Определение и расчет кислотного числа

Кислотное число определяется количеством мг КОН, затраченным на нейтрализацию кислот, содержащихся в 1 г оксидата.

Для определения кислотного числа (КЧ) в коническую колбу объемом 150 мл, взвешивают ~1 г оксидата, наливают 20 мл 96%-ного спирта и нагревают до кипения на водяной бане с обратным холодильником для растворения навески. Горячий раствор титруют 0,1 N раствором КОН в присутствии 1-3 капель фенолфталеина до получения устойчивой розовой окраски. Кислотное число рассчитывают по формуле:

,

где а - количество 0,1 N КОН, пошедшее на титрование навески оксидата в мл;

Т - титр раствора КОН, мг КОН/мл;

в – навеска пробы оксидата, г.

Концентрацию жирных кислот в оксидате определяют на основе кислотного числа, используя уравнение нейтрализации, имея в виду, что на 1 моль кислоты расходуется 1 моль КОН:

RCOOH + KOH  RCOOK + H₂O.

Тогда молярная концентрация кислоты:

.

Здесь 56 – молярная масса КОН;

_ок – плотность оксидата, которую можно вычислить из эмпирической зависимости:

_ок= 800+0,117 КЧ – 0,06(t-60), г/л,

где t – температура процесса, ^оС.

Скорость образования кислот в единице объема жидкой фазы рассчитывают по формуле:

где [RCOOH]=[RCOOH_посл.-RCOOH_пред.] – приращение концентрации кислот за время , моль/л.

Скорость поглощения кислорода (массопередачи) оценивается количеством кислорода, поглощенным в единицу времени единицей объема жидкой фазы:

где - масса кислорода, вступившего в реакцию, г;

- объем парафина, загруженного в реактор, л;

 - продолжительность окисления, мин;

60 – пересчет времени из минут в секунды;

32 - молярная масса кислорода.

Из уравнения скорости массопередачи можно рассчитать коэффициент массопередачи К_м, предварительно определив удельную поверхность межфазного обмена f и движущую силу процесса С_ср..

Средняя движущая сила массообменного процесса рассчитывается по уравнениям:

а) при , моль/л;

б) при , моль/л.

Удельную поверхность межфазного обмена, создаваемую 1 м³ жидкости, рассчитывают по формуле:

м²/м³

где d_ср =0,003 м – средний диаметр пузырьков; - кратность вспенивания парафина;

Н_ц – высота газожидкостного слоя в цилиндрической части реактора (замеряется линейкой);

Н=0,023+Н_ц – общая высота пены, м.

Высоту исходного слоя парафина в реакторе h₀ вычисляют по формуле:

,

где - объем парафина, загруженного в реактор, л;

D – внутренний диаметр реактора, D =0,037 м.

Полученные значения используют для расчета коэффициента массопередачи:

.

Расчет технико-экономических показателей процесса окисления парафинов

На основании данных материального баланса производится расчет выхода оксидата и расходные коэффициенты по сырью.

Выход оксидата _ок рассчитывают из соотношения массы оксидата G_ок к массе исходного парафина G_п:

.

Для определения расходных коэффициентов по сырью (расход каждого виды сырья на получение единицы массы продукта (Кг/Кг), необходимо найти массу полученных кислот G_к. Значение G_к можно получить аналитически либо рассчитать из кислотного числа оксидата. Поскольку при окислении парафина образуется смесь кислот различной молекулярной массы, то количество кислот можно найти в пересчете на любую кислоту, например, стеариновую, С₁₇Н₃₅СООН, по формуле:

.

Здесь 197 – число нейтрализации 1 г стеариновой кислоты. Тогда расходные коэффициенты по парафину и воздуху будут равны соответственно

и .

Здесь + - масса воздуха поданного на окисление за время эксперимента, г.

Индекс «ф» означает фактический расходный коэффициент.