ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ПИРОЛИЗА КИЗЕЛЬГУРОВОГО ШЛАМА ПИВОВАРЕННОГО ПРОИЗВОДСТВА
1 Воронежский государственный университет инженерных технологий Статья в формате PDF 504 KB 1. Об экономической эффективности нового способа термической регенерации кизельгура / С.Т. Антипов, В.В. Пойманов, С.В. Шахов, Д.М. Визир // Финансы. Экономика. Стратегия. – 2010. – № 12. – С. 21-24. 2. Математическая модель процесса термической регенерации кизельгура / С.Т. Антипов, Д.М. Визир, А.В. Жучков, С.В. Шахов // Вестник Воронежского государственного университета инженерных технологий. – 2012. – № 1. – С. 35-40. 3. Визир Д.М. Исследование свойств кизельгура как объекта термической регенерации // Вестник Воронежского государственного университета инженерных технологий. – 2012. – № 1. – С. 7-9. 4. Антипов С.Т. Разработка энерго- и ресурсосберегающего способа термической обработки кизельгура / С.Т. Антипов, С.В. Шахов, Д.М. Визир // Современные энергосберегающие тепловые технологи (сушка и термовлажностная обработка материалов) СЭТТ-2011: сб. материалов IV междунар. науч.-пpaкт. конф. – М.: Изд-во Моск. гос. агроинж. ун-та им. В.П. Горячкина, 2011. – Т. 1. – С. 262-264.
На предприятиях пивоваренной отрасли наибольшее распространение получили кизельгуровые фильтры: они надежны, просты в устройстве и экономически выгодны.
Однако существует ряд проблем, связанных с использованием кизельгура: ограниченность ресурсов высококачественного диатомита, а также большие расходы на утилизацию. Поэтому в настоящее время ученые сосредоточили усилия на следующих направлениях: поиск новых методов регенерации кизельгура; использование альтернативных материалов и оборудования для фильтрования.
При использовании в среднем 1 кг кизельгура на 30 л пива ежегодно производится несколько тысяч тонн кизельгурового шлама, который предприятия за собственные средства должны утилизировать. Однако проблема состоит в том, что кизельгуровые отходы ввиду значительного количества связанного азота могут привести к накоплению в земле и воде нитратов [1, 2].
Одним из перспективных направлений является термическая регенерация кизельгура. При этом образуется материал, который снова может использоваться для фильтрации пива. Однако высокие температуры ведут к качественным изменениям продукта. Доля пригодного кизельгура составляет, в большинстве случаев, малую величину. Поэтому разработка тепло- и ресурсосберегающего способа термической регенерации кизельгура, режимные параметры которого обеспечивают высокие качественные показатели регенерируемого кизельгура с точки зрения его повторного использования в процессе осветления пива является актуальной задачей [3, 4].
Целью работы является научное обеспечение и разработка способа термической регенерации кизельгура для повторного его использования в процессе осветления пива и разработка инновационных технологических и конструкторских решений при пpaктической реализации процесса.
Материалы и методы исследования. Проведение экспериментальных исследований пиролиза кизельгурового шлама обусловлено необходимостью выявления закономерностей термического разложения органических составляющих в условиях ограниченного доступа кислорода. Исходя из этого для более точного осуществления процесса и возможности изучения влияния отдельных факторов на эффективность проведения процесса без возмущающих неконтролируемых воздействий сопутствующих факторов эксперименты осуществлялись на специально сконструированной установке периодического действия.
В состав схемы экспериментальной установки (рис. 1) входят следующие элементы: вертикальный пиролизный реактор с рубашкой 1, двойная шиберная заслонка 2, горелка 3, воздушный кожухотрубчатый конденсатор 4, вентилятор 5, емкость – сборник жидкой фpaкции 6, каплеотбойник 7, фильтр 8 и вентилятор 9. Все элементы установки соединены между собой системой трубопровода 10 и крепятся на раме 11. Трубопровод между реактором и конденсатором снабжен сбросным клапаном, на этом же трубопроводе расположена термопара для измерения температуры выходящей парогазовой смеси. Для обеспечения и контроля заданного режима утилизации и безопасного проведения эксперимента внутри реактора также располагается термопара.
