RU2039591C1

RU2039591C1 - Vegetable oils and their substitutions oxidation method

Info

Publication number: RU2039591C1
Application number: RU93030051A
Authority: RU
Inventors: И.Г. Димиев; В.И. Неизвестный; А.М. Евдокимов; Р.Н. Назмиев; Л.В. Белоусова; Д.И. Косоренков; Е.Е. Денисов; Я.Г. Симонгауз; Б.П. Солодкина
Original assignee: Научно-производственное объединение совместного предприятия "Синион"
Priority date: 1993-06-17
Filing date: 1993-06-17
Publication date: 1995-07-20

Abstract

FIELD: chemical and petrochemical industries. SUBSTANCE: method to oxidize vegetable oils and their substitutions by interaction with gas-shaped oxidizer is realized with the help of periodical action apparatus, that has volumetric-type apparatus with stirring device, outer contour of circulation with pump and spray-type mixer, under temperature of 60 150 C. Special feature of the method is that ratio of reaction mass consumption through outer circulation contour to working volume of apparatus with stirring device is chosen from range of 5 50. EFFECT: method is used in chemical and petrochemical industries for film creating substances production. 1 dwg, 2 tbl

Description

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. The invention relates to a technology for the production of film-forming substances, in particular to the oxidation of vegetable oils and their substitutes in batch plants, and can be used in the chemical and petrochemical industries.

Известен способ [1] окисления растительных масел и их заменителей в оксидаторе объемного типа с перемешивающим устройством и подачей воздуха через барбатер. A known method [1] is the oxidation of vegetable oils and their substitutes in a bulk type oxidizer with a mixing device and air supply through the bubbler.

Недостатки известного способа низкая степень конверсии кислорода и вследствие этого увеличенный расход окислителя. The disadvantages of this method are the low degree of oxygen conversion and, as a result, the increased consumption of oxidizing agent.

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. Closest to the invention is a method [2] for the oxidation of vegetable oils and their substitutes in a batch unit consisting of a volumetric apparatus with a mixing device, an external circulation circuit with a pump and a jet type mixing device into which an oxidizing agent is supplied.

Недостатком известного способа является то, что за счет малой удельной поверхности раздела фаз не обеспечивается экономичность процесса. The disadvantage of this method is that due to the small specific surface area of the phases is not ensured the efficiency of the process.

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. The oxidation processes of vegetable oils and their substitutes relate to reactions taking place in a gas-liquid system. The experiments showed that the total reaction rate of these products with oxidizing agents (air, nitrogen-air mixture) limits the mass transfer in proportion to the specific interface and the mass transfer coefficient in the liquid phase.

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). The mass transfer coefficient depends on the properties of the substances and the hydrodynamic situation during the process. At the same time, the specific interface is also dependent on the hydrodynamic situation and the flow rate of the reaction gas (oxidizing agent).

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.In a periodic installation for the oxidation of vegetable oils and their substitutes, consisting of a volumetric apparatus with a mixing device, an external circulation circuit with a pump and a jet-type mixing device, the specific interface is formed in the jet-type mixing device with intensive contact between the reaction mass and the oxidizing agent. The specific interface is determined by the specific energy dissipation density of the liquid jet and can reach 25,000 m ² / m ³ .

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.When a bubble enters a volumetric apparatus with a mixing device due to a sharp decrease in the specific energy dissipation density, its coalescence (enlargement) begins. The specific interface is reduced. In volumetric apparatuses with mixing devices used in industry, the specific surface is not more than 1000 m ² / m ³ .

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. Since the process of coalescence of bubbles takes place in time, the specific surface also decreases in time. The coalescence time of a bubble is equal to its residence time in a zone with a lower specific energy dissipation density, i.e. in a volumetric apparatus with a mixing device. The residence time of particles, in particular bubbles, in an ideal mixing apparatus depends on its volume and the space velocity of the reaction mass passing through it. In the case of the described installation, the residence time of the bubbles formed in the jet-type mixing device in an apparatus with a lower specific density of dissipated energy depends on the ratio of the flow rate of the reaction mass in the external circuit to the reaction volume in the apparatus occupied by the reaction mass, i.e., on the multiplicity of circulation. Thus, the specific phase interface involved in the oxidation reaction, and therefore, the reaction rate and the efficiency of the process as a whole, depends on the optimal choice of the ratio of the flow rate of the reaction mass in the external circulation circuit to the working volume of the apparatus with a mixing device.

На чертеже изображена схема осуществления предлагаемого способа. The drawing shows a diagram of the implementation of the proposed method.

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. The pilot plant consists of a volumetric apparatus 1 with a jet-type mixing device, an external circulation circuit with a pump 2 and a jet-type mixing device 3. A nitrogen-air mixture was used as an oxidizing agent. The optimum values of the ratio of the flow rate of the reaction mass in the external circuit to the working volume of the apparatus with a mixing device were obtained.

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.EXAMPLE EXAMPLE 1. For the oxidation of the vegetable oil used is described by the flow setting with the ability to change the outer circulation circuit with the following technical data: volume of reaction mass 10 liters oxidation temperature of 100-105 ^{° C} Flow rate oxidant (azotovozdushnaya mixture) 250 l / h
The oxidation process was carried out to the same depth. The experimental results are summarized in table 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.EXAMPLE EXAMPLE 2. For the oxidation of vegetable oil substitute oligomer piperylene using the same conditions as in Example 1, at a temperature of 60-65 ° ^C. The results are given in Table 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. The obtained experimental data indicate that a decrease in the multiplicity of circulation below 5 leads to a sharp decrease in the oxidation rate, since, apparently with such a multiplicity of circulation, the bubble size obtained after its coalescence very much affects the processes of mass transfer, significantly reducing their speed.

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. An increase in the multiplicity of circulation of more than 50 does not give a significantly perceptible increase in the rate of oxidation, if we compare them with an increase in the total capital cost of the installation, since a higher multiplicity of circulation can be achieved either by reducing the working volume of the apparatus, i.e. reduce the productivity of the installation, or by increasing the flow rate of the reaction mixture in the external circulation circuit, i.e. increase in supply of the circulation pulser. But the processing of catalog data shows that the cost of the pumps is proportional to the pump supply to the degree of 1.35-1.5, and taking into account other installation costs, the total capital costs grow even more.

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. From the foregoing, we can conclude that the optimal ratio of the flow rate of the reaction mass through the external circulation circuit to the working volume of the apparatus with a mixing device should be selected in the range of 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. As can be seen from the above examples, the use of the proposed method makes it possible to carry out the oxidation reaction of vegetable oils and their substitutes with optimal intensity at a reasonable capital cost.

Claims

METHOD FOR OXIDATION OF VEGETABLE OILS AND THEIR SUBSTITUTES by reacting with a gaseous oxidizing agent at 60 150 ^° C in a batch plant including a volumetric apparatus with a mixing device, an external circulation circuit with a pump and a jet-type mixing device, characterized in that the ratio of the flow rate of the reaction mass through the external the circulation circuit to the working volume of the apparatus with a mixing device is selected in the range of 5 to 50.