твердого тела в направлении

олостсй капиллярно-пористой структуры. Вторая группа - диффузия компо-ентов РП и воды по каналам структуры к поверхности раздела фаз, т.е. к нешнсм поверхности порохового элемента. И третья - диффузия или ассоотдача РП в окружающую среду.

Определение коэффициентов молекулярной диффузии в капиллярно-ористой структуре - трудноразрешимая в общем виде задача. Решение се для акого-то конкретного состояния параметров не имеетпрактического значе-ия.

Значительный научный интерес представляют значения коэффициентов олекулярной диффузии для структуры твердого тела пороха, т.е. диффузии | и ДЭ из межмолекулярного пространства.

Математически можно рассчитать значение коэффициента диффузии в ачальный момент, на момент выхода пороховых «шнуров» из формующего ресс-инструмента.

К началу операции I и II стадии принудительного извлечения РП апиллярно-пористая структура пороха в большей степени сформирована. В ежмолекулярном пространстве концентрация Э и ДЭ значительно меньше, 2М непосредственно после формования и еще меньше, чем во время перации приготовления пороховой массы. Большая часть Э,ДЭ и В находит-I в полостях капиллярно-пористой структуры пороха, незначительное оличество - в межмолекулярном пространстве. Часть пор поверхностных чоев закупорена, а у остальных выходные каналы сужены.

Глава 3 содержит экспериментальные исследования процессов ассообмена при статическом режиме.

Определены граничные условия процессов извлечения РП. Отработаны параметры процесса массообмена первой стадии - извлечение Э водным раствором Э: массовые доли Э в экстрагенте; температура роцесса; соотношение твердой и жидкой фаз; время процесса массообмена. Определены выходные характеристики обрабатываемого пороха: остаточ-ые массовые доли Э, ДЭ и воды, изменение геометрических размеров эроховых элементов, массовые доли Э и ДЭ в отработанном экстрагенте. Физико-химические и баллистические характеристики опытныхобразцов ютветствуют требованиям НТД.

Отработаны параметры процесса массообмена второй стадии - извлечение - ДЭ водой: температура процесса; соотношение твердой и жидкой фаз ; эемя процесса массообмена.

Определены выходные характеристики обрабатываемого пороха: остаточ-,ге массовые доли Э и ДЭ. Физико-химические и баллистические характе-1стики также соответствуют требованиям НТД.

Изменения массовых долей РП в экстрагенте по стадиям показаны на рис.3. Е%

¿5-

т, час

Рис.3. Изменение массовых долей суммы компонентов Э и ДЭ в экстрагенте по стадиям в зависимости от времени.

Рассчитаны материальные балансы массообменных процессов и определены движущие силы I и II стадий операций извлечения (см.рис. 4, 5, 6, 7).у

У*2

2 0.52

У*1

У, 3.42

Ун

0.58 0.3В 0.4 0.42 3.44 0.4« 0.4В 05 0.52 **. X. X..

Рис.4. Определение движущей силы массо-передачи при извлечении этанола

/ А Х6 ......

\-

/дх Г А

О 0.02 0.04 0.0« 0.08 0.1 0.12 0.14 X*. Хг Хи

Рис. 5 Определение движущей силы массопередачи при извлечении диэтило-вого эфира

ржущая сила массопередачи; ;совые доли Э или ДЭ в твердом теле; :совые доли Э или ДЭ в экстрагенте;

* - равновесные значения массовых долей при данных условиях.

Рис. 7 Определение движущей силы массопередачи при извлечении диэтило-вого эфира

О 0.005 0.01 0.015 5.02 0.025 0.03 0.035 0.04

х*г Х^ X,

К

х.

н

Это позволило рассчитать коэффициенты массопередачи и массоотда-чи.

Глава 4 . Описывается, каким образом с применением теории подобия проведены теоретические расчеты параметров процессов массообмена I и II стадии при непрерывном противоточном способах осуществления операций и приведена методика расчета экстракторов.

Опираясь на полученные расчетные величины значений коэффициентов массоотдачи и массопередачи, были рассчитаны непрерывные процессы массообмена I и II стадии при заданных исходных данных, определенных практическими производственными задачами.

Разработана конструкция экстрактора АЭР-2 противоточного типа для осуществления I стадии процесса.

