Полидисперсного материала

Канцерогенные свойства хлороформа послужили причиной изучения условий его появления в сточных водах. При обработке городских сточных вод хлором образование хлороформа наблюдалось, если доза хлора превышала необходимую для дезинфекции, при этом образовывалось до 60 мкг/л CHClj, 2 мкг/л ССЦ и 0,2 мкг/л С2Н4С12. Газовой хроматографией в сточных водах после хлорирования обнаружено свыше 40 хлорорганических соединений, многие из которых обладали канцерогенной и цитогенической активностью [154]. По другим данным наряду с летучими хлорпроизводными в хлорированных сточных водах обнаружено 74 соединения со сравнительно низкой летучестью. Кроме того, хлор оказывает разрушающее воздействие на канцерогенные углеводороды. В процессе хлорирования достигается обезвреживание полициклических ароматических углеводородов [155]. При обработке воды, содержащей 5 мкг/л бенз(а)пирена (БП), дозами хлора 0,3 и 0,5 мг/л период полураспада БП составлял 3 и 2 ч. При обработке водных растворов с содержанием 1—10 мг/л 3,4-бенз(а)пирена диоксидом хлора дозами 0,1—10 мг/л период полураспада сокращался до 15—30 мин.

состоят из фрагментов полициклических ароматических молекул, имеющих плоскую шестиугольную сотовую структуру. В процессе графити-зации накапливаются ароматические фрагменты. При этом повышаются модуль упругости и электропроводность волокон.

Углеродные волокна на основе жидкокристаллических пеков получают из нефтяных пеков. Если выдерживать такие пеки в течение длительного времени при температуре 350 - 400 °С, то происходит реакция конденсации полициклических ароматических молекул, из которых состоят пеки, увеличивается их молекулярная масса и последующее объединение молекул приводит к образованию сферолитов. При дальнейшем прогреве происходит увеличение молекулярной массы, рост сферолитов и формируется непрерывная жидкокристаллическая фаза. Жидкие кристаллы обычно нерастворимы в хинолине и пиридине, но можно получить и жидкие кристаллы, растворимые в хинолине. Волокна на основе жидкокристаллических пеков, содержащих 55-65% жидких кристаллов, характеризуются пластическим течением [8] . Прядение осуществляют при температуре расплава 350 - 400 °С. Если волокна на основе жидкокристаллических пеков нагревать сначала в воздушной среде при температуре 200 - 350 °С и затем в инертной атмосфере, то образуются углеродные волокна с высокоориентированной структурой (рис. 2.1,6) Температура прогрева углеродных волокон марки THORNEL Р-55 составляет около 2000 °С. Волокна с более высоким модулем упругости получают при еще больших температурах. Производству жидкокристаллических пеков для углеродных волокон с использованием в качестве сырья нефти и каменного угля посвящено значительное количество научных работ. В частности, обращают на себя внимание процессы с использованием стадии гидрирования. Например, волокна можно получать, проводя гидрирование каменноугольных пеков и нафталовой смолы в присутствии тетрагидрохинолина при температуре 380 - 500 °С, Удаляя при этом фильтрованием и центрифугированием твердые приме-

состоят из фрагментов полициклических ароматических молекул, имеющих плоскую шестиугольную сотовую структуру. В процессе графити-зации накапливаются ароматические фрагменты. При этом повышаются модуль упругости и электропроводность волокон.

