Отзыв ведущей организации (Разделение эвтектикообразующих смесей сочетанием дистилляции и фракционной кристаллизации с использованием тепловых насосов)

«УТВЕРЖДАЮ» И. о. ректора Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего образования «Российский химико-технологический университет еева), Юртов Е.В. ОТЗЫВ ВЕДУЩЕЙ ОРГАНИЗАЦИИ на диссертационную работу Жильцова Василия Сергеевича «Разделение эвтектикообраующих смесей сочетанием стадий дистилляции и фракционной кристаллизации с использованием тепловых насосов», представленную на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.17.08 — Процессы и аппараты химической технологии Актуальность работы.

Последние несколько десятилетий актуальной задачей в химической, фармацевтической и других родственных отраслях промышленности является развитие конкурентоспособных ресурсо- и энергосберегающих технологий. Одним из направлений решения этой задачи является разработка эффективных методов разделения смесей и очистки веществ от различных примесей, а также снижение энергетических и других затрат, связанных с проведением химико-технологических процессов. Диссертационная работа Жильцова В.С. посвящена разработке и исследованию разделения эвтектикообразующих смесей путем сочетания процессов дистилляции и фракционной кристаллизации. Использование такого комбинированного разделения существенно расширяет диапазон возможной сепарации и позволяет получать конечные продукты с высоким содержанием целевых компонентов. Однако, такое разделение связано со значительными энергетическими затратами. Для снижения этих затрат автором рассматриваемой диссертации предлагается использовать тепловые насосы, что позволяет существенно повысить эффективность рекуперативного теплообмена между входящими, отводимыми и промежуточными потоками, в результате чего значительно снижаются расходы тепла и хладагентов на проведение процессов разделения.

Актуальность выполненных исследований не вызывает сомнений. Содержание диссертации. Рецензируемая работа изложена на 200 страницах машинописного текста, состоит из введения, четырех глав, выводов, списка цитируемой литературы и приложения. В качестве иллюстрации диссертация содержит 80 рисунков и 4 таблицы. Во введении автором исследования представлено обоснование актуальности исследования, сформулированы новизна, практическая значимость, цель работы и положения, выносимые на защиту, а также приведены сведения по апробации работы и публикации ее основных результатов в научных изданиях. В первой главе автором исследования проведен литературный обзор отечественных и зарубежных работ, посвященных исследованиям различных вариантов сопряженных массообменных процессов и их применения в промышленности.

Рассмотрены существующие типы тепловых насосов и их использование в химико-технологических процессах, а также способы оценки их энергоэффективности. Список включает 215 литературных источников, из которых 50 опубликованы за последние 5 лет ~91 источник на иностранных языках). Во второй главе автором рассмотрены возможные варианты организации процесса разделения путем сочетания стадий дистилляции и фракционной кристаллизации с использованием теплового насоса закрытого типа. Для каждого варианта приведена принципиальная схема разделения и ее описание, даны основные зависимости для расчета материальных и тепловых потоков, а также показателей работы теплового насоса. Далее на примере разделения некоторых бинарных эвтектикообразующих смесей показано, как изменение технологических параметров влияет на ход процесса разделения и энергетическую эффективность использования теплового насоса.

В данной главе приведены также расчетные данные по использованию в качестве промежуточного агента различных промышленных теплоносителей. Третья глава посвящена анализу процесса разделения путем сочетания одной стадии дистилляции и двух стадий кристаллизации с использованием также теплового насоса закрытого типа. В этом случае целевые продукты получаются на стадиях кристаллизации, что повышает эффективность разделения. Для такого разделения также выполнен анализ влияния параметров на эффективность разделения и удельные энергетические затраты. В четвертой главе анализируется применение теплового насоса открытого типа на эффективность рассмотренных ранее сопряженных процессов разделения.

Наряду с принципиальными схемами и уравнениями для расчета основных параметров процесса разделения автор приводит разработанную им методику расчета теплофизических параметров перегретых паров дистиллята, подающегося для обогрева стадии дистилляции, и дистиллята, отводимого из греющей камеры испарителя. Результаты проведенного анализа демонстрируют изменение показателей, характеризующих работу теплового насоса открытого типа при изменении выбранных параметров проведения процесса разделения, а также его эффективность по сравнению с использованием теплового насоса закрытого типа в анализируемых ранее вариантах проведения процесса разделения.

В выводах кратко сформулированы основные положения, полученные в ходе выполнения данной диссертационной работы, Новизна научных результатов и выводов работы Жильцова В.С. состоит в том, что им разработаны основные варианты проведения процесса разделения эвтектикообразующих смесей при сочетании процессов дистилляции и фракционной кристаллизации с использованием тепловых насосов закрытого и открытого типа.

Для вариантов с тепловым насосом открытого типа составлена методика определения теплофизических параметров перегретых паров и сжатого конденсата дистиллята, которую можно использовать при расчете данных параметров для бинарных и многокомпонентных смесей. Выполненный анализ влияния различных теплофизических параметров позволяет определить условия проведения предложенных процессов разделения с оптимальными техникоэкономическими показателями. Практическое значение работы.

Предлагаемые варианты сопряженного разделения с использованием тепловых насосов могут применяться для разделения целого ряда органических и водно-органических смесей. Их применение позволяет существенно снизить затраты теплоты и хладагентов на осуществление процессов разделения. Предлагаемые теоретические зависимости позволяют установить оптимальные параметры сопряженного разделения для конкретных разделяемых смесей. Методика анализа эффективности использования тепловых насосов может также применяться для определения рациональных режимов проведения других сопряженных процессов разделения.

