Теоретические основы химической технологии
Свидетельство о регистрации СМИ: ПИ № ФС 77 - 83659 от 05.08.2022
Рецензируемый академический научный журнал издается с 1967 года.
Главный редактор
- доктор технических наук, член-корреспондент РАН, профессор Вошкин Андрей Алексеевич
Заместитель главного редактора
- доктор технических наук, академик РАН, профессор Мешалкин Валерий Павлович
Учредители
- Российская академия наук
- Институт общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова РАН
Издатель
- Российская академия наук
О журнале
В журнале публикуются работы по всем разделам химической технологии, включая явления переноса, поверхностные явления, процессы разделения смесей, теорию и методы расчета химических реакторов, био- и нанотехнологию, дисперсные системы, методы интенсификации, моделирование и управление химико-технологическими процессами и системами, проблемы надежности и безопасности химических производств, вопросы энерго- и ресурсосбережения, экологию и т. д.
Журнал является рецензируемым, включен в Перечень ВАК. Входит в систему РИНЦ и международные базы данных Web of Sciencе и Scopus.
Текущий выпуск
Открытый доступ
Доступ предоставлен
Только для подписчиков
Том 59, № 4 (2025)
- Год: 2025
- Выпуск опубликован: 15.08.2025
- Статей: 12
- URL: https://ogarev-online.ru/0040-3571/issue/view/24263
Специальный выпуск: к международному научно-практическому семинару, посвященному 100-летию со дня рождения Ю.И. Дытнерского, «ПАХТ-2025»
ЮРИЙ ИОСИФОВИЧ ДЫТНЕРСКИЙ – УЧЕНЫЙ, ИССЛЕДОВАТЕЛЬ, ПЕДАГОГ (К 100-ЛЕТИЮ СО ДНЯ РОЖДЕНИЯ)
Аннотация
Первый Международный научно-практический семинар по процессам и аппаратам химической технологии "ПАХТ-2025" проводился 10–11 апреля 2025 года в Российском химико-технологическом университете имени Д.И. Менделеева и был приурочен к 100-летней годовщине со дня рождения выдающегося ученого, заслуженного деятеля науки и техники РСФСР Юрия Иосифовича Дытнерского.
Теоретические основы химической технологии. 2025;59(4):3-5
3-5
Статьи
ТЕПЛОМАССОПЕРЕНОС ПРИ НЕПРЕРЫВНОЙ ИНФРАКРАСНОЙ СУШКЕ СФЕРИЧЕСКОГО ТЕЛА
Аннотация
Рассмотрен тепломассообмен влажного сферического тела с внешней газовой средой при электромагнитном подводе энергии в инфракрасном диапазоне частот. Сформулирована и аналитически решена линейная задача (постоянство параметров процесса) инфракрасного нагрева тела при конвективном тепло- и массообмене его поверхности с внешней газовой средой – как для общего случая процесса сушки, так и при сушке в первом периоде. При формулировке задачи теплопроводности принято, что внутренний источник теплоты, вызванный поглощением лучистой энергии, экспоненциально распределен по толщине шара и что фазовые превращения при испарении влаги происходят у поверхности тела. Интенсивность сушки описана на основе аналитического решения линейной (постоянство коэффициента массопроводности) задачи массопроводности (диффузии влаги) для шара при граничном условии массообмена третьего рода. Решения задач нагрева получены применительно к локальной и средней по объему тела температуре. На их основе проведено численное моделирование процесса нагрева шара с учетом его сушки: показано влияние плотности лучистого потока на динамику нагрева шара. Применительно к первому периоду сушки показано, что полученное для этого случая частное решение задачи позволяет рассчитывать температуру поверхности тела и далее интенсивность сушки в условиях инфракрасного энергоподвода (при котором температура поверхности тела не равна температуре мокрого термометра). Для расчета температуры поверхности тела в данном случае предложен метод последовательных приближений, при котором вначале задают искомую температуру, а затем ее рассчитывают с использованием полученного решения и уравнения Антуана, выражающего зависимость давления насыщенного пара от температуры. Для этого случая выполнены численные расчеты, показавшие работоспособность математической модели и иллюстрирующие влияние дополнительного (к конвективному) инфракрасного энергоподвода на интенсивность сушки. Для учета изменения теплофизических характеристик в ходе процесса рекомендован зональный кусочно-ступенчатый метод.
