VII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2015

Введение

Значение химической промышленности выражается в прогрессивной химизации целого комплекса народного хозяйства: происходит замена дорогого и дефицитного сырья более дешевым и распространенным; улавливаются и утилизируются отходы производств; производится комплексное использование сырья.

Важнейшими продуктами являются кислоты, щелочи, минеральные удобрения, растворители, лаки, краски, масла, каучуки и резины и многое другое. Химическая промышленность выпускает несколько десятков тысяч наименований продукции, по количеству которых уступает только машиностроению.

В сельском хозяйстве основная часть прироста урожая достигается за счет применения минеральных удобрений, химических средств защиты растений. Применение пластмасс, резины, лакокрасочных материалов и химических волокон облегчает массу самолетов, кораблей, автомобилей, увеличивает их скорости, сберегает значительное количество дорогих материалов, продлевает срок службы машин и оборудования, повышает их производительность. Современное самолетостроение, ракетостроение немыслимы без использования синтетических материалов и новых видов горючего.

Важную роль играют химические продукты и процессы в энергетике, которая использует энергию химических реакций. Для энергетических целей используют продукты переработки нефти, каменный уголь, сланцы, торф. Ввиду уменьшения природных запасов нефти вырабатывается синтетическое топливо путем химической переработки различного природного сырья и отходов производства.

Синтетический флокулянт ВПК-402-полиэлектролит катионного типа. Возможности использования синтетических флокулянтов достаточно широки. При переработке нефти они снижают концентрацию нефтепродуктов в сточных водах и в два-три раза позволяют сократить количество образующейся пены. В целлюлозно-бумажной промышленности такие препараты используются для снижения минерализации сточных вод. В горной металлургии полиэлектролиты используют для повышения степени извлечения минерала при осветлении оборотных вод. При производстве молока и обработке кожи синтетические флокулянты используют для очистки стоков. В теплоэнергетике их используют в процессах подготовки котловой воды и очистки промышленных стоков. При определённых качественных показателях синтетические флокулянты возможно использовать в процессе очистки питьевой воды.

Целью моего исследования является изучение различных методов получения хлористого диметилдиалиломония.

Для достижения необходимой цели нужно выполнить основные задачи:

1. Подобрать более совершенный метод получения ДМАА.

2. Выполнить сравнительный анализ существующих технологий и предложить новшество;

3. Выполнить расчет экономического эффекта предлагаемого метода.

Объектом исследования является процесс синтеза мономера.

Предметом исследования является Хлористый Диметилдиалиломоний.

1. Проблема на действующем производстве, требующая решения

Синтез мономера – взаимодействие хлористого аллила с водными растворами диметиламина и натра едкого при температуре (40÷110)ºС и давлении (0,08÷0,12) МПа (0,8÷1,2) кгс/см²

2С₃Н₅СI + (СН₃₎₂NН + NаОН → СН₃ + С₃Н₅^-

хлористый водный р-р водный р-р +NаСI+Н₂О+Q

С₃Н₅^- СI^-

аллил диметиламина натра едкого

Главной проблемой на производстве является малое количество выпускаемого Диметилдиалиломония хлористого, т.е. производство малотоннажно. При всём этом спрос на полиэлектролит очень высок, так как область применение данного продукта очень разнообразна. Данная проблема актуальна ,так как на продукт очень высокий спрос. На данный момент производительность установки синтеза мономера равна 1330,80 т/г, при том что выход диметилдиалиломония хлористого составляет 53.7 %,из-за потери мономера в водном растворе, на стадии выделения Диметилалиламина.

Производство ВПК-402 делится на две стадии:

Синтез мономера – диметилдиаллиламмоний хлористого

(ДМДААХ)– заключается во взаимодействии хлористого аллила с водными растворами диметиламина (ДМА) и натра едкого.

Полимеризация мономера – диметилдиаллиламмоний хлористого – в водной среде в присутствии инициатора (персульфата аммония или персульфата калия, перекиси водорода, порофора VAZO – 56) с получением готового продукта - полидиметилдиаллиламмоний хлорида.

