ББК 35.78
К 56
УДК 661.187.76Рецензенты:
д-р техн. наук, проф. О.Ю. Лесин, В.Ф. ЮзоваКовалев В.М., Петренко Д.С.К 56 Технология производства синтетических моющих средств:
Учеб. пособие для ПТУ,- М.: Химия, 1992. - 272 с.: ил.151ДО 5- 7245- 0413- 8Приведены основные сведения о свойствах и назначении компонентов синтети¬
ческих моющих средств. Подробно рассмотрены химия и технология производства
синтетических моющих средств, в том числе порошкообразных. Описаны новейшие
технологические схемы, используемые в нашей стране и за рубежом. Изложены ос¬
новы технологического контроля производства.Учебное пособие предназначено для учащихся ПТУ, может быть использовано
при профессиональном обучении рабочих на производстве.„ 3(04100000-002К —	• 81—92	ББК 35 71#50(01)—52	ЫЛ.Э5.ЛУчебное издание для рабочихКовалев Виктор Максимович, Петренко Дмитрий Сергеевич
ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА СИНТЕТИЧЕСКИХ МОЮЩИХ СРЕДСТВРедактор Ю.П. Леонова. Художественный редактор Л. А. Леонтьева
Технический редактор А.Л. Шелудченко. Корректор О.Е. РусаковаНабор выполнен в издательстве на наборно-печатающей техникеИБ № 2625Подписано в печать 13.01.92 г. Формат 60x88 1/16. Бумага офсетная № 1
Гарнитура Пресс-Роман. Печать офсетная. Уел. печ.л. 16,66. Уел. кр.-отт. 17,03
Уч.-изд. л. 19,20. Тираж НЮ экз. Заказ 202 С.2Ордена „Знак Почета” издательство „Химия”,107076, Москва, Стромынка, 21, корп. 2Московская тип. № 9
Министерство печати и массовой информации РСФСР
109033, Москва, Волочаевская ул., 40151ДО 5- 7245- 0413-8© В.М.Ковалев, Д.С.Петренко, 1992ОГЛАВЛЕНИЕВведение	1.	ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА МОЮЩИХ ПОВЕРХНОСТНО-АКТИВНЫХ
ВЕЩЕСТВ	.	1.1.	Классификация ПАВ		1.2.	Механизм действия моющих ПАВ		'.	1.2.1.	Строение молекул и поверхностная активность	1.2.2.	Мицеллообразование ПАВ	1.2.3.	Растворимость ПАВ			1.2.4.	Смачивающее действие ПАВ		 		1.2.5.	Эмульгирующая и пенообразующая способность ПАВ	1.2.6.	Солюбилизирующая способность ПАВ				1.2.7.	Моющее действие ПАВ	1.3.	Термическая устойчивость ПАВ				1.4.	Биохимическая разлагаемое» ПАВ						2.	СВОЙСТВА И НАЗНАЧЕНИЕ АКТИВНЫХ ДОБАВОК В СИНТВТИЧВСКИХ МОЮ¬
ЩИХ СРЕДСТВАХ 	!.1. Жидкие добавки				2.1.1.	Растворы силиката натрия	2.1.2.	Гидротропные вещества			2.1.3.	Отдушки парфюмерные			1.2.	Сыпучие добавки		 •2.2.1.	Фосфаты	*	2.2.2.	Карбонат и гидрокарбонат натрия, сульфат натрия	2.2.3.	Химические и оптические отбеливатели	2.2.4.	Карбоксиметилцеллюлоза	2.2.5.	Энзимы			2.2.6.	Стабилизаторы пероксидных соединений и энзимов	3.	ХИМИЯ И ТЕХНОЛОГИЯ КОМПОНЕНТОВ СИНТЕТИЧЕСКИХ МОЮЩИХ
СРЕДСТВ 	3.1.	Получение жидких и пастообразных компонентов СМС	3.1.1.	Получение анионоактивных ПАВ	«...3.1.2.	Получение катионоактивных ПАВ			3.1.3.	Получение неионогенных ПАВ				3.1.4.	Получение амфолитных ПАВ	3.1.5.	Получение силикатов			3.2.	Получение сыпучих компонентов			3.2.1.	Получение полифосфатов натрия		3.2.2.	Получение карбоната и гидрокарбоната натрия, сульфата натрия	3.2.3.	Получение химических и оптических отбеливателей'			3.2.4.	Получение карбоксиметилцеллюлозы	3.2.5.	Получение энзимов	3.2.6.	Получение стабилизаторов для пероксидных солей и энзимов	6121214141718202123242727282828313232323$3640414345454576848586878791929697973
4. ТЕХНОЛОГИЯ ПОЛУЧЕНИЯ ПОРОШКООБРАЗНЫХ СИНТЕТИЧЕСКИХ МОЮЩИХСРЕДСТВ		984.1.	Прием и хранение исходных веществ 		984.1.1.	Прием и хранение жидких и пастообразных компонентов СМС 			984.1.2.	Прием и хранение сыпучих компонентов СМС		ЮЗ4.2.	Приготовление композиции СМС		И24.2.1.	Дозирование жидких и сыпучих компонентов		1124.2.2.	Приготовление композиции									ИЗ4.3.	Сушка композиции	»		1254.4.	Ввод термоиестабильиых добавок 				 • • •	1334.$.	Расфасовка и упаковка продукции 				 			1385.	ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СХЕМЫ ПРОИЗВОДСТВА ПОРОШКООБРАЗНЫХ СИНТЕТИ¬
ЧЕСКИХ МОЮЩИХ СРЕДСТВ БАШЕННЫМ МЕТОДОМ		1425.1.	Технологическая схема установки мощностью 30 тыс.т СМС в год			1425.2.	Технологическая схема установки мощностью 60 тыс.т СМС в год		1455.3.	Технологическая схема установки мощностью 100 тыс.т СМС в год		1496.	ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СХЕМЫ ПРОИЗВОДСТВА ПОРОШКООБРАЗНЫХ СИНТЕ¬
ТИЧЕСКИХ МОЮЩИХ СРЕДСТВ НЕБАШЕННЫМИ МЕТОДАМИ			1516.1.	Технологическая схема производства СМС в аппарате с виброкипящим слоем
(ВКС)		1536.2.	Технологическая схема производства СМС комбинированным методом		1547.	ТЕХНОЛОГИЯ ПОЛУЧЕНИЯ ПАСТООБРАЗНЫХ, ЖИДКИХ И КУСКОВЫХ СИН¬
ТЕТИЧЕСКИХ МОЮЩИХ СРЕДСТВ				1607.1.	Рецептуры и технология получения пастообразных СМС		1607.2.	Рецептуры и технология получения жидких СМС		1647.3.	Тара для пастообразных и жидких СМС и их расфасовка		1677.4.	Рецептуры и технология получения кусковых СМС		1698.	ОХРАНА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ		1768.1.	Очистка отработанного газа от триоксида и диоксида серы		1768.2.	Технологические схемы очистки газов и воздуха				177' 8.3. Эксплуатационные показатели системы газоочистки			1809.	ОСНОВНЫЕ ПРОЦЕССЫ И АППАРАТЫ ПРОИЗВОДСТВА СИНТЕТИЧЕСКИХ
МОЮЩИХ СРЕДСТВ		1829.1.	Теплообменники			1829.2.	Хранение сыпучих компонентов				1849.3.	Насосы для сыпучего сырья			1869.4.	Растеривающая машина с пакетирующим агрегатом 		Г....	1889.5.	Хранение жидких компонентов		1909.6.	Осушение технологического воздуха			1919.7.	Получение диоксида серы. Печь для сжигания серы	'		1939.8.	Получение триоксида серы. Контактный аппарат			-	1949.9.	Реакторы-сульфураторы			1959.10.	Реакторы-нейтрализаторы		2029.11.	Реакторы-смесители		2039.12.	Насосы-гомогенизаторы				2069.13.	Насосы высокого давления				 .	2079.14.	Распылительные сушилки					2099.15.	Аэролифты и сепараторы		21149.16.	Барабанные смесители		2129.17.	Аппараты виброкипящего слоя (ВКС)		2139.18.	Циклоны			2149.19.	Рукавные фильтры	_.		2189.20.	Электрические фильтры		2219.21.	Скрубберы				2239.22.	Установки пакетоформующие		22510.	ТЕХНИЧЕСКИЙ И АНАЛИТИЧЕСКИЙ КОНТРОЛЬ ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ СМС ...	22710.1.	Технический контроль и автоматическое управление технологическими
процессами			22710.1.1.	Контроль и управление установкой производства ПАВ		22710.1.2.	Контроль и управление отделением разгрузки и транспортирования
сыпучих компонентов		22910.1.3.	Контроль и управление отделением разгрузки и транспортированием
жидких компонентов		23110.1.4.	Контроль и управление отделением приготовления композиции		23210.1.5.	Контроль и управление отделением сушки композиции		23310.1.6.	Контроль и управление узлом ввода термонестабильных добавок 			23310.1.7.	Контроль и управление системой пыле- и газоочистки		23410.1.8.	Контроль и управление производством с помощью компьютеров		23410.1.9.	Некоторые варианты автоматических систем контроля и управления
технологическими процессами		23510.2.	Аналитический контроль при производстве СМС		24011.	ВЕДЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО РЕЖИМА ПРОИЗВОДСТВА СМС И ЭКСПЛУ-
АТАЦЙя ОБОРУДОВАНИЯ		24611.1.	Расход сырья при сульфировании алкилбензола и СЖС				24611.2.	Расход сырья при приготовлении композиции СМС и омылении СЖК		25211.3.	Пуск и остановка производства		25811.3.1.	Пуск и остановка производства ПАВ		25811.3.2.	Пуск и остановка производства СМС					26111.4.	Возможные нарушения технологического режима и пути их устранения		26311.5.	Экономия сырьевых и энергетических ресурсов				26712.	УСЛОВИЯ БЕЗОПАСНОГО ВЕДЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА		269
ВВЕДЕНИЕВ последние годы в нашей стране введены в эксплуатацию современные установки по
производству порошкообразных СМС мощностью 200 тыс. т/год на ПО "Новомосковскбыт-
хим" и 120 тыс. т/год на Пермском заводе СМС. Авторы выражают благодарность руко¬
водству и коллективам Пермского завода СМС, ПО "Новомосковскбытхим” и ассоциации
"Бытхим” за оказание финансовой помощи в издании данного учебника.Общие понятия о синтетических моющих средствах. Синтетические моющие средства
(СМС) представляют собой сложные смеси органических и неорганических веществ. Они
состоят из:органических поверхностно-активных веществ (ПАВ) - основного моющего компо¬
нента;триполифосфата натрия (или других фосфатов) — добавок, способствующих умягчению
воды, связывающих нерастворимые соли в растворимые комплексы;метасиликата натрия (жидкого стекла) — добавки, повышающей моющую способность
и сыпучесть готового порошка;натриевой соли карбоксиметилцеллюлозы (КМЦ) — ресорбента, предотвращающего
повторное осаждение загрязнений на ткань в процессе стирки;сульфата натрия — электролита, повышающего моющую способность СМС;
пероксобората натрия или пероксокарбоната натрия (технические названия соответст¬
венно "перборат натрия” и "перкарбонат натрия”) — химических отбеливателей тканей;, трилона Б — комплексообразователя многовалентных ионов металлов и стабилизаторов
перекисных отбеливателей;добавок, обеспечивающих особенно яркую белизну тканей, — оптических отбеливате¬
лей тканей;карбоната или гидрокарбоната натрия — добавок, регулирующих рН раствора;
энзимов — ферментов, катализирующих разложение белков (пятна веществ органичес¬
кого происхождения) до водорастворимых соединений;казеина, желатина или мездрового клея — стабилизаторов энзимов;
хлорида кальция или сульфата магния — стабилизаторов энзимов и химических отбели¬
вателей;гидротропных добавок - органических веществ, понижающих вязкость водной суспен¬
зии;отдушек парфюмерных — натуральных и синтетических маслянистых веществ, придаю¬
щих приятный запах СМС.Кроме перечисленных могут применяться и другие компоненты в зависимости от
рецептуры моющих средств. СМС выпускаются в виде порошков, паст, жидкостей, табле¬
ток или гранул.Синтетические моющие средства наряду с высокой моющей способностью должны
характеризоваться высокой биоразлагаемостью в водоемах; высокой экономичностью6производства и потребления; хорошим товарным видом и стабильностью качественных '
показателей; негоксичностью для людей, животных и водных организмов.Выполненние этих многообразных требований к СМС достигается путем подбора
компонентов СМС, производимого на основании физико-химических свойств каждого
компонента и их совместимости. Во всех странах мира преобладает производство порошко¬
образных средств.Рост производства и потребления СМС. Во многих развитых капиталистических
странах производство товаров бытовой химии в 80-е годы стабилизировалось на одном
уровне. В нашей стране оно систематически растет, эта тенденция сохранится и в
перспективе.В 1982 г. объем мирового производства мыла, синтетических моющих и других очища¬
ющих средств составил 30,07 мли.т, за период до 2000 г. он возрастет до 46—50 мли.т/год. До'
1982 г. среднегодовые темпы прироста производства моющих средств составляли 3,7%, в
том числе (в %): в Западной Европе - 3,8, в Восточной Европе - 2,8; в Северной Америке —1,8,	в Латинской Америке - 4,7, в Африке - 4,5, в Азии - 5,5, в Океании - 9,8.Среднегодовое потребление моющих средств на душу населения, по данным фирмы
■Хенкель" (ФРГ), с 1960 по 1980 гг. возросло с 3,8 до 6,3 кг/год. В 1980 г. оно составляло (в
кг/год): в Западной Европе - 18,9, в Восточной Европе - 8,6, в Северной Америке - 30,1, в
Латинской Америке - 7,8, в Африке - 3,2, в Азии - 2,1, в Океании - 16,1, в СССР - 9,35.
По прогнозам специалистов среднегодовое потребление моющих средств на сушу населе¬
ния будет возрастать ежегодно в среднем на 1,64% и потребность в СМС до 2000 г. будет
колебаться от 7,5 до 8,2 кг/год на одного человека.В настоящее время в мире производят СМС широкого ассортимента. Основными
факторами, оказывающими влияние на объем производства и потребления, а также на
ассортимент СМС, являются: удорожание энергии, изменение цен на сырье, охрана окружа¬
ющей среды, развитие бытовой техники для стирки и обработки белья.В нашей стране за небольшой период времени создано крупное производство синтети¬
ческих моющих средств. Первый порошок — "Новость” — был выпущен в 1953 г. на Казанс¬
ком химкомбинате; в 1960 г. производилось уже около 23 тыс. т СМС — порошков, паст и
жидкостей. За последующие 20 лет их производство быстро развивалось: в 1965 г. было вы¬
работано 150 тыс. т СМС, в 1970 г. — 470 тыс. т, в 1975 г. — 770 тыс. т и в 1980 г. — 1015 тыс. т.
За этот же период отмечается быстрый рост мирового производства СМС: оно возросло с3,4	млн. т в 1960 г. до более чем 15 млн. т в 1980 г. В 1960 г. в мировом потреблении доля
СМС составляла 31%, мыла — 69%, а к 1971 г. потребление СМС возросло до 52%, а мыла —
снизилось до 48%. В СССР уже в конце девятой пятилетки производство СМС превысило
производство хозяйственного мыла.Снижение потребления хозяйственного мыла и замена его синтетическими моющими
средствами объясняется, с одной стороны, экономией натуральных пищевых жиров и, с
другой стороны, увеличением за последние 30—40 лет производства тканей из химических
волокон, в результате чего возникли новые требования к качеству и ассортименту выпус¬
каемых СМС. Если в 1960 г. доля натуральных волокон в мировом производстве составля¬
ла 77,8%, а химических — 22,2%, то в 1980 г. — 51,9 и 48,1% соответственно. По прогнозам
выпуск химических волокон в дальнейшем возрастет до 65,8%, а натуральных снизится до
34,2%.Стирку изделий из искусственных, синтетических и смешанных тканей рекомендуется
проводить при температуре от 30—40 до 50—60 °С во избежание их разрушения и ухудше¬
ния цвета. Прочность шерстяных, шелковых, искусственных и смешанных тканей также
понижается при стирке в щелочной среде. Хозяйственное же мыло, в силу своей химичес- у
кой природы, лучше отмывает загрязнения при повышенной температуре и щелочности,
поэтому мыло не рекомендуется применять при стирке изделий из названных тквней.Необходимо также отметить, что мыло при стирке образует в растворе с катионами
кальция и магния нерастворимые соединения, которые осаждаются на волокнах ткани. В
результате после многократных стирок изделия из искусственных тканей теряют блеск,
гладкость, мягкость, приобретают серый или желтый оттенок; кроме того, увеличивается
их зольность и ухудшаются гигиенические свойства.7
Успехи химии и биологии позволили создать СМС, удаляющие практически любые
загрязнения. В СССР за период с 1953 по 1983 гг. ассортимент и объем производства СМС
был значительно расширен; по данным Госкомстата, объем производства 1990 г. составил1,5	млн. х. В разработку новых видов СМС большой вклад внесли ВНШШ, ВНИИСНИЖ и
(с 1970 г. по настоящее время) ВВДШХИМпроект.Бытовые СМС выпускаются в СССР в трех товарных видах: порошки (85%), пасты (11%)
и жидкости (4%).ВнИИХИМпроектом были созданы новые виды СМС:низкопенные для машинной и ручной стирки с отбеливающим действием (порошки
"Эра-автомат”, "Лотос-автомат”, "МОН” паста "Снежанна”);с энзимами для эффективного удаления белковых загрязнений (порошки ”Ока”,
”Био-С”, "Бион”, пасты ”Био”, ”Био-Миг”);с подкрашивающим действием (порошок "Веселка”, паста "Фантазия”);для стирки изделий из шерсти и шелка (порошки "Славянка”, "Бриз”).По ассортименту, составу и моющему действию вырабатываемые в нашей стране СМС
соответствуют лучшим мировым образцам, однако по цвету, запаху и грансоставу несколь¬
ко уступают им.Развитие мирового производства синтетических моющих средств для стирки текстиль¬
ных изделий определяется техническими, экономическими и экологическими факторами.Например, экономически выгодно применение СМС для стирки при пониженной
температуре. В 1983 г. в ФРГ средняя температура стирки составил-. 56 °С, в США — 42 °С, к
1990 г. предполагается ее снижение до 36 °С, а к концу столетия — до комнатной темпера¬
туры.Снижение температуры стирки сокращает расход энергии, однако при низких темпера¬
турах снижается и растворимость СМС, его моющее и отбеливающее действие, поэтому
возрастает применение неионогенных ПАВ — более эффективных при низких температу¬
рах.Ведется разработка нового отбеливателя на основе моноперсульфата магния, обладаю¬
щего отбеливающей способностью при 21 °С, бактерицидностью, хорошей растворимостью в
холодной и горячей воде, совместимостью с цеолитами и энзимами, высокой биологичес¬
кой разлагаемостью. Ведется разработка новых высококонцентрированных пероксидных
отбеливателей с содержанием активного кислорода до 30% и более. Применение таких
отбеливателей позволит значительно уменьшить содержание дефицитного борсодержащего
сырья в составе СМС. Развивается тенденция к снижению температуры отбеливания за счет
использования активных добавок, способствующих разложению пероксидных соединений.
В качестве их используются, как правило, органические вещества, молекулы которых
содержат сложноэфирнь;е и амидные группы.Введение в состав СМС энзимов значительно повышает эффективность стирки при
низких температурах. В Европе 60—70% порошкообразных СМС содержат энзимы и хими¬
ческие отбеливатели, в ближайшие 10 лет ожидается увеличение доли этих СМС до 80%. В
США доля энзимосодержащих СМС составляет 40—45%, предполагается ее увеличение до
50%. В Японии более 80% бесфосфатных СМС содержат энзимы. В нашей стране энзимосо¬
держащие СМС составляют 15% объема выпуска, к 2000 г. их доля возрастет до 20-25%.
Высококачественные СМС будущего—это эффективные при 20—25°С энзимосодержащие
системы, включающие протеазу, липазу, амилазу и другие ферменты. Ведутся работы по
стабилизации энзимов в порошкообразных СМС.В Европейских странах значительное развитие получили многофункциональные СМС,
содержащие одновременно химические отбеливатели и энзимы. В ФРГ на долю этих
средств приходится 70% выпуска СМС. Создание таких препаратов является исключитель¬
но сложной задачей, так как энзимы способны разрушаться под влиянием пероксидных
(кислородсодержащих) соединений. Одним из наиболее перспективных методов создания
СМС на основе энзимов является создание специальных кислородоустойчивых протеаз.
Представляет интерес метод введения в энзимосодержахцие СМС капсулироваиного перок-
сидного отбеливателя с температурой разрушения капсулы выше 60 °С. В этом случае в
начале стирки при пониженной температуре действуют энзимы, а при повышении темпера-
8туры они инактивируются и начинает действовать химический отбеливатель. В качестве
капсулирующих агентов используются смеси предельных и непредельных жирных кислот
(стеариновой, пальмитиновной и др.), парафины, моно-, триглицериды или их смеси,
карбоксиметилцеллюлоза, желатин (казеин), хлорид калия и сульфат магния. Существуют
и другие способы стабилизации ферментов в рецептурах СМС, в том числе использование
добавок, изменяющих микроструктуру белка фермента и др. В нашей стране ведутся ра¬
боты по созданию аналогичных СМС.Вопрос замены фосфатов в СМС по-прежнему остается нерешенным, в большинстве
ведущих капиталистических стран содержание фосфатов в СМС ограничено; объем
производства бесфосфатных СМС достигает 60—100%. Необходимость решения этой пробле¬
мы диктуется требованиями защиты окружающей среды и экономическими требования¬
ми. В качестве заменителей фосфатов применяются карбонаты, алюмосиликаты (цеолиты)
и нитрилтриацетат. Для предотвращения оседания цеолита добавляют неионогенные ПАВ.
Аналогичные работы ведутся у нас в стране.В странах, где для стирки используется мягкая вода, например в Японии, возможна
полная замена фосфатов на цеолиты. Выпуск бесфосфатных^ СМС в Японии в 1982 г.
составлял 58% общего объема производства СМС, а в настоящее время выпуск средств,
содержащих фосфаты, полностью прекращен. При использовании воды со средним и
высоким содержанием солей жесткости решение проблемы полной замены триполифосфа¬
та натрия в СМС возможно только на основе сочетания цеолитов с другими активными
добавками, например с нитрилтриацетатом, амидобисульфатом, солями насыщенных или
ненасыщенных алифатических кислот.Отметим, что если применение цеолитов безопасно для человека и окружающей среды,
то нитрилтриацетат более токсичен, поэтому использование его в ряде стран ограничено.
Например, допустимое содержание нитрилтриацетата в СМС в Швейцарии — до 4%, в ФРГ —
3,4%. В настоящее время мощности по выпуску цеолитов в мире составляют 516 тыс. т/год,
в том числе 180 тыс. т/год в США, 200 тыс. т/год в Европе и 136 тыс. т/год в Японии.Вместе с тем ряд специалистов считает возможным в дальнейшем применение фосфатов
в СМС при создании эффективной системы очистки сточных вод от фосфатов. Такой
подход облегчает решение проблемы перехода к низкотемпературной стирке.Большое значение придается выбору поверхностно-активных веществ для синтетичес¬
ких моющих средств. В настоящее время для производства порошкообразных СМС в
основном используются алкилсульфаты С12—С^, алкилбензолсульфонаты с алкильной
цепью Сю~С14, синтетические жирные кислоты С17—С20, оксиэтилированные спирты
С12—С18, содержащие 55—65% оксида этилена, сульфоэтоксилаты спиртов С14—С15^ содер¬
жащие 25—45% оксида этилена, и др.Состав и качество СМС определяются назначением и способом его получения, наличием
активных добавок, растворимостью и совместимостью компонентов и т.д. и, безусловно,
свойствами ПАВ. Производство высококачественных ПАВ для моющих средств представ¬
ляет особо важную задачу химиков.К СМС предъявляются строгие требования по их биохимической разлагаемости. Под
биоразлагаемостью понимают процесс разложения органических веществ под действием
ферментов, вырабатываемых бактериями и другими микроорганизмами, до Н2О и СО2.
Биохимическая очистка сточных вод происходит в присутствии аэробных микроорганиз¬
мов и осуществляется в аэротенках, на биофильтрах и естественными методами (на полях
при орошении). Применение СМС в быту и в промышленности увеличивает степень
загрязнения водоемов. По данным института общей и коммунальной гигиены АМН СССР,
предельно допустимые концентрации в водоемах не должны превышать 0,5 мг/л анионо¬
активных и 0,1 мг/л неионогенных ПАВ. Проблемой биохимической очистки сточных вод,
образуемых при производстве и применении СМС, занимаются во всех развитых странах:
законы, принятые во всех странах, разрешают применение СМС, биоразлагаемость которых
достигает не менее 80%.Характеристика готового продукта, ассортимент порошкообразных СМС. В настоящее
время в нашей стране выпуском синтетических моющих средств занято более 60 предприя-9
Таблица 1. Рецептуры порошкообразных СМС [в % (масс.)]Компоненты СМССМС для стирки хлопчатобумажных
и льняных тканейУниверсальныеСМССМС для
стиркиСМС с
биологи¬СМС для
механи¬без от¬
белива¬
ния
•с отбели¬
ваниемс понижен¬
ным пено-'
образова¬
ниембезотбели¬ванияс отбе¬
лива¬
нием и
понижен¬
ным ие-
нообра* *
аованиемшерстя¬
ных,
шелковых,
синтети¬
ческих и
искуммг*
веиных
тканейческимидобав¬камизирован¬
ных пра¬
чечныхПАВ (п пересчете на
100%-е вещество),
в юм числе:1115151818201518алкилбензол¬сульфонаты1412110№17112алкилсульфаты———8———СЖК фракции
С17-С204343—4<иеионогенныеПАВтт3“333—Натрий триполифос-
фат технический3535354040-254040Натрий двууглекис*Лый““*“—1010—Сода кальциниро¬
ванная101010—-*——20КМЦ техническая (в
пересчете на 100%-е
вещество)0,90,9и0,91,21иСиликат натрия (в
пересчете на ЗЮ2)55533234Перборат натрия-1515-15__Трилон Б-»0,30,3—0,3_	Оптический отбели¬
ватель0,20.20,20,30,30,30,30.1Энзимы—. ., ,2Отдушка парфюмер¬
ная0,1-0,20,1-0,20,1-0,2 0,1—0,20.1—0,20,1—0,20,1-0,20,1—0,2Вода1010101010101010Сульфат иатрияДо 100До 100До 100До 100До 100До ЮОДо 100До 100тии. Основное количество СМС выпускается промышленностью в виде гранулированных
порошков, получаемых высушиванием водной композиции в сушильной башне. Насып¬
ная плотность гранулированного порошка, получаемого распылительной сушкой, состав¬
ляет 300-500 г/л.Порошкообразные СМС для реализации через ^розничную продажу расфасовываются,
как правило, в картонные коробки вместимостью обычно 1,1 л, массой нетто от 350 до
600 г; кроме этого, применяются коробки и других размеров. Для механизированных
прачечных порошки расфасовываются в крупную тару — в крафт-бумажные, полиэтилено¬
вые и другие мешки массой нетто 10—15 кг.Расширение ассортимента тканей для изготовления одежды и белья, увеличение
выпуска автоматических бытовых стиральных машии обусловливает создание широкого
ассортимента СМС. В табл. 1 приведены рецептуры и назначение некоторых порошкообраэ-10Таблица 2. Технические характеристики порошков „МОН* и „БИОН"ПоказателиПорошок „МОН”Порошок „1>ПОИ"Внешний видСодержание гранул размером 0,2—2,5	мм, % (масс.), не менее
Коэффициент отражения, %, не менее
Цвет:белизна, %, не менее
желтизна, %, не более
Запах
рНСодержание ПАВ, % (масс.)Содержание силиката натрия (в
пересчете па 5Ю2), % (масс.)
Содержание триполифосфата натрия (в
пересчете на Р2О5). % (масс.)
Содержание пербората (в пересчете на
активный кислород), % (масс.)
Устойчивость пены, уел. ед., не более
Содержание оптического отбеливателя
(качественная проба)Содержание КМЦ (качественная проба)
Содержание воды, % (масс.)Моющая способность по отношению к
эталону, %, не менее
Отбеливающая способность, %, не менее
Снижение прочности ткани при
стирке в стиральных машинах,%,
не болееПротеолитическая активность, едт-*Гранулированный ■} Гранулированныйпорошокпорошокбелого цветабелого цвета80909090858555Принятой отдушки10,0-11,09,0-10,515,0+2,015,0+2,0-1,0-1,05,0 ±1,05,0 ±1,019,5± 1,522,5 ±1,52,0± 0,3-0.3-> В наличииТоже10± 5 '10,0± 5,0100100100_18—-500ных СМС, в табл. 2 даны технические характеристики стиральных порошков "МОН” и
”БИОН”. Производство порошкообразных СМС в нашей стране развивается высокими
темпами и сопровождается расширением и совершенствованием ассортимента. Основные
тенденции, определяющие дальнейшее изменение ассортимента порошкообразных СМС:
снижение энергетических, материальных и трудовых затрат в процессе их производства и
потребления; обеспечение мбр, направленных на защиту здоровья человека и окружающей
среды; улучшение потребительских свойств выпускаемых препаратов.
1.	ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
МОЮЩИХ ПОВЕРХНОСТНО-АКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ1.1.	Классификация ПАВВсе поверхностно-активные вещества делятся на четыре класса:
анионоактивные, катионоактивные, неионогенные и амфолитные.Анионоактивные ПАВ - это соединения, которые в водных раство¬
рах диссоциируют с образованием анионов (отрицательно заряжен¬
ных ионов), обусловливающих поверхностную активность.На долю анионоактивных из всех производимых ПАВ приходится
более 70%. Среди них наибольшее значение имеют алкилбензолсуль-
фонаты натрия, алкилсульфонаты натрия и алкилсульфаты натрия.
Алкилбензолсульфонатами называются соли сульфокислот аромати¬
ческих соединений, алкилсульфатами-соли сульфоэфиров спиртов и
алкилсульфонатами- соли сульфокислот алканов.В-^"~^-503Ма ** В-^~^-50з + №+ алкилбензолсульфонат;В-ЗОзЫа^ К-50з + Ыа+	первичный алкипсульфонаг;В	Я ч^СН-ЗОзМа^ ^СН-ЗО^ + Ма+	вторичныйК'	В' ^	алкилсульфонат |0-050з Ыа53 Р-ОЗОз" + Ма+	первичный алкилсульфат ’Vк.^СН-ОЗОзИа** СН-050з+№+ вторичным
0'^	Р''	алкилсульфатК',К' - неразветвленные углеводородные радикалы длиной от 10 до
20 атомов углерода.Катионоактивные ПАВ - это соединения, которые в водном раст¬
воре диссоциируют с образованием катионов, определяющих поверх-12ностную активность. Одним из представителей катионоактивных ПАВ (
являются:РМН2	Р21ЧН	^первичный	вторичный третичныйамин	амин	аминСНз	СН3 _+	четвертичная сольаммония илиСГтриметилалкилам*
СН3	*" снз "	монийхлоридуп3	'|,пзР-М-СН3С1**Р-М-СН3 +<*■ сн3 ^ 1 СНз[В*^усн2-М^^]с| * [В'^3‘СН2_М^3]+ + СГчетвертичная соль пиридинил или алкилбензилпиридиний-
хлорид (катапин)СН3 СН3I	IЫ-ОР ** Р-Ы О	оксид третичного аминаI	Iсн3 сн3гидроксиламин- аминооксидная
нал форма	формаОбъемы производства и потребления катионоактивных ПАВ значи¬
тельно меньше анионоактивных, однако выпуск их увеличивается,
так как они обладают ценными свойствами - бактерицидностью.В синтетических моющих средствах с дезинфицирующим действием
используются четвертичные аммониевые соли первичных, вторичных
и третичных аминов, а в последнее время и оксиды аминов.Неионогенные ПАВ - это соединения, которые растворяются в воде,
не ионизируясь. Растворимость неионогенных ПАВ в воде обусловли¬
вается наличием в них функциональных групп. Как правило, они
образуют гидраты в водном растворе вследствие возникновения
водородных связей между молекулами воды и атомами кислорода
полиэтиленгликолевой части молекулы ПАВ.Р-СН2-СН2-О-(СН2-СН2-О)п-СН2-СН2-0Нн-о-нК неионогенным ПАВ относятся:Р0(СгН40)пН - полигликолевые эфиры жирных спиртов;ВС00(С2Н40)пН - полигликолевые эфиры жирных кислот;ВСОЫЬКСгЩСОпН - полигликолевые эфиры амидов жирныхкислот;13
К-/ у0(с2н40)пн 0,— полигликолевые эфиры соединений
'=='	с алкилароматическими группами;Р0(С2Н40)ПН - ацилированные или алкилированные
полигликолевые эфиры алкиламидов.чВ0(С2Н40)пНКроме указанных имеется множество других неионогенных ПАВ.По объему производства и потребления неионогенных ПАВ стоят на
втором месте после анионоактивных; биоразлагаемость их достигает
100%. Они хорошо стабилизируют пены и оказывают благоприятное
действие на ткани, меха и кожу. Поскольку неиогенные ПАВ в боль¬
шинстве случаев бывают жидкими или пастообразными, они большей
частью используются в жидких или пастообразных моющих средствах;
в порошкообразные вводятся в виде добавок [2- 6% (масс.)].Амфолитные ПАВ - это соединения, которые в водных растворах
ионизируются и ведут себя в зависимости от условий (главным обра¬
зом от рН среды), т. е. в кислом растворе проявляют свойства катионо¬
активных, а в щелочном растворе - анионоактивных поверхностно¬
активных веществ.+ + - -
ОЫ Н2СН2СООН ^ РШН2СН2СОО ** Я1ЧНСН2СООкатионные неионогенныв анионные свойства
свойства	свойстварН<4	рН = 4-9	рН > 9Амфолитные ПАВ широко применяются в производстве пеномою¬
щих средств и шампуней благодаря их мягкому воздействию на кожу.1.2.	Механизм действия моющих ПАВОсобенность строения молекулы ПАВ, состоящей из гидрофобной и
гидрофильной частей, обусловливает его специфические свойства,
которые эффективно используются в процессе отмывания загрязне¬
ний. Рассмотрим главные из свойств, определяющие практическое
назначение и применение ПАВ.1.2.1.	Строение молекул и поверхностная активностьПоверхностно-активные вещества обладают способностью адсор¬
бироваться на поверхностях раздела фаз и понижать их поверхностное
натяжение. Величина поверхностного натяжения жидкостей сильно
влияет на скорость и полноту удалёния загрязнений с очищаемой
поверхности. Каждая молекула ПАВ, находящаяся в жидкости, ис¬
пытывает притяжение со стороны всех окружающих ее молекул, и
равнодействующая этих сил равна нулю. Молекулы, находящиеся на
поверхности, обладают избыточной (нескомпенсированной) энергией и
стремятся уйти с поверхности вглубь, тем самым сжимая поверхность.
14Таким образом, поверхностное натяжение - мера некомпенсирован-
ности межмолекулярных сил в поверхностном (межфазовом) слое;
измеряется в Н/м, Дж/м2 или эрг/см2. Поверхностное натяжение воды
составляет 72,8 мН/м при 20 °С, большинства органических раствори¬
телей — от 20 до 60 мН/м.Известно, что чем выше поверхностное натяжение жидкости или
раствора, тем труднее отмываются загрязнения. Поверхностно-актив¬
ные вещества обладают свойством понижать поверхностное натяже¬
ние на границе раздела фаз жидкость-жидкость и жидкость-твер¬
дое тело.Поверхностно-активные вещества - это, как правило, органичес¬
кие соединения, молекулы которых содержат атомные группы, сильно
различающиеся по силе взаимодействия с растворителем, например с
водой. Так, в молекулах ПАВ имеются лиофильные и лиофобные
(обычно гидрофильные и гидрофобные) группы. Слабое взаимодей¬
ствие с водой гидрофобных групп вызывает стремление молекулы
перейти из водной среды в углеводородную, гидрофильные группы,
наоборот, удерживают молекулу в водной среде. Таким образом
поверхностная активность молекулы обусловливается гидрофобны¬
ми радикалами, а растворимость в воде - гидрофильными группами.
Ионные ПАВ диссоциируют в воде на ионы, один из которых обладают
адсорбционной (поверхностной) активностью, поэтому они накапли¬
ваются в поверхностном слое, другие (противоионы) не обладают ею,
поэтому они уходят в раствор.Таким образом, проявление поверхностной активности моющих
веществ обусловлено дифильностью молекулы ПАВ.Адсорбция гидрофильных групп молекул ПАВ на поверхности
раздела фаз (на поверхности загрязнения) вызывает понижение по¬
верхностного натяжения, что и обеспечивает перевод загрязнений в
раствор, т. е. отмывку загрязнений с ткани или другой поверхности.
На этом, собственно, и основанф применение ПАВ в СМС.Различные ПАВ неодинаково понижают поверхностное натяжение
растворов. Так, в случае линейных алкилбензолсульфонатов поверх¬
ностное натяжение уменьшается при увеличении концентрации ПАВ;
кроме того, оно меньше для алкилбензолсульфонатов с фенильной
группой, смещенной к середине алкильной цепи. Для алкилбензол¬
сульфонатов с разветвленной алкильной цепью поверхностное натя¬
жение ниже, чем для таковых с нормальной алкильной цепью. Высо¬
кой поверхностной активностью обладают алкилсульфонат. типа
додецилсульфонатов, вторичные алкилсульфонаты, меньшей - пер¬
вичные; у последних она возрастает по мере возрастания молекуляр¬
ной массы и максимального значения достигает у гексадецил- и окта-
децилсульфоната натрия. В случае алкилсульфатов поверхностное
натяжение уменьшается по мере увеличения концентрации их в
растворе, но до определенного предела, за которым оно остается
постоянным. Поверхностная активность алкилсульфонатов повышает¬
ся также при увеличении длины их углеводородной цепи, перемеще-15
нии сульфатной группы к середине молекулы и разветвлений молеку¬
лы.Катионактивные ПАВ, содержащие не менее десяти углеродных
атомов в алкильной цепи, проявляют специфические поверхностно¬
активные свойства. В водных и неводных растворах четвертичные
соли аммония, содержащие хотя бы один длинноцепочный радикал
(К > Сю), снижают поверхностное натяжение, ускоряют смачивание,
способствуют ценообразованию, эмульгированию и диспергированию.
В отличие от других ПАВ их поверхностно-активные и иные свойства
обусловлены строением катиона, где гидрофильной частью является
положительно заряженный атом азота, а гидрофобной - углеводород¬
ные и другие радикалы, присоединенные к азоту. Катион аммония
прочно адсорбируются на отрицательно заряженных твердых поверх¬
ностях: силикатных материалах, стекле, металлах и их рудах, пласт¬
массах, белковых и целлюлозных волокнах и т. д. Адсорбированные
молекулы удерживаются посредством электростатического притяже¬
ния между отрицательно заряженными группами поверхности мате¬
риала и положительно заряженным азотом. Адсорбция четвертичных
солей аммония на твердой поверхности защищает ее от коррозии и
придает антистатические свойства металлическим, пластмассовым,
текстильным и другим материалам. Бактерицидная и фунгицидная
активность катионоактивных ПАВ обусловливается адсорбцией
молекул четвертичных солей на отрицательно заряженных участках
клеток бактерий и водорослей, что нарушает у них обмен веществ и
приводит к гибели.Катион четвертичного аммония способен соединяться с анионами
различного состава и анионными комплексами ряда тяжелых и транс¬
урановых металлов. Эти свойства используются в горно-рудной и
атомной промышленности для очистки и выделения из руд ценных
металлов.Из солей четвертичного пиридиния с бензольным радикалом наи¬
более широко известен катапин (алкилбензилпиридинийхлорид). Он
представляет собой светло-коричневую пасту, хорошо растворимую в
воде. Катапин обладает хорошей поверхностной активностью, смачи¬
вающей, пенообразующей и эмульгирующей способностями, бактери¬
цидными свойствами, высокой ингибирующей способностью. Применя¬
ется в нефтяной промышленности в качестве ингибитора, в пищевой -
в составе бактерицидных СМС для мойки посуды и в строительном
деле.Поверхностной активностью обладают оксиды третичных аминов -
продукты реакции третичных аминов и пероксида водорода. Это
бесцветные кристаллические вещества, обладающие хорошей гигро¬
скопичностью; трудно поддаются сушке (за счет образующейся с водой
водородной связи). Безводные оксиды аминов термически неустой¬
чивы, плавятся и разлагаются при температуре от 60 до 120 °С, легко
растворяются в воде с образованием вязких сиропообразных жидкос¬
тей. Особенностью оксидов аминов является их двойственное пове¬16дение в водных растворах. В щелочных, нейтральных и слабокислых
растворах они ведут себя как неионогенные ПАВ, а в Сильнокислых
растворах - как катионоактивные ПАВ.Амфолитные ПАВ обладают хорошей поверхностной активностью;
поверхностное натяжение их растворов минимально при рН, соответ¬
ствующем их изоэлектрическим точкам.Введение электролитов в моющий раствор и увеличение температу¬
ры значительно понижают поверхностное натяжение.1.2.2.	Мицеллообразование ПАВРастворение коллоидных ПАВ имеет свои особенности: после дос¬
тижения предела растворимости они образуют в растворителе конгло¬
мераты, называемые мицеллами. Эффективность моющего действия
при стирке сильно зависит от наличия мицелл в растворе. Образова*
нию мицелл способствует понижение температуры, Увеличение мо¬
лекулярной массы и концентрации ПАВ, наличие в растворе электро¬
литов.Таблица 3. Значения ККМ (в ммоль/л) для соединений ПАВ различного строенияПАВККМ при длине углеводородной цепи11012141618Алкилсульфаты нат¬
рия с сульфатной
группой в положении*:1136,0—8,652,400,580,1652180,0——3,30—0,263———4,30--4---5,151.»0,455———6,75——б--—-2,350,727———9,7——8.———4,25—Алкилбензолсульфонатынатрия**:с н-алкильной цепью10,63,71,190,660,535-с разветвленной ал¬25,48,483,23,32—■-кильной цепью
Алкилсульфонаты натрия:из а-олефинов—22,5—3,71,91,2первичные (50 °С)—34,89,24,30,470,12вторичные (40 °С)—73,911,07,01,00,2Алкилбензолсульфонаты натрия —2,4711,03,71,00.8из а-олефиновАлкилбензилдиметилам--24,05,02,21,4—моний хлорид (40 °С)* Намерения проводили при 40 *С.
** Намерения проводили при 75 *С.17
Концентрация ПАВ в растворе, при которой наблюдается образо¬
вание мицелл, называется критической концентрацией мицеллообра-
зования (ККМ). При этой концентрации моющая способность раство¬
ров, как правило, является наивысшей; дальнейшее увеличение
концентрации ПАВ не приводит к увеличению моющей способности
раствора. Уменьшение концентрации ПАВ в растворе также снижает
моющую способность. Следовательно, по ККМ можно определять
максимальное количество ПАВ, необходимое для наиболее эффектив¬
ного моющего воздействия СМС. Так, при домашней стирке и в прачеч¬
ных оптимальные концентрации моющих веществ составляют: для до¬
машней стирки хлопчатобумажных тканей -2-3 г/л, в прачечных -
1-2 г/л; для стирки шерстяных и шелковых тканей - 0,7- 2,5 г/л.Критическая концентрация мицеллообразования зависит от стро¬
ения углеводородного радикала молекулы ПАВ. Для алкилбензол¬
сульфонатов: с увеличением углеводородного радикала ККМ умень¬
шается, разветвление алкильного радикала и перемещение фенильной
группы к середине цепи приводит к увеличению ККМ. Введение в
раствор небольшого количества длинноцепочечных спиртов значи¬
тельно понижает порог ККМ.Для алкилсульфонатов и алкилсульфатов: чем длиннее алкильная
цепь, тем меньше ККМ, и повышается она по мере перемещения
сульфогрупп к центру молекулы.(табл. 3).Критическая концентрация мицеллообразования у неиогенных ПАВ
ниже, чем у анионоактивных. Например, ККМ у оксиэтилированных
спиртов - 0,005% (масс.), оксоспиртов - 0,001% (масс.). Она повыша¬
ется с увеличением длины полиоксиэтиленовой цепи.ККМ катионоактивных ПАВ, как и у других ПАВ, уменьшается с
увеличением длины алкильной цени и при введении в раствор элект¬
ролитов.1.2.3.	Растворимость ПАВАнионоактивные ПАВ обладают хорошей растворимостью в воде.
Увеличение температуры и скорости перемешивания раствора, а также
уменьшение молекулярной массы ПАВ способствуют повышению их
растворимости (табл. 4).Все линейные алкилбензолсульфонаты с углеводородной цепью
менее пятнадцати атомов углерода хорошо растворимы в воде, но
растворимость их понижается с дальнейшим удлинением цепи. Алкил¬
бензолсульфонаты с разветвленной цепью, у которых фенильная
группа находится в середине цепи, обладают более высокой раствори¬
мостью.Нормальные первичные алкилсульфонаты труднорастворимы в
воде, и растворимость их уменьшается с увеличением молекулярной
массы, но она увеличивается при перемещении сульфонатной группы к
середине алкильной цепи (в положените 3,4,5 и т. д.). Вторичные
алкилсульфонаты легко растворяются в воде и некоторых органичес¬
ких растворителях.18Таблица 4, Растворимость ПАВ (в кг/м3) для соединений различного строенияПАВРастворимость при длине углеводородной цепи101214161810-18Первичные алкилсульфаты
натрия при температуре, °С:25440271,00,450,3300504804504303203,247075490470440360320-Первичные алкилсульфонаты
натрия нз а-олефинов при
температуре, °С:251,930,1910,044062,36,540,0870,02——45-31,40,7-0,012—50——8,290,12——60-—32,960,00,08—70——-20,011,5—Вторичные алкилсульфонаты—54,035,028,050,0натрия при 25 °С
Алкенсульфонаты натрия из
а-олефинов при темпера-25155,740,030,015,05,0-50370,0260,0**■45,832,0Насыщенные алкилсульфаты с разветвленной цепью обладают
лучшей растворимостью, чем алкилсульфаты с цепью нормального
строения. Растворимость алкилсульфатов падает с увеличением
молекулярной массы, но увеличивается при повышении температуры
раствора. Растворимость вторичных алкилсульфатов выше, чем пер¬
вичных одинаковой молекулярной массы, и возрастает с перемеще¬
нием сульфатной группы от начала алкильной цепи к центру.Все катионоактивные ПАВ - от кристаллических до жидкостей -
полностью растворимы в воде, скорость растворения их увеличивается
с возрастанием температуры и скорости перемешивания раствора.Хорошо растворимы в воде четвертичные аммониевы соли с одним
длинноцепочечным (С ^ 10) и тремя короткими радикалами (С < 4).Неионогенные ПАВ - это, как правило, пастообразные вещества,
температура плавления которых возрастает при увеличении степени
оксиэтилирования. В зависимости от числа присоединенных молекул
этиленоксида неионогенные ПАВ могут быть жидкими, пастообразны¬
ми и твердыми. При растворении в воде эфирные атомы кислорода при¬
соединяются посредством водородной связи к молекулам воды.
Растворимость неионогенных ПАВ в воде повышается с увеличением
числа присоединенных молекул этиленоксида или в присутствии19
других поверхностно-активных веществ, но понижается с ростом
температуры.Амфолитные ПАВ хорошо растворяются в воде, растворимость их
уменьшается с увеличением числа углеродных атомов в цепи.1.2.4.	Смачивающее действие ПАВОдним из важнейших факторов, определяющих скорость моющего
действия растворов СМС, является смачиваемость. Смачиваемость -
это физическое явление, происходящее на границе соприкосновения
трех фаз, одна из которых твердое тело, а две другие - жидкости или
жидкость и газ. При смачивании молекулы жидкости взаимодействуют
с молекулами твердого тела (например, загрязнения) и жидкость
растекается по поверхности, покрывая ее. В данном случае силы
межмолекулярного взаимодействия между жидкостью и твердым
телом больше, чем между молекулами жидкости, т. е. смачиваемость
твердого тела тем лучше, чем меньше взаимодействие между моле¬
кулами жидкости. Увеличению смачивающей способности способст¬
вует введение в моющий раствор ПАВ, понижающих его поверхност¬
ное натяжение. Наличие на поверхности ткани жировых веществ
придает ей водоотталкивающие (гидрофобные) свойства. Это затруд¬
няет смачиваемость загрязнений и их отмывку. Адсорбция молекул
ПАВ на частицах жировых загрязнений увеличивает их смачиваемость
и переводит их с поверхности ткани в моющий раствор. Следователь¬
но, ПАВ в растворе способствует удалению загрязнений с поверхнос¬
ти ткани.■ Наименьшей смачивающей способностью из моющих веществ обла¬
дают растворы мыл, более высокой - алкилсульфаты и. наибольшей -
алкилсульфонаты.Для любых ПАВ максимальная смачиваемость достигается рань-
ще, чем максимальное моющее действие.Для ПАВ с разветвленной насыщенной цепью смачивающая способ¬
ность увеличивается для соединений с большим числом углеродных
атомов цепи и с гидрофильной группой, расположенной ближе к
центру углеводородной цепи.У линейных алкилбензолсульфонатов смачиваемость повышается
по мере перемещения фенилъной группы к середине алкильной цепи.
Также она увеличивается с увеличением температуры и концент¬
рации растворов, удлинением цепи до .12 атомов углерода. Удлинение
алкильной цепи свыше 12 атомов углерода ведет к уменьшению сма¬
чиваемой способности вещества. Разветвленные алкилбензолсуль-
фонаты - лучшие смачиватели, и эта способность у них возрастает при
увеличении длины алкильной цепи от 9 до 16 атомов углерода, а
также при перемещении фенильной группы к середине алкильной
цепи.У алкилсульфонатов, как и у многих анионоактивных ПАВ, смачи¬
вающая способность для соединений с одинаковой длиной углево¬20дородной цепи повышается по мере смещения сульфогруппы к сере¬
дине молекулы.Смачивающая способность растворов- первичных алкилсульфа-
тов повышается с увеличением их молекулярной массы, растворов
вторичных алкилсульфатов - по мере перемещения сульфатной
группы к центру молекулы. Вторичные алкилсульфаты обладают
лучшей смачивающей способностью, чем первичные той же молеку¬
лярной массы.Смачивающая способность неионогенных ПАВ понижается по мере
увеличения числа присоединенных молекул этиленоксида. ПАВ с
небольшим количеством присоединенных молекул этиленоксида
обладают хорошей смачивающей способностью при температуре 20 °С и
плохой - при 60 °С и выше.Катионоактивные и амфолитные ПАВ обладают умеренной смачи¬
вающей способностью.1.2.5.	Эмульгирующая и пенообразующая способность ПАВВ загрязнениях обычно содержится большое количество жиров и
минеральных веществ. Одним из путей удаления таких загрязнений с
тканей является эмульгирование их моющими средствами. Благо¬
даря образованию эмульсий частицы загрязнений остаются в растворе
и не осаждаются на ткань. Эмульсии представляют собой системы, для
которых мельчайшие капли одной жидкости (дисперсной фазы) рас¬
пределены в другой жидкости (дисперсионной среде). Для увеличе¬
ния устойчивости эмульсий служат ПАВ, которые понижают межфа-
зовое поверхностное натяжение между частицами загрязнений и
воды.При попадании в растворы ПАВ газа образуется пена. Пена являет¬
ся гетерогенной системой, в которой пузырьки газа разделены тон¬
кими прослойками жидкости. Образование пены связано с большим
увеличением поверхности, и это возможно только при малом поверх¬
ностном натяжении растворов. Частицы загрязнения могут распола¬
гаться между пузырьками воздуха и выноситься на поверхность
раствора.Пенообразующая способность ПАВ характеризуется, наряду с
поверхностной активностью самого ПАВ, механической прочностью и
вязкостью образованных пленок. Образование пены и ее устойчивость
зависят от ряда факторов: молекулярной массы и структуры молекул
ПАВ, концентрации ПАВ, температуры и рН раствора, жесткости воды в
растворе (табл. 5).Алкилбензолсульфонаты обладают лучшей пенообразующей способ¬
ностью, когда сульфогруппа находится в орто-положении, чем-в
поро-положении. У линейных алкилбензолсульфонатов пенообразую¬
щая способность зависит от длины алкильной цепи и увеличивается
для соединений с числом углеродных атомов в алкильной цепи от 4 до
14, после чего снижается для соединений с С = 16 - 18. Максимальной21
Таблица 5. Пенообразующая способность ПАВ для соединений различного строенияВысота пены* (мм) при длине углеводородной цепи891012141618Первичные алкилсульфаты
натрия, 0,05% (масс.)---140190150145Алкилбензолсульфонаты натрия155160180185155500Алкеноксисульфонаты натрия из
а-олефинов 0,125% (масс.) при 50 °С
Алкилсульфонаты натрия:42330360132первичные, 0,125% (масс.)———18014012055вторичные** 0,025% (масс.), при 70 °С———300500800500из а-олефинов, 0,125% (масс.), при 50 °С-8724035519540* Измерения проводили в жесткой воде (5,35 мпкв/л).
** Приведенные значения — объем пены в мкАпенообразующей способностью обладает додецилбензолсульфонат
(С = 12). Умеренное разветвление алкильной цепи ведет к повышению
способности ПАВ к образованию пены.Пенообразующая способность алкилбензолсульфонатов снижается с
увеличением жесткости воды, и чем длиннее алкильная цепь, тем
больше она уменьшается.Некоторые алкилбензолсульфонаты и технический сульфонол в
жесткой воде при температуре до 20 °С практически не пенятся.Хорошими эмульгаторами среди алкилсульфонатов являются
соединения с числом углеродных атомов в алкильной цепи от 10 до 16.
Первичные алкилсульфонаты образуют низкую, но более устойчивую
пену. Вторичные алкилсульфонаты обладают высокой пенообразую¬
щей способностью, но получаемая пена недостаточно устойчива. При
перемещении сульфогруппы к середине алкильной цепи пенообразую¬
щая способность алкилсульфонатов увеличивается. Максимальной
пенообразующей способностью обладают растворы гексадецилсуль-
фоната (С = 16).Пенообразующая способность первичных алкилсульфатов повыша¬
ется с увеличением молекулярной массы до додецилсульфата (С=12), а
затем понижается вследствие уменьшения растворимости более
высокомолекулярных соединений. У вторичных алкилсульфатов она
повышается при перемещении сульфатной группы к середине алкиль¬
ной цепи. На пенообразующую способность первичных и вторичных
алкилсульфатов положительно влияет добавление в раствор жирных
спиртов и электролитов. В жесткой воде пенообразующая способность
высокомолекулярных алкилсульфатов резко снижается за счет обра¬
зования нерастворимых кальциевых и других солей.Катионоактивные ПАВ обладают пониженной пенообразующей
способностью.22/Амфолитные ПАВ - хорошие пенообразующие средства, применяют¬
ся в основном для изготовления жидких шампуней.Пенообразующая способность неионогенных ПАВ зависит от числа
присоединенных молекул этиленоксида, температуры, концентрации,
но не зависит от жесткости воды. Она повышается с увеличением
числа присоединенных молекул этиленоксида (но не более десяти
молекул). Неионогенные ПАВ с высоким содержанием молекул эти¬
леноксида являются пеногасителями в составе рецептур низкопенных
СМС.Для пеноустойчивости к растворам добавляют этаноламины. В
качестве пеногасителей применяются мыла жирных кислот, силиконы
и другие вещества.1.2.6.	Солюбилизирующая способность ПАВНекоторые жиры и углеводороды не поддаются растворению в воде,
однако в растворах ПАВ определенной концентрации они образуют
коллоидную систему. Равновесный процесс растворения нераствори¬
мых в воде веществ мицеллярными растворами называется солюби¬
лизацией. В процессе солюбилизации растворяемые низкомолекуляр¬
ные углеводороды внедряются в мицеллу, а высокомолекулярные
углеводороды - между отдельными мицеллами, но и те и другие
переходят в раствор.На солюбилизацию оказывают влияние: длина и разветвленность
цепи ПАВ, положение сульфогруппы, температура раствора, его кон¬
центрация, добавки и т. д.Так, увеличение алкильной цепи алкилбензолсульфонатов ведет к
заметному снижению солюбилизации, добавление же в моющий раст¬
вор длинноцепочных спиртов, аминов и электролитов значительно ее
повышает.Растворы алкилсульфонатов обладают высокой солюбилизирующей
способностью, она значительно увеличивается в присутствии поляр¬
ных растворителей.Солюбилизирующая способность алкилсульфатов увеличивается с
повышением молекулярной массы или при увеличении их концентра¬
ции в растворе. Соединения с разветвленной цепью обладают лучшей
солюбилизирующей способностью, чем с неразветвленной.Солюбилизирующая способность вторичных алкилсульфатов ниже,
чем первичных, прибавление в раствор электролитов ведет к ее
увеличению.В водных растворах соли четвертичного аммония образуют мицел¬
лы и проявляют солюбилизирующую способность. Характерно, что
поверхностная активность и солюбилизирующая способность смеси со¬
лей четвертйчнвго аммония с длиной углеводородной цепи от Ю до 20
атомов углерода значительно выше, чем у отдельных соединений.Неионогенные ПАВ обладают наивысшей солюбилизирующей спо¬
собностью. Она возрастает с увеличением длины полиэтиленгликоле-
вой цепи, достигая максимума при наличии в цепи 27 молекул этиле¬
ноксида.23
1.2.7.	Моющее действие ПАВ. Все свойства ПАВ рассматривались с точки зрения их влияния на
моющее действие. Моющее действие характеризуется эффективностью
удаления загрязнений с поверхности тканей и твердых поверхностей и
определяется: природой твердых поверхностей (металл, стекло,
пластическая масса), состоянием очищаемой поверхности, природой и
структурой ткани, характером и интенсивностью загрязнения, свойст¬
вами моющих средств и их концентрацией, степенью жесткости воды,
температурой раствора, силой механического воздействия на очищае¬
мую поверхность, продолжительностью стирки.Природа волокна и его структура оказывают большое влияние на
удаление загрязнений с него. Волокна шерсти, например, имеют
зазубрины, а волокна натурального шелка, искусственные и синтети¬
ческие волокна имеют гладкую и ровную поверхность; хлопок обла¬
дает волокнистой структурой.Прочность удерживания загрязнений на поверхности ткани и
возможность их удаления в большой степени зависят от способности
волокон к водоудерживанию. Способность удерживания воды
[в % (масс.)]: амидными волокнами - 13, ацетатным шелком - 27,
шерстью - 42, хлопком - 45, вискозным шелком - 95. В такой же
последовательности возрастает и трудность удаления загрязнений в
процессе стирки.Все загрязнения на тканях подразделяются на водорастворимые
(сахар, крахмал, мука, соли и органические кислоты фруктов, овощей
и др.) и водонерастЪоримые (глина, уголь, пыль, сажа, цемент, смазоч¬
ные масла, соли, краски, жиры и др.), хотя, как правило, загрязнения
бывают смешанного вида.Водорастворимые загрязнения легко удаляются водой. Нераствори¬
мые загрязнения эмульгируются моющими средствами. Жирные кисло¬
ты с ионами железа моющего раствора образуют нерастворимые соеди¬
нения, которые осаждаются на ткани и придают ей стойкий желтый от¬
тенок. Пигментные мелкодисперсные загрязнения особенно трудно
удаляются при стирке.При стирке важную роль играет качество воды, особенно ее жест¬
кость. В случае применения таких средств, как натуральные мыла или
СМС на основе алкилсульфатов с длинной цепью и алкилбензолсуль¬
фонатов, в жесткой воде образуются нерастворимые кальциевые и
магниевые соли. При этом не достигается требуемое качество стирки и
происходит перерасход моющих средств.Повышение температуры моющего раствора в ряде случаев увели¬
чивает моющий эффект, поскольку при этом понижается вязкость
жировых загрязнений, увеличивается их растворимость, смачивае¬
мость и улучшается их нейтрализация и т.д. Однако повышение
температуры называет ряд отрицательных моментов: снижение по¬
верхностной активности легкорастворимых ПАВ, устойчивости эмуль¬
сий и пены, удорожание стирки; кроме того, для шерсти, шелка и
синтетических тканей - повышение износа тканей.24На эффективность моющего действия помимо свойств моющих
средств влияет еще и степень механического воздействия. Механичес¬
кое воздействие при стирке обеспечивает быстрое смачивание ткани,
равномерное распределение моющего средства в объеме ванны и
удаление загрязнений со всей поверхности ткани. Интенсивное меха¬
ническое воздействие на ткань особенно эффективно в первые 10 мин
стирки, далее эффект снижается. Отношение массы моющего раствора
к массе ткани называется водным модулем-. Его оптимальное значение
для промышленных прачечных - 5, для домашней стирки - 15-20.Моющее действие нормальных алкилбензолсульфонатов начинает
проявляться у децилбензолсульфоната (С = 10) и возрастает с увели¬
чением гидрофобности молекулы (С = 10 - 14), однако для соединений
С16 “ С18 оно уменьшается. Для этих веществ (С = 16 - 18) повышение
температуры положительно сказывается на моющем действии. Развет¬
вление алкильной цепи или перемещение фенильной группы к центру
алкильной цепи понижает моющую способность алкилбензосульфо-
натов. По данным литературы, максимальное моющее действие наблю¬
дается у н-алкилбензолсульфонатов, в том случае, если фенильная
группа присоединена в первому или второму углеродному атому
алкильной цепи. Наибольшей моющей способностью обладают доде-
цилбензолсульфонаты (С = 12) при концентрации их в растворе3	ммоль/л. При низких концентрациях ПАВ (1,5 ммоль/л) наиболее
высокую моющую способность проявляют те соединения, у которых
фенильная группа располагается у второго или третьего углеродного
атома алкильной цепи. Повышение щелочности среды увеличивает
моющую способность ПАВ (табл. 6).Моющая способность технических алкилбензолсульфонатов незна¬
чительно снижается при стирке в жесткой воде с концентрацией ПАВ
от 2 до 14 ммоль/л.В моющем процессе важную роль играет антиресорбционная способ¬
ность ПАВ, которая для алкилбензолсульфонатов ниже, чем для мыла,
но в присутствии добавок - КМЦ и триполифосфата натрия - резко
увеличивается.Моющая способность растворов алкилсульфонатов ниже, чем
алкилбензолсульфонатов. У алкилсульфонатов она понижается с
перемещением гидрофильной (сульфонатной) группы к середине
алкильной цепи. Максимальной моющей способностью обладают
алкилсульфонаты с положением сульфогруппы у первого и второго
углеродного атома алкильной цепи; соединения с иным положением
сульфогруппы обладают меньшей моющей способностью.Моющее действие алкилсульфатов зависит от длины и строения
углеводородного радикала, места и положения в ней сульфатной
группы. Растворы алкилсульфатов низкой молекулярной массы
моющим действием не обладают. Оно начинает проявляться у доде-
цилсульфатов (С = 12) и возрастает с увеличением длины алкильной
цепи соединений до октадецилсульфата (С = 18). В жесткой воде
моющее действие алкилсульфатов понижается из-за образования25
Таблица 6. Моющая способность* ПАВ (в %) для соединений различного строенияПАВМоющее действие при длине углеводородной цепи8. Ю111213141618Первичные алкилсульфаты натрия,
% (масс.):0,272834300,1—7—25—3216120,05—7—19—2777Алкилбензолсульфонаты натрия,182526302928-—0,25 % (масс.)Первичные алкилсульфонаты натрия
из олефинов, % (масс.):0,25171719290,125--—1514—17250,06---98-1322* Измерения проводили при 50 *С в жесткой воде (5,35 мг-аке/л)..нерастворимых кальциевых солей, но в присутствии добавки - три¬
полифосфата натрия - их моющая способность возрастает. Растворы
алкилсульфатов с разветвленной углеводородной цепью и удаленной
от начала цепи сульфогруппой обладают пониженной моющей способ¬
ностью. Алкилсульфаты на основе спиртов, полученных гидрогеноли-
зом синтетических жирных кислот (СЖК) и имеющие в алифатической
цепи от 12 до 18 углеродных атомов, являются хорошими моющими
веществами. Они превосходят по моющему действию все синтетичес¬
кие моющие средства анионного типа и находят широкое применение
в производстве СМС в виде порошков, паст, жидкостей и др.Смесь алкилсульфонатов и алкилсульфатов в соотношении 1:1
обладает значительно большей моющей способностью, чем каждое
вещество в отдельности.Наряду с алкилбензолсульфонатами, алкилсульфонатами и алкил-
сульфатами синтезированы новые ПАВ: алкилфосфаты и олефинсуль-
фонаты, обладающие высокой моющей способностью, хорошей раство¬
римостью в воде и высокой биохимической разлагаемостью.Растворы катионоактивных аминов обладают умеренной, а алкил-
бензилпиридинийхлорид - хорошей моющей способностью. Он широко
применяется в СМС. Высоко оцениваются его бактерицидные, антиста¬
тические и умягчающие (мягчитель ткани) свойства.Водные растворы оксидов алкилдиметиламинов, имеющих в ал¬
кильной цепи более 10 атомов углерода, проявляют хорошие поверх¬
ностные и моющие свойства, образуют устойчивую пену. Наибольшее
проявление этих свойств наблюдается у соединений с 13 атомами
углерода в алифатической цепи. Оксиды алкилдиметиламинов сов¬
местимы со всеми иными видами ПАВ и не чувствительны к жесткости
26воды и рН раствора. В смесях с анионоактивными ПАВ они проявляют
синергизм моющего действия. Оксиды аминов, действующие смягчаю¬
ще на волосы и кожу человека, используются в шампунях, космети¬
ческих и других бытовых моющих средствах.1.3.	Термическая устойчивость ПАВХимическая технология производства порошкообразных СМС
башенным способом сопряжена с воздействием повышенной темпера¬
туры на компоненты СМС при сушке. Термическая устойчивость ПАВ
зависит от их строения, продолжительности термического воздействия
и температуры. Алкилбензолсульфонаты - самые распространенные
ПАВ среди моющих веществ - обладают высокой термической устой¬
чивостью, температура воспламенения алкилбензолсульфоната -
150 °С, самовоспламенения - 395 °С.Алкилсульфонаты - весьма термостойкие соединения, температура
самовоспламенения у большинства из них - до 270 °С.Первичные алкилсульфаты - достаточно устойчивые соединения,
они не разлагаются при нагревании до 190 °С. Однако продолжитель¬
ное воздействие повышенных температур приводит к их распаду с
образованием ненасыщенных углеводородов и гидросульфата натрия,
что весьма нежелательно, так как вызывает перерасход ПАВ, снижение
производительности установки:КСНгСНгОЗОз^-^ КСН=СН2 + №Н504.Вторичные алкилсульфаты термически малоустойчивы и не приме¬
няются в производстве СМС башенным методом. Их термический
распад начинается при 120 °С, а при 135 °С они полностью разлагаются.Катионоактивные ПАВ менее устойчивы, чем анионоактивные, их
разложение начинается при температуре свыше 150 °С.Амфолитные ПАВ - пеномоющие средства - термически малоустой¬
чивы. Они применяются в основном при изготовлении жидких шампу¬
ней, производство которых не связано с использованием высоких
температур.1.4.	Биохимическая разлагаемость ПАВЗащита окружающей среды при производстве и применении СМС
является обязательным условием. Непрерывно возрастающее произ¬
водство и потребление СМС и ПАВ увеличивают загрязнение водое¬
мов. Наиболее эффективным и экономичным методом очистки сточ¬
ных вод является биохимический метод.Биохимическая разлагаемость - это разложение органических
веществ СМС под действием ферментов, производимых бактериями и
другими микроорганизмами. Биоразложение протекает очень медлен¬
но, конечными продуктами его являются вода и диоксид углерода.
Для массового производства и потребления СМС необходимо приме¬
нять такие ПАВ и другие моющие вещества, которые были бьг подвер¬
жены сравнительно быстрому и полному их распаду.27
В настоящее время приняты законы, разрешающие производство и
применение ПАВ для СМС, биоразлагаемых не менее чем на 80%.Хорошей биоразлагаемостью - на 80 — 90% — обладают алкилбензол¬
сульфонаты с неразветвленной алкильной цепью (С = 10 - 14); она
увеличивается при добавлении в раствор глюкозы.Биоразлагаемость алкилсульфонатов, полученных из нормальных
парафинов, достигает 98%, олефинсульфонатов - 90 - 95%, у алкил¬
сульфатов (С = 10 - 18) - 97,9%.Неионогенные ПАВ разлагаются легче, чем анионоактивные, но
биоразлагаемость их понижается с увеличением числа присоединен¬
ных групп этиленоксида и разветвленности гидрофобной части моле¬
кулы.Сульфаты неионогенных ПАВ, полученных на основе прямоцепоч¬
ных жирных спиртов, легко разлагаются, и длина этиленоксидной
цепи не влияет на степень и скорость разложения.По данным ряда исследователей, для защиты окружающей среды
при производстве и потреблении СМС наиболее рациональным путем
является замена алкилбензолсульфонатов алкилсульфатами и алкил-
сульфонатами, а также применение натуральных жирных кислот
(говяжьего жира) и их производных, кукурузного крахмала и других,
биоразлагаемость которых является 100%-й.Наличие СМС в сточных водах вызывает обильное пенообразование
за счет остаточных ПАВ, фосфатов и других компонентов СМС, что
затрудняет биологическую очистку. Существует предположение, что
введение в действие эффективных методов очистки сточных вод
экономически целесообразнее, чем замена этих компонентов СМС
другими, менее эффективными в моющем действии.2.	СВОЙСТВА И НАЗНАЧЕНИЕ АКТИВНЫХ ДОБАВОК
В СИНТЕТИЧЕСКИХ МОЮЩИХ СРЕДСТВАХ2.1.	Жидкие добавки2.1.1.	Растворы силиката натрияВ качестве неорганических активных добавок в производстве СМС
используются щелочные соли - силикаты натрия. Порошкообразные
моющие средства содержат от 2 до 10% (масс.) силиката натрия, кото¬
рый вводится в СМС в виде водного раствора (жидкое стекло).Силикаты натрия - натриевые соли кремневых кислот общей
формулы шКагО’П^Юг. Отношение числа молекул 5Ю2 и Г^О
называют кремнеземным модулем; он определяет растворимость и
другие свойства силикатов натрия, значение его колеблется от 1,0 до4.0.	В СМС для стирки тканей, как правило, применяют силикат натрия
с модулем 1,7 - 2,5, в СМС для очистки твердых поверхностей - 0,5 -1.0.28Таблица 7. Значения рН растворов мегасиликата натрия различной концентрацииКонцентрация, и.рнКонцентрация, и.РНКонцентрация, н.рН0,0411,90,212,60,3612,80,0812,20,2412,70,4012,90,1212,40,30• 12,70,4412,950,1612,50,3212,75Жидкое стекло имеет сильную щелочную реакцию, так как гидролиз
их протекает с образованием гидроксид-ионов:Ка205Ю2 + 2НгО*2№+ +5Ю2 -н20 + 20Н".Метасиликат натрия существует в двух кристаллических формах: с
пятью молекулами воды (температура плавления 78,2 °С) и с девятью
молекулами воды (температура плавления 48 °С). Первая форма
содержит 42,5% (масс.) воды, вторая - 57,3% (масс.) воды.Значения рН раствора метасиликата натрия в зависимости от его
Концентрации приведены в табл. 7. Из литературных источников
известно, что силикаты натрия уменьшают деструкцию триполифосфа¬
та натрия при производстве СМС и являются хорошими ингибиторами
коррозии металлов. Минимальной защитной концентрацией Ка25Юз в
растворе является 700 мг/л. Кроме того, силикатно-фосфатные добавки
уменьшают критическую концентрацию мицеллообразования ПАВ и’
увеличивают их поверхностную активность.Растворы силиката натрия при рН ниже 10,9 становятся неустойчивы¬
ми (выделяется кремневая кислота в виде геля); при нагревании они
разлагаются с выделением аморфного кремния. Образование нераство¬
римой кремневой кислоты может происходить при хранении порошко¬
образных СМС. Это обусловлено поглощением С02 воздуха и пониже¬
нием рН среды. Деполимеризация силиката протекает с выделением
8Ю2. Средство борьбы с этим явлением - применение непроницаемой
для паров воды и воздуха упаковки и увеличение содержания силика¬
та в СМС. В закрытых сосудах растворы жидкого стекла хорошо
сохраняются, но на воздухе разлагаются и тем сильнее, чем выше
кремнеземный модуль.Силикаты натрия способствуют получению сыпучих порошков,
улучшают моющую способность готового продукта, предохраняют
ткань от повторного осаждения на ней загрязнений, уменьшают дест¬
рукцию триполифосфата натрия; они стабилизируют рН раствора,
понижают пылеобразование моющих порошков, улучшают их товар¬
ные качества, обладают слабым дезинфицирующими действием.При добавлении водорастворимых силикатов (мета- и ортосилика¬
тов натрия) насыпная плотность порошков увеличивается.29
Таблица 8. Плотности водных растворов силикатов различной концентрацииПлотность,кг/м3Концентраций, % (месс.)Плотность,кг/м3Концентрация, % (масс.)N«20510 2силиката№208Ю2сили¬катаЩелочные силикаты с модулем 2,06Нейтральные силикаты с модулем 3,361108,03,707,40И,11,07332,066,728,781178,96,0612,1218,181,11374,0313,5517,181266,48,4316,8625,291,19345,0816,5821,661342,6N,5321,0631,591,24045,9719,4925,461402,312,0124,0236,031,26536,4921,1827,671442,812,8925,7838,671,31707,4724,3831,851621,917,2034,4051,601,36928,5027,7436,241682,118,4236,8455,261,40789,1229,7638,88Промышленностью выпускается несколько видов силикатов нат¬
рия, используемых в СМС:ортосиликаты натрия (N328104) с модулем 0,48; выпускаются в
кристаллической форме, применяются для придания моющим средст¬
вам повышенной щелочности (СМС для обезжиривания поверхности
металлов, мытья стеклотары и др.);метасиликаты натрия (Йаг^Юз) с модулем 1,0; выпускаются в виде
кристаллогидратов и в безводной форме; первые чаще всего исполь¬
зуются при производстве СМС различного назначения небашенным
методом (механическим смешением компонентов), второй - в мою¬
щих средствах для посудомоечных машин;дисиликаты натрия (N8^0 ^ЗЮг) с модулем 2,0; используются при
производстве порошкообразных СМС башенным методом, применяют¬
ся, как правило, в виде растворов;силикаты натрия с модулем 3 и выше; они труднорастворимы в
воде, быстро разлагаются при нагревании или в присутствии продук¬
тов реакции кислого характера с выделением нерастворимых осадков,
которые забивают фильтры, форсунки распылительной сушилки и т.д.;
применение таких силикатов в производстве СМС вызывает техноло¬
гические трудности.В табл. 8 приведены плотности водных растворов силикатов различ¬
ной концентрации.Используемое в производстве порошкообразных СМС жидкое
стекло представляет собой густую жидкость желтого или серого цвета
с плотностью 1,35 - 1,5 г/см3.302.1.2.	Гидротропные веществаГидротропные вещества способны повышать растворимость органи¬
ческих соединений в воде или водных растворах неорганических
солей. Повышение растворимости объясняется тем, что в данном
случае растворителем является не только вода, но и гидратированные
молекулы гидротропных веществ.В производстве синтетических моющих средств в качестве гидро¬
тропных добавок используют натриевые соли низкомолекулярных
сульфокислот:	сн9	ч503Ыа	503Ыабензолсульфонат	толуолсульфонатнатрия	натрияСН3	СН(СНз)2Ч503Ыа
кумолсульфонатЧ^сн3
ьОзМаКсилолсульфонатнатриянатрия•	Кроме того, возможно применение и иных солей низкомолекуляр¬
ных сульфокислот.Введение гидротропных добавок в жидкие СМС способствует
лучшему растворению поверхностно-активных веществ, снижению
вязкости раствора и понижению температуры помутнения раствора.Таблица 9. Показатели работы распылительной сушилки
при различном содержании гидротропных веществ в композиции СМСПоказателиСМС не содержитСМС содержитСМС содер¬гидротропных10% (масс.)жит 5%веществтолуолсульфо-(масс.)натакумол-сульфоната-уиизводительность сушилки
По готовому порошку, т/ч
Содержание воды в композиции, % (масс.)
