- Код статьи
- 10.31857/S0040357124040037-1
- DOI
- 10.31857/S0040357124040037
- Тип публикации
- Статья
- Статус публикации
- Опубликовано
- Авторы
- Том/ Выпуск
- Том 58 / Номер выпуска 4
- Страницы
- 420-434
- Аннотация
- Развитие химической отрасли – одна из приоритетных задач Российской Федерации. Разработка новых подходов к получению ценных материалов, интенсификация и оптимизация существующих процессов позволяют увеличить производительность, получить качественно новые виды продукции, уменьшить экологический след и повысить безопасность. Все это еще в середине прошлого века понимали выдающиеся химики-технологи СССР. Как раз таким был Петр Григорьевич Романков. Сегодня перед химической отраслью страны стоят не менее амбициозные задачи. К вышеперечисленным задачам добавились новые: внедрение достижений нанотехнологии, автоматизация и цифровизация на различных уровнях, разработка принципиально новых процессов и аппаратов. Примером новых подходов для реализации ряда химико-технологических процессов является использование сверхкритических флюидов. В статье на примере сверхкритической сушки рассмотрены подходы к моделированию, интенсификации и оптимизации сверхкритических процессов, показано оборудование высокого давления для различных масштабов. Сверхкритическая сушка – ключевой этап получения высокопористых материалов аэрогелей. В данной работе получены альгинатные аэрогели с иерархической пористой структурой, обладающие высокими значениями удельной площадью поверхности (более 700 м2/г) и объема пор (более 10 см3/г). С использованием математического моделирования показано, что увеличение температуры интенсифицирует как конвективный, так и диффузионный транспорт. При увеличении расхода диоксида углерода наблюдается интенсификация конвективного транспорта. Влияние конвективного транспорта в свободном объеме аппарата и в пограничном слое пластины особенно заметно на первом этапе сверхкритической сушки. Увеличение давления не оказывает значительного влияния на скорость процесса сверхкритической сушки.
- Ключевые слова
- сверхкритический флюид сушка интенсификация
- Дата публикации
- 07.08.2024
- Год выхода
- 2024
- Всего подписок
- 0
- Всего просмотров
- 32
Библиография
- 1. Павлов К.Ф., Романков П.Г., Носков А.А. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии. М.: Химия, 1987.
- 2. Романко П.Г., Фролов В.Ф., Флисюк О.М. Методы расчета процессов и аппаратов химической технологии (примеры и задачи). М.: ХИМИЗДАТ, 2009.
- 3. Мусина Ф.А., Бронская В.В., Игнашина Т.В., Нургалиева А.А., Харитонова О.С. Экологически чистые химические технологии для устойчивого развития химической промышленности// Вестник технологического университета. 2019, Т. 22. № 8. C. 79.
- 4. Kiran E., Debenedetti P.G., Peters C.J. Supecritical fluids fundamentals and applications: Series E: Applied Sciences. V. 366. Springer-Science, 1998.
- 5. Heidaryan E., Hatami T., Rahimi M., Moghadasi J. Viscosity of pure carbon dioxide at supercritical region: Measurement and correlation approach // J. Supercritical Fluids. 2011. V. 56. № 2. P. 144.
- 6. Suárez J.J., Medina I., Bueno J.L. Diffusion coefficients in supercritical fluids: available data and graphical correlations // Fluid Phase Equilibria, 1998, V. 153, Diffusion coefficients in supercritical fluids, № 1. P. 167.
- 7. Гумеров Ф.М. Сверхкритические Флюидные Технологии. Экономическая Целесообразность. К.: ООО “Инновационно-издательский дом “Бутлеровское наследие”, 2019.
- 8. Vorobei A.M., Pokrovskiy O.I., Ustinovich K.B., Parenago O.O., Savilov S.V., Lunin V.V., Novotortsev V.M. Preparation of polymer – multi-walled carbon nanotube composites with enhanced mechanical properties using supercritical antisolvent precipitation // Polymer. 2016, V. 95. P. 77.
- 9. Gavrikov A.V., Loktev A.S., Ilyukhin A.B., Mukhin I.E., Bykov M.A., Vorobei A.M. et al. Partial oxidation of methane to syngas over SmCoO3-derived catalysts: the effect of the supercritical fluid assisted modification of the perovskite precursor // Int. J. Hydrogen Energy. 2023. V. 48. № 8. P. 2998.
- 10. Alekseev E.S., Alentiev A.Yu., Belova A.S., Bogdan V.I., Bogdan T.V., Bystrova A.V. et al. Supercritical fluids in chemistry // Russian Chemical Reviews. 2020. V. 89. № 12. P. 1337.
- 11. Pokrovskiy O., Vorobei A., Zuev Y., Kostenko M., Lunin V. Investigation of precipitation selectivity and particle size concentration dependences in supercritical antisolvent method via online supercritical fluid chromatography // Adv. Powder Technol. 2020. V. 31. № 6. P. 2257.
