Автореферат (Экстракционно-хроматографическое разделение жидких смесей в противоточно-циклическом режиме контакта фаз), страница 3

B–ts=0.3; tx=0.8;ty=0.85. Процесс выходит на стационарный режим после 8-го цикла17Проведено сравнение предсказаний теоретического анализа с результатамиэкспериментальных исследований. Эксперименты проводили на описанной ранееустановке при двух различных условиях подачи смеси: (1) – с коротким временемзагрузки смеси: смесь подается в устройство с одной порцией тяжелой фазы, чтосоответствует tS = 0,005; (2) – смесь подается с десятью порциями тяжелой фазы, чтосоответствует величине ts=0.05. Некоторые результаты численного моделирования иэкспериментальных исследований представлены на рис. 8.

На рисунке показанывыходные кривые компонентов выходящих на каждом этапе первых четырех циклов.Не показаны циклы, в которых не быловыхода компонентов.Рис. 8. Разделение аспирина (KDa=0.5) и кофеина (KDc=0.13). Расчетные (A) иэкспериментальные (B) выходные профили концентраций кофеина X(t) и аспирина Y(t).Условия процесса: ts=0.05; tx =0.45; ty =1.1; N=70; S=0.5.18Послевторогоцикла,профиликонцентрацийстановятсяпрактическипостоянными. Увеличение производительности в 10 раз не оказало заметного влияниянаселективностьразделения.Результатыэкспериментальныхисследованийпродемонстрировали приемлемое согласие между теорией и экспериментом.В главе 4 приведены результаты теоретического анализа и экспериментальногоисследования процесса разделения смесей компонентов в противоточно-циклическомрежиме с подачей питания в среднюю зону многоступенчатой установки.

Даноматематическое описание процесса для двух режимов подачи в аппарат разделяемойсмеси: 1) импульсный ввод смеси; 2) длительный ввод смеси, когда смесь компонентоввводится с одной из фаз в течении определенного времени, не превышающегопродолжительность стадии движения этой фазы в начальном цикле процесса.Рис. 9. Схема математической модели процесса.На рис. 9 дано графическое изображение процесса математическая моделькоторого, для условий ввода одного компонента, может быть представлена следующейсистемой уравнений:Первый цикл:Стадия движения потока легкой фазы (рис. 9а)vл dx0 vт dy0 (v л  mvт ) dx0  Fл x0 ;N d N dNd19v л dxn vт dyn (v л  mvт ) dxn Fл xn1  Fл xn ;N d N dNdn = 1, 2, ... , N1(21)Стадия движения потока тяжелой фазы (рис.

9b):vл dxN1 vт dy N1 (v л / m  vт ) dy N1  Fт y N1N d N dNdv л dxn vт dyn (v л / m  vт ) dyn Fт yn1  Fт yn ; n = N1–1, N1–2,…,1, 0N d N dNdv л dxr vт dyr (v л / m  vт ) dyr Fт yr 1  Fт yr ;N d N dNd(22)r = 1, 2,…, N2Второй и последующие циклыСтадия движения потока легкой фазы (рис. 9c):v л dxN2 vт dy N2  Fл xN2N d N dv л dxr vт dyr Fл xr 1  Fл xr ;N d N d(23)r = N2–1, N2–2,...,2, 1, 0(v л  mvm ) dxn Fл xn1  Fл xnNdv л dxn vт dyn Fл xn1  Fл xn ;N d N dn = 1, 2,… N1Для стадии движения потока тяжелой фазы (рис. 9d) остаются в силе уравнения(22).Решением системыуравнений модели с соответствующими начальнымиусловиями получены аналитические зависимости, необходимые для математическогомоделирования процесса.Параметрами разработаннойматематической моделициклического противоточного процесса являются коэффициенты распределениякомпонентов и их доля в пробе; эффективность имеющейся экстракционнохроматографической установки, оцениваемая общим числом равновесных ступеней;точка и длительность ввода разделяемой смеси; продолжительность и количествоциклов; скорость движения потоков и объемная доля фаз в установке (Результатыполучены и опубликованы совместно с А.Е.

Костаняном и Ю.А. Заходяевой [6, 9]).20На рис. 10 в качестве примера показаны расчетные выходные кривыетрехкомпонентной смеси (ma = 0.5, mb = 1.0, mc = 1.5) для условий ее импульсноговвода в промежуточную зону системы, включающей N = 101 равновесных ступеней (N 1= 80, N2 = 20) для трех циклов процесса.Экспериментальные исследования процесса разделение смеси кофеина, кумаринаи аспирина показали хорошее согласие экспериментальных и теоретическиххроматограмм.Рис. 10.

Расчетные хроматограммы трехкомпонентной смеси (ma=0.5, mb=1,mc=1.5, N1=80, N2=20, S=0.5) для 3 циклов процесса при длительности циклов  л =0.4, т =0.5.БлагодарностиАвтор выражает глубокую благодарность и признательность своемунаучному руководителю профессору Костаняну Артаку Ераносовичу за терпение,помощь и поддержку при выполнении работы.21ВЫВОДЫ1. Предложен новый режим разделения смесей компонентов в противоточноциклическом режиме с регулируемой продолжительностью циклов, позволяющийзначительно повысить эффективность работы экстракционных установок.2. Разработана математическая модель экстракционно-хроматографическогоразделения смеси компонентов в противоточно-циклическом режиме с постоянной ипеременнойпродолжительностьюполупериодовдвиженияфаз:полученыаналитические зависимости для моделирования и расчёта процесса для условийимпульсной подачи смеси, и когда смесь в течении определенного времени подается спотоком одной из фаз в первом цикле процесса.