Температура композиции, °С
Вязкость композиции, Па-с
Температура газов на входе в сушилку, °С
Расход воздуха; м3/ч
Расход топливного газа, м3/ч: 16,518,018,032,032,032,0 '■8580804,93,03,030029529055000500005300054051050031
Использование гидротропных веществ при приготовлении компози¬
ции СМС способствует снижению ее вязкости и позволяет повысить
содержание твердой части, а это, в свою очередь, повышает производи¬
тельность распылительной сушилки по готовому продукту.При содержании уже 2% (масс.) толуолсульфоната натрия в компо¬
зиции СМС вязкость значительно снижается, поэтому нецелесообразно
вводить большее количество толуолсульфоната, так как он не облада¬
ет моющим действием.Наряду с понижением вязкости композиции, гидротропные добавки
улучшают сыпучесть готового продукта, понижают слеживаемость и
комкуемость, увеличивают производительность распылительной
сушилки (табл. 9). Применение их повышает производительность
сушилки без увеличения количества топлива, а сушка осуществляется
в "мягком” режиме.2.1.3.	Отдушки парфюмерныеОтдушки парфюмерные - маслянистые жидкости разных цветов (от
бесцветного до темного) с резким запахом - содержат в своем составе
смесь природных и синтетических душистых веществ. Они придаю-:
приятный запах порошку и свежий запах выстиранному белью, крок?
того, подавляют неприятный запах раствора во время стирки.2.2.	Сыпучие добавкиСинтетические моющие средства наряду с ПАВ содержат ряд сыпу¬
чих добавок (неорганических и органических), выполняющих опреде¬
ленные функции при производстве, хранении и применении СМС.
Некоторые их этих добавок, хотя и не обладают сами по себе моющими
свойствами, способны повышать моющее и отбеливающее действие
растворов СМС.В качестве неорганических полезных добавок при производстве
СМС используются обычно щелочные соли натрия и калия, соли перок-
сокислот и органические оптические отбеливатели.К щелочным солям принадлежат: фосфат натрия (№зРО0, дифос¬
фат (пирофосфат) натрия и калия (№4РгО?> К 4^207), триполифосфат
натрия и калия (КабРзОю, К5Р3О10), карбонат натрия (ШгСОч.?,
гидрокарбонат натрия (№НС0з); к пероксидным солям относятся
перборат натрия ([ЧаВОг'НгОг'ЗНгО), перкарбонат натрич
(№гС0з- 1,5Нг02’Н20), оптические отбеливатели. Из нейтральных
неорганических солей наиболее широко употребляется сульфат натрия
(N32504).2.2.1.	ФосфатыОдним из факторов, понижающих эффективность моющего дейст¬
вия, является жесткость воды, так как мыла (натриевые соли жирных
кислот) в процессе стирки вступают в реакцию с катионами Са2+ и М§2+
и образуют нерастворимые кальциевые и магниевые соли жирных
кислот. Последние не только не принимают участия в моющем процес-32се (что ведет к перерасходу моющих средств), но и осаждаются на
ткани в качестве загрязнений. С применением СМС, в состав которых
входят ПАВ и активные добавки (особенно велика роль фосфатов),
этот недостаток полностью устраняется. Фосфаты связывают ионы
щелочноземельных металлов и железа в комплексные соединения,
растворимые в воде:Ка5Рз0ю + Са804 — КазСаРзОю +N82804;КазСаРзОю + Са504 ** №Са2РзОю + N82804;№5РзОм + М§С1 ШзМёРзОм + 2№С1;КазМБРзОц, + МёС1 - №М§2РзОт + 2№аФосфаты способны переводить нерастворимые кальциевые соли
жирных кислот в раствор, благодаря чему современные моющие *
средства, содержащие от 25 до 40% (масс.) фосфатов Натрия, способны
растворять даже накипи:(КСООЬСа + ^бРзОю - 2КаХ^а + ^зСаРзО10.Кроме того, фосфаты предотвращают повторное осаждений загряз¬
нений на ткань, удерживая их в моющем растворе в диспергированном
состоянии.Фосфаты натрия проявляют значительный синергизм в смеси со
многими анионоактивными ПАВ.Свойства полифосфатов натрия обусловливают их широкое приме¬
нение в производстве СМС.Фосфат натрия (№зР04) - один из основных компонентов моющих
средств; используется для очистки поверхности металлов, керамики,
стекла и других твердых материалоз, возможно его использование в
сочетании со щелочами и ПАВ.Фосфат натрия гидролизуется в водных растворах:^зР04 + Н2О ^ ^гНР04 + №+ + ОН-;^2НР04 + Н20 5= КаН2Р04 + N3+ + ОН~;№Н2Р04 + Н20 ^ Н3РО4 + №+ + он-.рН раствора фосфата натрия в зависимости от его. концентрации
колеблется в пределах от 10,8 до 12,75.Триполифосфат натрия ^^РзОщ) - широко применяется в СМС;
помимо комплексообразующей способности обладает способностью
пептизировать пигментные загрязнения.Структурная формула триполифосфата натрия:000
II и иМа0-Р-0-Р-0-Р-0Ыа1	I I
ОЫа ОЫа ОЫаТриполифосфат натрия - белый кристаллический порошок; моле¬
кулярная масса - 368; плотность - 2,5 кг/м3; насыпая плотность33
690 - 770 кг/м3; температура плавления - 880 'С; теплоемкость -995,4	Дж/(г-°С); содержание ^РзОщ - не менее 92% (масс.); содер¬
жание Р2О5 в триполифосфате - не менее 56,5%; рН водного раствора -
9,3 - 9,8. Растворимость в воде при температуре от 20 до 100 'С колеб- ]
лется в пределах от 12,9 до 32,5% (масс.).Триполифосфат натрия малогигроскопичен, но при поглощении
воды образует гексагидраты.При длительном пребывании триполифосфата натрия в водном
растворе он может подвергаться гидролизу (в присутствии кислот и
щелочей и при температуре выше 80 "С гидролиз ускоряется) с образо¬
ванием дифосфата и дигидрофосфата натрия или гидратации с образо¬
ванием кристаллогидрата соли:^РзОю + бИгО -» КазРзОщ'бНгО;^РзОю’бНгО ■* Ка4Рг07 + КаН2Р04 + 5Н20.Образующийся гексагидрат триполифосфата натрия повышает
сыпучесть порошка СМС (для этого должно прогидратироваться не
менее 70% добавленного в композицию фосфата) и увеличивает вяз¬
кость композиции СМС (поэтому необходимо, чтобы время приготов¬
ления композиции СМС было минимальным и приготовленная компо¬
зиция подавалась на сушку как можно быстрее).Стабильность триполифосфата повышается при добавлении в компо¬
зицию органических азотсодержащих соединений или соли этилен-
диаминтетрауксусной кислоты - трилона Б.Триполифосфат натрия существует в двух модификациях (форма 1 и
форма 2), которые отличаются кристаллической структурой - коорди¬
нацией атомов натрия. Первая из двух модификаций термически
менее стабильна и характеризуется большой скоростью разрушения,
вторая - более стабильна.При растворении триполифосфата, содержащего значительное
количество формы 1, в композиции образуются труднорастворимые
комки, что объясняется появлением слоя кристаллогидратов на
поверхности комков, внутри которых содержится безводный трипо¬
лифосфат и другие фосфаты. При гидратации обе формы образуют один
и тот же кристаллогидрат - гексагидрат триполифосфата натрия
КазРзОю'бНгО, который при дегидратации превращается в дифосфат и
дигидрофосфат натрия. Для получения неслеживающихся порошко¬
образных СМС содержание формы 1 в безводном триполифосфате
натрия не должно превышать 24 - 32% (масс.). Триполифосфат. исполь¬
зуемый для СМС в нашей стране, содержит ее до 10% (масс.).Повышение температуры ускоряет гидролиз фосфатов, а увеличение
рН уменьшает их разложение. Гидролиз триполифосфатов в процессе
приготовления композиции протекает в незначительной степени, а при
высушивании композиции - в несколько большей степени, поэтому
целесообразно часть его вводить в сухом виде в готовый
порошок СМС.34Увеличение производства триполифосфата натрия в мире продол¬
жалось до тех пор, пока не возникла проблема с зарастанием водоемов
водорослями. Так как отсутствие в композиции СМС триполифосфата
натрия приводит к снижению потребительских свойств моющих
средств, ведутся активные поиски других равноценных заменителей.Основная часть триполифосфата натрия расходуется на производст¬
во СМС, однако он также находит широкое применение в текстильной
и кожевенной промышленности для отбелки и мойки, для флотации
руд, для диспергирования красок, в производстве синтетического
каучука, в электролизных процессах, для умягчения воды с целью
предотвращения выпадения осадков и накипи, для стабилизации
пергидроля, при бурении нефтяных скважин, в производстве бумаги
для отбелки и ряде других производств.2.2.2.	Карбонат и гидрокарбонат натрия, сульфат натрияКарбонат натрия, или кальцинированная сода, (N82003) - мелко¬
кристаллический порошок белого цвета; молекулярная масса 106;
плотность 2532 кг/м3; насыпная плотность 550 - 600 кг/м3; температу¬
ра плавления 854 *С_. На воздухе карбонат натрия поглощает С02 и
НгО (частично превращаясь в бикарбонат натрия), что усложняет его
хранение и перевозку.Кальцинированная сода хорошо растворима в воде, и ее раствори¬
мость [в% (масс.)] увеличивается с повышением температуры: приО	*С - 6,5; при 20 *С - 17,9; при 50 *С - 32,1; при 70 *С - 31,3; при
100 *С - 30,9.Карбонат натрия в водных растворах гидролизуется с образованием
гидроксид-ионов:№2СОз»=* 2Ка+ + С025"; С02^ + Н20** 0Н" + НС0+3; НС0$+Н20* 0Н“ ++ Н2СО3.Водные растворы карбоната натрия имеют сильнощелочную реак¬
цию ; рН = 11,2 - 11,5 при изменении концентрации от 0,04 до 0,44 г-экв.В процессе стирки тканей карбонат натрия переводит жировые
загрязнения в раствор (в виде натриевых солей жирных кислот),
повышая тем самым моющее действие СМС. Кроме того, кальциниро¬
ванная сода способна умягчать жесткую воду, связывая ионы кальция
и магния и переводя их соли в водорастворимые соединения. Карбо¬
нат натрия применяется в безводной форме без примесей тяжелых
металлов (они ухудшают цвет моющего средства). Выпускаемая
кальцинированная сода первого сорта содержит [в % (масс.)]: карбона¬
та натрия - не менее 99,4, хлоридов натрия - не более 0,45, нераство¬
римых в воде примесей - не более 0,03.Гидрокарбонат натрия (КаНСОз) “ кристаллы белого цвета; моле¬
кулярная масса 84; плотность 2160 - 2200 кг/м3; насыпная плотность
930 ± 50 кг/м3.Гидрокарбонат натрия начинает разлагаться при нагревании до35
50 °С, полностью разлагается, превращаясь в карбонат натрия, при
100 - 150 °С. Водный раствор гидрокарбоната имеет слабощелочную
реакцию:№НС03 ** Ка* + НСО^ ; НСО^ + Н20 ^ ОН- + Н2С03.В рецептуры СМС гидрокарбонат натрия вводят для повышения
щелочности среды, в результате чего повышается суспендирующая и
моющая способность СМС.Растворимость гидрокарбоната натрия в воде:I, X	20 50 70 100Растворимость,	8,75 12,70 15,45 19,55% (масс.)Сульфат натрия (N82804) - кристаллы белого цвета; молекулярная
масса 142,05; плотность 2698 кг/м3 ; насыпная плотность 1370 кг/м*;
температура плавления 884 'С.Растворимость сульфата натрия в воде:I, °С	О 0,6 1,2 10 15 20 30 40 50 70 100Раство-	4,50 1,96 - 3,85 8,2 11,7 16,1 28,8 32,5 31,9 30,5 29,9римость,%(масс.)Насыщенный раствор содержит 33,6% (масс.) соли при 32,5 °С. В
щелочных растворах растворимость сульфата натрия понижается.Сульфат натрия, являясь электролитом, в растворах СМС понижает
критическую концентрацию мицеллообразования, способствует
проявлению максимальной поверхностной активности при минималь¬
ных расходах ПАВ, уменьшает насыпную плотность моющих порош¬
ков; применяется в качестве инертного наполнителя в порошкообраз¬
ных СМС.2.2.3.	Химические и оптические отбеливателиХимические отбеливатели. Для повышения эффективности стирки и
более полного удаления окрашенных загрязнений в состав СМС
вводятся химические отбеливатели, наиболее распространенными из
которых являются пероксидные соли - пероксоборат (перборат)
натрия и пероксокарбонат(перкарбонат) натрия.Перборат натрия (№В0з-4Н20 или КаВОг'НгОг'ЗНгО - белый
кристаллический порошок; размеры кристаллов 0,06 - 0,2 мм; моле¬
кулярная масса 153,86; насыпная плотность около 700 кг/м3.По гранулометрическому составу более перспективным считается
крупнокристаллический перборат - размеры кристаллов 0,1 - 0,5 мм;
насыпная плотность 730 - 850 кг/м3; содержание активного кислорода10,4	± 0,3% (масс.)Перборат натрия относится к пероксидным соединениям, характе¬
ризующимся наличием в составе молекулы пероксогруппы-так
называемого кислородного мостика -О-О-. По современным пред¬
ставлениям перборат натрия имеет циклическое строение и является
36истинным пероксидным соединением:ГН0ч.*/0-0ч .ОН I2'2Ыа+ X[НО^ чо-о/ ^ОН ]Прочность связей активного кислорода в структуре объясняет высо¬
кую стабильность пербората при хранении.Перборат натрия вводят в композицию СМС для отбеливания
тканей при стирке. Его действие основано на окислительном разруше¬
нии загрязнений. Отбеливающая способность пербората натрия обусло¬
вливается гидролизом его в водном растворе с отщеплением перокси¬
да водорода и дальнейшим выделением атомарного кислорода, обла¬
дающего сильной окислительной способностью:КаВ02'Н202 ’ЗН20 - Ка+ + ВО 2 + Н202 + ЗН20;Н202 - Н+ + НОО-; НОО- - НО- + О.Твердый перборат содержит 10,38% активного кислорода и при
растворении в воде образует раствор пероксида водорода. Водным
раствором пербората натрия отбеливают хлопок, лен, шерсть, ткани из
искусственного волокна. Мягкое отбеливающее воздействие пербора¬
та придает тканям свежесть, которой нельзя добиться' при обычной
стирке с применением мыла или одних ПАВ.Качество отбеливания определяют четыре фактора: концентрация
пербората, рН и температура раствора, время отбеливания. Повышение
•температуры и концентрации до определенного значения ускоряют
процесс отбеливания: максимальный эффект достигается при 90 °С и
рН = 9,0 - 9,5. В случае использования пербората натрия при низких
температурах необходимы активирующие добавки ^которые повышают
отбеливающую способность пероксидных соединений за счет образо¬
вания с ними в водных растворах более активных промежуточных
соединений. За рубежом широко распространены активаторы - тетра-
ацетилэтилендиамин и пентаацетатглюкоза. Перборат натрия стабили¬
зируют соединениями, замедляющими его разложение, что обеспечи¬
вает в растворе требуемую концентрацию кислорода. Наиболее часто
для этой цели применяют комплексообразбватель - трилон Б (соль
этилендиаминтетрауксусной кислоты).Учитывая низкую термическую устойчивость пербората натрия, его
добавляют в СМС после сушильной башни или вводят в нижнюю часть
башни, где он напыляется на влажные частицы порошка. Эксперимен¬
ты показали, что при контакте пербората натрия с порошком СМС в
течение 30 мин при 70 “С или 15 мин при 90 °С в перборате сохраняется
98,6% (масс.), а в течение 30 мин при 90 °С - 95,3% (масс.) кислорода.
Перборат натрия выпускают в виде порошков и гранул.Перкарбонат натрия (№2С20б) - соль неизвестных в свободном
состоянии кислот - пероксодикарбоновой (надугольной) и пероксо-
монокарбоновой (мононадугольной). Структурная формула аниона37
истинного перкарбоната СгО2^ имеет пентросимметричное (планарное)
строение:Существует два вида пероксокарбонатов: соли пероксокарбоновых
кислот (так называемые истинные перкарбонаты), к которым относят¬
ся №гСС>4, NаНС04, КагСгОб, и сольватированные соли типа
КагСОз’ ^БНгОг’НгО, образованные в результате присоединения
пероксида водорода к карбонату натрия посредством водородной
связи.Истинные перкарбонаты хорошо растворимы в воде и легко гидро¬
лизуются с выделением пероксида водорода:N820206+1120 - №НС0з+КаНС04;№НС04 + Н20 - N8011 + Н2С04; Н2С04 - Н202 + С02.Сольватированные перкарбонаты при растворении в воде диссоци¬
ируют на ионы с выделением пероксида водорода:№2С03• 1,5Н202 + Н20 - 2Ка0Н + НСО^ + Н202.На разложение перкарбоната натрия оказывают каталитическое
воздействие вода и ионы переходных металлов, прежде всего железа.
Стабильность перкарбоната увеличивается в присутствии комплексо-
образователей, связывающих ионы металлов в малоактивные соеди¬
нения, и солей кремневой кислоты; в СМС его стабилизирует сульфат
магния в сочетании с комплексообразователем - трилоном Б.Промышленный перкарбонат натрия (N82003 ■ 1,5^02 'НгО) -
кристаллический порошок белого цвета; молекулярная масса
157,01; плотность 2240 кг/м3; содержание активного кислорода
14%(масс.); содержание гранул размером 0,2 мм не менее 85% (масс.).Гипохлорит натрия (№С10) - соль хлорноватистой кислоты - НСЮ;
гипохлорит натрия и хлорноватистая кислота являются неустойчивы¬
ми соединениями.В водных растворах гипохлорит натрия вначале диссоциирует на
ионы Ка+ и СЮ-, последний из которых может разлагаться с выделе¬
нием активного кислорода:СЮ- + Н20 - НС1 + ОН- + 0,
или активного хлора:2С10-- 2С1- + 02; С10~+С1~+ Н20- 20Н-+С12.Соли хлорноватистой кислоты являются сильными окислителями за
счет выделяющихся активных хлора и кислорода и поэтому применя¬
ются для отбеливания целлюлозы, бумаги, тканей и др.Непредельные органические соединения взаимодействуют с гипох¬
лоритами с образованием СО? (по кислородному разложению) и с
образованием хлоргидридов (по хлорному разложению). В кислой
38среде гипохлориты выделяют активный хлор, в щелочной в присутст¬
вии железа, никеля, меди и др. металлов - активный кислород. В
присутствии щелочи устойчивость гипохлоритов повышается.Гипохлорит натрия кристаллизуется из растворов в виде кристал¬
логидратов №0СГ5Н20, которые легко переходят в кристаллический
малоустойчивый N8 ОС! • Н2О, а при 70 °С разлагается со взрывом.Окислительные свойства гипохлорида натрия используются для
отбеливания синтетических жирных кислот (СЖК) при омылении их в
сульфоноле или алкилбензолсульфокислот после нейтрализации.Оптические отбеливатели. Все изделия, изготовленные из отбелен¬
ных текстильных тканей, в процессе эксплуатации и многократной
стирки утрачивают белизну и приобретают желтоватый оттенок. Для
повышения их белизны и яркости к моющим средствам добавляют
порошкообразные оптические отбеливатели органической природы.Ощущение цвета возникает в результате воздействия на зрительный
нерв электромагнитных излучений с длиной волны от 400 до 700 нм.
Каждой длине волны соответствует особый цвет, и желтоватый от¬
тенок можно объяснить тем, что ткань отражает волны, длина которых
соответствует желтому цвету, т.е. 590 нм.Для устранения желтого оттенка тканей их с давних пор обрабаты¬
вают небольшими количествами синих или фиолетовых красителей,
таких как ультрамарин и ализариновые краски, которые поглощают
часть света в желтой области, в результате чего ткань кажется белой.В 50-х годах на смену традиционным пришли оптические отбелива¬
тели. Они представляют собой флуоресцирующие вещества, которые
поглощают часть ультрафиолетовых лучей дневного света и испускают
при этом волны больших длин, соответствующих различным оттенкам.При стирке изделий синтетическими моющими веществами, содер¬
жащими небольшое количество оптических отбеливателей, увеличи¬
вается белизна неокрашенных тканей, а окрашенным изделиям прида¬
ется яркость и чистота тона. Ткани, обработанные незначительными
количествами оптических отбеливателей, приобретают повышенную
яркость, близкую к эталону белизны.Оптическими отбеливателями являются ароматические и гетеро¬
циклические соединения с различными системами сопряженных
двойных связей. Для натуральных и синтетических волокон исполь¬
зуются производные кумарина, имидозола, оксазола и др.К оптическим отбеливателям предъявляются следующие требова¬
ния:отсутствие в составе веществ, вредных для организма человека и
окружающей среды;устойчивость в присутствии компонентов СМС;
хорошее закрепление на ткани в требуемом диапазоне температур
(температура стирки или отбеливание);поглощение ультрафиолетового и излучение голубого света;
устойчивость к химическим соединениям (перборату натрия и
гипохлориту натрия) и солнечному свету.39
Кроме того, оптические отбеливатели, используемые для жидких и
пастообразных СМС, должны обладать хорошей растворимостью в
воде.Выпускаются отбеливатели преимущественно в виде гранулирован¬
ных и негранулированных порошков.2.2.4.	КарбоксиметилцеллюлозаИспользование синтетических поверхностно-активных веществ,
обладающих малой по сравнению с мылом способностью предотвра¬
щать обратное осаждение загрязнений на ткань, потребовало введения
дополнительных компонентов, компенсирующих этот недостаток, в
состав СМС.Таким компонентом в композициях СМС является карбоксиметил¬
целлюлоза натриевая (КМЦ). Широкое применение карбоксиметил-
целлюлозы в производстве СМС обусловлено ее антиресорбиионным
действием, способностью усиливать суспендирующее действие неорга¬
нических электролитов и полифосфатов, стабилизировать пену и
снижать зольность изделий из хлопчатобумажной ткани.Натриевая	соль	карбоксиметилцеллюлозы(СбН702(0Н)з_д- (ОСНгСООКа ^ ]Г|, где = 300 - 1000, - натриевая соль
гликолевого эфира целлюлозы имеет следующую структурную фор¬
мулу:♦сн2--0-СН2-С00Ыа-оН/н101№нонКарбоксиметилцеллюлоза получается в результате реакции моно-
хлоруксусной кислоты с алкилцеллюлозой, которую, в свою очередь,
получают из целлюлозы и каустической соды. Целлюлоза имеет сле¬
дующую структурную формулу:Все три гидроксильные группы в молекуле целлюлозы реакцион¬
носпособны. При взаимодействии с монохлоруксусной кислотой
вначале реагирует первичная гидроксильная группа -СНгОН, а затем
две остальные группы-ОН. Степень замещения гидроксильных групп
в молекуле КМЦ влияет на растворимость натриевой соли карбокси-40метилцеЯлюлозы в воде. Степень замещения — это число гидроксиль¬
ных групп (- ОН), замещенных карбоксиметильными группами в цепи,
состоящей из 100 звеньев остатков глюкозы (СНгСООШ). При полном
замещении всех гидроксильных групп степень замещения равна 300.
Если степень замещения ниже 50, то КМЦ растворяется только в
щелочной среде.Согласно существующим представлениям о механизме антиресорб-
ционного действия, карбоксиметилцеллюлоза адсорбируется на
волокнах ткани и на частицах загрязнения и придает им отрицатель¬
ный заряд, так как карбоксильные группы (СОО~), входящие в моле¬
кулу КМЦ, заряжены отрицательно. В результате происходит взаимное
отталкивание одноименно заряженных частиц загрязнения и ткани,
что предотвращает реосаждение загрязненных частиц.Подобный механизм справедлив для хлопчатобумажных тканей.
Значительно сложнее противодействовать обратному осаждению
загрязнений при стирке изделий из синтетических тканей. Полиэфир¬
ные волокна обладают ярко выраженными гидрофобными свойствами,
поэтому карбоксиметилцеллюлоза не удерживается на поверхности
ткани и не может препятствовать реосаждению загрязнений. В качест¬
ве антиресорбентов для синтетических волокон могут быть использо¬
ваны целлюлозные эфиры, такие как метилгидроксипропилцеллюлоза
или этилоксиэтилцеллюлоза, а для шерсти и шелка - поливинилпир-
ролидон.2.2.5.	ЭнзимыПрименение энзимов (ферментов) способствует значительному
повышению моющей способности СМС. Они представляют собой слож¬
ные белковые структуры; большинство из них - макромолекулы с
молекулярной массой более 6000.В СМС используются такие ферменты, как протеаза, амилаза* алка-
лаза, липаза и др. Каждый из них оказывает специфическое каталити¬
ческое воздействие на разложение загрязнений органической приро¬
ды: протеаза катализирует гидролиз белков; амилаза - крахмала и
других полисахаридов; алкалаза - эфиров углеводов; липаза -
жиров, глицеридов и т.д.Действие энзимов заключается в том, что они катализируют разло¬
жение крупных органических молекул до водорастворимых соедине¬
ний, которые легко удаляются с ткани при стирке. Энзимы растворяют
пятна крови, какао, молока, травы, яичного желтка, туши, маслов,
жиров и др. Оптимальное количество энзимов в СМС составляет1-2% (масс.).Энзимы обладают относительно высокой стойкостью к щелочам (до
рН = 10 - 11), но они теряют свою активность при увеличении темпера¬
туры свыше 60 - 65 °С, изменении рН, наличии в порошке микроорга¬
низмов и влаги,Гранулированные энзимы более стабильны, чем порошкообразные.
Их стабилизируют глицерином, гликолем, углеводами. Стабильность
энзимов можно значительно повысить, добавив в СМС небольшое41
Таблице 10. Свойства некоторых энзимовНазваниеПротеолитическаяНасыпная^Моющая способность, % снятого белко-активность,ед/гплотность,кг/м3вого загрязнениястирказамачиваниестирка в
замачива¬
ниеПерлаза$19508805559,566,0Энзим П-300943008704459,070,8Протомезентерин40000—43,047,056,0Протосубтилин Г10Х43040$8454,055,562,0количество желатина (козеина), мездрового клея, хлорида кальция
или сульфата магния.В растворах триполифосфата натрия они относительно стабильны, в
растворах пербората натрия их активность понижается.Энзимы денатурируются анионоактивными, но не разлагаются под
воздействием неионогенных ПАВ.Активность энзимов при хранении СМС без пербората натрия при
нормальных температурах (до 60 °С) сохраняется без изменений.
Стабильность при хранении сильно повышается у гранулированных
энзимов в моющих средствах с перборатом натрия. Снижают действие
энзимов добавки, такие как карбонат натрия, метасиликат натрия.Водорастворенные энзимы менее стабильны, чем сухие, т.е. энзимы,
применяемые в СМС, стабильны в сухом порошке, но склонны к
инактйвности при увеличении его влажности.Энзимы обладают хорошей биоразлагаемостью в условиях рек и
сточных вод и не загрязняют окружающую среду.Применение энзимов позволяет создавать рецептуры СМС, удаляю¬
щие загрязнения при пониженных температурах, что особенно важно
при стирке изделий из тканей, портящихся при нагревании и в щелоч¬
ной среде. Для удаления жировых загрязнений используются липазы,
являющиеся достаточно устойчивыми. Компоненты СМС не должны
снижать активности энзимов при хранении порошка и при стирке.
Свойства некоторых отечественных и зарубежных энзимов представ¬
лены в табл. 10.Учитывая низкую термическую устойчивость энзимов, оптимальная
температура стирки 40 - 50 "С.В основном энзимы применяются в составе порошкообразных СМС,
но могут использоваться также в пастообразных СМС (со стабилизато¬
рами).В настоящее время производство СМС с биологическими добавками
в некоторых странах достигает 50 - 70% от общего объема. С целью42снижения вредного воздействия энзимов на обслуживающий персонал
при производстве СМС, их гранулируют с каким-либо компонентом
СМС и для удаления пыли напыляют неионогенные ПАВ на смесь энзи¬
мов с добавками.2.2.6.	Стабилизаторы пероксидных соединений и энзимовВ качестве стабилизаторов химических пероксидных отбеливателей
в порошкообразных СМС применяют комплексообразователь - трилон
Б, а также нитрилтриацетаты и сульфаты магния.Трилон Б (натриевая соль этилендиаминтетрауксусной кислоты)
образует водорастворимые комплексные соединения:№ООСН2^	ХН2СООНЫ-СН2-СН2-М'	+Са2+-*-НООСНг^	СН2СОСМаМаООСН2С	СН2СООН—►	А-СН2-СН2-МГч /1СНгчса/ СН2
0=0-0/ \о-с=оТрилон Б связывает ионы металлов (железа, меди, магния) в щелоч-
_ной среде, тем самым понижая скорость (независимо от температуры)
разложения пероксидных солей, содержащихся в СМС. Для лучшего
связывания ионов железа целесообразно предварительно провести
восстановление Ре3+ -» Ре2+ .Трилон Б образует комплексные соединения с ионами металлов,
оказывающими каталитическое воздействие на процессы окисления
(прогоркания) мыла, ухудшение его цвета и образование трещин при
хранении, поэтому он широко применяется для консервации мыла.Хлорид кальция (СаС^) - кристаллический порошок белого цвета;
плотность 2500 кг/м3; насыпная плотность 900 кг/м3; температура
плавления 772 °С; сильно гигроскопичен, на воздухе расплывается.
Хлорид кальция хорошо растворяется в воде с выделением тепла, и
растворимость его увеличивается с увеличением температуры:(,°С	0 10 20 30 40 60 80 100Растворимость, % (масс.)	37,3 39,4 42,4 50,7 53,4 57,8 59,5 61,4Хлорид кальция кристаллизуется в виде кристаллогидратов с 1, 2, 4
и 6 молекулами воды. Гексагидрат СаС^'бНгО кристаллизуется из
растворов, содержащих от 5 до 30% СаС1г при температуре от - 55 до°С, другие кристаллогидраты образуются при более высоких темпе¬
ратурах.Сульфат магния (Мё$04) - кристаллический порошок белого цвета;
температура плавления 884 “С, температуры разложения 1100- 120С *0,43
плотность 2700 кг/м3, насыпная плотность 800- 1000 кг/м3. Раствори¬
мость в воде при различных температурах:X	0	20 32,4 100Растворимость, % (масс.)	4,76 16,3 33,6 29,8Сульфат магния образует кристаллогидраты. При комнатной темпе¬
ратуре из водных растворов кристаллизуется эпсомит - М§804 -7Н20.
Обезвоживание кристаллогидратов магния происходит при высоких
температурах.Стабилизаторами энзимов являются желатин, казеин и мездровый
клей.Желатин - смесь белковых веществ животного происхождения.
Изготавливают желатин из костей, сухожилий; хрящей и т.п. Их долго
кипятят с водой, затем полученный раствор выпаривают, осветляют и
охлаждают до превращения в желе, которое сушат и дробят. Поставля¬
ется желатин на заводы СМС в виде порошка или гранул.Казеин (фосфопротеид, полученный путем коагуляции из коровьего
молока) — порошок крупного помола или зернообразный продукт
светло-желтого цвета; практически нерастворим в воде, но растворим
в водных растворах разбавленных щелочей. Чтобы казеин не утратил
свои свойства, его хранят в чистых и хорошо вентилируемых помеще¬
ниях при температуре не более 25 X и влажности воздуха не более'
85%.Мездровый клей. Мездра - внутренняя сторона шкуры (слой под¬
кожной клетчатки), отделяемая от дермы при выделке кожи. Мездра
является отходом кожевенного производства и используется для
приготовления столярного клея и технического желатина.Мездровый клей - клей животного происхождения - смесь орга¬
нических веществ белковой природы; обладает сильными связующи¬
ми свойствами; получают из костей, шкур, хрящей, связок; в воде
набухает: при нагревании образует коллоидный раствор, застывающий
при охлаждении в студень (гель).443.	ХИМИЯ И ТЕХНОЛОГИЯ КОМПОНЕНТОВ
СИНТЕТИЧЕСКИХ МОЮЩИХ СРЕДСТВ3.1. Получение жидких и пастообразных компонентов СМС3.1.1.	Получение анионоактивных ПАВНаиболее широкое применение в СМС получили анионоактивные
ПАВ благодаря их высокой моющей способности, хорошим технологи¬
ческим показателям и относительно низкой стоимости исходногоСЫРЬЯ-	ПАПОсновными методами получения анионоактивных ПАВ являются
сульфатирование жирных спиртов или сульфирование алкилбензолов,
олефинов и других углеводородов серной кислотой, олеумом с раз¬
личным содержанием 8О3, хлорсульфоновой кислотой, жидким и
газообразным 503 с последующей нейтрализацией продуктов раство¬
рами щелочи.При производстве СМС используются анионоактивные ПАВ - ал¬
килбензолсульфонаты, алкилсульфонаты и алкилсульфаты натрия.3.1.1.1.	Получение алкилбензолсульфонатов натрияАлкилбензолсульфонатами называются соли сульфокислот алкил-
ароматических соединений, их промышленное название в нашей
стране-сульфонолы. Алкилбензолсульфонаты натрия являются наи¬
более распространенными ПАВ, применяемыми в производстве СМС в
нашей стране и за рубежом.Для получения алкилбензолсульфонатов долгое время использова¬
ли тетрамер пропилена, но, поскольку ПАВ на его основе обладает
плохой разлагаемостью, применение его в СМС сейчас прекращено.В настоящее время в СМС используются неразветвленные, или
линейные, алкилбензолсульфонаты, биохимическая разлагаемость
которых достаточно высока. Мировая потребность в линейных алкил-
бензолсульфонатах уже к 1980 г. составляла более 2,5 млн. т в год.Отечественная промышленность выпускает сульфонолы на основе
парафиновых углеводородов а-олефинов (С=10 — 14). Биоразлагае-
мость отечественных сульфонолов достигает 90% и удовлетворяет тре¬
бованиям, предъявляемым к СМС.Существуют два основных метода получения сульфонола - хлор¬
ный и бесхлорный.Первой стадией получения сульфонолов хлорным методом явля¬
ется хлорирование насыщенных углеводородов фракции Сю - С14
газообразным хлором:К - СНз + С1г-* К - СНгС1 + НС1 или
К - СН2 - СН3 + С12-*- К - СНС1 -СН3 + НС1.45
В процессе хлорирования образуются побочные продукты - алкил-
хлориды, различающиеся положением атома хлора в цепи (первичные
и вторичные алкилхлориды, последние преобладают). Кроме реакций
монохлорирования возможно протекание побочных реакций замеще¬
ния с образованием ди-, три- и полихлоридов. Для повышения селек¬
тивности процесса и получения максимального выхода алкилмоно-
хлоридов процесс ведут при мольном соотношении углеводорода и
хлора 1:0,3.Как правило, реакцию хлорирования алифатических углеводородов
проводят в жидкой фазе, пропуская через смесь жидких углево¬
дородов газообразный хлор. Хлор растворяется в жидкости и вступает
в реакцию. Образующийся при этом хлороводород отводят из реактора
и обрабатывают водой, в результате чего образуется хлороводородная
кислота. Хлорированную реакционную массу после соответствующей
подготовки подают на алкилирование. В промышленности применяют
фотохимический и термический методы хлорирования алканов.
Фотохимическое хлорирование жидких алканов проводят в непре¬
рывном режиме в аппаратах колонного типа, футерованных внутри
свинцом или винипластом и оснащенных осветительными кварцевыми
лампами. Ртутные кварцевые лампы в защищенных трубках помещают
внутрь колонны через специальные штуцеры и располагают внутри по
всей высоте. Такое расположение ламп создает равномерное освеще¬
ние всей реакционной массы, благодаря чему достигается высокая
скорость реакции с максимальным использованием хлора.Колонна работает по принципу вытеснения: хлор поступает по
перфорированной свинцовой трубе в нижнюю часть колонны, угле¬
водороды также подают вниз, реакционную массу выводят сверху.
Отвод тепла реакции осуществляют при помощи реакционной массы,
циркулирующей через выносной холодильник. Температуру в колонне
поддерживают около 30 'С.После хлорирования алкилхлориды поступают на стадию алкили-
рования бензола:В-СН2С!+^^—3 В-СН2-^^ + НС! .На рис. 1 представлена принципиальная технологическая схема
получения алкилбензолов хлорным методом. Исходные алканы через
теплообменник 28 по трубопроводу подают вниз хлоратора 1- Хлор
подают сразу в три нижние секции по трубчатым барботерам, выпол¬
ненным из фторопласта, в соотношении [в % (масс.)]: в 1-ю секцию - 60,
во 2-ю - 25 и в 3-ю- 15. Реагенты прямотоком снизу вверх проходят
последовательно все четыре секции реактора. Теплоту реакции сни¬
мают при помощи выносных теплообменников. Температура в хло¬
раторе поддерживается около 100 °С. Жидкая реакционная масса
выходит через боковой штуцер в верхней части аппарата и самотеком
сливается через теплообменник 27 в емкость 2 (40 - 45 °С), откуда ее
подают на алкилирование.46Рис. 1. Технологическая схема получения алкилбензолов хлорным методом:1 _ хлоратор; 2 — емкость для хлорированных алканов; 3 — емкость для сырого бензола; 4, в, В, 11,
и 21, 23, 24, 21, 2{, 27, 2) — теплообменники; 5, 22 - ректификационные колонны для оеушения
бензола; 1 — емкость для осушенного бензола; 9 — сепаратор; 10 — наеос; 12 — емкость для катализато¬
ра; 13,14 - алкилаторы; 15 — каплеотбойник; 17,19- отстойники; 11 - смеситель; 20 — емкость для
алкилбензолаОтходящий из реактора газ - хлороводород с небольшой примесью
хлора - поступает на очистку. Из хлороводорода получают 28%-ю
хлороводородную кислоту.При алкилировании образуются соединения с различным положе¬
нием бензола в алкильной цепи. Получению алкилбензолов с положе¬
нием бензола в середине цепи способствует изомеризация алкильных
групп, протекающая под влиянием катализатора:А1С13всн2с! + СеНе П0н2сен6 + нс1;В-СН-В’ + СвНв - В-СН-В' + НС1 .1	IС!	С6Н5При алкилировании бензола могут образоваться как дифенила лкй-
ны вследствие взаимодействия бензола с дихлоралканами, так и ди-
алканбензолы из монохлоралканов и алкилбензола.Н"\ л—\	«ч /т~л /ВСНС1+	СИ-{ \ - , СН-(/ усн +НС1гг"	к "У \=/	в^ \=/ чв"/монохлоралкан алкилбензол	диалкилбензолВо избежание образования побочных соединений, а также для
увеличения выхода моноалкилбензола реакцию проводят при боль¬
шом избытке бензола.Нежелательным процессом при алкилировании является деструк-
*47
ция алкилбензолов:	с6н5-д„Н23 ♦ СН4
СбНй-С^Чгб + ^2^^СбИэ-СюНг! + СгНб .Водород, необходимый для этих реакций, образуется вследствие
дегидрирования и конденсации ароматических соединений. Эти
процессы усиливаются при повышении температуры и особенно при
наличии алкилбензолов с разветвленной алкильной .цепью.Изучение реакции алкилиррвания показало, чтр хлорид алюминия
А1С13 является не только хорошим катализатором основной реакции,
но способствует протеканию побочных реакций, которые ускоряются
при повышении температуры. Оптимальный температурный режим
алкилирования 10- 16 °С, а количество катализатора - около 5% от
массы реагирующей смеси.Для алкилирования используют специально подготовленный ка¬
тализатор: его растворяют при нагревании в алкилбензоле-, который
затем насыщают хлороводородом. Образующийся в результате комп¬
лекс 2К- С{Н5-А1С1з'НС1 применяют в качестве катализатора алкили¬
рования.Исходный бензол осушают, отгоняя влагу методом азеотропной
ректификации. Ее осуществляют в насадочной колонне 5 (см. рис. 1).
Азеотроп конденсируется в теплообменнике 8 и разделяется в сепа¬
раторе 9: одна часть верхнего слоя стекает обратно в колонну 5 в виде-
флегмы, вторая часть по трубопроводу поступает в сборник влажного
бензола, откуда вновь возвращается на ректификацию, нижний (вод¬
ный) слой через гидрозатвор направляется на сброс. Безводный бензол
из куба колонны после охлаждения в теплообменнике 4 перетекает в
сборник 7, откуда насосом 10 через теплообменник 11 его подают в
каскадные алкилаторы 13 и 14. Алкилаторы - это цилиндрические
охлаждаемые аппараты, снабженные мешалкой. В первый из двух
реакторов - алкилатор 13 - непрерывно подают хлоралканы, охлаж¬
денные до - 5 °С, из емкости 2 и бензол - из емкости 7; их объемное
соотношение составляет 1:1,2. Катализаторный комплекс в количестве10	- 15% от массы исходных реагентов поступает из емкости 12. Алки-
лирование протекает при температуре 8-10 °С алкилатор охлажда- 1
ют рассолом. Далее реакционная смесь самотеком поступает во второй |
из двух реакторов - алкилатор 14, где при помощи циркулирующей в '
рубашке горячей воды поддерживают температуру 40 - 50 °С. Продол- |
жительность алкилирования в каждом реакторе 40 - 50 мин.После второго алкилатора реакционную смесь подают в отстойник
17 для осаждения отработанного катализатора. Последний затем
возвращают на регенерацию катализатора. В отстойнике 17 алкилат
промывают водой, нейтрализуют раствором щелочи в смесителе 18 и
направляют в отстойник 19, откуда вода поступает на сброс, алки¬
лат - в сборник 20, а затем в ректификационную колонну 22 для
отгонки непрореагировавшего бензола. Газы из алкилаторов охлаж¬
дают в теплообменнике 16 и по трубопроводу подают в скрубберы, где
их промывают водой и сбрасывают в атмосферу.48Ректификационная колонна 22 работает под небольшим вакуумом
(7,5 кПа; 560 мм рт. ст.), температура верха колонны 80 - 90 °С, низа -
98- 100 °С. Пары бензола конденсируют в теплообменнике 24; часть
конденсата возвращают в колонну в виде флегмы, а оставшийся
конденсат направляют в емкость 3. Кубовый остаток колонны 22
состоит из 35% (масс.) алкилбензола и 65% (масс.) алканов и продуктов
побочных реакций алкилирования. За рубежом при использовании
узкой фракции алканов из смеси сначала отгоняют алканы, затем
фракцию целевого алкилбензола, который подлежит сульфированию.
В случае применения широкой фракции исходных м-парафинов,
целевую фракцию не выделяют, а всю реакционную смесь подают на
сульфирование и последующую нейтрализацию. Отделение несуль-
фированных веществ производят после нейтрализации реакционной
массы, что является существенным недостатком процесса, так как
ухудшается качество готового продукта.Сульфирование алкилбензола, как правило, производят серной
кислотой, олеумом или триоксидом серы.Сульфирование алкилбензола серной кислотой или
олеумом протекает следующим образом:КС6Н5+ Н2504-~КС6Н4503Н + Н20;' 2КС6Н5+Н2504-50з— 2КС6Н5503Н + Н20.Скорость реакций возрастает с увеличением длины алкильного
радикала, но уменьшается с повышением содержания воды в смеси,
'поэтому для увеличения глубины сульфирования необходим избыток
сульфирующего агента, связывающего воду. Однако с увеличением
расхода сульфирующего агента увеличиваются выход загрязненной
серной кислоты, расход щелочи на нейтрализацию реакционной массы
и т. д. Поэтому более перспективным сульфирующим агентом является
503. При сульфировании алкилбензолов триоксидом серы реакция
необратима, так как в реакционной смеси отсутствует вода:НС6Н5 + 503—КС6Н4503Н.Конверсия процесса - 98%, реакция протекает мгновенно, однако в
реакции образуются побочные продукты - ангидриды сульфоновых
кислот. Их количество увеличивается при избытке триоксида серы и
повышении температуры. При нагревании ангидридов сульфоновых
кислот с водой они превращаются в алкилбензолсульфоновые кис¬
лоты:2КСбН5+ ЗЗОз—(КСДООгЬО + Н2$04;(ксдаОгЪО + НгО-^кодаозН.Реакцию сульфирования обычно ведут при строгом мольном соот¬
ношении реагентов и при низкой температуре (чего достигают равно¬
мерным и интенсивным охлаждением зоны реакции).Разрушение ангидридов сульфоновых кислот перед нейтрализацией
проводят в специальном аппарате.49
Отработанные газыРис. 2. Технологическая схема сульфирования алкилбен^ола смесью жидких триоксида и
диоксида серы:1 — емкость для алкилбенэола; 2 — емкость для жидкого 8О2; 3 — емкЬсть для жидкого 5О3; 4 —
смеситель; 5 - сульфуратор; 6 - отпарной куб; 7,17,22- насосы высокого давления; 8, 15, 18, 20, 25,
30 — теплообменники; 9,29 - колонны отдувки; 10 - каплеотбойник; 11,14-— насосы; 12 — нейтрали¬
затор; ^ — емкость для щелочи; 16 — сборник пасты; 19— автоклав; 21 — сборник сырого сульфонола;
23 — подогреватель-испаритель; 24 — расширитель; 26 — разделительный сборник; 27 — емкость алка-
нов; 28 — сборник готового продукт»Сульфирование смесью жидких триоксида серы и
диоксида серы дает возможность проводить реакцию при низкой
температуре, что снижает возможность протекания окислительных
процессов и возникновения местных перегревов (но не исключает
возможность снижения глубины сульфирования). Другое преимущест¬
во этого метода заключается в том, что реакция сульфирования про¬
текает в гомогенной среде, и жидкий диоксид серы является раство¬
рителем для алкилбензолов. Количество необходимого для реакций
растворителя рассчитывают из соображений полного отвода теплоты
реакции.Жидкий триоксид серы (рис. 2) при температуре 32 °С направляют из
емкости Зв смеситель 4. Газообразный диоксид серы конденсируют в
теплообменнике ЛОпри температуре — 30 °С и подают в сборник 2, а из
него через смеситель 4 - в сульфуратор 5. Сюда же из сборника 1 пода¬
ют алкилбензол. Охлаждаемый сульфуратор 5 снабжен турбинной ме¬
шалкой. Реагирующие компоненты вначале интенсивно перемешивают
в стакане сульфуратора и затем распыляют в свободном пространстве
реактора. Выделяющуюся теплоту реакции отводят за счет испарения
растворителя (жидкого 80г) в свободном объеме сульфуратора. Темпе¬
ратура сульфирования составляет от — 2 до - 5 °С; мольное отношение
алкилбензола и триоксида серы в реакционной смеси 1:1,1- 1,25;
глубина сульфирования (по заводским данным) 96 - 98%.Пары диоксида и триоксида серы из сульфуратора 5 поступают в'
насадочную колонну 29 для отделения капель реакционной массы,
затем направляют в конденсатор 30, где они обогащаются диоксидом50серы, и затем возвращают на сульфирование. Реакционная смесь
содержит около 20% (масс.) растворенного 50г. Отдувку его произво¬
дят вначале в отпарном кубе 6, а затем в колонне 9, пропуская воздух
через нагретую до 40 °С сульфомассу. Колонна 9 представляет собой
вертикальный цилиндрический аппарат с тремя горизонтально распо¬
ложенными решетками. Воздух подают под нижнюю решетку аппарата.
Смесь 502 с воздухом из колонны через каплеотбойник 10 направляют
на очистку отработанных газов.Реакционную массу с остаточным содержанием ЗОг около 2% (масс.)
из колонны 9 подают на нейтрализацию в аппарат 12. Нейтрализатор -
это цилиндрический аппарат с мешалкой, снабженный выносным
холодильником 15, через который непрерывно пропускают реакци¬
онную массу для снятия теплоты реакции. Нейтрализацию проводят8	- 10%-м раствором щелочи, охлажденным до 5 °С. Температуру
нейтрализации поддерживают в пределах 32 - 40 'С, после нейтрали¬
зации рН раствора — 8,0 — 8,5.Нейтрализованную пасту собирают в сборнике 16; состав пасты [в %
(масс.)]: основного вещества 20 - 25, минеральных солей - 5, несуль¬
фированных соединений - 40, воды - 30 - 35.Далее пасту направляют на разделение. Выделение непрореагиро¬
вавших органических веществ основано на разрушении эмульсии при
нагревании. Для этого пасту при давлении 0,8- 1,0 мПа нагревают в
теплообменнике 18 до 150- 165 °С и затем направляют в автоклав-
отстойник 19, где происходит разделение водного раствора сульфоно--	ла и несульфированных органических соединений. Из верхней части
■гатоклава отводят углеводороды, из нижней в сборник 21 - сырой
сульфонол (горячий), в котором содержится около 30% (масс.) основ¬
ного вещества, 5% (масс.) несульфированных соединений, остальное
составляет вода. После дросселирования до 0,4 - 0,5 мПа сырой суль¬
фонол подают в испаритель 23. При этом удаляется вода и часть не¬
сульфированных веществ перегонкой с водяным паром. Испаритель 23
типа „труба в трубе” обогревается водяным паром высокого давления
до температуры 140 - 150 'С. Смесь после испарителя еще раз дрос¬
селируют в расширитель 24, в котором поддерживают небольшое раз¬
режение. Пары воды и несульфированных веществ из расширителя
конденсируются в теплообменнике 25 и затем поступают в раздели¬
тельный сборник 26, откуда верхний слой - алканы - стекают в
емкость 27 и далее направляются на повторное использование, а
нижний слой - вода - на сброс. Раствор сульфонола после расшири¬
теля 24 и охлаждения до 60 - 70 'С поступает в сборник готового
продукта 28. Такой технологией получают сульфонол следующего
состава [в % (масс.)]: основного вещества - не менее 40 - 45, несуль¬
фированных соединений - не более 0,8- 1,0 [или 2% (масс.) по отно¬
шению к основному веществу], сульфата и сульфита натрия - не более
Ю. Молекулярная масса основного вещества - не менее 290, рН 1%-го
раствора - 7,0- 8,5.Для получения 1 т 100%-го сульфонола из керосиновой фракции51
расходуется сырья (в т): деароматизированного керосина - 0,7'.:';
хлора - 0,37; бензола - 0,35; хлорида алюминия - 0,07; триоксида
серы - 0,212; диоксида серы - 0,417; гидроксида натрия - 0,317; соды
кальцинированной - 0,1.Утилизируемым отходом производства является хлороводородная
кислота - 0,34 т (в пересчете на 100%), с учетом этого действительный
расход хлора составляет 0,04 т.Бесхлорное производство алкилбензолсульфонатов (сульфонола
НП-З) основано на использовании в качестве сырья алкенов фракции
Сю - С14,. получаемых при термическом крекинге жидких или твер¬
дых парафинов. Продукты крекинга содержат 15-20% (масс.) насы¬
щенных углеводородов и 80 - 85% (масс.) ненасыщенных. Это преиму¬
щественно алкены-1 с прямой углеводородной цепыо. Выход алке-
нов-1 фракции - С]4 составляет 35% (масс.).Алкены-1 для производства алкилбензолсульфонатов • получают
также олигомеризацией этилена на катализаторе АЮ3. При этом
образуется смесь алкенов с четным числом углеродных атомов, со¬
держание фракции Сщ- С14 составляет около 50% (масс.). Преимущест¬
во алкенов как сырья для производства алкилбензолсульфонатов зак¬
лючается в том, что их смесь не содержит насыщенных углеводородов,
в связи с чем упрощается процесс выделения несульфированных сое¬
динений.Реакцию алкилирования бензола алкенами в общем виде можно
представить следующим образом:Н-СН-СН30 + «-сн=сн2^В качестве катализатора в промышленности применяют хлорид
алюминия в виде растворимого комплекса такого же состава, как и
при алкилировании алкилхлоридами.Наряду с основной реакцией при алкилировании протекают реак¬
ции изомеризации и полимеризации й-олефинов, полиалкилирования
и др., что способствует получению диалкилбензолсульфонатов наряду
с основным продуктом - моноалкилбензолсульфонатами. Кроме того,
побочные продукты ухудшают цвет целевого продукта.Для получения максимального выхода моноалкилбензола реакцию
проводят при 5-8-кратном избытке бензола и умеренных темпера¬
турах.Особенностью технологии производства сульфонола из алкенов
является аппаратурное оформление стадии разделения алкилатов и
выделения целевой фракции (рис. 3).Катализатор (комплекс) готовят в аппарате 1, подают в него АЮ3,
алкилбензолы, полученные при ректификации алкилата, и воду для
образования хлороводорода. Расход катализатора - 5% (масс.) в
расчете на непредельные углеводороды.Бензол и алкены в мольном соотношении 7,5:1, а также катализатор-52Рис. 3. Технологическая схема получения сульфонола НП-З:1 — аппарат для приготовления катализатора; 2 — алкилаир; 3 — отстойник; 4 — проМывная ем¬
кость; -5 — 8 — ректификационные колонны; 9 — сульфуратор; 10 — нейтрализатор; 13—24 — теплооб¬
менникиный комплекс подают в алкилатор 2. Алкилатор-цилиндрический ох¬
лаждаемый аппарат с мешалкой. Алкилирование проводят при 45-
50 °С, атмосферном давлении и времени контактирования 45- 50 мин.
Благодаря избыточному количеству бензола выход алкилата в перес¬
чете на исходные алкены достигает максимального значения.Из алкилатора алкилат направляют в отстойник 3 для осаждения
отработанного катализатора, а затем в промывную емкость 4 для
промывки алкилата водой и щелочным раствором. Далее алкилат
подвергают ректификации в четырех последовательно расположенных
ректификационных колоннах 5-8. В первой колонне 5 отгоняют
бензол, который затем осушают и возвращают в процесс. Во второй
колонне 6 отгоняют фракцию с температурой кипения 140- 280 °С, в
состав которой входят непрореагировавшие алкены, насыщенные
углеводороды, низкомолекулярные алкилбензолы. В третьей колонне
7 выделяют целевую фракцию алкилбензолов с температурой кипения
280 - 340 "С. Выход этой фракции в пересчете на исходные алкены
составляет 87 - 90% (масс.), средняя молекулярная масса алкилбен¬
золов составляет 246. В последней ректификационной колонне 8
отгоняют фракцию кипящих при 340 - 500 °С алкилатов - высокомо¬
лекулярных продуктов побочных реакций. Их можно использовать
для получения маслорастворимых сульфонатов и синтетических
масел.Целевая фракция алкилбензолов после колонны 7 поступает на
сульфирование в сульфуратор 9. Сульфирование серной кислоты счита¬
ется нерациональным, так как реакция протекает в жестких условиях
и требует большого избытка кислоты. Аппаратура для сульфирования
серной кислотой аналогична типовой аппаратуре для сульфатирования53
спиртов, о чем будет сказано дальше. Процесс может быть периоди¬
ческим или непрерывным. Более экономичным считается непрерыв¬
ный способ: температура сульфирования 30 - 40 °С, глубина сульфи¬
рования достигает 96- 98% (масс.).Следующей после сульфирования стадией является выделение
избытка серной кислоты. Выделение основано на том, что в 70 - 75%-м
растворе серной кислоты сульфокислоты нерастворимы, поэтому
продукты реакции разбавляют водой и верхний слой - сульфокисло¬
ты - отделяют от кислого гудрона. Далее сульфокислоты направляют
на нейтрализацию.	'Основные технические требования к сульфонолу НП-3: содержание
алкилбензолсульфоната натрия 35- 40% (масс.); несульфированных!
соединений по отношению к ПАВ - не более 3,5%; сульфата натрия - не]
более 5%; содержание высокомолекулярных сульфокислот по отно-1
шению к ПАВ - не менее 80%; молекулярная масса 320 - 330; рН 1%-го
раствора 7,5 - 9,5.	IРасход сырья для получения 1 т сульфонола НП-3 (в т): бензола -
0,4; алкенов-1 - 0,9; хлорида алюминия - 0,03; триоксида серы - 0,27;
гидроксида натрия - 0,15.При сульфировании олеумом (рис. 4) роль сульфуратора
выполняет центробежный насос. Алкилбензолы и олеум перемешива¬
ют в насосе-гомогенизаторе 1 и направляют в теплообменник 2 на
охлаждение. Большая часть реакционной смеси циркулирует в систе¬
ме, меньшая - поступает в дозреватель 3, где задерживается на 15 -
20 мин и затем поступает в насос 4, в котором разбавляется водой. Ос¬
новная часть разбавленного продукта циркулирует по контуру: тепло¬
обменник 5- насос 4- теплообменник 5, а небольшая часть поступает в
отстойник 6 для выделения отработанной кислоты из нижней части
отстойника. Сульфокислоты подают на нейтрализацию, которую
проводят по описанной выше схеме. Нейтрализованная паста в пере¬
счете на сухой продукт содержит 80 - 85% (масс.) алкилбензолсульфо¬
натов натрия; 12-14% (масс.) сульфата натрия и небольшое количество
несульфированных соединений.Наиболее рациональна безотходная технология сульфирования
триоксидом серы. Преимущество сульфирования триоксидом серы в
том, что исключается необходимость применения избытка сульфи¬
рующего агента, а следовательно, исключается вероятность образова¬
ния серной кислоты, и алкилбензолсульфонаты содержат незначитель¬
ное количество примесей - сульфата натрия.Существуют два метода сульфирования алкилбензола триоксидом
серы: раствором триоксида серы в жидком диоксиде серы и газооб¬
разным триоксидом серы в смеси с воздухом. Первый способ был
описан при получении алкилбензолсульфонатов хлорным методом.
Рассмотрим второй способ; его широко применяют в промышленности,
так как разбавление сульфирующего агента воздухом снижает ско¬
рость реакции сульфирования, что уменьшает возможность протека¬
ния побочных реакций и улучшает качество готового продукта. Кон-54Рис. Технологическая схема сульфирования олеумом:1 —имоетомогвоамор; 2,5—теплообменники; 3 — дмревмвлц 4,7 —насосы; в—ототойхик50* ♦ ■••***5, 7 сепараторы; 2, 4, 6, 8 — сульфураторы; 9 — дозреватель; 10 — напорная емкость для
алкилбензола; 11 - гидролизер; 12—емкость для алкилбензола; 13,17, 19, 20 - насосы; 14,15 - насо¬
сы-дозаторы; 16 — теплообменник; 18 — промежуточный сборник реакционной массы; 21 — сборник
олеумацентрация триоксида серы в воздухе 4-8% (об.), температура сульфи¬
рования не выше 45 - 50 °С, соотношение компонентов - близкое к
стехиометрическому.На рис. 5 представлена каскадная схема сульфирования
алкилбензола газообразным триоксидом серы в смеси
с воздухом, состоящая из четырех последовательно соединенных
сульфураторов.55
Длкилбензол из емкости 12 насосом 13 перекачивают в напорную
емкость 10, откуда дозирующими насосами 14 и 15- далее в сульфура¬
торы 2, 4, 6, 8. Дозирующий насос 14 подает 90% (масс.) алкилбензола в
сульфураторы 2 и 4, дозирующий насос 15— 10% (масс.) алкилбензола в
сульфураторы 6 и 8. Возможна подача сырья самотеком через ротамет¬
ры и регулирующие клапаны в сульфураторы из напорной емкости 10.Газовоздушную смесь подают в сепараторы 1, 3, 5, 7, в которых
происходит окончательное отделение газовоздушной смеси от образо- <
вавгаегося побочного продукта - олеума. Очищенную газовоздушную
смесь подают на все сульфураторы, причем ее основную часть- 50- 60%
(масс.) - в сульфуратор 2, а остальную - в сульфураторы 4, 6, 8.Из сепаратора 1 газовоздушную смесь направляют в распредели¬
тельный калач сульфуратора 2, откуда по направляющим трубкам ее
подают в нижнюю часть мешалки сульфуратора. В сульфураторе при
интенсивном перемешивании происходит сульфирование алкилбен-;
зола триоксидом серы. Оптимальную температуру реакции (40 - 50 “С)
поддерживают при помощи оборотной воды, подача которой регули¬
руется автоматически клапаном, установленным во встроенный
змеевик сульфуратора на трубопроводе подачи воды.Полученная в сульфураторе 2 реакционная масса через верхний
боковой штуцер самотеком поступает в нижнюю часть сульфуратора 4.
В сульфураторах 4, 6, 8 сульфирование осуществляют так же, как и в
сульфураторе 2. В сульфураторе 8 степень конверсии достигает 98%.Температуру реакции 40 - 50 °С при сульфатировании синтетичес
ких жирных спиртов (СЖС) в сульфураторе 8 поддерживают за сче
циркуляции части сульфоэфиров, которые забирают из сульфуратора 8,
прокачивают насосом 17 через холодильник 16, где их охлаждают
оборотной водой, и возвращают в нижнюю часть сульфуратора 8.Температуру реакции поддерживают автоматически при помощи
регулирующего клапана, установленного на трубопроводе охлаждаю¬
щей воды в холодильник 16.Аналогично осуществляют процесс сульфатирования СЖС. Полу¬
ченные после сульфуратора 8 сульфоэфиры непрерывно самотеком
поступают на нейтрализацию. При сульфировании алкилбензолов
алкилбензолсульфокислоты из реактора 8 перед нейтрализацией
самотеком поступают для выдержки в реактор 9, снабженный мешал¬
кой и рубашкой. В рубашку подают горячую воду для поддержания
температуры 55 - 60 “С. Далее из реактора 9 алкилбензолсульфокис-
лоты самотеком поступают в гидролизер П, куда через ротаметр пода¬
ют производственную воду (1-5% от веса алкилбензолсульфокисло¬
ты). Температуру в гидролизере поддерживают автоматически при
помощи регулирующего клапана, установленного на трубопроводе
горячей воды, поступающей в рубашку гидролизера.Полученная алкилбензолсульфокислота из гидролизера 11 самоте¬
ком поступает в нейтрализатор; отработанная газовоздушная смесь
из аппаратов 2, 4, 6, 8 по газопроводу - на стадию очистки.В случае необходимости освобождения от реагентов аппаратов 2, 4,566, 8, 9, 11 предусмотрен сборник 18, из которого продукт насосом 19
можно откачивать в сульфуратор 2, нейтрализатор или сборник.Олеум из сепараторов 1, 3, 5, 7 периодически сливают в сборник 21.Схема предусматривает подачу горячей воды в змеевики и рубашки
сульфураторов для предварительного нагрева алкилбензола и реак¬
ционной массы до температуры 40 - 45 °С.В настоящее время перед химиками стоит задача получения ПАВ
особо высокого качества. Такие ПАВ получают в пленочных сульфу¬
раторах путем сульфирования (сульфатирования)
органических вещеетв газообразным ЗОз. Этот способ,
получивший широкое распространение в технически развитых странах,
продолжает совершенствоваться в направлении повышения качества
ПАВ, которые могут использоваться не только для СМС, но и как
средства личной гигиены, препараты косметики и т. п.Принцип действия и устройство пленочных сульфураторов подроб¬
но рассматриваются в гл. 9. Основные преимущества сульфатирования
или сульфирования триоксидом серы в пленочном сульфураторе - это
максимальная глубина сульфатирования до 98%, минимальное содер¬
жание побочных продуктов реакции и неорганических примесей,
высокая степень чистоты и прозрачности продуктов и т. д.Увеличение выхода ПАВ обычно достигают оптимизацией мольного
соотношения 8О3 и органического сырья, равномерным распределе¬
нием реагентов в сульфураторе и эффективным охлаждением зоны
реакции. При этом оптимальное мольное соотношение реагентов
определяют для каждого продукта сульфатирования или сульфиро¬
вания, так как любое избыточное количество сульфирующего агента
может вызвать местные перегревы в реакторе и потемнение продуктов
реакции. В самом деле, при мольном соотношении 8О3 и органического
вещества немногим более оптимального-(1,02- 1,05): 1 - продукт
уже изменяет цвет вследствие образования дисульфонатов и других
побочных продуктов темного цвета (табл. 11).Аналогичные данные получены и при работе с оксиэтилированным
спиртом, а-олефинами и др. при различных режимах работы сульфу¬
ратора.Алкилбензолсульфокислоту в пленочном реакторе получают в
результате реакции триоксидом серы с алкилбензолом:Н"^3 + 5°3 - и-^^-5°зН, где В = СНз(СН2)„еНз, п = 9-12.Сульфирование алкилбензола при ведении реакции в оптимальном
режиме (температура 50 °С, концентрация 50з в смеси ЗО3 - воздух
5,5%, мольное соотношение 8О3 и алкилбензола 1,0- 1,2:1,0) позволяет
Достичь степени конверсии 98%. Однако в этих условиях протекают
побочные реакции:П-/~\ + 2503 -	5020503Н	•^^^пиросульфокислота57
Таблице 11. Цвета продуктов су льфагирования при различных мольных соотношениях
реагентов 50з и лаурилового спиртаМольныесоотношения0,50	500,90	901,00 97Конвер¬ЦветностьМольныеКонвер¬сия, %по Клеттусоотношениясия, %Цветность
по Клетту2-33-5
5-71,031.051.069899
99,38-1020-3040-60Р-^^-503Н + 503 -*	503НдисульфокислотаК-^3-.5020503Н + Я-^^-503Н-- я^зо2озо,0-н2зо4	1ангидрид сульфокислоты \ т5020503Н + Я-^^-Я-^^-502-^^-Я + Н2304 *Для ограничения образования побочных продуктов к алкилбензо."
добавляют фосфорную кислоту:А-ф- 5020503Н ^НэРОд - Я-^^-503Н + Н2Р04-503Н;Н2Р04-503Н + Р-^^ - Р-{>503Н + Н3Р04 .Поскольку пиросульфокислоты с фосфорной кислотой реагируют
более интенсивно, чем с алкилбензолом, наличие Н3РО4 в реакционной
смеси ограничивает образование в основном сульфонов. Оптимальное
содержание фосфорной кислоты составляет 0,2% от массы алкилбен¬
зола, при этом выход сульфокислоты возрастет на 0,5 - 0,8%.Сульфирование алкилбензолов является более продолжительным
процессом, чем сульфатирование жирных спиртов, поэтому реакцион¬
ную массу алкилбензолсульфонатов выдерживают под давлением, для
того чтобы образовавшиеся сульфокислоты провзаимодействовали с
непрореагировавшими алкилбензолами:К-С^Н» - ЗОгОЗОзН + К - 0;Н5 - 2К - С<;Н4 - $0зН.Следует отметить, что увеличение концентрации ЗО3 в смеси воз¬
дух- 8О3 и снижение температуры сульфирования приводят к увели-66чению содержания ангидридов сульфокислоты, снижают качество ал¬
килбензолсульфоната, вызывают повышение кислотности продукта
при хранении. Поэтому ангидриды сульфокислот подвергают гидроли¬
зу путем добавления в реакционную массу воды. Гидролиз ангидридов
сульфокислот протекает с образованием алкилбензолсульфокислоты:К - С6Н( - 3020302 - С6Н4 - К + Н20 - 2К - СбН} - 803Н.Полного гидролиза достигают при избытке воды. После окончания
гидролиза реакционную массу направляют на нейтрализацию раство¬
ром щелочи.рассмотренные теоретические основы сульфатирования (сульфиро¬
вания) в жидкой пленке триоксидом серы в равной степени относятся
к реакторам и со стекающей, и с восходящей пленкой.Поскольку для сульфирования (сульфатирования) органических
веществ в пленочных реакторах требуется триоксид серы, мы рас¬
смотрим здесь один из методов его получения - из природной серы. В
последние годы этот метод получил широкое распространение в миро¬
вой практике.На рис. 6 представлена технологическая схема получения алкил¬
бензолсульфонатов натрия сульфированием газообразным ЗО3. Серу,
поступающую на завод в расплавленном состоянии в железнодорож¬
ных цистернах с электрическим или паровым обогревом, сливают в
емкость 4г из которой насосом 5 ее непрерывно откачивают в мерник б,
возвращая избыток серы в исходную емкость. Мерник представляет со¬
бой емкость с постоянным уровнем, из которой сера самотеком посту¬
пает на сжигание в печь 7. Сжигание серы и получение смеси 302- воз¬
дух концентрацией 5-7% (об.) осуществляется в печи 7 в потоке
осушенного и подогретого в электрокалорифере 8 воздуха. На установ¬
ках, оснащенных насосами-дозаторами для подачи серы, может приме¬
няться печь другой конструкции, предусматривающая непосредствен¬
ную подачу серы в топку через форсунку.Выходящий из печи газ перед подачей в контактный аппарат ох¬
лаждается в холодильнике 9 до температуры ~ 450 °С. Окисление 302 в
803 происходит в контактном аппарате 10 (на четырех слоях катали¬
затора-У205). Для снятия тепла реакции в контактном аппарате
перед вторым и третьим слоем вмонтированы теплообменники, а
перед четвертым слоем катализатора охлаждение смеси газов осущест¬
вляется разбавлением ее холодным осушенным воздухом.Перед пуском установки катализатор в контактном аппарате про¬
гревается горячим воздухом из калорифера 8. После контактного
аппарата газ охлаждается в холодильнике И, обдуваемом воздухом от
воздуходувки 47. Алкилбензолы или спирты, получаемые с других
предприятий, перед подачей на узел сульфирования подвергаются
Дополнительной осушке. Исходные компоненты из емкости 12 насосом
13 подаются через подогреватель 14 в вакуумный осушитель 15,
^вставляющий собой цилиндр с крышками, внутри которого уста¬
новлен ряд тарелок в виде зонтиков. Подогреваемая жидкость стекает59
Рис. 6. Технологическая схема сульфирования газообразным 8О3:I — компрессор; 2 — холодильник воздуха; 3 — аппарат для осушения воздуха силикагелем; 4 —
емкость для серы; 5, .13,18,25, 33, 35, 41, 43, 45 — насосы; 6 ~ мерник серы; 7 — печь для сжигания серы;
8 — электрокалорифер; 9 — холодильник 8О2; Ю ~~ контактный аппарат; 11 — холодильник 8О3; 12, <
17,21, 32, 34, 40, 42, 44 — емкость; 14, 29 — подогреватели алкилбензола к пасты алкилбенэолсульфона-1
та натрия; 15 — аппарат для осушения алкилбензола; 16, 31 — холодильники; 19 — конденсатор; 20 -I
вакуумный насос; 22 — сульфуратор; 23 — сепаратор: 24 — буферная емкость; 26 — дозреватель; 27,30 -I
гидролизеры; 28 — нейтрализатор; 36 — аппарат для отбеливания гипохлоритом натрия; 37, 38 ~~ абсор*!
беры сернокислотной и щелочной очистки отработанного воздуха; 39 — электрофильтр; 46 — холо-1
дильный агрегат; 47 — воздуходувка	1пленкой, поэтому осушка идет в пленочном режиме. Пары воды и
алкилбензолов конденсируются в конденсаторе 19 и поступают в
емкость 21, где алкилбензол отделяется от воды; алкилбензол воз¬
вращают в емкость 12, а воду направляют на доочистку.Осушенный алкилбензол охлаждается в холодильнике 16 и соби¬
рается в емкости 17, насосом 18 его подают в сульфуратор 22. Сульфура¬
тор состоит из кожухотрубной части и распределительного устройства,
которое выполнено таким образом, чтобы в каждую трубку подава¬
лось равное количество жидкости и сульфирующего агента. Охлажде¬
ние трубок проводится водой, подаваемой в межтрубное простран¬
ство.Алкилбензолсульфокислота после отделения от отработанного газа
в сепараторе 23 поступает ^ емкость 24, из которой насосом 25 ее
подают в дозреватель 26 и реактор 21 для гидролиза эфиров алкил¬
бензолсульфокислот.После нейтрализации в реакторе 28 паста алкилбензолсульфокис-
лоты поступает в емкость 34, из которой насосом 35 ее подают для
отбеливания гипохлоритом натрия в аппарат 36. Гипохлорит натрия
подают из емкости 32 насосом 33. Отбеленную пасту алкилбензолсуль¬
фоната натрия направляют для получения синтетических моющих
средств.1ЛШ.Ялнилёензол60В случае сульфирования а-олефинов дополнительно в схему вклю¬
чаются подогреватель 29 и гидролизер 30 для гидролиза сультонов.Очистка отработанных газов от примесей 802 и ЗО3 осуществляется
в абсорберах 37, 38 и электрофильтре 39. При пуске установки газ
после контактного аппарата проходит сначала через абсорбер серно¬
кислотной очистки, где абсорбируется ЗО3, а затем через абсорбер
щелочной очистки, где поглощается $02. При выводе установки на
режим сульфирования очистка от примесей 8О2 и 8О3 осуществляется
только в абсорбере 38 и электрофильтре 39. Раствор щелочи после
абсорбера поступает в емкость 42, откуда насосом 43 его подают для
нейтрализации алкилбензолсульфокислоты.3.1.1.2,	Получение алкилсульфонатов натрияСырьем для производства алкилсульфонатов являются неразвет-
вленные парафиновые углеводороды (алканы) с 12-20 углеродными
атомами в цепи и температурой кипения от 240 до 360 °С. Их получают
из дизельного топлива методом карбамидной депарафинизации или на
установках „Парекс” с помощью адсорбентов - цеолитов. Исходное
сырье не должно содержать олефинов, ароматических углеводородов
и сернистых соединений. Кроме того, в качестве сырья могут исполь¬
зоваться соединения, получаемые синтетическим путем.Алкилсульфонаты в промышленности получают методом
сульфохлорирования. Реакция сульфохлорирования протекает
нри одновременном воздействии на н-парафины диоксидом серы ихлором:	К - Н + 302 + С12 - К - $02С1 + НС1.Сульфохлориды устойчивы по отношению к кислотному гидролизу
и только при продолжительном кипячении с водой превращаются в
сульфоновые кислоты:К - 502С1 + Н20 - К - 503Н + НС1.При нейтрализации щелочью сульфохлориды образуют соли суль¬
фоновых кислот:К - 502С1 + 2КаОН - К - 3020Иа + КаС1 + Н20.Сульфохлорирование проводят в присутствии инициаторов (пер¬
оксидов органических соединений или радиоактивных веществ;
возможно также облучение ультрафиолетовым светом). Наиболее
перспективным направлением из перечисленных является радиаци¬
онно-химическое сульфохлорирование.Как правило, для инициирования реакции сульфохлорирования
применяют ^'-излучение радиоактивного кобальта. Применение у-из-
лУчения предпочтительнее, чем применение ультрафиолетового света,
тек как исключает обычные сложности фотохимической технологии,
связанные с относительно коротким сроком службы ламп ультрафио¬
летового света. Однако метод радиоактивного у-излучения до сих пор
Не нашел широкого применения в промышленности.61
Таблица 12. Состав продуктов реакции сульфохлорирования [в % (масс.)]Алкил-сульфо-хлоридыСтепень
конвер¬
сии, %
(масс.)Состав продукта, %(масс.)Непрореа¬
гировавшие уг¬
леводороды, %
(масс.)Содержаниехлора, Я
(масс.)моно-сульфо¬хлоридыди- и поли¬
су льфо-
хлоридыМерзол Д706040184-6Мерзол Н508515551,5Мерзол 3030955700,5При воздействии ионизирующего излучения на молекулу хлора
образуются свободные радикалы хлора, которые и начинают цепную
реакцию сульфохлорирования. При этом протекают и побочные реак¬
ции с образованием ди- и полисульфохлоридов:Н-СН-(СН2)п-СН2-К + 502 + С12 - К-СН-(СН2)п-СН-К ,
502С1	502С1 502С1 1В промышленном масштабе производят три вида продуктов реаЛ
ции сульфохлорирования, которые за рубежом имеют технически
названия мерзол Д, мерзол Н и мерзол 30 [степень превращения н-пв
рафинов составляет соответственно 70, 50 и 30% (масс.)]; состав эти!
