Химия. Эконология. Биотехнология

рован на адсорбционную способность по метиленовому голубому, которая составила 101,25 мг/г угля, что в 6 раз больше, чем эта величина для исходного образца.

Вода, отходящая после очистки газов из скруббера, содержит большое количество фенолов, превышающее предельно допустимые нормы, имеет большое значение ХПК и повышенную перманганатную окисляемость. Были рассмотрены методы удаления фенолов из воды: окисление раствором перманганата калия, окисление раствором пероксида водорода и озонирование. Эффективность перманганатного метода составляет 92,9 %, окисление фенолов раствором пероксида водорода – 99 %, озонирование – около 93 %.

Дальнейшая работа направлена на создание биопрепарата, получаемого путем биохимической утилизации твердого углеродсодержащего отхода, образующегося в процессе очистки газов активации на предприятии ОАО «Сорбент».

УДК 54.052; 338.984

А.В. Часова

Пермский национальный исследовательский политехнический университет

ОЦЕНКА ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЦЕЛЕСООБРАЗНОСТИ УСОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ СТАДИИ ПАРОУГЛЕКИСЛОТНОЙ КОНВЕРСИИ МЕТАНА В ПРОИЗВОДСТВЕ

БУТИЛОВЫХ СПИРТОВ

Большое значение для химической промышленности имеет синтез-газ, который получают в качестве промежуточного продукта для получения из него большинства углеводородов и их производных. Первой стадией получения синтез-газа является

81

elib.pstu.ru

непосредственно пароуглекислотная конверсия метана, являющегося основной составляющей природного газа.

Производство органических и неорганических веществ на основе синтез-газа в Пермском крае – это давно сложившийся производственный комплекс, имеющий почти пятидесятилетнюю историю. Близкое расположение нефтеперерабатывающих и других заводов в промышленной зоне Индустриального района г. Перми благоприятствует возникновению технологических линий между предприятиями, позволяющих производить обмен энергоресурсами, полупродуктами и т.п.

На одном из таких заводов занимаются производством бутиловых спиртов, сырьем для которого является синтез-газ. Синтез-газ получают пароуглекислотной конверсией природного газа, состоящего в основном из метана. Таким образом, для получения синтез-газа необходим метан, углекислота и водяной пар. На данном производстве возникла проблема с подачей углекислоты от действующего поставщика. Для сохранения выпуска бутиловых спиртов нельзя допустить снижения подачи синтез-газа.

Оптимизация процесса конверсии возможна путем изменения состава входного сырья, позволяющего без изменения объемов производства снизить материалоемкость за счет уменьшения объема перерабатываемого сырья.

Подачу углекислоты можно заменить углеводородным сырьем, в качестве которого предложена этановая фракция, являющаяся побочным продуктом производства этилена и пропилена на той же производственной площадке.

Этановое сырье рассчитано по двойной стоимости природного газа, так как после образования этановая фракция направляется в топливную сеть завода. Таким образом, его цена составит 5600 руб./м3. Цена обоснована тем, что при использовании этановой фракции, которая ранее направлялась в топливную сеть, взамен потребуется дополнительный топочный газ. Эквивалентным количеством топлива будем считать двойной объем природного газа.

82

elib.pstu.ru

Модернизацией проекта предусматривается прокладка трубопровода для перекачки этановой фракции с установки производства этилена и пропилена. Затраты на модернизацию включают в себя расходы на приобретение, доставку, монтаж и техническую подготовку оборудования.

В результате дополнительные капитальные затраты на ввод в эксплуатацию дополнительного оборудования составят 508 тыс. руб., а сумма амортизационных отчислений составит

35,56 тыс. руб.

Текущие затраты изменятся (–24 225 тыс. руб.) в связи с заменой сырья и дополнительными расходами на содержание и эксплуатацию оборудования, которые увеличатся на величину амортизационных отчислений и на сумму расходов, связанных с ремонтом оборудования.

Во многих технологических процессах нефтеперерабатывающих производств образуется большое количество легких предельных углеводородов, которые обычно направляются в топливную сеть. Этан используется недостаточно эффективно. Реализация проекта позволит повысить эффективность работы производств за счет альтернативной утилизации отходов.

Экономическую целесообразность проекта можно оценивать по величине чистого дисконтированного дохода, которая составила более 122 млн руб.

Ожидаемый годовой экономический эффект – более 15 млн руб.

83

elib.pstu.ru

УДК 621.774.37

М.В. Снигирева, Ю.А. Бурдина, Е.М. Аверьянова

Пермский национальный исследовательский политехнический университет

УЧЕТ ЭНЕРГОСИЛОВЫХ УСЛОВИЙ ПРИ ПЛАСТИЧЕСКОМ ДЕФОРМИРОВАНИИ

Втехнологиях обработки металлов давлением широкое применение находит процесс волочения, заключающийся в протягивании заготовки через конический канал технологического инструмента. Процесс волочения характеризуется определенной энергоемкостью, снижение которой является актуальной проблемой.