Теоретические основы химической технологии. 2025;59(4):6-13
6-13
ВЫСОКОЭФФЕКТИВНЫЕ МИКРОРЕАКТОРЫ НЕПРЕРЫВНОГО ДЕЙСТВИЯ ДЛЯ КОНТРОЛИРУЕМОГО СИНТЕЗА НАНОРАЗМЕРНЫХ ЧАСТИЦ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ (ОБЗОР)
Аннотация
Проанализированы современное состояние и перспективы микрореакторного синтеза функциональных материалов в жидкой фазе – в одно- и двухфазных потоках. Микрореакторы позволяют осуществлять тонкий контроль за размерами, составом, а также за структурой и свойствами синтезируемых частиц в процессах соосаждения. Кроме того, высококачественная гомогенизация растворов на молекулярном/ионном уровне важна и при получении металлоорганических соединений, например, в реакциях гидролиза. Полученные различными коллективами результаты дают основание рассчитывать на достаточно обширные возможности управления процессами нуклеации и роста частиц в микрореакторах посредством контроля pH, концентраций реагентов, качества микросмешения, времени пребывания в каждой из зон реактора – в зоне нуклеации, зоне роста. Продемонстрированы преимущества микрореакторного синтеза: высокое качество микросмещения в объеме 0.2–0.5 мл, что обеспечивает получение наночастиц без примесей (по составу), стехиометрическое соотношение атомов в продукте, ограничение роста агломератов за счет короткого времени пребывания (порядка нескольких миллисекунд). Переход к промышленному масштабу обусловлен довольно высокой производительностью единичного микрореактора (до 10 м3/сут по суспензии, до 200–300 кг/сут по твердой фазе). Интенсивное смещение в микрореакторах диаметром 2–4 мм и менее, обусловленное тейлоровскими вихрями, способствовало применению двухфазных микрореакторов для синтеза как органических, так и неорганических веществ. Для органических соединений, получение которых сопряжено с образованием взрывоопасных продуктов, применение микрореакторов имеет еще одно преимущество – диаметр каналов может быть принят меньше критического для данной группы веществ. Отметим, что в промышленном микрореакторе может быть задействовано несколько десятков тысяч параллельных микроканалов, т.е. название здесь обусловлено поперечным размером каналов (порядка 2–4 мм или менее), а производительность сопоставима с таковой для стандартных видов химического оборудования.
Теоретические основы химической технологии. 2025;59(4):14-22
14-22
СТОХАСТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ СМЕШЕНИЯ КОМПОНЕНТОВ СЫПУЧЕЙ ШИХТЫ ПРИ РАБОТЕ БЛОКА "БАРАБАН-ЛОПАСТИ"
Аннотация
Представлен анализ результатов стохастической модели смешения компонентов сыпучей шихты при работе блока "барабан-лопасти" аппарата непрерывного действия. Полученные распределения зернистых частиц указанных компонентов по углу выброса из блока "барабан-лопасти" соответствуют критерию эффективного смешения. Данные распределения учитывают характер движения гибких лопастей в непрерывном режиме при заданных множествах конструктивных и режимных параметров процесса смешения.
Теоретические основы химической технологии. 2025;59(4):23–36
23–36
ЭКСТРАКЦИЯ РЕДКОЗЕМЕЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ РАСТВОРОМ ДИ-(2-ЭТИЛГЕКСИЛ)ФОСФОРНОЙ КИСЛОТЫ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МИКРОКОНТАКТОРА
Аннотация
Разработка высокоинтенсивных экстракторов, работающих в дозмульсионном режиме, является перспективной задачей в области извлечения d– и d-элементов. В работе представлен микроконтактор, в котором за 34 с контакта фаз удается извлечь 20% редкоземельных элементов (РЗЭ) от первоначально взятого количества. Установлено влияние состава экстракционной системы, природы растворителя и РЗЭ, начальных условий проведения процесса на коэффициент массопередачи. Получена зависимость числа Шервуда от чисел Рейнольдса и Прандгля. Результаты работы могут быть полезны при создании новых экстракторов, работающих в дозмульсионном режиме.