- 12. Vorobei A.M., Pokrovskiy O.I., Ustinovich K.B., Parenago O.O., Lunin V.V. A method for measuring solubility in multi-component sub- and supercritical fluids using an online hyphenation of supercritical antisolvent precipitation and supercritical fluid chromatography // J. Mol. Liquids. 2019. V. 280. P. 212.
- 13. McHugh M., Krukonis V. Supercritical fluid extraction: principles and practice. Supercritical Fluid Extraction. Elsevier, 2013.
- 14. Martín A., Cocero M.J. Micronization processes with supercritical fluids: fundamentals and mechanisms: drug delivery applications of supercritical fluid technology // Adv. Drug Delivery Rev. 2008. V. 60, Micronization processes with supercritical fluids, № 3. P. 339.
- 15. Menshutina N., Tsygankov P., Khudeev I., Lebedev A. Intensification methods of supercritical drying for aerogels production // Drying Technol. 2022. V. 40. № 7. P. 1278–1291.
- 16. Carvalho V.S., Dias A.L.B., Rodrigues K.P., Hatami T., Mei L.H.I., Martínez J., Viganó J. Supercritical fluid adsorption of natural extracts: Technical, practical, and theoretical aspects // J. CO2 Utilization. 2022. V. 56. P. 101865.
- 17. Perrut M. Sterilization and virus inactivation by supercritical fluids (a review): special edition on the occasion of Gerd Brunner’s 70th Birthday // J. Supercritical Fluids. 2012. V. 66. P. 359.
- 18. West C. Current trends in supercritical fluid chromatography // Analytical Bioanalytical Chem. 2018. V. 410. № 25. P. 6441.
- 19. Brunner G. Supercritical fluids as solvents and reaction media. 1st ed. Amsterdam Boston: Elsevier, 2004.
- 20. Di Maio E., Kiran E. Foaming of polymers with supercritical fluids and perspectives on the current knowledge gaps and challenges: 30th Year Anniversary Issue of the Journal of Supercritical Fluids // J. Supercritical Fluids. 2018. V. 134. P. 157.
- 21. Khudeev I., Lebedev A., Mochalova M., Menshutina N. Modeling and techno-economic optimization of the supercritical drying of silica aerogels // Dry. Technol. 2024. V. 42. P. 1–24.
- 22. Özbakır Y., Erkey C. Experimental and theoretical investigation of supercritical drying of silica alcogels // J. Supercritical Fluids. 2015. V. 98. P. 153–166.
- 23. Quiño J., Ruehl M., Klima T., Ruiz F., Will S., Braeuer A. Supercritical drying of aerogel: In situ analysis of concentration profiles inside the gel and derivation of the effective binary diffusion coefficient using Raman spectroscopy // J. Supercritical Fluids. 2016. V. 108. P. 1–12.
- 24. Griffin J.S., Mills D.H., Cleary M., Nelson R., Manno V.P., Hodes M. Continuous extraction rate measurements during supercritical CO2 drying of silica alcogel // J. Supercritical Fluids. 2014. V. 94. P. 38-47.
- 25. Bueno A., Selmer I., S.P R., Gurikov P., Lölsberg W., Weinrich D., Fricke M., Smirnova I. First evidence of solvent spillage under subcritical conditions in aerogel production // Indust. Eng. Chem. Res. 2018. V. 57. № 26. P. 8698–8707.
- 26. Nita L.E., Ghilan A., Rusu A.G., Neamtu I., Chiriac A.P. New trends in bio-based aerogels // Pharmaceutics. 2020. V. 12. № 5. P. 449.
- 27. Smirnova I., García-González C.A., Gurikov P. Pharmaceutical applications of aerogels // Springer Handbook of Aerogels: Springer Handbooks / eds. M.A. Aegerter, N. Leventis, M. Koebel, S.A. Steiner III. Cham: Springer International Publishing, 2023. P. 1489.
- 28. Vignes A. Diffusion in Binary Solutions. Variation of Diffusion Coefficient with Composition // Indust. Eng. Chem. Fundamentals. 1966. V. 5. № 2. P. 189–199.
- 29. Tyn M.T., Calus W.F. Diffusion coefficients in dilute binary liquid mixtures // J. Chem. Eng. Data. 1975. V. 20. № 1. P. 106–109.
- 30. He C.-H., Yu Y.-S. New equation for infinite-dilution diffusion coefficients in supercritical and high-temperature liquid solvents // Indust. Eng. Chem. Res. 1998. V 37. № 9. P. 3793–3798.
- 31. Кафаров В., Дорохов И., Жаворонков Н. Системный анализ процессов химической технологии: основы стратегии 2-е изд., пер. и доп. Монография. Системный анализ процессов химической технологии. М.: Litres, 2018.
