Маловідходні та енергоощадні технології виробляння поверхнево-активних речовин

Маловідходні та енергоощадні технології виробляння поверхнево-активних речовин

Тошинський В. І., Подустов М. О., Литвиненко І. І., Дзевочко О. М., Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут», Харків, Україна

Незважаючи на зниження обсягів виробляння продукції за останні роки, екологічне навантаження на довкілля залишається суттєвим. Це зумовлено застосуванням застарілих технологій, а також високими енергоємністю і матеріаломісткістю виробництва, що перевищують відповідні показники розвинутих країн у 2—3 рази.

Основними стадіями виробляння поверхнево-активних речовин (ПАР), які визначають вплив на навколишнє середовище, є отримання сульфатувального агента, сульфатування органічної сировини, очищання газоповітряного потоку від діоксиду сірки.

У промислових умовах сульфатувальний агент отримують каталітичним окисленням діоксиду сірки до триоксиду із ступенем перетворення не вище 95 %. Газоповітряний потік, що надходить на очищання з використанням гідроксиду натрію, містить 0,25 об. % SO₂. Високий уміст SO₂ призводить до утворення рідких лужних відходів із 0,6—1,0 мас. % сульфіту натрію. Така концентрація не дозволяє застосувати їх для нейтралізування продуктів сульфатування через пошкоджувальну дію мийних засобів, вироблених на основі отриманих ПАР. Проте лужні відходи придатні до використання при вмісті сульфіту натрію до 0,2 об. %. Це можна забезпечити, якщо на стадії отримання сульфатувального агента ступінь перетворення діоксиду сірки буде не менше 99 об. %.

Експериментальні дослідження окислення 5 % діоксиду сірки на проточно-циркуляційній установці з безградієнтним реактором з використанням ванадієвого каталізатора СВД показали, що процес необхідно проводити при тиску 0,6 МПа в діапазоні температур 713—863 К.

У промислових умовах сульфатування органічної сировини проходить в каскаді реакторів. Ступінь сульфатування не перевищує 90 % при кольоровості кінцевого продукту більше 3 одиниць за йодною шкалою. У результаті при застосуванні ПАР в атмосферу викидається 10 % шкідливої газоподібної органічної сировини. Крім того, енергетичні витрати складають 1,4 млн кВт·рік.

Аналіз процесу показав, що забезпечити високий ступінь сульфатування і задовільну кольоровість кінцевих продуктів, а також значно знизити енергетичні витрати можна, застосовуючи прямоточний трубчастий реактор з низхідним потоком фаз.

Експериментальні дослідження проводили в реакторі діаметром 0,006 м, довжиною 0,6 м. Показано, що при молярному співвідношенні реагентів 1,08 : 1,0 ступінь перетворення алкілбензолів дорівнює 98,5 %, кольоровість кінцевих продуктів — 1. Таким чином, викиди шкідливої органічної сировини зменшуються з 10 до 1,5 %.

У промислових умовах процес очищання газоповітряного потоку від діоксиду сірки здійснюють в абсорбційних колонах з насадкою — кільцями Рашига. Ступінь очищення не перевищує 95 %. Її можна збільшити проведенням швидкісного абсорбування, застосовуючи блокові масообмінні елементи. Ефективність насадок визначали в процесі десорбування повітрям аміаку з водного розчину. Експериментальні дослідження показали, що використання блокових масообмінних елементів забезпечує зниження гідравлічного опору насадки в 5,5 разів і підвищення ступеню очищення до 98 %, що дозволяє досягти граничнодопустимої концентрації діоксиду сірки в приземному шарі атмосфери. Уміст сульфіту натрію в рідких лужних відходах не перевищує 0,2 мас. %. Їх можна використовувати для нейтралізування продуктів сульфатування.

За результатами експериментальних досліджень запропонована маловідходна та енергоощадна технологічна схема виробляння ПАР. У ній енерговитрати повністю виключені на стадії сульфатування, зменшені на стадії очищення і компенсовані на стадії отримання сульфатувального агента. Схема випробувана в дослідно-промислових та промислових умовах на підприємствах України та Росії. Одержані результати свідчать про можливість широко впроваджувати розроблену технологію.

Low-Waste and Energy Saving Surfactant Production Technologies

Toshynskiy V. I., Podustov M. O., Litvinenko I. I., Dzevochko O. M., National Technical University «Kharkiv Polytechnic Institute», Kharkiv, Ukraine

The authors have created the following low-waste and energy saving technologies related to the production of surfactants: sulphating agent production, organic matter sulphating and gaseous emission treatment.

Главная страница

Сведения об авторах

Тошинский Владимир Ильич, д-р техн. наук, проф., зав. кафедрой автоматизации химико-технологических систем и экологического мониторинга, Национальный технический университет «Харьковский политехнический институт», ул. Фрунзе, 21, Харьков, 61002, Украина. Тел. (057) 707-62-72
Подустов Михайло Олексійович, д-р техн. наук, проф., кафедра автоматизування хіміко-технологічних систем та екологічного моніторингу, Иаціональний технічний університет «Харківський політехнічний інститут», вул. Фрунзе, 21, Харків, 61002, Україна. Тел. (057) 707-66-87
Литвиненко Ігор Іванович, канд. техн. наук, проф., кафедра автоматизування хіміко-технологічних систем та екологічного моніторингу, Иаціональний технічний університет «Харківський політехнічний інститут», вул. Фрунзе, 21, Харків, 61002, Україна. Тел. (057) 707-66-76
Дзeвoчкo Oлeксандp Mиxайлoвич, канд. техн. наук, доц., кафедра автоматизування хіміко-технологічних систем та екологічного моніторингу, Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут», вул. Фрунзе, 21, Харків, 61002, Україна. Тел. (057) 707-66-76