продуктов приведен в табл. 12. С увеличением степени конверсии
содержание в реакционной смеси ди- и полусульфохлоридов возрас¬
тает. Для устранения побочных реакций степень превращения угле-
водоров должна быть не более 30%. Для этого применяют избыточное
количество $02 и ведут процесс при температуре 20 - 30 °С.Алкилсульфонаты высокого качества (мерзол 30) в нашей стране в
промышленном масштабе получают методом фотохимического суль¬
фохлорирования.Сульфохлоратор является основным аппаратом в технологической
цепи. Он представляет собой колонну, внутри освинцованную или
покрытую поливинилхлоридной смолой или бакелитовым лаком.Для интенсивного и равномерного облучения реагирующих веществ
используют лампы ультрафиолетового света в специальных кожухах,
их располагают внутри сульфохлоратора по всей его высоте, в шах¬
матном порядке. Также применяют ртутно-кварцевые лампы (в ко¬
личестве 14 штук на сульфохлоратор). Расход энергии зависит от
чистоты используемых углеводородов и составляет порядка
0,015кВт-ч/1 моль сульфохлорида. Отвод тепла, выделяющегося при
работе ламп и в процессе реакции, осуществляют циркуляцией реак¬
ционной массы через выносной холодильник. Для подачи реакцион¬
ных газов в реактор в нижней части его имеется барботер из поливи¬
нилхлорида с отверстиями.62Рис. 7. Технологическая схема сульфохлорирования парафинов в непрерывном режиме:1 — смеситель газов; 2 — сульфохлоратор; 3,6,12,15 — насосы; 4 — теплообменник; 5 — емкость;
7 — труба Вентури; 8 — циклон; 9 — емкость для сульфохлоридов; 10 — скруббер; 11 — емкость для
раствора щелочи; 13 — игуритовый холодильник; 14 — сборник хлороводородной кислоты; 16 —
вентиляторНа рис. 7 представлена технологическая схема сульфохлорирования
в непрерывном режиме. Газообразные 302 и С12 в соотношении (1,05 -
1,1): 1,0 подают в газовый смеситель 1, а затем через барботер в суль¬
фохлоратор 2, в который сверху (противотоком) подают углеводород¬
ное сырье, очищенное от механических примесей и влаги.Сульфохлоратор работает при атмосферном давлении и температуре
20 - 30 °С. Реакционная смесь непрерывно циркулирует по контуру
реактор - холодильник 4 - реактор. Часть реакционной массы, кон¬
версия которой уже достигла 30% (масс.), непрерывно отводят в
промежуточную емкость 5, откуда ее направляют на отдувку газов
воздухом в трубу Вентури 7 и циклон 8 и затем собирают в сборнике
сульфохлоридов 9. Газы после циклона пропускают через скруббер 10,
орошаемый раствором щелочи, и выбрасывают в атмосферу.Отработанные газы сульфохлорирования из сульфохлоратора 2
выводят на абсорбцию в игуритовый холодильник 13, орошаемый
водой. Получаемую здесь 27%-ю техническую хлороводородную
кислоту собирают в емкости 14. Непоглощенные абгазы подают на
окончательную очистку в скруббер 10.Сульфохлориды направляют на нейтрализацию (рис. 8). Нейтрали¬
зацию реакционной массы производят в нейтрализаторе 4 10%-м
Раствором щелочи; реакция экзотермична, поэтому необходим строгий
контроль температуры. Нейтрализатор представляет собой цилинд¬
рический аппарат с мешалкой, снабженный обогревающим (змеевик) и
охлаждающим (рубашка) элементами.В нейтрализатор 4 подают реакционную массу из емкости 5, раствор
л°чи из емкости 1, подогретый до 50 'С в теплообменнике 3.63
■—[ }«— Сульсрсхларидь,Несулыри-
рсванные *
углеводородыВпоз.7т'Ллнигсипь-
<ронатыРис. 8- Технологическая схеме нейтрализации сульфохлорндов.I — емкость для раствора щелочи; 2,8 — насосы; 3,9,17 — теплообменники; 4 — нейтрализатор; 5
емкость для сульфохлорндов; 6, 10, 12, 13, 19 — отстойники; 7 — емкость для несульфированнь
углеводородов; И— сместель; 14 — насос высокого давления; 15 — испаритель; 16 — гааосепарая
Ч — сборник готового продукта; 20 — сборник раствора хлорида натрияПосле нейтрализации получают продукт следующего состава [в
(масс.)]: алкилсудьфонатов-18; углеводородов-31; хлорида натрия
4; воды - 46 - 47.Для очистки продукта от хлорида натрия его необходимо охлади
до 2 - 2,5 °С. Для этого нейтрализованный продукт после отстоя
отстойнике 6, где отделяется часть непрореагировавших углеводоро
дов, подают на охлаждение в теплообменнике 9, затем в отстойник 1(
При охлаждении раствора алкилсульфонаты расслаиваются. В нижне
слое остается до 90% хлорида натрия. Верхний слой раствора, содерж
щий 40% (масс.) алкилсульфонатов натрия и до 10% (масс.) углеводор!
дов, подают на завершающую стадию-испарение влаги и выделени
углеводородов. Эффективность отделения углеводородов находится
прямой зависимости от концентрации алкилсульфонатов в раствор!
Поэтому его разбавляют водой в аппарате 11 до концентрации алки)
сульфонатов 20% (масс.) и затем подают в отстойник 12. Здесь углей
дороды отстаиваются [до 60% (масс.)], после чего их возвращают
емкость 7. Раствор алкилсульфонатов натрия нагревают под давл^
нием 0,6 - 1,0 мПа в испарителе 15 до температуры 190 - 235 °С и дале<
дросселируют парожидкостную смесь в газосепараторе 16. В последней
отгоняют остатки углеводородов с водяным паром; углеводород
охлаждают в теплообменнике 17 и направляют в сборник 7. Одно!
менио под воздействием высокой температуры от углеводоро,
отделяются остатки хлора; хлор взаимодействует с щелочью с об]
ванием хлористого натрия.Готовый продукт - паста алкилсульфонатов (сульфонат) -
газосепаратора 16 поступает в сборник 18.Данная технология позволяет выпускать два сорта сульфонатов!
сульфонат А (или волгонат) и сульфонат Б. .64В состав сульфоната А входит не менее 90% (масс.) алкилсульфона-
!_ов натрия, не более 7% (масс.) хлористого натрия, не более 2% (масс.)
углеводородов и около 0,01% (масс.) железа. Продукт, содержащий
^оноалкилсульфонатов не менее 92% (масс.), применяют при изготов¬
лении специальных эмульгаторов.Сульфонат Б - порошкообразный продукт; он содержит 50 - 60%
(масс.) алкилсульфонатов, остальное - хлорид натрия. Алкилсульфо¬
наты его представляют смесь в основном моно- и дисульфонатов; они
обладают низкой моющей способностью, но являются хорошими
смачивателями и пенообразователями. Сульфонат Б применяют для
производства технических моющих средств и других целей.Для получения 1 т сульфоната А расходуют сырья (в т): парафинов -
1,43; хлора- 0,57; диоксида серы - 0,6; гидроксида натрия - 0,6.Недостатком метода производства алкилсульфонатов сульфохлори-
рованием является применение газообразного хлора, который после
вывода из реакционной среды безвозвратно теряется. Поэтому пред¬
ставляет интерес получение алкилсульфонатов методом
сульфоокисления парафинов газообразными диокси¬
дом серы и кислородом воздуха.Суммарное уравнение реакции получения алкилсульфонатов
методом сульфоокисления парафинов можно записать следующимобразом.	К - Н + 80г + 0,502 -* К - 8О3 Н.ЭР0^1ЮЬШров5р*в)- и*Для этого процесса используют углеводороды, очищенные от оле-
финов, ароматических соединений и серы, так как они подавляют
процесс сульфоокисления. Этот процесс, как и предыдущий, иниции¬
руют ультрафиолетовым светом или у -излучением радиоактивного
кобальта, кроме того, возможно применение пероксидных соедине¬
ний. В промышленности используют уксусный ангидрид с небольшим
содержанием пероксида водорода. Взаимодействие пероксида водо¬
рода с уксусным ангидридом приводит к образованию крайне нестой¬
кого гидропероксида ацетила. Последний моментально распадается на
свободные радикалы ацетила и гидроксила, которые инициируют
образование алкильных радикалов, а следовательно, протекание
реакции сульфоокисления по радикально-цепному механизму.Получение алкилсульфонатов методом сульфоокисления н-пара-
финов фракции С10 - С18, как показывает опыт, является наиболее
эффективным. Этот процесс включает следующие стадии: получение
сульфокислоты. Отбелка экстракта сульфокислот пероксидом водоро¬
да, нейтрализация сульфокислот, отделение непрореагировавших
углеводородов под давлением, очистка алкилсульфонатов от сульфата
натрия изопропанблом, упарка водно-спиртового раствора сульфоната
и регенерация изопропанола.Сульфоокисление н-парафинов производят диоксидом серы и
кислородом воздуха в сульфураторе- фотохимическом реакторе
непРерывного действия при облучении ультрафиолетовым светом
Ртутных ламп.65
Ркс. 9. Технологическая схема получения алкилсульфонатов методом сульфоокислеш
парафинов:^ — сульфуратор фотохимического сульфоокисления; 2 — емкость для продуктов суЛьфоокж4
ния; 3,10,17,21 — теплообменники; 4 — емкость с мешалкой; 5, 14 — отстойники; 6 — каплеотбойнГ
7 — эжектор; 8 — абсорбер; 9 — сборник непрореагировавших парафинов; 11 — колоина отдувки; II
сборник сульфокислот; /5—иейтрализатор; 15 — кристаллизатор; 16 — фильтр; 18 — испарители
колониа; 19 — дефлегматор; 20 — сборник алкилсульфонатовПроцесс сульфоокисления н-парафинов протекает по цепно
механизму:К - Н + 2502 + Ог + Н20 -*? К - ЗО^Н + Н2804.Образующиеся сульфокислоты непрерывно выводят из зоны ре)
ции, экстрагируя их водой. Воду в виде бидистиллята подают негк
средственно в реактор. Перед нейтрализацией сульфокислоты поЦ
вергают обработке 30%-м раствором пероксида водорода.Отбеленную и нейтрализованную смесь отстаивают при температу
ре 160 °С и давлении 6 ат, а затем удаляют слой непрореагировавши1
углеводородов. Для очистки алкилсульфонатов от сульфата натри1
смешивают водный раствор алкилсульфонатов с изопропиловь»
спиртом и охлаждают смесь, в результате при температуре 5 — 10 ^
сульфат натрия выпадает из раствора в виде кристаллов. Далее во!
но-спиртовой раствор алкилсульфонатов фильтруют, упаривают 1
перегоняют.На рис. 9 представлена технологическая схема получения алки&
сульфонатов методом сульфоокисления парафинов. Исходные жидк^н-парафины фракции 200- 300 °С подают на фотохимическое сульфо-
окисление в сульфатор 1, представляющий собой колонну со встроен¬
ными ртутными лампами, выполненными во взрывоопасном испол¬
нении; соотношение высоты и диаметра колонны 7:1.Бидистиллят и н-парафины непрерывно тюдают сверху колонны,
смесь диоксида и воздуха в объемном соотношении 2,5:1 - сни|у. При
работе ламп выделяется тепло, которое отводится водой, циркулирую¬
щей в кожухах ламп. Поднимающиеся вверх по колонне потоки 802 и02	встречаются с потоком н-парафинов; при температуре 20 - 30 °С и
под воздействием ультрафиолетового излучения компоненты всту¬
пают в реакцию.Реакционную смесь из колонны направляют в емкость 2, откуда
насосом подают в холодильник 3, а затем в емкость 4, оборудованную
мешалкой. Охлажденную до 20 - 30 °С реакционную массу вновь
возвращают на сульфоокисление.Газовоздушная смесь из верхней части колонны 1 поступает в
каплеотбойник 6, затем в эжектор 7, откуда часть газов отводят в
абсорбер 8, где их очищают раствором щелочи и выбрасывают в ат¬
мосферу, а вторую часть газов возвращают в колонну 1.Часть реакционной массы, соответствующую часовой производи¬
тельности установки по сульфокислоте, непрерывно отводят из ем¬
кости 4 в отетойник 5, где отстаивают в течение 2 ч и затем отделяют
сульфированные продукты. Непрореагировавши# парафины через
верхний смотровой фонарь сливают в сборник откуда возвращают в
реактор. Нижний слой - сульфокислоты - через подогреватель 10, где
их нагревают до 80 - 90 °С, выводят в колонну отдувки 11 на отдувку
ЗОг воздухом. Смесь воздухл с 80г из колонны 11 направляют в аб¬
сорбер 8 и далее выбрасывают в атмосферу. Сульфокислоты из колон¬
ны И подают в сборник готовой сульфокислоты 12, сюда же подают
30%-й пероксид водорода. Здесь при температуре 60 - 70 'С и непре¬
рывном перемешивании в течение 4 - 5 ч производят необходимую
отбелку сульфокислот. Отбеленные сульфокислоты направляют на
нейтрализацию в нейтрализатор 13, а затем на отстой в аппарат 14.
Верхний слой из отстойника (непрореагировавшие парафины) воз¬
вращают на сульфоокисление, нижний слой - пасту алкилсульфона-
та - подают на охлаждение в холодильник 3 и на кристаллизацию
Ка2804 - в кристаллизатор 15. Сюда же подают свежий изопропиловый
спирт и азеотропную смесь из колонны 18.. В кристаллизатору при непрерывном перемешивании сульфоната и
изопропилового спирта, взятых в соотношении 1:1, в течение 30 мин и
температуре 5 - 10 °С происходит кристаллизация №2804. Кристаллы и
раствор направляют на фильтр 16. Отфильтрованный раствор подают в
нагреватель 17, где его нагревают до температуры 130 °С, и затем под
Давлением-в испарительную колонну 18 на отгонку остаточных
парафинов, воды и изопропанола. Пасту алкилсульфоната натрия из
колонны направляют в сборник готового продукта 20.6667
3.1.1.3. Получение алкилсульфатов натрия	IДля производства алкилсульфатов, применяют алифатическш
(насыщенные) спирты молекулярной массой 190- 280 (число угле
водородных атомов 10 - 18).При сульфатировании серной кислотой или олеумом их берут {
избытке; при использовании хлорсульфоновой кислоты этого н<
требуется.Наряду с основными реакциями получения сульфоэфиров алкил
сульфоэфировК - ОН + Н2504— К - 080а0Н + НаО}Н - СНаОН + С1§03Н~*.К -СНа0803Н + НС1 •
протекают побочные реакции. Это происходит за счет сильной окисли¬
тельной способности применяемых сульфирующих агентов.Максимальный выход основного продукта - кислых алкилсульфа¬
тов-обеспечивают проведением процесса в оптимальных условиях,
т. е. таких, при которых протекание побочных реакций было бы мин»
мальным.Поскольку при сульфатировании хлорсульфоновой кислотой вы¬
деляется хлорид водорода, процесс проводят под вакуумом. Для
исключения побочных реакций температуру поддерживают на воз¬
можно более низком уровне, хотя снижение температуры замедляет-
и основную реакцию. Оптимальная температура сульфатирования, как
установлено на практике, 35 - 40 °С для первичных спиртов и не выше
20 °С - для вторичных. При этих условиях глубина сульфатирования
олеумом достигает для первичных спиртов 80%, для вторичных- 60%.
Низкая глубина сульфатирования вторичных спиртов объясняется
протеканием побочных реакций: дегидратации, окисления, конден¬
сации, полимеризации и др.При сульфатировании хлорсульфоновой кислотой глубина сульфа¬
тирования первичных спиртов достигает 90%, а по некоторым дан¬
ным - 94%.Сульфатирование серной кислотой и олеумом имеет ряд недо¬
статков:перерасход сырья в результате низкой глубины сульфатирования;необходимость глубокой очистки непрореагировавших спиртов от
отходящих газов;необходимость избыточного количества сульфирующего агента;наличие отходов в виде сульфата натрия после нейтрализация
сульфоэфиров.Преимущество сульфатирования спиртов серной кислотой ил»
олеумом заключается в простоте технологической схемы и аппаратур
ного оформления.‘ Сульфатирование хлорсульфоновой кислотой отличается большо*
глубиной сульфатирования, необходимостью небольшого избытке
сульфирующего агента и наличием отходов в виде сульфата натри*1
68Недостатком процесса является выделение газообразного хлороводо-
рода, который снижает плотность реакционной массы, ухудшает
теплообмен. Кроме того, усложняются мероприятия технической
безопасности в связи с токсичностью паров хлорсульфоновой и хлор-
всдородной кислот и возникает необходимость применения улавли¬
вающей аппаратуры из химически стойких материалов. Эти сложности
ограничивают применение хлорсульфоновой кислоты в качестве
сульфатирующего агента.Сульфатирование газообразным триоксидом серы получило широ¬
кое распространение в мировой практике:К - СН2ОН + 8О3 К - СН208(^Н.Скорость реакции этерификации с триоксидом серы значительно
выше, чем с другими сульфатирующими агентами, но побочные реак¬
ции протекают и в данном случае.Установлено, что скорость протекания реакции этерификации очень
велика и протекает она даже при высоких температурах. Лимитирую¬
щей стадией сульфатирования (сульфирования) газообразным три¬
оксидом серы является массоперенос 8О3 из газовой фазы в жидкую.
Уравнение скорости такого процесса имеет виду = КАсР,где К— коэффициент массопереносов; Ас— движущая сила процесса, Г— поверхность
контакта фаз.. На реакцию сульфатирования оказывает большое влияние темпе¬
ратура процесса; при ее увеличении образуется значительное коли¬
чество ненасыщенных соединений (алкенов и др.), которые полимери-
зуются и придают сульфомассе темный цвет. В случае низкой темпера¬
туры повышается вязкость реакционной массы, что приводит к мест¬
ным перегревам, а следовательно, потемнению продукта. Оптималь¬
ной температурой сульфатирования первичных спиртов газообразным
503 считают 40 - 45 °С - температуру, немного превышающую темпе¬
ратуры их плавления.На глубину сульфатирования и цвет реакционной массы влияет
продолжительность процесса (она не должна превышать нескольких
долей 1 мин.).Реакцию сульфатирования проводят при соотношении реагентов,
равном стехиометрическому, а для уменьшения высокой реакционной
способности триоксида серы его подают в смеси с воздухом концент¬
рацией 4-8% (об.).При оптимальных условиях проведения процесса глубина сульфа¬
тирования составляет 94 - 98%, а конечный продукт после нейтрали¬
зации реакционной массы содержит незначительное количество
сульфата натрия.Сульфатирование ненасыщенных спиртов серной или хлорсульфо-
иовой кислотой сопровождается побочными реакциями - присоеди-
Нением сульфатной группы по месту двойной связи. Так, при сульфа-69
тировании олеинового спирта образуются алкилсульфаты с двун
сульфатными группами:СНз(СН2)7СН=СН(СН2)7СН2ОН + Н2504-*-
— СН3(СН2)7СН2-СН(СН2)7СН20503Н
0503НСульфатирование серной кислотой или олеумом приводит к поч
количественному присоединению сульфогруппы по двойной свя]
При сульфатировании хлорсульфоновой кислотой реакция'протеке
на 75 - 80%.СН3(СН2)7СН=СН(СН2)7СН2ОН + 2Ь|503Н -- СНз(СН2)7СН-НС(СН2)7СН2050зН + НС1 .I I
С1 503НПобочные реакции в случае ненасыщенных спиртов протекают в и
же степени, как и в случае насыщенных первичных спиртов.При сульфатировании триоксидом серы побочные реакции проч
кают с образованием ненасыщенных сульфокислот и сультонов:К-СН2-СН=СН-СН2-СН2ОН + 2503 -
- В-СН=СН-СН-СН2-СН20503Н ;503нК-СН2-СН=СН-СН2-СН2ОН + 2503 --	К-СН2-СН-СН-СН2-СН20503НI	I
О—502Реакционную массу нейтрализуют щелочью:К - СН20803Н + №ОН -*Е - СН20803№ + Н20.Нейтрализацию проводят в избытке щелочи (рН раствора 7,5 -
при тщательном перемешивании. Нейтрализация сопровожда
большим выделением тепла. Концентрация щелочи зависит от
сульфатирующего агента: 20%-й раствор щелочи при сульфатиров
серной кислотой или олеумом, 8- 10%-й при сульфатировании х
сульфоновой кислотой или триоксидом серы. Температура нейтр
зации 45 - 50 °С.Степень конверсии первичных спиртов при сульфатировании сернО
кислотой — 80%, хлорсульфоновой - 90%, триоксидом серы - 94^
Степень конверсии при сульфатировании вторичных спиртов знач*
тельно ниже, поэтому их используют ограниченно.Для получения вторичных алкилсульфатов используют фракцй*
алкенов с числом атомов углерода 14-18, содержащую 70-8^
алкенов и 20 - 30% насыщенных углеводородов.70Вторичные алкилсульфаты получают методом присоединения
серной кислоты к алкенам с образованием сульфоэфиров и дальней¬
шей их нейтрализацией раствором щелочи:НСН=СН2 + Н2504 - КСНСНз •I	*0503НВСНСН3 + ЫаОН КСНСНз+ н20 .I	I0503Н	0503ЫаНаилучшим сульфатирующим агентом для вторичных алкенов
является 98%-я серная кислота:в-сн=сн2 + н2504.+ 503 - в-сн-сн2503н ;0503НС1503Н3	С1803НН-СН=СН2 —•- В-СН-СН2-&0зН 	УР-СН-СН2-503Н + НС1.• ,С|	0502С1Реакция взаимодействия алкенов с серной кислотой сопровождает¬
ся побочными процессами - образованием диалкилсульфатов и их
полимеризацией. С увеличением концентрации серной кислоты умень¬
шается доля превращенных в диалкилсульфаты алкенов и увеличи¬
вается выход кислых алкилсульфатов. Однако при концентрации
кислоты выше 98% увеличивается скорость полимеризации, наблю¬
дается потемнение реакционной массы и выделение диоксида серы.
Оптимальное мольное соотношение серной кислоты и алкенов состав¬
ляет 1,2: (1,5 - 2,0).С повышением температуры выход целевого продукта снижается за
счет ускорения побочных реакций; переохлаждение приводит к
„замораживанию” реакционной смеси, при которой она утрачивает
текучесть, образуя густую массу, что значительно ухудшает возмож¬
ность отвода тепла. В сульфураторах поддерживают рабочую темпера-11	туру выше температуры застывания сульфоэфиров: от - Ю до +10°С.
Важным условием отвода теплоты реакции и создания равномерного
температурного режима в сульфураторе является интенсивное переме¬
шивание реакционной массы. Не менее важным является и продолжи¬
тельность сульфатирования, которая в зависимости от температуры
изменяется от 30 до 2 мин. Степень конверсии составляет 70 - 78%.Нейтрализацию сульфоэфиров проводят 18 - 25%-м раствором
щелочи при температуре 50 °С. При нейтрализации применяют избы¬
ток (2 -'2,5%) щелочи, который необходим для последующего гидро¬
лиза диалкилсульфатов [их содержание может достигать 5 — 20%
‘масс.)].После гидролиза содержание гидроксида натрия в гидролизате
Уменьшается до 0,5% (масс.) при рН = 8 - 0. При этом выход целевых
вторичных алкилсульфатов увеличивается до 10% (масс.).71
После нейтрализации и гидролиза продукт содержит много сульфат
натрия и несульфированных соединений - 20 - 25% насыщеннь
углеводородов, непрореагировавших алкенов, спиртов после гидр
лиза диалкилсульфатов, продуктов полимеризации.Для удаления примесей раствор алкилсульфатов подвергают очис
ке в две стадии с помощью растворителей. Вначале, используя малу
растворимость сульфата натрия в изопропаноле, разбавляют им смесь
таким расчетом, чтобы концентрация спирта в водно-спиртово
растворе была 35- 40% (масс.). После выдерживания раствора при те!
пературе 35-40 °С отделяют водно-солевой слой от раствора алки
сульфатов в спирте. Экстракцию непрореагировавших углевод»
родов из водно-спиртового раствора алкилсульфатов осуществлю
бензином. Затем водно-спиртовой раствор алкилсульфатов концен
рируют путем отгонки азеотропной смеси спирта с водой. Экстракт
бензиновый раствор несульфатированных соединений - разделя!
ректификацией для выделения бензина. Ректификации также подве
гают водный раствор изопропанола, так как изопропанол использу»
повторно.Очищенные алкилсульфаты из куба испарителя представляют соб<
готовый продукт. Товарный алкилсульфат натрия содержит [в
(масс.)]: алкилсульфатов- не менее 20; несульфатированных соедин
ний - не более 1,0; сульфата натрия - не более 5; изопропанола - н
более 5. рН продукта составляет 8-9.	[Сульфатирование алкенов осуществляют при помощи периодичен
кого или непрерывного процесса. Выбор вида процесса определяете!
кроме достижения максимальной степени конверсии, составом коне!
ного продукта. Если алкилсульфаты предполагают применять дм
получения жидких моющих средств, то в качестве сульфатирующеЦ
агента применяют хлорсульфоновую кислоту либо газообразнЯ
триоксид серы, так как при этом содержание минеральных сош
(N82804, N801) в конечном продукте будет невысоким и алкилсульф
будет прозрачным. При сульфатировании серной кислотой или оле
мом получают конечный продукт темно-коричневого цвета с повыше
ным содержанием сульфата натрия.В последнее время сульфураторы выпускаются в комплекте I
выносными холодильниками, через которые реакционная май!
непрерывно прокачивается и при этом охлаждается. При сульфатир
вании хлорсульфоновой кислотой выносные холодильники неэффб
тивны вследствие разбавления реакционной массы выделяющим?
хлороводородом. Температура охлаждающей воды в холодильник
обычно на 20 °С ниже температуры в аппарате.	\ \При сульфатировании в непрерывном режиме в качестве сульфур!
тора используют центробежный насос, в который подают расчетнв
количество жидкого сульфатирующего агента и алкенов.Периодический процесс сульфатирования спиртов проводят
сульфураторе.В начале процесса сульфуратор заполняют спиртом, затем7241рис. 10 * Технологическая схема сульфирования спиртов серной кислотой или олеумом:1 — емкость для спиртов; 2 — насос; 3, 8 — дозаторы; 4 — сульфуратор; 5 — теплообменник; 6 —
емкость для серной кислоты (олеума); 7 — циркуляционный насос-гомогенизатор; 9 — охлаждающаярубашканепрерывном перемешивании подают небольшими порциями сульфа-
тирующий агент. Расход кислоты зависит от интенсивности охлажде¬
ния реакционной массы в аппарате и возможности устранения местных
перегревов. Для улучшения теплообмена подачу сульфатирующего
агента в реакционную массу осуществляют посредством равномерного
разбрызгивания его над реакционной массой. Кр^ме того, в случае
необходимости увеличивают расход охлаждающей воды.Процесс сульфатирования проводят в течение 2 - 3 ч, он лимити¬
руется скоростью отвода тепла реакции.Следует отметить, что сульфатирование в периодическом режиме
является наименее эффективным, но все же применяется в ряде
случаев при производстве СМС.Непрерывный метод обеспечивает, кроме высокой скорости и
производительности процесса, большую глубину сульфатирования
спиртов или алкенов и более высокое качество конечного продукта
при меньшем выходе побочных продуктов реакции. Достигается это
сокращением времени контакта реагирующих веществ и устранением
местных перегревов в течение всего процесса.Непрерывное сульфатирование осуществляют либо в аппаратах
барботажного типа, либо в пленочных реакторах. В первом случае
теплоту реакции отводят непосредственно от реакционной массы, во
втором - съем тепла осуществляют во время контакта фаз газ - жид¬
кость, исключая при этом накопление тепла в продуктах реакции.На рис. 10 представлена принципиальная технологическая схема
сульфатирования спиртов серной кислотой или
олеумом. По этой схеме часть сульфатированного продукта отводят
на нейтрализацию, тогда как основную массу подвергают циркуляции
с непрерывным добавлением к ней исходного сырья.Сырье из емкости 1 насосом 2 через дозатор 3 подают в сульфуратор4,	снабженный мешалкой и охлаждающей рубашкой, а затем в насос-
смеситель 7. В этот же насос дозатором 8 из емкости 6 подают сульфа-
тарующий агент; смесь охлаждают в кожухотрубном теплообменнике
5* Часть реакционной массы, равная производительности установки,73
Рис. 11. Технологическая схема сульфатирования спиртов хлорсульфоновой кислотой:1 — емкость для спиртов; 2 — емкость для хлорсульфоновой кислоты; 3 — сульфуратор; 4 — отстой¬
ник; 5—игуритовый вбсорбер; 6 — емкость для хлороводородной кислоты; ?, 10 — насосы;! — абсор¬
бер; 9 — емкость для раствора щелочи; 11 — вентиляторпосле теплообменника отводят на нейтрализацию, остальную часть
возвращают в сульфуратор. При интенсивном и непрерывном переме¬
шивании горячая сульфомасса отбрасывается лопастями мешалки на
сменки аппарата. Поскольку реакция сульфатирования протекает
практически мгновенно, то она начинается и заканчивается на лопас¬
тях мешалки, вследствие чего температура на них достигает 70 °С. На
стенках аппарата благодаря охлаждению в тонком слое температура
реакционной массы быстро снижается до 30 - 35 “С, и масса стекает на
дно аппарата. Общее время сульфатирования (пребывание реагирую¬
щих компонентов в сульфураторе) при циркуляции составляет 30 мин.При сульфатировании спиртов хлорсульфоновой
кислотой сульфуратор дополнительно оборудуют системой улавли¬
вания хлороводорода, выделяющегося в реакции этерификации
(рис. 11). Спирты из емкости 1 подают в сульфуратор 3, снабженный
мешалкой, охлаждающей рубашкой и внутри аппарата змеевиковым
холодильником. Из емкости 2 в реактор подают хлорсульфоновую
кислоту. Узел улавливания хлороводорода состоит из отстойника 4,
игуритового абсорбера 5, графитового абсорбера 8, вентилятора 11,
насосов и емкостей для растворов. В игуритовом абсорбере 5 хлоро-
водород улавливается водой. Раствор НС1 при помощи насоса 7 цир¬
кулирует в абсорбере, в результате чего получают 27,5%-ю хлорово¬
дородную кислоту - товарный продукт. Из абсорбера отработанные
газы подают в абсорбер 8, где раствором щелочи улавливается оста¬
точное количество хлороводорода. Очищенные газы отсасываются
вентилятором 11 и выбрасываются в атмосферу. Все аппараты изго¬
товлены из кислотостойких материалов, трубопроводы - из свинца,
полиэтилена или стекла. Процесс сульфатирования ведут под неболь¬
шим вакуумом для облегчения выделения хлороводорода из реакци¬
онной массы.74Трипнсид серыОтходяцче гащ№ гР №
ч±нРис. 12. Каскадная схема сульфатирования спиртов газообразным 50з в аппаратах
барботажного типа:1 — дозаторы; 2 — сульфураторы; 3, 6 — теплообменники; 4 — иасосы; 5 — нейтрализатор; 7 —
дозреватель; 8, "12 — вентиляторы; 9 — каплеотбойник; 10 — иасадочиый скруббер; И — скруббер
Вентури; 13 — циркуляционный насос; Л, 15 — сборники щелочного раствора сульфата натрияСульфатирование спиртов газообразным триок¬
сидом серы проводят в непрерывном режиме. Сложность оформ¬
ления процесса заключается в том, что реакция протекает в гетеро¬
генной системе (газ - жидкость) с высокой скоростью, интенсивным
массопереносом и сопровождается выделением большого количества
тепла.Непрерывное сульфатирование газообразным 50з осуществляют в
аппаратах барботажного или пленочного типов.На рис. 12 представлена каскадная схема сульфатирования спиртов
газообразным триоксидом серы в сульфураторах барботажного типа.
Сульфатирование спиртов осуществляют в нескольких соединенных
каскадно сульфураторах. Данная схема включает пять последователь¬
но расположенных аппаратов, четыре из которых имеют объем 0,64 м3,
пятый - 0,28 м3.Смесь 803 [5 - 1% (масс.)] с воздухом подают параллельно во все
сульфураторы [в % (масс.)]: в первый сульфуратор - 60; во второй и
остальные - 15 - 20. Жирные спирты через дозатор 1 подают в нижнюю
часть сульфураторов [в % (масс.)]: в 1-й и 2-й по 70; в 3-й - 20, 4-й и
5-й - по 5.Сульфуратор 2 снабжен охлаждающими устройствами - охлаждаю¬
щей рубашкой и змеевиком, либо дополнительно выносным холодиль¬
ником 3. В данной схеме охлаждение реакционной массы осуществля¬
ют в выносном холодильнике 3 с помощью насоса 4. В системе цирку-75
пирует около 85% реакционной массы: непрерывно из верхней част;
предыдущего сульфуратора она перетекает в следующий. На линии ВЫ'
хода массы из 5-го сульфуратора установлен прибор для измерени:
глубины сульфатирования (регистрирующая продукт по плотности),
который связан с дозатором 1 подачи сырья в четвертый и пятый реаю
торы,Сульфоэфиры из пятого сульфуратора направляют в нейтрализатор5.	Удаление газов из реакционной массы, нагретой до 50 - 55 °С,
осуществляют при помощи вентилятора 8, который отсасывает их
сульфураторов и нагнетает вначале в каплеотбойник 9, а затем в!
насадочный скруббер 10 для улавливания непрореагировавшего 8О3 и
сопутствующего ему 802 раствором щелочи. Из скруббера отходящие;
газы отсасывают вентилятором 12 и подают на санитарную очистку - в
скруббер Вентури 11, где их окончательно отмывают (до санитарной
нормы) и выбрасывают в атмосферу. Пасту из нейтрализатора подают в
дозреватель 7, откуда направляют на приготовление композиции СМС,3.1.2.	Получение катионоактивных ПАВПрименяемые для СМС катионоактивные ПАВ - производные
аминов, четвертичные аммониевые соли, оксиды триалкиламинов.К четвертичным аммониевым солям относят азотсодержащие
соединения, у которых атом азота ковалентно связан с четырьмя угле
родными атомами. Азот при этом приобретает положительный заряд,
образуя устойчивый катион четвертичного аммония:НI	1+В-Ы-В X", где X-- анион .НОдин или два радикала в молекуле представляют собой длинноце¬
почные углеводороды два или три - короткоцепочные, причем один,
из них может содержать молекулы этиленоксида, а также алкильную,:
ароматическую, гетероциклическую и другие группы.	;Оксиды третичных аминов - это соединения, у которых атом азота
ковалентно связан с одним атомом кислорода. Если один из радика¬
лов молекулы - алкил, длина цепи которого 10-16 атомов углерода, |
то исходными веществами для получения оксида амина являются в;
основном первичные амины, алканолы, нитросоединения и др. Если;
один из радикалов - алкил, длина цепи которого 10-20 атомов
углерода, то оксид амина получают из алкилкарбоновых кислот,;
синтетических жирных кислот, алкилбензола, оксидов этилена,
пиридиновых и хинолиновых оснований и др.Первичные алкиламины получают аминированием алкилгалогенй-Д0В'	КС1+2Ш3 - К1Ш2+Ш4С1.Катализатором этой реакции является оксид магния, раствори-
телем - изопропиловый спирт, выход первичных алкиламинов дости-
76гает 90% (масс.). Реакцию проводят при температуре 310 °С и повышен¬
ном давлении.	вАминирование жирных спиртов проводят при 370 - 380 С, давлении
1МПа (10 атм), в присутствии катализатора - оксида алюминия(А12°з):	КОН + N43 - ГДОН2 + Н20.Аминирование альдегидов карбоновых кислот осуществляют яри
температуре 90 *С и давлении в присутствии катализатора:КСНО + NНз + Н2 - НСН2 - NН2 + Н20.Первичные алкиламины получают и восстановлением нитросоеди¬
нений в растворителе в изопропиловом спирте в присутствии катали*
заторов (никеля, платины, палладия) при температуре 50 - 100 'С и
давлении 2-5 МПа (20 - 50 атм); их промышленное производство
ограничено из-за малой доступности нитросоединений необходимого
состава.	кМОг + Ъщ ^ ккн2 + 2Н20.Одним из наиболее доступных промышленных методов получения'
первичных алкиламинов является аминирование синтетических жир¬
ных кислот; этот метод представляет собой одно- или двухстадийный
процесс.В первом случае совмещают реакции дегидратации и гидрирования;
их проводят в жестких условиях [давление 20 МПа (200 атм) и темпе¬
ратура 300 - 350 °С] на одном и том же катализаторе.Во втором случае реакции разделяют: на первой стадии проводят
дегидратацию (путем аммонолиза) жирных кислот с образованием
нитрилов, на второй стадии проводят гидрирование нитрилов с обра¬
зованием первичных алкиламинов. Эти реакции в промышленности
осуществляют при давлении 0,3 - 0,7 МПа (3-7 атм).На первой стадии процесса протекают реакции:К - СООН + М13 - К - СОООТЦ;К - СООМ^ - К - ШШ2 + Н20;К - №N42 - К - СN + Н20.На второй стадии процесса протекают реакции:К - СN + Н2 К - СН = №1; К - СН = N4 + Н2 -* К - О^Нг.В ходе реакций могут образовываться вторичные алкиламины:КСН=ЫН + НСН2МН2 - |у|Н^СН*В,-МН*ХСН2ВВ результате конденсации альдиминов со вторичными алкиламина-
ми и последующего их гидрирования образуются третичные алкилами-
Ньс	+нгКСН=МН + (КСН2)2МН -*ВСНЫН2 - (КСН2)3М + ЫНз .1|/СН2Н\СН2К	77
. Рис. 13. Технологическая1 схема получения первичных алкиламинов:1 — емкости для СЖК и жидкого аммиака; 2 — мерник; 3, 5, 6 — насосы-дозаторы; 4 ■— сборник
циркуляционного жидкого аммиака; 7 — компрессор аммиака; 8 — сборник нитрилов; 9 — компрес¬
сор водорода; 10 — сборник аминов; Ц, 17, 18, 19 — змеевиковые холодильники; 12 — куб дистиля-
• ции; И—сепаратор' второй ступени; 14 — смеситель; 15 — сепаратор первой ступени; 16 — реактор
гидрирования; 20, 24, 25,' 27 — теплообменники; 21 — промежуточная емкость; 22—каплеотбойник;
23 — сепаратор,- 26 — реактор нитрилированияАммиак, находящийся в зоне реакции, подавляет образование
вторичных и третичных аминов. Поэтому восстановление нитрилов
проводят в присутствии аммиака.Получение первичных алкиламинов в промышлен¬
ности на основе СЖК (фракции Сщ - С16.И Сп - С2о) осущест¬
вляют следующим путем: получают нитрилы, восстанавливают их и
разделяют продукты восстанорления ректификацией (рис. 13). СЖК и
жидкий аммиак подают в емкости 1, откуда насосом-дозатором 3 их
направляют в подогреватели 24, 25, 21 и затем в реактор 26. Здесь на
катализаторе А1203 происходит аммонолиз карбоновых кислот и
дегидратация аммониевых солей с образованием нитрилов. Процесс
проводят при температуре 300 - 350 °С, объемной скорости подачи
кирных кислот 0,25 ч-1, мольном соотношении кислоты и аммиака от
1:10 до 1:30. Реакция нитрилирования протекает с поглощением тепла,
поэтому реактор обогревают. Процесс начинается в теплообменниках и
заканчивается в реакторе.Из реактора газожидкостную смесь подают на охлаждение, затем в
каплеотбойник 22 и сепаратор 23, где происходит отделение газообраз¬
ного аммиака от нитрилов и аммиачной воды. После разделения фаз
нитрилы направляют в сборник технических нитрилов 8, а водный
раствор аммиака на сброс. Избыточный аммиак компрессором 7
возвращается в оборот. Выход нитрилов достигает 96 - 98% (масс.).78Следующую стадию процесса - гидрирование нитрилов - ведут в
присутствии аммиака. Для реакции в реакторе 16 используют стацио¬
нарный, частично выщелоченный никель-алюминий-титановый катали¬
затор в виде гранул размером 5-10 мм. Реактор 16 - цилиндрический
аппарат диаметром 185 мм, высотой 4000 мм с внешним электрообогре-
вом, заполнен зернистым катализатором. Гидрирование проводят при
давлении 5 мПа (50 атм), объемной скорости подачи нитрилов -О	25 ч-1, аммиака и водорода - 0,4 ч-1, температуре 100 - 120 °С.В смеситель 14 насосом 6 подают нитрилы, а насосом 5 из емкости4	- жидкий аммиак и водород. Смесь через теплообменник 17 направ¬
ляют в реактор 16, где протекает реакция гидрирования. Продукты
реакции в виде газожидкостной смеси поступают в холодильник-кон¬
денсатор 18 и затем в сепаратор первой ступени разделения 15, пред¬
назначенной для отделения алкиламинов от газов. Алкиламины через
дроссельный вентиль отводят в сборник технических аминов 10, затем
на дистилляцию. Смесь аммиака и водорода после охлаждения в
конденсаторе-холодильнике 19, где конденсируется аммиак, направ¬
ляют в сепаратор второй ступени разделения 13, в котором отделяют
сжиженный аммиак; далее аммиак сливается в сборник 4 и его воз¬
вращают в процесс. Водород после компримирования в компрессоре9	также возвращают в процесс.Очистку технических аминов проводят дистилляцией под ваку¬
умом при температуре 180 - 200 °С в дистилляционном кубе 12.Степень превращения нитрилов в амины достигает 99,2% (масс.),
выход аминов - 90,7% (масс.). В конечном продукте содержится,
первичных алкиламинов 90- 95% (масс.), остальное составляют вторич¬
ные амины и примеси. Расход сырья на 1 т дистиллированных первич¬
ных алкиламинов составляет: жирных кислот—1,23 т; аммиака —
0,147 т; водорода- 320 м3; оксида алюминия- 0,002 т; катализатора гид¬
рирования- 0,005 т.Четвертичные соли аминов получают реакцией первичных аминов с
метилхлоридом в присутствии щелочи:К - N112 + ЗСН3С1 + 2№ОН - [К - МСН3 )3 ]+С1“ + 2^С1 + 2Н20.Этот метод применяют в том случае, если допускается содержание
хлорида натрия в конечном продукте.Более рациональным методом получения четвертичных аминов
считается двухстадийный процесс, по которому вначале получают
третичные амины - алкилдиметиламины, а последующим алкилиро-
ванием третичных аминов получают конечный продукт.Метилирование первичных аминов до алкилдиметиламинов прово¬
дят формальдегидом и муравьиной кислотой:К - МН2 + 2НСНО + 2НСООН - К - N(СН3 )2 + 2С02 + 2Н20.Реакцию проводят в растворителе - изопропаноле при температуре
70 - 80 °С; мольное соотношение формальдегида и муравьиной кисло-79
1 — мерник первичных алкиламинов ■ изопропиловом спирте; 2 — насосы-доааюры; 3 — мерник
формальдегида; 4 — реактор-автоклав; 5,1,9 — сепараторы; 6- сборник алкилата; 8 — теплообменник;
10 — каплеотбойник; 11 — фильтр; 12 — компрессорты 0,5:1, время проведения реакции 4 - 6 ч. Окончание реакции
определяют по прекращению выделения диоксида углерода.Продукты реакции нейтрализуют раствором щелочи и отстаивают:
нижний слой - водный раствор натриевой соли муравьиной кислоты,
формальдегида и спирта; верхний слой - раствор алкилдиметилами-
нов в изопропиловом спирте. Для выделения целевого продукта спирт
отгоняют дистилляцией при температуре 150 - 200 °С под вакуумом.Процесс, несмотря на высокий выход алкилдиметиламинов, обла¬
дает существенными недостатками: периодичностью процесса, необхо¬
димостью значительного избытка метилирующих агентов, высоким
расходом щелочи.Другой способ получения алкилдиметиламинов -
восстановительное алкилирование первичных
аминов 34%-м формальдегидом:К - Ш2 + 2НСН0 + 2Н2 - К - N(№3)2 + 2Н20.Реакцию проводят в растворителе - изопропаноле. Катализатором
служит выщелоченный сплав никеля, титана и алюминия.Технологическая схема этого процесса представлена на рис. 14.
Основной аппарат - реактор-автоклав 4, снабженный паровой рубаш¬
кой и заполненный зернистым катализатором. 50%-й раствор первич¬
ных алкиламинов в изопропиловом спирте в соотношении 1:1 и
раствор формальдегида с мольным избытком 25% (масс.) насосами-до¬
заторами 2 подают в реактор 4; сюда же компресором 12 через фильтр11	и каплеотбойник 10 подают свежий и циркуляционный водород.
Реакцию алкилирования проводят при температуре 95 - 105 °С и
давлении 4-5 МПа. Продукты алкилирования аминов направляют в
сепаратор 5 для отделения водорода, который пропускают через
сепараторы 5, 7, 9 для окончательного отделения капель жидкости,Рис. 15. Технологическая схема получения четвертичных аммониевых солей:I — мерник изопропилового спирта; 2 — мерник алкилдиметиламина; 3 — мерник метилхлорида;
4 — реактор; 5 - емкость для метилхлорида; € — циркуляционный насоскомпримируют и возвращают в процесс. Алкилат в сборнике 6 разде¬
ляется на два слоя: водный и спиртовой. Мерники и сборник 6 через
. воздушник сообщаются с атмосферой. Алкилдиметиламины (готовый
продукт) выделяют из спиртового раствора дистилляцией. Конверсия
первичных аминов в алкилдиметиламины достигает 96 - 100% (масс.),
выход дистиллированных алкилдиметиламинов - 86% (масс.).Расход сырья на 1 т продукта (в т): первичных алкиламинов фрак¬
ции С ю - С16 - 1,076; формальдегида - 0,961; изопропилового спир¬
та- 0,1; водорода - 0,03; катализатора - 0,005.Четвертичные аммониевые соли получают на второй стадии процес¬
са - взаимодействием алкилдиметиламинов с алкилгалогенидами.
Реакцию проводят в реакторе с мешалкой, снабженном паровой
рубашкой для обогрева и охлаждения, под давлением 0,5 МПа (5 атм),
при температуре 70 - 80 °С, в течение 2,5 - 3 ч, в растворителе -
изопропаноле.Принципиальная технологическая схема получения четвер¬
тичных аммониевых солей представлена на рис. 15. Подогре¬
тый метилхлорид из мерника 3, изопропиловый спирт из мерника 1,
алкилдиметиламины из мерника 2 одновременно подают в реактор 4,
где их подогревают и перемешивают циркуляционным насосом 6.
После завершения реакции смесь подают на выделение целевого
продукта. Последний представляет собой 50 - 60%-й (масс.) раствор
четвертичных солей в изопропаноле. Кроме этого, он содержит [в %
(масс.)]: аминов-0,2-0,3; солей аминов-0,5-3. Конверсия алкил¬
аминов в четвертичные соли аммония достигает 90 - 98%.81
Четвертичные аммониевые соли получают также на основе оксиэти-
лированных аминов:Р^Нг + 2С2Н40 - В-М(С2Н4ОН)2;,С2Н4ОН	ЛС2Н40)*Нк-ы:	+пС2Н40 - Н-Мгде х + у = п + 2\С2Н4ОН	\(С2Н40)уНПри обработке оксиэтилированных аминов, например, метилхлори-
дом или диметилсульфатом образуются четвертичные аммониевые
соли:/(С2Н40)хНВМЧ(С2Н40)уН+ СН3С1(С2н40)хннм| \(С2Н40)уН
СНзвы.(С2Н40)хН(С2Н40)уН+ (СН3)250* -(С2Н40)хНС1-;304СНЗвггI Ч(С2Н40)уН
• СНзЧетвертичные соли аммония получают также реакцией алифатичес¬
ких галоидных алкилов с гетероциклическими азотсодержащими
основаниями, например с пиридином. Так, цетилпиридинийхлорид
синтезируют при нагревании хлоргексадекана с пиридином:ФцНззС! +	**	^ | СГ •Доступным и достаточно дешевым сырьем для производства четвер¬
тичных аммониевых солей является алкилбензол — полупродукт
производства сульфонола. На основании алкилбензола получают ПАВ
алкилбензилпиридинийхлорид (катапин). Первой стадией процесса
производства катапина является реакция алкилбензола (фракции
Сцр С 1б) с формальдегидом и хлороводородом:в-(3 + сн20 + нс,“ОСН2С1 + Н20Реакцию проводят в водной среде в присутствии катализатора -
Дихлорида цинка - при 60 °С. К алкилбензолу добавляют водный
40%-й раствор формальдегида с 25%-м избытком, плавленый катализа¬
тор в количестве 24% (масс.) алкилбензола; через смесь в течение
6 - 8 ч пропускают хлороводород. По окончании реакции реакционную
массу расслаивают. Из верхнего слоя после продувки азотом выделяют
п-алкилбензилхлорид, нижний слой - вода.Следующей стадией процесса получения катапина является конден¬
сация п-алкилбензилхлорида с пиридином в стехиометрическом
соотношении с образованием алкилбензилпиридинийхлорида. Реак-82цлю проводят в присутствии хлорида цинка в спиртовом растворе при
90 в-^УсНаС1,+ м^~^->|н-^^-сн2-1^~^ | С1- .По окончании реакции смесь •расслаивают, отделяют спиртовой
раствор, разбавляют его водой, отделяют выделившиеся неомыляемые
вещества, водно-спиртовый раствор упаривают.Выделенный продукт представляет собой светло-коричневую
мазеобразную массу, хорошо растворимую в воде и спирте. Состав
продукта [в % (масс.)]: ПАВ - 85; воды - 14,5, примесей - 0,5.Конденсацией п-алкилбензилхлорида с триэтиламином в спирте при
90 °С получают алкилбензилтриметиламмонийхлорид (катамин),
который представляет собой желтую вязкую массу, хорошо раствори¬
мую в воде и спирте. Продукт содержит [в % (масс.)]: ПАВ - 81, воды-
18,5; примесей - 0,5.В промышленной практике начали использовать оксиды третичных
аминов. В качестве сырья для их получения используют алкилдиме-
тиламины, получаемые из СЖК фракции Сю - Сдб- Окисляют амины
пероксидом водорода:	„/СН3	I 3В-М	+Н202-»В-Ы-*0 +н20 .^СНз	IСНзПри производстве оксидов аминов подбирают такие соотношения
реагентов, температуру, катализаторы, при которых скорость основ¬
ной реакции значительно превышала бы скорость побочных реакций.Наиболее подходящим катализатором основного процесса является
монохлоруксусная кислота. При прибавлении ее в реакционную смесь
в количестве 0,3 - 0,5% от массы алкиламинов разложение пероксида
водорода уменьшается в 2 - 4 раза, а степень конверсии аминов
значительно увеличивается.Окисление алкилдиметиламинов проводят полунепрерывным
способом. Алкилдиметиламин, 30 - 45%-й (масс.) раствор пероксида
водорода и монохлоруксусную кислоту непрерывно перемешивают в
проточном эмульгаторе турбинного типа. Затем смесь подают в эмали¬
рованный реактор, в котором при перемешивании и температуре 80 -
85 °С реакционную массу выдерживают в течение 6 - 8 ч. Конверсия
алкилдиметиламинов в оксид амина составляет 97 - 99%.Мольное соотношение алкилдиметиламинов и Н2О2 1: (1,4 - 1,5);
Количество катализатора - 0,4 - 0,5% от массы алкилдиметиламинов.Конечный продукт (вязкий водный раствор) содержит [в% (масс.)]:
оксида амина - 33 - 36; алкилдиметиламинов - 0,7 - 0,9; Н2О2 - 0,2-
0,7.83
!3.1.3.	Получение неионогенных ПАВБольшинство неионогенных ПАВ получают конденсацией жирных
кислот, жирных спиртов (С = 8 - 18), жирных аминов с этиленоксидом:КОН + пС2Н40 - К0(С2Н40)„Н,
где п - число молекул этиленоксида.Продукты конденсации называют оксиэтилироваиными соедине¬
ниями.Конденсацией жирных кислот с гликолями получают сложные
эфиры, обладающие неионогенными свойствами:К - СООН + Н0СН2 - СН2ОН - К - СООСН2 - СН2ОН + Н20;К - СООН + СНз - СНОН - СН2ОН - К - С00 - СНз -
-СНОН-СН3 + Н2О.Из жирных кислот применяют лауриновую, стеариновую, олеино¬
вую, пальмитиновую и СЖК различных фракций. Конденсацию прово¬
дят в присутствии кислого или щелочного катализаторов при темпера¬
туре 185 °С.К неионогенным ПАВ относятся алкилоламиды, получаемые из алки-
лоламинов и жирных кислот или их метиловых эфиров. Из алкилол-
аминов используют первичные этаноламины или изопропаноламины,
диэтаноламины. Например, синтезом жирных кислот и первичного
алкилоламина получают алкилоламидные неионогенные ПАВ:К-СООН + Шг-СНг-СНгОН - К-С0-МН-СН20Н + Н20.Получают их также конденсацией алкилоламидов с оксидом этиле¬
на:С11Н35- СО- га- СН2- СН2ОН + С2Н4О - С11Н35—СОМН— СН2— СН2—-0-СН2-СН20Н.Кроме перечисленных существует множество других методов
синтеза неионогенных ПАВ. Химическая промышленность выпускает
для СМС ряд неионогенных ПАВ.Синтанол ДС-10 - представляет собой смесь полигликолевых
эфиров синтетических первичных спиртов фракции Сщ - С^, получа¬
емых каталитическим восстановлением метиловых эфиров синтети¬
ческих жирных кислот. Эмпирическая формула СПН2П+1(СН2 -
СН20)тН, где л = 10- 18;т = 8- 9.Синтанол АЛМ- 10 - представляет собой смесь полигликолевых
эфиров синтетических первичных высших жирных спиртов фракции
С12 - С14, получаемых алюмоорганическим синтезом.Синтанол АЦСЭ-12 - представляет собой смесь полигликолевых
эфиров первичных спиртов фракции Схб - С20, получаемых алюмоорга¬
ническим синтезом; СМС на его основе обладают повышенной сыпу¬
честью.84Синтамид-5 - представляет собой смесь алкилоламидов синтети¬
ческих жирных кислот. Эмпирическая формула
К~С0Ш-СН20(СН2-СН20)пН, где К - С10 - С16; л = 5-6. СМС на его
основе обладает пониженным пенообразованием.ОС-20 (оксиэтилированные высокомолекулярные спирты; среднее
число присоединенных молекул этиленоксида равно 20) имеет воско¬
образную консистенцию и цвет от желтого до светло-коричневого.В производстве неионогенных ПАВ важное значение имеет чистота
исходных продуктов синтеза. Этиленоксид, например, может содер¬
жать примесей не более 0,2% (масс.). Этиленоксид токсичен, легко
воспламеняется, с воздухом образует взрывчатые смеси, поэтому при
проведении технологического процесса необходимо соблюдать особые
меры безопасности: предохранять этиленоксид от огня, воздуха и
загрязнений; хранить его в резервуарах в атмосфере инертного газа,
обычно азота.В реактор загружают гидрофобные компоненты (жирные кислоты,
амиды, спирты и т.д.) и едкий натр, после чего из реактора удаляют
воздух, дважды продувая его азотом. Смесь нагревают при перемеши¬
вании до 150 °С, затем откачивают газовоздушную смесь, понижая
давление до 20 мм рт.ст., и подают в реактор в токе азота жидкий
этиленоксид. Давление азота в реакторе поддерживают равным
0,7 атм. Далее прекращают подачу этиленоксида, чтобы давление
, уменьшилось. В процессе реакции давление в аппарате понижается, а
температура повышается. Реакционную смесь охлаждают, добавляют
этиленоксид, после чего температура повышается до 170 - 180 °С, а
давление - до 0,25 - 0,28 МПа. В конце реакции давление в реакторе
снижается до атмосферного.Реактор для оксиэтилирования представляет собой автоклав,
рассчитанный для работы при избыточном давлении (0,35 МПа). Авто¬
клав снабжен теплообменником (реакция экзотермична) и мешалкой.В промышленности применяют периодические и непрерывные
технологические схемы процесса оксиэтилирования.3.1.4.	Получение амфолитных ПАВАмфолитные ПАВ получают из высокомолекулярных аминов
конденсацией их с этиленоксидом и последующим сульфатированием
полученного соединения:КГШ2 + С2Н40 - КШ-СН2СН2ОН;ШШ-СН2СН2ОН + Н2504 - К&НСН2СН20503Н + Н20.Кроме того, их получают взаимодействием аминов с хлоруксусной
кислотой:	4-КГШг+СЮНгСООН-^КГШСНгСООН- +НС1.4*Бетаин - [С„Н2п+1^(СНз)2 - СН2СОО-, где п = 10 - 18], выпускает¬
ся промышленностью в виде 30%-го водного раствора; бетаин получают
на основе алкилдиметиламинов.85
Амфолитные ПАВ также получают путем введения аминогруппы в
анионоактивное соединение или путем введения анионной группы в
катионоактивное соединение; путем конденсации белковых веществ с
хлорангидридами высокомолекулярных или ненасыщенных карбоно¬
вых кислот или сульфокислот, с последующей обработкой продуктов
конденсации первичными или вторичными аминами и формальдеги¬
дом.Амфолитные ПАВ хорошо совместимы с неионогенными ПАВ любой
концентрации, с анионоактивными ПАВ - при значительном избытке
либо анионоактивного, либо амфолитного соединения. В большинстве
случаев они совместимы и с катионоактивными ПАВ.3.1.5.	Получение силикатовМоющие средства, как правило, содержат силикат натрия [от 3 до
8% (масс.)] в виде водного раствора- жидкого стекла. На заводы СМС
силикат натрия поступает либо в виде водного раствора, либо в твер¬
дом виде (силикат-глыбы). Силикат-глыбы- прозрачные бесформенные
куски без механических включений, различных оттенков: слабо-зелё¬
ные, желтоватые, голубоватые (при получении содовым способом),
темно-зеленые (при получении содово-сульфатным способом).Силикат-глыбы поступают на заводы в вагонах и на железнодорож¬
ных платформах. Из вагонов и платформ их выгружают в ямы-храни¬
лища, откуда затем подают на участок разварки силикат-глыб.Рис. 16. Технологическая схема получения жидкого стекла нз силикат-глыб:1 — шнековая дробилка; 2, 4 — ленточные транспортеры; 3 — элеватор; 5 — автоклавы; 6, 8 —
емкости; 7, 9,12,13,16 — насосы; 10 — мерник; 11 — отстойники; 14 — фильтр; 15 — сборник готового
продукта
86На рис. 16 представлена технологическая схема получения жидкого
стекла из силикат-глыб. При необходимости их дробят в шнековых
дробилках 1 и далее ленточным транспортером 2 подают в головку
скребкового элеватора 3, затем транспортером 4 в автоклавы 5 (вра¬
щающиеся горизонтальные или стационарные вертикальные). Однов¬
ременно в автоклавы подают горячую воду насосом 7 из емкости 6,
острый пар и 42%-й раствор едкого натра из мерника 10 после подогре¬
ва его в емкости 8.Процесс разварки силикат-глыбы проводят при высоких температу¬
ре и давлении в течение 4 - 5 ч. После разварки силикат-глыбы пар из
автоклава сбрасывают под слой воды в емкости 6, и за счет остаточ¬
ного давления раствор выжимается в отстойники 11 для отстаивания и
разбавления. В емкость 6 насосом 12 подают горячую воду для разбав¬
ления жидкого стекла до рабочей концентрации. Из аппарата И
продукт насосом 13 подают на фильтр 14. Последний - листовой
горизонтальный фильтр с нанесенным на фильтрующую перегородку
фильтровспомогателем - перлитом, толщиной 5 мм. Отфильтрованный
раствор жидкого стекла собирают в сборник 15, откуда насосом 16
перекачивают в расходные емкости приготовления композиции СМС.
На производстве возможна замена фильтрования отстаиванием раство¬
ра после автоклава.3.2.	Получение сыпучих компонентов3.2.1.	Получение полифосфатов натрияПолифосфаты натрия получают действием щелочи или соды на
фосфорную кислоту. При повышении температуры фосфаты натрия
разлагаются с выделением воды, образуя дегидратированные соедине-
ния:дифосфат натрия №4Р2С>7; триполифосфат натрия №5РзОю;
метафосфат натрия №РОз и другие так называемые конденсированные
фосфаты натрия.Производство полифосфатов натрия, в том числе триполифосфата
натрия, обычно сочетают с производством фосфорной кислоты из
природных фосфоритов и дальнейшей ее переработкой в фосфаты.Фосфорную кислоту получают экстракционным или термическим
методами. Экстракционный метод заключается в разложении природ¬
ных апатитов серной и фосфорной кислотами:5СаР(Р04)2 + 5Н2504 + лН3Р04 = (л + Ю)Н3Р04 + 5Са504 + 5НРи последующим разделением на фильтрах образовавшейся фосфорной
кислоты и нерастворимого Са504.Термический способ основан на сжигании фосфора до декаоксида1Мраф0Сф0ра	4Р*50г-Р40„и гидратации последнего:Р4О10 + 6Н30 и 4Н3РО4.87
Получаемая этим способом кислота значительно чище и более
высокой концентрации.В промышленности полифосфаты получают нейтрализацией фосфор¬
ной кислоты щелочью или содой. Вначале фосфорную кислоту, полу¬
ченную экстракционным методом, нейтрализуют содой до образования
раствора, в котором соотношение №20 и Р2О5 составляет 5:3:ЗН3Р04+2,5Ка2С0з+пН20=2№2НР04+КаН2Р04+(п+2,5)Н20+2,5С02.Раствор выпаривают, остаток высушивают до получения безводной
смеси гидро- и дигидрофосфатов натрия. Далее смесь солей обезвожи¬
вают в обжиговых печах при температуре 300 - 400 °С:2Ка2НР04 + №Н2Р04 = Ка4Р207 + КаР03 + 2Н20В тех же печах при той же температуре дифосфат натрия и метафос¬
фат натрия реагируют с образованием триполифосфата натрия:Ка4Р207 + №РОз =Ка5РзОю.Продукт сушат и дегидратируют во вращающихся печах с переме¬
шивающим устройством при температуре 250 - 400 °С.Фосфорную кислоту, полученную термическим методом [51-
58% (масс.) Р2О5], нейтрализуют кальцинированной содой до рН = 8,8 -9,0,	затем раствор кипятят для удаления СО 2, выпаривают до концент¬
рации Ка2НР04 48 - 50% (масс.) и смешивают с 3 - 4 вес.ч. сухого
вещества для образования смеси влажностью 10 - 12% (масс.). Смесь
высушивают в сушильном барабане, нагреваемом топочными газами
до 300 - 400 °С. Спекшиеся частицы, размеры которых до 10 мм, охлаж¬
дают и измельчают. Безводный дифосфат натрия содержит 52-
53,5% (масс.) Р2О5, в том числе 50,5 - 52% (масс.) в ди-форме (№4Рг07)
и 40,9% - в мета-форме (№Р03). При дальнейшей дегидратации обра¬
зуется триполифосфат натрия.Нейтрализацией фосфорной кислоты щелочью получают моногидро¬
фосфаты и дигидрофосфаты натрия:ЗН3Р04 + 5 N8 ОН = 2№2НР04 + №Н2Р04 + Н20.Водную суспензию солей высцшивают в распылительной сушилке и
получают порошкообразный продукт, который затем подают в печь
кальцинации. Здесь при высоких температурах происходит дегидрата¬
ция фосфорных солей с образованием триполифосфата натрия:2№2НР04 + №Н2Р04 = №5РзОю + 2Н20.Наряду с основной реакцией в процессе дегидратации протекают и
побочные реакции с образованием мета- и дифосфатов:2№2НР04=№4Р207+Н20; 3№Н2Р04=3№Р03+ЗН20.Конечный готовый продукт содержит 92 - 95% (масс.) триполифос¬
фата натрия, остальную часть составляют примеси в виде дифосфата,
триметафосфата натрия и непрореагировавших исходных компонен¬
тов.88N8:001НзРО,Осадок^ 4\/!0XСН<УВоздухРнс. 17. Технологическая схеме получения триполифосфате натрия:1 — нейтрализатор; 2 — фильтр; 3 — сборник фильтрата; 4 —сушильная башня; 5 — топка; 6 —
шнековый питатель; 7 — кальцинатор; 8 — турбина; 9 — тарели; 10 — мультициклоны; 11 — промыв-
яый скруббер; 12 —вентилятор; 13 — насосТриполифосфат натрия высокой насыпной плотности получают
упариванием смеси 85%-й фосфорной кислоты с содой. Сухой остаток
измельчают, подают в кальцинатор, опрыскивают водой [4% (масс.) от
веса вещества] и прокаливают 30 мин при 400 °С. Образовавшийся в
этих условиях продукт имеет насыпной вес 550 кг/м3. Для получения
гранулированного триполифосфата натрия его прессуют стальными
вращающимися вальцами. Из гранулированного продукта отбирают
крупную фракцию, мелкую (< 0,5 мм) возвращают в цикл на повторное
прессование.На рис. 17 представлена технологическая схема производства
триполифосфата натрия. Исходным сырьем служат кальцинированная
сода и фосфорная кислота; 73%-ю фосфорную кислоту и воду подают в
нейтрализатор 1, снабженный мешалкой. При непрерывном перемеши¬
вании к разбавленной до 40 - 44% кислоте прибавляют кальциниро¬
ванную соду:0,5№2С03 + Н3Р04 = №Н2Р04 + 0,5С02 + 0,5Н20,2№2СОз + 2Н3Р04 = 2№2НР04 + 2С02 + Н20.Раствор фосфатов из нейтрализатора подают на фильтр 2. Фильтр
оснащен паровой рубашкой, мешалкой, насосом, компрессором и89
системой автоматизации. Отфильтрованный раствор направляют $
сборник 3, обогреваемый паровым змеевиком.Для улучшения фильтрования и лучшего отделения осадка щ
фильтрующие элементы наносят слой фильтровспомогателя - кизель.
гура; его наносят на фильтровальную перегородку в виде пульпу
циркуляцией ее через фильтрующую перегородку. В схему включают
обычно два фильтра, один из которых фильтрует раствор, второй -
регенерируется (промывка). Осадок после фильтрования отмывают и
сбрасывают в отвал.Фильтрат из сборника 3 подогревают до температуры 80 - 100 “С а
насосом высокого давления (0,90 - 1,20 мПа) подают в сушильную
башню 4. Здесь раствор распыляют и высушивают топочными газами.
Газы поступают противотоком из топки, где сжигается природньШ газ;
их температура 320 - 480 “С.Высушенную смесь фосфатов, содержащую до 2% кристаллизацион¬
ной воды, из конуса сушильной башни подают на шнековый транспор¬
тер 6, который направляет ее в кальцинатор 7. Для ускорения процесса
кальцинации фосфаты перед поступлением в аппарат увлажняют
водой или раствором фосфатов до влажности не более 5% (масс.). Для
ускорения образования триполифосфата натрия к смеси фосфатов
добавляют триполифосфат натрия в количестве 100 кг на 1 т готового
продукта. Увлажненную смесь фосфатов подают на тарели 9 кальцина-
тора, которые имеют форму карусельных сегментов и приводом
приводятся в движение с переменной скоростью 1 оборот за 3 - 6 мин.
Смесь фосфатов поступает на верхний ряд тарелей, совершает с ними
полный оборот и скребками сбрасывается на следующий ряд; так
последовательно смесь проходит 17 рядов. В кальцинаторе смесь
прокаливают топочными газами, поступающими из топки 5; темпера¬
тура на входе в кальцинатор 500 - 580 °С, на выходе 240 - 300 °С.
Трубина 8 кальцинатора обеспечивает равномерное распределение
горячих газов по тарелям; она вращается со скоростью 40 - 42 об/мин.Время пребывания смеси фосфатов в кальцинаторе 60 - 90 мин. При
термическом прокаливании фосфатов происходит их обезвоживание с
образованием триполифосфата натрия.Этот процесс начинается при температуре 260 - 320 °С. Образован¬
ный триполифосфат натрия дробят, фасуют и складируют.Недостаточная температура кальцинации ведет к повышению
содержания формы 1, уменьшению рН готового продукта, увеличению
содержания нерастворимых веществ в готовом продукте; слишком
высокая температура - к повышению содержания формы 1, повыше¬
нию рН готового продукта; недостаточная очистка раствора после
фильтрования - к повышению содержания нерастворимых веществ в
готовом продукте. Чем меньше гранулы высушенных фосфатов после
сушилки, тем легче идет процесс кальцинации. Недостаточное содер-
жание кислорода в продуктах сгорания газа [ниже 2,12% (об.)] приво¬
дит к неполному сгоранию газа и появлению серого оттенка в готовом
продукте.воТ а б яиц а 13, Потребление триполифосфата натрия в производстве СМС (в тыс.т)Годы1ФРГСШАЗападная ЕвропаСССР1975276,0500,01000,01350,01984220,0320,0940,0397,01985160,0330,0900,0402,0198725,0-—420,0198925,0480,0Топочные газы после сушильной башни очищают от пыли фосфатов в
мультициклонах 10, затем в промывном скруббере 11 и вентилятором12	выбрасывают в атмосферу. Аналогичную очистку проходят топоч¬
ные газы и после кальцинатора.В мировой практике рост производства триполифосфата натрия
продолжался до 1972 г., т.е. до того времени, пока не начали вводиться
ограничения по содержанию триполифосфата натрия в составе СМС в
связи с зарастанием водоемов водорослями (табл. 13).Выпускаемый в нашей стране промышленный триполифосфат
натрия высшего сорта имеет следующие показатели: белый кристал¬
лический порошок; минимальное содержание основного вещества
92% (масс.); влагу не содержит; объемная плотность 700 - 800 кг/м3,
минимальное содержание Р2О5 56,5% (масс.); максимальное содержа¬
ние формы 1 - 10% (масс.).3,2.2.	Получение карбоната и гидрокарбоната натрия, сульфата натрияСырьем для производства карбоната и гидрокарбоната натрия
служат известняк, хлорид натрия в виде насыщенного раствора и
аммиак.В общем виде основные реакции аммиачно-содового процессаможно представить следующим образом:СаС03 = Са0 + С02;	(1)Са0 + Н20 = Са(0Н)2;	(2)№С1 +ГШ3 + С02 + Н20 = ГШ4С1 + КаНС03;	(3)Са(ОН)2 + 2ГШ4С1 = 2Ш3 + СаС12 + 2Н20;	(4)2№НС03 = №2С03 + Н20 + С02. .	(5)Для осуществления основной реакции (3) раствор хлорида натрия
насыщают аммиаком и диоксидом углерода при сравнительно низких
температурах, что обеспечивает протекание реакции в нужном направ¬
лении - слева направо.Гидрокарбонат выпадает в осадок, его отфильтровывают, сушат и
Получают порошкообразный товарный продукт. При нагревании91
гидрокарбоната натрия до 50 °С он начинает разлагаться с выделением
СО2, в при 100 - 150 °С полностью разлагается, превращаясь в карбонах
натрия [реакция (5) слева направо]. Так, в промышленности из гидро-
карбоната натрия получают карбонат натрия.Существует также метод получения гидрокарбоната из карбоната
натрия, который заключается в пропускании СО2 под давлением через
насыщенный раствор №2СОз при 75 “С [реакция (5) справа налево].Гидроксид кальция является продуктом обжига карбоната кальция
по реакции (1) и последующего гашения образующейся при этом
извести - реакция (2). Диоксид углерода также получают обжигом
карбоната кальция по реакции (1). Регенерация аммиака из маточного
раствора, содержащего хлорид аммония, осуществляется при взаимо¬
действии его с Са(ОН)г по реакции (4).Хлорид кальция, образующийся в результате реакции (4), выделяют
выпариванием из раствора.Сульфат натрия в природе встречается в виде минералов: глауберо¬
вой соли (N32804’ ЮН2О) или тенардита (N32804'7Н26). Значительное
количество N23804 содержится в рапе и донных отложениях соляных
озер. Путем охлаждения рапы получают кристаллический тенардит.
Обезвоживание последнего осуществляют путем выпарки и сушки
растворов горячими газами.Другим способом получения N82804 является реакция №С1 с Н28О4,
которую проводят в специальных "сульфатных” печах при 500 - 550 °С.3.2.3.	Получение химических и оптических отбеливателейПолучение химических отбеливателей. Перборат натрия выпускают
в порошкообразном и гранулированном видах. Благодаря сыпучести
готового продукта, стабильности при хранении, удобству в примене¬
нии и совместимости с другими компонентами СМС перборат натрия
нашел широкое применение в производстве моющих средств.По сообщению ряда зарубежных фирм, наибольшим спросом поль¬
зуется устойчивый к истиранию малопылящий гранулированный
перборат натрия, однородный по гранулометрическому составу (0,1-
0,5 мм), с насыпной плотностью 730 - 850 кг/м3. Такой продукт полу¬
чают методом кристаллизации в аппаратах со взвешенным слоем.Перборат натрия получают электрохимическим и химическим
способами.Электрохимический способ получения пербората
натрия основан на электролизе карбонатно-боратного раствора.
