Ресурсосберегающая и экологически безопасная технология процесса капсулирования твердофазных и жидкофазных продуктов (1091175), страница 2
Текст из файла (страница 2)
1184.1. «Промокание» гранулы через капсулирующее покрытие ....................... 1184.2. Кинетика растворения микрокапсулированного продукта ..................... 1324.3. Оценка величины осмотического давления, обеспечивающего потокраствора через оболочку капсулы ................................................................................ 1334.4.
Растворение материала гранулы внутри ее и в окружающей среде ....... 1354.5. Перенос теплоты внутри гранулы и в окружающей среде прирастворении .................................................................................................................... 143Глава5.Схемаопытно-промышленнойустановкипроизводствадогранулированной и капсулированной аммиачной селитры окатыванием .......... 1475.1. Схема опытно-промышленной установки для догранулирования/капсулирования гранул окатыванием .......................................................................... 1475.2.
Характеристики продукта, полученного с помощью ОПУ ..................... 1525.3. Области применения опытно-промышленной установки ....................... 152Выводы................................................................................................................... 157Литература ............................................................................................................. 160Приложение I ........................................................................................................ 170Приложение II .......................................................................................................
171Приложение III ...................................................................................................... 1725Основные условные обозначенияА – работа, дж;DЭ – эффективный коэффициент диффузии, м2/с;d – диаметр прибора, аппарата, м;F – эмпирическая функция ожидания начала (появления первого центра)превращения; свободная поверхностная энергия, дж;f – функциональная зависимость, напряжение смачивания, дж/м2;G – энергия Гиббса, дж;g – масса, кг;h - теплосодержание, дж/кг;i — пространственная координата, м;j – номер фракции;k – количество центров фазового превращения, шт;L – теплота фазового превращения, дж/кг;М - наиболее вероятное число зародышей новой фазы, шт;n – число опытов, шт.; число частиц, шт.;P – вероятность образования центров фазового превращения;qл – плотность теплового потока ИК-излучения, Вт/м2;r– радиус зародыша, капли, кольца, капилляра, м;r n -среднечисленный радиус частиц, м;r w - среднемассовый радиус частиц, м;S – площадь поверхности, м2; энтропия фазового превращения, дж/моль∙К;t – температура, град;V – объем, м3;α - коэффициент теплоотдачи, Вт/(м2∙гр);∆ — приращение величины;Θ - краевой угол смачивания, град;δК – толщина капсулирующей оболочки, м;η – степень превращения;6λЭ – эффективный коэффициент теплопроводности, Вт/(м∙К);μ – химический потенциал, Дж/кг∙моль;ρ – плотность, кг/м3;σ – межфазное (поверхностное) натяжение, дж/м2;ν – число частиц дисперсной фазы, шт.;τ – время, сек.;υ – линейная скорость роста, м/с;ω – скорость зародышеобразования, [м3∙с]-1.Индексы:ж – жидкая фаза;з – зарождение;гет – гетерогенный процесс;гом – гомогенный процесс;инд – индукционный период;к – конечное значение параметра; кристаллическая фаза;кр – критическое значение параметра;л – линейная;м – метастабильный;н – начальное значение параметра;п – пористость;р – расчетное значение параметра;см – смешение;ст – стабильный;уд – удельное значение параметра;э – экспериментальное значение параметра;m – молярный;max – максимальное значение параметра;τ – значение параметра к определенному времени.7ВведениеРациональное использование энергоносителей, экономия природныхресурсов и целесообразное распределение рабочих сил являются насегодняшний день важными направлениями в развитии ведущих мировых ироссийских производств, а обостренная экологическая ситуация заставляетзадуматься над поиском новых эффективных и безопасных технологий.В случае, когда продукт выпускают и используют в гранулированномвиде,например,припроизводствеминеральныхудобрений,фарм-,ветпрепаратов, средств защиты растений, красок, пигментов, промышленныхВВ и т.д., задача повышения эффективности готового продукта и улучшенияего потребительских свойств успешно решается капсулированием [1-4].Заключение гранулы в оболочку позволяет увеличить время высвобожденияцелевыхкомпонентов,чтопролонгированного действия,необходимоа такжеприсозданииулучшитьпродуктовтехнологические ифункциональные свойства продуктов и расширить области их применения.Водоустойчивость капсулированных гранул аммиачной селитры определяетвозможность применения их в качестве составляющих взрывчатых веществ(ВВ) типа гранулитов (игданитов) и эффективности данных ВВ вобводненных скважинах.В ряде случаев капсулирование связано с применением органическихрастворителей; их регенерируют, конденсируя и возвращая в процесс [3, 5,6].
