Спосіб одержання поверхнево-активної речовини

990г MTTKC11D13/00 СПОСІБ ОДЕРЖАННЯ ПОВЕРХНЕВО-АКТИВНОЇ РЕЧОВИНИ Винахід відноситься до хімічної технології і може використовуватись у виробництві товарів побутової хімії, зокрема при виробництві синтетичних мийних засобів (СМЗ) Відом метод одержання мила [1], за яким у котел подають тваринний жир, або рослинну олію, або їх суміш у будь-якому співвідношенні, розігрівають до температури 60-80°С пропускаючи через рідину насичену водяну пару температурою 1 ЗО-150°С, додають розчин каустичної соди, або послідовно додають розчини каустичної та кальцинованої соди, продовжуючи перемішування і нагрів суміші парою Тривалість процесу 45-90 хв Одержане за цим методом мило має вологість 45-50% внаслідок конденсації води Для зменшення вмісту води в цільовому продукті мило додатково підсушують, підігріваючи при низькому тиску Недоліками цього методу є - складне апаратурне оформлення ( необхідність використання спеціальної аппаратури барботерів пари, вакуумних насосів), - великі тепло- та енерговитрати, - неможливість коригування вологості мила під час проведення омилення Найбільш близьким є спосіб одержання поверхнево-активної мийної речовини [2] шляхом омилення рослинних масел, або жирів тваринного походження, або їх суміші у будь-якому співвідношенні водним розчином каустичної соди, при якому проводять змішування рослинного масла, або тваринного жиру, або їх суміші у будь-якому співвідношенні, 100%-ноі каустичної соди і води при температурі 80-140°С, швидкості 60-320 м/хв в закритому кришкою змішувачі (без контакту з атмосферою) на протязі 3-20 хв, після чого відкривають кришку змішувача або заслонку аспіраційноі системи і протягом 8-20 хв при постійному охолодженні або без нього і при постійному перемішуванні маси закінчують процес отримання цільового продукту Недоліками цього способу отримання поверхнево-активної речовини, взятого нами за прототип, є - проведення процесу в закритому апараті під тиском, що унеможливлює використання як омилюючих агентів карбонатів, зокрема кальцинованої соди, внаслідок значного газовиділення під час реакції олії (жиру), кальцинованої соди та води, і ускладнює контроль процесу омилення. - цільовий продукт одержується в гранульованому вигляді, що ускладнює механізацію вигрузки з змішувача, робить неможливим його використання при виготовленні порошкоподібних синтетичних мийних засобів баштовим методом, методом розпилювального сушіння, методом змішування компонентів з одночасним напиленням поверхнево-активноі речовини, - при введенні в цільовий продукт добавок (три полі фосфату натрію, карбоксіметилцеллюлози, сілікату натрію та інших) вони розподіляються по об'єму нерівномірно, - мала залишкова вологість отримуваного мила підвішує енергозатрати при його транспортуванні, в разі необхідності, по трубопроводах, - велика лінійна швидкість змішування регентів, що підвищує енергозатрати, оскільки потужність N, необхідна для перемішування, згідно рівнянню [3] N=K*p*n3*d5, де К - коефіцієнт, що враховує внутрішню геометрію змішувального апарату, р - густина рідини, що перемішується, п - частота обертання мішалки, d діаметр мішалки, а лінійна швидкість при перемішуванні w=7i*d*n/2, що після підстановки дає N=K*p*(2*w)3*d2/7t3 Таким чином, потужність двигуна приводу мішалки пропорційна кубу швидкості мішалки Відомо [4] що для перемішування в'язких і важких рідин з динамічною в'язкістю до 10 Па*с лінійну швидкість мішалки вибирають в межах 0,5-4 м/с (30-240 м/хв), а динамічна в'язкість рослинних олій і тваринних жирів г|=0,04-0,06Па*с[1] В основу винаходу поставлено задачу удосконалення способу отримання поверхнево-активної речовини шляхом зміни умов технологичного процессу для забезпечення зменшення енерговитрат на перемішування реагентів під час омилення, можливості використання як омилюючого агенту кальцинованої соди, візуального контролю процесу, введення до складу мила добавок, регулювання залишкової вологості цільового продукту під час проведення омилення Поставлене завдання досягається тим, що процес омилення рослинних олій або жирів тваринного походження, або їх сумішей у будь-якому співвідношенні проводять у типовому реакційному апараті з мішалкою і рубашкою для обігріву при температурі 60-100°С, змішуванні з лінійною швидкістю мішалки 5-55 м/хв, співвідношенням між рослинними оліями або жирами тваринного походження, або їх сумішшю у будь-якому співвідношенні, 100%-ю каустичною содою або 100%-ю кальцинованою содою або їх сумішшю і водою знаходяться у межах (45-72) (12-7) (45-16) мас % Спосіб одержання поверхнево-активної