Анотація до роботи:

Артем’єв С.Р. Підвищення ефективності процесів та обладнання у виробництві перекисних сполук натрію – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.17.08 – процеси та обладнання хімічної технології. – Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут» Міністерства освіти та науки України, Харків, 2009.

Дисертаційна робота присвячена розробці високоефективного екологічнобезпечного процесу технологічного горіння рідинного металевого натрію та прямого окиснення продуктів горіння, що забезпечить можливість удосконалення конструкцій реакторів, підвищить ефективність процесів, що здійснюються, і дозволить отримувати конкурентноздатні перекисні сполуки натрію із конкретно заданими властивостями.

В результаті проведеної роботи досліджено тонку структуру факелу розпилу рідинного металевого натрію, здобутого з використанням різноманітних пристроїв розпилу і оптичних методів, встановлено, що початковий розмір краплі є основним фактором, який визначає час горіння і кількість металу, що згорає.

На основі термодинамічного аналізу та експериментальних даних запропоновано механізм утворення перекисних сполук натрію, який враховує основну взаємодію між рідинним натрієм і киснем у парогазовій фазі, розроблено математичну модель процесу горіння рідинного натрію, який диспергується у вигляді крапель розміром від 10 до 600 мкм.

Проведено дослідження процесу горіння розпилу рідинного натрію на демонстраційній установці, визначено експериментальні залежності зміни основних параметрів теплової моделі. На підставі проведених досліджень і математичної моделі процесу запропоновано перспективну конструкцію полум’яного реактору, яку опочатковано в дослідно-промислових умовах.

Розроблено реакторну схему процесу прямого окиснення перекису натрію у надперекис, напрацьовано дослідно-промислові партії надперекису натрію, доведено, що ступінь перетворення перекису натрію у надперекис складає не менш ніж 97%, в той час як у відомих процесах цей показник не перевищує 91,5%.

Ключові слова: полум’яний реактор, масопереніс, тепломасообмін, металевий натрій, перекис натрію, надперекис натрію.

В роботі вирішено науково-практичну задачу розробки високоефективного, екологічнобезпечного процесу технологічного горіння рідинного металевого натрію та прямого окиснення продуктів горіння, що забезпечить можливість удосконалення конструкцій реакторів, підвищить ефективність та якість здійснюємих процесів.

Основні результати роботи:

1. Досліджено тонку структуру факелу розпилу рідинного металевого натрію, визначено, що пристрої розпилу, дія яких заснована на ефекті струменів, що зіштовхуються, дозволяють здобувати більш тонкі дисперсії крапель в реакційному об’ємі з розмірами 60 – 200 мкм.

2. Визначено, що краплі натрію розміром менше 200 мкм згорають відповідно з механізмом, який містить процес випаровування натрію, після чого відбувається реакція парів металу з киснем в парогазовій фазі, реакційна зона при цьому знаходиться на відстані 1 – 1,5 мм від поверхні краплі.

3. Розроблено математичну модель процесу горіння рідинного натрію, що диспергується у вигляді крапель розміром від 10 до 600 мкм в реакторі.

4. Проведено дослідження процесу горіння розпиленого рідинного металевого натрію на демонстраційній установці, визначено експериментальні залежності зміни основних параметрів теплової моделі, доведено, що розходження між експериментальними показниками величин та розрахунковими даними не перевищує 20%.

5. Запропоновано технічне рішення, яке суттєво зменшує можливість утворення інкрустацій на стінках реактору за рахунок введення до зони утворення інкрустацій тангенціального потоку повітря («пневмомітла»).

6. В залежності від фізико-хімічних властивостей перекису натрію та типу каталізаторів визначено раціональні параметри процесу прямого окиснення перекису натрію у надперекис – тиск, температуру та тривалість ізотермічної витримки.

7. Розроблено реакторну схему процесу прямого окиснення перекису натрію у надперекис, напрацьовано дослідно-промислові партії надперекису натрію, доведено, що ступінь перетворення перекису натрію у надперекис складає не менш ніж 97%, в той час як у відомих процесах цей показник не перевищує 91,5%.