Теоретические основы химической технологии. 2025;59(4):37-44
37-44
ПРОТОТИП ЦИФРОВОГО ДВОЙНИКА ПРОЦЕССА РАЗЛОЖЕНИЯ ГИДРОПЕРЕКИСИ ИЗОПРОПИЛБЕНЗОЛА ПРИ ПОЛУЧЕНИИ ФЕНОЛА И АЦЕТОНА
Аннотация
Для установки разложения гидроперекиси изопропилбензола процесса получения фенола и ацетона разработан прототип цифрового двойника на основе созданной нейросетевой модели, которая позволяет рассчитывать в режиме онлайн выходы основной и побочной продукции, энергоресурсов и получаемой при этом условной прибыли с относительной погрешностью не более 0.73%. Формирование базы данных значений параметров технологического процесса выполнено с применением имитационного моделирования работы установки с последующей проверкой адекватности модели путем сопоставления полученных расчетных результатов с фактическими значениями технологических параметров. В качестве прототипа цифрового двойника, позволяющего в режиме онлайн определять оптимальные значения параметров кукольного процесса установки разложения гидроперекиси изопропилбензола, предложено применить микроконтроллер ESP-8266 со встроенной и разработанной программой, написанной на языке С.
Теоретические основы химической технологии. 2025;59(4):45-54
45-54
ЭВТЕКТИЧЕСКИЙ РАСТВОРИТЕЛЬ НА ОСНОВЕ ПОЛИЭТИЛЕНГЛИКОЛЯ МЕТИЛОВОГО ЭФИРА 350 КАК АЛЬТЕРНАТИВНЫЙ ЭКСТРАГЕНТ В ПРОЦЕССАХ ГЛУБОКОЙ ДЕСУЛЬФУРИЗАЦИИ И ДЕНИТРИФИКАЦИИ УГЛЕВОДОРОДНЫХ ФРАКЦИЙ
Аннотация
Ужесточение экологических норм, направленных на минимизацию выбросов вредных оксидов азота и серы, требует разработки эффективных методов глубокой очистки нефтепродуктов от гетероциклических соединений. Несмотря на перспективность эвтектических растворителей как экологичной альтернативы традиционным экстрагентам в процессах денитрификации и десульфуризации, их промышленному внедрению препятствуют технологически непригодные физико-химические свойства и недостаточная эффективность извлечения для ряда компонентов. В работе предложен новый гидоофильный эвтектический растворитель на основе полиэтиленгликоля метилового эфира с молекулярной массой 350 (ПЭГ МЭ-350) и тетрабутиламмоний бромида (ТБАБ). Эвтектический растворитель демонстрирует благоприятные для процессов экстракции физико-химические свойства: низкую вязкость 68.1 мПа с и высокую плотность 1.08 г/см3в условиях окружающей среды. В сравнении с промышленным N-метилпирролидоном применение нового эвтектического растворителя приводит к статистически значимому повышению выхода степени извлечения гетероциклических соединений: прирост составляет 78.8, 6.4, 8.7 и 13.9% для тиофена, индола, хинолина и пиридина соответственно. Процесс экстракции характеризуется высокой скоростью достижения термодинамического равновесия (в течение 1 мин). Оптимальное объемное соотношение фаз экстрагент/сырье составляет 1 : 1. Эффективность экстракции не зависит от температуры в исследованном диапазоне, что позволяет проводить процесс эффективно при 25°C. Наблюдается постоянство коэффициентов распределения в системе для всех органических соединений в широком диапазоне их исходных концентраций, что особенно важно для масштабирования химико-технологических процессов.
Теоретические основы химической технологии. 2025;59(4):55-66
55-66
ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ УПРОЧНЯЮЩЕГО ОБЖИГА ФОСФОРИТОВЫХ ОКАТЫШЕЙ С ДОБАВЛЕНИЕМ КОКСОВОЙ МЕЛОЧИ
Аннотация
Рассматриваются химико-энерготехнологические процессы, происходящие в фосфоритах и фосфорсодержащих породах, их влияние на структуру и состав при обжиге. Анализируется возможность применения существующих методов определения кинетики спекания для моделирования обжига фосфоритовых окатышей. Приводятся результаты исследований химико-энерготехнологического процесса обжига фосфоритовых окатышей с добавлением кокса методами термического и структурного анализов. Установлено, что основными параметрами, влияющими на взаимодействие кокса с материалом окатыша, являются скорость нагрева до температур обжига, концентрация кокса в окатыше и концентрация окислителя в нагревающем газе-теплоносителе. Обнаружено, что процессу спекания фосфоритовых окатышей предшествуют существенные изменения химического состава, структуры и свойств исходных компонентов. Интенсивность этих изменений определяется температурой, составом и давлением газовой фазы, которые могут быть неоднородными в различных точках исследуемых образцов.