Углеродные волокна на основе жидкокристаллических пеков получают из нефтяных пеков. Если выдерживать такие пеки в течение длительного времени при температуре 350 - 400 °С, то происходит реакция конденсации полициклических ароматических молекул, из которых состоят пеки, увеличивается их молекулярная масса и последующее объединение молекул приводит к образованию сферолитов. При дальнейшем прогреве происходит увеличение молекулярной массы, рост сферолитов и формируется непрерывная жидкокристаллическая фаза. Жидкие кристаллы обычно нерастворимы в хинолине и пиридине, но можно получить и жидкие кристаллы, растворимые в хинолине. Волокна на основе жидкокристаллических пеков, содержащих 55-65% жидких кристаллов, характеризуются пластическим течением [8] . Прядение осуществляют при температуре расплава 350 - 400 °С. Если волокна на основе жидкокристаллических пеков нагревать сначала в воздушной среде при температуре 200 - 350 °С и затем в инертной атмосфере, то образуются углеродные волокна с высокоориентированной структурой (рис. 2.1,6) Температура прогрева углеродных волокон марки THORNEL Р-55 составляет около 2000 °С. Волокна с более высоким модулем упругости получают при еще больших температурах. Производству жидкокристаллических пеков для углеродных волокон с использованием в качестве сырья нефти и каменного угля посвящено значительное количество научных работ. В частности, обращают на себя внимание процессы с использованием стадии гидрирования. Например, волокна можно получать, проводя гидрирование каменноугольных пеков и нафталовой смолы в присутствии тетрагидрохинолина при температуре 380 - 500 °С, удаляя при этом фильтрованием и центрифугированием твердые приме-

Среди вредных компонентов дымовых газов особое место занимает большая группа полициклических ароматических углеводородов. Многие ПАУ обладают высокой канцерогенной и (или) мутагенной активностью, активизируют фотохимические смоги в городах, что требует строгого контроля и ограничения их эмиссии. В то же время некоторые ПАУ, например фенантрен, флуорантен, пи-рен и др., физиологически почти инертны и не являются канцерогенно-опасными. ПАУ образуются в результате неполного сгорания любых углеводородных топлив, обусловленного торможением реакций окисления углеводородов топлива холодными стенками топочных устройств, а также неудовлетворительным смешением топлива и воздуха. Вследствие большого количества разных ПАУ в дымовых газах и трудности измерения их концентраций принято уровень канцерогенной загрязненности продуктов сгорания и атмосферного воздуха оценивать по концентрации наиболее сильного и стабильного канцерогена — бенз(а)пирена (Б(а)П) С20Н12.

позволяют снизить выбросы оксидов азота, монооксида углерода СО и полициклических ароматических углеводородов ПАУ. Высокотемпературный подогрев мазута до 250 °С обеспечивает снижение концентрации N0^ на 40—50 % и уменьшение химического недожога топлива по сравнению с нормальной температурой подогрева (130 °С). Подогрев мазута осуществляется в паровых или огневых (на малых котлах) подогревателях. Кроме снижения вредных выбросов возможно некоторое повышение мощности и КПД котла, а также снижение критического коэффициента избытка воздуха. Предварительная термообработка угольной пыли при температуре 500—700 °С практически в отсутствие кислорода (а < 0,03) в течение 0,12— 0,19 с снижает образование оксидов азота при сжигании твердых топлив на 40—60 %. Выбросы окси-

По способу очистки масла можно разделить на масла сернокислотной и селективной очистки. Операция очистки необходима для удаления из дистиллятов остатка асфальто-смолистых веществ, части высокомолекулярных полициклических ароматических и нафтено-ароматических углеводородов с короткими алифатическими цепями, нафтеновых кислот, сернистых соединений и др. Очищенные масла должны содержать лишь небольшое количество смолистых веществ, являющихся естественными антиокислителями.

4.5.4. ОБРАЗОВАНИЕ ПОЛИЦИКЛИЧЕСКИХ АРОМАТИЧЕСКИХ УГЛЕВОДОРОДОВ

Некоторые соединения класса полициклических ароматических углеводородов (ПАУ), среди которых самым активным является бенз(а)пирен (БП), выделяют в особую группу ВВ из-за их потенциально канцерогенной опасности. Бенз(а)пирен принято считать индикатором канцерогенности конкретной среды, так как его наличие связано с содержанием в среде и других канцерогенных ПАУ: бенз(е)пирена, бензперилена, 1, 2-бензантрацена и др. [25].

4.5.4. Образование полициклических ароматических углеводородов.........322

щаяся при этом пыль уносится потоком газа. Подобной парусностью обладают также мелкие фракции псевдо-ожиженного полидисперсного материала при повышенных скоростях фильтрации газа. Кроме того, в результате протекающих реакций, если зерна выступают в качестве реагентов, происходит их «срабатывание»: выгорание при сжигании твердого топлива, усушка в процессе сушки. Унос — серьезное зло. С одной стороны, это потеря материала (катализатора, топлива, реагентов), с другой, для борьбы с уносом конструируются различные уловители, циклоны, габариты которых часто не уступают, а иногда и превосходят размеры головного реактора, а это дополнительный расход металла, энергии, денежных средств.

