ТЕХНОЛОГИЯ ПОЛУЧЕНИЯ АНИОННОГО ПОВЕРХНОСТНО АКТИВНОГО ВЕЩЕСТВА ИЗ ОТХОДОВ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

АННОТАЦИЯ

В статье приведены результаты исследования по разработке технологии получения гранулированного поверхностно активного вещества (ПАВ) на основе дистиллированных жирных кислот хлопковых соапстоков и отходов органического химического сырья.

Синтез анионных ПАВ осуществлен в лабораторных условиях и на опытно-промышленной установке, подобраны оптимальные условия их получения: соотношение компонентов, температура, концентрация, время, порядок ввода компонентов в реакцию.

ABSTRACT

The article presents the results of research on the development of technology for obtaining granular surfactant (surfactant) based on distilled fatty acids of cotton soap stock and waste of organic chemical raw materials.

The synthesis of anionic surfactants was carried out in laboratory conditions and on a pilot plant, the optimal conditions for their production were selected: the ratio of the components, temperature, concentration, time, the order of entering the components into the reaction.

Ключевые слова: поверхностно-активное вещество, гранула, дистиллированные жирные кислоты, физико-химические свойства.

Keywords: surfactant, granule, distilled fatty acids, physicochemical properties.

Введение. В настоящее время в республике актуальной является решение проблемы производства и расширения ассортимента поверхностно активных веществ (ПАВ) применяемых в различных отраслях промышленности. Особую важность имеет проблема разработки безотходных технологии получения ПАВ из местного дешевого сырья, в частности отходы промышленности в сухом гранулированном виде.

Результаты исследований. Целью настоящего исследования был разработка технологии получения ПАВ на основе отходов масложировых и химических предприятий.

В лабораторных условиях нами получены ПАВ в гранулированном виде, условно названный олигомерно гидролизованный состав (ОГС).

В трехгорлую колбу берется расчетное количество дистиллированных жирных кислот хлопковых соапстоков (ДЖК ХС).

Затем готовили омыляющую смесь в виде водного раствора гидроокиси натрия и подмыльного щелока (стоки производства хозяйственного мыла) с добавкой отработанного катализатора гидрогенизации ацетилена.

Для получения анионного ПАВ на основе ДЖК ХС в гранулированном порошкообразном виде были изучены различные материалы - наполнители. В результате проведенных исследований по подбору компонента для получения ПАВ в гранулированном виде, был выбран бурый уголь.

По предлагаемому способу получения ПАВ основное сырье - ДЖК ХС омыляют раствором гидроксида натрия и подмыльного щелока (содержащего 10-15% гидроксида натрия), в котором растворен отход отработанный катализатор гидрогенизации ацетилена (ОКГА) с последующим введением в реакционную смесь порошка бурого угля [1, 2].

В процессе разработки технологии получения ПАВ мы осуществляли подбор концентрации водного раствора щелочи содержащий отработанный катализатор гидрогенизации ацетилена (ОКГА), а также концентрации ДЖК ХС, по содержанию предельных и не предельных жирных кислот.

Для того, чтобы синтезировать гранулированной ПАВ с наилучшей водорастворимостью, а также стабильностью получаемой из него водной эмульсии, необходимо, чтобы исходный ДЖК ХС имел показатель кислотного числа не менее 180-200 мг КОН [3, 4].

По качественным показателям гранулированный анионный ПАВ ОГС должен соответствовать требованиям, указанным в таблице 1.

Таблица 1.

Физико-химические показатели ПАВ

Процесс приготовление «ОГС» ПАВ осуществляется в несколько стадий. Первоначально готовится омыляющая смесь, которая является продуктом реакции гидроокиси натрия с отработанным катализатором гидрогенизации ацетилена (содержит 55-60% гидроксид алюминия)

6NaOH + Al₂O₃ → 2Na₃AlO₃ +3H₂O

Далее ДЖК ХС взаимодействует с омыляющей смесью и остатками гидроокиси натрия (омыляющая смесь состоит из продукта реакции алюмината натрия с гидроокисью натрия).

Na₂AlO₃ + ДЖК ХС + NaOH = ПАВ

Ввиду сложности отображения структурных формул компонентов реакции, приводится только общая схема.