На конструкцию экстрактора получено авторское свидетельство на изобретение.

Для осуществления II стадии операции извлечения применены два последовательно установленных аппарата.

Глава 5. Приведены результаты опытно-промышленных испытаний

опытно-промышленной установки извлечения РП.

На базовом предприятии было изготовлено оборудование, смонтирована ехнологическая установка извлечения РП на I и II стадиях, отработаны ехнологические режимы процесса извлечения РП. Из результатов промышленных испытаний по аппаратурно-технологичес-:ому оформлению I стадии можно сделать следующие заключения:

- габаритные размеры аппарата при заданной производительности [евелики и хорошо вписываются в действующее здание;

- время течения процесса в сравнении с временем извлечения Э и ДЭ оздухом в 20 раз меньше;

- расход жидкой фазы соизмерим с расходом твердой и не требует начительных затрат энергии на ее транспортировку;

- изменение массовых долей Э и ДЭ в отработанном экстрагенте на ыходе достаточны для его перерабатываемости;

- практически отсутствуют потери Э и ДЭ. Процесс ведется в закрытом борудовании с ограниченной площадью испарения. Потери Э и ДЭ в юресчете на Э сставили на данной стадии 3,8 кг вместо 10,4 кг по ранее ействующей технологии на тонну готового пороха;

- данная стадия переведена из класса особо опасных в малоопасные. Гроцесс ведется в системе «твердое тело-жидкость», что исключает озможность взрывов. Значительно уменьшена вероятность пожара;

- в связи с исключением необходимости нагрева воздуха, применяемого о ранее действующей технологии для извлечения Э и ДЭ на I стадии меньшены энергозатраты на 9,5 х 108 Дж/тонну.

Из результатов промышленных испытаний по аппаратурно-техно-логичес-ому оформлению II стадии процесса массообмена, можно сде-лать следую-хее заключение.

- Предложенные аппараты пригодны для осуществления в них роцесса массообмена II стадии.

- Время процесса сокращено в 10 раз, ликвидирован тяжелый >изический труд.

- Массовая доля этанола в отработанном экстрагенте отвечает техно-ошческим требованиям в последующих процессах регенерации экстрагента

- Потери этанола на данной стадии сокращены на 8,8 кг на тонну ороха.

Определение зависимости времени процесса на обеих стадиях от исходных [ассовых долей Э, ДЭ и В в порохе - одна из важных задач работы. Ее ешение позволяет оперативно управлять данными процессами. Выражая величины в уравнении кинетики массообменных процессов через звестные технологические параметры и показатели, получили расчетные юрмулы для I стадии:

X = 7,47 х 104 х X I сек или: т = 20,75 х^ х I час.

(1) (2)

и для II стадии:

т = 14,1 х 104х£, х£, сек (3)

или т = 39,14x^2 хЕ, час. (4)

где:

£ - сумма массовых долей Э, ДЭ и В в исходном порохе, %;

С, - коэффициент соразмерности.

Физический смысл коэффициента соразмерности заключается в том, что при помощи его в расчетах можно оперировать известной величиной - суммой массовых долей Э, ДЭ и воды. Он переменный по величине, т.к. установлено, что при более высокой сумме массовых долей РП относительная величина ДЭ возрастает, а значит, увеличивается время процесса I, а также и II стадий. На рис.10 и 11 показаны графические методы расчета коэффициентов соразмерности на I и II стадии.

С, • 10*

-.-.-.-.---

1 л--г-----4---------:--------:--------аи*5--------

1.2-------И!...................----;---

1--------------^----------1-

: ; 11 : ' > : 0.9..........+----1-------1-----------1-

0.8-1-1-!-И--1- 2' %

27 2В 29 30 31 32 33

Рис.8. Зависимость коэффициента соразмерности от содержания Э, ДЭ и В в исходном порохе для I стадии.

™------

1 1

Рис.9. Зависимость коэффициента соразмерности ^ от содержания Э, ДЭ \ В в исходном порохе для II стадии.

Глава 6.

В шестой главе изложены основные закономерности кинетики процессов лассообмена для других марок порохов.

Расчетные и экспериментальные зависимости, приведенные в предыду-иих главах, установлены для одной, наиболее крупнотоннажной марки лелких порохов.