Главной реакцией в процессе электролиза является анодное окисле¬
ние аниона угольной кислоты в растворе буры и карбоната натрия.Производство пербората натрия этим способом начинается с угле¬
кислотного разложения термически обработанной деталитовой руды с
образованием раствора борной кислоты, из которого осаждением
известковым молоком получают борат кальция С3ОВ2О3; последний
разлагают содой с получением раствора метабората натрия №В0г,92йкоторый затем электрохимическим способом превращают в перборат
натрия.Прокалка деталитовой руды:2СаО • В203 ■ 28Ю2 ’ Н20	Са0В203 + Са08Ю2 + ЗЮ2 + Н20. .Разложение бората кальция:СаОВ2Оз + С02 + ЗН20 “ 2Н3ВО3 + СаС03.Осаждение бората кальция:2Н3В03 + Са(ОН)2 + 2Н20 - Са0В203-6Н20.Получение метабората натрия:Са0В203 + №2СОз - 2№В02 + СаС03.Электрохимические процессы:*	на катоде 2Н20 + 2е—► Н2 + 20Н~;
на аноде 2С02^ -* СгО2^ +2е- (основная реакция);2ОН- -*■ 0,50г + Н2О + 2ег (побочная реакция).Образование перкарбоната натрия на аноде:2№+ + С202^г 53 N820206.Гидролиз перкарбоната натрия:^а2С206 + 2Н20 ^ 2№НС03 + Н202.Образование пербората натрия:N8602 + Н202 + ЗН20 №В02-Н202 + ЗН20.Таким образом, технология производства пербората натрия элект¬
рохимическим способом состоит из двух процессов: получения бората
кальция (химический) и получения пербората натрия (электрохими¬
ческий). Перборат натрия, полученный этим способом, содержит
активного кислорода 10,4 ± 0,3% (масс.).Химический способ получения пербората натрия
заключается в следующем: сначала проводят реакцию бората кальция
и кальцинированной соды, затем после удаления мела в раствор
Добавляют пероксид водорода.N32 С03 + СаОВ2 03 2№В02 + СаС03;N3602 +К^02 +31^0 ** N3602-Щ02 -З^О.Полученную суспензию перемешивзют в течение длительного
времени, сгущзют, фильтруют и получзют кристзллический перборат
натрия - готовый продукт, который сушат, фасуют и отправляют в
торговую сеть.93
Перборат натрия получают также из буры или борной кислоты:
Ыа2В407 + 2№ОН ** 4№ВС>2 + Н^О;N8602 + Щ02 + 31^0 ^ N8602 • Н202 • ЗН20;Н3В03 + N80?! + Н202 + Н20 ^ №В02-Н202-ЗН20.Необходимо отметить, что главной качественной характеристикой
пербората натрия является его гранулометрический состав. Получение
крупнокристаллического неслеживающегося продукта является
важнейшей задачей технологов.Растворы пербората натрия, как правило, пересыщены, что затруд¬
няет его получение в виде крупных кристаллов. Поскольку раствори¬
мость пербората натрия в воде относительно невелика и при смешении
концентрированных растворов реагирующих веществ образуются
пересыщенные растворы, скорость зарождения кристаллов в них
значительно превосходит скорость их роста. Определяющим при
кристаллизации является процесс массопереноса, температура же не
имеет большого значения.При производстве крупнокристаллического пербората натрия в
зону кристаллизации целесообразно вводить концентрированные
растворы реагирующих веществ, обеспечивая при этом интенсивный
массоперенос путем непрерывного перемешивания содержимого
реактора-кристаллизатора. Кроме того, необходим эффективный
теплообмен, поскольку процесс является экзотермическим. Такие
условия создаются в аппаратах со взвешенным слоем.Перкарбонат натрия (истинные) получают электрохимическим и
химическим способами (аналогично получению пербората натрия).При получении электрохимическим способом исход-
ные соединения не содержат пероксогруппу -0-0-, она образуется в
результате электрохимических процессов:№2С03 2№+ + С02- 20)2--2е“ С202-;С202-+2Н202 ^ Н2С206 + 20Н-;	5 ЯН2С2°б + 2МаОН 54 №2С206 + 2Н20.Перкарбонаты также получают действием СО 2 на пероксиды щелоч¬
ных металлов (М20 2), гидропероксиды (№0Н) или на водные раство¬
ры №0НиН202:СО 2 + № 20 2 № 2С0 4; СО 2 + №00Н <=* №НСО 3;
С02+2№0Н + Нр2*±№/Ю4+2Н20.Сольватированные пероксидом водорода карбонаты получают
действием Н 20 2 на растворы карбонатов :N3 2С0 з + 1,5 Н 20 2 ** N3 ро 3‘ 1,5 Н р 2.94Образующееся соединение содержит активного кислорода
14% (масс.).Гипохлорит натрия получают Пропусканием газообразного хлора
через раствор щелочи:2	№0Н + С12 ^ №0С1 + №С1 + Н р.Товарный продукт (30 - 32%-й водный раствор гипохлорита натрия)
перевозят в специальных железнодорожных гумированных цистернах
и хранят в гумированных или титановых емкостях. Арматура, насосы
и трубопроводы, используемые в работе с растворами гипохлорита
натрия, изготовлены из титана или специальных сталей.30%-й раствор гипохлорита натрия марки А - это жидкость различ¬
ных цветов - от зеленовато-желтого до коричневого, содержание
щелочи в пересчете на N804 10-20 г/л, хлора - 190 г/л.Допускается разложение товарного продукта со скоростью
1% (масс.) в сутки. Расход на отбеливание при омылении СЖК в суль-
фоноле или нейтрализации алкилбензолсульфокислоты составля¬
ет 10 кг/т отбеливаемого продукта.Получение оптических отбеливателей. В настоящее время во всем
мире выпускается более 200 видов различных по химическому составу
оптических отбеливателей. Ассортимент оптических отбеливателей
для порошкообразных и других видов СМС, используемых в нашей
стране, непрерывно расширяется.Оптическими отбеливателями являются ароматические и гетеро¬
циклические соединения с различной системой сопряженных двойных
связей. Они вводятся в СМС в количестве не более 0,5% (масс.).Наибо-
лее распространенными оптическими отбеливателями являются
белофоры, гелиофоры, флоуриты, лейкофоры и др. Почти для полови¬
ны отбеливателей сырьем служат производные диаминостильбенди-
сульфокислоты. В последнее время появились отбеливатели для
синтетических тканей, которые не только отбеливают материал, но и
улучшают его цвет.Сырьем для получения отбеливателей целлюлозных волокон
являются производные диаминостильбендисульфокислоты:503Ма.Х-^^СН=СН-^\-Х, где X = -N4-^^ белофор БI	N^4^1Тн-0или Ха-инсомнбелофор РВ настоящее время большую часть оптических отбеливателей
п°лучают из производных триазиниламина с различными заместите¬
ле
лями X и V:	.—ч	/г“л к.^	503Ыа 50зМаТВведение заместителей -0Н,-МН2,-0К (где К » А1к или Аг) приво¬
дит к смещению максимума флуоресценции в коротковолновую
область спектра и усилению фиолетового оттенка отбеленного матери¬
ала.У соединений вида ГШгСбН+К (где К-Н,-СНз,-ОСНз,-ОС2Н5,-С1р
-80з№, -СОСЖа) положение заместителя не определено максимум
флуоресценции смещен в длинноволновую область спектра.Введение заместителей -МНК' (где К и К' ■ А1к, Аг,
-МНС6Н4803МНК, -МЮбН}, -СШНК) приводит к дальнейшему
сдвигу флуоресценции в длинноволновую область спектра и усилению
синего оттенка у отбеленной ткани.Отбеливающая способность производных 1,2,3-триазола увеличива¬
ется при введении молекулы ацетилена:	,503№Для шерсти и полиамидных волокон в качестве отбеливателей
применяют производные кумарина, диаминостильбендисульфокисло-
ты и пирозолина. В качестве оптического отбеливателя полиамидных
волокон применяют отбеливатели общей формулыN .. ..где х и у - заместители;М - щелочной металл или Н.лД»н-(>сн=V	Б03МТоварные формы оптических отбеливателей отличаются различны¬
ми концентрациями отбеливающих веществ, количествами введенных
диспергаторов и наполнителей. Поставляются они на заводы СМС в
металлических или деревянных барабанах.Количества, в которых оптические отбеливатели содержатся в СМС,
безопасны с точки зрения загрязнения водоемов.3.2.4.	Получение карбоксиметилцеллюлозыКарбоксиметилцеллюлозу получают при обработке щелочной
целлюлозы (хлопковой или древесной) монохлоруксусной кислотой
или ее натриевой солью. КМЦ выпускают в виде волокнистого матери¬
ала или гранулированного порошка.В технологическом процессе получения КМЦ важно добиваться
необходимых степеней замещения и полимеризации целлюлозы. Опти¬96мальной антиресорбционной способности КМЦ достигает при степени
замещения около 70.Степень полимеризациичисло звеньев глюкозы в макромолекуле
целлюлозы; она находится.в пределах от 200 до 1000. Чем выше сте¬
пень полимеризации, тем больше вязкость раствора КМЦ.Техническая характеристика КМЦ, выпускаемая для СМС, имеет
следующие показатели:внешний вид - мелкозернистый или порошкообразный материал
белого или кремового цвета;содержание влаги не более 105? (масс.);
степень замещения 65- 75;
степень полимеризации 250 - 350;' содержание основного вещества в абсолютно сухом продукте не
менее 50% (масс.).КМЦ не представляет опасности для окружающей среды.3.2.5. Получение энзимовПромышленное производство энзимов приобрело широкие масшта¬
бы благодаря, в первую очередь, применению их в моющих средствах.Энзимы выращивают в специальных аппаратах из нержавеющей
стали-ферменторах, которые заполняют питательной средой, добав¬
ляют в нее специальные вещества, необходимые для жизнедеятель¬
ности биоорганизмов, и устанавливают необходимые температуру и
рН. Посевный материал, т.е. чистую культуру соответствующих микро¬
организмов, вносят в ферменторы из малых реакторов, в которых
заранее их выращивают. В ферменторах поддерживают некоторое
избыточное давление, чтобы воспрепятствовать проникновению в него
загрязненного воздуха. При этом содержимое аппарата непрерывно
перемешивают механической мешалкой, а через раствор пропускают
воздух, кислород которого необходим для питания микроорганизмов.
Кроме того, воздух, проходя через раствор, удаляет из аппарата
аммиак и углекислоту, образующиеся в биохимическом процессе.Через 2-3 дня в зависимости от интенсивности протекания реак¬
ции процесс прерывают (охлаждением реактора) и содержимое реакто¬
ра фильтруют. В фильтрате остаются почти все энзимы. Фильтрат
выпаривают, осадок осторожно высушивают и размалывают.Энзимы обладают хорошей биоразлагаемостью в условиях рек и
сточных вод и не опасны для окружающей среды.3.2.6. Получение стабилизаторов для пероксидных солей и энзимовТрилон Б (этилендиаминтетраацетат натрия) получают конденсаци¬
ей этилендиамина МН2СН2СН2ГШ2 (представитель диаминов жирного
ряда с аминогруппами у различных атомов углерода) с монохлорук¬
сусной кислотой (СН3СООС1).Хлорид кальция получают из дистиллерной жидкости, представ¬
ляющей собой раствор 10 - 14% (масс.) хлорида кальция и 5- 7% (масс.)97
хлорида натрия. Раствор концентрируют путем упаривания на выпар¬
ных установках, затем фильтруют, сушат и получают товарный СаС12.
Кроме того, хлорид кальция получают при производстве карбоната и
гидрокарбоната натрия. Готовый продукт содержит основного вещест¬
ва 78% (масс.).Сульфат магния М§804‘ 7Н2О получают из природных растворов
типа морского или твердых солевых отложений. Например, удаляют
некоторую часть примесей из карабогазгольских рассолов, кристалли¬
зуют и получают семиводный сульфат магния, который носит название
. эпсомит.Из сивашской рапы, содержащей до 10% (масс.) М28О4 и 14% (масс,]
М§С1г, получают выпариванием сульфат магния с выходо»
58 - 60% (масс.), а при охлаждении рапы до - 5 °С - с выходок
76% (масс.).Чистый технический сульфат магния получают химическими мето- \
дами.4.	ТЕХНОЛОГИЯ ПОЛУЧЕНИЯ ПОРОШКООБРАЗНЫХ
СИНТЕТИЧЕСКИХ МОЮЩИХ СРЕДСТВ4.1. Прием и хранение исходных веществ4.1.1.	Прием и хранение жидких и пастообразных компонентов СМСМножество исходных веществ поступает на предприятия по произ¬
водству синтетических моющих средств в жидком и пастообразном
виде. Это растворы ПАВ, гидроксида натрия, гипохлорита натрия,
каустической соды, фосфорной кислоты, а также жидкое стекло,
парфюмерные отдушки, синтетические жирные спирты (СЖС), синтети¬
ческие жирные кислоты (СЖК), этоксилированные спирты*.Все растворы, как правило, поступают в специальных железнодо¬
рожных цистернах. Их устанавливают в помещении сливной станции,
оборудованной системой обогрева и выгрузки. В зависимости от типа
цистерн их разгрузки производят либо после разогрева содержимого,
либо не разогревая, самотеком через сливной клапан, расположенный
в нижней части цистерны, либо путем откачки из цистерны через
верхний люк!Для разогрева застывающих или пастообразных веществ используют
специальные нагреватели.На рис. 18 представлена принципиальная схема сливной станции. В
люк цистерны устанавливают паровой подогреватель 2 (змеевик), в
рубашку цистерны подают греющий пар. Паровой подогреватель по
мере разогревания вещества опускается на дно цистерны. Когда
жидкости накапливается достаточное количество, включают насос 4,*	При разработке новых рецептур СМС возможно применение н других исходных
веществ.961 — цистерна; 2 — паровой змеевик-подогреватель; 3 — циркуляционный подогреватель; 4 — насос;
5—емкость-хранилище; 6 — боковой смеситель; 7 — уровнемер; 8 — змеевик-подогревателькоторый откачивает вещество из цистерны, прокачивает его через
трубчатый циркуляционный подогреватель 3 и вновь возвращает в
цистерну. Циркуляцию проводят до полного разжижения вещества,
после чего его направляют в емкость-хранилище 5.Парфюмерную отдушку подают на заводы в металлических или
полимерных бочках, в них же ее хранят на складах и по мере необхо¬
димости доставляют в цех для непосредственного использования.На складах необходимые запасы жидкого сырья хранят в емкостях
. объемом 100, 200 и 400 м3. Емкости оборудованы перемешивающим
устройством, паровым подогревателем и уровнемерами. В зависимости
от вида сырья в емкостях поддерживают необходимую температуру
(в °С): для алкилбензолсульфоната натрия 60 - 70; алкилсульфатов
натрия 40 - 60; гидроксида натрия 40 - 50; гипохлорита натрия 20 -
25; фосфорной кислоты 40 - 50; жидкого стекла 35 - 50; каустической
соды 40 - 50; СЖС 40 - 50; СЖК 60 - 70; неионогенных ПАВ 40 - 60 “С;
парфюмерных отдушек 20 - 30.Равномерное распределение температуры по всему объему сырья
достигают автоматическим контролем с помощью регуляторов темпе¬
ратуры расхода греющего пара в подогреватель 8 и равномерным
перемешиванием раствора боковым (или вертикальным) смесителем 6.Уровнемером 7 фиксируются минимальный или максимальный
Уровни содержимого емкости: при их достижении срабатывает блоки¬
ровка перемешивающего устройства (минимальный уровень) или
блокировка насоса 4 (максимальный уровень).Основными жидкими исходными веществами являются алкилбен-
золсульфонаты натрия, алкилсульфаты натрия, алкилбензолы,
жирные спирты, синтетические жирные кислоты, неионогенные ПАВ,
жидкое стекло и др. Многие предприятия за рубежом и в нашей стране
оборудованы установками по получению ПАВ на месте потребления
методом сульфирования алкилбензолов и сульфатирования спиртов.Транспортировка, разгрузка и хранение алкилбензола не вызывает99
трудностей, так как его температура начала кристаллизации около
-70 °С; его хранят в резервуарах из обычной углеродистой стали без
обогрева и перемешивания.Определенные трудности представляет использование в производ¬
стве СМС привозных алкилбензолсульфонатов натрия в виде пасты
или водного раствора. Алкилсульфаты натрия, как правило, перера¬
батывают на месте в связи с их низкой устойчивостью и склонностью к
гидролизу. Все жидкое сырье поступает в железнодорожных цистернах
и выгружается, как, например, в г.Гентине на одной сливной станции,
отличающейся по устройству от сливных станций наших заводов СМС.Прибывшие цистерны устанавливают около заглубленной насосной,
в которой имеются насосы для каждого вида сырья, и все они установ¬
лены на 1,5 м ниже уровня железнодорожных путей, Цистерны снаб¬
жены нижним боковым сливом и внутренним змеевиком. Между
рельсами и по обеим сторонам пути проложены бетонные траншеи
(колодцы) шириной 1,2 м, закрытые сверху металлическими решетка¬
ми. В этих траншеях собираются случайно разлитые продукты, что
способствует поддержанию чистоты на сливной станции и снижению
потерь сырья.Для каждого вида сырья используются индивидуальные насосы,
перекачивающие его в наземные резервуары. При выгрузке сырье
пропускают через фильтры с цилиндрической сеткой, установленные
перед каждым насосом. Так как алкилбензолсульфонат натрия транс¬
портируют в термостатированных цистернах при 60 - 70 °С и при
транспортировке в течение до 2 сут. температура продукта снижается
в них только на 6 - 8 °С, выгрузка из цистерн не вызывает затрудне¬
ний. Время выгрузки одной цистерны, содержащей 40 - 45 т алкилбен¬
золсульфоната, щелочи или пасты алкилсульфоната натрия, не превы¬
шает 2 ч.Предприятие имеет развитую сеть железнодорожных подъездных
путей, что способствует рассредоточению фронтов погрузочно-разгру¬
зочных работ и обеспечению высокого уровня их механизации; кроме
того, предприятие имеет семь маневровых тепловозов, благодаря чему
норма выгрузки выдерживается всегда. Одна сливная станция обслу¬
живает завод, выпускающий СМС около 120 тыс.т/год.Резервуары для ПАВ и СЖК изготавливают из нержавеющей стали и
оборудуют змеевиками и механическими мешалками. Склад жидкого
сырья оборудован пультом управления с мнемосхемой, указывающей
с помощью световой сигнализации передвижение жидкого сырья в
данный момент и уровень сырья в резервуарах и расходных емкостях.
Управление технологическим процессом децентрализовано; пульт
управления состоит из трех секций, на каждой из которых размещена
мнемосхема. Первая секция установлена в насосной и управляет
разгрузкой сырья из цистерн и перекачкой его в емкости-хранилища. С
этого пульта можно управлять кранами переключения потоков для
распределения сырья по резервуарам. На пульт выведена сигнализа-100иия контроля включения насосов, запорных клапанов, а также конт¬
роль уровня в емкостях-хранилищах.Вторая секция предназначена для управления подачи жидкого
сырья из резервуаров в расходные емкости узла приготовления
композиции. На данном пульте размещена мнемосхема, на которой
показаны емкости, трубопроводы и запорная арматура, сюда также
выведена сигнализация контроля за работой насосов и уровнем сырья
в складских емкостях.Третья секция предназначена для контроля уровня в расходных
емкостях. Пульт управления расположен в отделении приготовления
композиции. Аналогичная система контроля и управления процесса
выгрузки, хранения и подачи в производство жидкого сырья функцио¬
нирует на многих зарубежных предприятиях СМС.С целью дальнейшего повышения уровня автоматизации на данной
стадии используется микропроцессорная техника. На пульте управле¬
ния производства СМС ПО „Новомосковскбытхим” установлено пять
компьютеров, обеспечивающих автоматическую транспортировку
сырья из железнодорожных цистерн и контейнеров в силоса или резер¬
вуары. Для каждого вида сырья предназначен индивидуальный компь¬
ютер. Например, один из компьютеров (для триполифосфата натрия) уп¬
равляет 60 клапанами, 8 фильтрами, 16 транспортерами, 14 сигнальны¬
ми лампочками и 16 звуковыми сигнализациями и осуществляет сле¬
дующие функции: разгрузку железнодорожных цистерн или контейне¬
ров с триполифосфатом натрия (ТПФ), транспортировку ТПФ в силоса,
. управление системой пылеулавливания. Аналогично действуют
компьютеры и для других видов сырья, что позволяет максимально
сократить ручной труд. Всего на производстве СМС ПО ”Новомосковск-
бытхим” установлен 21 компьютер.На действующих в нашей стране заводах СМС, как на старых, так и
новых, построенных в конце 70-х и начале 80-х годов, уровень механи¬
зации и автоматизации складов сыпучего и жидкого сырья остается
низким. Это связано с поступлением сырья в устаревшей неэконо¬
мичной таре - мешках, вагонах, фанерных барабанах, металлических
бочках, резинокордных контейнерах и контейнерах разового пользо¬
вания и т.п. Кроме того, удаленность заводов СМС от поставщиков
сырья и неритмичная поставка сырья железнодорожным транспортом
вынуждает создавать на складах десятидневные и даже месячные
запасы сырья, в том числе слеживающегося.Некоторые производства СМС требуют соответствующей подготовки
сырья перед применением. К ним относятся получение ПАВ с исполь¬
зованием раствора мыла, раствора КМЦ, жидкого стекла и др.Зарубежные предприятия СМС используют, как правило, порошко¬
образную КМЦ, чго не вызывает технических трудностей при ее транс¬
портировании и дозировании в процессе приготовления композиции.
На отечественные предприятия СМС поступает волокнистая КМЦ;
Дроблению она не поддается даже после подсушки. Нерациональным
оказалось и применение 6 - 8%-го водного раствора КМИ из-за оводне-101
ния композиции. Для увеличения твердой части в композиции исполь¬
зуют раствор волокнистой КМЦ в жидком стекле. На ряде заводов
СМС для растворения КМЦ в жидком стекле применяют аппарат-гидро-
разбиватель типа ГРВ-02.Одним из важных компонентов в рецептуре СМС, оказывающим
значительное влияние на физические свойства порошка и процесса
сушки композиции, является силикат натрия. Некоторые предприятия
СМС получают его в виде водного раствора, т.е. жидкого стекла, но на
большинстве заводов СМС раствор жидкого стекла готовят на месте
путем расплава силикатной глыбы в автоклавах. Известные зарубеж¬
ные предприятия используют жидкое стекло с модулем не более 2,0. В
нашей стране из-за нехватки содопродуктов для СМС используют
силикат натрия с модулем 3,0 - 3,6, что приводит к образованию
осадка в автоклавах, емкостях, реакторах приготовления компози¬
ции, забивке фильтров, распылительных форсунок и, следовательно,
нарушению стабильности в работе всей установки. Для получения
раствора жидкого стекла из силикатной глыбы в нашей стране на
отдельных заводах СМС используются вращающиеся автоклавы
объемом до 3,2 м3. С целью увеличения производительности устано¬
вок по получению жидкого стекла на новых заводах установлены
стационарные автоклавы объемом 16,0 м3. Однако опыт эксплуатации
показал, что время растворения силикатной глыбы в стационарных
автоклавах увеличивается в 1,5 - 2,0 раза по сравнению с вращаю¬
щимся автоклавом. Кроме того, при приготовлении силиката натрия с
высоким модулем после каждой операции образуется труднораство¬
римый осадок, для удаления которого из стационарного автоклава
необходим дополнительный расход щелочи.На зарубежных предприятиях, на которые не поставляют готовое
жидкое стекло, разварку силикатных глыб осуществляют во вращаю¬
щихся автоклавах большой производительности. Так, например, на
одном из заводов СМС в Германии силикатные глыбы дважды в сутки
грейферным краном загружают в два бункера по 50 т каждый, откуда в
необходимых количествах подают в горизонтальный вращающийся
автоклав объемом 23 м3, предварительно заполненный горячей водой.
Разварка глыбы длится 3 ч при непрерывной подаче пара давлением
0,5 МПа. Раствор силиката натрия содержит до 33% сухих веществ с
силикатным модулем не более 2.Для интенсификации производства СМС в нашей стране необходимо
учесть опыт передовых предприятий и оборудовать узлы разварки
силикатной глыбы вращающимися автоклавами.5I •1024.1.2.	Прием и хранение сыпучих компонентов СМСНа предприятия по производству СМС поступают многие виды
сыпучего сырья: триполифосфат натрия, сульфат натрия, карбонат и
гидрокарбонат натрия, перборат и перкарбонат натрия, карбоксил-
метилцеллюлоза, сульфат магния, оптические отбеливатели, энзимы,
желатин или казеин, трилон Б, хлорид кальция, гидроксид натрия*.Сыпучие материалы поступают на завод в основном железнодорож¬
ным транспортом в различной таре и упаковке. Так, триполифосфат и
сульфат натрия поступают в железнодорожных цистернах - содово-
зах-вместимостью 50 т, резинокордных контейнерах вместимостью
1,2- 2,5 т, полиэтиленовых контейнерах разового пользования вмести¬
мостью 1 т, в крытых вагонах насыпью, бумажных или полиэтилено¬
вых мешках и др.Карбонат и бикарбонат натрия поступают в цистернах, резинокорд¬
ных контейнерах, бумажных мешках вместимостью 30 - 50 кг.Перборат и перкарбонат натрия поступают в резенокордных контей¬
нерах, бумажных или полиэтиленовых мешках.Сыпучие компоненты, применяемые в рецептурах СМС в небольших
количествах, такие как КМЦ, оптические отбеливатели, трилон Б,
сульфат магния, энзимы, желатин (казеин), хлорид кальция и др.,
Поступают в мешках и металлических или деревянных бочках вмести¬
мостью 50 кг.Для обеспечения стабильной работы предприятий СМС, с учетом их
удаленности от поставщиков сырья, на заводах строят складские*	помещения из расчета десятидневного запаса сырья. Триполифосфат
натрия, соду, сульфат натрия и перборат натрия загружают в железобе¬
тонные или металлические бункеры-хранилища (силоса) объемом
175 м3 - на заводах СМС производительностью 30 тыс.т/год, 500 м3 - на
заводах СМС производительностью 60 тыс.т/год и 600 м3 - на заводах
СМС производительностью 100 тыс.т/год.Сыпучее сырье, поступающее в мешках и бочках, хранят в закрытых
Складских помещениях.Прием сыпучего сырья на заводах СМС осуществляют на специаль¬
ных участках, оснащенных необходимым оборудованием. Сырье,
поступающее в железнодорожных и автоцистернах или крытых ваго¬
нах, разгружают и транспортируют в силоса, как правило, пневмо¬
транспортом.Резинокордные контейнеры и полиэтиленовые контейнеры разового
пользования разгружают из вагонов краном или автопогрузчиком и
складируют на территории предприятия под навесом или непосредст¬
венно на рампе склада. С места складирования контейнеры с сырьем
подают к месту растаривания, откуда его пневмотранспортом направ¬
ляют в силоса.*	При разработке новых рецептур СМС возможно применение и других исходных
веществ.103
Рис. 19. Схема выгрузки сыпучего сырья из цистерны-содовоза:1 — цистерна; 2 — штуцер; 3 — гибкий рукав; 4 — силос; 5 — рукавный фильтр; 6 — вентилятор; 7 —
пневмокамерный питательМешки с сырьем из вагонов выгружают на поддоны и электропо¬
грузчиком транспортируют на склад. Со склада их погрузчиком
подают к растаривающей машине. После растаривания сыпучее сырье
пневмотранспортом подают в силоса или непосредственно на произ¬
водство.Пустые мешки после растаривания направляют в пакетирующую
машину, где их прессуют в пакеты весом 20 - 30 кг, и отправляют на
вторичную переработку.Пустые контейнеры и бочки складируют и по мере их накопления
отправляют на заводы-поставщики сырья для повторного использова¬
ния.Наиболее выгодной и удобной тарой сыпучего сырья являются
цистерны-содовозы, позволяющие максимально механизировать
процесс погрузки, доставки и выгрузки сырья и свести его потери к
минимуму. Для ускорения выгрузки сырья цистерны-содовозы снаб¬
жают системой для аэрации. Правильная эксплуатация оборудования
позволяет провести выгрузку 47 — 50 т сыпучих веществ из цистерны
пневмотранспортом за 1,5 - 2,0 ч и подать его в силоса. Расход воздуха
при этом составляет 14 - 16м 3/т при давлении 0,2 МПа (2 кгс/см2).Принципиальная схема выгрузки сыпучего сырья из цистерны-содо¬
воза показана на рис. 19. К цистерне 1 подсоединяют гибкий рукав 3, а
к штуцеру 2 - шланг сжатого воздуха от заводской сети. После откры¬
тия запорной арматуры начинается выгрузка сырья: сжатый воздух
подается в цистерну, и сыпучие вещества аэрируются и уносятся
воздушным потоком из цистерны в складские силоса 4 или в расход¬
ные бункеры отделения приготовления композиции. Над силосами
устанавливают рукавные фильтры 5 и вытяжные вентиляторы б для104Рис. 20. Схемы разгрузки сыпучего сырья
из вагонов с вакуумным водокольцевым
насосом (о) и с воздуходувкой (б):1 — заборное устройство; 2 — осадительная
камера; 3 — аппарат влажности воздуха; 4 —
вакуумный водокольцевой насос; 5, 7 — шнеко*
вый питатель; б — приемный бункер; В — цик¬
лон-разгрузитель; 9 — вентилятор; М — шлюзовой
питатель; камера загрузки сырья; 12 — гиб¬
кий шлангочистки транспортирующего воздуха от пыли перед выбросом его в
атмосферу.Вагоны с сыпучим веществом разгружают при помощи пневмораз¬
грузчика (рис. 20, с). Заборное устройство 1 вводят в вагон и включают.
За счет разрежения, создаваемого вакуумным водокольцевым насо¬
сом 4, сырье транспортируется в осадительную камеру 2, откуда
шнековым питателем 5 его подают в приемный бункер 6 пневмовин-
тового насоса 7 и далее в камеру смешения с воздухом. Полученную
аэросмесь с помощью сжатого воздуха транспортируют в складские
силоса или расходные бункера.Недостатками такой схемы являются низкая производительность,
длительность выгрузки и значительные потери сырья через водоколь¬
цевой вакуумный насос.Более эффективной является выгрузка сырья с помощью воздухо¬
дувки, создающей вакуум в приемном устройстве и одновременно
нагнетающей сжатый воздух на линии транспортировки сырья.На рис. 20, б представлена схема загрузки вагонов с воздуходувкой,
не требующая водокольцевого насоса и сжатого воздуха из заводской
сети. Сыпучее сырье из вагона при помощи вакуумного заборника 1
транспортируется по шлангу 12 в циклон-разгрузитель 8, где оно осаж¬
дается и поступает через шлюзовой питатель 10 в камеру 11. Оттуда
сырье транспортируется сжатым воздухом вентилятора 9 в силоса или
бункера.105
Для выгрузки сырья из контейнеров на заводах СМС смонтированы
установки, состоящие из электротали, приемного бункера с устройст¬
вом для просева сырья, пневмокамерного или пневмовинтового
насоса.На рис. 21 представлена принципиальная схема разгрузки сыпучего
сырья из контейнеров. Контейнер 2 с грузом поднимают электроталью
и подают к бункеру 3 с виброситом. Через разгрузочный рукав контей¬
нера сыпучий материал высыпают в бункер на вибросито, пройдя через
которое, сырье попадает в приемный бункер 4. Крупные' частицы и
комья с сита поступают в дробилку 6. Измельченное сырье после
дробилки через элеватор 7 возвращают на сев. Из бункера 4 кондици¬
онное сыпучее сырье самотеком поступает в шнековый питатель 5,
откуда сжатым воздухом его транспортируют в силоса.На рис. 22 представлена принципиальная схема разгрузки сыпучего
сырья, поступающего в мешках. Мешки с сырьем укладывают на
ленточный транспортер 1 и подают в растеривающую машину 2. Здесь
специальные ножи 3, движущиеся навстречу мешкам, разрезают их на
несколько частей; производительность растаривающей машины 150 -
300 меш./ч. Сырье ссыпается на вращающееся цилиндрическое сито 4 и
через отверстие сита ссыпается в приемный бункер 5 и далее в бункер
с виброситом 6. Просеянный дважды кондиционный сыпучий материал
самотеком поступает в пневмокамерный питатель 7, откуда сжатым
воздухом транспортируется в силоса.Комья сырья с вибросита 6 через элеватор 8 поступают в бункер 9 и
далее в дробилку 10. Измельченный продукт возвращают на рассев
вибросита бункера 6.Отработанные мешки из растаривающей машины и обрывки мешков
из вибросита поступают на прессование в пакетирующую машину /5.
По мере накопления пакеты отправляют на вторичную переработку.
Запыленный воздух из элеватора, растаривающей машины и вибросита
отсасывают вентилятором 14, очищают в рукавном фильтре 11 и выбра¬
сывают в атмосферу. Уловленную фильтром пыль собирают в бункере
12 и возвращают шнековым транспортером 13 в бункер 6.В силосах, особенно в нижней сужающейся части бункера, сыпучее
сырье слеживается, спрессовывается. Образующиеся при этом своды
приводят к прекращению естественного выхода сырья из бункера. Во
избежание этого современные бункеры сыпучих материалов оборудо¬
ваны аэрирующим устройством. Последнее состоит из пористых плит,
труб (форсунок), через которые импульсами пропускают сжатый
воздух. Удары воздушной струи легко разрушают своды уплотненного
сырья. Кроме того, применяют механические активаторы и разрыхли¬
тели сырья.Нижнюю часть бункеров иногда изготавливают с одной наклонной и
противоположной вертикальной стенкой, что в значительной степени
облегчает выход материала из бункера. Для уменьшения сил трения
сыпучего сырья о поверхность наклонной стенки последние покрыва¬
ют специальным полимерным материалом.106рис- 21. Схема разгрузки сыпучего Г"'	'со' ' '3сырья из контейнеров:	' '1 — электроталь; 2 — контейнер; 3 —
загрузочный бункер; 4 — приемный бункер;шнековый питатель; 6 — дробилка; 7—эле¬
ваторрис. 22. Схема разгрузки сыпучего
сырья, поступающего в мешках:I — ленточный транспортер; 2 — растерива¬
ющая машин»; 3 — ножи; 4 — вращающееся
сито; 5 — приемный бункер; 6 — бункер с
виброситом; 7 — пневмокамерный питатель;I — элеватор; 9 — промежуточный бункер;Ц — дробилка; 11 — рукавный фильтр; 12 —
бункер уловленной пыли; 13 — шнековый
транспортер; 14 — вентилятор; 15 — пакети¬
рующая машинаМешки8-Сжатый воздухПри разгрузке и транспортировании сыпучих материалов предус¬
мотрен автоматический контроль и управление всеми операциями.Силосы снабжены уровнемером, отмечающим максимальный и
минимальный уровни загрузки; при достижении максимального
уровня загрузка сыпучего сырья прекращается, при достижении
минимального уровня хранилище выключается из схемы непрерывно¬
го производства и переключается на загрузку сырьем в автоматичес¬
ком режиме.Рукавные фильтры снабжены системой автоматического контроля и
управления по максимальному и минимальному перепаду давления в
фильтрах или уровню пыли в них. При достижении минимального или
максимального перепада давления (или уровня пыли) по аварийному
сигналу отключается отсасывающий вентилятор; после выяснения и
Устранения причины аварийного сигнала систему вновь включают в
Работу.Аварийной сигнализацией снабжены также резальное устройство
растаривающей машины, конвейеры, транспортеры, локально работа¬
ющие секторные питатели, дозаторы и т.д.107
На первых установках производства СМС сыпучие материалу
транспортировались при помощи малопроизводительных скребковых
транспортеров и ковшовых элеваторов. На современных предприятиях
СМС механическое транспортирование заменено системой пневмо¬
транспорта. Основными аппаратами пневмотранспорта являются
пневмокамерные и пневмовинтовые насосы, гравитационные пневмо-
транспортные установки. Пневмотранспортный насос представляет
собой емкость, оборудованную внутри системой аэрации, а снаружи -
патрубками для входа и выхода продукта.Насосы устанавливают на тензо- или гидродатчики, которые фикси¬
руют вес сырья в емкости и передают сигнал на открытие или закрытие
запорной арматуры при его загрузке и выгрузке. Для ведения техноло¬
гического процесса в автоматическом режиме управления на расход¬
ные цеховые бункеры также устанавливают тензодатчики или обору¬
дуют их указателями максимального или минимального уровня
сыпучего материала в объеме аппарата. В процессе приготовления
композиции сыпучее сырье непрерывно забирается из расходного
бункера. При достижении минимального уровня в бункере сигнал
уровнемера (или тензодатчика) поступает в автоматическую систему
пневмокамерного насоса, после чего клапан загрузки автоматически
открывается и сыпучий материал самотеком заполняет камеру насоса.
По достижении заданного веса или уровня загрузочный клапан авто¬
матически закрывается, включается в работу система сжатого воздуха
и сырье транспортируется в приемный бункер. Пневмокамерный насос
работает до тех пор, пока от расходного бункера не поступит сигнал о
достижении в нем максимального уровня или веса сырья.Транспортирование сульфата натрия осуществляется со скоростью
до 30 м/с, триполифосфата натрия и соды - до 20 - 25 м/с.Поставка сырья на заводы СМС в бумажных и полиэтиленовых
мешках, бочках, фанерных и картонных барабанах, мягких контейне¬
рах разового пользования и т.д. затрудняет прием и выгрузку материа¬
лов. Снижение затрат ручного труда при приеме и разгрузке сыпучего
сырья возможно при поставках его в специальных железнодорожных и
автоцистернах, а также при замене порошкообразной формы сырья на
гранулированную и крупнодисперсную. Особенно эффективен при
этом специализированный автотранспорт. В этой связи представляет
интерес организация поставок сырья на заводы СМС в Италии.Сыпучее сырье - триполифосфат натрия, сульфат натрия и перборат
натрия - привозят на заводы в автоцистернах вместимостью 25 - 28 т,
взвешивают на автовесах и разгружают в силоса сжатым воздухом под
давлением 0,12 - 0,16 мПа. Кальцинированную соду в СМС бытового
назначения в Италии, как правило, не применяют, так как она харак¬
теризуется слеживаемостью и плохой сыпучестью. Это значительно
упрощает технологию производства СМС и устраняет трудности при
хранении и дозировании.Автоцистерны оснащены индивидуальными компрессорами, и
разгрузку производит водитель-экспедитор. Входной контроль упро-1.08щей и осуществляется быстро: для триполифосфата натрия, например,
определяется только цвет и скорость гидратации, которая во избежа¬
ние нарушения технологического режима и изменения вязкости
композиции выдерживается весьма строго. Остальные показатели
(содержание основного вещества, примесей и др.) поставщик гаранти¬
рует, и контроль по ним не требуется. После взвешивания сырья и
экспресс-анализа, на что уходит не более 10 мин, автоцистерну с
помощью гидропривода устанавливают в вертикальное положение, и
за 1,0 - 1,5 ч она выгружается без участия обслуживающего персонала
завода и затрат заводских энергоресурсов. При такой организации
доставки и выгрузки сырья отпадает необходимость в дополнитель¬
ном персонале - грузчиках. Взвешивание цистерны до и после раз¬
грузки позволяет с большой точностью получать информацию о коли¬
честве поступившего на завод сырья.Хранение сыпучего сырья осуществляется в цилиндрических
металлических силосах с коническим днищем. Для предотвращения
сводообразования материала и равномерной подаче сыпучего сырья
в пневмокамерный насос в конусной части смонтированы виброрешет¬
ки, по образующей конуса уложено по 8 рукавов, с помощью которых
осуществляется импульсная подача сжатого воздуха.Каждый пневмокамерный насос оборудован индивидуальным
компрессором производительностью 10—50 нм3/ч и давлением возду¬
ха до 0,25 МПа. Воздух после компрессоров охлаждают в водяных
холодильниках и очищают в аппаратах с активным углем.-	По мнению специалистов, централизованные компрессорные,
используемые в нашей стране на заводах СМС, требуют больших
капиталовложений, сложного оборудования и высококвалифициро¬
ванного обслуживающего персонала, в то же время индивидуальные
компрессоры пневмокамерных питателей обслуживаются аппаратчи¬
ками склада сырья.Одним из видов сырья, требуемого в больших количествах, являет¬
ся перборат натрия, количество которого в отдельных рецептурах СМС
достигает 30% (масс.).В связи с тем, что на отечественные предприятия пылевидный
перборат натрия поступает, как правило, в бумажных мешках,
создаются значительные трудности при его выгрузке, хранении,
транспортировании, дозировании и смешивании его с порошком. При
этом происходят значительные потери пербората натрия. Хранение
пылевидного продукта в силосах весьма затруднительно из-за повы¬
шенной его слеживаемости, поэтому для непрерывной подачи пербо¬
рата натрия в производство приходится ежесменно растаривать меш¬
ки.Значительно упрощается процесс разгрузки, хранения и подачи в
производство при использовании крупнодисперсного или гранулиро¬
ванного пербората натрия. В этом случае сокращается ручной труд и
Потери пербората натрия, повышается качество готового продукта,
Улучшаются санитарные условия труда, появляется возможность109
полной механизации и автоматизации технологического процесса (это
подтверждается опытом зарубежных фирм). Так, на фирме Баллестра
(Италия) перборат натрия доставляют на заводы автотранспортом в
специальных вертикальных конических емкостях, установленных по
5 шт. на платформе с прицепом общим весом 25-28 т. Одна емкость
разгружается за 15 мин.Крупнодисперсный перборат натрия хранят в цилиндрических
силосах из нержавеющей стали с коническим днищем. Объем одного
силоса - 100 м3, диаметр цилиндрической части - 4000 м, высота
цилиндра 7500 мм, высота конуса - 3000 мм, силоса установлены на
тензодатчики. Внутри нижней части конуса размещено восемь верти¬
кальных брезентовых рукавов, одетых на спиральные пружины.
Воздух в рукава подается импульсами давлением 0,05 МПа.Коническая часть силосов находится в помещении, цилиндричес¬
кая-на открытом воздухе и в летнее время охлаждается проточной
водой. Для этого наружные стенки цилиндрической части дополни¬
тельно облицованы оцинкованными гофрированными металлическими
листами.Над верхней герметичной крышкой силоса установлен коллектор с
оросительными форсунками для распыления воды в виде душа. Вода с
крыши силоса стекает по стенкам, охлаждает емкость, собирается в
нижнем поддоне и вновь насосом подается к форсункам.Пневмопровод для загрузки силосов вводят внутрь в каждый силос
под определенным углом. Между силосами в их верхней части уста¬
навливают трубные перемычки для выравнивания давления во всех
силосах и поступления запыленного воздуха к одному общему рукав¬
ному фильтру. Таким образом, поставка больших количеств исходного
материала в специальных емкостях позволяет организовать точный
учет сырья, механизировать и автоматизировать складские работы и
снизить потери сырья, которые в нашей стране на большинстве заводов
еще велики.В нашей стране поставка сырья и отгрузка готовой продукции
осуществляется железнодорожным транспортом. В этой связи предс¬
тавляет интерес опыт работы производства СМС в г. Гентине, где
перборат натрия и другие виды сыпучего сырья поставляются также
железнодорожным транспортом. Крупнодисперсный перборат натрия
поставляется на завод в вертикальных конусообразных емкостях
вместимостью Ют, установленных на железнодорожных платформах
(по две - три емкости на каждой платформе). Каждая емкость для
удобства выгрузки оборудована патрубком, выведенным сбоку
платформы. Перборат натрия выгружают при помощи индивидуально¬
го компрессора сжатого воздуха давлением до 0,2 МПа; один сосуд
разгружают в течение 45 мин. Сыпучее сырье пневмотранспортом
подают в силоса на расстояние 30 м и высоту около 20 м. Разгрузка
пербората натрия осуществляется без затрат тяжелого физического
труда и с минимальными потерями.Для выгрузки сырья, поступающего на завод в Гентине, в вагонах110используют централизованные вакуумные насосы мощностью 90 кВт,
производительностью до 3000 м3/ч, которые создают разрежение 100 -
200 мм рт.ст. Гибкий шланг со специальным заборным устройством
устанавливают в вагоне. Циклон-сепаратор и рукавный фильтр разме¬
шают над силосами. Вертикальный материалопровод оборудован
специальным телескопическим устройством. Смесь воздуха и сырья по
гибкому шлангу и телескопическому пневмопроводу поступает в
циклон-сепаратор, запыленный воздух очищается в рукавном фильтре.
Сыпучее сырье из циклона и фильтра распределяется по силосам с
помощью шнековых транспортеров.Система выгрузки сырья из вагонов на наших заводах более гро¬
моздкая, так как наряду с вакуумной системой дополнительно обору¬
дована пневмовинтовым насосом, требующим обеспечения сжатым
воздухом высокого давления.Подача сырья в расходные бункеры узла приготовления композиции
на производстве СМС в Гентине осуществляется пневмотранспортом
(как и на большинстве наших заводов), но в ручном режиме управле¬
ния. Подача сырья в автоматическом режиме управления на заводах
СМС в Италии технически решена так, что позволяет из одного склада
сыпучего сырья обеспечивать одновременно три установки распыли¬
тельной сушки практически без участия аппаратчиков. Сыпучее
сырье - триполифосфат, сульфат и перборат натрия - из силосов
поступает в пневмокамерные питатели, откуда сжатым воздухом
распределяется по расходным бункерам установок приготовления и
сушки композиции. Объем пневмокамерного насоса 3 м3, масса дозы
сульфата натрия 3,8 - 4,0 т, триполифосфата натрия - 2,5 т, пербората
натрия - 3,8 т.Расходные бункеры, как и пневмокамерные питатели, установлены
на тензодатчиках с указанием на пульте управления минимального и
максимального веса продукта. При достижении минимального уровня
в каком-либо бункере импульс от тензодатчиков данного бункера
поступает на пульт управления склада сыпучего сырья, и происходит
включение системы автоматической подачи сыпучего сырья:
открывается клапан сброса запыленного воздуха из пневмокамер¬
ного насоса в силоса и клапан загрузки сырья из силоса в пневмока¬
мерный насос;включается система аэрации (силос с триполифосфатом натрия) или
виброрешетка (силос с сульфатом натрия), и продукт заполняет пнев¬
мокамерный насос;после достижения заданной массы клапана закрываются;
осуществляется автоматическое взвешивание продукта в пневмо-
камерном насосе и запись массы на ленте регистрирующего прибора;после регистрации массы автоматически включается подача возду¬
ха в пневмокамерный насос и производится загрузка сырья в выбран-
ный расходный бункер; при достижении в нем максимальной массы
Продукта пневмокамерный насос останавливается или переключается
Для заполнения следующего бункера на другой установке.111
Для пербората натрия имеется свой склад, пулы и три пневмокамер-
ных насоса, работающих по описанной выше схеме.Автоматизированная и механизированная система приема, хране¬
ния и подачи в производство сыпучего сырья обеспечивает надежную
и бесперебойную работу производства СМС, позволяет в любое время
проследить за движением и количеством израсходованного сырья, так
как учет ведется пооперационно, начиная с поступления автоцистерны
на завод. Оба склада сырья обслуживает смена из трех человек - по
одному оператору на пультах и механик. Механик работает в дневную
смену, осуществляя профилактический осмотр и ремонт оборудова¬
ния. Автоматическая система управления производством обеспечи¬
вает высокую производительность труда, так как всего три человека
обеспечивают основным сыпучим сырьем производство СМС мощ¬
ностью до 50 т/ч готового продукта.В отличие от заводов, где подачу сыпучего сырья в производство
осуществляют с помощью пневмокамерных и пневмовинтовых насо¬
сов, на фирме "Баллестра” (Италия) применяют вакуум-транспорт
сырья, как более эффективный, экономичный и снижающий запылен¬
ность окружающей среды. Силоса при этом способе подачи сыпучего
сырья не требуется поднимать на высоту второго этажа, чтобы устано¬
вить под ними пневмокамерные насосы. Нижняя конусная часть
силоса находится на высоте 1,2 - 1,5 м над уровнем пола, под силоса-
ми смонтированы наклонные течки с шиберами. Под группой силосов
на полу помещена сборная вакуумная труба с эжекторами под каждой
течкой диаметром 250 - 300 мм. Шибер управляется дистанционно с
пульта управления. Над расходными бункерами, куда поступает сырье
из силосов, расположены циклофильтры, в нижнюю конусную часть
которых вмонтирован по касательной пневмопровод. Разрежение в
циклофильтре и трубопроводе создается воздуходувкой, а запылен¬
ный воздух очищается в рукавах, расположенных в цилиндрической
части циклофильтра. Для более полной очистки транспортного воздуха
перед воздуходувкой (после циклофильтра) установлена водяная
ловушка. Система не требует сжатого воздуха и не пылит из-за неплот¬
ности трубопроводов, что возможно при использовании нагнетатель¬
ного пневмотранспорта.4.2.	Приготовление композиции СМС	а|4.2.1.	Дозирование жидких и сыпучих компонентовОт точности дозирования сыпучего и жидкого сырья зависят многие
качественные показатели композиции и готового продукта: однород¬
ность состава, вязкость, стабильность по насыпной плотности, грану¬
лометрическому составу и др.Дозирование сыпучих компонентов из расходных бункеров осу¬
ществляется весовыми дозаторами периодического действия и весо¬
выми дозаторами непрерывного действия - ленточными, шнековыми-
Материал из расходного бункера поступает в весовую емкость; после112наполнения ее заданным количеством материала его подача автомати¬
чески прекращается. Весовой бункер дозатора по мере его наполнения
плавно опускается, что обеспечивает необходимую точность взвеши¬
вания. Затем весовой бункер открывается, и взвешенная доза матери¬
ала высыпается из бункера в шнековый транспортер или непосредст¬
венно в реактор-приготовитель.Для дозирования сыпучих компонентов применяются также ленточ¬
ные дозаторы. Производительность ленточных весов зависит от ско¬
рости движения транспортера и насыпной массы материала.Дозирование жидких компонентов композиции осуществляется
весовым или объемным методами. Весовое дозирование жидких
компонентов, как правило, автоматизировано.В последние годы в производстве СМС широкое применение нашли
автоматические порционные весовые дозаторы для жидкого и сыпуче¬
го сырья с механической системой весового устройства, а позднее - на
тензодатчиках. Кроме того, использование реакторов-смесителей с
быстроходными шнековыми мешалками дало возможность применять
дозаторы вместимостью до 500 кг и тем самым сократить время приго¬
товления композиции.При непрерывном способе приготовления композиции, широко
применяемом в производстве СМС, сыпучее и жидкое сырье взвеши¬
вается весовыми порционными дозаторами с частотой 100 - 120 цик¬
лов в час. Новые дозаторы снабжены тензодатчиками с самокорректи¬
рующей системой регулировки веса тары. Запоминающее устройство
^ записывает остаточный вес и учитывает его при последующих взвеши¬
ваниях.В дно расходного реактора вмонтирован датчик уровня. Импульс от
уровнемера поступает на пульт управления дозаторами, в результате
чего автоматически увеличивается или уменьшается частота циклов
дозирования вплоть до полного отключения дозаторов при заполне¬
нии расходного реактора сырьем.4.2.2.	Приготовление композицииПриготовление композиции в производстве порошкообразных СМС
является наиболее важной операцией технологического процесса,
влияющей на качество готового продукта и экономичность работы
распылительной сушилки. Композиция должна быть стабильной
по своему качественному и количественному составу и достаточно
подвижной, т.е. обладать оптимальной вязкостью, позволяющей
распылять ее в механических форсунках.Процесс приготовления композиции заключается в дозировании
жидких и сыпучих компонентов и смешении их в реакторах-смесите¬
лях, фильтровании, деаэрации и гомогенизации композиции.Используемые в рецептурах порошкообразных СМС компоненты
сыпучего сырья обладают различной растворимостью и способностью
образовывать кристаллогидраты, что влияет на вязкость и текучесть
Композиции.113
Таблица 14. Значение качественных показателей СМС при различных параметрах процессаПоказателиТемпература процесса, ’СВремя процесса, мня'Содержание воды
в композиции, % (масс.)607080901020304040506070Вязкость, Па-с 3,93 2,95 2,81 2,66 2,83 3,77 6,79 6,30 9,20 2,95 1,03 9,54
рН 1%-го раствора 10,05 10,20 10,10 10,10 10,05 10,05 10,05 10,05 10,25 10,25 10,25 10,25
Моющая способ- 30,5 29,6 29,2 29,7 26,6 27,4 27,6 29,4 30,7 29,6 29,3 30,5
иость,%(абс.)Комплексообразую- 98,2 98,2 98,2 98,2 98,8 96,2 94,9 97,6 98,2 97,9 98,1 98,0
щая способность, %(отн.)Композиция СМС представляет собой водную суспензию. Раствори¬
мость неорганических солей в процессе приготовления композиции,
как правило, возрастает с повышением температуры, однако она
ограничивается образованием гидратов. Соотношение в композиции
количества нерастворимых и растворимых порошкообразных матери¬
алов оказывает большое влияние на свойства композиции и готового
Продукта СМС; оно влияет на вязкость, плотность и текучесть компо¬
зиции, и чем’ оно выше, тем хуже эти характеристики. Наибольшее,
Влияние на качественные показатели композиции оказывают темпера¬
тура, содержание воды, минимальное количество триполифосфата
натрия и содержание 1-й формы в нем, минимальное время приготов¬
ления, доля гидротропных добавок и эффективность гомогенизации
(табл. 14). С повышением температуры и увеличением содержания
воды в композиции вязкость ее понижается; это объясняется увели¬
чением растворимости солей в композиции. При уменьшении содержа¬
ния воды и сокращения времени приготовления композиции (при
таком же повышении температуры) замедляется процесс гидратации и
снижается содержание гексагидрата триполифосфата натрия в компо¬
зиции, обусловливающего высокую вязкость композиции. На вязкость
композиции значительное влияние оказывает содержание 1-й формы в
триполифосфате натрия. При содержании ее 35% (масс.) происходит
гидратация триполифосфата натрия с образованием вязкой мелкокрис¬
таллической композиции. Наименее вязкая композиция получается
при содержании максимального количества 2-й формы, что ведет к
образованию крупных кристаллов гексагидрата триполифосфата
натрия.Гидратирование триполифосфата натрия на стадии приготовления
композиции необходимо, так как наличие не полностью гидратирован¬
ной соли является причиной плохой сыпучести и высокой слеживаемо-
сти готовых порошкообразных СМС. Несмотря на все приведенные
доводы в производстве порошкообразных СМС методом распылитель¬
ной сушки, предпочитают использовать триполифосфат натрия с
небольшим содержанием 1-й формы, так как это ведет к снижению ^114Таб лица 15. Свойства композиции и готового порошка при различном содержаниив них воздухеСодержание
воздуха в
композиции, %
(об.)Плотностькомпозиции,кг/м3НасыпнаяплотностьПорошка,кг/м3Содержание
воздуха в
композиции, %
(об.)Плотностькомпозиции,кг/м3НасыпнаяПЛОТНОСТЬпорошка,кг/м330700142-151141100245-25626800164-178101200275-28822900192-20761300302-325181000220-23821400341-358вязкости композиции и повышению в ней твердой части, а следова¬
тельно, к увеличению производительности сушилок по готовому
продукту.На свойства композиции оказывают влияние процессы аэрации и
гомогенизации ее в процессе приготовления. При интенсивном переме¬
шивании жидкой и твердой фаз композиция аэрируется, что нежела¬
тельно, так как при сушке аэрированной композиции снижается
насыпная плотность готового продукта и увеличивается содержание
пылевидных фракций (табл. 15). Увеличение содержания воздуха в
. композиции, кроме того, затрудняет ее транспортировку и вызывает
колебания давления при распылении ее через форсунки.Увеличение плотности композиции в производстве СМС достигается
ее деаэрацией с помощью вакуумной или ультразвуковой систем.
Гомогенизация композиции способствует интенсификации и стабили¬
зации процесса сушки и получению более однородных и прочных
гранул порошкообразных СМС. Применение механических гомогениза¬
торов позволяет снизить вязкость композиции почти в 2 раза, а разме¬
ры агломератов и кристаллических включений уменьшить с 4 до 0,2 -
0,3 мм. Механические гомогенизаторы выполняют и роль насосов
низкого давления, так как их рабочие органы совмещены в одном
корпусе.Готовить композицию можно периодическим и непрерывным
способами.При периодическом способе требуются, как минимум, два
аппарата - в одном аппарате готовится композиция, а из второго
композиция подается на сушку. Таким образом обеспечивается непре¬
рывность подачи композиции на сушку. Возможно применение различ¬
ных комбинаций из двух, трех и четырех аппаратов-смесителей.
Наиболее распространенным является способ, когда композиция СМС
готовится попеременно в одном из двух смесителей, снабженных
греющей рубашкой и мешалкой. Готовая композиция самотеком через
Донный клапан поступает в отстойник-ловушку, где отделяются115
примеси, и далее насосом перекачивается в расходный смеситель.
Затем ее направляют в гомогенизатор, насос высокого давления и на
сушку.Непрерывный метод приготовления композиции СМС обладает
рядом преимуществ перед периодическим. Он позволяет сократить
время подготовки композиции, увеличить производительность распы¬
лительно-сушильной установки и получить более концентрированную
композицию за счет снижения степени гидратации триполифосфата
натрия. Кроме того, для непрерывного процесса можно применять
малогабаритные смесители, имеющие эффективные перемешивающие
устройства, что благоприятно сказывается на качественных показате¬
лях композиции.Некоторые зарубежные фирмы применяют каскадную схему из трех
смесителей небольшой емкости. В первом аппарате получается компо¬
зиция, содержащая минимальное количество комков. Во втором
происходит полная деаэрация и максимальная гомогенизация компо-
эиции, в третьем - при пониженном числе оборотов дается необходи¬
мое время для "дозревания” композиции. Здесь контролируются
влажность, плотность, температура композиции перед подачей ее на
сушку.На ряде заводов действует каскадная схема из двух последователь¬
ных реакторов. Применение шнековых мешалок дает возможность
получать качественную смесь и довести производительность устано¬
вок до 10 т готового продукта в час.Из расходного реактора композиция поступает на фильтр грубой
очистки, где выводятся крупные комки, затем в гомогенизатор, на
фильтр тонкой очистки и, наконец, в насос высокого давления. Пос¬
ледний работает при давлении 6-8 МПа (60 - 80 атм). При таком
давлении композиции в механических форсунках обеспечивается
необходимая дисперсность частиц распыляемой композиции в сушил¬
ке.Критерием эффективности технологии приготовления композиции
СМС является точность дозирования компонентов, равномерность
смешивания сырья, простота в обслуживании и надежность в работе,
возможность получения и перекачивания композиции с высоким
содержанием твердой части.Приготовление СМС в нашей стране и за рубежом первоначально
осуществлялось периодическим методом, так как он прост в аппара¬
турном оформлении и надежен в эксплуатации. Периодический способ
впоследствии был значительно усовершенствован. Это можно просле¬
дить на примере развития технологии фирмы "Колгейт Пальмолив”
(США).В 1951 г. в Гаване этой фирмой был введен в эксплуатацию завод по
производству порошкообразных СМС мощностью 15 тыс.т/год. Приго¬
товление композиции осуществлялось в периодическом режиме в
одном реакторе-смесителе, установленном на весах-платформе. Жид¬
кое и сыпучее сырье в определенной последовательности загружали в116реактор и взвешивали. Реактор оборудован мешалкой с раздельно
вращающимися верхними и нижними лопастями. При загрузке пасты
додецилбензолсульфоната натрия скорость вращения лопастей не
превышала 30 об/мин, а при загрузке сыпучего сырья - 40 об/мин.
Приготовленная композиция перетекала самотеком в расходный
реактор, а оттуда на сушку по общепринятой технологии.В настоящее время фирма усовершенствовала технологию произ¬
водства СМС, основываясь на современных достижениях науки и
техники, но способ приготовления композиции принципиально не
изменился. Взвешивание компонентов также осуществляется непос¬
редственно в двух реакторах-смесителях, однако их оснастили тензо-
датчиками, а управление технологическим процессом осуществляется
с помощью ЭВМ. Установка оборудована расходными емкостями
жидкого сырья и бункерами сыпучего сырья. Приготовление компози¬
ции осуществляется поочередно в обоих оборудованных высокоско¬
ростными мешалками реакторах-смесителях объемом 4,5 м3 каждый.
Жидкое, а затем сыпучее сырье подают в реактор, поочередно взвеши¬
вают и в течение 3-5 мин интенсивно перемешивают, затем перека¬
чивают готовую композицию в расходный реактор объемом 9,0 м3, а
оттуда - на сушку.Автоматизированная система управления процессом приготовления
композиции позволяет оптимизировать процесс дозирования сырья в
определенной последовательности. ЭВМ, обрабатывая поступающую
от соответствующих датчиков информацию, воздействует на клапаны
. и шнеки, через которые производятся загрузка жидкого и сыпучего
сырья. В программе работы компьютера заложены все рецептуры СМС,
выпускаемые на данной установке. В начале смены оператор при
помощи телетайпа набирает код определенного вида порошка и вводит
в ЭВМ данные о качестве исходного сырья, о количестве сухих ве¬
ществ в смеси, о суммарном весе всех вводимых компонентов. Затем
автоматически производится расчет веса каждого компонента и
осуществляется дозирование компонентов сырья в определенной
последовательности. В случае неточности взвешивания определенного
компонента ошибка учитывается, и при следующей дозировке ком¬
пьютер производит корректировку веса.В процессе работы оператор может ввести в компьютер данные о
содержании активной части в промывных водах, и компьютер произве¬
дет корректировку при дозировке промывной воды. В любой момент
оператор может перевести процесс на управление в ручном режиме.Достижения научно-технического прогресса позволили повысить
Уровень автоматизации за счет внедрения эффективного технологичес¬
кого оборудования при сохранении той же технологии приготовления
композиции. Недостатком технологии получения композиции СМС без
индивидуальных дозаторов является меньшая точность взвешивания,
особенно для компонентов, входящих в рецептуру в небольших
Количествах. Кроме того, не представляется возможным ведение
Процесса приготовления композиции без применения ЭВМ, что пока
ете доступно не всем предприятиям.117
Одним из недостатков приведенной технологии является низкая
надежность системы, так как стабильная работа производства и состав
рецептуры полностью зависят от тензодатчика, на котором установлен
реактор-смеситель. Кроме того, на точность показаний тензодатчика
отрицательно влияют вибрация и вращение быстроходных мешалок.
По-видимому, по этим причинам в технологических схемах производ.
ства СМС фирмы "Хенкель” (Германия), ”Као” (Япония) и ряда Других
тензодатчиками контролируют только емкости для взвешивания
сырья, но не реакторы-смесители.Приготовление композиции в реакторах-смесителях на тензодатчи-
ках используется фирмой "Мира Ланца” (Италия). Созданию автомати¬
зированной системы производства СМС на этой фирме способствовал
накопленный опыт эксплуатации установок в ручном режиме управле¬
ния с помощью программатора и установок с применением компьюте¬
ра.Сыпучее сырье пневмокамерными насосами загружается в расход¬
ные бункеры на тензодатчиках объемом до 20 м3. Жидкое сырье -
алкилбензолсульфонаты натрия, неионогенные ПАВ, алкилсульфаты
натрия, раствор мыла, жидкое стекло, вода и рекуперированные
отходы башенного порошка закачиваются в расходные емкости на
тензодатчиках объемом 10 - 12м3. На пульте управления процессом
приготовления композиции смонтирован прибор, указывающий
относительное содержание продуктов в той или иной емкости или
расходном бункере (шкала прибора отградуирована от 0 до 100%). За
своевременным заполнением расходных* бункеров и емкостей следят
операторы на пультах управления, установленных на складах сыпуче¬
го и жидкого сырья. Автоматическая система обеспечивает своевре¬
менную подачу сырья в производство СМС, а оператор, наблюдающий
за приготовлением композиции, следит за подачей сырья, но сам не
производит загрузку его в расходные бункеры и емкости.Компоненты сыпучего сырья, входящие в рецептуру в небольшом
количестве, такие как порошкообразная КМЦ, трилон Б, сульфат
магния и др., доставляются на завод автотранспортом в бумажных или
полиэтиленовых мешках, установленных на поддонах. Мешки с
сырьем разгружаются электропогрузчиками и доставляются грузовым
лифтом на верхние этажи узла приготовления композиции. Мешки
растаривают вручную и по течкам сырье загружают в расходные
бункеры объемом 3 - 5 м 3. Все силоса и расходные бункеры цилиндри¬
ческие с коническим днищем, что облегчает выгрузку сырья. Приго¬
товление композиции осуществляется в одном реакторе-смесителе на
тензодатчиках объемом 7 м3, оборудованном шнековой мешалкой со
скоростью вращения 115 об/мин. Под реактором-смесителем смонтиро¬
ван расходный реактор аналогичной конструкции объемом 14 м3 со
шнековой мешалкой, число оборотов которой 60 об/мин.В зависимости от рецептуры и состава исходного сырья рассчитыва¬
ют количество загружаемых компонентов на одну операцию. Общее118количество композиции, приготовляемой в реакторе, колеблется от 4
до 5 т, время приготовления - от 5 до 15 мин.При приготовлении композиции в определенном технологическом
режиме можно регулировать насыпную плотность башенного порошка,
получаемого по одной и той же рецептуре. Например, СМС для мытья
посуды, с целью быстрого растворения при употреблении, выпускают¬
ся с насыпной плотностью 230 - 280 г/л. Снижения насыпной плотности
можно было бы достичь, увеличив содержание воды в композиции, но
это экономически невыгодно, так как при этом снижается производи¬
тельность башни по готовому продукту и увеличиваются затраты
энергоресурсов. Поэтому загрузку компонентов и приготовление
композиции проводят, искусственно вводя воздух в композицию, для
чего используют следующую технологию:загружают в реактор жидкое сырье (кроме неионогенных ПАВ) в
последовательности: жидкое' стекло, вода, алкилбензолсульфонатнатрия;включают мешалку и через барботер, смонтированный в реакторе
под мешалкой, подают острый пар для подогрева композиции; нагре¬
вают смесь на 10 °С выше той температуры, при которой ведется
приготовление композиции; добавляют холодные сыпучие компонен¬
ты, что снижает температуру композиции до заданного значения;
вязкость смеси жидких компонентов низкая, поэтому при барботиро-
вании острым паром и при работающей мешалке происходит вспенива¬
ние и аэрация смеси;при достижении температуры, на 10 °С превышающей заданную,
выключают нагрев и при работающей мешалке добавляют сначала
КМЦ и трилон Б из одного весового суммирующего дозатора, затем
вручную - оптический отбеливатель, сульфат натрия, триполифосфат
натрия и последними - неионогенные ПАВ.Полученное таким способом СМС обладает низкой насыпной плот¬
ностью и не требует дополнительной аэрации перед распылением его в
форсунках.Для приготовления композиции СМС и получения готового продук¬
та с высокой насыпной плотностью, например для стирки в автомати¬
ческих стиральных машинах, используют другой порядок загрузки
компонентов:
загружают все жидкие компоненты в реактор;
включают мешалку и подают одновременно пар и сыпучие компо¬
ненты в том же порядке, как описано выше; после окончания загрузки
триполифосфата натрия загружают неионогенные ПАВ.При загрузке сыпучего сырья производится автоматическое взвеши¬
вание компонентов в реакторе, поэтому отсутствует возможность
одновременной загрузки нескольких компонентов.Часто приготовление композиции по второму способу приводит к
получению СМС с насыпной плотностью, превышающей заданную вели-
чину, и тогда компьютер включает автоматическую систему аэрации,119
состоящую из компрессора высокого давления и аэратора непреры
ного действия.Для подачи сыпучего сырья из расходных бункеров в реактор
применяют шнековые транспортеры с переменным числом оборотов,
что позволяет осуществлять грубую или точную загрузку.Для подачи жидкого сырья применяют шаровые краны, оборудован¬
ные электроприводами. Степень открытия шаровых кранов позволяет
также проводить грубую или точную загрузку жидкого сырья. После
загрузки жидкого сырья взвешивают порошкообразную КМЦ и трилон
Б в весовом дозаторе, предназначенном для дозировки мелких доба¬
вок, и через воронку по течке подают в реактор, не используя при
этом шнек для триполифосфата натрия и сульфата натрия.Управление дозирующими кранами и загрузочными двухскорост¬
ными шнеками осуществляется автоматически при помощи компьюте¬
ров от импульса тензодатчиков, установленных на реакторе-смесителе
и расходном реакторе.Общее время приготовления композиции зависит от рецептуры и
устанавливается в зависимости от скорости гидратации триполифосфа¬
та натрия. Достигается это выбором необходимого уровня композиции
в расходном реакторе, который поддерживается е процессе приготов¬
ления композиции. Как упоминалось выше, интервала между подачей
компонентов в реактор нет, но существуют заданные интервалы между
отдельными циклами приготовления композиции; новую операцию не
начинают сразу после освобождения реактора от композиции, и он
некоторое время стоит пустой. Этим достигается постоянство времени
при каждой операции и стабилизация качественных показателей, в ос¬
новном вязкости. Приготовленная композиция самотеком по сливной
трубе диаметром 200 мм стекает в расходный реактор, в котором
уровень возрастает с 55 до 80%. Следующий цикл загрузки компонен¬
тов в реактор-смеситель начинается после того, как уровень в расход¬
ном реакторе снизится с 80 до 70%.Для повышения уровня механизации и автоматизации на данной
стадии проводились испытания различных видов арматуры. В настоя¬
щее время используются шаровые краны итальянской фирмы ”Перар”
(Милан), что полностью исключает ручные операции при загрузке
сырья и дальнейшей транспортировке композиции.Представляет интерес процесс, в котором взвешивание и дозирова¬
ние сырья осуществляются не в реакторах-смесителях, как описано
выше, а в специальных весовых емкостях, что повышает надежность
работы системы и точность дозирования сырья.Приготовление композиции осуществляется периодическим спосо¬
бом - поочередно в двух реакторах объемом 8 мм3 каждый. Готовая
композиция из реактора стекает самотеком в расходный реактор
такого же объема. Сыпучее сырье из расходных бункеров с помощь»
шнеков последовательно загружается в одну весовую емкость, конт¬
ролируемую тензодатчиками, откуда по мере необходимости дози¬
руется с помощью шнека в один из двух реакторов-смесителей. Для120вЗВешивания и дозировки жидких компонентов сырья предусмотрены
две самостоятельные весовые емкости с тензодатчиками объемом 1,6 и
5 3 м3. в емкости большего объема взвешиваются паста алкилбензол¬
сульфоната натрия, жирные кислоты, раствор щелочи, горячая вода, а
в емкости меньшего объема - жидкое стекло, растворы трилона Б,
оптического отбеливателя и др.По принципу действия, простоте, надежности, точности дозирования
и т.д- данная технология больше всего подходит к условиям и возмож¬
ностям отечественных производств СМС. Процессом приготовления
композиции управляют с помощью ЭВМ.•	Аналогичный принцип дозирования сырья на стадии приготовления
композиции используется и на установке по производству СМС мощ¬
ностью 100 тыс.т/год, описанный в разд. 5.Взвешивание и дозирование сыпучего и жидкого сырья в весовых
емкостях с тензодатчиками является более рациональным и надеж¬
ным по сравнению со взвешиванием в реакторах-смесителях. Одно из
достоинств метода - возможность выбора весовой -емкости любого
объема, что позволяет отмерить в реактор необходимое количество
сырья всего за один цикл. При наличии нескольких весовых емкостей
различное сырье может подаваться в реактор одновременно, что
сокращает время дозирования.Для управления приготовлением композиции служат блоки управ¬
ления последовательностью операций, связанные с электронными
весами и автоматическими регуляторами расхода, которые спроекти¬
рованы таким образом, чтобы предупредить любые отклонения от
норм производственного процесса. Процесс дозирования сырья осу¬
ществляется автоматически с помощью компьютера.В случае выхода из строя компьютера управление процессом загруз¬
ки может проводиться в ручном режиме с центрального или местного
пульта управления.Наряду с широким применением тензометрических систем для
взвешивания и дозирования сырья в производстве СМС, много пред¬
приятий за рубежом и большинство заводов СМС в нашей стране
используют дозаторы с рычажной системой. При их использовании
решаются аналогичные задачи и достигаются необходимые результаты
По обеспечению заданной производительности и качества продукции.Приготовление композиции осуществляют в периодическом режиме
в Двух реакторах-смесителях и расходном реакторе объемом по 6,3 м 3
каждый. Жидкое сырье из резервуаров насосами закачивают в расход¬
ные емкости, а сыпучее сырье пневмокамерными насосами - в расход¬
ные бункеры. Под бункерами и емкостями установлены порционные
весовые дозаторы, пределы взвешивания которых (в кг): от 0 до 500 -
для триполифосфата натрия (2 шт.), от 0 до 100 - для сульфата натрия,
°т 0 до 50 - для соды кальцинированной, от 0 до 50 - для сульфата
натрия, от 0 до 500 - для растворов ПАВ, щелочи и жидкого стек-
Ла (2 шт.) и от 0 до 200 - для СЖК. Управление дозировкой сырья
осуществляется с пульта в ручном режиме, загрузка сыпучего сырья121
от дозаторов в реактор - с помощью шнековых транспортеров, #
распределение по реакторам - реверсивным шнеком. Приготовлен^
композиции в реакторе-смесителе осуществляется в течение 15- 20 мин
при 80 - 90 °С.Оптимальным считают следующий порядок загрузки компонентов;
вода, раствор щелочи, жидкое стекло, жирные кислоты, алкилбензол-
сульфонат натрия, сульфат магния, кальцинированная сода, 2/3 массы
триполифосфата натрия, 1/2 массы сульфата натрия, порошкообразная
КМЦ, оптический отбеливатель, оставшиеся части триполифосфата
натрия и сульфата натрия. Из реактора-смесителя композиция самоте¬
ком за 5 - 7 мин поступает в расходный реактор. Благодаря таким
техническим решениям и технологическому режиму содержание воды
в композиции снижено до 30 - 32% (масс.), что позволяет значительно
увеличить выпуск готового продукта на том же оборудовании.Реактор-смеситель представляет собой вертикальный цилиндричес¬
кий аппарат объемом 6,3 м3, диаметром 3500 и высотой 4152 мм. Реак¬
тор оснащен якорной мешалкой, изготовленной из металлических
труб диаметром 70 - 80 мм. Скорость вращения мешалки 35,5 об/мин,
мощность двигателя 7,5 кВт.В отделении приготовления композиции установлен пульт с мнемо¬
схемой всей технологической цепи - от расходных бункеров до
расходного реактора. Пульт управления дает возможность дистанцион¬
но осуществлять загрузку и выгрузку сырья из дозаторов, управлять
запуском шнеков, мешалок, клапанов, кранов, изменять число оборо¬
тов в расходном реакторе, контролировать уровень в реакторах-смеси¬
телях и расходном реакторе. Наиболее эффективные технические
решения внедрены в период реконструкции установки в середине 70-х
годов с учетом опыта передовых зарубежных фирм, применяющих
технологию с периодическим способом приготовления композиции.В середине 60-х годов широко известной стала итальянская фирма
"Баллестра” - разработчик и поставщик комплектных линий по
производству порошкообразных СМС. В отличие от других фирм,
”Баллестра” разработала непрерывный способ приготовления компо¬
зиции с использованием весовых порционных дозаторов. К настоя¬
щему времени фирма поставила в различные страны около 150 устано¬
вок распылительной сушки производительностью от 250 до 20000кг/ч.