Вработе Г.Л. Колмогорова с соавт.* предложена формула для определения напряжения волочения сверхпроводящей заготовки, состоящей из n слоев:

ние деформации произвольного i-го слоя; σs1 – сопротивление деформации оболочки; Fi – относительная площадь i-го слоя,

* Колмогоров Г.Л., Сухорукова М.Г., Чернова Т.В. Энергосиловые условия при деформации композиционных сверхпроводниковых изделий // Механика композиционных материалов и конструкций. 2012. Т. 18, №2. С. 267–272.

84

elib.pstu.ru

Fi = Fi / F; F1 – относительная площадь оболочки заготовки, F1 = F1 / F. В отличие от известной формулы И.Л. Перлина фор-

мула (1) учитывает деформацию сдвига на входе в волочильный инструмент и на выходе из него.

Из теории и практики обработки металлов давлением известно, что при деформации в конических инструментах (волочение, прессование, гидроэкструзия) существуют оптимальные значения углов конусности инструмента и оптимальные значения обжатий, которые обеспечивают минимальные затраты энергии при пластическом деформировании. Оптимальные значения угла конусности и оптимальные значения обжатий определяются из условия

∂σвол = 0. ∂tgαв

С помощью приведенных соотношений выполнено два вида технологических расчетов:

1.При заданном значении вытяжки определяются оптимальные значения αв.

2.При фиксированных значениях αв определены опти-

мальные обжатия, обеспечивающие минимальное значение напряжения волочения.

Таким образом, предложенная методика позволяет определить оптимальные параметры технологии волочения при производстве композиционных низкотемпературных сверхпроводниковых материалов.

85

elib.pstu.ru

УДК 661.185.6

Е.А. Корепанова

Пермский национальный исследовательский политехнический университет

РАЗРАБОТКА РЕЦЕПТУРНОГО СОСТАВА И ТЕХНОЛОГИИ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ЖИДКОГО УНИВЕРСАЛЬНОГО ЧИСТЯЩЕГО СРЕДСТВА

Чистящие средства для быта способствуют поддержанию необходимого санитарно-гигиенического состояния предметов домашнего обихода, профилактике различных инфекционных заболеваний, созданию привлекательного вида поверхности предметов, постоянно окружающих людей. В рыночных условиях, когда импортные товары бытовой химии вытесняют данную продукцию российского производителя, расширение отечественного ассортимента чистящих средств является актуальной задачей.

Цель исследований – создать новую рецептуру универсального жидкого чистящего средства с преимущественным использованием сырья отечественного производства. На основании анализа периодической и справочной литературы сделан выбор сырьевых компонентов и их концентраций, обеспечивающих новому средству необходимые требования: эффективность очистки, гомогенность состава, безопасность для очищаемых поверхностей, для потребителя, для окружающей среды, доступная цена.

В состав средства входят синергетическая смесь поверхно- стно-активных веществ различной природы, комплексон, гидротропы и ароматизаторы.

Подробно рассматривается технология приготовления средства, рассчитано количество компонентов для приготовления определенного объема нового средства, которая включает отдельные стадии приготовлениярастворов сырьевыхкомпонентов.

86

elib.pstu.ru

Приведены результаты оценки физико-химических и потребительских свойств для полученного состава. Установлено, что по потребительским свойствам новое средство не уступает своему аналогу – универсальному жидкому чистящему средству «Mr. Proper Универсал» фирмы «Проктер энд Гэмбл».

Отработан способ применения средства. По стоимости сырья для изготовления 1 кг готового продукта новое средство относится к средней ценовой категории.

В результате проведенного исследования разработаны рецептура и технология приготовления нового жидкого чистящего средства универсального по назначению, с оптимальным соотношением цена/качество, с преимущественным использованием отечественного сырья с высокой биоразлагаемостью.

Результаты данного исследования будут использованы при разработке технической документации на производство новых чистящих средств.

УДК 579.222.4

А.С. Зорина, Ю.Г. Максимова

Пермский национальный исследовательский политехнический университет,

Институт экологии и генетики микроорганизмов УрО РАН, г. Пермь

ИЗУЧЕНИЕ УГЛЕРОДНЫХ АДСОРБЕНТОВ КАК НОСИТЕЛЕЙ ДЛЯ ИММОБИЛИЗАЦИИ КАТАЛИТИЧЕСКИ

АКТИВНЫХ КЛЕТОК

Иммобилизованные клетки микроорганизмов и ферментных препаратов используются в различных отраслях биотехнологии, в том числе производственных процессах пищевой, фармацевтической и химической промышленности, технологиях

87

elib.pstu.ru

очистки окружающей среды и аналитических методах определения химических соединений.