Широкомасштабные исследования проводились со средними марками юрохов. Изготовлены опытные партии на оборудовании комплекса произ-юдства мелких марок. Определены коэффициенты массопередачи. По остальным маркам порохов были проведены исследования на лабора-орном уровне.

Но реализация предлагаемого процесса массообмена повлечет за собой начительную реконструкцию, й окупаемость затрат, несмотря на экономию [егколетучего растворителя, будет исчисляться десятками лет. Для средних и крупных марок порохов характерны более высокие значения коэффициентов массопередачи. По всей видимости, это связано с уменъше-шем пути выхода молекул РП из межмолекулярного пространства (т. е. олщина слоев НЦ между порами и полостями).

Более интенсивно идет диффузия воды в пористую структуру, поры и юлости в меньшей степени подвержены изменениям «усадке». Диффу-

зионные процессы 2 группы, т.е. по пористой структуре имеют более высокую кинетику за счет турболизации конвективных потоков жидкой фазы в порах. Существенный вклад в кинетику массопереноса вносит и суммарная площадь пор и полостей, их сечений. Она, естественно, больше у крупных марок.

Одним из критериев качественного проведения процессов массообмена является «усадка» пороховых элементов до требуемых размеров по длине и диаметру.

«Усадка» происходит достаточно равномерно по времени, и при этом достигаются необходимые размеры пороховых элементов по всем маркам порохов.

Результаты исследований опьггно-промышленных партий, а также последующих партий валового производства подтвердили вышеуказанное.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ .

1. Исследованы основные научно-технические направления развития технических процессов производства пироксилиновых порохов, в частности, на предмет интенсификации операций извлечения растворителя-пластификатора.

2. Исследованы основные физико-химические закономерности диффузионных процессов извлечения РП на всех операциях производства ПП с момента окончания формования пороховых «шнуров» до сушки пороховых элементов. Диффузионные процессы классифицированы на группы в зависимости от состояния веществ, определены степень влияния групп процессов на общую кинетику массопереноса.

3. Предложен механизм массопереноса по границе раздела фаз.

4. Сформулирована теоретическая гипотеза формирования капиллярно-пористой структуры пороха, изменения ее в течение операций извлечения.

5. Выяснены граничные условия проведения массообменных процессов: исходные значения концентраций Э, ДЭ и воды в порохе, поступающем на операции I и II стадий извлечения; значения температурных параметров; состав экстрагента I стадии извлечения; соотношения твердой фазы и экстрагентов на обеих стадиях, оптимальные составы отработанных экстрагентов.

6. Определены закономерности кинетики процессов массообмена, изменений линейных размеров и удельного объема пороховых элементов от условий проведения процессов. Определена взаимосвязь массообменных процессов со следующими показателями порохов: толщиной

горящего свода, плотностью, давлением формования.

7. Впервые получены эмпирические зависимости времени процессов мас-сообмена от содержания суммы компонентов Э, ДЭ и воды в порохе, поступающем на операцию извлечения.

8. Предложена методика расчета экстракторов.

9. Впервые разработана аппаратурно-технологическая схема и освоена промышленная эксплуатация непрерывного технологического процесса извлечения комплекса Э-ДЭ из пироксилиновых порохов.

Способ и конструкции аппаратов защищены 3-мя авторскими свидетельствами СССР.

10. Технологический цикл процесса извлечения сокращен в 10-12 раз, трудозатраты снижены с 12,2 до 2,3 (чел. час)/тонну.

11. Освоение предложенного процесса позволио:

-снизить на 15,4 кг/тонну потери РП (Э и ДЭ),

-сократить ежегодные выбросы органических веществ в атмосферу г.Кемерова на 77,3 тонн,

-полностью исключить вероятность крупных аварий и катастроф, и перевести данный процесс из класса особо опасных в малоопасные,

-уменьшить энергозатраты на 9,5 х 108 Дж/тонну.

12. Практическая ценность работы подтверждена экономическим эффектом от освоения непрерывного технологического процесса извлечения РП, который составил в 1991 году 331,1тыс долларов США (в пересчете по курсу).

