Разработка и интенсификация технологии сушки синтетического каучука на основе математического моделирования

• Автор: Меньшутина, Наталья Васильевна
• Шифр специальности: 05.17.08
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 1998
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 450 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение
Список условных обозначений
1. Литературный обзор
1.1. Основные направления развития промышленности синтетического каучука
и развития сушильного оборудования для сушки каучука
1.1.1. Основные направления развития промышленности синтетического каучука
1.1.2. Способы проведения полимеризации
1.1.3. Выделение каучуков
1.1.4. Сушка каучуков
1.1.5. Выделение и сушка латексов 3 О
1.2. Стратегия разработки технологии процесса сушки
1.3. Подход к решению задачи выбора оптимального способа сушки с позиций
«искусственного интеллекта»
1.4. Основные теоретические подходы к математическому описанию процесса
сушки
1.4.1. Подходы к математическому описанию кинетики сушки
1.4.2. Основные подходы к математическому моделированию сушки капель
в распылительных сушилках
1.4.3. Основные подходы к математическому моделированию сушки дис-
персных материалов в аппаратах с активной гидродинамикой
1.5. Постановка задачи исследования
2. Комплексный анализ свойств каучука как объекта сушки
2.1. Комплексный анализ свойств твердых полимеров
2.1.1. Определение физико-механических свойств материала
2.1.2. Определение молекулярно-массового распределения полимера
2.1.3. Исследование температурных режимов сушки
2.1.4. Изучение кинетики сушки
2.1.5. Определение коэффициентов теплоотдачи
2.2. Сорбционно-структурный анализ на основе фотометрии

2.2.1. Разработка математического описания для сорбционно-структурного
анализа
2.2.2. Проведение ССА для анализа свойств каучука ДССК
2.2.3. Анализ технологии производства на примере бутадиен-стирольных
термопластов
2.3. Комплексный анализ свойств латексов
2.3.1. Определение физико-механических свойств латексов
2.3.1.1. Определение общего содержания сухого
вещества
2.3.1.2. Определение поверхностного натяжения латекса
2.3.1.3. Определение pH латексов
2.3.1.4. Дериватографический анализ
2.3.2. Экспериментальное исследование кинетики сушки единичных капель
латексов
Выводы
3. Моделирование кинетики сушки
3.1. Развитие подходов к моделированию движущих сил и скорости сушки на
основе механики гетерогенных сред и неравновесной термодинамики
3.2. Движущие силы и потоки массоотдачи в первом периоде сушки
3.2.1. Движущая сила и скорость сушки в перегретом паре
3.2.2. Движущая сила процесса сушки в СВЧ-поле
3.2.3. Влияние скоростной неравновесности на движущую силу
3 .3. Влияние поверхностных явлений на движущую силу сушки
3.3.1. Вывод уравнений движущей силы сушки с учетом ПАВ для капель
латексов
3.3.2. Анализ результатов математического моделирования
3.4. Моделирование кинетики сушки для второго периода
Выводы
4. Принципы математического моделирования процесса сушки в аппаратах с активной гидродинамикой
4.1. Разработка математической модели процесса сушки в коническом аппарате
фонтанирующего слоя

4.1.1. Проведение экспериментальных исследований по изучению гидродинамики
4.1.2. Вывод системы уравнений модели
4.1.3. Анализ производства энтропии
4.1.4. Вывод соотношения для диаметра ядра фонтана
4.1.5. Построение численной схемы решения уравнений математической модели
4.1.6. Построение алгоритма решения
4.1.7. Проверка модели на адекватность и расчет оптимальных режимных
параметров
4.2. Математическое моделирование процесса сушки в прямоугольном аппарате
фонтанирующего слоя
4.2.1. Разработка модели, определение параметров модели и проверка мо-
дели процесса сушки бутадиен-стирольных термоэластопластов на адекватность описания
4.2.2. Оптимизация процесса сушки бутадиен-стирольных термоэластопла-
стов в аппарате фонтанирующего слоя
4.3. Математическое моделирование процесса сушки в пневматической сушилке Выводы
5. Разработка технологии получения композиционных материалов на основе каучука
5.1. Разработка технологии получения порошковых композиций каучука в распылительной сушилке
5.1.1. Экспериментальные исследования на опытной установке распылительной сушки
5.1.2. Анализ физико-химической природы полимеров и ее влияния на процесс распылительной сушки
5.1.2.1. Изучение взаимосвязи структуры и свойств бутадиен-стирольных сополимеров
5.1.2.2. Выбор параметра для оценки сушильной способности аморфных полимеров
5.1.2.3. Анализ явлений налипания и агрегации в сушильной камере с точки зрения адгезии

для организации непрерывных процессов выделения каучуков из латексов, при этом важно получать крошку определенных размеров, которая хорошо промывалась бы водой, транспортировалась в виде водной пульпы, и в то же время потери мельчайших частиц крошки были бы минимальными. Зернистая коагуляция происходит при введении электролита (чаще всего раствора ИаС1) и под-кислении латекса (чаще всего раствором Н2804); на размеры частиц образующейся крошки влияют температура, создаваемое pH, порядок введения коагулирующих агентов, свойства латекса и другие факторы, поэтому оптимальные условия коагуляции выбирают в зависимости от типа латекса и аппаратурного оформления процесса.
При выделении каучука в виде ленты (старый, но применяемый в ряде производств метод) получаемая крошка должна иметь размеры 1-3 мм и определенную когезию. На движущейся ленте лентоотливочной машины каучук отделяется от водной среды (серума), промывается водой, и по мере удаления водорастворимых продуктов (солей, кислот, остатков эмульгатора и т. д.) крошка слипается в сплошную пористую, но достаточно прочную ленту, направляемую дальше на сушку и упаковку в виде рулонов.
При выделении каучука в виде крошки размеры частиц крупнее (5-30 мм), они не должны слипаться, что достигается более сильным подкислением и большей длительностью контакта с кислотой.
Обычно коагуляцию проводят в каскаде аппаратов коагуляции, при этом в первом аппарате латекс смешивается с раствором электролита, во втором и третьем - с раствором кислоты, разбавленным серумом (при коагуляции латексов , полученных с использованием в качестве эмульгаторов алкил- или арил-сульфонатов, обычно кислоту не добавляют, поскольку эти ПАВ сохраняют активность и в кислых средах). При такой схеме удается довольно просто регулировать температуру в каждом аппарате и продолжительность пребывания в нем реагентов. Полученная пульпа на вибросите разделяется на влажную крошку, направляемую на промывку водой и последующую сушку, и серум,