Конечный продукт реакции гидролиза представляет собой гранулированное темно-коричневое ПАВ, которое хорошо растворяется в воде и обладает поверхностно-активными свойствами. Изучения коллоидно-химических свойств ПАВ (критическое концентрация мицеллообразования) выявило анионактивный характер ПАВ ОГС.

Также установлено, что 10% ный водный раствор разработанного ПАВ способен к пенообразованию с образованием устойчивой пены.

В процессе гидролиза ДЖК ХС омыляющей смесью состоящей из водного раствора гидроксида натрия с подмыльным щелоком с добавкой отработанного катализатора гидрогенизации ацетилена образуются ПАВ виде щелочных солей жирных кислот со средней молекулярной массой 782-910 [5].

Ниже приводится общая химическая схема производства ПАВ

Рисунок 1 Химическая схема производства ПАВ ОГС

После синтеза ПАВ в лабораторных условиях нами собрано опытно-промышленная установка по получению ПАВ в производственных масштабах.

Описание опытно промышленной установки получения ПАВ ОГС

Рисунок 2. Технологическая схема получения ПАВ «ОГС»

1-емкость ДЖК ХС; 2-мерник ДЖК ХС; 3-емкость для ОС; 4- мерник с ОС; 5-двухвальный смеситель; 6-транспортер; 7- центробежный насос; 8-емкость для приготовления раствора NaOH; 9-емкость для гранулированного NaOH; 10-спусковой бункер; 11-емкость с бурым углем; 12-емкость для подмыльного щёлока. 13- емкость для сухого гранулированного ПАВ ОГС.

В технологической схеме (рисунок 2) получения ПАВ ОГС основными элементом является двухвальный смеситель (поз.5), куда из напорных мерников (поз.2 и 4) поступает ДЖК ХС и омыляющая смесь (ОС). Омыляющая смесь готовится в эмалированном реакторе (поз.3), куда поступает подмыльный щелок, раствор NaOH (расчетной концентрации) и отработанного катализатора гидрогенизации ацетилена при интенсивном перемешивании. На данной опытно-промышленной установке нами получены опытные партии ПАВ ОГС, отличие технологии получения ОГС состоит в том, что в двухвальный смеситель одновременно с подачей ДЖК ХС, омыляющей смеси (ОС), подается транспортером (поз.6) порошок бурого угля.

Выводы. При отработке технологического режима получения ПАВ ОГС было установлено следующее:

-двух-стадийность процесса, где первой стадией является приготовления водного раствора гидроксида натрия с участием отработанного катализатора гидрогенизации ацетилена (ОКГА);

-высокая реакционная способность ОКГА; экзотермический процесс проходит при нормальной температуре, то есть без нагрева. 

-выявлена зависимость получения качественного конечного продукта (в виде водорастворимого анионного поверхностно активного вещества) от времени протекания процесса, его интенсивности, концентрации омыляющей смеси времени перемешивания.

Список литературы:

1. Шералиева О.А. Кадыров А.А. Получение мицеллярных растворов из вторичных продуктов масложирового производства //Сборник трудов Республиканской научно-технической конференции технологии переработки местного сырья и продуктов 2008 г.13-14 ноябрь  с.291-293
2. Давлатова Н.Ф. Получение мицеллярных растворов из вторичных продуктов масложирового производства // Сб.тезисов НПК «Нефть и газ» РГУ нефти и газа им.И.М.Губкина. –Москва, 2014. –С.87.
3. Negmatova K.S., Negmatov S.S., Salimsakov Y.A., Rakhimov Y.K., Negmatov J.N., Isakov S.S., Kobilov N.S., Sharifov G.N., Negmatova M.I. (2012). Structure and properties of viscous gossypol resin powder. AIP Conference Proceedings, 1459, 300 - 302. https://doi.org/10.1063/1.4738476
4. Шералиева О.А. Разработка технологии получения эмулсионно полимерных растворов для регулирования свойств дисперсных систем. Автореферат дисс. док. философии (PhD) по техн. наукам. Ташкент, 2021, 40с.
5. N A Kadirov, M A Eshmuhamedov, M S Mirzarahimov, O A Sheralieva, and J K Artikova, (2019), ``Obtain and Application of Surface-active Substance on the Base of Products Refination of Cotton Seed Oil'' in International scientific and practical conference``AgroSMART- Smart solutions for agriculture'', KnE Life Sciences, pages 937--945. DOI 10.18502/kls.v4i14.5692 Page 937