Рис. 1. Схема пиролизной экспериментальной установки:1 – пиролизный реактор, 2 – двойная шиберная заслонка, 3 – горелка, 4 – конденсатор, 5 – вентилятор, 6 – емкость сборник, 7 – каплеотбойник, 8 – фильтр, 9 – вентилятор, 10 – система трубопровода, 11 – рама
Реактор (рис. 2) в свою очередь состоит из следующих основных элементов: корпус реактора 1, рубашка 2, выгружатель 3, патрубок парогазовой смсси 4, патрубок топочных газов 5, нижний патрубок рубашки 6, фланец байонетный 7. Снаружи корпус реактора 1, выполненный из стали 08X181110 Г, снабжен рубашкой 2, внутри которой циркулируют продукты горения топлива, обогревающие реактор и обеспечивающие процесс пиролиза. К рубашке 2 приварены опоры, с помощью которых реактор устанавливается на раме. К фланцу корпуса сверху крепится двойной шибер, через который производится загрузка сырья.
Рис. 2. Пиролизный реактор:1 – корпус реактора, 2 – рубашка, 3 – выгружатель, 4 – днище, 5 – патрубок парогазовой смеси, 6 – патрубок топочных газов, 7 – нижний патрубок рубашки, 8 – фланец байонетный
К фланцевому соединению нижнего патрубка рубашки 7 тангенциально крепится горелка, продукты сгорания от которой служат для обогрева реактора 1.
Для удаления из системы, поднимающегося снизу вверх потока топочных газов в рубашке 2 служит патрубок топочных газов. В нижней части реактора смонтирован выгружатель 3. Установка периодического действия, поэтому во время работы разгрузочное устройство закрыто байонетным фланцем 8. Для разгрузки зольного остатка предназначен шнековый выгружатель 3. Для отвода из реактора 1 парогазовой смеси, полученной в процессе пиролиза, установлен верхний патрубок 5. Кроме этого, для исключения тепловых потерь в окружающую среду и обеспечения безопасности при работе с установкой, снаружи реактор предусмотрена теплоизоляция в виде листов минеральной ваты.
Результаты исследования и их обсуждение. Для близкой имитации промышленной переработки кизельгурового шлама пивоваренного производства после серии опытов с загрузкой в реактор небольших объемов пиролизная установка была опробована при циклической загрузке с возможным заполнением на половину реактора. Устанавливаемая температура в реакторе 450 °С. Полученные результаты приведены в табл. 1.
Таблица 1
Значения параметров проводимого процесса
|
Продолжительность цикла, мин |
t, °C в реакторе |
t, °C парогазовой фpaкции |
t, °C в сборнике |
t, °C выходящих газов |
t, °C топочных газов |
|
|
Вид сырья |
Отработанный кизельгур |
|||||
|
1 |
0 |
467,9 |
61,2 |
25,7 |
23 |
65,7 |
|
2 |
30 |
450,9 |
101,1 |
26 |
25,5 |
62,5 |
|
3 |
60 |
451,2 |
94,1 |
26 |
27,4 |
67,8 |
|
4 |
90 |
427,7 |
103,7 |
25,5 |
29,4 |
70,5 |
|
5 |
120 |
441,8 |
94,9 |
25 |
32 |
72,3 |
|
6 |
150 |
465,8 |
90,2 |
24,7 |
31,5 |
71,5 |
|
7 |
180 |
457,3 |
83,4 |
24,8 |
30,9 |
70,4 |
|
8 |
210 |
432,5 |
104,8 |
24,9 |
31,9 |
71,3 |
|
9 |
240 |
433,6 |
113,2 |
24,9 |
34,1 |
70,2 |
|
10 |
270 |
463,1 |
96,8 |
24,8 |
32,8 |
69,7 |
|
11 |
300 |
442,5 |
92,8 |
25,1 |
32,8 |
68,9 |
|
12 |
330 |
428,5 |
103,5 |
25,2 |
33,6 |
67,6 |
|
13 |
360 |
452,7 |
110,7 |
25,1 |
31,8 |
64,3 |
|
Итого: |
360 |
– |
– |
– |
– |
30 |
На рис. 3 представлена графическая зависимость температур выходящих продуктов и температуры в камере во время процесса пиролиза, а на рис. 3 влияние различных факторов на процесс пиролиза.