Аналогичные установки работают и в нашей стране, поэтому представ¬
ляет интерес анализ их работы. Наибольшее распространение получили
установки производительностью 5 т/ч порошка, используемые в
некоторых странах, и 10 т/ч - применяемые в нашей стране.Приготовление композиции на установках производительностью5	т/ч осуществляется по непрерывному способу в одном реакторе-сме¬
сителе и одном расходном реакторе объемом 0,6 - 1,0 м3. Композиция
из реактора-смесителя по верхнему боковому патрубку поступает ®
расходный реактор (дозреватель), откуда непрерывно подается К
распылительным форсункам. Аналогично готовится композиция на
установках производительностью 10 т/ч, но между первым реакто-122аом-смесителем и дозревателем дополнительно установлен 2-й реак-
тор-смеситель такой же конструкции. Дозировка сыпучего и жидкого
сь1рЬя производится порционными весовыми быстродействующими
озаторами с различными пределами взвешивания в зависимости от
количества дозируемого сырья. Установки, построенные в начале 70-х
годов, оснащены рычажными дозаторами. Работают они надежно, но
одним из недостатков является отсутствие возможности автоматичес¬
кой корректировки дозы. При заданной проектной производительнос¬
ти скорость дозирования должна составлять 100 - 120 циклов в час
при длительности загрузки и выгрузки сырья 30 - 36 с. Для обеспече¬
ния стабильной работы системы дозирования требуется сырье, облада¬
ющее хорошей сыпучестью, т.е. гранулированное или крупнодисперс¬
ное или жидкое сырье с низкой вязкостью. В промышленных условиях
используется отечественное порошкообразное сырье, обладающее
плохой сыпучестью, поэтому обеспечение стабильной работы быстро¬
действующих дозаторов является проблемой.В последнее время фирма ”Баллестра” поставила дозаторы с тензо-
датчиками с автоматической корректировкой ”нуля”. Первые установ¬
ки проектировались и предназначались для выпуска СМС по относи¬
тельно простым рецептурам (не содержащим мыло, неионогенные ПАВ,
перборат натрия, энзимы и др.). По схеме "Баллестра” для дозирова¬
ния каждого вида сырья необходим индивидуальный дозатор, что
усложняет процесс эксплуатации. При переходе на выпуск СМС по
сложным рецептурам, например ”Эра-автомат”, ”Лотос-автомат” и др.,
в работе должны быть задействованы четыре дозатора сыпучего сырья
для триполифосфата натрия, сульфата натрия, кальцинированной
соды, КМЦ и восемь - девять дозаторов жидкого сырья для алкилбен¬
золсульфоната натрия, алкилсульфатов натрия, жидкого стекла, СЖК,
раствора щелочи, раствора оптического отбеливателя, воды и рекупе¬
рированного раствора СМС.Во избежание нарушения рецептуры СМС в схеме предусмотрена
блокировка узла приготовления композиции до поступления ото всех
дозаторов сигнала об окончании загрузки заданной дозы сырья в
каждый дозатор.При большом числе дозаторов и плохом качестве сырья не обеспечи¬
вается стабильная работа установки из-за частых остановок, связан¬
ных с засорением оборудования. Для решения проблемы обеспечения
Стабильной работы заводов СМС мощностью 60 тыс.т/год сокращено
количество дозаторов и созданы дополнительные системы, такие как
Узел приготовления раствора КМЦ и оптического отбеливателя в
Жидком стекле с использованием гидроразбивателя типа ГРВ-02, узел
Нейтрализации СЖК в сульфоноле и подготовки смеси ПАВ, узел
пРедварительной гидратации триполифосфата натрия. С введением в
эксплуатацию указанных систем даже при сложной рецептуре СМС
используются лишь два дозатора жидкого сырья (смесь ПАВ и смесь
Добавок) и три дозатора сыпучего сырья (сода, сульфат натрия и
триполифосфат натрия). В результате внедрения этих систем работа
Установок стала более стабильной.123
$С целью повышения стабильности работы и сокращения числа
неплановых остановок производства в настоящее время на СМС-65
проводится замена существующих дозревателей объемом 1 м3 ца
дозреватели объемом 5 м3. Это позволяет иметь необходимый запас
композиции и дает возможность регулировать скорость гидратации
триполифосфата натрия.В нашей стране создание производства СМС, в частности порошко¬
образных, начиналось с закупки технологии фирм ”Кестнер” (Фран¬
ция) и ”Лурги” (ФРГ). Впоследствии был построен ряд заводов СМС
укомплектованных отечественным оборудованием; позже заводы
реконструировали с увеличением мощности и технически перевоору-
жили.На этих заводах приготовление композиции осуществляется в
реакторах объемом 8 м3, оборудованных тихоходными лопастными
мешалками. Основной недостаток технологии - трудность получения
композиции с высоким содержанием твердой части из-за неэффектив¬
ной конструкции перемешивающего устройства и нерациональной
компоновки оборудования (так, готовую композицию из реактора-сме-
сителя перекачивают в расходный реактор, находящийся на том же
уровне).Установлено, что снижение содержания воды в композиции на
5% (масс.) позволяет увеличить производительность распылительной
сушилки по готовому продукту на 23% (масс.) без увеличения расхода
топлива. На установках типа ”Кестнер” в нашей стране готовят и
высушивают композицию с содержанием твердой части в среднем 52 -
57% (масс.), в то время как на передовых зарубежных фирмах этот
показатель достигает 65 - 70% (масс.).Для повышения технического уровня действующих заводов СМС
разработано и организовано серийное изготовление реакторов-смеси¬
телей для композиции СМС с высоким содержанием, твердой части,
самоочищающихся фильтров композиции, насосов-гомогенизаторов,
дозаторов сыпучего и жидкого сырья типа АД с тензодатчиками, а
также ряда приборов и средств автоматизации. Использование отечест¬
венного оборудования позволило заменить технологическую схему
типа ”Кестнер” на заводах СМС-30 на каскадную и готовить компози¬
цию с высоким содержанием твердой части (на уровне передовых
зарубежных фирм СМС).Приготовление композиции осуществляется по периодическому
способу в реакторах-смесителях объемом 5 м3 и расходном реакторе
объемом Юм3, оборудованными эффективными шнековыми мешал¬
ками. Внутри реактора-смесителя установлен стакан, в котором
размещена шнековая мешалка, вращающаяся со скоростью 129об/миН-
Конструкция реактора и мешалки позволяет перемешивать вязку»
композицию как в осевом, так и радиальном направлениях, что
обеспечивает равномерное смешение сыпучего и жидкого сырья за
короткий промежуток времени.	; |*'3н124	^!Приготовленная композиция самотеком по сливной трубе диамет-
0м 150 мм через шиберную дистанционно управляемую задвижку или
Даровой кран поступает в расходный реактор, оборудованный анало¬
гичной мешалкой с числом оборотов 59 об/мин. С целью повышения
уровня автоматизации реакторы-смесители и расходные реакторы
снабжены тензодатчиками. Импульсы от тензодатчиков расходного
реактора поступают на приводы шиберных заслонок или кранов, и
необходимое количество композиции загружается в расходный реак¬
тор. Импульсы от тензодатчиков реакторов-смесителей при их опорож¬
нении даюткоманду дозаторам.Композиция из расходного реактора подается к фильтру для грубой
очистки. Этот фильтр, оборудованный внутри шнеком и фильтрующей
решеткой, в настоящее время в нашей стране модернизирован. После
очистки на фильтре и гомогенизации композиция насосом высокого
давления подается к форсункам распылительной сушилки и высуши¬
вается до порошка по обычной технологии.Как упоминалось выше, наиболее рациональным и технологичным
аппаратом дозирования сырья при периодическом режиме работы
является весовой бункер, куда набирается сразу вся доза сыпучего
сырья, а выгрузное устройство позволяет вести выгрузку сырья в
транспортирующий шнек в течение 2-4 мин. Для этих целей в схемах
для технического перевооружения заводов СМС предусматриваются
отечественные дозаторы для сыпучего сырья типа АД-250-2П.Отечественные дозаторы типа АД-250-2Ж используются для дозиро¬
вания жидкого стекла, воды и растворов ПАВ.4.3.	Сушка композицииСушка водной композиции производится потоком теплоносителя,
поступающего в сушилку противотоком или прямотоком по отноше¬
нию к направлению движения композиции. Сухой продукт собирается
внизу в конусной части сушилки; он представляет собой смесь пусто¬
телых, преимущественно сферических гранул различного диаметра.Распылительная сушилка оборудована форсунками с отверстиями
диаметром 2,5 - 3,5 мм, расположенными в верхней части сушилки
таким образом, чтобы капли распыляемой композиции не касались
стенок башни. Средняя производительность одной форсунки равна1.2 - 1,5 т распыляемой композиции в час. В процессе работы форсунки
часто забиваются, поэтому их устанавливают вдвое больше, чем
необходимо.Важнейшими элементами форсунки являются камера и сопло, так
Как их форма и размеры определяют форму струи при распылении. В
Основном в производстве СМС применяются форсунки вихревого типа,
гДе механическая энергия, сообщаемая композиции насосом высокого
Давления при нагнетании, способствует дроблению композиции на
Мелкие капли при выходе из сопла. Композиция вводится в вихревую
камеру по касательной и в результате приобретает вращательное125
|Гдвижение; на выходе из сопла образуется конусообразной формы
пленка с распределением частиц композиции на боковой поверхности
конуса. На расстоянии около 1 м от сопла пленка становится очень
тонкой и распадается на отдельные капли.Форма, размер, температура и влажность образующихся гранул
зависят от свойств композиции, режима сушки, конструкции форсу,
нок и сушилки. Наиболее важной характеристикой процесса сушки
является размер гранул готового продукта (средний диаметр гранул).
Размеры частиц колеблются от 2 до 400 - 500 мкм, на практике чаще
всего образуются гранулы со средним диаметром 50 - 200 мкм. Чем
однороднее получаемые гранулы по размеру, тем выше эффективность
сушки и качество готового продукта.При превращении в гранулы готового продукта капли композиции
проходят через три условные стадии сушки.Первая стадия - образование капель композиции при распаде
конусообразной пленки и приобретение ими сферической формы. В
этот момент из капель удаляются пар и воздух. При наличии в компо¬
зиции большого количества растворенного воздуха и высокой темпе¬
ратуре теплоносителя в зоне распыления, происходит усиленное
разрушение частиц с образованием пылевидной фракции.Вторая стадия - сушка поверхности влаги. Влага испаряется с
поверхности частиц благодаря низкому парциальному давлению пара
в горячем теплоносителе, окружающем каждую частицу. До тех пор,
пока частица остается влажной и вода диффундирует от центра к
поверхности и смачивает ее, температура частицы остается постоян¬
ной. Но с уменьшением содержания воды скорость диффузии умень¬
шается и температура частицы повышается.Третья стадия - паровыделение. С увеличением температуры и
уменьшением скорости диффузии воды на поверхности частицы
образуется твердая корка, препятствующая дальнейшему выделению
пара. Условием проведения этой стадии определяется и регулируется
насыпная плотность готового продукта.При повышении температуры внутри частиц повышается и давление
пара, что ведет либо к разрушению частицы, либо к образованию
внутренней полости. Самые мелкие частицы очень быстро теряют
влагу и становятся сухими, а крупные остаются недосушенными.При сушке композиции в режиме противотока скорость обезвожи¬
вания вначале быстро растет, достигая максимума при влажности
частиц 18 - 20% (масс.), после чего падает. Это связано с разрушением
кристаллогидратов.В зоне высоких температур происходит образование твердой обо-
лочки гранул и возможно разрушение отдельных гранул с образова¬
нием мелкодисперсной фракции порошка.Вода, входящая в состав композиции, прочно связана с компонен¬
тами, особенно с карбонатом натрия. Установлено, что для обезвожИ
вания порошкообразных СМС с начальной влажностью 17% (масс.) Д°конечной 4% (масс.) (удаление связанной воды) затрачивается допол¬
нительно 14,7% тепла.После испарения поверхностной влаги температура гранул увеличи-
вается до 100 - 110 °С и выше, что приводит к их разрушению. Для
удаления влаги при более низких температурах сушку порошка СМС
проводят в поле акустических колебаний. Обработка порошка акусти¬
ческими колебаниями интенсифицирует процесс перехода свободной
влаги из внутренних пор гранул на поверхность, ведет к разрушению
кристаллогидратов без изменения формы и структуры гранул.Качество порошкообразных СМС характеризуется потребительски¬
ми свойствами (моющая, пенообразующая, антиресорбционная способ¬
ность и др.) и физико-механическими (прочность гранул, грануломет¬
рический состав, насыпная плотность, сыпучесть, слеживаемость и
др.). Потребительские свойства СМС в основном обусловлены составом
рецептуры и качеством исходного сырья, в то время как физико-меха¬
нические в большей степени зависят от технологии приготовления и
сушки композиции, состояния оборудования. На качество готового
продукта и экономические показатели производства значительно
влияют температура и время приготовления композиции, содержание
воды в композиции, давление распыливания композиции, температу¬
ра и расход теплоагента, температура и влажность отработанного теп-
лоагента, количество и конструкция форсунок, степень аэрации
композиции и др.Снижение содержания воды в композиции является наиболее
эффективной мерой для увеличения производительности установок
без каких-либо затрат или изменений в схеме (табл. 16). Повышение
содержания твердой части композиции за счет снижения содержания
воды ведет к существенному повышению производительности распы¬
лительных сушилок. В ряде случаев производство порошкообразных
СМС осуществляется распылением композиции с содержанием воды не
более 30 - 32% (масс.).Снижение содержания влаги в композиции повышает насыпную
плотность готового продукта, снижает пылеобразование. Следует
отметить, что все технологические мероприятия, направленные на
снижение вязкости композиции, способствуют увеличению ее твердой
части.Установлено, что время сушки композиции СМС распылением не
превышает 15 - 30 с, но и за это время под влиянием высоких темпе¬
ратур до 50% триполифосфата натрия может разложиться. Эксперимен¬
тально установлено, что при сушке композиции теплоносителем,
поступающем прямотоком, степень термического разложения трипо-
Лифосфата натрия зависит от температуры, в то время как при сушке
противотоком нет прямой зависимости между увеличением темпера¬
туры и степенью разложения триполифосфата натрия. Разложение
п°следнего зависит от остаточной влажности готового продукта. Так, с
Уменьшением содержания влаги увеличивается степень разложения
ег° с образованием пирофосфата.126127
Таблица 16. Производительность распылтельныхсушилок
при различном содержании влаги в композицииСодержаниеПроизводительность сушилкиСодержаниеПроизводительность сушилкиводы впроектной мощностью поводы впроектной мощностьюкомпозиции,по испаренной влаге,кг воды/чкомпозиции,по испаренной влаге, кг воды/ч% (масс.)% (масс.)30005000300050004542403747155433600070007857906310000116703532307800927310500130001545417500Изучение работы ряда промышленных распылительных сушилок
показало, что при содержании воды в порошке 11% (масс.) до 20% (отн.)
триполифосфата натрия разрушается (гидролизуется), при содержании
воды 9% (масс.) - до 33% (отн.), при остаточной влажности 5-
6% (масс.) - до 45% (отн.). Кроме того, с изменением содержания воды
в порошке меняется гранулометрический состав продукта. Например,
при увеличении воды в порошке с 2,2 до 19,0% (масс.) содержание
гранул размерами 1,6 - 2,5 мм увеличивается с 5 до 70% (масс.), а
частиц с размерами меньше 0,2 мм - уменьшается с 22 до 3% (масс.).Для снижения процесса разложения триполифосфата натрия сушку
композиции проводят, не разрушая кристаллогидраты.Эффективность работы распылительной сушилки зависит от распо¬
ложения форсунок и факела распыла, а также от равномерного распре¬
деления теплоносителя по всему сечению и высоте башни. Нарушение
этих условий приводит к перекосам потоков теплоносителя.Рациональным является размещение форсунок в цилиндрической
части сушилки, где распыляемая композиция попадает в поток тепло-
агента, движущийся с постоянной скоростью. Такое размещение
предусмотрено в сушилках установок ”Лурги”, ”Мира Ланца” и ряда
других.В распылительных сушилках типа ”Кестнер” и ”Баллестра”, эксплу¬
атируемых в нашей стране на большинстве предприятий СМС, форсун-
ки смонтированы в верхней конусной части, где при переходе тепло-
агента из цилиндрической части в конусообразную скорость его резко
возрастает и увеличивается унос пыли СМС в систему пылегазоочист-ки, что осложняет ее работу.Диаметр и высота камеры сушки распылительной сушилки нарядус
технологическими параметрами процесса определяют производитель¬
ность сушилки по испаряемой воде и высушенному продукту. Так, №
пример, на заводе фирмы "Колгейт Пальмолив” в г. Компьене (США/128сушилка имеет диаметр 7280 мм и высоту сушильной части 20000 мм, а
производительность по готовому продукту достигает 25 т/ч. В нашей
стране на заводах СМС мощностью 60 тыс.т/год установлены сушилки
диаметром 8000 мм и высотой цилиндрической части 20000 мм, а
производительность по готовому продукту согласно проекту установ¬
лена только 10 т/ч. Увеличение производительности аналогичных
сушилок за рубежом достигается внедрением более технологичных
рецептур, позволяющих с минимальными энергозатратами увеличить
выпуск СМС.Распылительная сушилка на заводе "Мира Ланца” диаметром
7000 мм и высотой сушильной части 14000 мм производит до 18 т/ч
порошка, а распылительная сушилка диаметром 5700 мм и высотой
сушильной части 12000 мм - 8 т/ч. В нашей стране в настоящее время
эксплуатируются установки по производству СМС, оборудованные
распылительными сушилками диаметром 5700 мм и'высотой 12000 мм,
но проектная производительность их 5 т/ч.Модернизация действующих производств СМС в сочетании с опти¬
мизацией рецептур и технологических режимов позволяет поднять
производительность действующих установок СМС до уровня аналогич¬
ных зарубежных, снизить удельные энергозатраты; улучшить техни¬
ко-экономические показатели производства.Эффективность сушки и физико-механические свойства порошка
зависят не только от размеров и конструкции сушилок, но и от уровня
автоматизации и автоматической системы контроля и регулирования
. параметров технологического режима.В этой связи представляет интерес подробное рассмотрение процесса
сушки и оборудования на одном из автоматизированных предприятий.Сушка композиции осуществляется в сушилке диаметром 7000 мм и
высотой цилиндрической части 14000 мм (при общей высоте 33000 мм).
Теплоагент получают в вертикальной топке для сжигания газообраз¬
ного топлива. Производительность вентиляторов первичного воздуха
10000 м3/ч, вторичного воздуха - 55000 м3/ч, из которых около 10 -
12% воздуха подается в нижний конус башни для охлаждения порош¬
ка, а остальное количество смешивается с топочными газами для
поддержания температуры теплоагента на заданном уровне. При пуске
топки в ней создается разрежение, а в рабочем режиме поддерживает¬
ся давление 20 - 40 мм вод.ст. В верхней части сушилки смонтировано
4 коллектора: основной коллектор диаметром 100 мм для нагнетания
композиции, коллектор сброса композиции при выключении и цирку¬
ляции, коллектор пара для продувки форсунок и коллектор воды для
пожаротушения. На основном коллекторе на одном уровне установле¬
но 16 форсунок, имеющих различную длину для предотвращения
перекрещивания факелов распыла. Восемь форсунок управляются
компьютером, они снабжены шаровыми кранами с пневмоцилиндрами,
Которые включаются и отключаются автоматически, краны восьми
остальных форсунок открываются и закрываются вручную аппаратчи¬
ками. На рабочем месте аппаратчиков установлен щит управления с129I
сигнализацией, указывающей номера работающих форсунок, аналогич¬
ная схема установлена на ЦПУ. Обычно при производительности 18 т/ч
в работе находятся одновременно 14 форсунок. Предусмотрена авто¬
матическая блокировка между шаровыми кранами на линиях подачи
композиции и пара. Если один, кран открыт, то второй в это время
обязательно закрыт. В рабочем положении открыт кран композиции и
закрыт кран продувки паром. Если по сигналу компьютера закрывает¬
ся какая-либо форсунка для увеличения давления композиции на
0,5- 1,0 МПа, то автоматически срабатывает пневмоцилиндр и откры¬
вает пар на продувку этой же форсунки.Все магистрали с композицией обогреваются паровыми змеевиками
и тщательно изолированы; фланцевые соединения, краны, вентили
также обогреваются паровыми змеевиками, выполненными из медных
трубок и намотанными спиралью на арматуре.Теплоагент подают в коллектор горячих газов. Для устранения пере¬
грева стенок коллектор горячих газов удален от стенок башни на 8-
10 см. Ввод теплоагента в нижнюю цилиндрическую часть башни
осуществляется из коллектора по 16 газоходам квадратного сечения.
Теплоагент поднимается вверх по спирали, что достигается поворотом
и изменением угла наклона направляющих лопаток в газоходах.Распыленная композиция высушивается при определенных для
каждой рецептуры технологических параметрах, выбранных на осно¬
вании ранее проведенных исследований и с учетом практического
опыта эксплуатации. Внизу башни порошок собирается охладительным
конусом; под конус подают холодный воздух - 10-12% от объема
вторичного воздуха, так как при увеличении производительности
сушилки до 20 т/ч за счет снижения содержания воды в композиции
порошок из башни не успевает охладиться до необходимой температу¬
ры в аэролифте, и дополнительный съем тепла порошка осуществляет¬
ся внутри башни в конусе для охлаждения.Порошок после башни ленточным транспортером подают в нижнюю
часть трубы аэролифта. С целью погашения инерции частиц порошка,
падающих с ленты, установлена металлическая наклонная решетка с
отверстиями диаметром 20 мм и расстоянием между центрами отверс¬
тий 55 мм. Порошок с ленты попадает сначала на решетку, где начина¬
ется его аэрация, а затем в трубу аэролифта, где подхватывается
поступающим снизу воздухом. Обычной для стабильного режима
скорости воздуха - 18 м/с недостаточно для погашения инерции
падающих частиц порошка, и порошок выпадает на пол под аэролиф*
том. Для погашения инерции внизу трубы установлен диффузор,
работающий по принципу "трубы Вентури”. Внедрение аналогичного
устройства на заводах СМС мощностью бОтыс.т/год в нашей стране
позволило снизить объем подаваемого в аэролифты воздуха с
50 - 55 тыс.м3/ч до 35 - 40 тыс.м3/ч, что значительно уменьшило
нагрузку на системы пылегазоочистки, а также выбросы пыли порош*
ка с отработанным воздухом.Процесс сушки полностью автоматизирован; управление такими130важными показателями, как влажность порошка, насыпная плотность
и производительность сушилки, осуществляется только с примене¬
нием ЭВМ. В этой связи представляет интерес подробное рассмотре¬
ние технологии управления процессом сушки композиции на примере
выпуска СМС для автоматических стиральных машин.После приготовления композиции в реакторе-смесителе и выгрузки
ее самотеком в расходный реактор она циркулирует по контуру:
расходный реактор-насос высокого давления - коллектор форсунок -
расходный реактор. Одновременно сушильная башня разогревается
теплоагентом. Температура теплоагента на входе 300 °С. При достиже¬
нии температуры газов на выходе из башни 70 °С вручную включают 2
форсунки. При дальнейшем постепенном повышении температуры
вручную включают 7 форсунок и еще 7 форсунок включаются автома¬
тически; сушилка входит в стабильный режим работы, ЭВМ регулиру¬
ет технологические параметры по заданной программе.Основными объектами управления ЭВМ в процессе сушки являются
производительность по сухому порошку после башни, насыпная
плотность и влажность порошка. Производительность порошка задают
18- 0,7 т/ч, т.е. 17300 - 18700 кг/ч. В работе находится четырнадцать
форсунок, семь из которых с дистанционным управлением. Если
производительность составляет 17742 кг/ч, т.е. находится в заданных
пределах, то компьютер не вмешивался в ход процесса. При поступле¬
нии команды оператора увеличить производительность по порошку до
20000 кг/ч компьютер автоматически включается и подает команду
исполнительным механизмам:увеличить подачу пара к паровому насосу для увеличения перекач¬
ки композиции;увеличить число оборотов двигателя насоса высокого давления для
увеличения подачи композиции к форсункам сушилки;
увеличить подачу вторичного воздуха.Если подача ' вторичного воздуха уже была максимальной
(55000 м3/ч) и ее увеличение невозможно, компьютер увеличивает
подачу метана на сгорание и доводит температуру теплоагентд до
максимального предела, рекомендуемого технологическим регламен¬
том для данной рецептуры. Таким образом, все технологические пара¬
метры, влияющие на производительность, оказались на верхнем преде¬
ле, но заданная производительность не была достигнута, поэтому
компьютер дает отказ, указав оператору необходимость проверки со¬
держания воды в композиции и принятия мер для получения компози¬
ции с содержанием воды, соответствующим данной рецептуре.Как правило, на основании результатов исследований предельной
вязкости композиции каждой рецептуры устанавливают оптимальное
^Держание воды в композиции и производительность башни. В
Рассмотренном нами случае оптимальной была производительность
± 0,7 т/ч; достижение же производительности 20 т/ч оказалось
^возможным, так как для этого необходимо снизить содержание
8°ДЬ! в композиции, что приводит к повышению ее вязкости выше131
установленных пределов. После отказа выполнения команды операто-
ра производительность вновь устанавливают 18 ± 0,7 т/ч, и это значе-
ние поддерживается компьютером на протяжении всего времени
работы.Система стабилизации насыпной плотности порошка работает
автоматически. Взвешивание порошка определенного объема осухцест-
вляется непрерывно ленточным измерителем с тензодатчиками.
Управление осуществляет ЭВМ. На приборе пульта управления задают
плотность порошка после башни 320 ±15 кг/м3, ЭВМ контролирует щ
поддерживает автоматически насыпную плотность в пределах 305 —
335 кг/м3. Если насыпная плотность 314 кг/м3, т.е. находится в уста,
новленных пределах, компьютер не вмешивается в ход процесса. В
случае отклонения от заданных параметров компьютер подает коман¬
ду исполнительным механизмам.При необходимости уменьшения насыпной плотности включается
компрессор для аэрации.Если требуется повысить насыпную плотность, то автоматически
закрываются 1-2 форсунки, что ведет к повышению давления без
увеличения расхода композиции и нарушения установившихся мате¬
риального и теплового балансов сушки. Изменение давления распи¬
ливания композиции открытием или закрытием 1-2 форсунок явля¬
ется наиболее эффективным и предпочтительным технологическим
приемом для автоматической регулировки насыпной плотности
башенного порошка. Закрытие одной форсунки позволяет повысить
давление композиции на 0,5 - 1,0 МПа, что способствует увеличению
насыпной плотности на 15 - 25 кг/м3 без нарушения баланса процесса
сушки.В случае, когда исчерпаны возможности автоматического регулиро¬
вания насыпной плотности путем аэрации композиции или отключе¬
нием и включением форсунок, компьютер использует другие возмож¬
ности, о чем подает сигнал оператору:изменяет температуру сушки композиции;снижает или увеличивает содержание воды в композиции;изменяет температуру и расход теплоагента.Как правило, для поддержания насыпной плотности в заданных
пределах при стабилизации всех других параметров достаточно регу¬
лировать скорость аэрации или форсунок.Для демонстрации регулирования насыпной плотности при помощи
ЭВМ оператор с пульта управления может отключить 2 форсунки на
башне. При этом автоматически закрываются шаровые краны на линии
подачи композиции к этим форсункам и автоматически открываются
краны для продувки форсунки паром. После закрытия 2-х форсунок
давление композиции в коллекторе возрастает на 2,0 МПа и насыпная
плотность порошка после башни увеличивается с 320 до 336 кг/м3-
Если в этот момент была бы свободна (кроме отключенных) форсунка с
автоматическим управлением, компьютер включил бы ее для сниже¬
ния давления, но форсунки уже работают все, поэтому компьютер132„ыясидает окончания продувки паром и вновь включает одну из
оТКлюченных оператором форсунок для уменьшения насыпной плот¬
ности. Если насыпная плотность ниже нижнего предела, то все опера¬
ций компьютер проводит в обратной очередности.Автоматически с использованием влагомера с инфракрасным
излучателем осуществляется и стабилизация влажности порошка.
Оптимальные пределы влажности порошка после башни устанавливав
ют по его сыпучести и насыпной плотности, расходу топлива, деструк¬
ции триполифосфата натрия и другим критериям.В момент демонстрации получали СМС с заданным содержанием
влаги 7,5% (масс.) (что соответствует 60% шкалы прибора влажности). В
процессе работы в результате нарушения равновесия процесса сушки,
вызванного увеличением расхода композиции, содержание воды в
порошке увеличилось и превысило верхний заданный предел.
Автоматически включился в работу компьютер, и на экране дисплея
обозначились параметры для регулирования влажности в предпочти¬
тельной последовательности: расход вторичного воздуха, температура
теплоагента, расход композиции и др. Так как вторичный воздух пода¬
вался с предельной величиной 55000 м3/ч, компьютер увеличил подачу
метана, в результате чего температура теплоагента возросла, а содер¬
жание влаги в порошке снизилось до заданного значения-	7,5% (масс.).4.4.	Ввод термонестабильных добавокВ состав современных порошкообразных СМС входят компоненты,
которые не могут подвергаться высокотемпературной сушке в распы¬
лительных сушилках. Сюда относятся перборат натрия, перкарбонат
натрия, бикарбонат натрия, энзимы, отдушки и др. Эти вещества
добавляют к порошку после сушилки с использованием смесителей
различной конструкции.Принципиальная схема ввода термонестабильных добавок к поро¬
шку СМС представлена на рис. 23. Порошок из распылительной сушил¬
ки 1 ленточным транспортером подают в трубу аэролифта 2, и он
поднимается восходящим потоком холодного воздуха в сепаратор 3,
где отделяется от транспортирующего воздуха. Несмотря на кратко¬
временное пребывание в аэролифте, порошок охлаждается до темпе¬
ратуры транспортирующего воздуха. Охлаждение порошка способст¬
вует улучшению физико-механических свойств продукта (упрочнению
гранул и др.).Порошок непрерывно выгружается из сепаратора 3 через шлюзовой
питатель, просеивается на сите 4 и поступает в промежуточный бункерконтролируемый тензодатчиками. Бункер предназначен для форми¬
рования определенного и постоянного объема порошка на ленточном
Дозаторе 6.При заданной производительности сушилки в промежуточном
бункере 5 поддерживается определенный вес порошка. В случае
повышения или понижения производительности сушилки вес порошка133
Рис. 23. Технологическая схема ввода термонестабилыгых добавок:1 — сушилка распылительная; 2 — аэролифт; 3 — сепаратор аэролифта; 4 — бункер-сито; 5 — про***
жуточный бункер; 6 — ленточный дозатор; 7 — бункер-накопитель; 8 — расходные бункеры; 9\ 9”—
расходные емкости; 10 — барабан-смеситель; 11 — насосы-дозаторы; 12 — воронка смесительная; 13 -
тележка; 14 — циклонв данном бункере изменяется в большую или меньшую сторону.
Импульс от тензодатчика бункера поступает на электродвигатель
ленточного транспортера 6, лента начинает двигаться с большей или
меньшей скоростью, и вес в бункере 5 достигает заданного значения.
Такая система автоматически поддерживает постоянный уровень слоя
порошка на ленточном дозаторе 6, что сводит к минимуму погреш¬
ности в измерении насыпной плотности.Над потоком порошка установлен инфракрасный излучатель для
измерения влаги порошка. Указанные три фактора - производитель¬
ность, насыпная плотность и влажность порошка - являются основ¬
ными критериями для регулирования технологических параметровпроцесса сушки композиции.Башенный порошок собирается в бункере-накопителе 7, а термо¬
нестабильные компоненты загружаются пневмотранспортом в бункеры
8, откуда ленточными дозаторами 6 подаются во вращающийся
барабан-смеситель 10. Неионогенные ПАВ и отдушка из емкостей 9
насосами-дозаторами 11 подаются также в барабан-смеситель, гДе
через пневмомеханические форсунки напыляются на сыпучие компо-
ненты. После барабана-смесителя готовый продукт подается на рЗс‘фасовку.Автоматическая система поддерживает дозировку термонестабиль
ных компонентов в соответствии с заданной рецептурой и регулирУе
их подачу в зависимости от изменения подачи башенного порош*8’
поступающего из бункера 7 через ленточный дозатор 6.13411Выпуск порошкообразных СМС с термонестабильными добавками в
нашей стране осуществляется с начала 70-х годов после оснащения
некоторых действующих заводов СМС мощностью 30 тыс.т/год бараба¬
нами-смесителями и ленточными дозаторами типа ДН-15 и ДН-21У. Эти
дозаторы, вследствие невозможности управления с их помощью
процессом дозирования в автоматическом режиме, не нашли широкого
распространения. Для заводов СМС мощностью 60 тыс.т/год дозаторы и
автоматические системы управления линий дозирования были закуп¬
лены у итальянской фирмы "Баллестра”.Опытом эксплуатации установлено, что наряду с эффективностью
работы системы дозирования работа узла ввода термонестабильных
добавок и качество готового продукта зависят от стабильности насып¬
ной плотности башенного порошка и равномерной его подачи на
ленточный транспортер. Для выполнения этих условий на передовых
предприятиях СМС используют различные способы усреднения плот¬
ности порошка: за счет конструкции бункеров или за счет распределе¬
ния порошка по бункерам в зависимости от насыпной плотности
порошка.На производстве СМС в г.Гентине порошок внизу башни ленточным
транспортером подают в ковшовый элеватор, поднимают на 4-й этаж и
оттуда ленточным транспортером длиной около 150 м направляют в
цех расфасовки. Порошок на ленте во время транспортирования
охлаждается. Для приема порошка установлено 9 бункеров объемом
17 м3 каждый, закрытых сверху металлическими решетками. Над
. бункерами на рельсах установлен передвижной транспортер, с по¬
мощью которого можно подать порошок в любой из девяти бункеров.
В процессе сушки под башней вручную замеряют насыпную плотностьи,	в зависимости от ее значения, порошок загружают в тот или иной
бункер. Под бункерами проходит ленточный транспортер, на который
выгружается порошок из всех бункеров в определенных пропорциях с
целью усреднения его насыпной плотности. Выгрузку из расходного
бункера и регулировку необходимого количества порошка осуществ¬
ляю! вручную шибером. Порошок непрерывно поступает в промежу¬
точный бункер объемом 4-5 м3, откуда ленточным дозатором его
подают в горизонтальный смеситель, оборудованный внутри шнеком.
Аналогично из двух бункеров при помощи индивидуальных ленточ-
ных дозаторов в промежуточный бункер параллельно с башенным
порошком подают перборат натрия.Стабилизация насыпной плотности путем смешения легкого и
тяжелого порошков ручным способом малоэффективна. Более рацио¬
нально решен вопрос стабилизации насыпной плотности порошка фир-
Мы ”КАО” (Япония). Использование бункеров-усреднителей ориги¬
нальной конструкции позволило фирме ”КАО” отказаться от внедре-
Ния сложных автоматических систем измерения и регулирования на-
сьтной плотности в процессе приготовления и сушки композиции.Порошок из сепаратора аэролифта через шлюзовый питатель и
Двухпозиционный шибер подают в промежуточный бункер объе-135
•мом 4 м3, из которого далее с помощью реверсивного ленточного
транспортера его направляют в прямоугольный бункер-усреднитель по
слоям. Если выгрузка бункеров осуществляется снизу, то в данном
бункере вертикальный слой срезается специальным устройством, в
результате чего усредняется и насыпная плотность порошка, поступа¬
ющего в дальнейшем на расфасовку.В связи с низкой насыпной плотностью, высокой слеживаемостью
порошка СМС эксплуатация промежуточных бункеров затруднена.
Фирмой ”Баллестра” разработаны и внедрены бункеры с механической
выгрузкой порошка. На установке мощностью 100 тыс. т/год установ¬
лено 4 бункера с общим объемом, обеспечивающим запас порошка
на 8 - 10 ч работы узла расфасовки и упаковки. Бункер имеет прямо¬
угольную форму, его ширина 4,0 - 4,5 м, длина 4 - 5 м, высота 4,0 м. В
нижней части бункера установлены два ленточных транспортера,
выполняющие роль подвижного днища. Ширина ленты каждого транс¬
портера 1,4 - 1,6 м, толщина ленты 10 - 12 мм. Транспортеры приво¬
дятся в движение реверсивными электродвигателями, что позволяет
выгружать продукт на один из двух сборных транспортеров, смонти¬
рованных по обеим сторонам вдоль бункера. Сборными транспортера¬
ми порошок из промежуточных бункеров подается во второй аэролифт
диаметром 800 мм, поднимается наверх в сепаратор аэролифта и
оттуда по трем течкам поступает на три самостоятельных узла ввода
термонестабильных добавок, оборудованных барабанами-смесителями
и автоматической системой управления ленточными дозаторами.В настоящее время большое значение имеет гибкость технологичес¬
кой схемы, позволяющая в кратчайшие сроки удовлетворить запрос
покупателя на то или иное порошкообразное СМС. Для обеспечения
гибкости технологической схемы фирма "Баллестра” установила три
барабана-смесителя, что дает возможность смешивать промежуточный
продукт из распылительной сушилки с различными добавками в
барабанах-смесителях. Таким образом, одновременно производятся
три вида готовой продукции без затрат времени на переоборудование
завода.Представляет интерес организация производства СМС и сбыта
готовой продукции и влияние этих факторов на режим работы пред¬
приятия.Порошкообразные СМС, выпускаемые на одном предприятии,
автотранспортом доставляют на два центральных склада, размещен¬
ных в разных районах страны. С центральных складов продукция
распределяется по десяти периферийным складам и девяти мелким
базам. Для перевозки продукции предприятие имеет собственный
автопарк численностью около 200 единиц.На всех складах, как правило, продукция представлена полным
ассортиментом, ее пополнение происходит непрерывно по мере от¬
грузки покупателям. Каждый склад оснащен терминалом, связанным
с главным компьютером, размещенным на заводе-изготовителе СМС- ®
терминале склада имеются данные: когда покупатель брал последний136аз продукцию и рассчитался ли за нее, кредитоспособен ли он и
ругие сведения. Основной компьютер управления фирмы анализи¬
рует сведения и, если все в порядке, дает разрешение складскому
компьютеру на отпуск продукции. Если же возникли какие-либо
неясные вопросы, компьютер управления фирмы выдает информацию
на рассмотрение руководства.По заявлению специалистов фирмы ”Мира Ланца”, в 95% случаев
они гарантируют удовлетворение спроса покупателя, обратившегося к
ним за продукцией, как по ассортименту, так и по количеству. Если же
нужного продукта не оказывается в данный момент, то фирма гаран¬
тирует в течение 2 сут. наработку и доставку данного СМС своим
транспортом в любой район Италии. В этих условиях особенно эффек¬
тивной и необходимой является гибкая технология производства
порошкообразных СМС и автоматическая система управления процес¬
сом производства и реализации готовой продукции, т.е. компьютерное
обеспечение всего процесса.Для ускоренного перехода с одной рецептуры на другую вместо
стационарных бункеров над расфасовочными автоматами фирма
применяет сложную систему передвижных тележек.Основной поток порошка после сита поступает по течкам в
бункер-питатель ленточных весов узла ввода термонестабильных
добавок. Основное назначение бункера - поддерживать постоянный
уровень порошка над ленточным дозатором, что позволяет формиро¬
вать определенный объем порошка на ленточном дозаторе и контроли¬
ровать его насыпную плотность. Бункер выполнен в виде конуса
высотой 2,0 - 2,5 м и снабжен тензодатчиками. При нормальной работе
установки вес порошка в бункере составляет 300 кг. При уменьшении
или увеличении веса, что связано с изменением производительности
башни, сигнал от тензодатчиков бункера поступает на электродвига¬
тель ленточных весов. Скорость движения ленты увеличивается или
уменьшается, и вес в бункере восстанавливается до заданного значе¬
ния; при этом на ЦПУ фиксируется производительность башни по
показаниям ленточного дозатора.Такая система автоматизации поддерживает постоянным уровень
столба порошка над ленточным дозатором, сводя к минимуму погреш¬
ности в измерении насыпной плотности. Над ленточным дозатором
установлен влагомер:делением массы порошка, находящегося на
взвешиваемом участке ленты, на объем, занимаемый этим порошком,
определяют насыпную плотность; умножением скорости ленты на
массу порошка на ленте - производительность башни. Значения
насыпной плотности, влажности порошка и производительность
сушилки непрерывно записываются на пульте управления и являются
основными показателями, вводимыми в компьютер для автоматичес¬
кого поддержания параметров процесса на заданном уровне. При
Изменении производительности башни сигнал от тензодатчиков лен¬
точных весов поступает на регулятор соотношения и автоматически
Р^улируется расход пербората натрия, энзимов и отдушки в преде¬
лах, предусмотренных рецептурой.
VГотовый продукт из барабана-смесителя попадает в воронку
откуда по двум течкам перетекает в тележки цепного конвейера
Одновременно загружаются две тележки; контроль за заполнений
ведется с помощью телевизионной камеры, установленной на уЗЛе
загрузки, снабженном механизмом для грубой и точной дозировки (дс
500 кг).После заполнения тележки отбирается проба и замеряется насыпная
плотность. Если она соответствует заданному значению, тележку
отправляют на расфасовку; если порошок легкий, то некондиционный
продукт возвращают в аэролифт и добавляют по 5% к основному
порошку.Тележки с готовым порошком отправляют конвейером на склад, где
их снимают электропогрузчиком и устанавливают для расфасовки над
автоматами фирмы ”Хессер”. Фасовка полностью механизирована,
Доставка картонных пачек и коробов осуществляется цепным подвес¬
ным конвейером. Ручными операциями являются зарядка картонажки
в приемник и подача заготовки короба к автомату. При перевозке
пакетов поддоны с - продукцией упаковывают в термоусадочную
пленку.4.5.	Расфасовка и упаковка продукцииПорошкообразные СМС фасуют и упаковывают в картонные пачки
объемом 1,1 дм3 и размерами 126x47x208 мм, объемом 1,8 дм3 и
размерами 141 х 62 х 228 мм, а также объемом 4,6 дм3 и размерами
190 х 95 х 285 мм. Для изготовления картонных пачек объемом 1,1 дм3
используют коробочный картон марки ”Хром-эрзац” толщиной 0,5 -
0,6 мм и плотностью не менее 0,6 кг/м2, а для пачек 4,6 дм3 - картон
толщиной 0,7 мм и плотностью 0,45 - 0,46 кг/м2.Процесс изготовления пачки состоит из высечки заготовки и нане¬
сения на нее печати с последующей склейкой по продольному шву.
Рулоны картона доставляют на заводы железнодорожным* или автот¬
ранспортом, выгружают электропогрузчиками с боковыми захватами
и укладывают в штабели в два - три яруса в сухом вентилируемом
помещении. Акклиматизацию рулонов картона первоначально произ¬
водят на складе при температуре 5 - 20 °С и относительной влажности
воздуха не более 65%, затем суточный запас картона выдерживают в
помещении печатно-высекательных автоматов. Заготовки после
печатно-высекательных автоматов выдерживают в штабелях в течение
16 - 24 ч для закрепления краски после печати.Склеивание пачек по продольному шву осуществляют на продоль-
но-склеивающих автоматах типа АКП-2. Затем заготовки с помощь®
тележек или конвейера подают на участок расфасовки.Большая часть моющих порошков расфасовывается в пачки (для
розничной торговли) и меньшая - в бумажные мешки (для механизи-
рованных прачечных).Технологический процесс расфасовки и упаковки порошка на
автоматических линиях включает следующие операции: прием гр8'138IРис. 24. Расфасовка СМС в пачки и укладка их в гофрокоробану лированных СМС и подача их на расфасовку; расфасовка порошка в
пачки или мешки; упаковка пачек в картонные гофрокороба или в
бандероли из термоусадочной пленки; укладка гофрокоробов, банде¬
ролей и мешков на поддоны и транспортирование их на склад; хране¬
ние и отгрузка потребителям.Порошкообразные СМС после смешивания их с термонестабильными
компонентами транспортируют в промежуточные или расходные
бункера готовой продукции.На рис. 24 представлены основные стадии расфасовки СМС, форми¬
рования пакетов и укладка их в гофрокороба. Заготовки пачек,
склеенные по продольному шву, загружают в кассеты расфасовочных
автоматов, откуда их забирают по одной заготовке и вводят в склеи¬
вающее устройство для заклеивания дна пачки. Оттуда пачки попада¬
ют под воронки дозатора наполняющей машины, где они заполняются
.порошком. Цосле выхода из-под воронки дозатора пачки проходят
операцию утряски для обеспечения стандартного уровня. Контроль за
уровнем заполнения осуществляют при помощи светового луча,
направляемого под определенным углом внутрь открытой пачки. Если
уровень заполнения соответствует установленному номинальному
значению, отраженный пучок световых лучей попадает на фотоэле¬
мент, с помощью Которого блокируется действие выбракователя. При
отклонении уровня наполнения от номинального отраженный пучок
лучей не попадает на фотоэлемент и выбракователь удаляет пачку из
транспортирующего кармана, подавая при этом звуковой сигнал.На следующем этапе производится заклеивание верха нормально
заполненной пачки. Заклеенные пачки подают на комплектующий
транспортер и далее при помощи сталкивателя- на транспортер гото¬
вой продукции. Сталкиватель с пневматическим приводом снабжен
системой электронного автоматического управления и обеспечивает
пеРедачу на транспортер строго определенного количества пачек (по
пять пачек в ряду на автомате АРСП и по три пачки на автомате
’Хессер”).На транспортере готовой продукции пачки сжимаются сверху и
снизу двумя движушимися с малой скоростью лентами и происходит
окончательное склеивание низа и верха пачек. Верхняя лента несколь-
к° короче нижней, что дает возможность снимать пачки вручную для
Их укладки при отсутствии упаковочных автоматов. В случае автома-139
КартонныезаготовкиКассешрасфасо¬вочныхавтоматовСклеивающееустройствоНаполняющееустройствУ 1|)ясиапачекСклеивающееУС1|ШЙСТП0{рушшровкадна пачек(автомат)(веса)Завертыва¬— | I. ЭМние бандеро¬лей в пленку	Печь дли тер-
моусадки
пленкиТранспортердля ютовых
бандеролейУкладка _
бандеролей
ка поддоныНа складНа погрузкуРис. 25. Расфасовка СМС в пачки и формирование из них
бандеролей из термоусадочной пленкиРис. 26'. Расфасовка СМС в мешки:1 — расходный бункер; 2 — двухсекционный бункер; 3 ■
ческие весы; 4 — мешки; 5 — зашивающая машина• авт^мати-I >тической упаковки готовые пачки от расфасовочного автомата по
ленточному транспортеру поступают в автомат групповой упаковки,
где из 12 пачек формируется пакет и толкателем подается в гофроко-
роб. Заполненный гофрокороб направляется по транспортеру (рольган¬
гу) к склеивающему автомату, где происходят закрытие верхних
клапанов гофрокороба и заклейка их лентой с клеевым слоем.Готовые гофрокороба выводят рольгангом на ленточный транспор¬
тер и направляют к машине для укладки на поддоны, которые элект¬
ропогрузчиком подают на склад или в вагоны для отгрузки потреби¬
телю.На рис. 25 показаны основные стадии расфасовки СМС в пачки и
формирование бандеролей из термоусадочной пленки. Формирование
пачек в бандероли осуществляется на специальной машине. После
утряски и заклеивания верха пачки параллельными рядами (по пять
пачек в ряду) подают на настил упаковочного автомата и затем №
платформу для завертывания в термоусадочную пленку. Далее с
помощью прижимной губки, нагретой до 130 - 230 °С, производят
сваривание и поперечное разрезание пленки.Перемещение готовых бандеролей из зоны сваривания на транспорт
тер осуществляется за счет сталкивания их последующей группой
пачек. Движущийся транспортер переносит бандероли через тоннель
термоусадочной печи, где при температуре 180 - 230 °С происходит140терм°усаД°чная обработка пленки. Термоусадочная печь снабжена
наГревательными элементами, через которые под избыточным давле¬
нием от вентилятора подается воздух. На выходе из печи бандероли
охлаждают воздухом, что способствует стабилизации пленки.Готовые бандероли транспортером подают к машине для укладки на
поддоны и далее на склад или погрузку.для стирки в механизированных прачечных моющие порошки
расфасовывают в бумажные мешки (рис. 26) массой до 25 кг. Порошок
и3 бункера готовой продукции 1 поступает в двухсекционный бункер2	- приемное устройство автоматических весов 3 типа ДСН-25. При
достижении заданного веса загрузка прекращается, открывается
днище дозатора и порошок через отвод заполняет мешок 4. Контроль
массы порошка в мешке осуществляется по циферблату весов. Напол¬
ненный мешок подают к зашивающей машине 5. Зашитые мешки с
помощью ленточного транспортера непрерывно подают к машине для
укладки их на поддоны.Порошок из отбракованных пачек и мешков возвращается в бун¬
керы готовой продукции, на участке расфасовки и упаковки дейст¬
вует эффективная воздушная система аэрации.Поддоны с готовой продукцией хранят на складах. С целью механи¬
зации труда и экономии площадей на передовых заводах СМС исполь¬
зуются автоматизированные склады готовой продукции. Например,
автоматизированный склад готовой продукции смонтирован на заводе
СМС в г.Пиза и оснащен оборудованием фирм ”ФАТ”, "Робинзон” и др.. Картонные короба от автоматов ”АКМА” по транспортерам подают в
машины (полетайзеры) для укладки на поддоны. На заводе установле¬
ны два полетайзера для картонных барабанов и два полетайзера для
гофрокоробов. Поддоны с продукцией от полетайзеров системой
транспортеров направляют в автоматический склад готовой продук¬
ции. Автоматический склад шириной 35 м, длиной 105 м и высотой 20 м
рассчитан на прием и хранение 1200 поддонов, на которых размещает¬
ся 400000 коробов. Высота поддона с продукцией 2,2 м; поддоны
укладываются на стеллажах в семь ярусов. Склад имеет пять коридо¬
ров; каждый коридор обслуживает одна машина, укладывающая
поддоны по обеим его сторонам. Управление этими машинами осу¬
ществляется с помощью ЭВМ. При отгрузке поддоны с продукцией
транспортерами доставляют до места погрузки.141
5.	ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СХЕМЫ ПРОИЗВОДСТВА
ПОРОШКООБРАЗНЫХ СИНТЕТИЧЕСКИХ МОЮЩИХ СРЕДСТВ |Б АШЕННЫМ МЕТОДОМ	]Технология производства гранулированных порошкообразных СМс
башенным методом - распылительной сушкой композиции ~ позволя¬
ет получать готовый продукт с высокими качественными показателя-
ми и хорошими потребительскими свойствами. Порошки обладают
хорошей сыпучестью, не пылят, быстро растворяются в воде при
стирке, имеют однородный состав и равномерное распределение всех
компонентов в гранулах готового продукта. Производство порошко¬
образных СМС по данной технологии является наиболее распростра¬
ненным в мире и у нас в стране. Рассмотрим основные технологичес¬
кие схемы производства порошкообразных СМС методом распылитель¬
ной сушки, отличающиеся друг от друга конструкцией, объемом и
компоновкой реакторов - смесителей, принципом действия и устрой¬
ством дозаторов исходного сырья и систем автоматического управле¬
ния процессом дозирования, производительностью по готовому про¬
дукту и другими особенностями.5.1.	Технологическая схема установки мощностью 30 тыс. х СМС в годДействующие заводы по производству порошкообразных СМС
проектной мощностью 30 тыс.т/год оборудованы непрерывной или
периодической схемой приготовления композиции. Производство
моющих порошков методом распылительной сушки композиции
включает следующие стадии:прием, хранение и подготовка сыпучего
и жидкого сырья, приготовление и сушка композиции, расфасовка иупаковка готового продукта.На рис. 27 представлена технологическая схема установки с перио¬
дической схемой приготовления композиции. Узел приготовления
композиции оборудован расходными бункерами сыпучего сырья 41
для приема из силосов 1 триполифосфата натрия, сульфата натрия и
соды. Всего установлено пять бункеров, три из которых объемом по
14,5 м3, а два - по 11 м3. Сыпучее сырье из бункеров подается шнеком
или скребковым транспортером в дозаторы 38, взвешивается пооче¬
редно и выгружается транспортером 37 в один из двух реакторов-сме¬
сителей 35объемом по 8 м3 каждый.Для приема жидкого сырья в цехе установлено шесть емкостей 42,
четыре из которых объемом по 15 м3 и две - по 12,5 м3 каждая. Емкости
оборудованы обогревающими рубашками и рамными мешалками. Жид¬
кие компоненты поочередно загружаются на весы 43 типа ВЖА-2,
взвешиваются и выгружаются в реактор-смеситель. Последний оборУ'
дован греющей рубашкой и лопастной мешалкой.После окончания приготовления композиция из реактора-смесителя
перекачивается насосами 33 через фильтр-отстойник 34 в р-асходнЫе1 — силоса; 2, 5, 7, 34 — фильтры; 3, 14, 26, 27, 37 — транспортеры; 4, 9, 13 — циклоны; 6 — насос
высокого давления; # —сушильная башня; 10, 40 — вентилятор; 11 — скрубберы; 12, 39 — виброси¬
та; 15 — бункеры готового продукта; 16, 23 — элеваторы; 17 — приемный бункер; 18 — смеситель; 19,
22,38 — дозаторы; 20 — бункер пербората натрия; 21 — бункер башенного порошка; 24, 33 — насосы;
25—псдскрубберные емкости; 28—газогенератор; 29—сливной бак; 30—насос низкого давления; 31 —
расходные реакторы; 32—гомогенизаторы; 35—реакторы-смесители; 36—распределительный желоб;
«-расходные бункеры сыпучего сырья; 42—расходные емкости жидкого сырья; 43—весыреакторы 31, расположенные на той же отметке. Композиция из рас¬
ходных реакторов поступает самотеком в гомогенизаторы 32, из
которых насосами низкого давления 30 через фильтры тонкой очистки
7 подается к насосам высокого давления 6 и далее к распылительным
форсункам сушильной башни 8.Сушка распыляемой композиции осуществляется в башне 8 пото¬
ком теплоносителя, который вентилятором горячих газов из газогене¬
ратора 28 нагнетается в коллектор сушилки. Сушилка работает в
режиме противотока.Отработанный теплоноситель, представляющий смесь воздуха с
парами воды и пыли СМС, выходит из верхней части сушилки и посту¬
пает на сухую очистку в циклоны 9. Здесь отделяются крупные части¬
цы порошка, которые через шлюзовые затворы подаются на транспор-
теР готового продукта 26. Запыленный теплоноситель из циклонов
вентилятором 10 подается на Ступень влажной очистки в скрубберы
^ где происходит практически полное улавливание частиц пыли.
Ч°сле скрубберов отработанный теплоноситель выбрасывается в
атМосферу.Порошок из нижней части сушилки транспортерами 26 и 27 и ковшо-
Вым элеватором 23 через вибросито 12 подается в приемный бункер 21,
ткУда дозаторами 22 - в смеситель 18, где к нему добавляется доза-143
Рис. 28. Технологическая схема получения СМС на установках (типа ”Пурги") мощнос¬
тью 30 тыс.т СМС в год:1, 4, 17 — элеваторы; 2, 5, 6, 7, 19, 20, 26, 30 — транспортеры; 3 — силосе; В — бункеры сыпуча
сырья; 9 ~ весы; 10 — мерники; 11, 22, 23 — вентиляторы; 12 — мультициклоны; 13 — циклоны; И _
предварительный пылеотделитель; 15 — сушильная башня; 16 — га8огенератор; Ч — вибросито; 21 -
бункеры готового продукта; 24 — емкость для отдушкн; 25 — бункер пербората натрия; 27 — ним
высокого давления; 28 — реакторы-смесители; 29 — фильтрытором 19 перборат натрия, другие компоненты или напыляются неио¬
ногенные ПАВ (в зависимости от рецептуры получаемого СМС).Готовый продукт из смесителя поступает в приемный бункер 17, а
затем ковшовым элеватором 16 и транспортером 14 распределяется по
бункерам готового продукта 15, откуда поступает на расфасовку.
Пачки с порошком упаковываются в картонные ящики, оберточную
бумагу или термоусадочную полиэтиленовую пленку. Для поставки
механизированным прачечным порошки расфасовываются в крафт-бу-
мажные мешки массой до 25 кг. По данной технологии (типа ”Кест-
нер”) были построены в начале 60-х годов первые имеющие низкий
уровень механизации и автоматизации производства СМС в нашей
стране.На рис. 28 представлена технологическая схема получения порош¬
кообразных СМС на установке типа ”Лурги”, которая обладает неко¬
торыми преимуществами перед установкой типа ”Кестнер”. С середи¬
ны 60-х годов в нашей стране работают три аналогичные установки;
технические решения технологии приготовления и сушки компози¬
ции, а также конструктивные особенности распылительной сушилки
являются более эффективными и производительными.Склад жидкого сырья представляет собой закрытое помещение, в
котором поддерживается обычная комнатная температура. На складе
установлены восемь резервуаров объемом по 64 м3 каждый, оборуД0'
ванные змеевиками для обогрева и мешалками. Постоянная темпера
тура в складском помещении и непрерывное перемешивание сырья в
резервуарах исключают возможность перегрева и потемнения жидкой
сырья, особенно растворов ПАВ. Жидкое сырье насосами подается $
складских резервуаров в мерники 10, расположенные над реактор8'144ми-смесителями. Сыпучее сырье из силосов 3 скребковым транспорте¬
ром 30, ковшовым элеватором 4 через шнек 7 подается в бункеры 8.
Дозировка сыпучего сырья осуществляется ленточным весовым
измерителем 9 и производится в соответствии с рецептурой. Взвешен¬
ные ленточным весоизмерителем сыпучие компоненты шнеком 5
подаются в один из трех реакторов-смесителей 28 периодического
действия объемом 14,7 м3 каждый, рассчитанных на получение 6 т
готового продукта за одну операцию. После тщательного перемешива¬
ния всех компонентов полученная композиция из реактора-смесителя
самотеком поступает на один из фильтров грубой очистки 29, а затем
насосом высокого давления 27 подается к форсункам распылительной
сушилки 15, диаметр которой 8 м, высота - 32 м. Объем сушильной
камеры значительно больше, чем у сушилки типа "Кестнер”, имеющей
диаметр 5,7 м и высоту цилидрической части 11- 12 м (в таких сушил¬
ках процесс сушки протекает в напряженном температурном режиме
350 - 400 °С, так как для достижения проектной мощности и испарения
воды 3000 кг/ч съем влаги достигает 11-13 кг/ч с 1 м3 объема сушил¬
ки). Съем влаги в сушилках типа ”Лурги” благодаря большому объему
камеры сушки составляет около 5 кг/ч с 1 ад3 объема, что позволяет
работать на проектной мощности при относительно низкой температу¬
ре теплоносителя (250 - 280 °С).Сушилка работает в режиме противотока. Теплоноситель поступает
в сушилку из газогенератора 16. Порошок из башни поступает на
ленточный транспортер 26, сюда же автоматическим ленточным доза-
. тором дозируется перборат натрия из бункера 25. При перемещении
порошка по транспортеру на него из форсунки напыляется отдушка из
емкости 24.Готовый порошок ковшовым элеватором 17 подается на вибросито
18, откуда после просеивания ленточным транспортером 19 и скребко¬
вым транспортером 20 - в бункер готового продукта, и далее на
расфасовку.По схеме предусматривается трехступенчатая сухая очистка тепло¬
носителя после сушильной башни. Узел пылеочистки состоит из пыле-
отделителя 14, основных циклонов 13 и мультициклонов 12, где
улавливаются мельчайшие частицы порошка СМС. Отработанный
теплоноситель, очищенный от пыли, вентилятором 11 выбрасывается в
атмосферу.5-2. Технологическая схема установки мощностью 60 тыс. т СМС в годДействующие заводы по производству порошкообразных СМС
Мощностью 60 тыс.т/год представлены технологической схемой уста¬
новки типа "Баллестра”. Преимущества этой установки заключаются
в том, что перемещение сыпучих материалов осуществляется пневмо-
тРанспортом, композиция готовится непрерывным способом в распо¬
ложенных каскадом реакторах с эффективными мешалками, исполь¬
зуются автоматические дозаторы сыпучего и жидкого сырья, техноло-146
Рис. 29. Технологическая схема получения СМС на установке (типа ”Баллестра”) мощ¬
ностью 60 тыс.т СМС в год:1 — силоса; 2, 30, 31, 39 — фильтры; 3 — расходные бункеры сыпучего сырья; 4 — дозаторы; 5 —шне¬
ковый питатель; 6 — расходные емкости жидкого сырья; 1 — сушильная башня; 8 — сепаратор аэро¬
лифта; 9, Ю — циклоны; 11, 12 — вентиляторы; 13, 35 — скрубберы; 141,15 — бункеры термонестабиль¬
ных добавок; 16, 18, 34, 31, 41 — ленточные транспортеры; 17 — промежуточные бункеры башенного
порошка; 19 — аппарат для ввода отдушки; 20 — разгружающее устройство; 21 — вибросито; 22 —
мерник отдушки; 23 — аэролифт; 24 — компенсатор давления; 25 — расходный реактор; 26 — реакто¬
ры-смесители; 21 — нейтрализатор СЖК; 28 — пневмокамерные насосы; 29 — насосы высокого давле¬
ния; 32 ~ насосы-гомогенизаторы; 33 — газогенератор; 36 — насосы; 38 — подскрубберные емкости; 40 «ч»
барабанный смеситель	| ,гический процесс проводится в автоматическом режиме управления и,
наконец, единичная мощность установки в 2 раза превышает мощность
ранее рассмотренных установок.В состав производства СМС входит установка по получению алкил-
сульфатов или алкилбензолсульфонатов натрия высокого качества
сульфированием соответствующего сырья газообразным триоксидом
серы.На рис. 29 представлена технологическая схема этой установки.
Сыпучее сырье из силосов 1 и узла растаривания подают в расходные
бункеры 3 отделения приготовления композиции с помощью пневмо-
камерных насосов 28. Сыпучее сырье самотеком заполняет камеру
пневмонасоса до заданного уровня, и далее осушенным сжатым
воздухом его транспортируют в расходные бункеры 3 (пять бункеров
объемом 11м3 каждый), снабженные датчиками уровня, показания
которых сообщаются на центральный пульт управления.Из бункеров сыпучие компоненты весовыми порционными дозато¬
рами 4 подают в шнековый питатель 5, где они тщательно перемеши¬
ваются, и по течке выгружают в реактор-смеситель 26.Жидкое сырье, используемое для приготовления композиции!
поступает в пять расходных емкостей 6, которые представляют собой
цилиндрические стальные или эмалированные аппараты. Емкости
снабжены мешалками, рубашками для обогрева, датчиками уровня и
температуры с выводом показателей на ЦПУ. Для отвешивания жид¬146ких и сыпучих компонентов используются дозаторы 4, работающие в
автоматическом режиме управления по заданной программе. Взве¬
шенные порции жидких компонентов самотеком по трубопроводам
сливаются в реактор-смеситель 26, где смешиваются с сухими компо¬
нентами. Далее композиция по перетоку попадает во второй реак¬
тор-смеситель 26, где происходит дополнительное смешение, а затем
по переливной течке поступает в расходный реактор 25. Дозирование
компонентов контролируется указателем массы. В некоторые рецепту¬
ры вводится мыло, которое получают нейтрализацией синтетических
жирных кислот раствором щелочи в нейтрализаторе 27. В целях приго¬
товления однородной композиции омыление жирных кислот осущест¬
вляют в растворе ПАВ. Для этого в нейтрализатор 27 предусмотрена
подача раствора алкилбензолсульфонатов или пасты алкилсульфатов
натрия одновременно с кислотами и щелочью.Реакторы 25, 26, 27 для приготовления композиции представляют
собой вертикальные цилиндрические аппараты с рубашкой обогрева и
мешалкой. Каждый из реакторов каскада имеет мешалку собственного
типа: реактор 27 - пропеллерную, реакторы 26 - сдвоенную (внизу -
турбинную, вверху - рамную); реактор 25 - рамную. Различные
конструкции и скорости вращения мешалок позволяют обеспечивать
хорошее растворение сыпучих компонентов в жидких, а также тща¬
тельное перемешивание содержимого реакторов.Полученная после реакторов однородная масса самотеком посту¬
пает на один из фильтров грубой очистки 31, назначение которых -
. отделить посторонние твердые примеси, в том числе и нерастворив-
шиеся комки сухих компонентов, от однородной массы композиции.
Отфильтрованная композиция самотеком поступает к одному из
насосов-гомогенизаторов 32, которым через фильтры 30 она подается
на плунжерные насосы высокого давления 29. В, фильтрах композиция
очищается от частиц размером более 2 мм. Для предотвращения
пульсации на линии высокого давления устанавливается компенсатор
давления 24. Насосами высокого давления композиция подается в
коллектор высокого давления в верхней части распылительной
сушилки 7.Коллектор высокого давления через запсрную арматуру соединен
20-ю форсункодержателями с распылительными форсунками. Под
действием давления и центробежных сил, создаваемых завихрителя-
ми форсунок, композиция выходит из сопел форсунок с большой
скоростью и, распыляясь, образует капли размером 0,2 - 1 мм, которые
при контакте с горячими газами превращаются в гранулы порошка.Для предотвращения забивки сопел форсунок твердыми примесями
и для окончательной фильтрации композиции перед каждой форсун¬
кой установлен фильтр с отверстиями диаметром 2 мм.Кроме коллектора высокого давления в верхней части сушилки
имеется коллектор низкого давления, который представляет собой
Кольцевой трубопровод, обогреваемый пароспутником. Коллектор
низкого давления через запорную арматуру соединен с коллектором147
высокого давления, а также с каждым форсункодержателем. При
забивке сопла форсунки твердыми примесями остаточное давление
сбрасывается в коллектор низкого давления, а из него обратно в
расходный реактор 25.Горячий воздух подается в башню снизу и распределяется равно¬
мерно по всему сечению. Порошок, образовавшийся в процессе сушки,
под действием силы тяжести попадает в нижнюю часть башни и через
отверстие в коническом днище поступает на транспортер 34. Распыли¬
тельная сушилка представляет собой вертикальный цилиндрический
аппарат диаметром 8 м и высотой 39,6 м. Верхняя и нижняя часть
сушилки - конусообразные. Производительность сушилки по готово¬
му порошку зависит от содержания воды в композиции. В настоящее
время для таких сушилок проектная мощность составляет 10 т/ч по
готовому порошку и 5 т/ч по испаряемой воде. Внутри распылительной
сушилки смотировано специальное устройство в виде кольца с
металлическими пластинками, предназначенное для очистки стенок от
налипшего порошка в процессе работы. Кольцо подвешено на метал¬
лических тросах и понимается с помощью лебедки. Порошок с темпе¬
ратурой 60 - 70 °С из нижнего конуса сушилки ленточным транспорте¬
ром 34 подается в нижнюю часть аэролифта 23, где за счет разрежения,
создаваемого вентилятором, потоком транспортирующего воздуха
увлекается в сепаратор 8. При движении по аэролифту порошок охлаж¬
дается до 30 - 40 °С, в результате чего повышается его сыпучесть.В сепараторе транспортирующий воздух отделяется от порошка и
вентилятором направляется в батарею циклонов 10, где происходит
основная очистка воздуха от мелкодисперсной пыли. Очищенный в
циклонах воздух направляют в скруббер 13 для окончательной очист¬
ки. Очищенная газовая смесь вентилятором 12 выбрасывается в
атмосферу.Тяжелые комки порошка, не увлекаемые потоком воздуха в аэро¬
лифт, падают вниз, собираются в бункере или в мешках и возвращают¬
ся на повторную переработку. Порошок, отделенный от транспортиру¬
ющего воздуха в сепараторе аэролифта, по течке через разгружающее
устройство 20 направляют на вибросито 21, где происходит отделение
частиц порошка размером более 2,5 мм. Комки направляют на раство¬
рение, а порошок транспортером 18 подают в промежуточные бункеры
17, откуда с помощью питателей выгружают на транспортер 37 и затем
транспортером 16 подают на узел введения термонестабильных доба¬
вок. Узел состоит из автоматических ленточных весов, ленточного
транспортера, барабанного смесителя 40, бункеров термонестабильных
добавок (пербората натрия, энзимов, гидрокарбоната натрия и др.) 14 и
15 и дозаторов этих компонентов.Основным аппаратом узла введения термонестабильных добавок
является барабанный смеситель 40, представляющий собой наклонный
вращающийся цилиндр. Внутри аппарата неподвижно закреплены
форсунки, из которых напыляются на порошок неионогенные ПАВ и
отдушка.148мПосле барабанного смесителя порошок направляют по течке на
транспортер 41, откуда пЛужковыми сбрасывателями подают в бунке¬
ра готового продукта. Отработанный воздух после башни пропускают
через несколько циклонов 9, обогреваемых снаружи паровыми зме¬
евиками, в которых осаждается основная масса уносимого из сушилки
порошка. После очистки в циклонах пылегазовую смесь направляют
вентилятором на мокрую очистку. Узел влажной очистки состоит из
скруббера 35, подскрубберных емкостей 38 и насосов 36. Очищенная
газовая смесь вентилятором 11 выбрасывается в атмосферу.5.3.	Технологическая схема установки мощностью 100 тыс.т СМС в годВ последние годы для производства порошкообразных СМС мето¬
дом распылительной сушки построены и эксплуатируются установки
единичной мощностью 100 тыс.т готового продукта в год. На таких
предприятиях, как правило, имеются установки для получения
поверхностно-активных веществ. Для хранения привозного сыпучего
сырья используются силосы объемом 500- 600 м3 каждый. Принципи¬
альная технологическая схема установки изображена на рис. 30.Сыпучее сырье из складских силосов пневмокамерными насосами
загружают в соответствующие расходные бункеры объемом 5 и Юм3
отделения приготовления композиции. Из расходных бункеров сыпу¬
чее сырье с помощью шнековых или шлюзовых питателей выгружают в
дозаторы 1, представляющие собой емкости различного объема и
конструкции, контролируемые тензодатчиками. Объем дозатора для■	триполифосфата и сульфата натрия - 7 м3, соды - 1,5 м3, КМЦ - 0,5 м3.
Жидкое сырье из складских емкостей насосами также подают в весо¬
вые емкости - дозаторы 1. Расходные емкости жидкого сырья, в
отличие от описанных выше схем, на этой установке отсутствуют. Их
роль выполняют весовые емкости различного объема:для дозировки
ПАВ - 9 м3, жидкого стекла - 1,3 м3, промывной воды - 2 м3. Ко всем
емкостям подведены по два трубопровода разного диаметра для
грубой и точной дозировки. Синтетические жирные кислоты и раствор
щелочи подают насосами непосредственно в реактор-смеситель через
объемные счетчики.Приготовление композиции осуществляют в реакторе-смесителе
периодического действия 2 объемом 14 м3. Реактор оборудован рубаш¬
кой и мешалкой. Жидкое и сыпучее сырье в определенной последова¬
тельности из весовых дозаторов 1 выгружается в реактор-смеситель 2
и перемешивается. Загрузка компонентов сырья осуществляется
автоматически по заданной программе с помощью ЭВМ. Приготовлен¬
ную композицию из реактора-смесителя перекачивают насосом 3 в
промежуточный сборник 4 объемом 20 м3, из которого центробежным
насосом 5 через фильтр 6 и насос 7 подают в деаэратор 8
объемом 1,9 м3, оборудованный изнутри вращающимся диском. Деаэ¬
рированную композицию насосом 9 через фильтр тонкой очистки 10 а
гомогенизатор 11 подают к насосу высокого давления 12 и далее на149
Рис. 30. Технологическая схема производства СМС на установках мощностью 100 тыс.т в
год СМС:1 — дозаторы; 2 — реактор-смеситель; 3,5, 7,9,22, 24, 37\ 38 — насосы; 4 — промежуточный сборник;
6 — фильтр грубой очистки; 8 — деаэратор; 10 ~ фильтр тонкой очистки; 11 — гомогенизатор; 12 — насос
высокого давления; 13 — распылительная сушильная башня; 14 — газогенератор; 15, 16,18, 29 — венти¬
ляторы; 17 — циклоны; 19 — пылеосадитель; 20 — электрофильтр; 21, 23 —• сборники орошающей
жидкости; 25, 30, 31, 35 ~ ленточные транспортеры; 26, 27 ~ сепараторы; 28 ~ рукавные фильтры; 32 —
барабанный смеситель; 33 — расходные бункеры; 34 ~ дозаторы; 36 — сборник неионогенных ПАВ;
39 — холодильник воздухасушку. Предусмотрена также перекачка композиции в обход узла
деаэрации. Композицию под высоким давлением подают к форсункам
и распыляют в сушилке 13.Восходящий поток горячего воздуха в распылительной сушилке
движется вверх по спирали, проходя при этом несколько полных
оборотов внутри аппарата. Спиралеобразное восходящее движение
теплоагента сообщает подающим частицам порошка также вращатель¬
ное движение, удлиняя их путь и время сушки,- что позволяет эффек¬
тивнее использовать теплоагент и проводить сушку в мягких усло¬
виях. Теплоагент, образующийся в газогенераторе 14 путем смешения
газов от сгорания топлива с атмосферным воздухом, нагнетаемым
вентиляторами 15 и 16, подают в нижнюю часть сушилки через возду¬
хораспределитель. Распылительные форсунки расположены в два ря¬
да по высоте башни, что позволяет регулировать насыпную плотность
и влажность порошка СМС на выходе из сушилки.Порошок после сушилки ленточным транспортером 25 подают в
первый аэролифт диаметром 750 мм; в сепараторе26 он отделяется от
воздуха и поступает в приемник второго аэролифта, куда подается160йохлажденный воздух. Из конуса сепаратора 27 второго аэролифта
порошок попадает на ленточный транспортер 31, куда поступает пыль
СМС с транспортера 30, уловленная фильтрами очистки воздуха 28.Термонестабильные компоненты и гранулированный триполифос-
фат натрия пневмотранспортом загружают в расходные бункеры 33,
откуда шнековыми питателями через весовые бункерные дозаторы 34
их подают на транспортер 35 и далее в барабанный смеситель 32 для
смешения с башенным порошком. Ленточный транспортер 31 оборудо¬
ван датчиками контроля влажности, насыпной плотности порошка и
производительности. В барабанном смесителе 32 через форсунки
напыляются неионогенные ПАВ, подаваемые насосом37 из емкости36,
и отдушка, подаваемая насосом 38.Из барабанного смесителя готовый порошок поступает на приемный
транспортер и далее в бункеры для хранения, оснащенные реверсив¬
ными ковшовыми конвейерами. Благодаря оригинальной конструк¬
ции системы конвейеров подаваемые в бункер порошки тщательно
распределяются по всему объему, а выгрузка осуществляется однов¬
ременно со всего вертикального слоя. В результате такого решения
плотность выгружаемых из бункеров порошкообразных СМС усред¬
няется, и они имеют относительно стабильную насыпную плотность.Запыленный воздух после сушилки удаляется вытяжным вентиля¬
тором 18 и очищается на первой ступени в четырех циклонах 17. Пыль
из циклонов возврашается в нижнюю часть сушилки (а воздух нагне¬
тается вначале в пылеосадитель 19), орошаемую раствором СМС, а
затем в электростатический осадитель (электрофильтр) 20. После
' электрофильтра очищенный воздух выбрасывается в атмосферу.
Очистка воздуха после аэролифта осуществляется в двух рукавных
фильтрах 28.6.	ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СХЕМЫ ПРОИЗВОДСТВА
ПОРОШКООБРАЗНЫХ СИНТЕТИЧЕСКИХ МОЮЩИХ СРЕДСТВ
НЕБАШЕННЫМИ МЕТОДАМИСущественным недостатком башенного метода производства СМС
является разложение отдельных компонентов при высокой темпера¬
туре сушки, необходимость использования большого количества
топлива, высокие капитальные вложения на единицу готового продук¬
та, низкая насыпная плотность порошков, обусловливающая большой
расход упаковочных материалов. Уменьшение запасов природного
топлива и повышение цены на него, высокая энергоемкость производ¬
ства СМС распылительной сушкой привели к необходимости разработ¬
ки технологий получения СМС небашенными методами.До внедрения распылительных сушилок в промышленности исполь¬
зовался метод получения • порошкообразных СМС смешением сухих
сыпучих компонентов. По этой устаревшей технологии получали
порошкообразные сильно пылящие СМС. Готовые продукты расслаи¬151N
вались при транспортировке и хранении, кроме того, возникали
трудности при расфасовке из-за пьтения и плохой сыпучести. Позднее
был предложен способ получения гранулированной полукомпозиции
СМС методом башенной сушки, содержашей [в % (масс.)]: 60 - 64 ПАВ,
2-3 карбоксиметилцеллюлозы, 7-8 силиката натрия (в пересчете на
ЗЮг), 0,2 оптического отбеливателя, остальное - сульфат натрия и
вода. Производство полукомпозиции в промышленном масштабе
осуществляют на распылительных сушилках. Порошкообразный
полупродукт расфасовывают' в бумажные мешки и доставляют на
заводы по производству СМС методом сухого смешивания. Порошко¬
образный полупродукт и остальные компоненты (триполифосфат
натрия, сода и перборат натрия) загружают в расходные бункеры, а
затем с помощью порционных весовых дозаторов дозируют в шнеко¬
вый или скребковый транспортеры, которые непрерывно подают сырье
во вращающийся барабанный смеситель. Последний оборудован
форсунками для напыления неионогенных ПАВ и отдушки. Несмотря
на то что в состав СМС входит 30 - 40% (масс.) гранулированной
полукомпозиции, получаемые продукты - пылящие, негранулирован-
ные, так как барабанный смеситель обеспечиваем только смешивание
компонентов.Для улучшения качественных показателей готового продукта,
получаемого методом сухого смешивания, был разработан аппарат с
виброкипящим слоем (ВКС), предназначенный для смешивания и
гранулирования сыпучих компонентов сырья. Конструкция и принцип
работы аппарата ВКС приведены в разд. 9.Для улучшения гранулирования в аппарате ВКС через пневмомеха¬
нические форсунки распыляют жидкие компоненты - смесь 10%-го
водного раствора триполифосфата натрия и жидкого стекла. При
необходимости в качестве жидкого компонента могут быть использо¬
ваны неионогенные или анионоактивные ПАВ.В процессе напыления жидких компонентов на твердые в аппарате
ВКС протекают физические и химические процессы (смешение диспер¬
гированных жидких и сыпучих компонентов, агломерирование час¬
тиц, кристаллизация и отверждение гранул).Гранулирование является наиболее важной стадией, определяющей
эффективность дальнейшей сушки и отверждения гранул, а также
качественные показатели готового продукта. Проведенные исследова¬
ния позволили разработать и внедрить аппарат ВКС производитель¬
ностью по готовому продукту 5 т/ч.1526,1.	Технологическая схема производства СМС
в аппарате
с виброкипящим слоем (ВКС)Технологическая схема производства гранулированных СМС в
аппарате ВКС представлена на рис. 31. Сыпучее сырье пневмотранспор¬
том подают в расходные бункеры 1, откуда непрерывно с помощью
ленточных дозаторов оно выгружается на транспортер 2 для подачи в
предварительный смеситель 3. С целью снижения пыления при смеши¬
вании сыпучего сырья в предварительном смесителе распыляют
часть жидкого сырья, подаваемого из реакторов 10 насосами-дозато¬
рами 11.Тщательно перемешанное и -увлажненное сыпучее сырье из предва¬
рительного смесителя транспортером 4 подают в первую секцию
аппарата ВКС 5. Основание аппарата разделено на три секции, каждая
из которых имеет свои регуляторы тяги и вентилятор. Сырье, поступа¬
ющее на сетку аппарата ВКС, поддерживается с помощью воздуха и
вибрации в псевдоожиженном состоянии, и на него напыляют жидкие
компоненты из реакторов 10. Гранулированный порошок ленточным
транспортером 8 подают в аппарат 9 на расфасовку. Пыль от аспираци-
онных систем собирают в циклоне 6. Очищенный воздух вентилятором
7выбрасывается в атмосферу.*ис. 31. Технологическая схема получения гранулированных СМС в аппарате ВКС:1 — бункеры и дозаторы сыпучих компонентов; 2, 4, 8 — транспортеры; 3 — предварительный
смеситель; 5 — аппарат ВКС; 6 — циклон; 7,12 — вентиляторы; 9 — фасующий автомат; 10 — реакторы;
Н --насосы-дозаторы153
6.2.	Технологическая схема производства СМС	Якомбинированным методомВ последние годы пблучили развитие так называемые комбиниро¬
ванные методы, сочетающие распылительную сушку и смешивание
сыпучих и жидких компонентов с одновременной нейтрализацией
алкилбензолсульфокислот или жирных кислот.Технология производства СМС комбинированными методами
является перспективной, так как позволяет уменьшить по сравнению
с методом распылительной сушки капиталовложения, расход электро¬
энергии, трудозатраты, расход топлива в 2 - 3 раза и вспомогательных
материалов на 10 - 15%. Производство СМС по указанной технологии
организовано в промышленном масштабе в ряде стран. Так, например,
фирмой "Ангидро” (Дания) разработан и успешно эксплуатируется в
промышленности комбинированный метод с использованием аппарата
ВКС.Для получения гранулированных СМС комбинированным методом
наряду с аппаратами ВКС применяют аппараты кипяшего слоя или
специальные смесители, совмещающие процессы распылительной
сушки композиции напыления жидких компонентов на твердые.Производство гранулированных СМС методом напыления жидких
компонентов сырья на твердые может осуществляться на установках,
оснащенных смесителями различной конструкции и дозирующими
устройствами. Метод основан на адсорбции воды из жидких компо¬
нентов сырья неорганическими солями, способными образовывать
кристаллогидраты.Установлено, что триполифосфат натрия и карбонат натрия удержи¬
вают кристаллизационную влагу прочно и подвергаются дегидратации
при температуре выше 100 °С.В качестве основного сырья при получении СМС методом напыле¬
ния жидких компонентов на твердые использукт водный раствор
анионоактивных ПАВ, неионогенные ПАВ, жидкое стекло и смесь
неорганических солей - триполифосфата натрия, сульфата натрия,
кальцинированной соды. Метод напыления жидккх компонентов на
твердые не позволяет получать СМС с высоким содержанием ПАВ. При
использовании 40%-го водного раствора ПАВ получение готового
порошка с содержанием ПАВ более 8% затруднено из-за длительности
времени дозревания.Принципиальная технологическая схема производства СМС напы¬
лением жидких компонентов на твердые представлена на рис. 32.
