ПЕРЕРАБОТКА УГЛЯ
Оригинальная статья
УДК 662.749.33 К.А. Башмур, А.Н. Димов, В.В. Бухтояров, 2024
ISSN 0041-5790 (Print) • ISSN 2412-8333 (Online) • Уголь № 12-2024 /1188/
DOI: http://dx.doi.org/10.18796/0041-5790-2024-12-20-24
Название
Турбинный геликоидный модуль смесителя для обеспечения качества технологического процесса предобработки каменноугольной смолы
Авторы
Башмур К.А., старший преподаватель кафедры технологических машин и оборудования нефтегазового комплекса, младший научный сотрудник лаборатории биотопливных композиций, аспирант ФГАОУ ВО «Сибирский федеральный университет», 660041, г. Красноярск, Россия, e-mail: bashmur@bk.ru
Димов А.Н., аспирант ФГАОУ ВО «Сибирский федеральный университет», 660041, г. Красноярск, Россия, e-mail: artem.dimov.1999@mail.ru
Бухтяров В.В., канд. техн. наук, доцент, заведующий лабораторией биотопливных композиций ФГАОУ ВО «Сибирский федеральный университет», 660041, г. Красноярск, Россия, e-mail: vbukhtoyarov@sfu-kras.ru
Аннотация
Каменноугольная смола низкой и средней температуры (НСКС) является важным побочным продуктом карбонизации угля и содержит большое количество органических соединений с высокой добавленной стоимостью. Гетероатомы считаются одной из основных проблем, с которой сталкивается обработка НСКС при достижении высокой добавленной стоимости использования. Проточный смеситель является частью процесса предобработки НСКС в виде кислотной очистки для смешивания НСКС и добавок для удаления гетероатомов. Целью работы являлись разработка смесителя для условий предобработки НСКС и исследование его технологических возможностей в процессе гомогенизации системы «жидкость – жидкость». Представлен автономный смеситель, основной особенностью которого является наличие турбинного модуля, представляющего собой полую цилиндрическую камеру смешения с геликоидным рельефом поверхности. Процесс смешивания НСКС и добавок анализировался для нескольких вариантов смесителей посредством программного обеспечения для CFD-моделирования. Анализом коэффициента вариации и соответствующей эффективной длины смешивания смесителя было обнаружено, что эффект смешивания разработанной конструкции смесителя лучше, чем у используемого в данное время в процессе предобработки НСКС статического смесителя с перекрещивающимися под 90° пластинами. В частности, на 25% улучшена эффективная длина смешивания. Высококачественный процесс предобработки НСКС может быть получен в результате использования разработанного смесителя, что может сократить разрыв между фундаментальными исследованиями и промышленным производством, открыть путь для глубокой переработки НСКС.
Ключевые слова
Интенсификация смешивания, каменноугольная смола, предварительная обработка, статический смеситель, численное моделирование, эффективная длина смешивания.
Список литературы
1. Kolenchukov O.., Bashmur K.., Kurashkin S.O. et al. Numerical and experimental study of heat transfer in pyrolysis reactor heat exchange channels with different hemispherical protrusion geometries. Energies. 2023;16(16):6086. OI: 10.3390/en16166086.
2. Zhu ., i ., ang . et al. racing the composition and structure evolution of oxygen-enriched asphaltenes during the hydrotreating of middle-low temperature coal tar. Journal of nalytical and pplied Pyrolysis. 2022;168:105780. OI: 10.1016/j.jaap.2022.105780.
3. Malyukova .S., Martyushev N.V., ynchenko V.V. et al. Circular mining wastes management for sustainable production of Camellia sinen sis (.) O. Kuntze. Sustainability. 2023;15(15):11671. OI: 10.3390/ su151511671.
4. Факторы конкурентоспособности углехимической отрасли Рос сии в условиях глобальной трансформации мировой энергетики / Л.Н. Щербакова, Е.К. Евдокимова, А.О. Рада и др. // Уголь. 2022. № 6. С. 48-53. OI: 10.18796/0041-5790-2022-6-48-53. Shcherbakova .N., Evdokimova E.K., ada .O., Nikitina O.I. Com petitive factors of the ussian coal-chemical industry in the global transformation of the global energy sector. gol’. 2022;(6):48-53. (In uss.). OI: 10.18796/0041-5790-2022-6-48-53.
5. Kozlov .P., Cherkasova .., rolov S.V. et al. Innovative coal-tar products at PO Koks. CokeandChemistry. 2020;63:344-350. OI: 10.3103/S1068364X20070054.