8. Запропоновано перспективну конструкцію полум’яного реактору, яка підвищить ефективність та якість досліджуємих процесів, зазначена конструкція опочаткована в дослідно-промислових умовах на ВАТ «Росхімзахист».

Публікації автора:

1. Артем’єв С.Р. Методы, технологии и основные направления производства металлического натрия и утилизации получаемых отходов / С.Р. Артем’єв, В.П. Шапорев // Вісник Національного технічного університету «ХПІ». – Харків: НТУ «ХПІ», 2006. – № 25. – С. 58 – 68.

Здобувачем проведено аналіз літературних джерел з питань існуючих технологій та напрямків виробництва металевого натрію.

2. Артем’єв С.Р. Анализ динамики расширения направлений использования металлического натрия в промышленности Украины / С.Р. Артем’єв // Вісник Національного технічного університету «ХПІ».– Харків: НТУ «ХПІ», 2006. – № 30. –
С. 170 –174.

3. Артем’єв С.Р. Исследование гидродинамики и дисперсной структуры факела распыла форсунки жидкого натрия и механизма взаимодействия натрия с кислородом воздуха / С.Р. Артем’єв, В.П. Шапорев, М.С. Попов // Вісник Національного технічного університету «ХПІ». – Харків: НТУ «ХПІ», 2006. – № 43. – С. 153 – 162.

Здобувачем проведено дослідження гідродинаміки та дисперсної структури факелу розпилу форсунки металевого натрію, проведено аналіз результатів дослідження, сформульовано висновки, розглянуто механізм горіння та утворення перекисних сполук натрію в системі – «дисперсія крапель натрію – сухе повітря».

4. Артем’єв С.Р. Анализ процесса получения натрия из поваренной соли. Основные преимущества проведения процесса / С.Р. Артем’єв, Д.С. Дворецький // Вісник Національного технічного університету «ХПІ». – Харків: НТУ «ХПІ», 2006. – № 44. – С. 52 – 60.

Здобувачем проведено аналіз літературних джерел з питань способів виробництва натрію, визначено пріоритетні способи виробництва металевого натрію електролізом повареної солі.

5. Артем’єв С.Р. Исследование процесса горения распыленного натрия в реакторе (замкнутом объеме) / С.Р. Артем’єв, В.П. Шапорев, Д.С. Дворецький // Інтегровані технології та енергозбереження. – Харків: НТУ «ХПІ», 2007.– № 1.– С. 34 – 45.

Здобувачем узагальнено результати теоретичних та експериментальних досліджень процесу горіння рідинного металевого натрію та розроблено математичний опис процесу.

6. Артем’єв С.Р. Исследование процесса получения надперекиси натрия / С.Р. Артем’єв, Д.С. Дворецький, М.С. Попов, В.П. Шапорев // Східно-Європейський журнал передових технологій. – Харків, 2007. – № 2 (26). – С. 33 – 40.

Здобувачем проведено дослідження процесу виробництва надперекису натрію, визначено позитивні та негативні сторони проведення процесу, розглянуто механізм та кінетичні закономірності проведення процесу, запропоновано математичну модель проведення процесу.

7. Артем’єв С.Р. Анализ результатов проведенных исследований в области химии перекисных соединений / С.Р. Артем’єв, П.Г. Ватащук, С.І. Дворецький, Д.С. Дворецький, В.П. Шапорев // Вісник Національного технічного університету «ХПІ». – Харків: НТУ «ХПІ», 2007. – № 8. – C. 115 – 126.

Здобувачем проведено загальний аналіз досліджень російських вчених в напрямку розвитку хімії перекисних сполук, показано актуальність отриманих результатів в сучасних умовах.