Сыпучие компоненты подают на установку пневмотранспортом и
хранят их в расходных бункерах 2, снабженных рукавными фильтра¬
ми. Жидкое сырье из цеховых емкостей насосами закачивают в рас¬
ходные емкости 1, где поддерживается постоянный уровень. Техноло¬
гической схемой предусмотрено получение порошкообразных СМС
смешиванием сыпучего и жидкого сырья с порошком, полученным
предварительно в распылительной сушилке.154Рис. 32. Технологическая схема производства СМС выполнением жидких компонентов
иа твердые:1 — емкости для жидкого сырья; 2 — расходные бункеры сыпучего сырья; 3 — ленточные доаато-
ры; 4 — весовая емкость; 5 — воронка; 6 — барабанный смеситель; 7 — насосы-дозаторы; В — бункер
готового продуктаСыпучее сырье - триполифосфат натрия, сульфат натрия, перборат
натрия, сода, энзимы и башенный порошок из бункеров 2 - ленточны¬
ми весовыми дозаторами 3 непрерывно подается через воронку 5 в
барабанный смеситель 6.Жидкое сырье, входящее в рецептуру СМС в небольших количест¬
вах, предварительно взвешивается в весовой емкости 4, перемешива¬
ется и насосом-дозатором 7 через форсунку напыляется на твердые
компоненты на входе в барабанный смеситель 6.Раствор ПАВ и жидкое стекло дозируются в смеситель отдельными
насосами-дозаторами. Жидкие компоненты, распыляемые в барабан¬
ном смесителе, снижают запыленность и способствуют протеканию
процессов агломерации и грануляции. Смешивание компонентов, как
жидких, так и сыпучих, осуществляется в барабанном смесителе
непрерывного действия, представляющем собой вращающийся двух¬
конусный барабан с переменной регулируемой скоростью вращения. В
рабочем объеме смесителя установлены скребки.В конус большего размера вводят твердые вещества, под действием
центробежных сил они отбрасываются к стенкам. Скребок, установ¬
ленный в барабане, счищает сыпучие продукты со стенок и распреде¬
ляет их внутри барабана, создавая завесу из порошка, падающего
сверху вниз. На эту завесу порошка напыляют жидкие компоненты.
При наклоне барабана продукт движется вдоль оси и попадает во
вторую половину его меньшего размера, где происходит гранулирова¬
ние и выгрузка продукта. Путем изменения наклона барабана регули¬
руется время пребывания продукта в нем, а следовательно, и произ¬
водительность.Этот метод позволяет получать СМС с невысоким содержанием ПАВ,
поэтому он находит применение в производстве технических моющих155
или чистящих средств, активное вещество в которых содержится в
небольших количествах.Более перспективным является способ получения СМС методов
смешивания твердых и жидких компонентов с одновременной сухо$
нейтрализацией алкилбензолсульфокислот. Метод позволяет увели,
чить выпуск готового продукта в 2 раза без существенных капиталь,
ных затрат и увеличения численности обслуживающего персонала.Реакция "сухой” нейтрализации алкилбензолсульфокислоты
кальцинированной содой протекает по уравнениюС12Н25С6Н48О3К + КагСОз -*• ад^СбЩЗОзНа + НаНСОз.Алкилбензолсульфокислота является промежуточным продуктом
производства алкилбензолсульфонатов натрия при сульфировании
алкилбензолов триоксидом серы или олеумом. Данный процесс полу,
чения СМС экономически выгоден для тех предприятий, где наряду с
распылительной сушилкой эксплуатируется установка по сульфи¬
рованию алкилбензолов. Одним из преимуществ метода сухой нейтра¬
лизации является возможность получения порошкообразных СМС с
содержанием ПАВ более 20% (масс.). В современных рецептурах СМС
активную основу в большинстве случаев составляют трехкомпонент¬
ные смеси ПАВ, включающие алкилбензолсульфонаты натрия, оксиэти-
лированные высшие жирные спирты (неионогенные ПАВ) и натриевые
соли синтетических или натуральных жирных кислот. Увеличение
содержания неионогенных ПАВ позволяет получать СМС с высокой
моющей способностью и низким пенообразованием, что является
непременным условием при стирке в современных автоматических
машинах. Однако с повышением содержания неионогенных ПАБ
возникают трудности при сушке порошка в связи с повышением его
липкости после башни. Проблемы липкости порошка, увеличения его
насыпной плотности, а следовательно, и расширение области примене¬
ния неионогенных ПАВ решены в производстве СМС комбинирован¬
ным методом.Комбинированные методы различаются по аппаратурному оформ¬
лению, но общим для них является наличие стадий приготовления и
сушки композиции, ”сухой” нейтрализации сульфокислоты, смешива¬
ния башенного порошка с продуктом "сухой” нейтрализации и термо¬
нестабильными добавками.Сыпучее сырье (рис. 33) со склада пневмотранспортом загружают в
расходные бункеры 1, откуда шнековыми или шлюзовыми питателями
подают в бункер весового дозатора 2. Взвешивание сырья производит¬
ся автоматически согласно рецептурному соотношению, необходимо¬
му для проведения одной операции в аппарате "сухой” нейтрализации3.	Для ”сухой” нейтрализации алкилбензолсульфокислот используют
аппараты непрерывного действия - барабанный смеситель, аппарат с
виброкипящим или кипящим слоем или периодического действия -
скоростные смесители-измельчители. После загрузки сыпучего сырья
жидкие компоненты - алкилбензолсульфокислоты, жирные кислоты,156рИс. 33. Технологическая схема получения СМС комбинированным методом:1, 16, 18 — бункеры сыпучего сырья; 2 — весовой дозатор; 3 — аппарат "сухой” нейтрализации
сульфокислоты; 4, 23, 24 — насосы-дозаторы; 5, 8, 11, 14 — бункеры для порошка СМС; 6, 9, 13, 25 —
ленточные транспортеры; 7 — аэролифт; 10 — сито; 12, 15,17,19 ~ ленточные дозаторы; 20 — барабан¬
ный смеситель; 21,22 — емкости для жидких компонентовнеионогениые ПАВ и раствор щелочи - загружаются в аппарат ”сухой”
нейтрализации (смеситель-измельчитель) 3 насосами-дозаторами 4.
Продолжительность операции (загрузка сырья, перемешивание и
нейтрализация, выгрузка) составляет 6-8 мин. Основным требова¬
нием является достижение полной нейтрализации алкилбензолсульфо¬
кислоты.Неионогенные ПАВ дозируют на данной стадии полностью или
частично. % последнем случае часть неионогениых ПАВ подают в
реактор приготовления водной композиции или напыляют в барабан¬
ном смесителе 20 для получения готового продукта. Кальцинирован¬
ную соду берут с некоторым избытком, а для ускорения процесса
"сухой” нейтрализации в смеситель насосом-дозатором подают водный
раствор щелочи.После аппарата 3 - промежуточный продукт представляет собой
порошкообразную смесь триполифосфата натрия, сульфата натрия,
соды, "сухого” алкилбензолсульфоната, мыла и других добавок.
Насыпная плотность продукта колеблется в пределах 600 - 900 кг/м3 в
зависимости от рецептурного состава и качества сырья. Промежуточ¬
ный продукт из аппарата 3 выгружается в бункер 5, откуда с помощью
ленточного транспортера 6 и аэролифта 7 загружается в бункер 8. Из
бункера 8 полупродукт подают на дальнейшую обработку.Параллельно с узлом ”сухой” нейтрализации работает распылитель¬
ная сушилка. Из нее башенный гранулированный порошок с помощью
аэро лиф та и системы транспортирования подается в бункер 14, распо-
л°женный, как и бункер 8, на узле ввода термонестабильных добавок,
Чля смешивания его с башенным порошком после ”сухой” нейтрали¬
зации алкилбензолсульфокислоты.157
Бункеры башенного порошка и продукта "сухой” нейтрализации
оборудованы внизу виброрешетками, необходимыми для разрушения
свода, устранения зависания порошка и обеспечения равномерной
выгрузки. Порошок после "сухой” нейтрализации просеивается «а
сите 10, собирается в бункере 11, откуда ленточным дозатором 12
подается на транспортер 13. На этот же транспортер подается башенный
порошок из бункера 14 ленточным дозатором 15, перборат натрия из
бункера 16 ленточным дозатором 17 и энзимы из бункера 18 ленточным
дозатором 19. Сыпучие компоненты в определенном соотношении,
поддерживаемом автоматической системой регулирования, непрерыв-
но подаются в барабанный смеситель 20, где с помощью насосов-доза-
торов распыляются жидкие компоненты - неионогенные ПАВ и отдущ.
ка. Насыпную плотность готового продукта, получаемого при смеши¬
вании гранулированного порошка после башни <; продуктом после
нейтрализации, нельзя рассчитать по закону пропорциональности.
При смешении, например, в равных соотношениях, башенного порош¬
ка насыпной плотностью 300 г/л с порошком после "сухой” нейтрали¬
зации насыпной плотностью 850 г/л насыпная плотность готового
продукта составляет 450 г/л. Пылевидный продукт "сухой” нейтрали¬
зации образует слой на поверхности полых гранул башенного порош¬
ка, чем и объясняется непропорциональное изменение насыпной
плотности.При смешивании двух порошков готовый продукт по грануломет¬
рическому составу ближе к башенному порошку, о чем свидетельст¬
вуют данные, представленные в табл. 17.Более эффективным для "сухой" нейтрализации алкилбензолсуль-
фокислот является аппарат с кипящим или виброкипящим слоем (по
сравнению с скоростным смесителем-измельчителем).Технология получения ХМС полностью небашенным методом с
использованием аппарата виброкипящего слоя заключается в следую¬
щем. Сыпучие компоненты сырья подают из бункеров через загрузоч¬
ные весы в предварительный смеситель механического действия. В
процессе перемешивания туда же дозирующими насосами добавляют
часть жидких ПАВ с целью снижения запыленности.Образующуюся смесь направляют в промежуточный бункер, а
оттуда через ленточные весовые дозаторы и пневмопитатель по тру¬
бе - в аппарат кипящего или виброкипящего слоя, в котором с по¬
мощью форсунок распыляются алкилбензолсульфокислоты, жирные
кислоты или их смеси, подаваемые насосами высокого давления.В кипящем слое осуществляется нейтрализация алкилбензолсуль-
фокислот кальцинированной содой при одновременной грануляции
пылевидных частиц. Гранулы, достигшие необходимого размера,
потоком воздуха выносятся из аппарата и собираются в бункере
готового продукта. Воздух для подачи сырья в аппарат и уноса готово¬
го продукта нагнетается вентиляторами. Путем изменения скорости
воздуха в выносной трубе можно регулировать размер уносимых
частиц готового порошка. Степень нейтрализации алкилбензолсульфО"158Таблица 17. Гранулометрический состав продуктов
при комбинированном методе получения СМСразмерычастиц»ммГранулометрический состав, % (масс.)Размерычастиц,ммГранулометрический состав. %(ылссЛпорошок„сухой”нейтрали¬зациибашенныйпорошоксмесь! :1
обоих
продуктовпорошок„сухой”нейтрали-зациибашенныйпорошоксмесь 1:1
обоих
продуктов>м2220,2-0,34015260,7-1,41625240,15—0,24420,3-0,7375446<0,151~Таблица 18. Состав промежуточного и конечного продуктов СМС,
получаемого башенным методом*Наименование компонентовСостав промежуточного
продукта СМС, подаваемого
в ВКССостав готовых
СМС, 56 (масс.)кг% (масс.)Твердые компоненты:850100триполифосфат натрия340,040,034,0„ кальцинированная сода85,010,05,4сульфат натрия219,325,822,0перборат натрия119,014,011,9дисиликат натрия34,04,03,4сульфат магния25,53,02,5карбоксиметилцеллюлоза8,51,00,9неионогенные ПАВ17,02,01,7оптические отбеливатели1,70,20,2Жидкие компоненты:150100алкилбензолсульфокиспоты76,250,88,2жирные кислоты73,841,27,8* Насытив плотность готового продукта, получаемого по указанной рецептуре, равна 680кг/м3.кислот в данном процессе зависит от избытка соды, содержания
щелочи и наличия свободной воды. Для полной нейтрализации необхо¬
дим двух-трехкратный избыток соды и 4 - 5% (масс.) воды.Стабильность гранул зависит от свойств активных добавок, насып¬
ной плотности, гранулометрического состава исходных материалов.
Установлено, что лучшие результаты при "сухой” нейтрализации
Достигаются при использовании триполифосфата натрия с размером
частиц менее 0,2 мм, концентрацией 70% (масс.) и более.Расход компонентов на примере типовой рецептуры СМС приведен6	табл. 18.159
7.ТЕХН0Л0ГИЯ ПОЛУЧЕНИЯ ПАСТООБРАЗНЫХ,
ЖИДКИХ И КУСКОВЫХ СИНТЕТИЧЕСКИХ МОЮЩИХ СРЕДСТВДоля синтетических моющих средств, выпускаемых в промышлен¬
ности в виде паст и жидкостей, невелика по сравнению с порошко¬
образными СМС, но в последние годы наметилась тенденция к их
росту. Повышенный интерес к выпуску и потреблению пастообразных
и жидких СМС вызван такими основными факторами, как снижение
энергозатрат при производстве и применении пастообразных СМС,
отсутствие пьшения при стирке, изменение состава тканей и др. Эко¬
номия энергоресурсов в промышленном производстве осуществляет-
ся за счет сокращения выпуска стиральных порошков методом распы¬
лительной сушки и увеличения доли жидких и пастообразных СМС.
Снижение энергозатрат в быту возможно путем создания эффективных
моющих средств и перехода на стирку изделий в холодной воде. Так, в
США в 1982 г. по сравнению с 1977 г. объем выпуска жидких СМС для
стирки изделий при температуре до 60 °С увеличился на 21%, а в
странах Западной Европы - в 1,5 раза.7.1.	Рецептуры и технология получения пастообразных СМСОснову отечественного ассортимента пастообразных СМС состав¬
ляют средства для стирки изделий из хлопчатобумажных, льняных,
шерстяных, шелковых и синтетических тканей; существуют пастооб¬
разные СМС универсального действия, которые могут использоваться
для стирки изделий из любых видов тканей.В последние годы в промышленном масштабе выпускаются пастооб¬
разные СМС с энзимами, дезинфицирующим и антистатическим дейст¬
вием и ряд других. Наиболее известные рецептуры выпускаемых
пастообразных СМС представлены в табл. 19.В качестве активных веществ в пастообразных СМС широко исполь¬
зуются анионоактивные и неионогенные ПАВ: алкилбензолсульфонаты
натрия, алкилсульфаты первичных и вторичных спиртов, алкилсуль-
фонаты натрия, мыло СЖК, оксиэтилированные первичные спирты
синтанол ДС-10, синтамид-5 и др. Основными показателями пастообраз¬
ных СМС, характеризующими их потребительские и технологические
свойства, являются: моющая способность, цвет, запах, стабильность
при хранении, вязкость, текучесть и др. В зависимости от соотношения
компонентов сырья, их количества и качества вязкость композиции
может изменяться в широких пределах.Важным показателем является реологическая характеристика ком¬
позиции, которая дает представление о технологичности пасты и ее
поведении на основных стадиях процесса, особенно при расфасовке.
Для реологической характеристики необходимо знать зависимость
вязкости и текучести пасты в широком интервале значений. По дан¬
ным измерений, проведенных в промышленных условиях, оптималь¬
ная текучесть и технологичность пасты достигаются при вязкости,160Т аб лица 19. Рецептуры пастообразных СМС [в % (масс.)]Наименование компонентовСМС для
хлопчатобу¬
мажных и
льняных
тканейСМС для
шерстяных,
шелковых и
синтетичес¬
ких тканейСМС для всех
видов
тканей (уни¬
версального
назначения)СМС с
антистати¬
ческим
действиемПоверхностно-актнвные вещества
(на 100% основного вещества):20,017,018,023,0алкилсульфаты первичных спиртов —4,0—_синтанол ДС-103,0—5,09,0мыло СЖК4,0—2,0алкилсульфонаты13,013,09.0■чоксиэтилированные кислоты—--7.0моноэтаиоламиды СЖК—-2.03,0синтамид-5——4,0Триполифосфат натрия25,010,0-30,025,0Жидкое стекло (в пересчете на ЗЮг)2,0—2,0—Карбоксиметилцеллюлоза1.01.01.01.0Сульфат натрия0-50-50-54.0Хлорид натрия4,01.0-3,03,0-6,06.0Сода кальцинированная3,03,0—Хлорид аммония—4,0	—Оптические отбеливатели0,20,20,30,3Отдушка парфюмерная0,20,20,20,2ВодаДо 100До 100До 100До 100соответствующей началу ее течения, в пределах 10-20 Па-с. Увеличе¬
ние вязкости затрудняет процессы перекачки и расфасовки продукта.На вязкость композиции существенное влияние оказывают не
только соотношение ПАВ, составляющих в рецептурах СМС
20 - 23% (масс.), но и такие добавки, как карбоксиметилцеллюлоза,
силикат натрия, содержащиеся в небольших количествах. Даже не¬
большое изменение содержания добавок в композиции [0,2 - 0,3%
(масс.)] позволяет установить желаемую текучесть и однородность
пасты, предотвратить ее отверждение. Добавка 0,5% (масс.) карбокси-
метилцеллюлозы в СМС приводит к повышению вязкости композиции
с 8,1 до 11,0 Па'с. При содержании КМЦ в композиции в количест¬
ве 1,5 - 2,0% (масс.) вязкость ее достигает 41 Па-с и паста перестает
течь. Оптимальные концентрации полезных добавок в пастообразных
СМС универсального назначения позволяют поддерживать вязкость
готового продукта в пределах 11 - 17 Па-с, что благоприятно сказыва¬
ется на текучести и технологичности пасты.Технология получения пастообразных и жидких СМС состоит из
следующих стадий: подготовки сыпучего и жидкого сырья, дозирова¬
ния его в реактор в определенной очередности, растворения и смеши¬161
Рис. 34. Технологическая схема получения пастообразных и жидких СМС:1 — расходные емкости жидкого сырья; 2 — бункеры сыпучего сырья; 3 — весовые дозаторы
жидкого сырья; 4 — дозатор сыпучего сырья; 5 — шнековые питатели; 6 — реакторы-смесители; 7 —
насосы; 8 — насос-гомогенизатор; 9 — фильтр; 10 — сборники продуктов; И — расфасовочные автоматывания компонентов, гомогенизации пасты и расфасовки ее в полимер-
ную тару. Процесс производства пастообразных и жидких СМС осу¬
ществляется в периодическом режиме.Пастообразное сырье (синтамид-5, синтанол ДС-10, синтетические
жирные кислоты, катионоактивные ПАВ и др.), поставляемое на
завод в металлических бочках, расплавляют в плавильных камерах
при температуре до 80 °С и насосами закачивают в расходные емкости
1 (рис. 34). Сыпучее сырье (триполикальцинирования сода, сульфат
натрия) загружают в расходные бункеры 2.Отдельные компоненты сырья - КМЦ, моноэтаноламиды - предва¬
рительно растворяют в воде, а затем раствор закачивают в расходные
емкости. Растворение КМЦ осуществляется в реакторе с рамной
мешалкой и рубашкой при температуре 50 - 60 °С в течение 1,5 - 2 ч до
получения однородной массы. Аналогичным образом готовится раст¬
вор моноэтаноламидов.Слежавшиеся при хранении сыпучие вещества предварительно
пропускают через молотковую дробилку, просеивают на ситах, а затем
подают на приготовление пасты.Приготовление пастообразных и жидких СМС осуществляется в
стальных или эмалированных реакторах-смесителях, оборудованных
рубашками для обогрева и мешалками. Жидкое сырье в определенной
последовательности через весовые дозаторы 3 загружают в реакторы 6,162Таблица 20. Реологические свойства пастообразного СМС
при различном порядке загрузки компонентовПорядокВариант загрузки1II'шIVВодаВодаВодаВодаМетаупон(олеилметилауридКарбоксиметип-целлюлозаХлористый натрийКарбоксиметил-целлюлоэанатрия)БелофорМетаупонКарбоксиметил-целлюлозаМетаупонОптическийБелофорМетаупоиБелофоротбеливатель релюксАлкилсульфонатыРе лю ксБелофорРелюксМоноэтанол¬АлкилсульфонатыРелюксАлкилсульфо¬амидынатыКарбоксиметил-МоноэтаноламидыАлкилсульфо¬Моноэтанол¬целлкшозанатыамидыМетасиликатМетасиликатМоноэтанол¬Т риполифосфатнатриянатрияамидынатрияХлорид натрияХлорид натрияМетасиликатМетасиликатТриполифосфягТриполифосфатнатрияТриполифосфатнатрия
Хлорид натриянатриянатриянатрияФосфорнаяФосфорнаяФосфорнаяФосфорнаякислотакислотакислотакислотаПредел те¬1,62,5 1,92,2кучести пас¬ты, ПаВязкость пас¬9,18,4 11,513,1ты, Па.скуда из расходных бункеров 2 через дозатор 4 с помощью шнековых
питателей 5 подается сыпучее сырье. Длительность приготовления
пастообразных СМС зависит от рецептуры емкости реактора, вида
используемого сырья и производительности оборудования. Техноло¬
гия приготовления пастообразных СМС в каждом конкретном случае
отражена в индивидуальных технологических регламентах и режимах.
Готовую пасту из реакторов 6 забирают насосом 7, прокачивают через
насос-гомогенизатор 8 и загружают в сборники 10 с мешалками и
обогревом, откуда самотеком она поступает к расфасовочным автома¬
там 11. Жидкие СМС перед сборниками 10 фильтруют на фильтре 9.Как показывает практика, технологический режим и, в частности,163
порядок загрузки компонентов (табл. 20) влияют на реологические
свойства готового продукта, особенно на его вязкость. Из четырех
приготовленных паст предпочтительным является порядок загруЗКиII,	так как получаемый продукт обладает относительно низкой вязкос¬
тью и высоким пределом текучести.7.2.	Рецептуры и технология получения жидких СМСЖидкие моющие средства находят широкое применение в быту
текстильной, пищевой промышленности и ряде других отраслей
народного хозяйства. Производство жидких СМС не требует сложного
оборудования, больших затрат энергии и топлива, не загрязняет
окружающую среду. Однако жидкие моющие средства имеют ряд
недостатков, вызванных тем, что ограниченная растворимость боль¬
шинства ПАВ в воде, особенно в присутствии полезных неорганичес¬
ких добавок, не позволяет ввести в рецептуру необходимое количест¬
во веществ, увеличивающих моющую, комплексообразующую и
антиресорбционную способность СМС. Поэтому ассортимент жидких
СМС ограничен и используются они в основном для стирки изделий из
шерстяных, шелковых и синтетических тканей, а также для мытья
посуды и других хозяйственно-бытовых целей. В последнее время в
связи с расширением ассортимента ПАВ появились рецептуры жидких
СМС для стирки сильно загрязненного белья из многих видов тканей.Независимо от назначения и концентрации активных веществ
жидкие моющие средства должны удовлетворять следующим основ¬
ным требованиям: обладать низкой температурой помутнения и сохра¬
нять прозрачность и стабильность в широком интервале температур,
иметь низкую вязкость и высокую текучесть, приятный цвет и запах.
Опыт эксплуатации автоматических расфасовочных линий показыва¬
ет, что их производительность зависит в основном от вязкости жидких
СМС. Так, например, увеличение вязкости продукта 0,05 до 0,350 Па-с
приводит к снижению производительности в 2 раза. Повышение темпе¬
ратуры с 20 до 35 °С снижает вязкость жидких СМС, что позволяет
увеличить производительность расфасовочной линии.Физико-химические свойства жидких СМС зависят в основном от
используемых поверхностно-активных веществ, их природы и концен¬
трации. Введение в рецептуру СМС полезных добавок, таких как
эмульгаторы, гидротропные вещества, электролиты, придают готовому
продукту новые функциональные свойства и изменяют физико-хими¬
ческие свойства композиций. В качестве активных веществ в рецепту¬
рах жидких СМС широко применяются анионоактивные ПАВ (алкил-
сульфонаты натрия, алкилсульфаты вторичных спиртов) и неионоген¬
ные ПАВ (синтанол ДС-10, синтамид-5 и др.). Разработка рецептур
жидких СМС, как правило, проводится путем предварительного
исследования бинарных смесей ПАВ и их влияния на физико-химичес¬
кие свойства готового продукта. Для большинства бинарных смесеи,
содержащих менее 15% (масс.) синтакола ДС-10, происходит пони*е’164нИе вязкости при возрастании температуры. При увеличении содержа¬
ли синтанола ДС-10 более 15% (масс.) наблюдается расслаивание
раствора. Используя полученные данные, можно оценить однородность
и стабильность композиций, прогнозировать свойства моющих средств
и максимально использовать возможности расфасовочного оборудова¬
ния.Трудности, связанные с сохранением однородности и прозрачности
композиций жидких СМС при введении в них полезных добавок и
щелочных электролитов, являются одной из причин, сдерживающих
создание моющих средств для хлопчатобумажных тканей. В некото¬
рых зарубежных странах моющие средства выпускаются в виде непро¬
зрачных суспензий с относительно небольшим содержанием ПАВ- 10-
15% (масс.) - в сочетании с 20 - 30% (масс.) полезных добавок. Такая
товарная форма позволяет расширить сырьевую базу производства
жидких СМС и сферу их применения. В состав непрозрачных жидких
СМС, как правило, входит смесь анионоактивных и неионогенных ПАВ
в количестве 10 - 15% (масс.); 20 - 25% (масс.) конденсированных
фосфатов; 3-5% (масс.) силиката натрия, 1,5 - 3,0% (масс.) карбокси-
метилцеллюлозы. Для стабилизации дисперсий используются водо¬
растворимые полимеры, а также сополимеры винилметилового эфира с
малеиновым ангидридом, стирола с акриловой кислотой и др.Важным компонентом жидких СМС являются конденсированные
фосфаты, в частности триполифосфат калия. Триполифосфат калия
повышает моющую способность композиции, но ограниченная его
растворимость в воде не позволяет использовать его в рецептурах
жидких СМС. Из всех антиресорбционных добавок наиболее приемле¬
мым является декстрин, так как он совместим с моющим составом
жидких СМС.В нашей стране выпускаются жидкие СМС различного назначения :
для стирки изделий из шерстяных, шелковых, синтетических и искус¬
ственных тканей; универсальные моющие средства для всех видов
тканей; низкопенные жидкие СМС и др. Наиболее распространенные
рецептуры жидких СМС представлены в табл. 21.75 - 78% жидких СМС, выпускаемых отечественной промышлен¬
ностью, предназначаются для стирки шерстяных, шелковых и синте¬
тических тканей. В небольшом количестве выпускаются средства
универсального назначения (с антистатическим действием) для стирки
в холодной воде и др.Увеличение производства химических волокон и изделий из них
вызывает необходимость снижения температуры стирки до 60 °С с
сохранением дезинфицирующего действия, раньше дезинфекция
осуществлялась в процессе кипячения белья. Введение в состав
рацептур СМС специальных дезинфицирующих веществ позволяет
Решить этот вопрос.Актуальными являются вопросы снятия статического электричест¬
ва с изделий из электризующихся тканей, что требует создания компо¬
зиций моющих веществ с антистатическим действием. При этом сорби-165
Таблица 21. Рецептуры жидких СМС [в % (масс.)]Наименование компонентовСМС дляСМС дляСМС длявсех видовшерстяных,стирки втканей (уни¬шелковых ихолоднойверсальногосинтетическихводеназначения)тканейНизкопенньцСМС для все),
видов тканиПоверхностно-активные веществ*(на 100% основного вещества):оксиэтилированные жирные спирты
(синтанол ДС-10)
алкилбенэолсульфонаты натрия
алкилсульфонаты натрия
калиевые соли СЖК (фр. С црС ц)
диэтаноламиды СЖК (фр. С до — С13)
алкилсульфаты первичных спиртов
алкилсульфаты вторичных спиртов
Триполифосфат калия
Триполифосфат натрия
Оптические отбеливатели
Отдушка парфюмерная17,024.03.010.025,08,020,02,05,011,0-6,02,0-2,0—10,0—10,0—-4,0_т7,06,010,03.52,016,5_2,0——0,20,10,20,20,20,10,20,2руемость антистатиков должна значительно превосходить сорбируе-
йлость моющих веществ, что обеспечит удаление последних в процессе
ополаскивания изделий после стирки, в оставшийся на волокнах
антистатик обеспечит необходимый антистатический эффект.Одним из путей повышения эффективности жидких и пастообраз¬
ных СМС является введение в их состав химических отбеливателей и
энзимов, которые способствуют химическому отбеливанию белья и
удалению белковых пигментных загрязнений, трудно смываемыхобычными моющими средствами.Таким образом, получат развитие следующие виды жидких СМС:
универсального назначения (высокопенные - для ручной и низкопен¬
ные - для машинной стирки изделий из всех видов тканей); для
хлопчатобумажных, льняных и смешанных тканей, содержащие
химические отбеливатели (пероксид водорода, перборат и перкарбо-
нат натрия); с дезинфицирующим и антистатическим действием ДлЯ
синтетических тканей, шерсти, шелка, в том числе для стирки в
холодной воде. Преимущественное развитие получат жидкие СМС
комплексного действия, с химическими отбеливателями, энзимами.Выпуск жидких СМС для хлопчатобумажных, льняных тканей #
универсального назначения будет снижаться. Потребность в такого
вида жидких СМС будет удовлетворяться за счет порошкообразных
СМС аналогичного назначения.	Ц1667.3. Тара для пастообразных и жидких СМС и их расфасовкаВ качестве упаковки для жидких и пастообразных СМС широко
используются пластмассовые бутыли, канистры и другие емкости из
полимерных материалов. Этому способствует низкая стоимость поли¬
мерных материалов, малые затраты на их производство, эстетичность,
разнообразие форм и оформления тары из полимеров, ее небольшой
вес, что ведет к снижению расходов на транспортировку готовой
продукции.Основным методом изготовления выдувной тары из полиэтилена
высокой и низкой плотности, полипропилена, полистирола, твердого и
мягкого (пластифицированного) поливинилхлорида, ацетата целлюло¬
зы, полиамида и различных сополимеров является экструзия с разду¬
вом, т.е. выдувное формование. Данный способ основан на раздуве
нагретой заготовки из термопласта, помещенной в форму определен¬
ного объема и конфигурации. РазДув разогретых заготовок произво¬
дится обычно сжатым воздухом, после раздува отформованные изде¬
лия охлаждают.Заготовки из полимерных материалов, подаваемых в выдувную
форму, представляют собой полые трубки. Выдувные формы состоят из
двух, трех, а иногда и большего числа разъемных частей.Линия разъема формы располагается таким образом, чтобы обеспе¬
чить легкое удаление изделия после окончания формования.Процесс изготовления тары методом выдувания состоит из следую¬
щих операций: зажима трубчатой полимерной заготовки; отделения-	излишков материала; формования и калибровки горловины; сварки
концов трубчатой заготовки; раздува заготовки с удалением излиш¬
него воздуха из полости формы; охлаждения отформованной тары;
удаление облоя и отходов материала; удаления готового изделия из
формы.После формования осуществляется нанесение печати на тару с
помощью трафаретов, установленных в форме, декорирование тары
тиснением или с помощью высекаемой в форме этикетки.Для изготовления полимерной тары на месте ее потребления орга¬
низуются тарные цехи и участки, рассчитанные на выпуск 20 - 30 млн.
единиц тары в год. Одновременно обычно выпускается 4-5 видов
тары емкостью 0,1 - 2,0 л.Основными стадиями технологического процесса изготовления
выдувной полимерной тары являются: прием и складирование сырья;
подготовка сырья, предусматривающая его растаривание, смешивание
с переработанными отходами, подсушку и окраску; формование тары;
Удаление отходов, образовавшихся при формовании (грата, облоя);
механическая обработка тары (вырезка горловин, разрезка и т.д.);
контроль качества и отбраковка дефектных изделий; упакование
готовых изделий или их передача на последующее декорирование;
заполнение продуктом и укупоривание. Вспомогательными операция¬
ми являются дробление, гранулирование отходов и их возвращение на
п°вторную переработку.167
Таблица 22. Характеристика экструзионно-выдувных агрегатовгПокипелиТип агрегатамодульный,однопози¬ционныйсреднейпроизводи¬тельности,однопози¬ционныйроторный^*МНОГОПОЗИ*ЦИОННЫЙСредняя производительность, шт/ч600120010000Требуемое количество:агрегатов1791одноместных выдувных форм171820Суммарно установленная289423185 Ммощность, кВтлСуммарно занимаемая площадь, м24710054 11Суммарная металлоемкость, т31545,915 ЩЧисленность обслуживающего персонала, чел.231В качестве основного технологического оборудования используют¬
ся экструзионно-выдувные агрегаты и термопласт-автоматы (литьевая
машина) для изготовления выдувных изделий и укупорочных средств.
В производстве СМС для изготовления полимерной тары используется
экструзионно-выдувное оборудование трех типов: однопозиционные
агрегаты-модули (300 - 750 шт/ч), агрегаты средней производительнос¬
ти (800 - 3000 шт/ч) и роторные агрегаты большой производительности
(свыше 3000 шт/ч). Сравнительная характеристика агрегатов различно¬
го типа и технико-экономические показатели их работы при обеспе¬
чении производства тарой в количестве 10 тыс. шт/ч представлены в
табл. 22.Главными условиями создания современного производства выдув¬
ной потребительской тары, как и других процессов переработки
пластмасс, являются правильный выбор основного технологического
оборудования, его рациональное размещение, автоматизация и меха¬
низация технологических операций. Технологическая схема производ¬
ства полимерной тары расфасовки жидких и пастообразных СМС
(рис. 35) включает ряд машин и автоматов, соединенных между собой
транспортными средствами для перемещения сырья, тары и фасован¬
ного продукта.Гранулированное, полимерное сырье из бункера и измельченные
отходы из дробилки 4 перемешиваются в смесителе 3 и подаются в
экструзионно-выдувной агрегат 6.Готовая тара испытывается в автомате 8 на герметичность и накап¬
ливается в бункере 9. Через питатель 10 полимерная тара попадает в
сортирующее устройство 11, из которого поступает в дозируюшии
автомат 12, куда одновременно подаются фасуемые жидкие или168 11ряс. 35. Технологическая схема производства полимерной тары:1 — бункер полимерного сырья; 2 — бункер измельченных отходов; 3 — смеситель; 4 — ножевая
дробилка; 5 — пневмолиния; 6 — экструзионно-выдувной агрегат; 7 — расходный бункер; 8 — автомат;
$ - бункер; Ю —питатель; Н — сортирующее устройство; 12 — дозатор; 13 — укупоривающий автомат;
14 — магазин для колпачков; 15 — магазин с этикетками; 16 — этикетирующая машина; 17 — устройст¬
во для развертывания картонных заготовок; 18 — магазин для картонных заготовок; 19 — установка
для упаковки в картонные ящики; 20 — машина для заклейки ящиков; 21 — штабелеформующая
машинапастообразные СМС. После заполнения продуктом бутылки или фла¬
коны поступают в укупоривающий автомат 13, куда одновременно
поступают колпачки от магазина 14. Далее флаконы проходят через
автомат этикетирования 16 и автоматами 19 и 20 укладываются в
картонные ящики. Картонные ящики с помощью штабелера 21 склады¬
вают на поддоны и отправляют на склад или потребителям.7.4.	Рецептуры и технология получения кусковых СМСВ настоящее ^время в нашей стране ежегодно выпускается более
миллиона тонн СМС различного назначения, но, несмотря на это,
потребление хозяйственного мыла на душу населения остается до¬
вольно высоким и составляет в среднем около 2 кг/год.Для производства хозяйственного мыла расходуется наряду с
синтетическими жирными кислотами значительное количество пище¬
вых жиров растительного и животного происхождения. Снижение
расхода пищевого сырья на производство хозяйственного мыла явля¬
ется важной народнохозяйственной задачей. Эта задача может решать¬
ся путем организации промышленного производства кусковых СМС
для ручной стирки изделий вместо выпуска хозяйственного кусково¬
го мыла.Несмотря на широкий ассортимент СМС, выпускаемых в виде
порошков, паст, жидкостей и наличие большого количества стираль¬
ных машин, применяемых в быту, хозяйственным мылом пользуется169
значительная часть населения, особенно в южных районах наще«
страны. Это связано с традицией стирки кусковым мылом, климащ.
ческими условиями, большой эффективностью при отмывании загрЧз.
нений с воротников, манжет и других загрязненных мест. Кускову
моющие средства удобны в применении, не пылят, не требуют спец„.
альной тары для упаковки.Учитывая необходимость сокращения потребления пищевых жироЕ
в мыловарении, во многих странах проводятся интенсивные исследова-
ния для создания эффективных кусковых СМС. Задача сводится к
созданию кусковых СМС, которые по моющей и отбеливающей способ-
ности не уступали бы порошкообразным СМС, а по потребительски^
свойствам, эстетичности и действии на кожу соответствовали лучшим
образцам хозяйственного мыла. Кроме того, новые кусковые СМС
должны быть сравнимы по стоимости с хозяйственным мылом средне¬
го и высшего качества и порошкообразными СМС, предназначенными
для ручной стирки белья.Развитие производства кусковых СМС является перспективным.
Кусковое синтетическое мыло начали производить в 1942 г. на основе
синтетических ПАВ (мерзолятов) в смеси с продуктами конденсации
мочевины и формальдегида. Это было мыло с низким содержанием
основного вещества и неудовлетворительными потребительскими
свойствами.'Основными критериями оценки качества кусковых мыл являются
набухаемость в воде и истираемость при применении. В качестве
основы кусковых СМС при общем содержании ПАВ 35 - 40% (масс.)
используются алкилсульфонаты, алкилсульфаты спиртов фракции
Си - С16 и др.Применение алкилсульфонатов, особенно с разветвленным углево¬
дородным радикалом, приводит к получению кусковых мыл с повы¬
шенной липкостью и гигроскопичностью. Для снижения липкости в
композицию добавляют кизельгур.Кусковые синтетические мыла отличаются от жирового мыла мень¬
шей пластичностью: при их хранении происходят структурные изме¬
нения, приводящие к распаду кусков или их набуханию. Получение
синтетических мыл с необходимыми свойствами и качественными
показателями осуществляется путем правильного составления рецеп¬
туры - подбора основных компонентов сырья и полезных добавок.Кусковые СМС изготавливают на основе синтетических ПАВ с
добавками мыла и без них.В первые годы производства кусковых СМС получили распростране¬
ние рецептуры, где синтетические ПАВ - добавки к натуральному
мылу - служили диспергаторами кальциевых солей в моющем раство¬
ре в процессе применения мыла в жесткой воде.В настоящее время большинство рецептур кусковых СМС включают
в свой состав синтетические моющие средства, связывающие веществе,
пластификаторы, умягчители воды, диспергаторы, антиокислители,
вещества для защиты кожи рук и ряд других полезных компонентов,170Таблица 23. Рецептуры кусковых СМС^^новаяиеСодержание компонентов, % (масс.)компонентовСША (ФранцияНидер¬ландыИспанияАнглияСССРдякиябеизолсу льфенаты12-1310-40 -422430402020натриядеионогенные ПАВ-- ---16--2ОлеинсуЛьфонаты натрия—- 15-80——-*——Триполифосфат натрия10-2' 45-65 27-75251016341030дифосфат натрия2-15— —1—■“*—20Гидрокарбонат натрия25-55— —8И——35102Силикат натрия0-5— —737,5-*—Сульфат магния0-5- 10—2033013,5———Моноэтаноламиды—— —*!-——2‘р-6Карбонат натрия—— ——10————Крахмал, тальк, каолин—10-20 -—5———10Вода, сульфат натрия5-254-25 5-2015717241519необходимых для улучшения потребительских свойств. Некоторые
рецептуры кусковых СМС представлены в табл. 23.Наиболее широкое применение в кусковых СМС получили такие
ПАВ, как алкилбензолсульфонаты натрия, алкилсульфаты первичных
'спиртов, а в настоящее время и а-олефинсульфонаты. Кусковые СМС
на их основе обладают достаточной прочностью, умеренной набухае-
мостью и истираемостью, высокой моющей способностью. Снижение
вредного воздействия кусковых СМС на кожу достигается введением
в их состав таких веществ, как ланолин, алкилоламиды жирных кис¬
лот, растительные масла, лицитин, глицерин и др.Для образования гладкой и глянцевой поверхности куска в рецеп¬
туру вводят целлюлозу и поливинил. Важным компонентом в составе
кусковых СМС, так же как и в рецептурах порошкообразных СМС,
являются различные фосфаты, особенно триполифосфат натрия. В
большинстве рецептур кусковых СМС он содержится в значительных
количествах, что повышает их моющую способность при стирке изде¬
лий в морской и жесткой воде.Из-за низкой пластичности синтетических моющих веществ, по
сравнению с натуральным мылом, получение кусковых СМС представ¬
ляет определенные трудности. С целью облегчения изготовления
кусков к СМС добавляют различные наполнители - крахмал, пшенич¬
ную муку и др. Для улучшения потребительских свойств и эстетичнос¬
ти в -состав СМС вводят отдушку, красители, антиоксиданты, оксид
титана, консерванты и др.Содержание влаги в кусковых СМС составляет от 5 до 20-25%(масс.)
И зависит от вида ПАВ, концентрации триполифосфата натрия и других171
солей, способных образовывать кристаллогидраты. При содержание
влаги менее 3% (масс.) переработка массы затруднена, а при повыщец.
ном содержании влаги куски не обладают необходимой твердостью, в
настоящее время разработаны технология и оборудование для полу,
чения кусковых СМС на полусинтетической основе.Развитию технологии производства СМС в кусковой форме д0
настоящего времени уделялось меньше внимания, чем порошкообраз.
ным и жидким СМС, поэтому в литературе опубликовано незначитель¬
ное количество работ, посвященных этой теме. Краткая характеристи¬
ка некоторых способов получения кусковых СМС представлена ниже.
Согласно пат. 3481880 США, для получения кускового СМС готовят
смесь, содержащую 12,3 вес. ч. кальцинированной безводной соды-
35,8 вес.ч. КаНСОз'КагСОз'21120; 31,1 вес.ч. толуоЛсульфоната натрия
и небольшое количество диоксида титана и отдушки. Компоненты
тщательно перемешивают в смесителе и на смесь через форсунку
напыляют сначала алкилбензокислоту со скоростью 0,03 кг/с, а затем
необходимое количество воды с растворенным в ней красителем.Получение кусковых СМС, согласно пат. 1576756 Франции, осущест¬
вляется смешением алкилбензолсульфоната и триполифосфата натрия
(0,5:1) с водным раствором жидкого стекла и крахмалом. Готовую
смесь пропускают через вальцы и формуют.Кусковые СМС методом прессования порошка (пат. 1522574 Франции)
предлагается получать следующим образом. В смеситель загружают
10 вес.ч. триполифосфата натрия, 10 вес.ч. N82803, 10 вес.ч. №гСОз и
10 вес.ч. 30%-го раствора силиката натрия. Смесь перемешивают, к ней
добавляют 30 вес.ч. сульфата натрия, 5 вес. ч. крахмала, 23,7 вес.ч.
алкилбензолсульфоната натрия, 11 вес. ч. углекислого аммония. После
перемешивания в течение 15 мин смесь выгружают, дробят в дробил¬
ке, просеивают на сите и подают на прессование.Как следует из опубликованных патентов, существуют два способа
получения кусковых СМС: прессованием порошков ("сухой” способ) и
формованием композиции ("мокрый” способ).Технология получения кусковых СМС прессовани¬
ем включает следующие основные стадии: размол порошков; смеши¬
вание размолотых порошков; прессование сухой смеси; расфасовка
кусковых СМС.Сыпучее сырье, используемое для производства кусковых СМС,
предварительно измельчают, просеивают и в необходимых соотноше¬
ниях загружают в смеситель периодического действия 3 (рис. 36).
Степень измельчения сырья играет важную роль - от нее зависят
качественные показатели готового продукта. После окончания загруз-
ки сыпучего сырья в смеситель 3 насосом-дозатором 2 из емкости ^
загружают жидкое сырье. Жидким сырьем может служить алкилбен-
золсульфокислота или смесь алкилбензолсульфоната натрия с жидким
стеклом и другими компонентами. Содержание жидкого стекла в
смеси, необходимого для получения продукта хорошего качества,
составляет от 0,5 до 35% (масс.).172рис. 36. Технологическая схема получения кусковых СМС методом прессования:1 - емкое» иля жидкого сырья; 3 — шеос-домтор; 3 — смеситель сыпучего и жидкого сырья; 4 —
ленточный транспортер; 5 — промежуточный бункер; 6 — молотковая дробилке; 7 — расходныебункеры; 8 — загрузочная воронка; 9 — пресс; 10 — вентилятор; 11 — циклоны-разгрузители; 12 —
шлюзовые питателиДля эффективного проведения последующих операций технологи¬
ческого процесса необходимо следить за содержанием влаги в смеси,
так как ее избыток снижает сыпучесть порошкообразных продуктов в
смесителе. Для устранения липкости порошкообразной смеси в качест-
-ве компонентов сырья применяют вещества, связывающие воду в
кристаллогидраты.В зависимости от свойств смешиваемых компонентов может воз¬
никнуть необходимость в охлаждении или нагревании смеси с целью
ускорения процесса кристаллизации воды, содержащейся в сырье.
Порошкообразная смесь из смесителя 3 с помощью ленточного транс¬
портера 4 загружают в промежуточный бункер 5. Под бункером уста¬
новлены молотковая дробилка 6 и сито, обеспечивающее отсев частиц
размерами 0,10 - 0,15 мм. Просеянный порошок с помощью вентилято¬
ра 10 транспортируется по трубопроводам в циклон-разгрузитель 11 и
через шлюзовые питатели 12 загружается в расходные бункеры 7. Из
расходного бункера порошкообразная смесь поступает на прессование
в машину 9 через загрузочную воронку 8.Для обеспечения равномерной подачи и постоянства насыпного веса
порошка в бункерах 7 и воронке 8 установлены вибраторы. Важным
фактором для успешного проведения прессования является стадия
предварительного сжатия порошка, необходимая для удаления возду¬
ха. Большое количество воздуха в порошке снижает производитель¬
ность процесса, а оставшийся в куске воздух снижает его прочность,
придает ему хрупкость и рыхлость. Поэтому при предварительном
сжатии воздух выходит из порошка и его объем уменьшается на 25%.
Прессование является окончательной и важнейшей стадией технологи¬
ческого процесса. Операцию осуществляют в машине, оборудованной17а
пресс-формой - ячейками конической формы (для облегчения удале.
ния спрессованного куска). В эти ячейки с помощью загрузочного
устройства, отрегулированного на подачу от 250 до 400 г, загружаю?
порошок и подвергают его предварительному сжатию, а затем оконча-
тельному прессованию. Прессование производят при давлении не ниже3	МПа. После освобождения пресс-формы от кусков осуществляют ее
очистку вращающимися щетками. После очистки внутренние части
ячеек смазывают особыми смазывающими порошками (тальком
каолином, крахмалом, порошкообразным 8Юг и т.д.), которые создаю?
тонкую пленку на рабочих поверхностях, соприкасающихся с продув-
том. Для обеспечения съема спрессованных кусков с пуансонов (в 33.
висимости от рецептуры) пуансоны или пресс-форму или и то и другое
вместе охлаждают или нагревают. Готовые куски после пресс-формы
направляют на упаковку. Важным преимуществом ”сухого” способа
получения кусковых СМС являются простота аппаратурного оформле¬
ния, гибкость в создании рецептур, низкий расход электроэнергии.Технология производства кусковых СМС формо¬
ванием осуществляется аналогично процессу получения кускового
мыла прессованием и включает следующие основные стадии .‘смеши¬
вание порошкообразного и жидкого сырья в смесителе; вальцевание
массы на пятивалковом каландре; формование массы в шнековом
смесителе - экструдере с подогреваемой головкой; нарезание бруска
на куски определенного размера; созревание кусков на стеллажах или
в сушилке непрерывного действия с подачей холодного воздуха;
штамповка кусков после созревания; расфасовка и упаковка штампо¬
ванных кусков.Сыпучее сырье (рис. 37) из расходных бункеров 2 поступает на
ленточные дозаторы 3 и с помощью ленточного транспортера 4 загру¬
жается в смеситель периодического действия 5, где с помощью форсу¬
нок распыляется жидкое сырье, подаваемое из расходных емкостей 1.
Сыпучее и жидкое сырье дозируется в смеситель в соотношении,
предусмотренном рецептурой. Смешивание компонентов в смесителе
является наиболее важной стадией процесса, определяющей качество
готовых СМС. В зависимости от типа применяемых ПАВ процесс
смешивания может протекать по-разному. В случае применения■	водного раствора алкилбензолсульфоната натрия смешивание прово¬
дят до полной гомогенизации смеси. При применении сульфокислот
сначала проводят ее нейтрализацию карбонатом натрия, а затем
полученный продукт смешивают с другими компонентами сырья.
Операция, смешивания полностью автоматизирована, компоненты
сырья дозируются в определенной последовательности с заданными
интервалами.Тщательно перемешанная смесь компонентов из смесителя непре¬
рывно поступает в пятивалковый каландр 6, где прокатывается в
тонкие листы с образованием из них стружки. Тонкую стружку из
каландра с помощью элеватора 7 подают в загрузочную воронку экст'
рудера 8. Обрабатываемая масса попадает сначала в предварительный174Рис. 37. Технологическая схема получения кусковых СМС методом формования:] _ расходные емкости для жидкого сырья; 2 — расходные бункеры сыпучего сырья; 3 — ленточ¬
ные дозаторы; 4 — ленточный транспортер; 5 — смеситель периодического действия; 6 — пятивалко-
вый каландр; 7 — элеватор; 8 — экструдер; 9 — машина для нарезания на куски; 10 — камера для
дозревания кусков; 11 — вентиляторы; 12 — пресс для формования кусков; 13 — упаковочный авто¬
матэкструдер, а затем с помощью шнека через фильеры выдавливается в
вакуумную камеру и поступает на шнек основного экструдера. Пос¬
ледний оснащен обогреваемой головкой и насадкой для придания
массе формы бруска необходимого сечения. Сформованная масса
выходит из экструдера и попадает в резательную машину 9, где форми¬
руются куски заданного размера и веса. С помощью транспортирующих
устройств куски подают в камеру для дозревания 10, работающую в
непрерывном режиме.Здесь завершаются процессы гидратации солей и кусок приобретает
необходимую прочность и твердость.-В камеру вентиляторами 11
нагнетается холодный воздух для ускорения процесса затвердевания
кусков.Затвердевшие куски непрерывно подают в аппарат 12 на прессова¬
ние, где им придают желаемую товарную форму. Конечной стадией
процесса являются упаковка и расфасовка, осуществляемые автомати¬
ческой машиной 13.Разработанные автоматические промышленные линии имеют произ¬
водительность по готовому продукту от 1500 до 2000 кг/ч. При произ¬
водстве 1 т кусковых СМС на автоматических линиях по указанной
технологии расходуется до 20 - 50 кг водяного пара, 5 - 10 м3 воды
для охлаждения, 60 - 100 м3 сжатого воздуха и 130 - 170 кВт электро¬
энергии.175
8.	ОХРАНА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫПри производстве синтетических моющих средств в окружающую
среду выбрасываются отработанный теплоноситель, содержащий пыль
СМС, отработанные газы отделения сульфирования (сульфатирования)
воздух аэролифтов и воздух после рукавных фильтров аспирзционных
систем (с участков пыления при транспортировке, растарке, перегруз,
ке и переработке компонентов и готового продукта).Пыль (или аэрозоль) компонентов СМС и готового продукта состоит
из макроскопических частиц размерами менее 1 мкм. Скорость осаж-
дения частиц аэрозоля очень мала, и они могут неопределенно долгое
время находиться во взвешенном состоянии. Пыли, как порошки,
обычно полидисперсны, т. е. частицы их дисперсной (твердой) фазы
имеют неодинаковый размер.Для очистки газов и воздуха от пыли применяются пылеулавлива¬
тели и воздушные фильтры. Пылеулавливатели служат для предва¬
рительной очистки газов и воздуха с целью улавливания пыли для
возврата ее в производство и для их санитарной очистки перед выбро¬
сом в атмосферу. Фильтры служат для очистки воздуха, используемого
в пневмотранспортирующих линиях, и воздуха аспирационной си¬
стемы.8.1.	Очистка отработанного газа от триоксида и диоксида серыСовременная очистка отработанных газов, содержащих небольшое
количество триоксида и диоксида серы, заключается во влажном их
осаждении в последовательно соединенных электроосадителе и
санитарной колонне.	ЦВ электроосадителе и колонне протекают реакции:	I802 + 2№ОН = №250з + Н20; 503 + 2№ОН = N82804 + Н20; I
N328(1)3 + 0,5О2 = N32804.Электроосадитель японской фирмы „КАО” предстзвляет собой
вертикзльный зппзрзт с осздительными плзстинчзтыми электродзми и
коронирующими медными электродами сечением в форме шести-
грзнной звезды. Нз коронирующие электроды подается постоянный
ток высокого напряжения. Для предотвращения контакте газз с
опорными изоляторами используется горячий воздух, нагнетземый
вентиляторами. Электроосадитель снабжен двумя системами ороше¬
ния: в нижней части установлен ороситель постоянного действия,
увлажняющий газы, поступающие в аппарат на очистку; в верхней
части - промыватель периодического действия, работающий в момент
отключения напряжения на электроосадителе и смывающий осевшую
жидкость с электродов. Орошение осуществляется водным раствором
каустической соды, для орошения используется часть воды, циркули¬
рующей в скруббере.Г176Газ поступает в нижнюю часть электроосадителя. Для равномерного
распределения потока по сечению аппзрзтз нзд выходным пзтрубком
устзновленз рзспределительнзя решеткз. Увлзжненный гзз проходит
через сильное электрическое поле, при этом мельчайшие капли,
насыщенные 802 и 8О3, заряжаются и оседают на поверхности осади¬
тельного электрода. Часть капель осаждается на коронирующем
электроде. Осевшая жидкость периодически смывается с электродов
раствором соды и стекает в нижнюю часть электроосадителя в прия¬
мок, откуда откачивается в отделение приготовления композиции:
часть раствора используется на повторное орошение электродов.Содержание триоксида и диоксида серы после электроосади-
хеля - 0,04 и 0,85 г/м3, степень очистки - 99%.После электроочистки газ поступает на окончательную промывку и
очистку в санитарную колонну, где он орошается крепким раствором
щелочи. Колонна заполнена насадкой из керамических колец Рашига
или насадкой „Инталокс”. Насздкз в колонне рзсползгзется нз нес¬
кольких метзллических решетчзтых полкзх. Подзчз орошзющего
растворз осуществляется сверху колонны через распределительную
систему. Аппарат работает по принципу противотока: воздух подается
снизу и, проходя через наездку, контактирует с орошающей жид¬
костью. Содержащиеся в воздухе триоксид и диоксид серы взаимо¬
действует с раствором щелочи, очищенный воздух выбрасывзется в
атмосферу.Содержзние триоксидз и диоксидз серы после скрубберз не должно
превышать соответственно 0,01 и 0,1 г/м3.На ряде предприятий в отделении сульфирования (сульфатирова¬
ния) из триоксида серы получают серную кислоту: в период пуска и
остановки отделения сульфирования газовая смесь 8О3 - воздух -
направляют на узел улавливания серной кислотой. Этот узел состоит
из улавливзющего скруббера и системы циркуляции растворов серной
кислоты 98%-й концентрации. Газ, содержащий 8О3, проходит через
колонну с наездкой. Концентрация серной кислоты автомзтически
поддерживзется нз уровне 98%. Свежзя водз для разбавления кислоты
подается в циркуляционный насос. Гзз из скрубберз напрзвляется на
дальнейшую очистку в электрофильтр, где по анзлогии вышеприве¬
денного электроосздителя проводится очистка на электродзх с ороше¬
нием рзствором кзустической соды.8.2.	Технологические схемы очистки газов и воздухаОтработзнный теплоноситель после распылительной сушилки
представляет собой аэрозоль - парогазовоздушную смесь, состоящую
из продуктов полного и неполного сгорания природного газа (Н2О, 62,
С02, СО, альдегидов, кетонов и др.), а также несульфированных
Углеводородов, входящих в состав поверхностно-активных веществ
Распыляемой композиции.■	Кроме того, отработанный теплоноситель содержит мельчайшие
1вердые частицы (пыль) СМС. Его концентрация на выходе из сушиль-177
ной башни составляет 2-7 г/м3. Очистка отработанного теплоносите-
ля после распылительной сушилки перед выбросом в атмосферу
производится в циклонах, мультициклонах, электрофильтрах ипц
скрубберах влажной очистки. Концентрация пыли в отработанном
теплоносителе после очистки до'лжна быть минимальной.Очистку транспортирующего воздуха осуществляют в циклонах,
рукавных тканевых фильтрах или скрубберах. Концентрация пыли в
воздухе, выбрасываемом в атмосферу, после рукавных фильтров не
должна превышать 0,01 г/м3. Пыль, уловленная в рукавных фильтрах,
возвращается в производство.Воздух аспирационной системы также представляет собой аэро¬
золь, содержащий пыль сыпучих компонентов: триполифосфата нат¬
рия, соды кальцинированной, сульфата натрия, отбеливателей, эн¬
зимов и готового порошка.В системе аспирации предусмотрена очистка воздуха путем улав¬
ливания пыли сыпучих материалов на участках движения транспор¬
теров, конвейеров, на узлах растаривания, расфасовки и т. п. Аспи-
рационная система оснащена индивидуальными вентиляторами и
рукавными фильтрами. Уловленная пыль системами аспирации утили¬
зируется на участке некондиционных СМС.На рис. 38 представлена принципиальная технологическая схема
очистки теплоносителя от пыли СМС после сушильной башни пенным
скоростным методом газоочистки, разработанным Тульским филиалом
ВНИИХИМПроекта-Запыленный теплоноситель после сухой очистки в циклонах при
температуре 80 - 90 °С и содержании пыли СМС до 0,5 г/м3 под дейст¬
вием тяги вентилятора 2 поступает в нижнюю часть скруббера 1,
проходит через контактные рабочие зоны 3, очищается в них от пыли
СМС, выходит из верхней части скруббера и выбрасывается в атмос¬
феру. На тарелках аппарата поддерживается определенный уровень
воды, оптимальный для поглощения пыли СМС. В схеме предусмот¬
рена емкость 4, служащая для опорожнения скруббера по линии слива
раствора при насыщении абсорбента. Для откачки последнего на
приготовление композиции служит насос 5.Концентрация пыли в теплоносителе при очистке этим способом
достигает 0,01 г/м3.На рис. 39 представлены схемы действующих установок очистки
теплоносителя после распылительной сушилки.Установка мощностью 30 тыс. т/год (см. рис. 39, с) имеет двухсту¬
пенчатую систему очистки, состоящую из четырех циклонов 2 и двух
пустотелых скрубберов 3, работающих параллельно. Циклоны имеют
тангенциально расположенный входной патрубок небольшого сечения,
короткую конусную часть и патрубок малого сечения для выгрузки
пыли. Уловленная пыль через шлюзовые затворы, установленные ПОД
каждым из циклонов, ссыпается на транспортер, либо пневмотраН-
спортом возвращается в сушилку. Газы из циклонов поступают в
нижнюю часть скруббера тангенциально. Скрубберы орошаются раст¬178	11Рис- 38. Технологическая схема очистки теплоносителя от пыли СМС:1 — скруббер; 2 — вентилятор; 3—контактные рабочие адны;^ — емкость для насыщенного айсор-
бенп;*-насосРис. 39. Схемы установок очистки теплоносителя после распылительной сушилки:о - установка "Кестнер”:! - сушилка; 2 —циклоны (4 шт., О = 1800 мм); 3- скрубберы (2 шт.,
0“ 2400 мм); 4 — система пневмотранспорта уловленной в циклонах пыли; б — установка "Лурги**:
сушилка; 2 — циклоны (4 шт., О » 1600 мм); 3 — вентилятор; 4 — система пневмотранспорта пыли
*» батарейного циклона; 5 — батарейный циклон; 6 — предварительный улавливатель; в — установка
Баллестра”: 1 — сушилка; 2 — циклоны (12 шт., О = 1000 мм); 3 ~~ скруббер; 4 — система пневмотранс¬
порта циклонной пыли; г —установка в г.Кивиыли: 1 — сушилка; 2 —циклоны ЦН-15 (6 шт., С =
* 800 мм); 3 — скрубберворами СМС концентрацией до 30% (масс.). Подаваемые растворы СМС
образуют пленку на стенках скруббера. Применяются и скрубберы
Вентури с подачей орошающего раствора в конфузорную часть.На установке типа „Лурги” (см. рис. 39,6) система очистки газов
Трехступенчатая. Первая ступень - предварительный улавливатель 6,
где при повороте газового потока на 90 °С отделяются наиболее круп-
|*ьге частицы СМС. Вторая ступень - четыре конусовидных циклона 2.
Циклоны имеют форбункеры, спиральные входной и выходной пат¬179
рубки большого сечения. Третья ступень очистки - батарейный циц.
лон 5, состоящий из двух секций, в каждой из которых по 96 циклоц.
ных элементов диаметром 230 мм с восьмилопаточными закручиваю,
щимися устройствами.Уловленная пыль из улавливателя 6 и циклонов 2 через шлюзовые
затворы сбрасывается по течкам на транспортер порошка из сушилки.
Пыль из батарейного циклона 5 пневмотранспортом возвращается в
сушилку, а очищенные газы выбрасываются вентилятором в атмос¬
феру. На некоторых заводах СМС зта установка дополнена влажной
очисткой.На установке мощностью 60 тыс. т/год (см. рис. 39, в) система очист¬
ки теплоносителя после сушилки состоит из двух ступеней очистки: 12
циклонов и скрубберов. Циклоны имеют спиральный входной патру¬
бок, развитую коническую часть с цилиндрической вставкой. Отли¬
чительная особенность этих циклонов - наличие спирального пыле¬
спускного канала на боковой поверхности. Канал на боковой стенке
препятствует образованию пылевого жгута. ,Выгрузка уловленной пыли осуществляется периодически через
шлюзовые питатели с электроприводом и пневмотранспортом воз¬
вращается в сушилку. Система обеспыливания отработанного тепло¬
носителя на однотипных отечественных установках производитепь--	ностью 60 тыс. т СМС в год дополнена центробежным скруббером 3
(см. рис. 39, г).На установке типа „Баллестра” (см. рис. 39, в) воздух из сепаратора
аэролифта очищается в шести циклонах 2 и дополнительно установлен¬
ном центробежном скруббере 3.Система обеспыливания воздуха на предприятиях СМС, как пра¬
вило, состоит из двух ступеней, включающих циклоны и рукавные
фильтры, причем фильтры работают с импульсной продувкой и встря¬
хиванием.8.3.	Эксплуатационные показатели системы газоочисткиНа улавливание пыли из отходящих газов оказывают влияние
технологические условия эксплуатации сушильных установок; запы¬
ленность отработанного теплоносителя зависит от режима сушки.
Например, с увеличением разрежения в сушилке с 20 до 70 Па запылен¬
ность газов после нее возрастает более чем в 4 раза.Кроме того, с возрастанием давления на форсунках при распылении
композиции увеличивается доля мелких фракций в готовом продукте.
Особенно заметно увеличение фракций до 200 мкм в интервале давле¬
ний 3-6 МПа. При этом заметно возрастает и содержание пыли в
отработанном теплоносителе после сушилки.Содержание пыли в теплоносителе зависит также от типа форсунок
и от состава высушиваемой композиции. При высушивании компози¬
ции с добавлением неионогенных ПАВ содержание пыли в СМС сни¬
жается. Запыленность растет с уменьшением влажности порошка.180Таблица 24. Характеристика работы систем обеспыливания газов
при производстве СМС на установках мощностью 30 тыс. т/годПредпРИЯ1ИЯ СМСЗапыленность, г/м^Степень очистки, %на входе
в систему
очисткина выходе из системы
очисткидо внедрения
скруббера
пенного ско¬
ростногопосле внедре¬
ния скруббера
пенного ско¬
ростногодо внедрения
скруббера
пенного
скоростногопосле внед¬
рения скруб¬
бера пенного
скоростногоПермский завод СМС3,70,0480,008198,7099,78Тосненское ПО "Эра*4,00,0470,010098,8099,75Первомайское ПО7,80,0300,010099,3799,79"Химпром”ПО "Сумгаитбытхим”*5,10,0820,010098,3999,80Чимкентское ПО "Фосфор” 7,20,0430,010099,4099,86ПО "Ангарскнефтеорг-3,750,0400,010098,9099,73синтез”Ташкентский завод СМС4,90,1000,009297,9699,79Славянское ПО "Химпром” 7,50,0900,009298,8099,86Шебекинский химзавод10,20,1500,009298,5399,90ПО "Куйбышевфосфор”15,20,2000,009298,6899,93* Мощность установки 60 тыс. ./год.Объясняется это тем, что при пересушивании композиции происходит
разрыв гранул СМС с образованием мелких осколков, которые и
уносятся газом.При повышении содержания несульфированных соединений в ПАВ
порошок получается липким, увеличиваются его комкование и сле¬
живание. Грубодисперсная пыль слипается лучше, чем мелкая, по¬
скольку внутри крупных гранул сохраняется влага, тогда как мелкие
почти полностью высыхают.Насыпная плотность с частицами пыли размером 30 - 70 мкм со¬
ставляет 300 - 500 кг/м3.Усредненные значения основных показателей, характеризующих
работу систем улавливания пыли при производстве СМС на установ¬
ках мощностью 30 тыс. т/год до внедрения скрубберов влажной очист¬
ки, представлены в табл. 24.Стабильность и эффективность действия аппаратов влажного
обеспыливания и суммарная степень очистки в значительной степени
зависят от работы предыдущих пылеуловителей.В процессе эксплуатации системы влажной газоочистки установле¬
но, что работу скрубберов осложняют два фактора: вспенивание
орошаемого раствора и образование пылевых наростов внутри аппара¬
тов. Содержание СМС в орошаемом растворе в процессе работы посто-181
янно увеличивается за счет улавливания и растворения пыли. Поэте*
му по достижении концентрации 20 - 30% (масс.) часть раствора отка¬
чивается на узел приготовления композиции, а оставшаяся часть
разбавляется водой до содержания СМС 15 - 20% (масс.). Орошение
скрубберов раствором такой концентрации ведет к образованию пену
в аппарате и в сборниках орошаемого раствора. В условиях интенсив¬
ного пенообразования аппарат практически не работает и пыль не
улавливается. Для подавления пены в орошающий раствор добавля¬
ют пеногасители. При орошении скруббера раствором с концентра¬
цией СМС 40% (масс.) пенообразование уменьшается, но раствор такой
концентрации имеет повышенную вязкость и поэтому хуже растека¬
ется по стенкам и хуже контактирует с газом. На несмоченных участ¬
ках осаждается пыль, отложения „замыливаются” и превращаются в
прочные наросты, которые затем образуют плотные отложения. Осо¬
бенно плохо это явление отражается на работе тарельчатых скруббе¬
ров, поэтому на многих скрубберах тарелки демонтированы.Поддерживая заданные концентрацию и уровень раствора в сбор¬
нике, удается снизить пенообразование в скруббере; эффективность
очистки газов при этом составляет не менее 90%.В конце 70-х годов были введены в эксплуатацию заводы СМС
мощностью 60 тыс. т/год с усовершенствованной системой пылегазо-
очистки. Так, например, на Пермском заводе СМС только сухой очист¬
кой достигается снижение запыленности до 0,06 г/м3, на Тосненском
заводе бытовой химии, использующем циклоны и скрубберы, запылен¬
ность отработанного теплоагента поддерживается на уровне 0,04 г/м3.В последние годы специалистами в области очистки газов разрабо¬
таны скрубберы с „кипящим” слоем, создаваемым полиэтиленовыми
шариками, и высокоскоростные пенные скрубберы, используемые в
производстве СМС. Внедрение их в промышленность позволяет сни¬
зить содержание пыли в отработанных газах до 0,01 г/м3 и обеспечить
безотходную технологию производства порошкообразных синтети¬
ческих моющих средств.9.	ОСНОВНЫЕ ПРОЦЕССЫ И АППАРАТЫ ПРОИЗВОДСТВА
СИНТЕТИЧЕСКИХ МОЮЩИХ СРЕДСТВ "9.1.	ТеплообменникиЛюбой технологический процесс получения и переработки химичес¬
ких веществ включает теплообменные процессы. Аппараты, в которых
происходит передача тепла, называются теплообменниками. Для подо¬
грева или охлаждения потоков веществ на химических заводах чаше
всего используются такие теплоносители, как вода, насыщенный или
перегретый пар, хладоагенты, горячие газы и др.На рис. 40 изображена схема стандартного двухходового горизон¬
тального теплообменника. Он состоит из трубного пучка и распреде-
182IIрис. 40. Схема теплообменника типа ТН, горизон-
«льного:1 — крышка; 2 — распределительная камера; 3,1 — пере¬
городки; 4 — кожух; 5 — трубки; 6 — опора; 7 — стяжки; 9 —
трубные решетки; 10 — обтекатель; 11—14 —штуцерыРис. 41. Схема теплообменника спирального:1,2	— спиральные ленты; 3 — распорки; 4 — диски; $ —
штуцер; { — дистанционная приставка; 7 — прокладка; В —
крышка; АиБ —спиральныеканалылительной камеры 2. Трубный пучок заполнен трубками 5, закреплен¬
ными в двух трубных решетках 9. Трубные решетки, крышки, распре¬
делительная камера и кожух приварены к корпусу. Крышки, распре¬
делительная камера и кожух соединяются фланцами. Распределитель¬
ная камера имеет вводный штуцер 14 и выводной штуцер 13 для
подачи и вывода теплоносителя из трубного пространства и перего¬
родку 3 для увеличения времени пребывания теплоносителя в тепло¬
обменнике. Кожух также снабжен двумя штуцерами 11 и 12 для ввода
и вывода теплоносителя, подаваемого в межтрубное пространство.
Кожух устанавливается на двух опорах 6.Для обеспечения зигзагообразного движения теплоносителя в183
межтрубном пространстве установлены перегородки 8, положение
которых зафиксировано стяжками 7.Поток первого теплоносителя направляется через штуцер 14 е
распределительную камеру, откуда он попадает в верхние трубки
пучка; после поворота в правой крышке он проходит по нижни^
трубкам, а затем выводится через штуцер 13.Поток второго теплоносителя через штуцер 11 кожуха попадает в
межтрубное пространство и благодаря наличию перегородок 8 прохо¬
дит зигзагообразно до выводного штуцера 12.Через поверхность труб происходит теплопередача от горячего
теплоносителя к холодному. Потоки горячего и холодного теплоно¬
сителей движутся противотоком. Чем больше поверхность теплооб¬
мена (поверхность труб), тем интенсивнее теплообмен. Для защиты
труб от истирания движущимся веществом в основании штуцера 11
устанавливается обтекатель 10.Трубчатые теплообменники наиболее широко применяются в хи¬
мической технологии, однако возможно применение теплообменни¬
ков и других видов. На рис. 41 изображена схема спирального тепло¬
обменника, характеризующегося интенсивным теплообменом при
незначительных размерах. Поверхность теплообмена у него образуется
двумя спиральными лентами 1 и 2, которые образуют два спиральных
канала Би В прямоугольного поперечного сечения.Первый внутренний виток спирали закреплен распорными дисками4,	которые соединены между собой продольными распорками 3. Для
придания спиралям устойчивости на поверхность ленты приварены
упорные штуцеры 5, расстояния между которыми - 70 - 100 мм.При формировании спирали по торцам каналов закладывают поло¬
совые дистанционные приставки в. Вместе с упорными штифтами они
обеспечивают необходимый зазор между листами. Для стандартных
теплообменников этот зазор составляет 8 — 12 мм.Теплопередача осуществляется через поверхность листовой спира¬
ли. Теплообменники характеризуются высоким коэффициентом
теплопередачи, компактностью конструкции, повышенной скоростью
теплоносителя.9.2.	Хранение сыпучих компонентовВсе сыпучие компоненты, поступающие на завод в железнодорож¬
ных цистернах, железнодорожных вагонах и автоцистернах, разгру
жаются и хранятся в стандартных емкостях, так называемых силосах.