Иммобилизация – это фиксирование ферментов или клеток

внекоторой фазе, чаще всего нерастворимой, отделенной от другой фазы (раствора), в которой находятся молекулы субстрата или продукта, причем возможен перенос этих молекул между фазами. Иммобилизация клеток микроорганизмов дает ряд преимуществ, как перед свободными клетками, так и перед иммобилизованными ферментами. Подбирая метод иммобилизации, можно получить оптимальный биокатализатор для определенной реакции.

Цель работы – исследовать процессы адсорбции каталитически активных клеток бактерий и влияние иммобилизации на их каталитические свойства.

Вкачестве объекта исследования был взят штамм Rhodococcus erythropolis 11-2, обладающий амидазной активностью.

Культуры выращивали на синтетической среде N. Клетки концентрировали центрифугированием при 8,5 тыс. об/мин в

течение 15 мин, отмывали KH2PO4/Na2HPO4 фосфатным буфе-

ром (pH 7,2).

Клетки адсорбировали на активированном углеродном носителе БАУ (березовый активный уголь) при температуре 24 ºС

втечение 30 мин.

Для изучения влияния иммобилизации на каталитическую активность иммобилизованных клеток была проведена биотрансформация 100 мМ раствора акриламида при разной биомассе иммобилизованных клеток. Биотрансформация проводилась в 9 мл калий-натрий-фосфатного буфера в течение 1 ч при 30 °С. Для анализа продуктов реакции отбирались пробы по 1 мл. Реакцию останавливали добавлением 1 мкл концентрированной соляной кислоты. Пробы центрифугировали при 12 тыс. об/мин в течение 10 мин. Продукты реакции анализировали методом ВЭЖХ на колонке Synergi 4u Hydro–RP 80A

88

elib.pstu.ru

(250 × 4,6 мм). Активность амидазы выражали в миллимолях акриловой кислоты на 1 г сухих клеток в 1 ч.

Результаты исследования показали, что активность иммобилизованных клеток по сравнению с активностью исходной суспензии возрастает в 2–8 раз.

Нами было отмечено, что при низкой концентрации клеток в суспензии (в интервале от 0,09 до 0,75 мг/мл) адсорбция клеток монослойна, так как в этом диапазоне концентраций не происходит возрастание величины адсорбции, которая составляет в среднем 7,4 мг сухих клеток на 1 г сорбента. При дальнейшем увеличении концентрации клеток в суспензии (0,75–3,87 мг/мл) происходит линейное возрастание величины адсорбции до 63 мг/г, что говорит о полислойной адсорбции клеток на носителе. Таким образом, характер адсорбции клеток на углеродном носителе зависит от концентрации клеток в суспензии.

Отмечено также, что количество адсорбированных клеток влияет на их активность. При монослойной иммобилизации амидазная активность клеток R. erythropolis 11–2 выше, чем при полислойной адсорбции. При величине адсорбции от 46 до 63 мг/г активность составила 1,6 ммоль/г в 1 ч, тогда как при величине адсорбции 7,3 мг/г амидазная активность в среднем равна 5 ммоль/г в 1 ч. Вероятно, это связано с ограничениями массообмена, которые происходят при полислойной адсорбции, когда для части иммобилизованных клеток затруднен доступ субстрата, что значительно сказывается на выходе продукта.

89

elib.pstu.ru

УДК 661.728.2

О.А. Носкова, В.В. Утробин

Пермский национальный исследовательский политехнический университет

ИССЛЕДОВАНИЯ ПО ПОЛУЧЕНИЮ ЦЕЛЛЮЛОЗНОГО ПОРОШКА ИЗ БИСУЛЬФИТНОЙ ЦЕЛЛЮЛОЗЫ

Целлюлоза в форме волокна широко используется в производстве разных видов бумаги, картона, искусственных нитей, древесно-волокнистых плит. При деструкции волокнистой структуры целлюлозы происходит образование целлюлозы в форме порошка и изменяются некоторые ее свойства.

На кафедре технологии целлюлозно-бумажного производства ПНИПУ разработана технология получения порошковой целлюлозы методом кислотного гетерогенного гидролиза из высококачественного сырья – хлопковой и древесной вискозной целлюлозы с использованием соляной и азотной кислот. Порошковую целлюлозу предлагается использовать в пищевой, фармацевтической и медицинской промышленности.

Цель данной работы – изучить возможность получения порошковой целлюлозы для вышеуказанных отраслей промышленности из древесной целлюлозы повышенного выхода.

Для исследований в качестве исходного волокнистого сырья использовали древесную бисульфитную производственную целлюлозу с массовой долей (%): альфа-целлюлозы 90,5, лигнина 0,95, смол и жиров 0,61 и золы 0,45. Степень полимеризации (СП) ее – 1200, белизна – 62,5 %. Такая целлюлоза была получена щелочнойобработкойнебеленой бисульфитной целлюлозы.

В отличие от древесных целлюлоз, используемых для химической переработки, бисульфитная целлюлоза отличается недостаточной массовой долей альфа-целлюлозы, низкой белизной и высокой массовой долей лигнина, смол и жиров.

90

elib.pstu.ru