Например, разделения смесей путем сочетания процессов ректификации и фракционной кристаллизации. Достоверность полученных результатов не вызывает сомнения, поскольку для решения поставленных в работе задач автором использовались адекватные методы математического описания массообменных и тепловых процессов. Рекомендации по использованию результатов. Результаты рассматриваемой диссертационной работы Жильцова В.С. могут быть использованы в научно-исследовательских и проектных организациях, занимающихся разработкой и усовершенствованием технологии разделения смесей и очистки веществ от примесей, таких как 000 ВНИИОС, ИХХТ СО РАН, НИИЦ «СИНТЕЗ», ГосНИИОХТ, ЗАО «НИТРО СИБИРЬ», 000 «Новые газовые технологии», 000 «Химмаш-Аппарат», ГНИИХТЭОС, 000 «ФАМЭК», ОАО «РЕАТЭКС» и ОАО «ВНИПИНефть».

Представляется также целесообразным включение материалов диссертации в учебные курсы образовательных программ химико-технологического профиля (Ивановский государственный химико-технологический университет, Казанский национальный исследовательский технологический университет, РГУ нефти и газа им. И. М. Губкина, СПбГТИ(ТУ), Московский технологический университет (Институт ТХТ), РХТУ им. Д. И. Менделеева). Апробация работы на различных российских и международных конференциях и список работ (10 работ, в т.ч. 5 статьей в журналах, рекомендованных ВАК для публикации результатов диссертационных работ), опубликованных диссертантом по теме исследования, подтверждают его личный вклад в разработку представленных вариантов сопряженного разделения путем сочетания стадий дистилляции и фракционной кристаллизации с использованием тепловых насосов и анализа энергетической эффективности их использования.

Недостатки и замечания по диссертации. 1. Как известно, при фазовом переходе «жидкость-твердая фаза» разделяемые смеси могут иметь различные типы диаграмм равновесия фаз. Автор же диссертации рассмотрел только разделение эвтектикообразующих смесей. Потому возникает вопрос: «Можно ли предполагаемые варианты разделения применять и для смесей с другими типами диаграмм равновесия фаз?» 2. При анализе энергетической эффективности рассматриваемых вариантов сопряженного разделения автор использовал различные бинарные смеси, что в известной мере затрудняет сопоставление между собой и эффективности различных вариантов сепарации. Почему такой анализ не был выполнен на примере разделения одинаковых смесей? 3. При теоретическом анализе рассматриваемых процессов разделения было принято, что на стадиях дистилляции и кристаллизации достигается полное равновесие фаз.

В реальных же процессах концентрации фаз могут существенно отличатся от равновесных. Как это допущение будет отражаться на эффективности разделения и энергетических затратах? 4. В результате приведенного автором анализа было установлено, что зависимости относительного расхода теплоты на стадии дистилляции и удельной мощности компрессора теплового насоса от температуры частичного испарения маточником имеют экстремальный вид (см. рис. 3.13).

Однако объяснение этого факта в диссертации отсутствует. Указанные замечания не снижают научной и практической ценности выполненных исследований и не влияют на общую положительную оценку представленной диссертационной работы. Заключение по диссертационной работе. Рассмотрение результатов исследований Жильцова В.С., а также автореферата и материалов, опубликованных в научных изданиях, приводит к заключению, что автором выполнена качественная научная работа на хорошем методическом уровне.

Диссертация Жильцова В.С. является завершенной научно-квалификационной работой, в которой содержатся решения поставленных задач в области разработки ресурсо- и энергосберегающих химико-технологических процессов. Основные научные положения и выводы, сформулированные в диссертации, аргументированы и обоснованы фактическим материалом. Автореферат соответствует основному содержанию диссертации. В опубликованных работах с достаточной полнотой отражены все результаты, приведенные в обсуждаемой диссертации. Диссертация Жильцова В.С. «Разделение эвтектикообразующих смесей сочетанием дистилляции и фракционной кристаллизации с использованием тепловых насосов» по тематике поставленных в ней задач, методам их решений и полученным результатам соответствует паспорту специальности 05.17.08— «Процессы и аппараты химических технологий» по формуле специальности и пунктам области исследования «Методы изучения химических процессов и аппаратов, совмещенных процессов» и «Принципы и методы синтеза ресурсосберегающих химико-технологических систем с оптимальным Заведующий кафедрой процессов и аппаратов химической технологии, доктор технических нау~ .

7 профессор Секретарь кафедры Дмитриев Евгений Александрович Жаркова Галина Николаевна Адрес 125047, г.Москва, Миусская пл., д. 9 Тел. (499) 973-92-67 Е-гпа11: епега~ а''.пшс~г удельным расходом сырья, топливно-энергетических ресурсов и конструкционных материалов». В работе Жильцова В.С. изложено решение научной задачи анализа энергетической эффективности использования тепловых насосов открытого и закрытого типов в сопряженных процессах разделения эвтектикообразующих смесей при различных условиях проведения стадий фракционной кристаллизации и дистилляции. Работа полностью отвечает требованиям п.

9- 14 «Положения о присуждении ученых степеней», утвержденного постановлением Правительства Российской Федерации от 24.09.2013 № 842(с изменениями и дополнениями), предъявляемым к диссертациям на соискание ученой степени кандидата наук, а ее автор Жильцов Василий Сергеевич заслуживает присуждения искомой ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.17.08 — Процессы и аппараты химических технологий.

Отзыв заслушан и обсужден на заседании кафедры (научном коллоквиуме кафедры) процессов и аппаратов химической технологии РХТУ им. Д. И. Менделеева (протокол №11 от 11 мая 2017 г.). .