Последние представляют собой цилиндрические вертикальные емкос¬
ти объемом 150 - 600 м3. Триполифосфат натрия, сульфат натрия и
карбонат натрия хранят в силосах из железобетона (рис. 42). Перборат
или перкарбонат натрия хранят в силосах из нержавеющей стали. Все
силосы установлены на единой площадке. Для предотвращения попа¬
дания влаги внутрь силосов над ними, в крытом помещении монти¬
руют циклоны /, рукавные фильтры 2, систему аспирации, трубопро-
воды.184Рис. 42. Силос для сыпучих компонентов:I — циклон; 2 — рукавный фильтр; 3 ~~ корпус силоса;4	— конусное днище; 5 — донный клапанРис. 43. Расходный бункер для сыпучих компо¬
нентов:1 — дозатор; 2 — шнековый питатель; 3 — гибкая встав¬
ка; 4 — конусное пнище; 5 — секретный затвор; 6 — цик¬
лон; 7 — циклон-разгрузитель; 8 — рукавный фильтр; 9 —' вентиляторДнища силосов имеют конусообразную форму. Из конусных днищ 4
сыпучие продукты через донный клапан 5 самотеком поступают в
пневмокамерный или пневмовинтовой насос для подачи сырья в
производство.В конические днища силосов для пербората (перкарбоната) натрия и
карбоната (гидрокарбоната) натрия подается осушенный сжатый
воздух для аэрации содержимого силоса и разрушения образующихся
сводов сырья. Воздух осушен до точки росы (не выше - 40 °С). Кони¬
ческая часть этих силосов соединена с цилиндрической гибкой встав¬
кой. На конусном днище установлен электровибратор, применяемый
для периодического встряхивания конуса и обрушения сводов сырья.Стандартный расходный бункер для сыпучих компонентов показан
на рис. 43. Он служит для приема из силосов сырья и подачи его в
Реактор-приготовитель композиции. Под расходным бункером -
Цилиндрическим аппаратом с конусным днищем 4 - установлен
Шнековый питатель 2 и дозатор 1. Верх бункера оснащен циклоном-
Разгрузителем 7, циклоном 6 и рукавным фильтром 8. Сыпучее сырье
одается в циклон-разгрузитель пневмотранспортом и ссыпается в
УНкер, воздух из циклона-разгрузителя поступает в циклон в, затем в
Рукавный фильтр 8, где очищается от пыли и затем выбрасывается в185
атмосферу. Уловленная пыль с фильтра ссыпается в бункер. Конус
бункера соединен со шнековым питателем гибкой вставкой 3.Управление загрузкой сырья в силоса осуществляется дистанцион¬
но с местного пульта управления. Переключение загрузки с одного
силоса на другой или прекращение загрузки производится автомат-
чески по сигналу уровня верхнего предела загрузки в силосе. Управ-
ление подачей сырья в производство из силосов осуществляется
оператором с центрального пульта управления.9.3.	Насосы для сыпучего сырьяДля разгрузки й перекачки сыпучего сырья применяются главным
образом пневмовинтовые и пневмокамерные насосы.На рис. 44 представлена схема пневмовинтового насоса (шнекового
питателя), используемого для работы с триполифосфатом натрия,
карбонатом и гидрокарбонатом натрия, сульфатом натрия и другими
сыпучими материалами.Винтовые питатели обеспечивают подачу сыпучего сырья в материа-
лопровод, в котором создано избыточное давление воздуха. Утечка
воздуха из материалопровода через питатель должна полностью
исключаться или быть минимальной. Между концом винта и аэрока¬
мерой остается пространство, которое в процессе работы питателя
заполняется сыпучим материалом, образующим так называемую
пробку. Сжатый воздух в камеру поступает через форсунки, которые
сообщаются с аэрокамерой одиннадцатью соплами 17. Через эти сопла
воздух проходит в аэрокамеру 16 и смешивается с транспортируемым
материалом; образующаяся аэросмесь выдавливается через выпускное
отверстие в нижней части аэрокамеры в материалопровод и далее'
транспортируется сжатым воздухом. Со стороны аэрокамеры выход из
кожуха закрыт клапаном 14, который прижимается к торцу кожуха
пружиной. Наличие клапана предотвращает утечку воздуха из пита¬
теля до начала подачи материала или в случае перерыва в транспор¬
тировании материала. Даже кратковременная остановка пневмотранс¬
порта образование пробки. Кожух винта представляет собой цилиндр
Я в котором закреплены сменные втулки 8, 12, 13. Он помещен в
чугунный корпус 10 питателя. Для удобства ремонта внутри кожуха
имеются сменные втулки, применяемые для замены изношенных.
Съемный винт крепится на валу 4 с помощью гайки 6. Зазор между
винтом и кожухом должен быть не более 1 - 1,5 мм. Увеличение
зазора содействует утечке воздуха и снижению производительности
насоса.На рис. 45 изображен пневмокамерный насос (камерный питатель).
Он представляет собой металлический резервуар, верхняя часть
которого выполнена в виде полусферы, а нижняя - в виде полусферы
или конического днища. В верхней части имеется загрузочное отверс¬
тие 1, которое закрывается коническим клапаном 2. Материалопровод4	опущен внутрь камеры питателя. С помощью телескопической186рис. 44. Пневмовинтовой насос (шнековый питатель):I — электродвигатель; 2 — корпус подшипников; 3 — турбина противоточного уплотнения; 4 —
в>л; 5 — винт; 6 — гайка крепления винта; 7 — створчатая эаслоика; 8, 12, 13 — сменные втулки; 9 —
цилиндр; 10 — корпус; И — шпилька; 14 — клапан; 15 — крышка люка; 16 — аэрокамера; 17 —
сопла; 18—камера сжатого воздуха; 19 — станинаРис. 45. Пневмокамерный насос (камерный питатель):1 — загрузочное отверстие; 2 — конический клапан; 3 — корпус; 4 — материалопровод; 5 — аэриру¬
ющее устройство; 6 — труба; 7—насадкаРис. 46. Пневмокамерный насос с нижней выдачей сыпучего материала:1 — загрузочное устройство; 2 — конический клапан; 3 — корпус; 4 — труба; 5 — разгрузочное
Устройство; 6 — форсунка
насадки 7 изменяется расстояние от дна питателя до материалопро.
вода. В днище аппарата вмонтировано аэрирующее устройство 5 из
микропористых керамических плит или другого пористого материала.
Сжатый воздух поступает по трубе 6. В днище питателя вмонтирована
кольцевая форсунка, нижняя часть которой снабжена патрубком для
подачи воздуха непосредственно в камеру.Пневмокамерный насос работает периодически: открывается загру.
зочное отверстие, и камера заполняется сыпучим материалом д0
определенного уровня, затем загрузочное отверстие герметично
закрывается; начинается подача сжатого воздуха, который поступает
между пористой перегородкой и днищем камеры, проникает через
пористый слой в камеру, приводит сыпучий материал в аэрированное
состояние и выжимает его в материалопровод. Сыпучий материал в
аэрированном состоянии, в виде густой суспензии, движется по мате-
риалопроводу. После опорожнения камеры подача воздуха прекраща¬
ется.На рис. 46 показан пневмокамерный насос с нижней выдачей сыпу¬
чего материала без аэрирующего устройства. Он состоит из камеры с
коническим днищем, загрузочного устройства 1 с клапаном и разгру¬
зочного устройства 5, соединенного с материалопроводом 4. Разгру¬
зочное устройство - плавно сужающийся трубопровод, в который
вмонтирована форсунка 6 для подачи сжатого воздуха.Работа пневмонасосов состоит из следующих операций: загрузки
сырья в камеру насоса, создания избыточного давления в ней, выгруз¬
ки сырья в силос или бункер, продувки линии транспортирования.
Управление пневмонасосами осуществляется в ручном или автомати¬
ческом режиме.9.4.	Растеривающая машина с пакетирующим агрегатомМашина предназначена для растаривания и опорожнения бумажных
и полиэтиленовых мешков с сыпучими веществами, вывода опорож¬
ненных мешков из машины (рис. 47).Наполненные бумажные (полиэтиленовые) мешки 3 укладываются
на подающий транспортер 2, где выравниваются у бортов с помощью
калибровочного барабана 5. Мешок разрезается в продольном направ¬
лении при помощи двух дисковых ножей 7. Дисковые ножи вращаются
навстречу друг другу в направлении движения мешков. Далее мешкя
поступают на цепной транспортер 10 со штырями. Два расположенных
друг за другом прижимных диска 8 удерживают мешок на цепном
транспортере, в то время как расположенные по обеим сторонам
лопастные выколачиватели 9 опорожняют мешки от продукта. Про-
дукт через выход 1 удаляется из машины. Пустые мешки удаляются из
машины через выход 11. Для обеспыливания растаривания мешков
машина подключается к цеховой аспирации.Под растаривающей машиной установлен агрегат для пакетирова¬
ния бумажных (полиэтиленовых) отходов. Опустошенные мешки из188^>4Рис. 47. Растеривающая машина с пакетирующим агрегатом:1 — люк для выхода продукта; 2 — подающий транспортер; 3 — наполненные мешки; 4 — корпус
машины (каркас); 5 —' калибровочный барабан; 6 — электродвигатель; 7 — дисковый нож; 8 — при¬
жимные диски; 9 — выколачиватель; 10,13,16 — цепные транспортеры; 11 — люк для выхода опорож¬
ненных мешков; 12— приемный бункер; 14 ~ дробилка; 15 — автоматические весы; 17 — пресс-каме-
Р*; 18—гидравлический пресс; 19 — привод прессарастаривающей машины попадают в приемный бункер 12, откуда с
помощью цепных транспортеров 13 со штырями подаются на дробление
в трехвалковую дробилку 14. Измельченная бумага (полиэтилен) с
помощью цепного транспортера 16 со штырями переправляется в
пРесс-камеру 17. Здесь при помощи пресса 18 бумага (полиэтилен)
пРессуется в пакеты. По достижении пакетом веса 100 кг он выталки¬
вается из пресс-камеры и направляется на складирование.Производительность растаривающей машины - 150 мешков (массой
по 15 - 40 кг) в час. На машине обеспечивается блокировка всех
пРиводов при ее разгерметизации. Вся установка работает в автома-
Тическом режиме.189
9.5. Хранение жидких компонентовЖидкое сырье при температуре согласно нормам технологического
регламента хранится в стандартных емкостях из нержавеющей стали с
перемешиванием и обогревом объемом 50 — 200 м3. Все емкости
установлены на одной площадке.Гипохлорид натрия хранится в емкостях из титана или из стали,
внутренняя поверхность которых гумирована резиной.На рис. 48 представлена стандартная емкость с вертикальной ме¬
шалкой объемом 100IV#, предназначенная для хранения пастообразных
ПАВ или других жидких компонентов. Содержимое емкости непре¬
рывно перемешивается с помощью лопастной вертикальной мешалки,
закрепленной на крышке аппарата. Длина вала мешалки 550 мм,
диаметр 160 мм, диаметр крыльчатки 2600 мм, мощность двигателя
37 кВт, число оборотов 35 об/мин. Содержимое емкости подогревается
до необходимой температуры за счет наружного парового змеевика.
Емкость оснащена уровнемером максимального и минимального
уровней жидкости в аппарате.На рис. 4У изображена стандартная емкость с боковой мешалкой
объемом 200 м3, предназначенная для хранения жирных спиртов,
жирных кислот, неионогенных ПАВ, алкилбензолсульфокислот и т.д.
Содержимое емкости непрерывно перемешивается с помощью боковойРис. 48. Емкость-хранилище жидких веществ с вертикальной мешалкой:1 — электродвигатель; 2 — вил мешалки; 3 — люк для загрузки жидких веществРис. 49. Емкость-хранилище жидких веществ с боковой мешалкой:1 — люк для загрузки жидких веществ; 2 — паровой змеевик; 3 — боковая мешалка190Рис. 50. Расходная емкость для жидких веществ:1,3	— штуцеры; 2 — электропривод; < — корпус; 5 — обо¬
гревающая рубашка; 6 — сливной патрубокгоризонтальной мешалки. Длина вала смесителя 450 мм, диаметр
45 мм, диаметр крыльчатки 450 мм, мощность двигателя 3,7 кВт, число
оборотов 360 об/мин, уплотнение вала - сальниковое. Сырье в емкости
подогревается до требуемой температуры за счет наружного парового
змеевика. Емкость оснащена уровнемером максимального и мини¬
мального уровня жидкости в аппарате.На рис. 50 показана стандартная расходная емкость для жидких
веществ. Емкости объемом 3- 16 м3 изготавливают из нержавеющей
.стали; они оснащены мешалкой и обогревающей рубашкой, уровнеме¬
рами, термометрами, дозаторами. Емкости для различных компонен¬
тов обычно устанавливают в один ряд.Для перекачки жидких компонентов, как правило, применяются
центробежные насосы.9.6.	Осушение технологического воздухаТехнологический воздух, используемый для сжигания серы, окис¬
ления и разбавления сульфирующего агента до необходимой концент¬
рации, должен быть хорошо осушен, так как влага воздуха образует с
триоксидом серы серную кислоту, вызывающую сильную коррозию
оборудования на стадиях окисления 50г и сульфирования (сульфати-
рования).Установка осушения воздуха представляет собой систему аппара¬
тов, состоящую из воздухосборника, теплообменников, фильтров,
®ух адсорберов - цилиндрических вертикальных аппаратов из
^Ржавеющей стали с верхними и нижними сферическими днищами.На рис. 51 показана схема осушения воздуха. От компрессора 1
атмосферный воздух поступает в воздухосборник 2 и затем через
Фильтр 3 в кожухотрубный теплообменник 4. Воздух в теплообменни¬
ке 4 охлаждается оборотной водой до температуры 20 - 25 °С. Далее
в°здух попадает в теплообменник 5, где охлаждается 30%-м раствором
Флорида кальция или этиленгликоля до температуры около 0 °С.191
< г ззнж-1Вода 30%'й рсствсрДГСаСТ.У У' \тй_ГорячийIсздух(200т1100Ь)Рис. 51. Технологическая схема осушения воздуха:1 — компрессор; 2—воздухосборник; 3 — фильтр; 4,5 — теплообменники; 6 — адсорберОхлажденный и освобожденный от большей части влаги воздух
после теплообменника 5 поступает в силикагелевые осушители -
адсорберы 6. Здесь воздух осушается до точки росы - 40 “С, после чего
очищается от пыли адсорбента и подается по назначению.Отработанный увлажненный адсорбент регенерируется путем
продувки его горячим воздухом или паром. , Адсорберы работают
поочередно. В одном идет процесс осушения воздуха, в другом-
процесс регенерации силикагеля. Эффективность регенерированного
адсорбента находится в прямой зависимости от полноты десорбции
ранее поглощенной влаги. При неполной десорбции поглотительная
емкость силикагеля уменьшается на величину, равную остаточному
содержанию влаги после регенерации.Регенерацию проводят разными методами, но почти всегда она
состоит из трех операций: нагревания, продувки и охлаждения слоя
адсорбента.Силикагель можно нагревать до 400 °С, но для полной десорбции
воды достаточно температуры 250 - 300 °С. Этой температуры дости¬
гают, продувая слой горячим газом (азотом), паром или воздухом.
Нагретый продувочный газ обычно пропускают в направлении, проти¬
воположном направлению потока воздуха при адсорбции.\Деред началом нового цикла адсорбции слой нужно охладить с
целью повышения его адсорбционной емкости. Охлаждение осущест¬
вляют, пропуская его через слой охлажденного сухого газа или воз¬
духа.Срок использования адсорбента для осушения воздуха составляет
около 2000 циклов. По истечении первых 200 циклов равновесная
адсорбционная способность его снижается на 15 - 30%. Далее емкость
адсорбента сохраняется равной примерно 70% от первоначального
значения.Производительность установки до 100 м3 воздуха в минуту, точка
росы осушенного воздуха - 40 “С, температура воздуха на входе в
установку - до 60 °С, на выходе из установки - до 50 °С, температуре
регенерации селикагеля- 250 - 300 °С, время работы адсорбера. - не
менее 8 ч, время регенерации адсорбера -2 ч, расход сухого горячего
воздуха или пара на регенерацию -15-17 м3/мин, количество адсор-
192бента (силикагеля) для загрузки двух адсорберов - 2500 кг. Сили¬
кагель типа КСМГ или гранулированный цеолит.Блок осушения оснащен приборами контроля и автоматического
управления процессами. Контроль влажности воздуха после адсор¬
бера осуществляется кулонометрическим влагомером типа „Бай¬
кал-4”.9.7. Получение диоксида серы. Печь для сжигания серыДля сжигания серы применяются вертикальные и горизонтальные
печи. Наиболее совершенными и производительными считаются вер¬
тикальные печи. Работа этих печей легко регулируются.На рис. 52 показана схема работы вертикальной печи для сжигания
расплавленной серы. Печь представляет собой стальной цилиндр 4
диаметром 3- 4 м, высотой 10- 15 м, изнутри футерованный огне¬
упорным кирпичом 5 и заполненный огнеупорной насадкой 6 из огне¬
упорного кирпича.Расплавленная сера из плавильника 1 проходит фильтр 2 и дозиро¬
вочными насосами 3 подается в печь через распылительную форсунку;
сера попадает на раскаленную насадку, стекает - вниз, испаряется и
сгорает в потоке осушенного воздуха, подаваемого в верхнюю часть
печи. Для улучшения контакта серы с воздухом печь разделена на две
части сводчатым пережимом 7, на который уложена насадка. Важней¬
шим условием удовлетворительной работы печи является дозирова¬
ние расплавленной серы в печь. Для этого применяются специальные
насосы-дозаторы с обогревом. Все трубопроводы расплавленной серы
обогреваются горячей водой или паром. Горение паров серы происхо¬
дит во всем объеме печи и при нормальной работе печи заканчивается
во второй камере (пустотелой). Температура и концентрация 80г на
выходе из печи поддерживаются постоянными: температура 690 —
730 °С, концентрация 7-8% (об.).Плавление природной серы проводится в плавильнике 1, внутри
которого расположены паровые змеевики. Расплав серы распыливает-
ся в печи механическими форсунками высокого давления (~ 12 ат)Рис. 52. Вертикальная печь для сжигания расплавленной серы:1 — плавильник серы; 2 — филыр; 3 — иасосы-доэаторы; 4 — корпус; 5 — огнеупорная кислотостой¬
кая кладка; 6 — насадка; 7 — сводчатый пережим193
или форсунками низкого давления (~ 6 ат), в которых расплавленная
сера распыливается сжатым осушенным воздухом. Скорость подачи
серы регулируется насосами-дозаторами и регулирующим клапаном
на линии подачи серы в печь. Расход воздуха устанавливается в зави¬
симости от расхода серы в печь. За процессом сгорания серы можно
наблюдать через смотровые о^на в верхней и нижней частях печи.
Температура и концентрация 80г в газовоздушной смеси регулируется
на ЦПУ. Предусмотрена сигнализация при изменении температуры газа
на выходе из печи. Газовоздушная смесь 80г - воздух, выходящая из
печи, охлаждается в трубчатом холодильнике до 440 °С. Часть горячей
газовоздушной смеси, минуя холодильник, возвращается в печь.9.8.	Получение триоксида серы
Контактный аппаратТриоксид серы получают контактным методом окисления диоксида
серы в присутствии катализатора У2^5'-ЗО2 +0,5 02~*’ 8О3.Этот процесс протекает при пропускании через слой неподвижного
катализатора — оксида ванадия (V). Реакция окисления диоксида серы
экзотермична: при температуре 400 °С теплота реакции составляет95,3	кДж/моль,. при 450 °С - 94,9, при 500 °С - 94,4, при 600 'С -93,7	кДж/моль. Для отвода тепла в зону реакции подают холодный
воздух или устанавливают змеевики-холодильники.На рис. 53 показан контактный аппарат с неподвижным слоем
катализатора 3, расположенным на четырех полках. Контактный
аппарат- это вертикальный стальной цилиндр 1, футерованный внутри
огнеупорным и кислотостойким кирпичом 6. По высоте аппарата
расположены четыре металлических решетки 5, на которых размещен
катализатор. Смесь 8О2 с воздухом, подогретая до температуры 440 -
450 °С, поступает в аппарат сверху; продукты реакции в виде газооб¬
разной смеси выходят снизу аппарата и поступают на дальнейшую
переработку. Проходя через первый слой катализатора, окисляется до
60 - 80% (об.) ЗО2; вследствие выделения, тепла реакции температу¬
ра газа повышается до 550 - 600 “С. После первой ступени газ охлаж¬
дается осушенным холодным воздухом до 460 - 480 °С и поступает на
вторую ступень окисления. Температура газа вновь повышается, и газ
нужно вновь охлаждать; охлаждение производится после каждой
ступени контактного окисления.Необходимый температурный режим позволяет достичь степени
конверсии ЗО2 98 - 98,5%.При эксплуатации контактного аппарата различают два периода его
работы: пусковой период, когда тепло реакции еще не выделяется и
нагревание газа производится в пусковом подогревателе, и период
нормальной работы, когда газ нагревается в теплообменниках, а
пусковой подогреватель не работает.194рис. 53. Контактный аппарат с неподвижной
контактной массой:I — корпус; 2 — керамические шарики; 3 — слой
катализатора; 4 — охладитель; 5 — опорные решетки; 6 —
огнеупорная кислотостойкая кладка; 7 — пережимноеустройствоС целью равномерного распределения
газового потока и предотвращения уно¬
са катализатора снизу и сверху слоев
катализатора насыпаются небольшие
слои (~50 мм) керамиче ’ких шариков 2.Расход воздуха автоматически регу¬
лируется клапанами, установленными
на линиях его подачи в контактный ап¬
парат при воздействии на клапаны регу¬
ляторов температуры.После контактного аппарата газовоз¬
душная смесь 8О3- воздух с температу¬
рой ~430°С и концентрацией 8О3
5,5% (об.) охлаждается в кожухотруб¬
ном теплообменнике. В межтрубное
пространство теплообменника подается
осушенный воздух, который, нагрева¬
ясь до температуры 250 - 300 °С, поступает на регенерацию силикагеля
установки осушения воздуха.Газовоздушную смесь после дальнейшего охлаждения до 40 °С и
очистки на фильтрах подают на установку сульфирования (сульфати-
рования), а при пуске установки - в скруббер для улавливания ее
серной кислотой.Перед пуском установки получения 803 предварительно разогре¬
вают печь для сжигания серы, конвертор и адсорбер осушки воздуха.
Цля этих целей используют горячие продукты сгорания природного
газа в пусковом подогревателе- газогенераторе.Печь для сжигания серы начинает работать после нагревания ее
топочными газами до температуры 550 — 650 °С, далее режим сгорания
серы поддерживается автоматически (температура воспламенения
серы 370 °С). Разогрев печи контролируется по показаниям датчика
температуры внутри печи и регулируется измерением расхода топ¬
ливного газа и воздуха в газогенератор. Скорость нагрева печи 30 °С/ч,
время нагрева 22 ч.Для регенерации слоя силикагеля в адсорбере используется осу¬
шенный горячий воздух с температурой 250 - 300 °С из змеевика
пускового подогревателя. Для охлаждения адсорбера используется
сухой воздух.Катализатор в конверторе нагревают на входе до 450 °С, на выхо¬
де- до 350 °С.196
Разогрев конвертора производится сухим горячим воздухом, для
чего временно останавливают пусковой подогреватель и его воздухо-
дувкщ включают скруббер для улавливания серной кислоты, электро¬
фильтр, адсорбер и вновь включают пусковой подогреватель и его
воздуходувки.Воздух после осушения силикагеля в адсорбере направляют в
змеевик пускового подогревателя, он нагревается и поступает в
конвертор, а затем в кожухотрубный теплообменник, где охлаждается
сухим холодным воздухом, проходит оросительный холодильник,
систему газоочистки и выбрасывается в атмосферу.Температура воздуха на выходе из змеевика пускового подогрева¬
теля достигает 500 'С, она регулируется изменением расхода воздуха в
змеевик и в печь для сжигания серы. В последнем случае контроли¬
руют повышение температуры в печи для сжигания серы. Разогрев
конвертора длится 6 - 7 ч и контролируется по температуре на входе и
на выходе; разогрев заканчивается при достижении температуры на
входе 450 °С, на выходе - выше 350 °С.Через 2 - 4 ч после начала разогрева конвертора включают цирку¬
ляционный насос для циркуляции расплавленной серы. После окон¬
чания разогрева печи сжигания серы и конвертора останавливают
пусковой подогреватель и его воздуходувки. Циркуляционный насос
переключают на подачу расплавленной серы в печь для ее сжигания и
одновременно подают в нее воздух.Поступление серы в печь и ее воспламенение определяются по
повышению температуры внутри печи и на выходе из нее. До установ¬
ления нормального технологического режима работы печи газовоз?
душную смесь подают на установку получения серной кислоты и
систему газоочистки.В реакторе-сульфураторе вначале устанавливают половинный рас¬
ход газа и жидкого компонента и постепенно увеличивают его до уста¬
новленного технологическим регламентом и выводят установку на
проектную мощность. Работой сульфуратора, за исключением периода
пуска и остановки, управляют с местного пункта управления, либо
дистанционно с ЦПУ.9.9.	Реакторы-сульфураторыВ настоящее время в мировой практике для сульфирования алкил-
бензола или сульфатирования жирных спиртов применяются в качест¬
ве сульфирующих агентов олеум, триоксид серы, растворенный в
жидком диоксиде серы, и газообразный триоксид серы.В зависимости от применяемого сульфирующего агента используют¬
ся различные реакторы-сульфураторы. Мы рассмотрим лишь некото¬
рые из них, получившие наибольшее распространение.В реакторох-сулъфураторах объемного типа проводится механичес¬
кое перемешивание и охлаждение реакционной смеси исходного
сырья с олеумом или 8О3, растворенным в жидком 8О2.196рис. 54. Реактор-сульфураторбарботажноготипа:I — корпус; 2 ~ рубашка; 3 — мешалка; 4 — зме-
еВйК-холодильник; 5 — штуцер для ввода газовоздуш-
в0й смеси; 6 — труба; 7 — распределительный коллектор;^ — привод; 9 — штуцер для выхода готового продукта;Ю И — отбойкики; 12 — штуцер для ввода алкилбенэола
(спирта)Сульфураторы, применяемые для
сульфирования растворенным 8О3 в
жидком 8О2,- это цилиндрические ап¬
параты из нержавеющей стали, снабжен¬
ные мешалкой и рубашкой для охлажде¬
ния или выносными холодильниками.Реагирующие компоненты интенсив¬
но перемешиваются и разбрызгиваются
на стенки и в свободное пространство
аппарата. Выделяющееся тепло реакции
снимается за счет испарения 8О2 и ох¬
лаждения реактора. Температура в ре¬
акторе -2-5°С; мольное соотношение
алкилбензола и триоксида серы 1:(1,1-1,25); глубина сульфирования 96- 98%.Для сульфирования олеумом наряду с объемными сульфураторами
применяют центробежные насосы-смесители большой производитель¬
ности. Олеум и алкилбензол в них интенсивно перемешиваются и
поступают на охлаждение в трубчатый холодильник. При этом способе
не образуются какие-либо газовые выбросы, но образуются отходы
кислоты темного цвета, которые зачастую не находят потребителя.В реакторах-сульфураторах барботажного типа реакция протекает
при барботировании газообразного 8О3 через слой жидкого компонен¬
та с одновременным интенсивным перемешиванием реакционной
смеси. На рис. 54 показан такой сульфуратор непрерывного действия,
предназначенный для сульфирования газообразным триоксидом
серы в смеси с воздухом. Сульфуратор представляет собой вертикаль¬
ный цилиндрический аппарат, снабженный распределительным
коллектором 7, двойной турбинной мешалкой 3, встроенным змееви¬
ковым холодильником 4 и охлаждающей рубашкой 2. Мешалка вра¬
щается со скоростью 820 об/мин.Алкилбензол или СЖС поступает в сульфуратор через штуцер 12;
газообразная смесь через распределительный коллектор 7 по трубам 6
подается к нижней турбине мешалки 3, где и начинается процесс
сульфирования. Отработанная газовоздушная смесь выводится
через штуцер 5 и поступает на очистку.Для улучшения условий перемешивания и контактирования жид¬
кой и газовой фаз в аппарате установлены отбойники 10 и 11.Готовый продукт выводится через штуцер Я Тепло реакции снима¬
ется при помощи змеевикового холодильника 4 и рубашки 2, охлаж¬
даемых водой. Конечный продукт имеет темный цвет.187
Отходящий газIРис. 55. Реакторы-сульфураторы непрерывного
действия барботажного типа:I — корпус аппарата; 2 — ротор сульфуратора; 3 —1
охлаждающая рубашка; 4 — теплообменник; 5 — насос;
6 — кольцевой барботер 50 зНа рис. 55 показаны сульфураторы непрерывного действия барбо¬
тажного типа различной конструкции - компактные аппараты с эф¬
фективной системой охлаждения, обеспечивающие хороший контакт
фаз и высокую степень конверсии. Время пребывания продуктов
реакции в аппаратах остается достаточно длительным, и конечные
продукты получаются коричневого цвета.Отметим, что применение механического перемешивания в про¬
цессах сульфирования осложняет эксплуатацию частыми поломками
узлов механической части реактора и сильной коррозией.Наилучшие эксплуатационные свойства при производстве ПАВ про¬
являют сульфураторы пленочного типа. Они обеспечивают высокие
198производительность, качество продукта и конверсию (98%), минималь¬
ное содержание побочных продуктов реакции. Они характеризуются
отсутствием механического перемешивания, простотой управления,
возможностью применения различных видов жидкого сырья и т. д. В
сульфураторах пленочного типа, благодаря непродолжительности кон¬
такта фаз и эффективности охлаждения зоны реакции, получаемый
продукт обладает улучшенными показателями по цвету.Реактор-сулъфуратор с нисходящей пленкой, в котором реакция
сульфирования протекает в стекающей по стенкам труб пленке жидко¬
го компонента, насыщенного газообразным 8О3, подаваемым с верха
аппарата, представлен на рис. 56. Конструктивными особенностями
сульфуратора являются: строго вертикальное расположение пучка труб
реактора одинакового диаметра, точная регулировка кольцевого
зазора в головке реактора для поступления исходного сырья из рас¬
пределительной камеры 3 и газа из распределительной камеры 2. Обе
распределительные камерм работают при постоянном давлении,
обеспечивая одинаковые условия работы для всех труб. Реакционная
смесь течет внутри труб, охлаждающая вода - в межтрубном прост¬
ранстве. Одним из недостатков сульфуратора является возможность
отклонения потоков от средних величин, поступающих в каждую
трубу, в пределах ±5%, в межтрубное пространство - до 10%, даже
при высокой точности изготовления сульфуратора.При работе реактора с пониженным расходом сульфирующего агента
наблюдается низкая степень конверсии, но продукт - удовлетвори¬
тельного цвета; при повышении расхода сульфоагента увеличивается
степень конверсии и ухудшается цвет готового продукта. Необходимо
оптимизированное мольное соотношение газа и жидкости.Толщина пленки исходного жидкого сырья составляет 0,1 - 0,2 мм,
толщина пленки охлажденного сульфированного продукта - 3 - 4 мм.Толщина пленки в различных трубах колеблется в зависимости от
глубины сульфирования - она выше в тех трубах, где полная конвер¬
сия достигается за счет уменьшения скорости потока жидкости. В этом
случае температура реакции понижается из-за уменьшения расхода
поступающих реагентов, что в свою очередь повышает вязкость и
толщину пленки и уменьшает сечение трубы.Газ поступает из распределительной камеры внутрь труб турбулент¬
ным потоком. Расход газа в каждой трубе саморегулируется и зависит
от давления в трубе, связанного с сечением трубы (толщиной пленки).
Саморегулирующийся расход газа обусловливает сбалансированное
мольное соотношение газа и жидкости в каждой отдельной трубе.
Расход газа при этом может колебаться от 3% (об.) жидкости до 5%
(масс.).В реакторах-сульфураторах с восходящей пленкой реакция суль¬
фирования протекает в поднимающейся по стенкам труб пленке жид¬
кого компонента, насыщенного газообразным 8О3, подаваемом снизу
вверх.Сульфураторс восходящей пленкой (рис. 57) состоит из двух после-199
Жидкийкомпонент.Рис. 56. Многотрубный сульфуратор с
нисходящей пленкой:1 — головка реактора; 2,3 — распределительные
камеры; 4 — трубы реактораОхлажЗающю ж
Вода\,г уЗоздухна
^разбавление
газа
ОхлаждающаяОтработанные газы и
продукты реакцииРис. 57. Многотрубный сульфуратор'"
восходящей пленкой:1 — воронка; 2 — сопло; 3 — трубы реактораГьзсбоздушная
смесьПродуктыреакцииГ изо-
воздуштдовательно работающих аппаратов (ступеней). Первая ступень - вер¬
бальный кожухотрубный аппарат внешним диаметром 1100 мм; во
внутреннем цилиндре диаметром 680 мм расположены 23 трубы диа¬
метром 24 мм, длиной 6 м. Здесь в восходящем потоке происходит
контактирование газовоздушной смеси с жидким компонентом. Трубы
внизу и вверху закреплены в трубных решетках. На уровне нижней
решетки на каждой трубе установлено специальное устройство*-
сопло 2, через которое снизу вводят газовоздушную смесь, а сбоку -
жидкий компонент. Последний вместе с газом поступает в трубы
реактора. В трубах газовоздушная смесь движется турбулентно, при¬
жимая жидкость к стенкам труб. Жидкость при этом приобретает
форму тонкой волнистой пленки, в которой реакция сульфирования
протекает более интенсивно, чем в гладкой пленке.Выше верхней трубной решетки реакционные трубы загнуты в
обратном направлении, загнутые концы их опущены в воронку /,
расположенную внутри цилиндра. По центру реактора установлена
внутренняя реакционная труба диаметром 200 мм; внизу она выходит
из реактора первой ступени и соединяется с реактором второй сту¬
пени.Вертикальный реактор второй ступени типа „труба в трубе” с двумя
плавными переходами на 180° и один - на 90° имеет внешний диаметр
250 мм, а внутренний - 200 мм.Первая ступень сульфуратора разделена на три секции. Две верхние
секции и реактор второй ступени охлаждаются водой, циркулирующей
в межтрубном пространстве.Газовоздушная смесь с температурой 40 °С и концентрацией 8О3
3-5% (об.) поступает в реактор: 90 - 95% - в первую ступень, осталь¬
ные 5 - 10% - во вторую для завершения реакции.Скорость движения газовоздушного потока в трубах реактора
первой ступени составляет 30 - 40 м/с, что способствует образованию
жидкой пленки, движению ее вверх и равномерному распределению
по внутренней поверхности труб реактора. Конверсия в трубах реак¬
тора первой ступени неодинакова, однако диапазон разброса состав¬
ляет не более 3%. Во второй ступени степень конверсии усредняется и
реакция заканчивается. Все узлы и трубы пленочных реакторов
изготовлены из нержавеющей стали.В целях устранения побочной реакции образования сульфонов
алкилбензол перед подачей в реактор первой ступени смешивают с
фосфорной кислотой.В процессе сульфирования (сульфатирования) возможно протекание
Побочных реакций вследствие отклонения от оптимального мольного
соотношения реагирующих компонентов, неоднородности толщины
пленки жидкости внутри труб реактора, неравномерности распределе¬
ния сырья по трубам, нарушения температурного режима реакции и
Др. В целях снижения образования побочных продуктов необходимо
Строго контролировать мольное соотношение реагирующих компонен¬
те, давление и расход осушенного воздуха, обеспечивая концентра-201
шю ЗО3 в газовоздушной смеси постоянной, температуру в каждой
секции реактора первой ступени и на каждой степени реактора. Необ-
ходимо добиваться равномерного распределения компонентов ц0
трубам реактора. При отклонениях в режиме эксплуатации реактора-
сульфуратора сразу же изменяется цвет продукта. Эксплуатация
пленочных сульфураторов контролируется и управляется в автома¬
тическом режиме с ЦПУ.При остановке реактора-сульфуратора необходима промывка кол¬
лектора жидкого компонента, узла подачи сырья от коллектора к
трубам реактора и самих труб. Очистка и промывка производятся
паром и горячей водой. Остановку для профилактического осмотра и
очистки делают 1 раз в 3 - 4 мес., кроме того, возможны неплановые
остановки на чистку реакционных труб по следующим причинам:
прерывистая подача сырья, изменение вязкости жидкого компонента,
засорение сопла ввода жидкого компонента и др.Очистка сульфуратора состоит из следующих стадий: остановка и
освобождение аппарата от продуктов; продувка паром и промывка
горячей водой; сушка коллектора и реакционных труб сухим возду¬
хом. Последняя операция обязательна во избежание коррозии отдель¬
ных узлов и деталей реактора.9.10.	Реакторы-нейтрализаторыНейтрализацию алкилбензолсульфонатов, олефиносульфокислот
и др. производят в стандартных аппаратах, представляющих собой
вертикальные цилиндрические сосуды с мешалкой и охлаждающей
рубашкой.В качестве реакторов-нейтрализаторов применяют центробежные
насосы, на вход которых насосами-дозаторами подают сульфокислоту,
щелочь и воду. Реагирующие компоненты интенсивно перемешивают¬
ся и подаются на охлаждение в трубчатый холодильник, а оттуда
вновь в насос. Часть нейтрализованного вещества с рН=7 выводится из
системы в виде готового продукта.На рис. 58 изображен горизонтальный реактор-нейтрализатор в раз¬
резе. Он состоит из корпуса 1 с направляющими лопатками 3, ротора
смесителя 4, насаженного на вал и прочно закрепленного с обоих
концов нейтрализатора.Сульфокислоты, щелочь и вода подаются дозирующими насосами в
реакционную зону нейтрализатора. Продукты реакции через штуцер 2
выводятся из аппарата и вновь поступают в него через штуцер 5. За
счет интенсивного перемешивания процесс нейтрализации заканчи¬
вается очень быстро с получением продукта высокого качества.Установка нейтрализации алкилбензолсульфокислоты состоит из
узла нейтрализации с узлом выдержки и гидратации сульфокислот.
Последние после разделения в газосепараторе поступают в отделение
нейтрализации: сначала - в автоклав, где выдерживаются под давле*
нием 0,3 МПа (при этом пиросульфокислоты реагируют с непрорезгй-202Рис. 58. Реактор-нейтрализатор:1 — корпус реактора; 2 — штуцер дпя вывода продуктов нейтрализации; 3 — направляющие
лопатки; 4—ротор смесителя; 5—штуцер для ввода циркулирующих продуктов; 6—(—реагирующиекомпоненты и вода; 9 — вода иа охлаждение вала и уплотненийровавшим алкилбензолом), время выдержки в автоклаве 20 мин;
затем - в смеситель на гидратацию, где к ним добавляют воду для
разложения ацгидрида сульфокислот - продукта побочных реакций.
Поскольку реакция гидратации экзотермична, после нее сульфокисло¬
ты поступают на охлаждение; температура продукта после охлаждения
60 °С. После гидратации сульфокислоты поступают на нейтрализацию.В период пуска установки сульфокислоты поступают сразу на
нейтрализацию, минуя узел выдержки и гидратации.Узел нейтрализации обычно состоит из циркуляционного насоса,
холодильника, реактора-нейтрализатора, рН-метра.Расходы каустической соды, воды и, при необходимости, гипо¬
хлорита натрия, автоматически регулируются дозирующими насосами,
в зависимости от концентрации активного вещества. Причем поступ¬
ление основного количества раствора щелочи (80 - 90%) автоматичес¬
ки регулируется регулятором расхода, остальная щелочь поступает
через регулятор зависимости от показаний рН-метра. Температура
нейтрализованного вещества 60 °С автоматически поддерживается
Регулятором температуры путем расхода охлаждающей воды в вынос¬
ном холодильнике. Готовый продукт направляют на склад.9.11.	Реакторы-смесителиНа заводах для приготовления композиции СМС применяются
Реакторы-смесители с лопастными мешалками, частота вращения
Которых 24 об/мин. С увеличением содержания твердой части в ком¬
позиции работа таких реакторов становится неэффективной вследст¬
вие неравномерности смешения компонентов в объеме реактора.
еннииХиммашем разработаны реакторы-смесители и расходные
Ректоры с быстроходным** мешалками объемом 3,2, 5,0, 8,0 и 10,0 м3,203
Рис. 59. Реактор-смеситель:1 — стойка; 2 — загрузочный штуцер; 3 — крыщк,
реактора; 4 — мешалка; 5 — рубашка; 6 — корпус ре>ц.
тора; 7 — направляющая труба; I — днище реактора; 9 -
штуцерпредназначенные для приготовления
композиции с динамической вязкостью
до 5 Па.с и плотностью 1200- 1400 кг/м*.На рис. 59 изображена схема реакто¬
ра-смесителя. Он представляет собой
вертикальный цилиндрический аппарат
из нержавеющей стали с эллиптически¬
ми крышкой 3 и днищем 8. Аппарат снаб¬
жен шнековой мешалкой 4 и рубашкой5	для обогрева водой. На крышке аппа¬
рата установлена стойка 1 с мотором-ре¬
дуктором; вал — вертикальный консоль¬
ный.Нижняя часть шнековой мешапки
размещается в направляющей трубе 7.
Труба имеет четыре отверстия, через ко¬
торые к шнеку поступает суспензия.
Герметичность аппарата обеспечивается
сальниковыми уплотнениями. Корпус
аппарата теплоизолирован.В табл. 25 приведены основные технические характеристики шне¬
ковых реакторов.Перед пуском отделения приготовления композиции компоненты
СМС последовательно подают из емкостей-хранилищ и силосов в
расходные бункеры и емкости.Расход каждого компонента устанавливается автоматически с
помощью системы перфокарт и управляется оператором с ЦПУ.В процессе работы расходные емкости и бункеры заполняются
сырьем периодически, по мере достижения сырьем нижнего уровня. В
этом случае раздается сигнал на местном пульте и на рабочей плошаД"
ке, включаются соответствующие механизмы и начинается заполне¬
ние бункера или емкости до верхнего уровня. По достижении верх¬
него уровня вновь раздается сигнал на местном пульте и на рабочей
площадке; загрузка прекращается. Такая схема обеспечивает поддеР'
жание уровней в емкостях и бункерах в требуемом режиме эксплуата¬
ции и стабильность технологического режима процесса приготовления
композиции.Расходные бункеры оснащены электронными взвешивателями>
измерителями и управляющими устройствами последовательного
действия, с помощью которых автоматически управляется прочей
загрузки сырья, количество порций, общий вес и т. п. в реакторе"
смесителе.	Н204	’ЧТаблица 25. Техническая характеристика реакторов СМСПоказателиРеактор-РасходныйПоказателиРеактор-РасходныйсмесительреакторсмесительреакторНоминальный объем, м3 3,2
рабочий объем, м3 2,0
Поверхность тепло* 7,8
обмена, мг8,0 Рабочая температура, °С 60-80	60—806,4 Тип мешалки шнеко-	шнеко-16,2 вея	ваяЧастота вращения 129	59
мешалки, об/мин9Жидкие компоненты загружаются в два приема: вначале большая
часть, а затем догрузка меньшей части. В результате сокращение
времени загрузки достигается взвешиванием больших количеств, а
точность доз - взвешиванием малых количеств.В реактор-смеситель при непрерывно работающей мешалке посту¬
пают жидкие и сыпучие компоненты согласно рецептуре. Содержимое
реактора перемешивается в течение 15-20 мин при температуре
50- 70 °С. После этого композиция самотеком или принудительно
поступает в расходный реактор. Здесь она также непрерывно переме¬
шивается и подогревается. Содержание воды в композиции составляет
30 - 35% (масс.).-	Композиция представляет собой вязкую массу, которую трудно
смешивать, транспортировать, деаэрировать, гомогенизировать и т. д.Ключевым условием в подготовке композиции является точность
дозирования сухих и жидких компонентов, их смешение и гомоге¬
низация. Триполифосфат натрия в композиции может подвергаться
гидролизу с образованием гидро- и дигидрофосфатов и гидратации с
образованием гексагидрата триполифосфата натрия:№5РзОю+2Н20 = 2Ка2НР04+КаН2Р04;Ма5?зО10 + 6Н20 = ^РзОю- 6Н20.Гидратация повышает вязкость композиции и затрудняет ее даль¬
нейшую обработку. Поэтому приготовление композиции должно
осуществляться за возможно более короткое время и при температуре
80- 90 °С.Примерная последовательность загрузки компонентов СМС в реак-
тор-смеситель с целью получения композиции с низкой вязкостью:
алкилбензолсульфонат натрия и дополнительное количество воды;
Мирные кислоты и раствор щелочи; триполифосфат натрия; карбонат
н®трия; сульфат магния, КМЦ, оптический отбеливатель; раствор
с*шиката натрия.Оптимальная последовательность загрузки сырья при общей про¬
должительности загрузки и перемешивания до 20 мин обеспечивает
тРебуемое качество композиции.205
Вязкость композиции уменьшается при повышении температуры.
При понижении же температуры композиции до 32,4 °С начинается
гидратация сульфата и карбоната натрия, при этом образуются крис-
таллогидраты с десятью молекулами воды; вязкость композиции при
этом резко возрастает и происходит отверждение композиции. Вот
почему при остановке или непродолжительном прекращении работы
установки необходимо все оборудование, трубопроводы, насосы,
арматуру и т. д. освободить от композиции, промыть и пропарить.9.12.	Насосы-гомогенизаторыКомпозиция СМС перед подачей на распыление подвергается гомо¬
генизации, которая заключается в измельчении „крупных частиц. Для
этого применяются специальные насосы-гомогенизаторы или дезин¬
теграторы.На рис. 60 изображена схема нового насоса-гомогенизатора. Рабочим
органом гомогенизатора являются: щека неподвижная правая 7, щека
неподвижная левая 5, щека подвижная левая 4, щека подвижная
правая 6. Подвижные щеки 4 и 6 с помощью втулки 2 крепятся на валу
10. Вал установлен в подшипниках качения 9 и приводится во
вращение от электродвигателя 12 через муфту сцепления 11. Для пред¬
отвращения утечки композиции вал уплотнен сальником 8. Между ще¬
ками подвижными и неподвижными имеются продольные каналы, а
между щеками-зазор 0,2 мм. Композиция через входной патрубок
попадает в гомогенизатор и под давлением поступает в регулируе¬
мый зазор между щеками, подвижной и неподвижной, где и гомогени¬
зируется. Гомогенизированная композиция выводится через выход¬
ной патрубок (на рис. 60 не указан) и поступает во всасывающий
коллектор насоса высокого давления. Подшипники и уплотнения вала
охлаждаются водой. Производительность гомогенизатора 20 - 25 т/ч,
температура в зоне гомогенизации не более 80 °С, давление нагнетания
до 0,6 МПа, число оборотов ротора 1500 об/мин.Рис. 60. Насос-гомогенизатор:1 — рама-основание; 2 — втулка; 3 — корпус гомогенизатора; 4 — щека подвижная левая; 5 -
неподвижная левая; 6 — щека подвижная правая; 7 — щека неподвижная правая; 8 — сальников*
уплотнение; 9 — подшипник; 10 — вал; 11 — муфта сцепления; 12 — электродвигатель2069.13.	Насосы высокого давленияНасос высокого давления (НВД)-горизонтальный плунжерный,
предназначен для подачи композиции СМС на распыление в сушиль¬
ную башню и обеспечения необходимой дисперсности композиции при
давлении до 10 МПа (100 ат).На рис. 61 изображена схема насоса высокого давления. НВД состоит
из механической и гидравлической частей, системы смазки и рамы-
основания.Механическая часть состоит из кривошипного механизма, коленча¬
того вала 10, подшипников скольжения 11, главного шатуна 9, при¬
водного вала 12, ползуна 8, плунжера 7 и др.Гидравлическая часть состоит из стального корпуса, в котором
расположены всасывающая и нагнетательная головки 2 и 4, всасываю¬
щий и нагнетательный коллекторы 1 и 5, клапанов и сальников уп¬
лотнения, плунжеров. Плунжеры и сальники снабжены водяным
охлаждением. В гидравлической части насоса имеется предохрани¬
тельный клапан (на рис. 61 не показан), предохраняющий насос от
превышения рабочего давления; он соединен с нагнетательным кол¬
лектором 5. В случае повышения давления в коллекторе (больше
рабочего) предохранительный клапан открывается и композиция
сбрасывается с нагнетательного во всасывающий коллектор.Система смазки (на рис. 61 не показана) обеспечивает непрерывную
смазку под давлением всех скользящих поверхностей механической
части насоса.Вся механическая часть насоса приводится в движение электро¬
двигателем 15 через передаточный ремень 14. Насос и электродвига¬
тель смонтированы на стальной раме-основании 16.НВД работает следующим образом: вращательное движение колен¬
чатого вала 10 при помощи шатуна 9 преобразуется в возвратно-по¬
ступательное движение ползуна 8 и плунжера 7. Плунжеры насоса
движутся в трех рабочих камерах гидравлического блока, каждая из
которых сообщается со всасывающим и нагнетательным клапанами.
При выходе каждого плунжера из своей рабочей камеры суспензия
через всасывающий клапан поступает в нее из всасывающего коллек¬
тора 1. При входе плунжера в рабочую камеру суспензия через нагне¬
тательный клапан выталкивается из нее в нагнетательный коллектор
^ Далее суспензия по трубопроводу поступает к форсункам на рас¬
тление.Различают НВД производительностью от 5 до 25 м3/ч с давлением
нагнетания до 10 МПа (100 ат).Рабочие параметры композиции СМС: температура 60 - 80 °С; удель-
Ная плотность 1200 - 1400 кг/м3; динамическая вязкость 6—8 Па.с; рНсРеды 8 - 12., Насосы-дозаторы применяются в производстве СМС для точного
Расчетного) дозирования жидких компонентов: растворов щелочи,
^охлорита натрия, фосфорной кислоты, воды, СЖК, СЖС, алкилбен-
°ЛСульфокислот и др.207
тРис. 62. Схема плунжерного насоса-дозатора:1 — червячный редуктор; 2 — электродвигатель; 3 — червячное колесо; 4 — эксцентрик; 5 — ша^6	— плунжер; 7 — цилиндр; в — манжетное уплотнение плунжераРис. 61. Насос высокого давления:1 — всасывающий коллектор; 2 — всасывающая головка; 3 — клапан; 4 — нагнетательная головк|;5	— нагнетательный коллектор; 6 — промывная камера; 7 — плунжер; I — ползун; 9 — главный шиу»'10 — коленчатый вал; 11 — подшипник; 12 — приводной вал; 13 — шкив насоса; 14 — передаточныйремень; 15 — электродвигатель; 16 — рама-основаниеНа рис. 62 представлена схема плунжерного насоса-дозатора, вы¬
пускаемого отечественной промышленностью.Насос-дозатор состоит из механической и гидравлической частей-
Механическая часть включает в себя червячный редуктор I с вертй'
кально расположенным фланцевым электродвигателем 2; на горизон-
тально расположенном валу червячного колеса 3 закреплен поб0Р°‘
ный эксцентрик 4 шатуна 5. Поворотом эксцентрика (при остановлен
ном насосе) можно менять величину эксцентриситета и тем сам1^208длину хода плунжера, обеспечивая при этом необходимое дозирова¬
ние продукта.Гидравлическая часть насоса состоит из цилиндра 7, плунжера 6 с
манжетными уплотнениями 8 и шариковых клапанов.9.14.	Распылительные сушилкиПри производстве порошкообразных СМС высушивание компози¬
ции осуществляют в распылительной сушилке. Распыление компози¬
ции механическими форсунками проводят при давлении 6-8 МПа.
Качество распыления определяется турбулентностью и вращательным
движением струи в форсунке.На рис. 63 схематически изображена стандартная распылительная
сушилка, Сушильная камера выполнена в виде вертикального сталь¬
ного цилиндра 5 с верхним и нижним усеченными конусами. Высота
цилиндрической части сушилки 12 - 20 м, диаметр в зависимости от
производительности от 2 до 8 м. В верхней части сушилки имеются два
кольцевых коллектора 2 (две ступени), установленных на разных
уровнях. В них под давлением поступает композиция. От коллекторов
отводятся патрубки, которые заканчиваются форсунками. Каждый
патрубок оснащен запорной арматурой, служащей для отключения
форсунки или ввода ее в работу.Минимальное число работающих форсунок определяется произво¬
дительностью сушилки и давлением в кольцевом коллекторе. Одно¬
временно в работу включаются форсунки, расположенные диамет¬
рально противоположно и на разных уровнях. В верхнем коллекторе
около 12 форсунок, в нижнем - до 20. Обычно в работе находится 18
форсунок (хотя их число может меняться). Остальные форсунки
являются резервными и используются в случае неисправности или
засорения работающих форсунок.В сушильных башнях СМС, как правило, применяется противоточ-
ный метод сушки. Температура сушильного агента, поступающего в
нижнюю часть башни по патрубку 7, от 250 до 350 °С в зависимости от
рецептуры СМС; температура в зоне распыления 160- 200 °С; темпе¬
ратура на выходе из патрубка 3 не более 120 °С. Температурный режим
сушки зависит от производительности установки, свойств рецептуры,
влажности композиции и остаточной влажности готового порошка.Горячий воздух получают при сгорании природного газа и разбав¬
лением его атмосферным воздухом. Горячий воздух подается через во¬
семь патрубков-распределителей воздуха, установленных по перимет-
РУ в нижней цилиндрической части сушилки. Жалюзи состоят из деся-
ти лопаток, установленных пол углом к центру таким образом, что
г°рячий воздух подается в сушилку по касательной и в сушилке
Движется по восходящей спирали. Угол наклона может изменяться
вРучную с наружной стороны сушилки для достижения нужного угла
Уклона лопаток, обеспечивающего оптимальный эффект сушки
композиции.
Рис.. 63. Распылительная сушилка:1 — кольцевой коллектор горячего воздуха; 2 — форсу¬
ночный коллектор композиции; 3 — патрубок для выход»
теплоносителя; 4 — барабан; 5 — корпус сушилки; 6 — очис¬
тительное кольцо; 7 — патрубок для входа теппоносителя; 8—
жалюзи; 5-пебедка; 10 — рычаги; И — цепи; 12 — привод
скребковРаспылительная сушилка работает при
разрежении около 5 мм вод.ст., которое
? создается вентилятором после циклонов.I	На внутренней поверхности башни, осо-| бенно в верхней ее части, в процессе экс-
§ плуатации накапливается влажный норо-
шок, который может ухудшать товарный
вид продукции. Кроме того, пересушен¬
ный продукт на стенках .башни может за¬
гораться и быть причиной возникновения
пожаров в башне. Во избежание этого внут¬
ренняя поверхность сушильной башни пе¬
риодически подвергается очистке. Для
очистки цилиндрической части башни при¬
меняется очистительное кольцо 6. Кольцо,
вплотную подходящее к стенкам башни,
подвешено на тросах и приводится в дви¬
жение с помощью лебедки 9. Скользя
ио внутренней поверхности башни, кольцо очищает ее.Верхний конус сушилки заканчивается промывочным устройством.
Промывочное устройство состоит из барабана 4, на который наматы¬
вается гибкий шланг с соплом на конце. Под воздействием высокого
давления воды (до 6,0 МПа), подаваемой в промывочное устройство,
сопло совершает вращательные движения. Вследствие вращения сопла
и разбрызгивания воды со стен сушилки смываются налипшие частицы
порошка. Сопло при раскручивании гибкого шланга опускается вниз,
смывая остатки налипшего порошка со стен сушилки. Промывочная
вода из конуса сушилки отводится в специальную емкость и исполь¬
зуется для приготовления композиции. Промывка башни обычно
производится во время остановки производства 1 раз в 3 - 5 мес.Для очистки конусной части сушилки от налипшего порошка
применяк гея очистительные скребки. В скребках имеются рычаги №
которые под действием механизма вращения скребков 12 медленно
катятся по стенкам конуса. К каждому рычагу прикреплены цепи /*>
которые соскребают налипший порошок и очищают стенку конуса-
Скребок включается периодически при работающей сушилке либо
перед ее пуском.Расход композиции определяется числом включенных в работу
форсунок и давлением распыления. Давление распыления регулируй'
ся предохранительным клапаном, установленным на линии нагнв'
тания насоса высокого давления.210Температура горячего воздуха, поступающего в сушилку, регули¬
руется датчиком температуры, установленным на выходе теплоноси¬
теля из сушилки. Если температура горячего воздуха поддерживается
постоянной, то увеличение расхода горячего воздуха приводит к
уменьшению насыпной плотности порошка, увеличению размера
гранул и уносу пыли в циклоны. В то же время с увеличением дав¬
ления распыления композиции, при сохранении других параметров
постоянными, размер гранул уменьшается.При постоянном расходе композиции увеличение числа работаю¬
щих форсунок приводит к снижению давления распыления, что в свою
очередь приводит к снижению насыпной плотности порошка. Диаметр
сопла форсунок также влияет на размер гранул порошка. Диаметр
форсунок для каждой композиции подбирается опытным путем.Насыпная плотность продукта увеличивается также при снижении
содержания воздуха в композиции.9.15.	Аэролифты и сепараторыАзролифт представляет собой вертикальную трубу диаметром
500- 800 мм, которая вверху соединена с сепаратором- цилиндричес¬
ким аппаратом диаметром 3000- 4000 мм, высотой 7000- 10000 мм.
Верх сепаратора плоский или имеет сферическую форму, низ - конус с
выходным отверстием. Аэролифты и сепараторы имеют различные
конструкции; чаще всего применяются системы, изображенные на
рис. 64.Из конуса сушильной башни порошок СМС, нагретый до 50 - 75 *С,
ссыпается на движущийся ленточный транспортер и поступает к трубе
аэролифта. Отсюда порошок воздушным по¬
током подается в сепаратор. Температура по¬
рошка при этом снижается до 25-30*С, ско¬
рость воздуха в аэролифте минимальная-
12- 15 м/с, что уменьшает измельчение про¬
дукта и снижает унос пыли из сепаратора.За счет резкого расширения объема в сепа¬
раторе скорость воздушного потока падает,
происходит разделение воздуха и гранул
СМС. Воздух из сепаратора поступает через
выходной штуцер на очистку, а порошок
осаждается в конусе аппарата и через кла¬
панный затвор поступает в бункеры порошка
СМС.Комки и крупные частицы порошкообраз¬
ное СМС, которые не увлекаются воздушным
Потоком в аэролифт, собираются под трубой
аэролифта в передвижной тележке.Рис. 64. Аэролифт (/) и сепаратор (2)211
По мере накопления комков их отправляют на растворение.Система аэролифта работает при разрежении 200 - 300 мм вод. ст.,
которое создается вентилятором, установленным после сепаратора.
Разрежение регулируется автоматически изменением положения
заслонок, находящихся на всасывающей линии вентилятора.На заводах большой мощности (100 тыс. т порошка СМС в год и
более) применяются двухступенчатые аэролифты.9.16.	Барабанные смесителиОсновным аппаратом узла термонестабильных добавок являетсябарабанный смеситель (рис. 65).Барабанный смеситель представляет собой горизонтальный, медлен¬
но вращающийся цилиндр (2-6 об/мин) производительностью до20 т/ч, длиной 6- 8 м и диаметром 1,2-1,6 м.Угол наклона корпуса в сторону штуцера для выхода продукта 3
(составляет 4°) обеспечивает непрерывное движение порошка к вы-
«оду. Далее порошок поступает на расфасовку.Барабан-смеситель приводится во вращательное движение при
помощи электродвигателя 5 с переменным числом оборотов и зубча-;кая резина212той передачи. Корпус барабанного смесителя опирается на вращаю¬
щиеся катки 4.К внутренней поверхности барабана прикреплены перемешивающие
лопатки 8, расположенные по длине барабана на расстоянии 400 мм и
по окружности цилиндра; общее количество лопаток достигает 150.
Внутренняя поверхность барабана гумирована щелочестойкой резиной9	таким образом, чтобы между лопатками образовывался некоторый
подвижной прогиб резины. Эта особенность конструкции исключает
налипание продукта на стенки аппарата в процессе смешивания
компонентов СМС.Жидкие термонестабильные добавки подаются в барабан-смеситель
через четыре распылительные форсунки 6. Каждая из форсунок может
работать как индивидуально, так и совместно с другими. Распыление
жидких компонентов осуществляется с помощью сжатого до 4 ат воз¬
духа. Распылительные форсунки могут быть введены в барабан-сме¬
ситель на глубину до 1 м и установлены горизонтально или под неко¬
торым углом к продольной оси аппарата.Трубопроводы форсуночного узла обогреваются горячей водой,
чтобы исключить застывание и забивку оксиэтилированного спирта
или отдушки в трубах и в самой форсунке.9.17.	Аппарат виброкипящего слоя (ВКС)На рис. 66 представлена схема аппарата с виброкипящим слоем
продукта, который состоит из рамы-основания 1, пылеосадительной
камеры 2 и вибрирующей части 3. Вибрирующая часть включает в себя
вибропривод 4, диффузоры 5 и 6, газораспределительную решетку 7.
Диффузор 5 служит для подвода под решетку ожижающего воздуха,
расход которого в каждый диффузор регулируется шибером на вса¬
сывающей линии вентиляторов. Высота псевдоожиженного слоя порош¬
ка в диффузоре 6 регулируется заслонками 8. Вибропривод состоит из
двух самосбалансированных инерционных вибраторов с углом виб¬
рации 25°. Вибраторы приводятся в действие электродвигателем,
установленным на раме-основании 1; скорость вращения двигателя
400 - 2000 об/мин. Вибрирующая часть аппарата соединена с рамой-
основанием цилиндрическими резиновыми амортизаторами 9, распо¬
ложенными по четыре с каждой стороны аппарата. Кроме того, в
передней части аппарата расположены еще два амортизатора в виде
Цилиндрических пружин.Пылеосадительная камера 2 соединена с вибрирующей частью
мягкой вставкой. На передней стенке камеры крепятся распылитель¬
ные форсунки 10 для подачи жидких компонентов и течка 11 для
подачи сыпучих компонентов. С целью уменьшения пылеуноса из
пылеосадительной камеры в ней установлена перегородка 12, отде¬
ляющая зону поступления сыпучих компонентов от остальной части
Камеры. Зазор между перегородкой и газораспределительной решет¬
кой 7 регулируется в зависимости от производительности аппарата.213
1Рис. 66. Аппарат виброкипящего слоя (ВКС):I — рама-основание; 2 — пылеосадительная камера; 3 — вибрирующая часть; 4 — вибропривод;
5,6"“ диффузоры; 7 — газораспределительная решетка; В — заслонки; 9 — резиновые амортизаторы;
10 — форсунки; 11 — течка; 12—перегородка; 13—течка для выхода готового продуктаАппарат работает следующим образом: по течке 11 непрерывно
подается смесь сыпучих компонентов; последние непрерывно опрыс¬
киваются жидкими компонентами, распыляемыми форсунками 10.
Попадая на газораспределительную решетку, под воздействием вибра¬
ции и подаваемого воздуха смесь переходит в псевдоожиженное
состояние и перемещается вдоль аппарата. В результате напыления
жидких компонентов на сыпучие и их дальнейшего интенсивного
перемешивания в виброкипящем слое происходит агломерация и
гранулирование порошка. Готовый продукт через течку 13 выходит из
аппарата.9.18. ЦиклоныОчистка теплоносителя после сушильной башни и воздуха после
сепаратора аэролифта от пыли СМС производится в циклонах - ци¬
линдрических аппаратах с конусным днищем и плоской или сферичес¬
кой крышкой.Циклоны являются наиболее распространенными аппаратами
газоочистки, широко применяемыми в химической промышленности.
В основном они используются для предварительной очистки газов и
воздуха и устанавливаются перед скрубберами, электрофильтрами
или рукавными фильтрами.Принцип действия циклонов основан на выделении частиц пыли из
газового потока под воздействием центробежных сил, возникающих
вследствие вращения газового потока в аппарате.На рис. 67 показано устройство циклона. Запыленный воздух или
газ входит в циклон через патрубок 1. При зтом он приобретает вр®'
щательное движение и опускается винтообразно вдоль цилиндра 2 Я
214
конуса 3. В результате вращения воздушного потока он освобождается
от пыли и удаляется через центральную трубу 7 и „улитку” 8 из цик¬
лона. Пыль собирается в конусной части аппарата и поступает через
люк 4 в бункер 5. Уловленная пыль выгружается из бункера 5 через
разгрузочное устройство 6. Это либо шибер, либо секторный питатель,
которые в период работы циклона обеспечивают полную герметич¬
ность аппарата.Несоблюдение герметичности приводит к резкому снижению пыле-
отделения в циклоне. Образующийся в циклоне вихревой поток давит
на дно бункера, винтовое движение его направлено вверх. Нарушение
вращательного движения воздуха в бункере приводит к уносу пыли
из бункера и уменьшению степени очистки. При входной скорости
газового потока 10-15 м/с циклоны обеспечивают степень очистки
90 - 97% от частиц пыли СМС размерами более 10 мкм.На рис. 68 представлены различные типы циклонов.В зависимости от производительности циклоны устанавливаются по
одному (одиночные, диаметром 300- 1400 мм) или объединяются в
группы из двух, четырех, шести и т. д. (групповые* диаметром 300 -
2000 мм каждый). Эффективность очистки газа в циклоне определя¬
ется дисперсным составом и плотностью частиц улавливаемой пыли, а
также вязкостью газа, зависящей от температуры. При уменьшении
диаметра циклона и повышении до определенного предела скорости
газа в циклоне эффективность очистки возрастает. Циклоны типа
ЦН-15 являются наиболее универсальными. Они предназначены для
сухой очистки газов из технологических потоков.Нижняя часть циклонов может иметь наружный змеевиковый
паровой обогреватель, служащий для предотвращения забивки цик¬
лонов несульфированными соединениями, пары которых конденси¬
руются при температуре 80 - 100 °С.При обеспыливании больших объемов газов с неслипающимися
твердыми частицами средней дисперсности применяются батарейные
циклоны с набором циклонных элементов от 20 до 150 шт. диаметром
40 - 250 мм каждый. Газы после циклонов поступают на стадию влаж¬
ной очистки или в рукавные фильтры.Групповые циклоны устанавливают попарно, их общее число при
этом от 2 до 8, или вокруг вертикального подводящего газохода по
10 - 14 шт. (рис. 69).Для предварительного отделения грубых фракций СМС в ряде
случаев устанавливают прямоточные циклоны типа „Тайфун” (рис. 70).
Центробежный эффект такого циклона достигается за счет закручиваю¬
щего элемента, установленного во входящем вертикальном патрубке.Батарейные циклоны (или мультициклоны) состоят из нескольких
десятков параллельно включенных циклонов малого диаметра в
пределах 150 - 250 мм.На рис. 71 представлена схема батарейного циклона. Запыленный
газ через патрубок 1 входит в клиновидную газораспределительную
камеру 2 и, проходя между выхлопными трубами 5, поступает б216Рис. 69. Компоновка групповых циклонов:а — круговая; б — попарнаяРис, 70. Циклон "Тайфун*Рис. 71. Батарейный циклон:1 — патрубок для входа запыленного воздуха; 2 — газораспределительная камера; 3 — предохра¬
нительный клапан; 4 - камера очищенного воздуха; 5 - выхлопные трубы; в - циклонные элемен¬
ты; 7 — бункер; 8 — переключатель секции (шибер); 9 — перегородкас«\»закручивающее устройство, расположенное в кольцевой щели циклон¬
ных элементов 6. Уловленная пыль поступает в бункер 7. Очищенный
газ через выхлопные трубы 5 проходит в камеру 4 и выходит из ап¬
парата.Весь аппарат разделен перегородкой 9 на две параллельно рабо¬
тающие секции, каждая из которых может работать самостоятельно.
9.19. Рукавные фильтрыДля очистки газов и воздуха, в том числе аспирационного, запылен¬
ных небольшим количеством порошка СМС, применяются тканевые
фильтры. Ткань в них служит пористой перегородкой, на которой со¬
бираются частицы пыли со стороны входа газа, а очищенный газ прохо¬
дит через перегородку и выбрасывается в атмосферу. Для тканевых
фильтров используются не только ткани, но и нетканые материалы
(войлок, фетр и др.).По мере накопления пыли на тканевой перегородке увеличивается
сопротивление проходу газа или воздуха через перегородку и умень¬
шается пропускная способность аппарата. Для ее восстановления
(регенерации) часть слоя пыли периодически и автоматически удаля¬
ется встряхиванием ткани или противоточной продувкой ее.К фильтровальным тканям предъявляются следующие требования:
химическая стойкость по отношению к компонентам фильтрующих
газов; механическая прочность; сохранение фильтровальных свойств
при нагревании, увеличении влажности и дополнительных нагрузок;
высокая пылеемкость и воздухопроницаемость; легкость удаления
пыли при регенерации ткани; низкая стоимость. Используются нату¬
ральные и химические материалы: натуральные - хлопок, лен, шерсть,
шелк; химические - тефлон, полифен и др. Натуральные волокна по
механическим свойствам, химической стойкости и термостойкости
уступают синтетическим. Кроме того, применение натуральных воло¬
кон для технических целей ограничено ввиду их дефицитности.Рукавные фильтры представляют собой аппараты с корпусом пря¬
моугольного или круглого сечения. Внутри корпуса подвешены
матерчатые рукава диаметром от 100 до 300 мм, высотой до Юм, через
которые пропускают запыленный газ. По мере накопления пыли
производится регенерация - сбрасывание пыли в бункер фильтра. Для
регенерации используют импульсную продувку воздухом в обратном
направлении, механическое встряхивание или их сочетание.Производительность рукавных фильтров определяется в основном
площадью фильтрующей поверхности. Эффективность рукавных
фильтров 99% и выше.В рабочих фильтрах устанавливается по несколько рукавов, кото¬
рые надежно крепятся снизу и сверху в каркасе решетки, обеспечивая
достаточное натяжение рукавов.На рис. 72 представлен рукавный фильтр с обратной продувкой,
широко используемый для очистки больших объемов запыленных
газов.Под действием разрежения запыленный поток воздуха через вход¬
ной патрубок поступает в бункерную часть аппарата I и распределя¬
ется по рукавам 12. Проходя через рукава, поток очищается от пыли и
поступает в коллектор очищенного газа 6. По мере накопления слоя
пыли на рукавах увеличивается их гидравлическое сопротивление.
Для регенерации рукавов секцию отключают от газохода очищенного2186 7 вЗапыленный, газБ |К 5чищенныйт ВоздухУловленная
пыль В ЛинкерРис. 72. Рукавный фильтр с обратной продувкой:I _ бункер; 2 — корпус; 3 — вентилятор; 4 и 5 — всасывающий и нагнетательный патрубки; в —
коллектор очищенного газа; 7—коллектор продувочного газа; I и 9—дроссельные заслонки газоходов
продувочного и очищенного газа; 10 — камера очищенного газа; 11 — подвес рукавов; 12 — рукава;
И — входной патрубок; 14 — шлюзовой затворРис. 73. Двухкамерный рукавный фильтр с обратной продувкой:А — режим регенерации; Б — режим фильтрования; 1 — коллектор очищенного газ*; 2 — заслонка;
3 — электромагнитный мембранный клапан СВМ; 4 — коллектор запыленного газа; 5 — рукав; 6 —
корпус; 7 — пылевой затвор; 8 — клапанная коробка; 9 — вытяжной вентиляторгаза, закрывая заслонку 9, после чего открывают заслонку 8 на газо¬
ходе продувочного газа. Под действием избыточного давления воз¬
духа, создаваемого вентилятором 3, очищенный газ продувает рукава
и отделяющаяся от рукавов пыль попадает в бункер, откуда выгружа¬
ется через шлюзовой затвор 14. Обратный поток газа, выходящий из
рукавЬв в бункерную часть аппарата, распределяется по другим
секциям, работающим в режиме фильтрования. Регенерация продув¬
кой длится 10 - 20 с, после чего заслонка 8 закрывается, а заслонка 9
после паузы в 4 - 5 с открывается.Для очистки небольших объемов воздуха, например воздуха аспи-
рационных систем, применяют двухкамерные рукавные фильтры с
обратной продувкой. Такой фильтр с верхним подводом запыленного
потока представлен на рис. 73. Сжатый воздух на регенерацию подает¬
ся при помощи электромагнитного мембранного клапана.На рис. 74 представлен рукавный фильтр с комбинированной систе¬
мой регенерации (обратной продувкой и встряхиванием).Для регенерации фильтрующих рукавов заслонки 5 закрывают, а
заслонку 4 открывают (чтобы она сообщалась с атмосферой). Одновре-
Рис • 75. Рукавный фильтр с импульсной продувкой:1 — бункер; 2 и 4 — всасывающий и нагнетательйый патрубки; 3 и 5 — камеры запыленного и
очищеного газа; 6 — воздухораспределительная трубка; 7 — сопло; 8 — клапанная секция; 9 — электро¬
магнит мембранного клапана; М — программатор; Л — фильтрующий рукав с каркасом; 12 — шлюзо¬
вой затворменно начинает работать вибратор 7 — поднимать и опускать верхние
концы рукавов 3. Вибратор работает 0,5 — 1 мин и за это время совер¬
шает 12 - 24 встряхиваний рукавов.На рис. 75 изображен рукавный фильтр с импульсной продувкой.
Его отличительной особенностью является наличие жестко-каркасных
фильтрующих элементов и регенерация кратковременной подачей в
каждый фильтрующий элемент струи сжатого воздуха. Запыленный
газ поступает через всасывающий патрубок 2 в камеру 3. Проходя
через рукава, поток очищается от пыли. Очищенный газ через камеру 5
и патрубок 4 удаляется из фильтра. Регенерация фильтрующих рука¬
вов осуществляется при подаче струи сжатого воздуха через сопла 7 к
каждый рукав. Так как регенерация осуществляется без отключения
аппарата, то внутри рукавов создается повышенное давление. Рукав
раздувается, слой пыли деформируется и отделяется от ткани; обрат¬
ным потоком воздуха он уносится в бункер 1. Регенерация длится
0,2 - 0,3 с. Кроме вышеперечисленных существуют рукавные фильтры
иных конструкций.Рис. 74. Рукавный фильтр с комбинированной системой регенерации:в — режим фильтрования; б — режим регенерации; 1 — всасывающий патрубок; 2 — корпус; 3 —
рукав$; 4 и 5 — дроссельные заслонки патрубков продувочного и очищенного воздуха; 6 — коллектор
очищенного газа; 7— вибратор; # — шлюзовой затвор2209.20. Электрические фильтрыОчистка газов от твердых или жидких частиц в электрофильтрах
осуществляется под действием электростатических сил. На рис. 76
представлена принципиальная электрическая схема электрического
фильтра. Запыленный газ пропускают через электрическое поле
постоянного тока. Коронирующие электроды 3 изолированы от земли,•	и к ним подведен постоянный ток высокого напряжения; осадитель-
] ные электроды 2 заземлены и подключены к положительному полюсу.
Ч В качестве осадительных электродов используются цилиндрические
трубы и профилированные пластины, в качестве коронирующих- тон¬
кая проволока. Под действием электрического поля постоянного тока,
возникающего между электродами, твердые #ли жидкие частицы,
проходящие через трубы газа, получают отрицательный заряд и дви¬
жутся в* сторону осадительного электрода, осаждаются на нем и раз¬
ряжаются.По способу удаления осаждающихся на электродах частиц разли¬
чают сухие и влажные электрофильтры: в первых - осевшие на элект¬
роды частицы удаляются при помощи встряхивания, во вторых - смы¬
ваются водой или раствором. Уловленная пыль СМС в сухом виде или
в виде раствора собирается в нижней части электрофильтра и выводит¬
ся из него. Установка электрофильтрования обычно состоит из самих
электродов и преобразователей переменного тока промышленной час¬
тотой 50 Гц и напряжением 220- 380 В в постоянный ток напряжением
70- 90 кВ, необходимый для питания электрофильтров. Электрофильт¬
ры независимо от назначения и типа состоят из корпуса прямоугольно¬
го или круглого сечения, осадительных и коронирующих электродов,
системы подвода, распределения и отвода очищаемых газов, системы
подвода высокого напряжения на электроды, устройства для удале¬
ния уловленной пыли с электродов и для вывода пыли из аппарата.На рис. 77. показан электрофильтр для очистки газов от пыли СМС.На рис. 78 показан электрофильтр для очистки газа от капель серной
кислоты в производстве ПАВ.Рис. 76. Принципиальная электрическая схема элект¬
рического фильтра:1 — всасывающий патрубок; 2 — осадительные электроды; 3
— коронирующие электроды; 4 — рама для подвешивания
электродов; 5 — вибратор; б — высоковольтные изоляторы; 7 —
нагнетательный патрубокТан высокого4-3-2-1•а(е 1--ЙГн>|37 Сэ1 <ч4* '♦Пыль СМС221
Рис. 77. Электрофильтр для очистки газов от пыли СМС:1 — защитная коробка для подвода тока; 2 — изоляторная коробка; 3 — промывной коллектор;
4 — люк; 5—коронирующий электрод; (—осадительный электрод; 7—корпус; 8 — футеровка корпу»
са; 9 — направляющие лопаткиРис. 78. Электрофильтр для очистки газа от капель сериой кислоты:1 — изоляторная коробка; 2 — защитная коробка для подвода тока; 3 — коронирующий электрод4	— осадительный влектрод; 5 — корпус; ( — газораспределительная решетка; 7 — Коллектор обогрев»
буккера; I — люкЭффективность очистки газов электрофильтрами зависит от скорос¬
ти и времени пребывания газа в электрофильтре, концентрации частиц
в газе, режима работы аппарата и встряхивания электродов и др. Как
правило, степень очистки газов составляет 97 - 98%. Производитель¬
ность аппарата по очищенному газу определяется активным сечением
аппарата и скоростью газа в электрофильтре.2229.21. СкрубберыВторой стадией пылеочистки на заводах СМС обычно является
влажная очистка в скрубберах различных конструкций. Скрубберы
обеспечивают эффективную и окончательную очистку газов от частиц
пыли любого размера. Улавливание пыли из газа обеспечивается при
орошении потока газа раствором СМС из распылительных форсунок,
при барботировании газа через слой раствора или слой пены раствора
СМС или при орошении запыленного газа, пропускаемого через насад¬
ку, раствором СМС.Полые или насадочные скрубберы представляют собой колонные
аппараты, в которых очистка запыленного потока осуществляется в
режиме противотока.Оптимальные условия очистки газа создаются при использовании
форсунок грубого распыла, образующих капли размером 0,5- 1 мм.