Рис. 3. Зависимость температур пиролиза от времени процесса
В процессе каждой загрузки наблюдалось небольшое падение температуры в реакторе при внесении новой порции сырья. А также происходило колебание в процессе пиролиза температуры парогазовой фазы.
При выгрузке продуктов из пиролизной установки было заметно, что часть сырья осталась не переработанной (рис. 5).
Рис. 4. Зависимость показаний ДМЦ от времени процесса
Рис. 5 Выход продуктов пиролиза отработанного кизельгураПоэтому для исследования в лаборатории было взято несколько проб. Полученные результаты представлены в табл. 2.
Таблица 2
Данные лабораторного исследования
|
Материал |
Масса исходная, г |
Масса влаги |
Органика (летучие) |
Остаток (неорганика) |
|||
|
г |
% |
г |
% |
г |
% |
||
|
Отработанный кизельгур |
1,37 |
0,97 |
70,8 |
0,07 |
5,1 |
0,33 |
24,1 |
|
Переработанный остаток |
1,683 |
0,35 |
20,8 |
0,053 |
3,15 |
1,28 |
76,05 |
|
Не переработанный |
2,047 |
1,06 |
51,8 |
0,09 |
4,38 |
0,897 |
43,82 |
|
Чистый кизельгур |
0,3 |
0,1 |
33,3 |
0,05 |
16,7 |
0,15 |
50 |
Заключение
В переработанной части остатка доля сухого остатка преобладает, по сравнению с чистым сырьем влаги в этом продукте намного меньше. Однако в не переработанном остатке, как и в исходном сырье, большую часть составляет влага.
Работа представлена на Международную научную конференцию «Актуальные вопросы науки и образования», Россия (Москва), 21-23 мая 2012 г. Поступила в редакцию 22.06.2012.
Статья в формате PDF
91 KB...
03 05 2026 11:20:32
Статья в формате PDF
137 KB...
02 05 2026 19:48:18
Статья в формате PDF
112 KB...
30 04 2026 19:13:51
Статья в формате PDF
113 KB...
29 04 2026 5:44:11
Статья в формате PDF
249 KB...
28 04 2026 19:19:31
Статья в формате PDF
256 KB...
27 04 2026 21:35:57
Уникальность того или иного исторического события или явления определяется степенью его «вписанности» в процесс исторического развития. С этой точки зрения история Гражданской войны в России еще долгое время будет предметом жарких споров и многочисленных дискуссий как зарубежных, так и отечественных историков. Ведь, при изучении российской истории в период с 1917 по 1920 гг. сложно использовать как «военные», так и «гражданские» схемы анализа развития основных событий и процессов, они не могут дать исчерпывающего ответа на главный вопрос – почему личная безопасность человека и его выживания были главным мерилом всех ценностей российской государственности в 1917 – 1920 гг. Поэтому поиски ответов на сущностные проблемы понимания феномена Гражданской войны в России лежат в оценочных хаpaктеристиках современников революционных событий начала ХХ в., которые так или иначе связаны с определением государственной самоидентификации.
...
26 04 2026 20:51:30
Статья в формате PDF
88 KB...
25 04 2026 18:31:54
Статья в формате PDF
163 KB...
24 04 2026 22:18:29
Статья в формате PDF
92 KB...
23 04 2026 13:50:57
Статья в формате PDF
113 KB...
20 04 2026 4:21:12
Статья в формате PDF
108 KB...
17 04 2026 7:25:16
В последние годы на медицинском факультете Российского университета дружбы народов периодически проводятся научные конференции международного масштаба, на которых в том или ином объёме обсуждаются проблемы, связанные с воздействиями на организм нарушений взаимоотношения человека со средой его обитания. Важность такой тематики стала несомненной с того момента, когда в мировой научной литературе впервые появился термин «Болезни цивилизации». Это определение включает в себя следующий смысл: «Болезни цивилизации – это результат безответственного и неправильного использования возможностей, предоставленных человеку цивилизацией» (Шош, Гати, Чолаи, 1972).