6. Исламов С.Р. Глубокая переработка угля: критический анализ технологий // Уголь. 2024. № 6. С. 32-39. OI: 10.18796/0041-5790- 2024-6-32-39. Islamov S.. eep coal processing: a critical analysis of technolo gies. gol’. 2024;(6):32-39. (In uss.). OI: 10.18796/0041-5790- 2024-6-32-39.
7.i J.-., Wei X.-., ang Z. et al. Selective catalytic hydroconversion of a low-temperature coal tar-derived crude phenols to cyclohexanol over a nitrogen-doped Co-based catalyst. uel Processing echnol ogy. 2023;239:107535. OI: 10.1016/j.fuproc.2022.107535.
8. Методологические подходы к организации и оценке системы об ращения с отходами угледобывающего производства / И.В. Пе тров, И.А. Меркулина, Т.В. Харитонова и др. // Уголь. 2020. № 9. С. 59-64. OI: 10.18796/0041-5790-2020-9-59-64. Petrov I.V., Merkulina I.., aritonova .V., Kolesnik .V. Meth odological approaches to organization and assessment of coal mine waste management system. gol’. 2020;(9):59-64. (In uss.). OI: 10.18796/0041-5790-2020-9-59-64.
9. Sun Z., Zhang W. Chemical composition and structure characteriza tion of distillation residues of middle-temperature coal tar. Chinese Journal of Chemical Engineering. 2017;25(6):815-820. OI: 10.1016/j. cjche.2016.12.007.
10. Zhang X.-Q., Kang .-., ao J. et al. Effective hydroconversion of heteroatom-containing organic species from the extraction of low-temperature coal tar to cycloalkanes over a /Beta compos ite zeolite supported nickel nanoparticles. uel. 2022;321:124062. OI: 10.1016/j.fuel.2022.124062.
11. u C., i ., Shi C. et al. Study on the association driving force of low temperature coal tar asphaltenes. Journal of Molecular Structure. 2022;1254:132361. OI: 10.1016/j.molstruc.2022.132361.
12. iu J., hmad ., Zhang Q. et al. Interactive tools to assist conve nient group-type identification and comparison of low-temperature coal tar using C?C–MS. uel. 2020;278:118314. OI: 10.1016/ j.fuel.2020.118314.
13. an X., i ., Cui . et al. nalysis of distribution and structures of heteroatom compounds in asphaltene of medium/low tempera ture coal tar by negative anion mode ESI -IC MS. Sustainability. 2022;14(23):15497. OI: 10.3390/su142315497.
14. iu J., Zhu ., Miao Z. et al. Study on the pretreatment process and removal rules of sulfur-containing compounds for medium- and low-temperature coal tar. CS Omega. 2021;6(19):12541-12550. OI: 10.1021/acsomega.1c00355.
15. Wang ., i ., Zhu . et al. Simulation and selection of static mixer, the core equipment of middle-low temperature coal tar pretreat ment, based on the computational fluid dynamics. Chemical Engi neering and Processing – Process Intensification. 2022;173:108816. OI: 10.1016/j.cep.2022.108816.
16. Vald?s J.P., Kahouadji ., Matar O.K. Current advances in liquid–liquid mixing in static mixers: review. Chemical Engineering esearch and esign. 2022;177:694-731. OI: 10.1016/j.cherd.2021.11.016.
17. hanem ., emenand ., Valle .., Peerhossaini . Static mixers: Mechanisms, applications, and characterization methods – review. Chemical Engineering research and design. 2014;92(2):205-228. OI: 10.1016/j.cherd.2013.07.013.
18. aghy ., li ., Charpentier .V.J. et al. Wax deposition using a cold rotating finger: n empirical and theoretical assessment in thermally driven and sloughing regimes. Journal of Petroleum Science and Engineering. 2021;200:108252. DOI: 10.1016/j.petrol.2020.108252.
Поддержка
Исследования выполнены в рамках государственного задания Министерства науки и высшего образования РФ (номер FSRZ-024-0005).
Для цитирования
Башмур К.А., Димов А.Н., Бухтояров В.В. Турбинный геликоидный модуль смесителя для обеспечения качества технологического процесса предобработки каменноугольной смолы // Уголь. 2024;(12): 20-24. DOI: 10.18796/0041-5790-2024-12-20-24.
Информация о статье
Поступила в редакцию: 12.08.2024
Поступила после рецензирования: 15.11.2024
Принята к публикации: 28.11.2024