мийної речовини з рослинних олій або жирів тваринного походження, або їх сумішей у будь-якому співвідношенні по заявленому рішенню здійснюється слідуючим чином У реакційний апарат місткістю 6,3 м3 з мішалкою діаметром 1,55м ( рамною, якірною, лопастною, турбинною або іншого типу) і рубашкою для обігріву вводять рослинну олію або жир, або їх суміш у будь-якому співвідношенні Перемішують підтримуючи швидкість мішалки 5-55м/хв (оберти мішалки від 0,033 до 0,37 с'1), при температурі 50-80°С, подають розчин каустичної соди, або послідовно розчин каустичної соди і розчин кальцинованої соди, або послідовно розчин каустичної соди і суміш розчину каустичної соди і розчину кальцинованої соди Перемішують 30-40 хв не перериваючи сполучення реактора з атмосферою, підтримуючи температуру реакційної маси 80-100°С, додають в реактор воду та добавки, насосом подають розчин в форми для мила або в розпилювальний пристрій (при виробництві синтетичних мийних засобів) Приклад 1 В реакційний апарат вводять 2500 кг суміші рослинної олії і тваринного жиру у співвідношенні 1 1, перемішують, при обеотах мішалки 0,33с"1 ( 48,18 м/хв ), підігрівають до 60°С, послідовно вводять 34 кг 50%-го водного розчину каустичної соди, 880 кг 50%-водного розчину кальцинованої соди, піднімають температуру до 95°, перемішують до закінчення виділення газів, відбірають пробу для виявлення надлишку вільного лугу, додають 200 кг води, знижають температуру до 80°С і насосом перекачують на слідуючу стадію Приклад 2 Виконують як в прикладі 1, але перемішування ведуть при обертах мішалки 0,27с" (39,42 м/хв ) і додають 900 кг води Приклад 3 Виконують як в прикладі 1, але перемішування ведуть при обертах мішалки 0,15с" (21,9 м/хв ) і додають 1500 кг води. Приклад 4 Виконують як в прикладі 1, але послідовано вводять 175 кг 50%-го водного розчину каустичної соди, 694 кг 50%-водного розчину кальцинованої соди і додають 150 кг води Приклад 5 Виконують як в прикладі 4, але перемішування ведуть при обертах мішалки 0,27с"1 (39,42 м/хв ) і додають 1000 кг води Приклад 6 Виконують як в прикладі 4, але перемішування ведуть при обертах мішалки 0,15с" (21,9 м/хв ) і додають 1600 кг води Приклад 7 Виконують як в прикладі 1, але послідовано вводять 150 кг 50%-го водного розчину каустичної соди, і суміш 224 кг 50%-го водного розчину каустичної соди і 330 кг 50%-водного розчину кальцинованої соди і додають 300кг води Приклад 8 Виконують як в прикладі 7, але перемішування ведуть при обертах мішалки 0,27с' (39,42 м/хв ) і додають 1000 кг води Приклад 9. Виконують як в прикладі 7, але перемішування ведуть при обертах мішалки 0,15с" (21,9 м/хв ) і додають 1500 кг води Приклад 10. Виконують як в прикладі 1, але послідовано вводять 700 кг 50%-го водного розчину каустичної соди і 250 кг води. Приклад 11. Виконують як в прикладі 10, але перемішування ведуть при обертах мішалки 0,27с' (39,42 м/хв ) і додають 700 кг води. Приклад 12. Виконують як в прикладі 10, але вводять 2000 кг суміші рослинної олії і тваринного жиру у співвідношенні 1:1, перемішування ведуть при обертах мішалки 0,15с'1 (21,9 м/хв) і додають 1700 кг води. В цільовому продукті визначали слідуючі показники: - концентрація водневих іонів (одиниць рН) за ДСТУ 2207.1-93, t - масову частку води за ДСТУ 2207.3-93 Результати наведені в таблицях 1 і 2. Як можна бачити, в порівнянні з прототипом потужність, необхідна для перемішування ничже в 1,9-3000 разів, що дозволяє використовувати типову реакційну апаратуру і електродвигуни, зменшити енерговитрати на виробництво, вібраційні навантаження в виробничому приміщенні. Проведення процесу при атмосферному тиску дозволяє використовувати в якості омилюючого агенту більш дешеву кальциновану соду, вести візуальний контроль процесу, відбирати проби для аналізу, вводити добавки до продукту під час омилення, коригувати вологість в широкому діапазоні шляхом додавання води. І.Товбин И.М. Справочник по мыловаренному производству, М, 1974 2 Патент України №12573А, СП D13/00,17/00, 1997 3.Химическая энциклопедия, т.З,М, 1992 4.Брагинский Л,Н., Бегачев В.И., Барабаш В.И., Перемешивание в жидких средах,М., 1984 Прототип, мінімальне значення Оберти мішалки, с~ 0,41 Лінійна швидкість w, м/хв 60 Прототип, максимальне значення 2,2 320 Приклади 1,4,7,10 0,33 48,18 111 840 Приклади 2,5,8,11 0,27 39,42 61256 Приклади 3,6,9,12 0,15 21,9 10 503 Концентрація водневих іонів, одиниць рН Масова частка води,% Прототип 9,7-11,4 1 2 9,9 9,8 v/, м V 216 000 32 768 000 3 4 5 6 7 8 9 10 Таблиця 2 11 12 9,5 ю, 9,8 9,8 10,8 10,3 10,0 10,7 10,4 10,0 32 40 19 32 39 17 27 47 1 1,5-14,5 16 30 39 15