Теоретические основы химической технологии. 2025;59(4):67-78
67-78
МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ОХЛАЖДЕНИЯ ГАЗОВ В СКРУББЕРАХ ПРИ РАЗЛИЧНЫХ УСЛОВИЯХ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ С ЖИДКОСТЬЮ НА ТАРЕЛКАХ
Аннотация
Рассмотрены стационарные процессы переноса теплоты и влаги при конденсационном охлаждении газов жидкой фазой на тарелках различных конструкций в скрубберах-охладителях. Записаны эффективности процессов, уравнения теплового баланса и число единиц переноса в газовой фазе. Для расчета тепловой эффективности охлаждения газа использованы известные выражения из теории массопередачи с учетом гидродинамической структуры потоков, а также критериальное выражение для числа Шервуда. Даны примеры расчетов и графические зависимости тепловой эффективности от скорости газа для провальной, клапанной, струйной и других тарелок при охлаждении воздуха водой. Представлено одномерное дифференциальное уравнение теплообмена, решение которого дает возможность учесть неоднородность профиля скорости газовой фазы и градиент уровня жидкости по длине тарелки и вычислить эффективность процесса. Даны расчетные зависимости поля температур и тепловой эффективности на ситуатых и клапанных тарелках. Показано, что неравномерный профиль скорости газа, вызванный градиентом уровня жидкости, снижает тепловую эффективность.
Теоретические основы химической технологии. 2025;59(4):79-89
79-89
ВОСЕМЬ ШАГОВ ПО ЦИФРОВИЗАЦИИ СТРУКТУРЫ И СВОЙСТВ ДИСПЕРСНО-НАПОЛНЕННЫХ ПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ
Аннотация
Рассматривается построение структуры дисперсно-наполненных полимерных композиционных материалов различных типов. Показано, что единая монолитная структура дисперсно-наполненного полимерного композиционного материала включает: гетерогенную структуру, построенную из частиц дисперсного наполнителя, свободный объем и структуру полимерной матрицы. Представлены формулы для расчета содержания дисперсного наполнителя и составов дисперсно-наполненных полимерных композиционных материалов с различными типами решеток, структура которых зависит от максимальной упаковки дисперсных частиц и координационного числа, изменяющегося от 8 до 1.
Теоретические основы химической технологии. 2025;59(4):90-97
90-97
ВЫБОР РЕЖИМОВ КУЛЬТИВИРОВАНИЯ МЕТАНОКИСЛЯЮЩИХ БАКТЕРИЙ В БИОРЕКТОРЕ С МОДИФИЦИРОВАННЫМ ЭЖЕКТОРОМ
Аннотация
Для специально разработанной конструкции биореактора, предназначенного для культивирования метанокисляющих бактерий, предложена конструкционная модификация его основного рабочего элемента – эжектора, применяемого для дополнительного обеспечения культуры компонентами газового питания – кислородом и метаном. Проведены испытания, позволившие определить основные режимы его работы, при которых достигается максимальная продуктивность процесса. В работе представлена сравнительная характеристика параметров процесса (давление и состав кислородосодержащего газа) в биореакторе с применением эжектора в двух вариантах конструкционного исполнения. При проведении испытаний учтен такой лимитирующий фактор роста культуры, как содержание углекислого газа, а также использованы методы повышения эффективности процесса ферментации.
Теоретические основы химической технологии. 2025;59(4):98-104
98-104
ПОДБОР ТЕМПЕРАТУРНО-ВРЕМЕННЫХ РЕЖИМОВ ВАКУУМНОЙ СУБЛИМАЦИОННОЙ СУШКИ ЛЕКАРСТВЕННЫХ ПРЕПАРАТОВ НА ОСНОВЕ ПЕПТИДОВ
Аннотация
Для увеличения количества производимых препаратов на основе пептидов важной задачей является сокращение временных затрат на реализацию технологических стадий. Одной из самых длительных, энерго- и ресурсозатратных стадий производства является вакуумная сублимационная сушка. Поэтому в данной работе были проведены экспериментальные исследования по подбору температурно-временных режимов вакуумной сублимационной сушки лекарственных препаратов на основе пептидов. В результате экспериментов был подобран режим, обеспечивающий содержание остаточной влаги в образцах не более 2.5%, отсутствие вскипания в первом периоде сушки и минимальную усадку. Также в работе проведено математическое моделирование процесса вакуумной сублимационной сушки с использованием программного пакета Comsol Multiphysics (расчет движения фронта сублимации в единичном флаконе H5).
Теоретические основы химической технологии. 2025;59(4):105-114
105-114