4.4.5 Выбор основного аппарата

Процесс получения КССК проводят в аппарате, снабженный рубашкой и лопастной мешалкой. При производительности опытно-промышленной установки 45 т в год рассчитаем реактор периодического действия.

Цикл работы реактора:

1. Перекачка ПР – 40 мин.

2. Перемешивание – 15 мин.

3. Загрузка стеариновой кислоты – 25 мин.

4. Перемешивание до растворения стеариновой кислоты – 60 мин.

5. Нагрев реакционной массы до 50 ^○С – 20 мин.

6. Загрузка 15 % раствора гидроксида кальция – 35 мин.

7. Синтез – 160 мин.

8. Выгрузка реакционной массы на фильтр – 120 мин.

Итого Т_цикл = 475 мин ≈ 8 ч.

Так как процесс заканчивается за 8 часов, то количество партий КССК в год будет составлять П = 365-104-12-10 = 239 шт.

Определим производительность аппарата, кг, за одну партию по формуле (4.5):

(4.5)

где П_год - количество произведенной КССК за год (П_год=45 т/год);

К_п - количество партий КССК в году (239 шт).

Чтобы произвести 188 кг КССК необходимо G = 884,3 кг исходных реагентов.

Определим объем аппарата, м³, необходимый для обеспечения производственной мощности 45 т в год по формуле (4.6):

(4.6)

где G – массовый расход компонентов, кг;

_см – плотность реакционной смеси, кг/м³;

 - степень заполнения аппарата.

Принимаем степень заполнения аппарата 0,6, так как в ходе реакции объем реакционной массы увеличивается приблизительно в 1,5 раза.

.

Таким образом, на основании проведенных исследований при производительности опытно-промышленной установки 45 т в год рассчитан реактор с мешалкой синтеза КССК, объем которого составил 1,6 м³.

4.4.6 Технологическая схема производства кальциевой соли стеариновой кислоты

На основе проведенных исследований взаимодействия стеариновой кислоты с гидроксидом кальция была разработана принципиальная технологическая схема синтеза КССК.

Процесс включает стадии:

подготовка и загрузка сырья;

получение КССК;

фильтрация;

сушка, упаковка.

Принципиальная технологическая схема процесса получения КССК представлена на рисунке 4.6.

Рисунок 4.6 – Принципиальная технологическая схема получения кальциевой соли стеариновой кислоты: Л1 – ректор; Е1, Е2, Е3, Е4 – емкости; Ф1 – фильтрующее устройство; Н1 – насос; S1 – сушилка

В реактор Л1, снабженный лопастной мешалкой и рубашкой для подвода тепла подается вода, ТГФ из емкости Е1 и стеариновая кислота из Е2. Температура в реакторе Л1 поддерживается 25 - 30 ⁰С подачей воды в рубашку реактора. После полного растворения стеариновой кислоты в дисперсионной среде в реакторе Л1 поднимают температуру до 50 - 55°С путем перевода воды на режим нагрева. Далее загружают 15 % раствор гидроксида кальция в воде. Раствор гидроксида кальция готовят в смесителе С1, в который из емкости Е3 подают гилроксид кальция. Для оценки полноты превращения веществ через каждые 20 минут отбирают пробу и определяют кислотное число. При достижении кислотного числа менее 0,6 мг КОН/г процесс считают завершенным и реакционную массу направляют на фильтрующее устройство Ф1. Фильтрат собирается в емкость Е4, который нужно повторно использовать в следующих синтезах. Продукт реакции с фильтрующего устройства Ф1 направляется на сушку S1. Сушку осуществляют инфракрасной лампой в течение 1,5 – 2 часа. Температура сушки должна поддерживаться 100 – 110 ^○С, так как продукт может изменить свои физические свойства. Например, может поменять белый цвет на желтовато-коричневый. Готовый продукт упаковывают в бумажные мешки, покрытые кремнеорганикой или в контейнеры.

Технологическая схема одностадийного способа получения КССК отличается от двухстадийного тем, что отсутствует стадия отмывки готового продукта от экологически неблагоприятных ионов, энергосбережением из-за использования относительно низкой температуры растворения стеариновой кислоты.