Содержание к диссертации
ОСНОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ 5
ВВЕДЕНИЕ 6
1 СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ТЕОРИИ И ПРАКТИКИ ПРОЦЕССА ВЫДЕЛЕНИЯ ЦЕЛЕВОГО ПРОДУКТА ИЗ РЕАКЦИОННОЙ МАССЫ 10
1.1 Структура реакционной массы продуктов органического синтеза 10
1.1.1 Состав реакционной массы
1.2 Методы выделения целевого продукта из реакционной массы (на примере (ОБ)) 16
1.3 Процесс кристаллизации как метод выделения целевого продукта из многокомпонентного раствора в производстве органических продуктов
1.3.1 Факторы, влияющие на процесс кристаллизации 20
1.3.2 Способы создания пересыщенных растворов 26
1.3.3 Масса и теплоперенос при кристаллизации в ходе химической реакции 29
1.3.4 Аппаратурное оформление процесса кристаллизации 1.4 Применение метода математического моделирования к описанию процесса выделения органических веществ методом кристаллизации, осложненной химической реакцией 34
1.5 Методы определения качественных характеристик оптически отбеливающих веществ 1.5.1 Определение степени белизны 42
1.5.2 Методы определения устойчивости белизны к физико-химическим воздействиям 47
1.6 Методы контроля технологических параметров процесса кристаллизации целевого продукта в реакционной массе белофора
ОБ 49
1.6.1 Методы контроля и определения текущей концентрации белофора ОБ в растворе в ходе химической реакции 49
1.6.2 Методы оценки гранулометрического состава твердой фазы белофора ОБ 52
Выводы к главе 1 и постановка задачи исследований 56
РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКОГО ОПИСАНИЯ ПРОЦЕССА КРИСТАЛЛИЗАЦИИ БЕЛОФОРА ОБ, ОСЛОЖНЕННОГО ХИМИЧЕСКОЙ РЕАКЦИЕЙ 59
2.1 Физико-химические основы процесса кристаллизации, осложненной химической реакцией 59
2.1.1 Экспериментальное определение состава и свойств многокомпонентного раствора белофора ОБ 60
2.1.2 Разработка методики определения концентрации оптически отбеливающего вещества в реакционной массе 61
2.1.3 Разработка методики определения массовой доли хлоридов в растворе
2.2 Экспериментальное определение состава вычисляющего агента... 63
2.3 Постановка задачи моделирования 78
2.4 Система принятых допущений математического описания процесса кристаллизации, осложненной химической реакцией 80
2.5 Математическое описание образования белофора ОБ в результате химической реакции 81
2.6 Математическое описание процесса зародышеобразования 85
2.7 Математическое описание процесса роста кристаллов 86
2.8 Математическое описание процесса кристаллизации белофора, осложненной химической реакцией, в условиях режима идеального смешения 87
Выводы к главе 2 и постановка задачи экспериментальных исследований 89
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ КИНЕТИКИ ПРОЦЕССА КРИСТАЛЛИЗАЦИИ БЕЛОФОРА ОБ, ОСЛОЖНЕННОГО ХИМИЧЕСКОЙ РЕАКЦИЕЙ 91
3.1 Экспериментальное определение теплофизических свойств суспензии белофора ОБ 92
3.1.1 Определение вязкости суспензии белофора ОБ 92
3.1.2 Определение плотности суспензии белофора ОБ 95
3.1.3 Определение теплоемкости суспензии белофора ОБ 95
3.2 Экспериментальное исследование влияния кинетических параметров процесса кристаллизации, осложненной химической реакцией, на качественные показатели белофора ОБ 96
3.2.1 Исследование влияния температуры процесса кристаллизации, осложненной химической реакцией, на концентрацию и гранулометрический состав целевого продукта 98
3.2.2 Исследование влияния гидродинамического режима процесса кристаллизации, осложненной химической реакцией, на гранулометрический состав целевого продукта 104
3.2.3 Исследование влияния времени выдержки на гранулометрический состав целевого продукта 109
3.3 Экспериментальное исследование кинетических параметров реакции образования кислой формы белофора ОБ ПО
3.3.1 Определение порядка реакции образования кислой формы белофора ОБ ПО
3.3.2 Определение зависимости константы скорости и энергии активации реакции образования кислой формы белофора ОБ от температуры 113
3.4 Экспериментальное исследование кинетических параметров процесса кристаллизации белофора ОБ 115
3.4.1 Определение скорости зародышеобразования кристаллов белофора ОБ 116
3.4.2 Определение скорости роста кристаллов белофора ОБ 117
Выводы к главе 3 и постановка задач по разработке инженерной методики расчета процесса 111
кристаллизации, осложненного химической реакцией 8