...
16 04 2026 6:46:57
Статья в формате PDF
91 KB...
15 04 2026 2:13:42
Статья в формате PDF
125 KB...
14 04 2026 6:27:14
Статья в формате PDF
143 KB...
13 04 2026 22:50:52
Статья в формате PDF
113 KB...
12 04 2026 15:51:38
Статья в формате PDF
99 KB...
11 04 2026 4:27:42
По материалам геоботанических исследований растительного покрова на отвалах горных пород Кузнецкого угольного бассейна проведен таксономический анализ флористических списков трех стадий восстановительной сукцессии. Определены зональные особенности сукцессионных процессов. Установлены наиболее активные виды с высокими показателями встречаемости.
...
10 04 2026 16:20:30
Статья в формате PDF
122 KB...
08 04 2026 8:36:33
Статья в формате PDF
174 KB...
07 04 2026 5:11:51
Статья в формате PDF
132 KB...
06 04 2026 18:34:44
Статья в формате PDF
111 KB...
05 04 2026 15:38:39
Статья в формате PDF
95 KB...
04 04 2026 14:50:32
Летом 2012 года был проведен мониторинг расхода воды на малом водотоке. Мерный сосуд был принят в виде ковша емкостью один литр. Все измерения проводились вечером с 17-00 часов. Поэтому текущее время берется целыми сутками. Модель динамики имеет две составляющие: первая составляющая является законом экспоненциального роста, а вторая волновым возмущением с переменными амплитудой и частотой колебания. Показана методика моделирования с процеДypaми: 1) выявление постоянного члeна; 2) по остаткам от постоянного члeна, последовательно усложняя конструкцию, идентифицируется волновая функция; 3) постоянный члeн совмещается с волновой функцией; 4) усложняется конструкция тренда до устойчивого не волнового закона.
...
02 04 2026 14:46:52
Статья в формате PDF
202 KB...
01 04 2026 21:48:23
Статья в формате PDF
138 KB...
30 03 2026 10:44:28
Статья в формате PDF
126 KB...
29 03 2026 17:19:42
Статья в формате PDF
104 KB...
28 03 2026 5:21:26
Статья в формате PDF
255 KB...
27 03 2026 9:54:27
Среди населения Ширванской зоны Азербайджана проведены медико-генетические исследования по выявлению нарушений ЦНС и органов чувств, установлены типы наследования патологий. Среди 119 больных с 14 наследственными и врожденными заболеваниями 71,43 % приходится на моногенные патологии с аутосомно-рецессивным типом наследования, что объясняется кровнородственными бpaками среди родителей пробандов.
...
26 03 2026 4:54:15
Еще:
Поддержать себя -1 :: Поддержать себя -2 :: Поддержать себя -3 :: Поддержать себя -4 :: Поддержать себя -5 :: Поддержать себя -6 :: Поддержать себя -7 :: Поддержать себя -8 :: Поддержать себя -9 :: Поддержать себя -10 :: Поддержать себя -11 :: Поддержать себя -12 :: Поддержать себя -13 :: Поддержать себя -14 :: Поддержать себя -15 :: Поддержать себя -16 :: Поддержать себя -17 :: Поддержать себя -18 :: Поддержать себя -19 :: Поддержать себя -20 :: Поддержать себя -21 :: Поддержать себя -22 :: Поддержать себя -23 :: Поддержать себя -24 :: Поддержать себя -25 :: Поддержать себя -26 :: Поддержать себя -27 :: Поддержать себя -28 :: Поддержать себя -29 :: Поддержать себя -30 :: Поддержать себя -31 :: Поддержать себя -32 :: Поддержать себя -33 :: Поддержать себя -34 :: Поддержать себя -35 :: Поддержать себя -36 :: Поддержать себя -37 :: Поддержать себя -38 ::
