АНАЛІЗ ПРОЦЕСУ ТЕПЛООБМІНУ В ТРУБЧАСТОМУ ПЛІВКОВОМУ АБСОРБЕРІ ПРИ СУЛЬФАТУВАННІ СУМІШЕЙ ОРГАНІЧНИХ РЕЧОВИН
DOI:
https://doi.org/10.20998/2078-5364.2022.1.03Ключові слова:
теплообмін, плівковий абсорбер, сульфатуванняАнотація
В статті наведено, що виробництво поверхнево-активних речовин (ПАР) складається з таких стадій: каталітичного окислення двооксиду сірки, сульфатування, нейтралізації та очищення газоподібних викидів. Стадія сульфатування є основною, на якій можливо отримати високоякісні проміжні продукти.
Показано, що для процесу сульфатування використовуються трубчасті плівкові абсорбери, в яких створюються м’які умови проходження екзотермічної реакції за рахунок ефективного відводу тепла. Це дає можливість отримати високоякісні ПАР як з точки зору ступеня сульфатування, так і з точки зору світлих продуктів.
Наведено, що трубчастий плівковий абсорбер з низпадним потоком фаз представляє собою вертикальну конструкцію з двома потоками : плівка рідинної фази та газоповітряний потік, тобто двофазну систему.
Наявність двох фаз змінює не тільки форми руху таких систем, але й їх природу, так як вирішальний вплив має взаємодія між фазами. На відміну від однофазних потоків на границі розділу двофазних потоків проявляються нові сили – сили міжфазного поверхневого натягу, які впливають і на процес масопередачі і на процес теплообміну.
Показано, що в періодичних публікаціях мало даних про вплив на процес теплообміну температур та витрат вихідних реагентів.
Такі дослідження дадуть можливість створити більш сучасну конструкцію промислового трубчастого плівкового абсорбера.
Наведено дані аналізу з вибору температур та витрат використаних реагентів. Більш глибокий аналіз процесів теплообміну проводився методом математичного моделювання.
Наведена спрощена математична модель, яка дозволяє провести аналіз процесу теплообміну за довжиною абсорбера. Розроблена програма розрахунку процесу сульфатування суміші органічних речовин в трубчастому плівковому абсорбері з використанням пакету прикладних програм MathLab.
Наведено результати математичного моделювання для трьох швидкостей газоповітряного потоку: 16 м/с, 20 м/с, 24 м/с, які були рекомендовані при аналізі витрат вихідних реагентів.
Показано, що основна кількість тепла реакції передається охолоджувальній воді по всій довжині абсорбера.
Посилання
Norman C. Foster PhD., P.E. Sulfonation and Sulfation. The Chemithon Corpora-tion. 2009. 27 p.
Romankov P.G., Frolov V.F. Massoobmennye processy himicheskoj tekhnologii. Moskva : Himiya, 1990. 384 p.
Dabir B. Riazi M. R., Davoudirad H. R. Modelling of Falling Film Reactors. Chem. Engng. Sci. 1996. No. 51. Р. 2553–2558.
Talens F.L. The modeling of falling film chemical reactor. Chem. Eng. Sci. 1999. Vol. 54, No. 12. PP. 1871–1881.
Akanksha Р., Pant K.K., Srivastava V.K. Modelling of sulphanation of tridecylben-zene in a falling film reactor. Math. Comp. Model. 2007. Vol. 46, No. 9–10. P. 1332–1344.
Torres J.A., Díaz L., Sánchez F.J. Falling film reactor for methyl ester sulphonation with gaseous sulphur trioxide. Ing. Investig. 2009. Vol.29. No. 3. Р. 48–53.
Ortega Y.T. Sulfonation/Sulfation processing technology for anionic surfactant manufacture. Advances in Chemical Engineering. 2011. Vol. 11. P. 269–294.
Torres J.A., Sulfonation/Sulfation Processing Technology for Anionic Surfactant Manufacture. Advances in Chemical Engineering. 2012. Р. 269–294.
Podustov M. O., Dzevochko A.I., Lysachenko I.H., Dzevochko O.M. Analiz protsesu sulfatuvannia v trubchastomu plivkovomu reaktori metodom matematychnoho modeliuvannia. Visnyk NTU "KhPI". Seriia: Khimiia, khimichna tekhnolohiia ta ekolohiia. Kharkiv : NTU KhPI. 2017. № 49 (1270). P. 42–49.
Dzevochko O.M., Podustov M.O. Doslidzhennia protsesu sulfatuvannia orhanichnykh rechovyn hazopodibnym tryoksydom sirky. Intehrovani tekhnolohii ta enerhozberezhennia. Kharkiv : NTU KhPI. 2018. № 2. P. 50–55.
Heverdyaev O.N., Belov P.S., Shkitov A.M. Osnovy tekhnologii poverhnostnoaktivnyh veshchestv i sinteticheskih moyushchih sredstv. Moskva : MGOU, 2001. 201 p.
Ramm VM Gas absorption. Moscow: Chemistry, 1976.655 p.
Tsuto K., Imamura S., Takei K., Majima K. Overall Reaction Rate for Sulfonation of Sulfation Reaction in Rising-Film Tubular Reactor. KAGAKU KOGAKU RONBUNSHU. 1985. Vol. 11, Iss. 3. P. 259 – 266.
Dzevochko O.M., Podustov M.O., Dzevochko A.I. Doslidzhennia teplovykh i masoobminnykh protsesiv v hazoridynnykh plivkovykh absorberakh u tekhnolohii poverkhnevo-aktyvnykh rechovyn. Intehrovani tekhnolohii ta enerhozberezhennia. Kharkiv : NTU KhPI. 2021. № 3. P. 3 – 16.
Gutierrez G.Y., Mans T.C. Improved mathematical model for a falling film sul-fonation reactor. Ind. Eng. Chem. Res. 1988. Vol. 27, No. 9. P. 1701–1707.