8. Артем’єв С.Р. Анализ использования металлического натрия в современных условиях: тези науково-практичної конференції [«Стан і розвиток Сухопутних військ на сучасному етапі. Проблеми розвитку озброєння та техніки»], (Харків, 23 лист. 2005 р.) / ХІТВ Національного технічного університету «ХПІ».–Х.: ХІТВ НТУ «ХПІ», 2005. – 156 с.

9. Артем’єв С.Р. Актуальность развития химии перекисных соединений в современных условиях: матеріали науково-практичної конференції [«Захист населення і території у надзвичайних ситуаціях»], (Харків, 26 жовт. 2006 р.) / УЦЗУ. – Х.: УЦЗУ, 2006. – 56 с.

10. Артем’єв С.Р. Анализ расширения направлений использования металлического натрия в вопросах оборонного комплекса: тези науково-практичної конференції [«Сухопутні війська України у 21 ст.»], (Харків, 23 лист. 2006 р.) / ХІТВ Національного технічного університету «ХПІ». – Х.: ХІТВ НТУ «ХПІ», 2006. – 71 с.

11. Артем’єв С.Р., Мамайчук Р.В. Твердые промышленные отходы и их использование в качестве сырья для производства различных ценных товарных продуктов и изделий: тези підсумкової конференції [«Досягнення наукової роботи курсантів у практику підготовки офіцерських кадрів для Сухопутних військ Збройних Сил України»], ( Харків, 27 квіт. 2007 р.) / ХІТВ Національного технічного університету «ХПІ». – Х.: ХІТВ НТУ «ХПІ», 2007. – 101 с.

Здобувачем проаналізовано основні напрямки використання різних груп вторинних відходів.

12. Артем’єв С.Р., Шапорев В.П. Дослідження процесу отримання надперекису натрію: матеріали ХV міжнародної науково - практичної конференціі [Інформаційні технології: наука, техніка, технологія, освіта, здоров’я:], (Харьків, 17–18 травня 2007 р.) / Національного технічного університету «ХПІ». – Х.: НТУ «ХПІ», 2007. – 80 с.

Здобувачем проаналізовано процес отримання надперекису натрію, сформульовано висновки щодо проведення процесу.

13. Артем’єв С.Р., Шапорев В.П., Дворецький Д.С. Анализ преимуществ проведения процесса получения натрия из поваренной соли: матеріали VI міжнародної наукової конференції [«Молодь у вирішенні регіональних та транскордонних проблем екологічної безпеки], (Чернівці, 11 – 12 травня 2007 р.) / ЧДУ ім. Ю. Федьковича. – Ч.: ЧДУ ім. Ю. Федьковича, 2007. – 448 с.

Здобувачем визначено приіоритетні способи виробництва металевого натрію електролізом повареної солі.

14. Артем’єв С.Р., Попов М.С., Шапорев В.П. Исследование гидродинамики и дисперсной структуры факела распыла форсунки жидкого натрия и механизма взаимодействия натрия с кислородом воздуха: матеріали VI міжнародної наукової конференції [«Молодь у вирішенні регіональних та транскордонних проблем екологічної безпеки»], (Чернівці, 11–12 травня 2007 р.) / ЧДУ ім. Ю. Федьковича. – Ч.: ЧДУ ім. Ю. Федьковича, 2007. – 448 с.

Здобувачем проведено дослідження гідродинамики та дисперсної структури факелу розпилу форсунки металевого натрію, проведено аналіз результатів дослідження, сформульовано висновки.

15. Артем’єв С.Р., Шапорев В.П. Перекис та надперекис натрію як сучасний цінний продукт: збірник матеріалів наукового семінару факультету військової підготовки НТУ «ХПІ» [«Розвиток озброєння та військової техніки під впливом локальних війн та конфліктів сучасності»], (Харків, 28 лютого 2008 р.) / ФВП Національного технічного університету «ХПІ». – Х.: ФВП НТУ «ХПІ», 2008. – 56 с.

Здобувачем проведено загальний аналіз досліджень російських вчених в напрямку розвитку хімії перекисних сполук, показано актуальність отриманих результатів в сучасних умовах.