Скорость начала псевдоожижения, с одной стороны, определяет условия полного взвешивания всей засыпки, а с другой - входит знаменателем в так называемое число псевдоожижения IV = W/WK) характеризующее режим кипящего слоя. Для полидисперсного материала -в первом случае логичнее считать WK для частиц, размер которых соответствует величине Rx = 0,05, во втором - для среднего размера частиц в засыпке.

Когда речь идет о псевдоожижении полидисперсного материала, то с позиций описанной модели необходимо различать предельную высоту зоны всплесков, до которой подбрасываются крупные частицы, падающие затем обратно в слой, и высоту отстойной зоны, на которой в основном завершается сепарация мелких частиц, возвращающихся в слой вдоль стен. Подъем мелких частиц в центре и

кр—крупная фракция полидисперсного материала; к.с — кипящий (псевдоожиженный) слой; л — лучистый;

м — материал, мелкая фракция полидисперсного материала; макс — максимальный;

'Как известно '(см. {Л. 189, 192]), при псевдоожижении полидисперсного материала имеем не одну точку, а целую область перехода слоя в псевдоожиженное состояние (рис. 1-1). Сначала [Л. 257] подвергаются «внутреннему взвешиванию» в слое мелкие и легкие частицы. При большей скорости газа сила сопротивления, приходящаяся на мелкую частицу, становится больше силы земного притяжения последней. Поэтому такая «внутренне» взвешенная частица стремится двигаться вверх, а при отсутствии свободы перемещения оказывает давление на вышележащие крупные частицы. По этой причине частицы следующего класса крупности переходят во взвешенное состояние раньше, чем непосредственно приложенное к ним воздействие потока уравновесит их тяжесть. Наиболее важна точка (режим) В (рис. 1-1) полного псевдоожижения полидисперсного слоя, когда потоком газа взвешены самые крупные частицы слоя (хотя бы с помощью более мелких).

[Л. 258] и даже 40% (Л. 189], предполагаемые авторами. Во-первых, эти формулы содержат как точные исходные величины характеристики полидисперсного материала, которые в действительности известны расчетчику лишь весьма приближенно. Во-вторых, указанные авторами погрешности формул подсчитаны из сопоставления с экспериментами, в которых момент наступления полного псевдоожижения мог оцениваться с большой ошибкой по имеющему плавную переход-

Расчет предложенных ранее [Л. 137, 221] теплообменников с газовзвесью полидисперсного материала, в которых мелкие фракции движутся в прямотоке с восходящим потоком газа, а крупные — в противотоке (падают), освещен в [Л. 218].

До получения достаточно полных и надежных данных о сопротивлении движущегося слоя утечку газа через переток, заполненный движущимся слоем реального полидисперсного материала, видимо, можно ориентировочно рассчитывать как для неподвижного плотного слоя такого же, но монофракционного материала с размером частиц, равным среднему диаметру зерен реального материала. Фильтрация газа сквозь такой расчетный слой будет более свободной, чем через неподвижный слой реальных полидисперсных частиц, где мелочь заполняет промежутки между крупными частицами. Таким образом, в подобных расчетах будет известный учет возможного уменьшения сопротивления реального слоя, когда он приходит в движение. Различные сведения о истечении псевдоожиженного материала через отверстия в вертикальной стенке можно найти в [Л. 99].

Для полидисперсного материала расчетный диаметр частиц d берется здесь как

Как отмечает Зенз [Л. 717], в ряде случаев при работе с плотным слоем полидисперсного материала желательно избежать сепарации частиц в слое по размерам, могущей возникнуть в процессе загрузки материала в аппарат. Так, например (рис. 1-11) при сосредоточенной подаче материала в бункер через одно центральное отверстие (трубу) мелкие частицы, падая, остаются в центре, а .крупные далеко скатываются по склонам