В данной работе предложено усовершенствование технологии заключениягранул в полимерные оболочки, получаемые из растворов полимеров ворганических растворителях [7, 8], предполагающее использование вкачествекапсулянтовводныхмикроэмульсийрастворовполимеров(мономеров) в органических растворителях (технология запатентованасовместно с А.Л. Тараном, Ю.А.
Таран, А.В. Таран, [9]). Микроразмерымасляной фазы эмульсии, содержащей полимер, определяют возможностьлучшего проникновения капсулирующего вещества в поры гранулы и8созданияплотной,бездефектнойоболочки.Экологическийаспектусовершенствования состоит в замене органического растворителя намикроэмульсию его в воде.Одной из задач осуществления данного технологического решенияявляется получение микроэмульсий, устойчивых в течение нескольких суток.Сопутствующиеразработкепредложеннойтехнологиитеоретическиеисследования включают изучение динамики образования и разрушенияэмульсий,получениезависимостейдлярасчетаизменениястепенипревращения, скорости зарождения и линейной скорости роста капель вовремени, а также термодинамических условий самоэмульгирования.
Дляупрощения получения результатов по динамике рассматриваемого процесса сдопустимойдляинженерныхрасчетовпогрешностьюпредложеноиспользовать разработанную на кафедре ПАХТ МИТХТ теорию формальнойаналогии процессов со структурной перестройкой исходной системы [3, 10].С этой точки зрения, образование капель эмульсий (диспергирование) можнопредставить как процесс, формально аналогичный «классическим» фазовымпревращениям, при котором метастабильная («старая») фаза под действием«термодинамического стимула» и локальных флуктуаций переходит вгетерофазное состояние с «проигрышем» соответствующей энергии за счетобразования «межфазной поверхности» стабильной («новой») фазы.
Приэтом предложен расчет изменения свободной энергии Гиббса присамодиспергировании, а также введении дополнительной энергии в систему;рассчитаны скорость зарождения и скорость роста центров новообразований;рассмотрен способ оценки критического межфазного натяжения в системе,являющегося кинетическим барьером самодиспергирования.Разработка технологии продолжена экспериментальным исследованиемпроцесса капсулирования гранул аммиачной селитры и карбамида воднымиэмульсиями раствора полиэтилена в тарельчатом грануляторе. Созданыстабильные водные микроэмульсии, пригодные для применения в качествекапсулянтов. На основании теплового баланса периодического процесса9составлена расчетная программа, позволяющая определить температурукапсулируемыхгранулналюбойстадиипроцесса.Показаноудовлетворительное согласование экспериментальных и расчетных данныхтемпературы гранул.Для оценки практическогопроведеныэкспериментыпозначениярастворениюпредложенной технологиикапсулированныхгранулразличного материала, размера и толщины капсулирующей оболочки, снятыкривые растворения в различных средах.
По данным опытов определеныэффективные коэффициенты диффузии через капсулу, в системе кристаллматочник, а также в средах – дистиллированной воде и почве.Заключение микрообъектов в оболочки – микрокапсулирование –широко распространено в фармацевтической промышленности и решаетсходные с макрокапсулированием функциональные задачи, а именноувеличивает продолжительность действия препарата за счет замедленноговыделения активного компонента [2, 11]. Обзор рынка выпускаемых насегодняшний день средств защиты растений позволяет выделить несколькопрепаративных форм продукта, но основная часть выпускается в видеконцентратов эмульсий, состоящих из действующего вещества (д.в.),растворителя и эмульгатора, при разбавлении водой образующих устойчивыеэмульсии [12]. Зачастую действующее вещество при контакте пагубно влияетна организм человека, раздражая слизистые оболочки и кожный покров.Избежатьэтогоможнотакжеприпомощимикрокапсулирования,соответствующие эксперименты были проведены в рамках данной работы, вкачестве объекта выбрано средство защиты растений (СЗР) - инсектицид наосноведействующеговеществахлорпирифос.Помимоуменьшениялетучести вещества и, вследствие этого, снижения риска негативноговлияния инсектицида на слизистую оболочку глаз и кожный покров человекаприраспылении,микрокапсулированиепозволитувеличитьпродолжительность его действия, повысит экологическую безопасность приприменении, разбавлении и хранении.10Известно, что использование непористой аммиачной селитры вкачестве составляющей простейших взрывчатых веществ малоэффективно,т.к.жидкоетопливоплоховпитываетсягранулами(впитывающаяспособность АС по отношению к нефтепродукту – 4-6%) и не обеспечиваетнеобходимого для взрыва нулевого кислородного баланса [13].
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