2. Предлагаемое решение производственной проблемы (вводимое новшество, реконструкция)

Рассмотрены 2 метода ,где главной целью является уменьшение потери мономера с помощью обессоленного метода. Также в решении данной проблемы, не затрагиваются ни приборы, ни аппараты, не устанавливаются новое оборудование , не используются другие химические продукты. Работа может спокойно проводиться по существующей схеме, с теми же продуктами которые используем на данный момент.

Метод первый

Соотношение ДМА : ХА=3:1 или 2:1

И уже на первой стадии получаем органический слой, состоящий из Диметиллиламина с концентрацией 94-97%, и полным отсутствием хлорида натрия. Органический слой отделяют от водного и отправляют на полимеризацию, то есть на получение обессоленного мономера, взаимодействуя с хлористым аллилом. А водная часть состоящая из: диметиламина , аминохлорогидратов отправляется обратно в реактор, и дозируется хлористым аллилом, едким натром и диметиламином.

Метод 2

Дозировка ХА и ДМА в 40 % растворе едкого натра.

Соотношение ХА: ДМА:NaOH= 1:1:1. Мономер образуется также на первой стадии и идёт на полимеризацию для получения обессоленного полиэлектролита. Водный раствор также отправляют обратно в реактор с добавлением тех же компонентов.

Ну и где есть теория, там и должна быть практика. В лаборатории были проведены синтезы ,используя круглодонную колбу с обратным холодильником , охлаждённым рассолом и отводом тепла из бани. Дозировка производилась через делительные воронки. Результаты анализов и количество полученного продукта представлены в последующих таблицах.

1.Выход продукта при стандартных параметрах и соотношении реагентов.

Загрузили		%		г.	Получили	%	г.
ДМА в том числе:		100		95.74	1) Органический слой		46.8
ДМА		47		45	ДМАА	94	44
Н2О		53		50.74	ХА	1.0	3.0
ХА в том числе:		100		85.80	ДМА	5.0	2.34
ХА		98		78	2) Водный слой		236
Примеси		2		7.82	ДМАА	1,27	3,0
NaOH в том числе		100		160	NaCl	24.8	58.5
NaOH		40		40	ДМДААХ	14,56	34,36
H2O		60		120	NaOH	3,9	92
H2O	55,44		130,8
Потери			58,74

2. Выход продукта при использовании первого метода.

Загрузили		%		г.	Получили	%	г.
ДМА в том числе:		100		287,2	1) Органический слой		61,02
ДМА		47		135	ДМАА	97,0	59,19
Н2О		53		152,72	ХА	1.70	1,04
ХА в том числе:		100		78,1	ДМА	1,30	0,79
ХА		98		76,5	2) Водный слой		287
Примеси		2		16	ДМА	13,4	38,45
ДМА*HCI	16,5		47,36
ДМДААХ	12		34,44
NaOH	-		-
Потери			17,28

3. Выход продукта при использовании второго метода.

Загрузили		%		г.	Получили	%	г.
ДМА в том числе:		100		95.74	1) Органический слой		71,2
ДМА		47		45	ДМАА	94,8	67,5
Н2О		53		50.74	ХА	4,2	2,99
ХА в том числе:		100		78,1	ДМА	1,0	0,71
ХА		98		76,5	2) Водный слой		217
Примеси		2		1,6	ДМА	2,8	6,08
NaOH в том числе		100		160	NaCl	24,3	52,73
NaOH		40		40	ДМДААХ	10	21,7
H2O		60		120	NaOH	4,2	9,11
Потери			46,94

Расшифровка обозначений

ДМА-Диметиланилин

ДМАА-Диметиллиламин

ХА- Хлористый Аллил

ДМДААХ- Хлористый Диметилдиалиломоний

3. Заключение

Итак, подведём итоги, как вы уже заметили выход продукта значительно больше, нежели чем при стандартных условиях. Учтём то, что концентрация продуктов полученных новыми способами, составляет 94-97 %, то есть такая же, как и при стандартных условиях.

Список использованной литературы

1. http://www.kaus.ru/ru/search?q=ВПК-402&page=1

2.Капкин В.Д., Савинецкая Г.А., Чапурин В.И. Технология органического синтеза. М.: Химия, 1987

3. http://www.uralstars.com/ex/Kaustik/VPK_402.htm

10

Код для цитирования: Скопировать