4 РАЗРАБОТКА ИНЖЕНЕРНОЙ МЕТОДИКИ РАСЧЕТА И ВОПРОСЫ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ПРОЦЕССА КРИСТАЛЛИЗАЦИИ БЕЛОФОРА ОБ, ОСЛОЖНЕННОГО ХИМИЧЕСКОЙ РЕАКЦИЕЙ 121
4.1 Разработка алгоритма инженерного расчета процесса получения белофора ОБ методом кристаллизации, осложненной химической реакцией, на основе предложенного математического описания 121
4.2 Экспериментальное изучение процесса получения белофора ОБ на лабораторной установке и проверка адекватности предложенного математического описания реальному процессу в лабораторных условиях 127
4.3 Результаты проверки адекватности математической модели реальному процессу в промышленных условиях 130
4.4 Анализ результатов выделения продуктов органического синтеза из реакционных масс методом кристаллизации, осложненной химической реакцией, и вопросы совершенствования технологических параметров процесса 133
ВЫВОДЫ 137
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 139
ПРИЛОЖЕНИЯ 152
Введение к работе
В настоящее время в химической и в других отраслях промышленности для отбеливания текстильных волокон, бумаги, пластических масс и пр. применяются оптически отбеливающие вещества (ООВ). Эффективность этих отбеливателей оценивается квантовым выходом флуоресценции, равным отношению числа излученных фотонов света к числу поглощенных фотонов. Это отношение у отбеливателей (в растворе) достигает 90 %. Среди ООВ важное место занимают исследуемые в настоящей работе производные бист-риазиниламиностильбенов (торговое название - белофоры).
В производстве оптически отбеливающих веществ, к которым относится оптический отбеливатель ОБ-жидкий (торговое название-белофор ОБ), стадия выделения во многом определяет качество готового продукта. В литературных и патентных источниках технологические методы выделения основного вещества в производстве ООВ характеризуются, в основном, с точки зрения присущего им химизма. При этом рассмотрение аппаратурного оформления этих стадий обычно сводится к простому перечислению возможных вариантов. Целью и задачей оптимизации стадий синтеза и выделения целевого вещества является, как правило, обеспечение максимального выхода по этим операциям. При этом эффективность организации заключительных стадий во взаимосвязи со стадиями синтеза и выделения практически не рассматривается, а определяются лишь достаточные концентрации реагентов, конечная температура суспензии и время проведения процесса, при которых достигаются требуемая полнота выделения при приемлемом уровне содержания примесей. Вместе с тем, мелкодисперсные осадки с крайне неоднородным дисперсным составом твердой фазы относятся к плохо-фильтруемым, последующая промывка которых затруднительна и при высоких требованиях к чистоте приводит к труднорешаемым задачам.
Еще одним недостатком существующего подхода к организации заключительных стадий является отсутствие сведений и рекомендаций по под бору высаливающих (вычисляющих) агентов с таким условием, чтобы ионный состав примесей благоприятствовал их легкой отмывке.
С точки зрения теории и практики разделения неоднородных систем получение на стадии выделения крупнокристаллических однородных осадков с высокой растворимостью примесей по сравнению с самим целевым веществом является необходимым условием высокой эффективности именно последующих стадий разделения и очистки целевого вещества ООВ.
При выделении органических продуктов из водных растворов одновременно с химической реакцией в аппарате идет процесс кристаллизации органических веществ. Именно при кристаллизации формируются гранулометрический состав целевого продукта и его качественные показатели, такие как доля основного вещества и примесей. Существующее производство бе-лофора ОБ имеет ряд недостатков, в число которых входит мелкодисперс-ность получаемых кристаллов при выделении, и как следствие, большие потери целевого продукта на стадии фильтрации. Научно обоснованные подходы к расчету оптимальных технологических параметров процесса выделения позволят получить качественные характеристики (концентрация целевого продукта, дисперсный состав твердой фазы, концентрация примесей) на требуемом уровне. Поэтому исследование и моделирование кинетики совмещенных процессов является важной задачей, решение которой позволит сформулировать и решить задачу определения оптимальных технологических режимов процесса получения продуктов тонкого органического синтеза.