Сопоставлением эксперимента итеории установлено хорошее согласие между ними.3.Проведенанализматематическоймоделиэкстракционно-хроматографического разделения смеси компонентов в противоточно-циклическомрежиме при периодической подаче смеси в течении определенного времени с потокомодной из фаз в каждом цикле процесса. Теоретически и экспериментально показано,что такой режим обеспечивает не только повышение производительности, но иселективности процесса разделения.4. Разработана математическая модель экстракционно-хроматографическогоразделения смеси компонентов в противоточно-циклическом режиме при импульсной идлительной подаче смеси в среднюю часть экстракционно-хроматографическойустановки: проведен анализ модели, получены аналитические зависимости длямоделирования и расчёта процесса. Экспериментально подтверждена адекватностьматематической модели реальному процессу разделения смесей фармацевтическихпродуктов.5.Впервыеэкспериментально подтвержденавозможностьпроведенияпроцессов экстракционно-хроматографического разделения смеси компонентов впротивоточно-циклическом режиме на многоколоночной установке с импульснойподачей потоков фаз, что многократно повышает эффективность процессов разделения.22Основное содержание диссертации изложено в следующих публикациях:1.

Костанян, А.Е. Новые экстракционно-хроматографические процессы разделенияорганических и неорганических веществ / А.Е. Костанян, А.А. Ерастов, В.В. Белова,А.И. Холькин // Хим. технология. – 2015. – Т. 16. – №4. – С. 239 – 245.2. Kostanyan , A.E. Steady state preparative multiple dual mode counter-current chromatography: Productivity and selectivity. Theory and experimental verification / A.E. Kostanyan,A.A. Erastov // J.

of Chromatography A. – 2015. – V. 1406. P. – 118-128.3. Kostanyan , A.E. Multiple dual mode counter-current chromatography with variableduration of alternating phase elution steps / A.E. Kostanyan, A.A. Erastov, O.N. Shishilov //J. of Chromatography A. – 2014. – V. 1347. P. – 87-95.4. Kostanyan , A.E. Steady-state and non-steady state operation of counter-currentchromatography devices / A.E. Kostanyana, S.N. Ignatova, I.A.

Sutherland, P.Hewitson,Y.A. Zakhodjaeva, A.A. Erastov // J. of Chromatography A. – 2013. – V. 1314. – P. 94-105.5. Kostanyan, A.E. Separation of Liquid Mixtures by Dynamic CountercurrentCyclic Extraction / A.E. Kostanyan, A.A. Erastov, O.N. Shishilov // Theor. Found. Chem.Eng. – 2015. – V. 49. – No. 4 – P. 560-566.6. Kostanyan , A.E. Analysis of the Process of the Countercurrent Cyclic Chromatography /A.E. Kostanyan, A.A. Erastov, Y.A. Zakhodjaeva // Theor.

Found. Chem. Eng. – 2014. – V.48. – No. 5 – P. 737-743.7. Erastov, A. A. Comparative study of three modifications of the controlled-cycle liquidliquid chromatography / Erastov A.A., Zakhodyaeva Y. A., Voshkin A.A., Kostanyan A.E.// 7th International symposium on countercurrent cromatography.06-08.08.2012.-Hangzhou,China. P. 27.8. Ерастов А. А.

Противоточная циклическая хроматография / Ерастов А.А., КостанянА.Е., Заходяева Ю.А. // Сборник трудов «III Международная конференция по химии ихимической технологии». 16-20.09.2013.-Ереван, Армения. C 517-5199. Ерастов А. А. Экспериментальное исследование циклической противоточнойэкстракции двумя растворителями на многоколоночной установке / Ерастов А.А.,Заходяева Ю.А., Костанян А.Е. // Сборник трудов, часть 2. «Новые подходы вхимической технологии минерального сырья. Применение экстракции и сорбции», 0306.06.

2013.- Санкт-петербург, Россия. С.129-130Патент Российской ФедерацииКостанян А. Е., Холькин А. И., Ерастов А. А., Белова В. В. Противоточно-циклическийспособ многоступенчатого экстракционного разделения смеси компонентов // ПатентРФ RU 2568483 от 19.10.2015. Бюл. №3223ЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯx и y – равновесные концентрации извлекаемого компонента в фазе соответственно,рафината и экстракта;f FxK D Fy– фактор экстракции;Fx и Fy – расход потоков фаз рафината и экстракта, соответственно;N = число ступеней в каскаде аппаратов;X xxfYиyxf– безразмерные концентрации в фазах;x – концентрация компонента в легкой фазе,y – концентрация компонента в тяжелой фазе;n и r – текущие номера ступеней (нумерация начинается со ступени ввода пробыN=1+N1+N2 – общее число ступеней в системе (аппарате);vл и vт – объем, занимаемый соответствующей фазой в аппарате;Fл и Fт – объемные расходы фаз;– время.Ерастов Андрей АлександровичЭкстракционно-хроматографическое разделение жидких смесей впротивоточно-циклическом режиме контакта фазФормат 60х90/16 Тираж 100 экз.Подписано в печать 00.00.2017 г.

Заказ № 000Типография ООО «»119571, г. Москва,24.