Способ окисления растительных масел и их заменителей

 

Изобретение относится к технологии получения пленкообразующих веществ, в частности к окислению растительных масел и их заменителей на установках периодического действия, и может найти применение в химической и нефтехимической промышленности. Способ окисления растительных масел и их заменителей путем взаимодействия с газообразным окислителем осуществляется на периодической установке, состоящей из аппарата объемного типа с перемешивающим устройством, наружного контура циркуляции с насосом и смесительным устройством струйного типа при температуре 60 150°С. Новым в способе является то, что отношение расхода реакционной массы через наружный циркуляционный контур к рабочему объему аппарата с перемешивающим устройством выбирается в диапазоне 5 50. 1 ил. 2 табл.

Изобретение относится к технологии получения пленкообразующих веществ, в частности к окислению растительных масел и их заменителей на установках периодического действия, и может быть использовано в химической и нефтехимической промышленности.

Известен способ [1] окисления растительных масел и их заменителей в оксидаторе объемного типа с перемешивающим устройством и подачей воздуха через барбатер.

Недостатки известного способа низкая степень конверсии кислорода и вследствие этого увеличенный расход окислителя.

Наиболее близким к изобретению является способ [2] окисления растительных масел и их заменителей в установке периодического действия, состоящей из аппарата объемного типа с перемешивающим устройством, наружного контура циркуляции с насосом и смесительным устройством струйного типа, в который подается окислитель.

Недостатком известного способа является то, что за счет малой удельной поверхности раздела фаз не обеспечивается экономичность процесса.

Процессы окисления растительных масел и их заменителей относятся к реакциям, проходящим в системе газ-жидкость. Эксперименты показали, что суммарная скорость реакции этих продуктов с окислителями (воздух, азотовоздушная смесь) лимитируется массоотдача пропорционально удельной поверхности раздела фаз и коэффициенту массоотдачи в жидкой фазе.

Коэффициент массоотдачи зависит от свойств веществ и гидродинамической обстановки при проведении процесса. В то же время удельная поверхность раздела фаз также зависит от гидродинамической обстановки и расхода реакционного газа (окислителя).

В периодической установке для окисления растительных масел и их заменителей, состоящей из аппарата объемного типа с перемешивающим устройством, наружного контура циркуляции с насосом и смесительным устройством струйного типа, удельная поверхность раздела фаз формируется в смесительном устройстве струйного типа при интенсивном контакте между реакционной массой и окислителем. Удельная поверхность раздела фаз определяется удельной плотностью рассеяния энергии жидкостной струи и может достигать 25000 м²/м³.

При попадании пузыря в объемный аппарат с перемешивающим устройством за счет резкого снижения удельной плотности рассеяния энергии начинается его коалесцепция (укрупнение). Уменьшается удельная поверхность раздела фаз. В объемных аппаратах с перемешивающими устройствами, используемыми в промышленности, удельная поверхность не более 1000 м²/м³.

Так как процесс коалесцепции пузырей проходит во времени, то и удельная поверхность уменьшается также во времени. Время коалесцепции пузыря равно времени его пребывания в зоне с меньшей удельной плотностью рассеяния энергии, т.е. в аппарате объемного типа с перемешивающим устройством. Время пребывания частиц, в частности пузырей, в аппарате идеального смешивания зависит от его объема и объемной скорости реакционной массы, проходящей через него. В случае описываемой установки время пребывания пузырей, сформированных в смесительном устройстве струйного типа, в аппарате с меньшей удельной плотностью рассеянной энергии зависит от отношения расхода реакционной массы в наружном контуре к реакционному объему в аппарате, занимаемому реакционной массой, т. е. от кратности циркуляции. Таким образом, удельная поверхность раздела фаз, участвующая в реакции окисления, а следовательно, скорость реакции и экономичность процесса в целом зависит от оптимального выбора отношения расхода реакционной массы в наружном контуре циркуляции к рабочему объему аппарата с перемешивающим устройством.

На чертеже изображена схема осуществления предлагаемого способа.

Опытная установка состоит из аппарата 1 объемного типа с перемешивающим устройством струйного типа, наружного контура циркуляции с насосом 2 и смесительным устройством 3 струйного типа. В качестве окислителя использовалась азотовоздушная смесь. Были получены оптимальные значения отношения расхода реакционной массы в наружном контуре циркуляции к рабочему объему аппарата с перемешивающим устройством.

П р и м е р 1. Для окисления растительного масла используется описываемая установка с возможностью изменения расхода в наружном циркуляционном контуре со следующими техническими данными: Объем реакционной массы 10 л Температура окисле- ния 100-105^оС Расход окислителя (азотовоздушная смесь) 250 л/ч Процесс окисления проводился до одной и той же глубины. Результаты экспериментов сведены в табл.1.

П р и м е р 2. Для окисления заменителя растительного масла олигомера пиперилена используют те же условия, что и в примере 1, при температуре 60-65^оС. Результаты даны в табл.2.

Полученные экспериментальные данные говорят о том, что уменьшение кратности циркуляции ниже 5 ведет к резкому снижению скорости окисления, так как по-видимому при такой кратности циркуляции размер пузыря, получаемый после его коалесцепции, очень сильно влияет на процессы массообмена, значительно уменьшая их скорость.

Увеличение кратности циркуляции больше 50 не дает сильно ощутимого увеличения скорости окисления, если их сравнивать с увеличением общих капитальных затрат на установку, так как большую кратность циркуляции можно обеспечить или уменьшением рабочего объема аппарата, т.е. уменьшить производительность установки, или увеличением расхода реакционной массы в наружном циркуляционном контуре, т.е. увеличением подачи циркуляционного насоса. Но обработка каталожных данных показывает, что стоимость насосов пропорциональна величине подачи насоса в степени 1,35-1,5, а с учетом других расходов на установку общие капитальные затраты вырастают еще больше.

Из вышесказанного можно сделать вывод, что оптимальное отношение расхода реакционной массы через наружный циркуляционный контур к рабочему объему аппарата с перемешивающим устройством, должен быть выбран в диапазоне 5-50.

Как видно из приведенных примеров, использование предлагаемого способа дает возможность вести реакцию окисления растительных масел и их заменителей с оптимальной интенсивностью при разумных капитальных затратах.

Формула изобретения

СПОСОБ ОКИСЛЕНИЯ РАСТИТЕЛЬНЫХ МАСЕЛ И ИХ ЗАМЕНИТЕЛЕЙ путем взаимодействия с газообразным окислителем при 60 150^oС на периодической установке, включающей аппарат объемного типа с перемешивающим устройством, наружный контур циркуляции с насосом и смесительное устройство струйного типа, отличающийся тем, что отношение расхода реакционной массы через наружный циркуляционный контур к рабочему объему аппарата с перемешивающим устройством выбирается в диапазоне 5 50.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2