Список работ по теме диссертации

1. Солодов ГА, Дорофеев В.А., Лучин A.B. Интенсификация процесса удаления спирто-эфирного комплексного растворителя из пироксилиновых порохов. //В Сб. "Техника. Технология. Управление", ЦНИИНТИКПК, М., 1994. - № 5-6 - с.

2. Солодов Г.А, Дорофеев В.А., Лучин A.B. Флегматизация пироксилиновых порохов с повышенной влажностью. //В Сб. 'Техника. Технология. Управление", ЦНИИНТИКПК, М., 1994. - № 5-6 - с.

3. A.c. № 181657 СССР, МКИ С 06 В21/00. Установка для сушки/ В.А.Дорофеев, - № 3029973; 3аявл.-23.11.81. Без права публикации.

4. A.c. № 186371 СССР, МКИ С 06 В21/00. Устройство для вымочки/ В.А.Дорофеев - № 3042896; Заявл.-28.05.82. Без права публикации.

5. A.c. № 215134 СССР, МКИ С 06 В21/00. Способ сушки/ Г.А.Солодов, В.А.Дорофеев - № 3076532; Заявл.-01.11.83. Без права публикации.

6. A.c. № 203731 СССР, МКИ С 06 В21/00. Экстрактор промывочного типа/ В А Дорофеев, В.С.Пуликов, ГА. Солодов, - № 3069007; 3аявл.-26.08.83. Без права публикации.

7. A.c. № 220464 СССР, МКИ С06 В21/00. Вибросушилка/ ВАДорофеев, Г.А Солодов - № 3099549; Заявл.-21.08.84. Без права публикации.

8. A.c. № 277597 СССР, МКИ С 06 В21/00. Устройство для формования элементов/ В А. Дорофеев, А.Е. Петрусенко, Г.А. Солодов, - N3167495; Заявл. - 03.03.87. Без права публикации.

9. A.c. № 281621 СССР, МКИ С 06 В21/00. Устройство для формования элементов (Приемка из-под пресса)/ В.А. Дорофеев, А.Е. Петрусенко, ГА. Солодов - № 3176940; Заявл.-22.06.87. Без права публикации.

10. A.c. № 319933 СССР, МКИ С 06 В21/00. Непрерывно действующая установка для изготовления пироксилиновых порохов (КУП-300)/ И.Г. Гатаулин, Ю.В. Замахов, А.И. Овчинников, В.А. Дорофеев, Г.А. Солодов - № 4525172; Заявл.-09.01.90. Без права публикации.

11. Дорофеев В.А., Рыжков Ю.И., Марков О.М., Лучин A.B., Солодов Г.А. Эмпирические зависимости времени процессов массообмена в

системах «твердое тело-жидкость». //В Сб. «Техника. Технология. Управление», ЦНИИНТИКПК, -М., 1995.-№ 3-4- с. !. Дорофеев В.А., Марков О.М., Рыжков Ю.И., Лучин А.В., Солодов Г.А. Закономерности изменения геометрических размеров в массо-обменных процессах. //В Сб. «Техника. Технология. Управление», ЦНИИНТИКПК, - М., 1995. - № 3-4 - с. I. Дорофеев В.А., Рыжков Ю.И., Марков О.М., Лучин А.В., Солодов Г.А. Промышленные испытания непрерывно-действующей установки извлечения растворителя из пироксилиновых порохов. Деп. в ВИНИТИ 28.07.1995, № 2331-В95.

Дорофеев В.А., Марков О.М., Рыжков Ю.И., Лучин А.В., Солодов Г.А. Расчет коэффициентов массопередачи в статически неподвиж ной системе «Твердое тело-жидкость». Деп. в ВИНИТИ 08.08.1995, № 2430-В95.

¡. Дорофеев ВА., Юшин В.Я., Марков О.М., Лучин АВ., Солодов ГА Разработка непрерывного технологического процесса изготовления пи роксилиновых порохов. Деп. в ВИНИТИ 28.07.1995, № 2330-В95. I. Заявка № 304/38 от 17.05.95 (н/вхз.28/95 ВНИИГПЭ-ДОТ-1 от 04.05.1995). Способ изготовления пироксилиновых порохов. /В.А. Дорофеев, А.В. Лучин, Г.А. Солодов. Заявлено: 04.05.1995