СИСТЕМНИЙ АНАЛІЗ ПРОЦЕСУ СУЛЬФАТУВАННЯ У ВИРОБНИЦТВІ ПОВЕРХНЕВО-АКТИВНИХ РЕЧОВИН
DOI:
https://doi.org/10.20998/2078-5364.2022.4.03Ключові слова:
сульфатування, поверхнево-активна речовина, трубчастий плівковий абсорберАнотація
Наведено дані про застосування поверхнево-активних речовин у різних областях промисловості України. Показано бурхливий розвиток виробництва поверхнево-активних речовин. Приведені основні стадії виробництва поверхнево-активних речовин. Показано, що стадія сульфатування органічних речовин є основною, на якій досягаються високі якісні показники отриманих продуктів.
Наведено основні недоліки та переваги сульфатуючих агентів в технології поверхнево-активних речовин. Надано характеристику апаратурно-технологічних схем процесу сульфатування органічних речовин.
Стверджується, що використання трубчастих плівкових абсорберів з низхідним потоком фаз в даний час є найбільш перспективним для використання в промислових умовах.
Наведені рівняння з конвективної дифузії для спрощених моделей Льюїса – Уітмена, Левича, Хігбі, Данквертса.
Запропоновано представляти процес сульфатування в трубчастому плівковому абсорбері наступними стадіями: процес масопередачі газоподібного триоксиду сірки до поверхні розділу фаз, процес абсорбції триоксиду сірки органічною речовиною з проходженням екзотермічної хімічної реакції, процес теплообміну між рідинною фазою та газоповітряним потоком, процес теплообміну між рідинною фазою та потоком охолоджувальної води. Наведено рівняння для розрахунку коефіцієнта масопередачі, яке дозволяє отримувати дані близькі з експериментальними даними Гутьерреса. Показано проходження послідовних хімічних реакцій при абсорбції триоксиду сірки органічною сировиною. Наведені кінетичні рівняння і методики розрахунку ступені сульфатування і кольоровості отриманих продуктів. Наведено основні рівняння для розрахунків коефіцієнтів теплопередачі та коефіцієнтів тепловіддачі.
Наведені результати математичного моделювання процесу сульфатування в трубчастому плівковому абсорбері.
Показана можливість досягнення високих якісних показників отриманого продукту: ступінь сульфатування 97,9 %, кольоровість 1 одиниця по йодній шкалі.
Посилання
Poverkhnostno-aktivnie veshchestva v bitovoi khimii: Obzor informatsii. – K.: VNIIKhIMPROEKT. 1999. 86 p.
Mirovoi rinok organicheskikh poverkhnostno-aktivnikh veshchestv. Marketingovoe issledovanie: trendi, analiz i prognoz. URL : http://www.indexbox.ru/reports/mirovoj-rynok-organicheskih-poverhnostno-aktivnyh-veshestv-marketingovoe-issledovanie-trendy-analiz-i-prognoz/ . 2020 r.
Verezhnikov V.N., Germasheva I.I., Krisin M.Yu. Kolloidnaya khimiya poverkhnostno-aktivnikh veshchestv : ucheb. posob. Sankt_Peterburg: Lan, 2015. 304 p.
Dzhilbert E.E. Sulfirovanie organicheskikh soedinenii: per. s angl. / pod red. A.I. Gershenovicha. M.: Khimiya, 1969. 416 p.
Torres J.F., Diaz L., Sanchez F.J. Falling film reactor for methyl ester sulphonation with gaseous sulphur trioxide. Ing. Investig.2009. Vol. 29. No. 3 PP. 48–53.
Borisov G.S., Brikov V.P., Ditnerskii Yu.I. Osnovnie protsessi i apparati khimicheskoi tekhnologii. Moskva : Alyans, 2008. 496 p.
Torres J. A., Sulfonation/Sulfation Processing Technology for Anionic Surfactant Manufacture. Advances in Chemical Engineering. 2012. Р. 269–294.
Buchynskyi A.K., Kovalenko V.S. Osnovy tekhnolohii ta tekhniky absorbtsiinykh protsesiv : navch. posib. Dnepropetrovsk : UDKhTU, 2004. 155 p.
Sulphonierverfahren und vorrichtung : pat. 272333 FRG, MKI S07s 139/00. № 2723333/77 ; zayavl. 24.05.77 ; opubl. 15.12.77 ; NKI S07s 141/00. 7 p.
Process for continuous sulphonation and/or sulphonation of organic compounds : pat. 1496266 Velikobritaniya, MKI S07S 139/00. № 23687/75 ; zayavl. 30.05.75 ; opubl. 30.12.77 ; NKI S2S. 8 p.
Method for sulphonatizing and sulphatizing organic compounds with sulphur tri-oxide and apparatus therefore : pat. 3931273 SShA, MKI S07s 141/02. № 114973/71; zayavl. 12.02.71 ; opubl. 06.01.75 ; NKI 260–458. 6 p.
Sulfonating method : pat. 4185030 SShA, MKI S07s 13/00. № 690652/76; zayavl. 27.05.76 ; opubl. 22.01.80 ; NKI 260–458. 7 p.
Kafarov V.V. Osnovi massoperedachi: M.: Visshaya shkola. 1979. 439 p.
Ramm V.M. Absorbtsiya gazov : M.: Khimiya, 1976. 655 p.
Higbie R. The rate of absorption of a pure gas in to a still liquid during shirt peri-ods of exposure. Trans. AIChE. 1935. Vol. 31. Р. 365–389.
Dankverts P.V. Gazo-zhidkostnie reaktsii: Moskva: Khimiya , 1973.
Talens F.L. The effect of supercritical gas velocity wavy films its use in enhancing the performance of falling film reactor. Chem. Eng. Technol. 2000. Vol. 23, No. 7. P. 629–632.
Federico I. Talens-Alesson. The modelling of falling film chemical reactors. Chem. Engng. Sci. 1999. Vol. 54. Р. 1871–1881.
Pravdin V. G., Podustov M. A., Zemenkov D. I. Sulfirovanie i sulfatirovanie neftekhimicheskikh produktov gazoobraznim sernim angidridom v proizvodstve PAV. Moskva : TsNIITENeftekhim, 1981. 44 p.
Johnson G.R., Grynes B.L. Modeling of a thin-film sulfur trioxide sulfonation re-actor. Jnd. Eng. Chem. Process. 1974. Vol. 13, No. 1. Р. 6–35.
Diaz L. Análisis hidrodinámico de un reactor de película descendente para lasul-fonación de ésteres metílicos derivados del aceite de palma, [M.Sc Thesis], Universidad Na-cional de Colombia, Bogota, Colombia, 2009.
Dzevochko A.І., Podustov M.O., Zherelyuk Є.Є. Matematichne modelyuvannya protsesіv teplo ta masoobmіnu v trubchastomu reaktorі sulfatuvannya. Іnformatsіinі tekhnologії: nauka, tekhnіka, tekhnologіya, osvіta, zdorov'ya : tezi dop. XXV mіzhnar. nauk.-prakt. konf., (m. Kharkіv, 17–19 trav. 2017 r.). Kharkіv, 2017. P. 22.
Dzevochko O.M., Podustov M.O., Dzevochko A.І. Analіz protsesu teploobmіnu v trubchastomu plіvkovomu absorberі pri sulfatuvannі sumіshei organіchnikh rechovin. Іntegrovanі tekhnologії ta yenergozberezhennya. Kh. NTU "KhPІ". 2022. № 1. P. 20–30.
