Ученые из КГЭУ и КНИТУ внедрили несколько мультивихревых классификаторов на предприятии ООО «Салаватский катализаторный завод».

Аспирант каф. «ТОТ» Зинуров Вадим Эдуардович, заведующий каф. «ТОТ» Дмитриев Андрей Владимирович и доцент каф. «ОПП» ФГБОУ ВО «КНИТУ» Дмитриева Оксана Сергеевна внедрили мультивихревой классификатор в технологическую линию предприятия по производству мелкодисперсного силикагеля дисперсностью от 10 до 40 мкм (рис. 1). Порошок представляет собой адсорбент, который применяется для осушки и очистки сред, склонных к разложению и полимеризации, отбензинивания природного газа на установках подготовки газа к транспорту и для других целей.

В настоящее время имеется большая востребованность в качественном силикагеле. Основная его доля около 50 тыс. тонн в год импортируются из других стран. На отечественном рынке фактически единственным крупным производителем силикагеля является «Салаватский катализаторный завод» – ООО «СкатЗ». Предприятие выпускает гранулированные силикагели всех марок и областей применения, а также порошковые силикагели. Качество силикагелей не уступает импортным аналогам, но для расширения марочного ассортимента и освоения перспективных направлений предъявляются строгие требования к гранулометрическому составу порошка. В связи с этим была проведена совместная работа со специалистами ООО «СкатЗ» по разработке и тестированию промышленного оборудования для фракционирования силикагеля.

На данный момент времени разработано большое количество разнообразных моделей классификаторов: центробежные, гравитационные, ситовые. Однако, для фракционирования сыпучего материала на узкие мелкодисперсные фракции гравитационные и ситовые классификаторы не могут применяться, так как в большинстве случаев предназначены для более крупных фракций от 40 – 60 мкм. Центробежные классификаторы могут быть использованы для получения порошка дисперсностью от 10 до 40 мкм. Однако, большой сложностью применимости данных аппаратов в технологической линии является большая вероятность получения гранулометрических фракций другой дисперсности. Это связано с тем, что заявленные характеристики аппаратов получены при определенных теплофизических и технологических параметрах.

Рисунок 1 – Мультивихревой классификатор

Разработанный мультивихревой классификатор позволяет с высокой эффективностью улавливать частицы размером более 40 мкм, которые впоследствии повторно измельчаются, и позволяет пропускать (т.е. не улавливать) практически все частицы размером менее 40 мкм, которые представляют собой готовый продукт и впоследствии улавливаются в батарейном циклоне. Таким образом, мультивихревой классификатор разделяет сыпучий материал на две фракции с крупностью граничного зерна 40 мкм (рис. 2).

Рисунок 2 - Зависимость эффективности мультивихревого классификатора от размера частиц силикагеля. Маркеры – различные входные скорости газового потока W, м/с. Линии – сигмоидные функции, описывающие изменение эффективности при соответствующей скорости. Внутренняя труба с цилиндрическим отверстием.

1, 2 – 4 м/с; 3, 4 – 8 м/с; 5, 6 – 12 м/с; 7, 8 – 16 м/с

Особенностью мультивихревого классификатора является возникновение множества маленьких упорядоченных завихрений в межтрубном пространстве (рис. 3), позволяющих эффективно проводить сепарацию частиц, определенных размеров.

Рисунок 3 – Образование множества вихрей в межтрубном пространстве мультивихревого классификатора (вид в сечении аппарата)

По данной работе опубликовано более 30 работ, в том числе статьи SCOPUS, WoS и ВАК.

Ознакомиться с некоторыми из них можно по ссылкам:

https://ojs.imeti.org/index.php/IJETI/article/view/9568

https://elibrary.ru/item.asp?id=48333564

На настоящий момент времени продолжаются исследования по повышению селективности мультивихревого классификатора.

Работа выполняется при поддержке гранта Президента Российской Федерации для государственной поддержки молодых российских ученых МК-2710.2021.4 на выполнение научно-исследовательских работ по теме «Экспериментально-теоретическое исследование процессов улавливания и классификации твердых дисперсных частиц в центробежно-вихревых аппаратах», стипендии Президента РФ СП – 3577.2022.1 и при финансовой поддержке Министерства по делам молодежи Республики Татарстан (проект «Устройство для очистки воздушных потоков от мелкодисперсных твердых частиц»).