Для полых скрубберов плотность орошения составляет 5-10 м3/(м2- ч)
и гидравлическое сопротивление '^•250 Па.Насадочные скрубберы заполняют различными насадочными ма¬
териалами (кольцами Рашига, седлами Берля, седлами „Инталокс” и
ДР-). уложенными на опорные решетки. Гидравлическое сопротивле¬
ние насадочных скрубберов при скорости газа 0,8 - 1,25 м/с и плотнос¬
ти орошения 5-10 м3/(м2 • ч) составляет около 300 - 850 Па.Принцип действия скруббера Вентури основан на столкновении
частиц пыли с диспергированной жидкой фазой.Скруббер Вентури (рис. 79) состоит из всасывающих патрубков 1,
йонфузора 6, горловины 7, диффузора 9 и водоподводящих устройств.
Основная подача воды (штуцер 2) осуществляется через сопло с от¬
бойником (на схеме не показан), установленное по оси трубы в зоне
конфузора. В целях предотвращения отложения шлама на границе
сухой и влажной поверхностей предусмотрена дополнительная подача
воды в виде пленки, равномерно стекающей из водяной камеры 5.
Вода в камеру подается через штуцер 4 и полукольцевой коллектор с
двумя штуцерами, приваренными к корпусу камеры.Каплеуловитель 15 представляет собой циклон, состоящий из
корпуса с патрубком И и воздухоотводящей улитки к фланцу. В
нижней части корпуса крепится гидрозатвор 14 для отвода шлама. На
гидрозатворе имеется штуцер 13 для подачи воды, взмучивающей
осевший шлам или порошок СМС. Для периодического промывания
внутренних стенок в верхней части корпуса установлены сопла. Вода
к ним подается через резиновые трубки, подсоединенные к кольце¬
вому коллектору 16. Корпус каплеуловителя крепится на основании с
Помощью опор 8.На рис. 80 изображена схема тарельчатого скруббера. Он состоит из
Цилиндрической части диаметром 2400 мм и конусного днища. Запы¬
ленный газ или воздух подводится в нижнюю часть аппарата, внутри
которого установлены три линзообразные тарелки. В межтарельчатом
пространстве расположены жалюзи в виде колец с наклонными ради-223
Рис. 79. Скруббер Вентури:1, 11 — всасывающие патрубки; 2, 4, 13 — штуцер» для подачи воды; 3,12 — окна; 5 — водяная
камера; 6 — конфузор; 7 — горловика; 8 — опоры; 9 — диффузор; 10 — газопровод; 14 — гидрозатор;
15 — каплеуловитель; 16 — кольцевой коллекторРис. 80. Скруббер тарельчатый:1 —корпус;2 —патрубок для ввода орошающего раствора; 3 — переток; 4 — жалюзи; 5 — тарел-
к*; 6 — форсункаРис. 81. Скруббер пенный скоростной:1 — патрубок для входа запыленного газа; 2 — корпус; 3 — рабочая зона; 4 — труба для подвода
контактного раствора; 5 — сепаратор; 6 — тарелка; 7 — труба для подвода воды; I — труба для подвод»
пены; 9 — патрубок для выхода очищенного газа; 10 — труба для насыщенного раствораальными лопатками для разделения потока газа. Каждая тарелка оро¬
шается 40%-м раствором СМС. Стекающий с тарелки раствор контакти¬
рует с потоком запыленного газа. Степень очистки газа составляет до
99,7%. После скрубберов влажной очистки газ или воздух поступает в
атмосферу.Скруббер пенный скоростной (СПС) (рис. 81) - стальной цилиндри¬
ческий аппарат диаметром 3 - 4 м, высотой 6 - 8 м, одно- или двух¬
ступенчатый (ступенью аппарата считается горизонтальная тарелка с
сепаратором). Газовый поток после сухой очистки через входной
патрубок 1 вентилятором подается в скруббер; в рабочей зоне 3 он
перемешивается с пеножидкостной смесью, очищается от пыли СМС я
через сепаратор 5 выходит в свободное пространство аппарата; через
патрубок 9 очищенный газ выбрасывается в атмосферу. Абсорбент224а(вода) и пена стекают на тарелку 6, откуда через трубы 7 и 8 вновь
поступают в рабочую зону.Для поддержания уровня абсорбента на тарелки по трубе 10 пода¬
ется свежая вода, насыщенный раствор (через 4 - 8 ч работы) сливает¬
ся в емкость, откуда поступает на приготовление композиции. По¬
стоянство уровней воды и пены на тарелке регулируется автомати¬
чески.Эксплуатационные показатели работы СПС; нагрузка по газу 20 -
100 тыс.м3/ч; расход свежей воды 100- 300 кг/ч; содержание абсор¬
бента 20- 25% (масс.) СМС; сопротивление одной ступени до 150 мм
вод. ст.9.22. Установки пакетоформующиеПакетоформующие установки предназначены для автоматического
формования на поддоне гофрокоробов (пакетов) или бандеролей в
термоусадочной пленке. Эти же установки могут укладывать на
поддоны и мешки.Пакетоформующую установку устанавливают на складе готовой
продукции. Работа установки в автоматическом режиме осуществля¬
ется по заданной программе, определяющей количество слоев упаков¬
ки в гофрокоробе, количество ящиков или бандеролей в слое и общее
их количество в пакете.На рис. 82 схематически изображена пакетирующая установка.
Запечатанные упаковки 1 по приемному рольгангу 2 поступают на
приемный стол 3 и в соответствии с заданной программой распределя¬
ются на нем в количестве, соответствующем схеме укладки в пакет.
После формирования первого слоя стол вместе с упаковками опуска¬
ется к поддону (на рис. 82 не показано), находящемуся в крайнем верх¬
нем положении. После перемещения упаковок на поддон последний
автоматически опускается и останавливается на уровне поступления
следующей упаковки. Одновременно стол перемещается в исходное
положение. В такой последовательности пакет формируется до тех
пор, пока на поддон не опустится последний, согласно заданной прог¬
рамме, слой упаковки. Далее сформированный пакет вместе с поддо¬
ном опускается в нижнее положение и поступает на разгрузочный роль¬
ганг 5, где останавливается в крайнем левом положении (положении
готового пакета 6).Поддон с готовой продукцией с разгрузочного транспортера сни¬
мается вилочным погрузчиком и размещается на территории склада
или поступает на отгрузку потребителю.В тот момент, когда груженый поддон перемещается по разгрузоч¬
ному рольгангу в крайнее левое положение, пустой поддон из мага¬
зина 4 помещается на вращающийся разгрузочный рольганг 5 и пода¬
йся к приемному столу 3. Затем по сигналу „на подъем” пустой
поддон поднимается и останавливается для приема упаковки; опера¬
ция загрузки поддона повторяется.С целью обеспечения максимальной сохранности пачек с продук-225
Рис. 82. УстановкапакетоформующаяГ1 — упаковка; 2 — приемный рольганг; 3 — приемный стол; 4 — магазин поддонов; 5 — разгрный рольганг; 6 — готовый пакетцией при транспортировке на дальние расстояния после штабелефор¬
мующих машин установлены машины для формирования транспортно¬
го пакета, которые обвязывают пакет растягивающейся лентой или
термоусадочной пленкой. Таким образом, пакетоформующая машина
выполняет следующие операции: подачу пустых поддонов по одному в
зону формирования пакетов; прием, ориентацию и передачу в зону
формирования слоя картонных ящиков или бандеролей; передачу
сформированных слоев упаковок в зону формирования пакета; фор¬
мирование пакета по одной из десяти программ; выдачу сформиро¬
ванного пакета на разгрузочный рольганг.Максимальная производительность такой машины - 30 картонных
ящиков или бандеролей в I мин. Максимальная масса одного уклады/
ваемого на поддон ящика с коробками СМС - 25 кг; максимальная
масса сформированного транспортного пакета с поддоном - 1000 кг.10.	ТЕХНИЧЕСКИЙ И АНАЛИТИЧЕСКИЙ КОНТРОЛЬ
ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ СМС10.1.	Технический контроль и автоматическое управление
технологическими процессамиПри производстве СМС все большее внимание уделяется получению
готового продукта с заданным содержанием основных компонентов,
для чего проводится аналитический контроль.Автоматические контроль и управление технологическими процес¬
сами позволяют повысить точность дозирования компонентов СМС,
уменьшить потери сырья и готового продукта, обеспечить беспере¬
бойное приготовление композиции и стабильность процесса сушки,
обеспечить точность и устойчивость технологических параметров
процесса, исключить аварийные ситуации, улучшить условия труда
обслуживающего персонала и ликвидировать тяжелый физический
труд, повысить качество готового продукта, повысить производитель¬
ность труда и улучшить технико-экономические показатели в целом.Современные заводы СМС должны быть оснащены вычислительной
техникой и микропроцессорной техникой и компьютерами, позволяю¬
щими работать в режиме автоматического контроля и управления уз¬
лами разгрузки сырья и погрузки готовой продукции, системами при¬
готовления и сушки композиции, системой ввода нетермостабильных
добавок и грануляцией пылевидной фракции, с обеспечением выпуска
СМС высокого качества. Мы же ограничимся кратким изложением
основных стадий производства СМС, подлежащих техническому
контролю и управлению в процессе эксплуатации.10.1.1.	Контроль и управление установкой производства ПАВНа установке осушения воздуха влажность выходящего из осу¬
шителя воздуха непрерывно измеряется электронным влагомером;
переключение с одного осушителя на другой, а также процесс десорб¬
ции влаги осуществляются автоматически с помощью двухпозицион-
ных клапанов.Температуры осушаемого воздуха и воздуха, направляемого на
регенерацию алюмогеля, на входе и выходе осушителя регулируются
автоматически с помощью пневмоклапана (по заданной температуре).Расход сухого воздуха в печь на сжигание серы также регулирует¬
ся с помощью пневмоклапана в зависимости от скорости подачи сырья
Впечь.Температура расплавленной серы в ваннах и хранилище регули¬
руется с помощью регулятора расхода пара в змеевиковые подогре¬
ватели. Уровень расплавленной серы в емкостях фиксируется уровне¬
мерами. При достижении максимального уровня прекращается (бло¬
кируется) подача расплавленной серы в емкость. Так как сера может227
содержать сероводород, смесь которого с воздухом взрывоопасна, то
на узле плавления серы концентрация сероводорода непрерывно изме¬
ряется специальным прибором и регистрируется на щите местного
пульта управления. Система управления работой фильтрор, через ко¬
торые прокачивается сера, связана с контролем давления в фильтре
(световой сигнализацией обозначено рабочее давление и звуковой-
предельное давление). Расход расплавленной серы в печь задается ре¬
гулятором расхода, давление-регулятором давления. Расход и дав¬
ление серы измеряются по месту и регистрируются на щите централь¬
ного пульта управления.Расход сухого воздуха в печь, необходимого для полного сгорания
серы, расходом воздуха с коррекцией его по температуре и давлению.
Температура газовоздушной смеси на выходе из печи задается регу¬
ляторами температуры и ресхода воздуха в печь, а также расходом
смеси диоксид серы - воздух, проходящей через холодильник послепечи.Необходимая температура газовоздушной смеси (от 430 до 450 'С) на
входе в каждый последующий слой катализатора в контактном аппа¬
рате, задаваемая регулятором температуры, достигается подачей
сухого воздуха с температурой 20 °С из осушителя в три секции кон¬
тактного аппарата.Расход воздуха автоматически регулируется клапанами, установ¬
ленными на линиях его подачи в конвертор, в зависимости от задан¬
ных на регуляторах значений температур. Температура на входе в
конвертор, на ступенях конверсии и на выходе из аппарата регистри¬
руется на местном пульте управления, температура на входе и на
выходе из конвертора и в первом слое катализатора - на ЦПУ.Дальнейшее охлаждение газовоздушной смеси в кожухотрубном
теплообменнике и оросительном холодильнике регулируется подачей
охлаждающего воздуха в теплообменник и подачей охлаждающей
воды в холодильник на орошение.Серная кислота на стадии газоочистки охлаждается до температуры
40 °С в теплообменнике, расход воды в теплообменнике регулируется
в зависимости от температуры кислоты. Уровень серной кислоты в
скруббере поддерживается регулятором уровня.Особо контролируется и управляется пленочный сульфуратор.
Расход газовоздушной смеси [при мольном соотношении 50з: алкил¬
бензол (или СЖС)= 1:1,01] задается регулятором расхода с коррек¬
цией по давлению и температуре смеси после сульфуратора и на
выходе из газосепаратора и регулируется изменением подачи осушен¬
ного воздуха в сульфуратор.В сульфураторе с восходящей пленкой на первую ступень реактора
подается 90 - 95% (об.) газовоздушной смеси, а остальное - на вторую
ступень для завершения реакции; подачи регулируются пневмоклапа¬
нами с коррекцией по давлению и температуре на входе в каждуюступень сульфуратора.Реакционная масса после газосепаратора поступает .вавтокла228Давление перед автоклавом (0,020 - 0,025 МПа) задается регулятором
давления.Реакционная масса после разложения ангидридов алкилбензол-
сульфокислот водой охлаждается и поступает на нейтрализацию.
Расход щелочи на нейтрализацию задается регулятором расхода, и его
значения фиксируются на ЦПУ. Продукт нейтрализации откачивается
на хранение в емкость, снабженную указателями верхнего и нижнего
уровней, связанных с насосами, подающими и откачивающими про¬
дукт; температура в емкости регулируется автоматически.Нейтрализация алкилбензолсульфокислот (АБСК) или сульфоэфи-
ров проводится до рН = 7- 10. Корреляция рН продукта осуществля¬
ется путем изменения подачи дозирующим насосом щелочи на нейтра¬
лизацию.10.1.2.	Контроль и управление отделением разгрузки
и транспортирования сыпучих компонентовПри разгрузке триполифосфата натрия из железнодорожных цистерн
на линии подачи воздуха в цистерну максимальное и минимальное
давление регистрируется по месту и на местном пульте управления.
Заданное давление в магистрали поддерживается регулятором дав¬
ления.При разгрузке триполифосфата натрия из резинокордных контей¬
неров измеряется давление в пневмокамерном питателе и на линии
подачи сырья в силос.Заданное давление поддерживается с помощью пневмоклапана,
который управляется дистанционно с МПУ.Выбор силоса для отгрузки триполифосфата натрия осуществляет¬
ся с МПУ; указатель максимального и минимального уровней содер¬
жимого в силосе снабжен звуковым сигнализатором, размещенным на
МПУ. При достижении максимального уровня в силосе срабатывает
звуковая сигнализация, и оператор с МПУ производит переключение
подачи триполифосфата натрия в другой силос.Системы контроля и управления разгрузкой и транспортированием
сульфата и карбоната натрия аналогичны системам контроля и управ¬
ления для триполифосфата натрия.В рукавных фильтрах, установленных на силосах, контролируются
максимальный и минимальный перепады давления (звуковая сигна¬
лизация). При подаче сыпучих компонентов в расходные бункеры
отделения приготовления композиции в пневмокамерном насосе и в
бункерах по месту контролируется давление, его значение регулиру¬
ется с помощью пневмоклапанов. В бункерах контролируется макси¬
мальный уровень (звуковая сигнализация), заполнение бункеров
управляется с МПУ.В системе пылеочистки, в том числе аспирационной, включающей
Рукавные фильтры и вентиляторы, контролируется максимальный
Уровень пыли в фильтре или перепад давления. При, достижении229
максимального уровня пыли или давления в фильтре оператор пере¬
ключает фильтр на очистку и регенерацию.Транспортирование сыпучих компонентов в отделение приготов¬
ления композиции обычно производится в автоматическом режиме.
Оператор только наблюдает за транспортированием сырья и поддержи¬
вает связь с ЦПУ. При управлении процессом в ручном режиме опера¬
тор отключает си стел; у автоматического управления.При разгрузке КМЦ из мешков при помощи растеривающей машины
или из резинокордных контейнеров и транспортировании КМЦ в силос
или в расходный бункер по месту контролируется максимальный
уровень, по достижении которого растеривающая машина и ее транс¬
портеры блокируются; управление процессами ведется дистанционнос МПУ.В системе пылеочистки, в том числе аспирационной, контролирует¬
ся максимальный ^уровень пыли в рукавных фильтрах и перепады
давления в них. При срабатывании сигнализации разгрузка КМЦ
прекращается, отключаются вентиляторы, оператор выясняет и устра¬
няет причину, после чего разгрузка возобновляется.При разгрузке пербората натрия из мешков при помощи растериваю¬
щей машины или из резинокордных контейнеров и транспортировании
его в силоса или бункеры управление производится с МПУ и ЦПУ.В силосах и бункерах контролируется максимальный и минималь¬
ный уровни. По сигналу максимального уровня блокируются растери¬
вающая машине и конвейеры.В системе пылеочистки контролируются максимельные уровни в
рукавных фильтрах, минимальный и максимальный перепады давле¬
ния в них. При возникновении одного из сигналов оператор прекраща¬
ет загрузку сырья и отключает растеривеющую машину, конвейеры,
питатели.В линиях подачи воздуха при загрузке в силоса контролируются
минимальное и максимельное давление в системе пневмотранспорта,
давление регулируется пневмоклапанами.На силосе для пербората натрия установлен виброактиватор, кото¬
рый управляется вручную с МПУ и автоматически - с ЦПУ. При транс¬
портировании пербората натрия в узел термонестабильных добавок в
автоматическом режиме оператор на МПУ наблюдает за транспортирова¬
нием и координирует свои действия с аппаратчиком узла и оператором
ЦПУ. Транспортирование начинается по сигналу минимального уров¬
ня в расходном бункере, при включенных вентиляторах аспирации и
рукавных фильтрах. Транспортирование прекращается по достижении
максимального уровня в бункере или при аварийном сигнале.При разгрузке энзимов из мешков и загрузке их в бункер включа¬
ется вентилятор аспирационной системы и рукавный фильтр. На МПУ
контролируются максимальный и минимальный перепады давления и
уровни пыли в фильтре. При неисправности фильтра или вентилятора
по сигналу автоматически отключаются питатель бункера и вентиля¬
тор, загрузка или выгрузка прекращаются и возобновляются после
устранения неполадок.230При разгрузке оптического отбеливателя из барабанов и транспор¬
тировании его в приемный бункер включаются вентилятор и рукавный
фильтр.На МПУ контролируются максимальный и минимальный перепады
давления и уровни пыли в фильтре. Транспортирование оптического
отбеливателя в расходный бункер отделения приготовления компози¬
ции управляется оператором с МПУ при включенных вентиляторах ас¬
пирации и рукавных фильтрах; транспортирование прекращается при
достижении максимального уровня в расходном бункере или аварий¬
ном сигнале.После растаривания мешков сульфат магния и трилон Б поступают в
дробилку. Дробилка работает при включенных вентиляторе и рукав¬
ном фильтре. В последнем контролируются максимальный и мини¬
мальный перепады давления и максимальный уровень пыли. При *
возникновении одного из сигналов дробилка и транспортер после нее
отключаются. В приемном бункере контролируется максимальный
уровень, по достижении его загрузка 'прекращается. Управление
транспортированием сульфата магния и трилона Б в отделение приго¬
товления композиции осуществляется оператором МПУ при включен¬
ных вентиляторах аспирации и фильтрах.10.1.3.	Контроль и управление отделением разгрузки
и транспортированием жидких компонентовЖидкое сырье поступает на заводы СМС в основном в железнодо-
' рожных цистернах. Его разгрузка и транспортирование производятся
по схожим схемам. Мы опишем систему контроля и управления на
примере разгрузки и транспортирования каустической соды.При ее разгрузке из железнодорожных цистерн по месту контроли¬
руется температура на линии подачи в циркуляционный подогрева¬
тель; регулирование температуры осуществляется при помощи кла¬
пана, изменяющего расход греющего пара в нагреватель. Аналогично
регулируется расход пара в змеевики емкостей-хранилищ.В складских емкостях контролируются минимальный и максималь¬
ный уровни с регистрацией их на ЦПУ и МПУ. По сигналу минимально¬
го уровня блокируется смеситель; по сигналу максимального уровня
блокируется загрузочный насос. Дистанционное управление насосами,
смесителями и клапанами на линиях подачи жидкого сырья в отделе¬
ние приготовления композиции производится с ЦПУ.При производстве жидкого стекла измерение температуры произво¬
дится в автоклавах, емкостях, реакторах; регулирование температу¬
ры осуществляется регуляторами прямого действия в автоклавах,
емкостях, реакторах путем расхода греющего пара; кроме того, по
Месту измеряются давление пара (1,0 МПа), подаваемого в автоклавы,
Давление в автоклавах и давление после насосов и фильтров.Контролируются по месту максимальные уровни в мерниках и
емкостях, по их достижении подача вещества прекращается. Измеря¬
ется и регулируется расход пара и воды в автоклав и т. д.231
10.1.4.	Контроль и управление отделением приготовления композицииСистемы контроля и управления приемом и дозированием сыпучих
компонентов весьма схожи между собой. Так, в расходных бункерах
триполифосфата натрия, сульфата натрия, КМЦ, карбоната натрия,
сульфата магния и оптических отбеливателей контролируются на МПУ
и ЦПУ максимальный и минимальный уровни, по достижении которых
блокируются подача сырья в бункер и дозирование сырья в реактор-
смеситель.Системы контроля и управления приемом и дозированием жидких
компонентов также схожи между собой. Так, управление подачей
сырья в расходные емкости ПАВ, жидкого стекла, раствора добавок и
др. из складских емкостей производится с ЦПУ и блокируется при
достижении максимального уровня жидкого сырья в той или иной
расходной емкости, или при достижении минимального уровня в
складской емкости.Приготовление композиции определяется последовательностью
операций, связанных с системой управления электронными весами,
автоматическими регуляторами расхода, которые сблокированы
таким образом, чтобы предупредить отклонения от требуемого тех¬
нологического режима.Процессы дозирования жидких и сыпучих компонентов осуществ¬
ляются в автоматическом (с помощью компьютеров) или в ручном
режиме. Для взвешивания компонентов применяются весоизмерите-
. ли, контролируемые на тензодатчиках. Дозировка сыпучих компо¬
нентов проводится при двух скоростях путем перемены полюсов
электродвигателя транспортера или питателя, т. е. осуществляется
„грубое” и „тонкое” дозирование.При взвешивании жидких компонентов для переключения пита¬
теля применяются клапаны „грубого” и „тонкого” дозирования.В реакторе-смесителе (при непрерывном и периодическом режимах)
измеряется по месту температура композиции; он снабжен системой
блокирования по достижении максимального уровня.Работа насосов, фильтров, клапанов и т. д. на линии подачи ком¬
позиции от расходного реактора до распылительной сушилки управля¬
ется дистанционно с ЦПУ.На ЦПУ и по месту измеряется давление перед фильтрами, гомоге¬
низатором, деаэратором и насосом высокого давления.На насосах высокого давления контролируются с выводом сигна¬
лизации на ЦПУ: давление масла в насосе, скорость вращения дви¬
гателя насоса, связанная с системой контроля давления подаваемой
композиции, давление композиции после насоса (перед форсунками
распыления), расход воды на охлаждение механических уплотнений. В
схеме предусмотрено дистанционное управление с ЦПУ клапанами,
установленными на линии циркуляции композиции от форсунок до
расходной емкости композиции.232V10.1.5. Контроль и управление отделением сушки композицииНа линии подачи теплоносителя в распылительную сушилку по
месту и на ЦПУ контролируются давление после вентиляторов первич¬
ного и вторичного воздуха и максимальная и минимальная темпера¬
туры воздуха после нагревателя; контролируются и регулируются
расход первичного воздуха и природного газа и их соотношение,
давление природного газа, температура теплоносителя после газогене¬
ратора и разрежение в газогенераторе. При падении давления природ¬
ного газа или при достижении максимальной температуры после
распылительной сушилки газогенератор выключается, т. е. прекраща¬
ется подача природного газа и воздуха. Клапана, установленные на
линии подачи композиции к форсункам, управляются с ЦПУ, что
позволяет включить необходимое количество форсунок или отклю¬
чить их на пропарку. Заданное разрежение в сушильной башне регу¬
лируется с помощью отсасывающего вентилятора.Если оператор не принимает необходимых мер для снижения
высокой температуры после сушилки, газогенератор отключается
автоматически, а композиция переключается на циркуляцию. В случае
возгорания порошка в башне по команде с ЦПУ в нее через специаль¬
ные отверстия в конусной части немедленно вдувается острый пар.Давление и температура в сепараторе и аэролифте контролируют¬
ся на ЦПУ.Анализаторы влажности порошка, установленные над транспорте¬
ром после сушилки или после сепаратора, непрерывно измеряют
влажность порошка без соприкосновения с ним. Показатели регист¬
рируются на ЦПУ.10.1.6.	Контроль и управление узлом ввода
термонестабильных добавокУправление дозированием жидких компонентов осуществляется с
помощью дозирующих насосов. Контролируются максимальный и
минимальный уровни жидкого сырья в расходных емкостях, по их
достижении срабатывают световая и звуковая сигнализации.Автоматическое управление температурой жидкого сырья осущест¬
вляется при помощи клапана регулирования расхода горячей воды в
обогревающие рубашки расходных емкостей.Автоматическое регулирование температуры воздуха, подаваемого
для распыления жидких компонентов в форсунках, осуществляется
клапаном регулирования подачи пара в воздушный калорифер. Конт¬
роль давления жидкости, поступающей на распыление в барабан-
смеситель, осуществляется манометрами по месту.Контроль и управление дозированием компонентов может также
осуществляться с МПУ.Контроль минимально допустимого уровня сыпучего сырья в
Расходных бункерах производится пневматическими датчиками
Уровня. Управление виброактиватором на расходном бункере пербо-
Рата натрия осуществляется вручную с МПУ и автоматически с ЦПУ.233
Расход воздуха в дозаторы регулируется вручную. Дозировали
сыпучих компонентов в барабан-смеситель осуществляется с помощью
дозаторов и активаторов непрерывного действия. Управление и конт¬
роль за производительностью дозаторов термонестабильных добавок
осуществляется с МПУ в автоматическом режиме слежения за основ¬
ным потоком порошка после распылительной сушилки.10.1.7.	Контроль и управление системой пыле- и газоочисткиСистема пылеочистки воздуха после сепаратора (рукавные фильт¬
ры) снабжена сигнализацией минимального и максимального пере¬
пада давления и сигнализацией максимального уровня пыли в фильт¬
ре, вынесенными на ЦПУ. Измерение и управление давлением в цикло¬
нах после сушильной башни, а также выгрузка пыли из циклонов про¬
изводятся со щита ЦПУ.На стадии влажной очистки расход воды на орошение в скрубберах
контролируется по месту расходомером. Во время циркуляции рас¬
твора СМС уровень воды в подскрубберной емкости постепенно умень¬
шается. Добавление свежей воды в подскрубберную емкость осущест¬
вляется автоматически по достижении минимального уровня в ней.На электрофильтрах контролируется по месту и на ЦПУ напряжение
и расход воды для увлажнения электродов и смывания пыли, фиксиру¬
ются температура и давление отходящих газов после электрофильтров.Система газоочистки для улавливания капель серной кислоты и
непрореагировавших и 8О3 раствором щелочи снабжена локаль¬
ной автоматической системой управления.10.1.8.	Контроль и управление производством с помощью компьютеровНа современных заводах СМС контроль и управление основными
стадиями производства осуществляется с помощью компьютеров:
компьютер осуществляет управление отдельным узлом (стадией)
процесса и не связан с работой других компьютеров. На вход каждого
компьютера поступают около сотни дискретных и десятки аналоговых
сигналов.Например, компьютер № 1 осуществляет, управление стадиями
сульфирования (сульфатирования) и нейтрализации. Основные функ¬
ции управления здесь сводятся к обслуживанию технологического
оборудования: пуск, контроль за работой, прерывание работы, оста¬
новка реактора-сульфуратора, пуск, выключение, остановка узла
гидратации, пуск, промывка, продувка, остановка кислотного скруб¬
бера и т.п.Компьютер № 2 осуществляет контроль и управление процессом
приготовления композиции. Основные функции управления: взве¬
шивание, дозирование и смешивание сыпучих и жидких компонентов
на основе рецептуры СМС, введенной в компьютер.Компьютер № 3 осуществляет управление сушкой композиций.
Основные функции управления здесь заключаются в защите оборудО'
234вания от непредвиденных перебоев в работе, а также в строгом конт¬
роле за расходом композиции в форсунки и за работой циклонов.Компьютер № 4 осуществляет управление системой непрерывной
подачи термонестабильных добавок и порошка СМС в барабан-сме-
ситель и контроль за качеством готового продукта.С помощью компьютеров осуществляется управление разгрузкой и
транспортированием жидких и сыпучих компонентов сырья, работа
конвейеров, насосов и т. д., что позволяет максимально сократить
ручной труд. С помощью компьютеров управляют работой бункеров
хранения готовой продукции и конвейеров, загружающих порошок в
бункеры слоями, ведут учет разгружаемого сырья и отгружаемой
продукции. Компьютеры управляют клапанами, насосами, регулято¬
рами расхода и давления, температуры, уровней, концентрации и т. д.10.1.9.	Некоторые варианты автоматических систем контроля
и управления технологическими процессамиНа рис. 83 изображена схема автоматической системы контроля и
управления работой распылительной сушилки. Она состоит из ряда
систем:системы контроля и управления температурой теплоносителя на
входе в сушильную башню, в которую входят датчик температуры 16,
регулятор температуры 19 и исполнительный механизм 11;системы контроля и управления давлением распыления, включаю¬
щей датчик давления 26, регулятор давления 23, исполнительный
'механизм 4, насос высокого давления 5;системы контроля и управления расходом теплоносителя, включаю¬
щей расходомер 15, регулятор расхода 21, исполнительный механизм
12, датчик температуры 8 и регулятор 22;системы контроля и управления разрежением в башне, включающей
датчик разрежения 9, регулятор разрежения 25 и исполнительный
механизм 7;системы контроля и управления вязкостью композиции, включаю¬
щей датчик вязкости 18, регулятор вязкости 20, исполнительный
механизм 2;системы контроля и управления качеством готового продукта,
включающей датчик насыпной массы 17, регулятор насыпной массы 24
и регулятор вязкости композиции 20.На рис. 84 представлена схема автоматической системы контроля и
управления узлом ввода термонестабильных добавок. Она состоит из
ряда локальных функциональных систем:системы контроля и управления дозированием жидких компо¬
нентов;системы контроля и управления дозированием сыпучих компо¬
нентов;системы контроля и управления смешиванием и гранулированием.В рассматриваемой системе управления дозированием жидких235
Рис. 83. Схема автоматической системы контроля и управления
работой распылительной сушки:1, 3 — смесители; 2 — исполнительный механизм регулятора соотно¬
шения; 4 — исполнительный механизм регулятора давления; 5 — насос
высокого давления; 6 —- вентилятор; 7 — исполнительный механизм ре¬
гулятора разрежения; 8 — датчик температуры; 9 —* датчик разрежения;
10 — сушильная башня; 11 — исполнительный механизм регулятора тем¬
пературы; 12 — исполнительный механизм регулятора расхода теплоно¬
сителя; 13 — топка; 14 — вентилятор; 15—расходомер; 16 — датчик темпе¬
ратуры; 17 — датчик насыпной массы; 18 — датчик вязкости; 19—25 — ре¬
гуляторы; 26 — датчик давленияРис. 84. Схема автоматической системы контроля и управления
узлом ввода термонестабильных добавок;1 —• расходный бункер порошка СМС; 2 — расходный бункер пербо-
рата натрия; 3 — расходный бункер энзимов; 4 — расходная емкость ПАВ;5	— расходная емкость воды; 6 — расходная емкость отдушки; 7 — ис¬
полнительный механизм; 8 — калорифер; 9—13, 15, 17 — сигнализаторы
уровня; 14 — регулятор температуры; 16 — барабан-смеситель; 18 — ре¬
дуктор; 19, 20 — питатели; 21—23 — дозаторы сыпучих компонентов;
24, 25 —• манометры; 26 — вторичный прибор переключения давления;
27 — регулятор расхода воды; 28 — форсунки; 29 —* регулятор скорости
вращения барабана-смесителя; 30, 34 — контактные манометры; 31 — до¬
заторы жидкостные; 32 — привод; 33 — редуктор; 35 — магнитный пуска¬
тель; 36 — пускатель; 37 — отсечной клапан; 38 — злектроконтактный ма¬
нометр с сигнализирующим устройством; 39 — первичный регулятор рас¬
хода; 40 — датчик насыпной массы; 41 — влагомер; 42 — преобразователь
сигналов влажности; 43 — прибор инвертирования (преобразователь);
44 — прибор, суммирующий расход; 45 — станция управления
компонентов в расходных емкостях контролируются: минимальный
уровень в емкостях неионогенных ПАВ 4, отдушки 6, воды 5; темпе¬
ратура в емкостях и на линии подачи сырья и воздуха перед распы¬
лением; давление горячей воды, поступающей в рубашки расходных
емкостей, неионогенных ПАВ после насосов-дозаторов и воздуха,
поступающего на распыление в форсунки; расход неионогенных ПАВ,
воды, отдушки и воздуха, поступающих в барабан-смеситель.Система предусматривает контроль минимального уровня и регу¬
лирование уровней сыпучих компонентов в расходных бункерах
пербората натрия 2, энзимов 3, порошка СМС 1, дозирование компо¬
нентов в барабан-смеситель 16, управление виброактиваторами на
бункерах пербората натрия и порошка СМС и регулирование расходавоздуха в дозаторы 21 - 23.Система блокировки дозирования жидких компонентов обеспе¬
чивает открытие и закрытие отсечных клапанов и давление воздуха на
распыление.Система блокировки дозирования сыпучих компонентов обеспечи¬
вает пуск и остановку дозаторов сыпучих компонентов 21 - 23, пита¬
телей 19, 20 и дозаторов жидкостей 31.Система контроля и управления процессами смешивания и гранули¬
рования автоматически регулирует насыпную массу и влажность
готового продукта.Система работает следующим образом. Дозированные жидкие и
сыпучие компоненты непрерывно поступают в барабан-смеситель, в
котором жидкие компоненты напыляются на сыпучие. В начальный
после пуска барабана-смесителя период стабилизация насыпной массы
продукта достигается измерением расхода воды на форсунку 28 с
помощью датчика насыпной массы 40, регулятора расхода воды 27 и
исполнительного механизма 32. При этом регулятором влажности 40
непрерывно измеряется влажность готового продукта.В процессе гранулирования в случае превышения нормы влажности
продукта с помощью датчика 40 и преобразователя сигналов влаж¬
ности 42, приборов инвертирования 43, алгебраического суммирова¬
ния 44 система осуществляет переход с режима стабилизации насып¬
ной массы продукта путем снижения расхода воды на режим стабили¬
зации насыпной массы путем изменения скорости вращения бараба¬
на-смесителя. При этом с помощью устройства 43 сигнал с датчика
насыпной массы 40 переключается на регулятор скорости вращения 29
и далее на исполнительный механизм 32. Одновременно сигнал с
датчика 40, соответствующий моменту перехода с одного режима
стабилизации на другой, устройством 43 запоминается и подается на
регулятор 27 и далее на исполнительный механизм 32.При восстановлении заданной влажности продукта переход системы
с режима стабилизации насыпной массы продукта путем изменения
скорости вращения барабана на режим стабилизации насыпной массы
продукта путем изменения расхода воды на форсунки происходит
аналогично.238ЩI—I ^~1—I 7'2 Г-сЬ—1Ч.301Ш	\	32	1 ' *	ьл?/	1 • ьге—^—м—1 ; 1-Рис. 85. Схема автоматической системы контроля и управления установкой нейтрализа¬
ции АБСК:1 — 5 — расходные емкости соответственно воды, 42%-гс водного ^ОН, СЖК, АБСК, N«001; 6 —
10 — фильтры; 11 —16 — дозирующие насосы; 17—19, 21, 22, 25, 26 — регулирующие клапаны; 20 —
коллектор; 23 —■ регулятор расхода; 24 — смеситель; 27 — циркуляционный насос; 28 — теплообмен¬
ники; 29 — 34— датчики расхода; 35 — рН-метрЗаполнение барабана-смесителя можно производить вручную.Контроль работы системы сигнализации и блокировки производится
с МПУ.На рис. 85 представлена схема автоматической системы контроля и
управления установкой нейтрализации алкилбензолсульфокислоты.Автоматический контроль и управление установкой нейтрализации
АБСК включает также контроль и управление операциями омыления
СЖК в сульфоноле и отбеливания смеси ПАВ.Все виды жидкого сырья (вода, щелочь, СЖК, АБСК, гипохлорит
натрия) закачиваются в расходные емкости 1 ив расчетном количестве
через фильтры подаются насосами-дозаторами в коллектор 20, а оттуда
на всасывающую линию центробежного циркуляционного насоса 27.В циркуляционном насосе производительность 150- 250 ьР/ч
происходит интенсивное перемешивание реагирующих компонентов,
смесь подается на охлаждение в теплообменники 28. После теплооб¬
менников основная часть смеси вновь поступает на всасывающую
линию циркуляционного насоса 27; в контуре насос- теплообменник-
насос происходят нейтрализация АБСК, омыление СЖК, отбеливание
смеси ПАВ.На линии нагнетания циркуляционного насоса имеется отвод239
продукта в смеситель 24, из которого производится отбор раствора иа
измерение рН.При рН смееи < 7 импульс от рН-метра поступает на регулятор
дозирующего насоса 12, подающего дополнительное количество
щелочи в циркуляционный насос 27 (для нейтрализации смеси).При рН = 7 насос-дозатор автоматически отключается.Готовая смесь ПАВ с рН > 7 в количестве, равном производитель¬
ности установки, непрерывно отводится в емкость готового продукта
в отделение приготовления композиции или на склад.Автоматический контроль и управление установкой осуществля
ются с пульта оперативного управления, оснащенного современным
техническими средствами контроля, регулирования и управления
Управление производится следующими процессами и приборами:заполнением расходных емкостей по сигналам верхних или нижни
уровней;дистанционно - дозированием сырья;расходом сырья;стабилизацией давления на линии нагнетания циркуляционного
насоса при помощи регулирующего клапана, установленного на линии
подачи готового продукта в емкость готового продукта;коррекцией рН нейтрализованной смеси;стабилизацией температуры в расходных емкостях, теплообмен-
, нике, емкости готового продукта;дистанционно - клапанами на трубопроводах подачи сырья к
циркуляционному насосу, клапаном 26 на линии подачи готового
продукта в теплообменники 28, клапаном 25 на линии подачи смеси к
рН-метру, запорной арматурой циркуляционного насоса;дистанционно-пуском и остановкой дозирующих насосов, цирку¬
ляционного насоса, мешалок;сигнализацией работы управляемого технологического оборудо¬
вания.Для промышленных методов измерения рН наиболее подходящими
являются рН-метры с сурьмяными или стеклянными электродами. К
первым относятся рН-метры типа ПМ-С, чувствительный погружной
элемент которых состоит из вращающегося сурьмяного измерительно¬
го электрода с очистным устройством и сравнительного хлорсереб-
ряного электрода типа ЭВП. Пределы измерения 2-12, погреш¬
ность ± 0,2.10.2. Аналитический контроль при производстве СМСКонтроль за качеством сырья и готового продукта в полной мере
осуществляется химической лабораторией и отделом технического
контроля завода. Согласно нормативным документам (Государствен¬
ным стандартам, Техническим условиям и Стандартам предприятия)
определяются показатели характеристик сырья и готового продукта.Методики анализа сырья и готового продукта подробно представ¬
лены в нормативно-технической документации, мы же рассмотрим240Таблица 26. Характеристика веществ, применяемых в производстве ПАВ и СМСНазваниевеществаПоказатели и их значения по регламентувнешний видсодержание, %рН•плотность,кг/м3цветностьдругиепоказателиАлкилбензол СветлаяпрозрачнаяжидкостьВоды — ие бо¬
лее 0,02; суль¬
фируемых сое-855-870—Средняя моле¬
кулярная мас¬
са 211±5СЖК пер¬
вичные, фр.СцгС1вПри 25 "С —
прозрачнаяЖИДКОСТЬСЖК пер¬
вичные, фр.
Сц-Си ^Алкилбен-
золсульфо-
нат натрия
(СпН2п+1
С{Н5§Оз№(
где №=10—14)Бесцветная,
легко крис¬
таллизую¬
щаяся жид¬
костьПри 60 “С —
жидкость
коричне¬
вого цветаАлкил- При 60 °С-
сульфат нат—паста
рия	Iдинений - не
менее 99,0; тет-
ралииовых про¬
изводных - не
более 6Углеводоро¬
дов — не более
1,8; С<10 — не
более 6; С>18 -
не более 4; во¬
ды — не более 0/ВСпиртов — не ме¬
нее 98,0; С <12—
не более 3; С>14—
ие более 3Алкилбензол¬
сульфоната нат¬
рия — не менее
40. Сульфат и
сульфит натрия
(в пересчете на
основное ве¬
щество) - ие
более 6; несуль-
фированные уг¬
леводороды (в
пересчете на ос¬
новное вещест¬
во) — не более 2Алкилсульфата
натрия — не ме¬
нее 30; неорга¬
нических со¬
лей — не более
5; несульфиро-
ванных углево¬
дородов — не
более 5Кислотное,
эфирное и гид¬
роксильное
числа (в мг
КОН на 1 г
спирта) соот¬
ветственно —
не более 0,1,
не более 1,3 и
260-2901%-го
водного
раст¬
вора
ПАВ-
7,5-8,5При По Клет- Биоразлага-
50- ту - не емость - не
60 “С - более менее 95%
1050 30 отн.
ед.1%-го
водного
раст¬
вора —
8—10при 50- 5%-го
60°С — водного
1030 раст¬
вора
поКлет-
ту-
не более
200 отн. ед.Биоразлагае-
мосгь — не 4
менее 95%241
Таблица 26 (продолжение)Показатели и их значения по регланентувеществавнешний видсодержание, %рНплотность,кг/м3цветностьдругиепоказатели45%-й раст¬
вор сульфо-
нолаПри 60“С —
вязкая жид¬
кость40%-й расг
вор суль-
фонола из
парафиновТожеСинтанолДС-10СинтанолАЛМ-10Паста от бе*
лого до
светло-жел¬
того цветовТожеНесульфирован-
ных углеводо¬
родов (в % к
ПАВ) - не более
2,5; сульфат и
сульфит раство¬
ра натрия — не
более 10; ал-
килбензолсуль-
фонатов натрия -
не менее 45-Алкилбензол-
сульфонат нат¬
рия — не ме¬
нее 40; иесуль-
фированных
углеводородов
(в пересчете на
ПАВ) — ие бо¬
лее 3; сульфата
нвтрия — не
более 14Воды — не бо¬
лее 0,3; золы -
ие более 0,1;
лолиэтилен-
гликоля —
не более 6Воды — не бо¬
лее 0,3; золы —
не более 0,1;
полиэтилен-
гликоля — не
более 41%-го
водного
раство¬
ра ПАВ-
7-91%-говодногораст¬вораПАВ-7-8,510%-говодногораст¬вора—7,45-9,0010%-го
водного
раст¬
вора —
8-95%-го
водного
раство¬
ра ло
йодной
шкале —
не более
7 отн. ед.5%-го
водного
раст¬
вора
по йод¬
ной
шка¬
ле—не
бол ар
2 отн.
ед.ТожеМолекуляр¬
ная масса 290- Тоже1%-й водный
раствор мут¬
неет при
64-74'С1%-й водный
раствор мутне¬
ет, при 84-92°ССинтамид-5Паста от свет- Воды — не бо¬1%-го— По йод¬]ло-желтого
до желтого
цветовлее 7; золы —
не более 0,7водного
раст¬
вора —
7-8ной
шка¬
ле—не
более
25СинтанолПри 25 °С бе¬Полиэтилен-10%-го— По йод¬1%-й растворАЦСЭ-12лая илигликопя — неводногонойв 5%-м раст¬слегка окра¬лее 2,5; золы (враст¬шкалеворе хлоридашеннаявиде сульфа¬вора —небо-натрия, мут¬242пастатов) — не более
0,3; воды - не
более 0,38-9лее5неет при |
67-70 °С |Таблица 26 (продолжение)НазваниеПоказатели и их значения по регламентувеществавнешний видсодержание, %рНплотность,кг/м3цветностьдругиепоказателиСЖК фр.С17“С2оТвердое ве¬
щество от
5елого до
светло-жел-
того цветаВоды — не бо¬
лее 1; С<10 —
не более 1;
С>20 — не бо¬
лее 25; нео-
мыляемых
соединений —
не более 4Затвердевает
при 45-49'С.
Кислотное
эфирное, кар-
бинольное
числа(в мг
КОН/г) соот¬
ветственно —Кислоты,При 70 °С —Веществ, не¬—- _получаемыепрозрачнаярастворимыхиз техничес¬. жидкость,в эфире, — неких живот¬при 20 “С —более 0,8; водыных жировимеет свет¬
ло-желтый
оценоки летучих ве¬
ществ - не
более 0,5Кислоты,При 70'С-Воды и лету¬—— _получаемыепрозрачнаячих веществ —из расти¬жидкость,не более 0,3тельных жи¬при 20 °С -ровсветло-жел¬
того цвета
(не темнее)Триполифос-ПорошокР2О5 — не менее1%-го— —фят натриябелого цве¬57; триполифос-водноготафата натрия —
не менее 94;
первой моди¬
фикации три-
полифосфата
натрия—не бо¬
лее 10раст¬
вора —
9,7±0,2Сера техни¬Жидкая иСеры — не ме-_ческаятвердаяиее 99,9; золы —
не более 0,05СульфатПорошокСульфата нат¬_„натрияили гранулы
белого цветария — не ме¬
нее 99,4; нераст¬
воримых в во¬
де веществ —
не более 0,4СтеклоГустая проз¬5Ю2- 28-33;—1360*1500 -жидкоерачная жид-N82 - Ю-13200—210, не бо¬
лее 40, не
"более 13Затвердевает
выше 34 °СЗатвердевает
при 32-43 'СГрануломет¬
рический сос¬
тав: размером
менее 0,5 мм —
100%, менее
0,2 мм — 97%костьСиликатныймодуль2.61-3,5243
Таблица 26 (продолжение)Показатели и их значения по регламентуСульфатмагниятехничес¬кийКМЦ марки
70/300ТожеПорошок от
белого до
кремового
оттенковМв304-7Н20 -
не менее 97;
МЕС1 и Ива¬
не более 1,5;
воды — не бо¬
лее 1,0В сухой КМУ
основного ве¬
щества — не ме¬
нее 52, КаОН -
не более 1,0;
Ка2СОз — не бо¬
лее 3,01,5%-го
водного
раст¬
вора
при
20 °С-
8-10Трилон Б
техническийНатр едкий
техническийХлоридкальцияЩелочнаяпротеаэа(энзим)Порошок бе¬
лого цветаБесцветнаяпрозрачнаяжидкостьПорошок
или гранулы
белого цвета
ГранулыСЮН14°5М2Мв2‘
•НгО — не менее
98; воды — не
более 2,0КаОН — не ме¬
нее 42; №гСОз —
не более 0,5СаС1з — не ме¬
нее 96,5Гранул разме¬
ром 0,2—1,6 мм —
не менее 98;
воды — ие более
105%-го
водного
раст¬
вора—
4,2-5,2400-860 -Названиевеществавнешний видсодержание, %рнплотность,кг/м3цветностьдругиепоказателиПерборатнатрияПорошокбелого цветаСоединений,
содержащих
активный
кислород, “
10,2±0,2Грануломет¬
рический сос¬
тав: гранул
размером ме-
иее 0,063 мм —
85%Сода каль¬
цинирован¬
ная техни¬
ческаяПорошок ИагСОз — ие —
или гранулы менее 99,2; хло*
белого цм* ридов (в перес-
та чете иа ИаС1) —
не более 0,5Растворимость
в воде — не
менее 98,5%;
гранулометри¬
ческий сос¬
тав — через си¬
то 1,25 К про¬
ходит не ме¬
нее 100% ве¬
ществаСыпучесть по
отношению к
песку — не ме¬
нее 80% (отн.);
протеолити-
ческая актив¬
ностьЮ5±Ю4 ед-ч244йТаблица 26 (продолжение)НазваниеПоказатели и их значения по регламентувеществавнешний видсодержание, %рНплотность,кг/м3цветностьдругиепоказателиЖелатин Мелкие
технический пластинки,
и лолигра- крупинки,
фический порошок от
темно-жел-
того до жел¬
того цветаВоды — не бо¬
лее 16Казеин тех-'
ническийБелофорОД-2Зерна разме¬
ром 5 ммПорошок
светло-жел¬
того цветаБелофор СД То жеБелофор
КД-2 для
хлопчато¬
бумажной
тканиТоже1%-го
водного
раст¬
вора —
4-7Воды — не бо¬
лее 12; жира —
не более 1,5;
золы (включая
Р2О5) — не бо¬
лее 2,5Отбеливающего
вещества, не ме¬
нее: для выс¬
шего сорта —
87±3, для пер¬
вого сорта — 80;
воды — не более
10Отбеливающего
вещества — не
менее 78±2,0;
вода — отсутст¬
вуетОтбеливающего
вещества, не
менее; для выс¬
шего сорта —94, для пер--
вого сорта — 90Кинематичес¬
кая вязкость
10%-го водно¬
го раствора
при 40 “С — не
менее 11; его
температура
плавления
26 °С, продол¬
жительность
растворения —
не более
15 мин; размер
частиц —
0,5—10 ммОсветляющее
, , действие на
Ч СМС "Лотос": и отбеливаю-
щее действие
‘ ‘ в составе СМС
на х/б ткань —
соответствует
стандартному,
образцу245
основные показатели характеристик сырья и готовых продуктов СМС,
которые необходимо знать обслуживающему персоналу в процессе
эксплуатации.В табл. 26 представлены основные, подлежащие аналитическому
контролю показатели сырья, применяемого в производстве ПАВ и
моющих средств.11.	ВЕДЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО РЕЖИМА ПРОИЗВОДСТВА СМС
И ЭКСПЛУАТАЦИЯ ОБОРУДОВАНИЯРазнообразие рецептур синтетических моющих средств требует
составления материального баланса исходного сырья для каждой
рецептуры. Обычно его рассчитывают на 1 т готового продукта. Полу¬
ченные результаты используют для расчета загрузки оборудования.
Исходными данными для расчета расхода компонентов являются
рецептурный состав, состав сырья и принятые нормы потерь в произ¬
водстве СМС. Во всех рецептурах СМС содержание ПАВ и КМЦ приво¬
дится в пересчете на 100% (масс.) основного вещества, содержание
остальных компонентов - в пересчете на сухое вещество.Рассмотрим материальный баланс процессов сульфирования (суль-
фатирования) в пленочном сульфураторе и приготовления компози¬
ции на примере СМС типа „Лотос”.11.1.	Расход сырья при сульфировании алкилбензола и СЖСРасход сырья при сульфатировании алкилбензола.Исходные данные: производительность установки сульфирования -
2779 кг/ч 100%-го алкилбензолсульфоната натрия (АБСН); молекуляр¬
ная масса алкилбензолсульфоната натрия - 342, алкилбензола (АБ) -
240, алкилбензолсульфокислоты (АБСК) - 320; содержание несульфи-
рованных соединений в АБ - 2% (масс.); глубина сульфирования -
98%; содержание в газовоздушной смеси триоксида серы - 4,4% (об.);
диоксида серы - 0,1% (об.); концентрация товарного гидроксиданатрия - 42% (масс.).Расход АБСК, щелочи и количество получаемой воды (1000 кг) на 1 тАБСН определяются по реакцииСпН2п+1СбН450зН +№0Н-~СпН2п+1СбН4503№ + Н20,где л = 10- 14.Расход АБСК, необходимый для получения 1000 кг АБСН:х = 1000 • 320/342 = 935,7 кг/т.Расход щелочи (молекулярная масса 40), необходимой для ней
рализации АБСК:у = 935,7-40/320 = 117 кг/т.246Количество образуемой при нейтрализации АБСК воды (молекуляр¬
ная масса 18):	* » Ю00 ■ 18/342 = 52,6 кг/т.Для найденного количества АБСК необходимое количество алкил¬
бензола и триоксида определяется по реакции сульфирования:СпН2п+1С6Н5 + 503—- СпНгп+хСбН^ОзН.Расход алкилбензола:. х = 935,7-240/320 = 701,8 кг/т.Полный расход алкилбензола при глубине сульфирования 98%:
х =701,8-100/98 = 716 кг/т.При этом с учетом 2% несульфируемых расход товарного алкилбен¬
зола составляет:716-1,02 = 730,3 кг/ъРасход триоксида серы (молекулярная масса 80) на сульфирование:
у = 935,7 • 80/320 = 233,9 кг/т.Общий расход триоксида серы - с учетом растворимости его в АБСК
и непрореагировавшего - составит:233,9 + 17 + 2,9 = 253,8 кг/т,где 17 кг/т - растворенный в АБСК 1риоксид серы; 2,9 кг/т — непрореагировавший три¬
оксид серы, уходящий с отработанными газами.Расход диоксида серы и кислорода, необходимых для образования
триоксида серы, определяется по уравнению реакции:2502 +Ог = 2503.Расход диоксида серы (молекулярная масса 64):
х = 253,8/(2-80) = 203 кг/т.Общий расход диоксида серы с учетом неокисленной составляет:203 + 4,3 = 207,3 кг/т.Количество кислорода (молекулярная масса 32), необходимого для
реакции:у = 253,8 • 32/(2 • 80) = 51,8 кг/т.Количество' серы и кислорода, необходимых для получения207,9	кг/т диоксида серы, определяется по уравнению реакции:5	+ 02 = 50г.Расход серы (молекулярная масса 32):х = 207,3 ■ 32/64 = 103,65 кг/т.247
Расход щелочи, идущей на нейтрализацию триоксида серы, раство¬
ренного в АБСК, определяем по уравнению:503 + 2№ОН = N32804 + Н20;
х= 17-2*40/80 = 17 кг/т.При этом образуется: сульфата натрия (молекулярная масса 142)у = 17-142/80 = 30,2 кг/т;воды — г = 17* 18/80 = 3,8 кг/т.Общее количество щелочи, поступающей на нейтрализацию АБСК и
растворенного в ней триоксида серы:117+ 17= 134 кг/т.Содержание воды в товарной 42%-й щелочи, поступающей на нейт¬
рализацию:х= 134-58/42= 185 кг/т.Общий расход 42%-й щелочи, поступающей на нейтрализацию:185+ 134 = 319 кг/т.Количество щелочи, необходимое для нейтрализации триоксида се¬
ры в отработанном газе при его очистке, определяется по уравнению:50} + 2 N8011 = №2504 + Н20;х= 2,9-2-40/80 = 2,9 кг/т.При этом образуется: сульфата натрия - у= 2,9-142/80 = 5,1 кг/т;
воды - 2= 2,9-18/80 = 0,6 кг/т.Количество щелочи, необходимое для нейтрализации диоксида
серы в отработанном газе при его очистке, определяется по уравнению:502	+ 2№ОН = ^2503 + Н20;х= 4,3-2-40/64 = 6,13 кг/т.При этом образуется: сульфита натрия (молекулярная масса 126)-4,3-126/64 = 9,6 кг/т;
воды - г = 4,3 • 18/64 = 1,4 кг/т.Общее количество щелочи, необходимое для нейтрализации отра¬
ботанной газовой смеси при ее очистке:2,9	+ 6,13 = 9,08 кг/т.В скруббере при очистке отходящих газов образующийся сульф
натрия контактирует с избыточным кислородом воздуха (при этом 8
сульфита натрия окисляется в сульфат натрия, что составляет 9,6 • 0,8
= 0,08 кг/т сульфита натрия):№2503 + 0,502 = №2504-Расход кислорода: х = 8,08 • 0,5 • 32/126 = 1,0 кг/т.Образуется сульфата натрия: у = 142- 8,08/126 = 8,7 кг/т.248Общее количество сульфата натрия, образующегося при очистке
отработанной газовоздушной смеси:5,1	+ 8,7 = 13,8 кг/т.Количество сульфита натрия, образующегося при нейтрализации
газовоздушной смеси: ^ ^ = ^ кфТаким образом, при очистке отработанной газовоздушной смеси
образуется сульфата натрия и сульфита натрия:13,8	+ 1,5 = 15,32.При сульфировании алкилбензола триоксидом серы одним из
побочных продуктов реакции является сульфон. При добавлении в
алкилбензол около 0,2% (масс.) фосфорной кислоты образование
сульфона резко снижается. Расход фосфорной кислоты составляет1,4	кг на 1000 кг готового продукта. При этом содержание сульфона в
продуктах сульфирования уменьшается на 50 - 75% (масс.), а выход
сульфокислоты возрастает на 0,5 - 0,8% (масс.).На нейтрализацию фосфорной кислоты (молекулярная масса 98),
содержащейся в АБСК, требуется щелочь, расход которой определя¬
ется по уравнению:Н3Р04 + З^ОН = МазР04 + ЗН20.Расход щелочи: х= 1,4-3-40/98 = 1,7 кг/т.При этом образуется: фосфата натрия (молекулярная масса 164) —
‘у= 1,4 -164/98 = 2,3 кг/т;воды - 2= 1,4 ■ 3 • 18/98 = 0,8 кг/т.Таким образом общий расход щелочи, идущей на нейтрализацию
АБСК, фосфорной кислоты, и триоксида серы, растворенного в ней,117 + 17+1,7 = 135,7 кг/т.Расход сырья при сульфатировании первичных СЖС.Исходные данные: производительность установки по получению
алкилсульфатов - 2649 кг/ч 100%-го основного вещества; молеку¬
лярная масса алкилсульфата натрия-317, первичных жирных спир¬
тов- 215, алкилсульфоэфира- 295; содержание несульфированных
соединений по отношению к основному веществу - 5% (масс.); глубина
сульфатирования - 95%; содержание триоксида серы в газовоздушной
смеси - 4,4% (об.); содержание диоксида серы в газовоздушной смеси
-0,1% (об.); концентрация товарного гидроксида натрия - 42% (масс.).Расход алкилсульфоэфира на получение 1 т (1000 кг) алкилсульфа¬
та натрия определяется по реакции	г • ' /. • 'С„К2п + 10503Н + №ОН - СпН2п + 10503Ш + Н20,
где п= 10- 18;х = 1000-295/317 = 930,6 кг/т.249
Расход щелочи: у = 930,6- 40/295 = 126,2 кг/т;
масса получаемой воды: г= 1000 • 18/317 = 56,8 кг/т.Расход СЖК и триоксида серы определяем по уравнению:С„Н2п+1 ОН + 503 = СпН2п+,050зН.Расход СЖК - х= 930,6-215/295 = 678,20 кг/т;
триоксида серы - у= 930,6-80/295 = 252,4 кг/т.При глубине сульфатирования 95% расход СЖК:
х = 678 ■ 2 • 100/95 = 713,90 кг/т.Количество несульфированных жирных спиртов составляет:713,90 - 678,20 - 35,7 кг/т.Общий расход триоксида серы в газовоздушной смеси:252,4	+ 10,83 + 3,02 = 266,25 кг/т,где 10,83 кг/т — количество триоксида серы, растворенного в моноалкилсульфоэфире;
3,02 кг/т — количество триоксида серы, уходящего с отработанными газами на очистку.Определим расход газовоздушной смеси, поступающей в сульфу¬
ратор.Количество диоксида серы, идущего на образование триоксида
серы, определяется по уравнению:2802 + 02 = 2803;
х = 266,25 • 2 - 64/(2 - 80) = 213 кг/т.Общий расход диоксида серы с учетом неокисленного вещества:213+ 5,14 = 218,14 кг/т.Расход кислорода: у- 266,25-32/(2-80) = 53,3 кг/т.Расход серы и кислорода на образование 218,14 кг/т диоксида серы
определяется по уравнению:8 + 02 = 802.Расход серы: х = 218,14-32/64 = 109 кг/т;
кислорода: У~ 218,14-32/64 = 109 кг/т.Расход щелочи на нейтрализацию триоксида серы, растворенного в
алкилсульфоэфире, определяется по уравнению503	+ 2КаОН = №2504 + Н20.Расход щелочи: х= 10,83-2-40/80= 10,83 кг/т.При этом образуется: сульфита натрия -У= 10,83-142/80 = 19,22 кг/т;
воды - 10,38-18/80 = 2,44 кг/т.■Л250Общий расход 100%-й щелочи:126,2 + 10,83= 137,03 кг/т.Количество воды в 42%-й щелочи:х= 137,03-58/42 = 189,23 кг/т.Расход 42%-го раствора щелочи на нейтрализацию составит:189,23+ 137,03 = 326,85 кг/т.Расход щелочи на нейтрализацию триоксида серы при очистке
отработанных газов определяется по уравнению:80з + 2КаОН = №2504 + Н20.Расход щелочи: х= 3,02-2-40/80 = 3,02 кг/т.При этом образуется: сульфата натрия -У =3,02 -142/80 = 5,4 кг/т;воды - г= 3,02-18/80 = 0,7 кг/т.Расход щелочи на нейтрализацию диоксида серы при очистке отра¬
ботанных газов определяется по уравнению:502 + 2^0Н = Ма2503 + Н20.Расход щелочи: х= 5,14-2-40/64 = 6,43 кг/т.При этом образуется: сульфита натрия —у= 5,14-126/64= 10,12 кг/т;воды —г - 5,14-18/64 = 1,45 кг/т.Общий расход щелочи на очистку газов:3,02	+ 6,43 = 9,45 кг/т.В скруббере 80% сульфита натрия, контактирующего с кислородом
газовоздушной смеси, окисляется до сульфита натрия:№2503 + 0,502 = №а2804.Количество получаемого в результате окисления сульфата натрия
составляет: х = 10,12-80/100 = 8,1 кг/т.При этом расходуется кислорода:у = 8,1 -0,5-32/126 =1,03 кг/т;образуется сульфата натрия:г = 142-8,1/126 = 9,13 кг/т.При очистке отработанных газов образуется:
сульфата натрия - 5,4 + 9,13 = 14,53 кг/т;
сульфита натрия - 10,12 - 8,1 = 2,02 кг/т;
сульфата и сульфита натрия - 14,53 + 2,02 = 16,55 кг/т.Общее количество сульфата и сульфита натрия, образующихся на
установке: 16,55 + 19,22 = 35,77 кг/т.251
11.2.	Расход сырья при приготовлении композиции СМС
и омылении СЖКРасход сырья при приготовлении композиции универсального СМС.Исходные данные. Состав моющего порошка [в % (масс.)]: алкил-
бензолсульфоната натрия-20,0; неионогенных ПАВ-2,0; КМЦ-0,9;
триполифосфата натрия - 40,0; сульфата натрия - 25,7; жидкого стек¬
ла - 1,0; отбеливателя оптического - 0,2; отдушки парфюмерной - 0,2;
воды - 10,0.Состав исходного сырья [в % (масс.)]: алкилбензолсульфоната
45,0; несульфированных соединений - 1,0; сульфата, сульфитахлорида натрия - 10,0; воды - 44.Состав исходной КМЦ [в % (масс.)]: основного вещества в сухпродукте - 42,0;воды- 13,5.Свойства исходных веществ: плотность жидкого стекла - 141 кг/м3;
его модуль - 3,36; влажность сульфата натрия - 0,3% (масс.).^ Потери сырья в производстве принимаем равными 2% (масс.).Расход алкилбензолсульфоната натрия для приготовления 1 т
(1000 кг) СМС:1000-0,2-1,02/0,45 = 453,3 кг,где 0,2 — массовая доля алкилбензолсульфоната в готовом продукте; 1,02 — коэффициент
потерь в процессе производства; 0,45 — массовая доля алкилбензолсульфоната натрия висходном сырье.В исходном сырье содержится:алкилбензолсульфоната натрия - 453,3-0,45 = 204,0 кг,
несульфированных соединений - 453,3-0,01 =4,5 кг;
сульфата натрия - 453,3-0,1 = 45,3 кг;
воды - 453,3-0,44 = 199,5 кг.Расход неионогенных ПАВ:1000-0,02-1,02 = 20,4 кг,где 0,02 — массовая доля неионогенных ПАВ в готовом продукте.Расход карбоксиметилцеллюлозы:1000 • 0,009 • 1,02/0,363 = 25,3 кг,где 1,009 — массовая доля основного вещества в продукте; 0,363 — массовая доля основ¬
ного вещества в исходном сырье [42,0(100 — 13,5)/100 = 36,3%].В технической КМЦ содержится:воды - 25,3-0,135 = 3,4 кг,где 0,135 — массовая доля воды в техническом продукте;*	.	сухих веществ- 25,3(100- 13,5) = 21,9 кг,где (100 — 13,5) — массовая доля сухих веществ в технической КМЦ.В том числе:основного вещества - КМЦ - 25,3 • 0,363 = 9,2 кг;
сухих веществ, вносимых с КМЦ, - 21,9 - 9,2 = 12,7 кг.252Поскольку для приготовления СМС КМЦ поступает в виде 7%-гб
водного раствора, то количество воды,’необходимое для приготов¬
ления раствора указанной концентрации, составляет: 21,9(100- 7)/7--	3,4 = 287,6 кг.Для приготовления СМС необходимо:
триполифосфата натрия - 1000-0,4*1,02 = 408,0 кг,где 0,4 — массовая доля триполифосфата натрия в готовом продукте:сульфата натрия - 1000- 0,257* 1,02 = 262,0 кг,где 0,257 — массовая доля сульфата натрия в готовом продукте;Фактический расход сульфата натрия составляет:262,0/0,997 - 45,3 - 12,7 - 2,3 => 202,5 кг,где 45,3 - сульфат натрия, вносимый с сульфонолом; 12,7 - сухие вещества, вносимые с
КМЦ; 2,3 — несульфированные вещества, вносимые с сульфонолом; 0,997 — массовая доля
сульфата натрия в исходном сырье.В сульфате натрия содержится воды:202,5-0,003 = 0,7 кг.Для приготовления 1000 кг композиции СМС необходимо жидкого
стекла*1000-0,01 • 1,02 = 0,394 = 25,9 кг,где 0,01 — массовая доля стекла натриевого в готовом продукте; 0,394 — массовая доля
‘сухих веществ (N820 + 8Ю2 + примеси) в жидком стекле при плотности технического
продукта 1410 кг/м3 и модуле 3,36.Количество воды в стекле натриевом жидком:25,9-0,606 = 15,7 кг,где 0,606 — массовая доля воды в техническом продукте.Для приготовления 1000 кг композиции СМС необходимо:
отбеливателя оптического - 1000-0,002 = 2,0 кг,где 0,002 — массовая доля отбеливателя в готовом продукте,отдушки парфюмерной 1000-0,002 = 2,0 кг,где 0,002 — массовая доля отдушки в готовом продукте.В табл. 27 приведен баланс получения порошкообразного СМС.При таком соотношении сухих веществ и воды влажность смеси
составляет 19,25% (масс.).Для получения порошкообразных СМС распылением в сушильной
башне влажность композиции должна составлять 40% (масс.). Следова¬
тельно, дополнительно количество воды равно:920,1-100/(100- 40)- 1139,4 = 394- 1 кг,в том числе для приготовления 7%-го раствора КМЦ 287,6 кг.253
Таблица 27. Баланс получения порошкообразного СМСВведено в системуВыведено из системынаименованиемасса, кгнаименованиемасса, кгкомпонентов1 компонентовАлкилбензолсульфонат
Неионогенные ПАВ
КМЦТриполифосфат натрия
Сульфат натрия
Стекло натриевое жидкое
Отбеливатель оптический
Отдушка парфюмернаяВодаИтого..453.3
20,425.3408.0202.5
25,9
2,0
2,0394.11533.5Моющий порошок 10%-й	1000,0влажностиИсходное сырье (потери)	18,0Испаренная влага и	515,5несульфированные соединения1533,5Таблица2 8. Расход сырья на получение 1 т порошка „Лотос" (в кг)НаименованиекомпонентовРаствор алкилбензолсульфоната натрияНеноногеиные ПАВКМЦТриполифосфат натрия
Сульфат иатрия
Стекло жидкое натриевое
Отбеливатель оптический
Отдушка парфюмерная
Итого453.320.425.3
408,0
202,5
25,9
2,0
2,01139.4Расход сырья, кгсухих веществволы253,8199,520,4—21,93,4408,0—201,80,710,215,72,0—2,0—920,1*219,3Из них 2,2 кг - потери несульфированных при сушке в башне с теплоносителем.Таким образом, общая масса исходных компонентов сырья и воды,
необходимых для приготовления 1 т моющего порошка, составит:1139,4	+ 394,1 =1533,5 кг.В табл. 28 приведен расход сырья для получения 1 т СМС универ¬
сального назначения „Лотос”.Для расчета процесса сушки композиции в сушильной башненеобходимо знать следующие исходные данные:мощность сушильной башни по испаренной воде К' = 3000 кг/ч;
содержание воды в композиции = 35% (масс.);
конечная влажность готового порошка М2 = 10% (масс.);
плотность композиции, содержащей 60 - 65% (масс.) сухого вещесгва, в среднем равна 1200 кг/м3.254Расход композиции в сушилку определяется по уравнениюС^КЧЮО- К'гУМ- К'г) = 3000(100- 10)/(35- 10)= 10800кг/ч.Количество порошка, выходящего из сушильной башни, определя¬
ем по уравнениюС2 = С^ЮО - К'1)/(Ю0 - Ь>2) = 10800(100 - 35)/(100 - 10) = 7800 кг/ч.Считаем, что для приготовления композиции используется стан¬
дартный реактор-смеситель объемом 5 м3 с коэффициентом заполнения
0,6.Рабочий объем реактора: 5-0,6 = 3,0 м3.Количество композиции, приготовляемой в реакторе за одну
операцию:	3,0-1,200 = 3600 кг.Число операций, необходимых для обеспечения максимальной
производительности, составляет:10800/3600 = 3 операции за 1 ч.Длительность одной операции по приготовлению 3600 кг компози¬
ции в одном реакторе: 60/3 = 20 мин.В реакторе-смесителе за одну операцию получается готового про-ДУКТа:	1000-3600/1533,5 - 2348 кг « 2,348 т.На разовую загрузку реактора-смесителя требуется (в кг):■ алкилбензолсульфоната - 453,3-2,348 = 1064,4;
неионогенных ПАВ - 20,4-2,348 * 47,9;КМЦ - 25,3-2,348 = 59,4;
триполифосфата натрия - 408,0-2,348 = 958,0;
сульфата натрия - 202,5-2,348 = 457,5;
стекла жидкого - 25,9 • 2,348 = 60,8;
отбеливателя оптического - 2,0 ■ 2,348 = 4,7;
отдушки парфюмерной - 2,0 • 2,348 = 4,7;воды для приготовления 7%-го раствора КМЦ - 287,6-2,348 * 673,9;
воды в реактор-смеситель - 106,5-2,348 = 250,0.Вязкость получаемой композиции отвечает режиму распыливания
ее в механических форсунках под давлением 40 - 80 атм.Расход натриевых солей жирных кислот на 1 т СМС „Эра-А”.В лаборатории кислотное число СЖК определяется титрованием
спиртов раствором КОН по стандартной методике. Принимаем, что кис¬
лотное число Кч= 205 мг КОН/г. Зная Кц, рассчитываем молекулярную
массу СЖК по формуле%Соон = 56,1 • 1000/Кч= 56100/205 = 274,где 56,1 — молекулярная масса КОН.Согласно содержанию натриевых солей СЖК в рецептуре, опреде¬
ляем расход СЖК на 1 т порошка:х - 1000-2,8/100 = 28 кг СЖК.256
Теоретический расход 100%-й щелочи (КаОН) для нейтрализацииСЖК определяется по реакции:КСООН + КаОН - КСОСШа + Н20.Зная молекулярную массу СЖК - 274 и КаОН - 40, находим:
х = 28 -40/274 =4,08 кг.Расход 40%-го N8011 составляет:х = 4,08 -100/40 = 10,2 кг.Так как кроме свободных жирных кислот в технических СЖК
содержатся и сложные эфиры, то щелочи на нейтрализацию необхо¬
димо на 5% больше от расчетного для омыления эфиров:0,2-1,05 = 10,7. кг 40%-го №ОН.Таким образом, для получения 1 т готового порошкообразного СМСрасход 40%-го N8011 составляет 10,7 кг.На заводах СМС для расчета загрузки щелочи пользуются уравнием, которое обобщает вышеприведенные расчеты:х= М-Кч-40-1,05/(1000-561),где х — масса 100%-й №ОН, кг; М — масса загружаемой СЖК, кг; 1,05 — коэффициент,учитывающий 5%-й избыток.Рассчитываем количество 40%-го раствора мыла, необходимого для1 т готового продукта.Для СМС типа „Эра-А” требуется 28 кг СЖК;N8011 (40%-го) - 10,7 кг (из них - 4,28 кг сухого вещества + 6,42 кг Н20).Общий расход сухих веществ: 28 + 4,28 = 32,28 кг.При нейтрализации выделяется воды:32,28 - 28 -18/274 = 32,28 - 1,84 = 30,5 кг.Расход мыла 40%-й концентрации, необходимого для получения 1 тготового СМС:х~ 30,5-100/40 = 76,3 кг.Для отбелки мыла на заводах применяют обычно гипохлорит нат¬
рия (№С10).Расход гипохлорита натрия составляет 10-20% от общего веса
приготовленного мыла:76,3-0,2=15,3 кг.Количество воды для получения 40%-го раствора мыла составляет:76,3	- (28 + 10,7 + 15,3) = 22,3 кг.Расход сырья на получение 40%-го раствора отбеленного мыла,
необходимого для приготовления 1 т СМС, приведен в табл. 29.256Таблица 29. Расход сырья на получение 40%-го раствора отбеленного мыла,необходимого для приготовления 1 т СМСНаименованиекомпонентовРасход сырьяНаименованиекомпонентовРасход сырьякгм3кгмзВода40%-й раствор N804
СЖК1377,2491,01184,81377,2350,71377,620%-й раствор N^001 800
Итого... 3853634,93740Расчет расхода термонестабильных добавок в барабан-смеситель на
примере СМС „Эра-А” проводится следующим образом: производи¬
тельность сушильной башни по порошку - 15 т/ч; рецептурное содер¬
жание термонестабильных добавок - пербората натрия 20%, или
200 кг/т, или 200-15 = 3000 кг/ч; энзимов 2%, или 20 кг/т, или 20-15 =
= 300 кг/т.Расход щелочи на нейтрализацию алкилбензолсульфокислоты и
омыление СЖК.Исходные данные: производительность установки по порошку
СМС типа ”Лотос”- 17т/ч; производительность установки по нейтрали¬
зации АБС К и омылению СЖК - 6 т/ч 100%-го АБСН или 15 т/ч 40%-го
раствора ПАВ, концентрация товарного гидроксида натрия- 42% (масс.).Нейтрализация АБСК и омыление СЖК щелочью происходит по
реакциям:К503 Н + НаОН КНОзНа + Н2 О;КСООН + №ОН КСОС^ + Н2 О.При выпуске СМС ”Лотос”, содержащем в своем составе в качестве
ПАВ только АБСН в количестве 12% (масс.) 100%-го вещества, на
установке нейтрализации необходимо получать 120 кг 100%-го АБСН
на 1 т СМС или 300 кг 40%-го раствора АБСН на 1 т СМС.Для производства 17 т/ч СМС ”Лотос” на установке нейтрализации
необходимо получать 2040 кг 100%-го АБСН в 1 ч или 5100 кг 40%-го
раствора ПАВ в 1 ч.Расход компонентов рассчитывается по уравнению:АБСК + ШОН = АБСН + Н20.1 т 40%-гс "яствора АБСН содержит 400 кг АБСН и 600 кг воды, тогда
расход 100%-го АБСК для получения 400 кг 100%-го АБСН составляет:*	= 400 • 320/342 = 374,5 кг.Расход №ОН на нейтрализацию АБСК для получения 400 кг АБСН:
у = 400 • 40/342 = 46,4 кг.При этом образуется воды:г = 400- 18/342 = 20,9 кг.257
Для выпуска СМС типа ”Лотос-автомат”, содержащем 8% (масс.)
АБСН и 5% (масс.) натриевых солей СЖК, необходимо получить смесь с
таким же соотношением ПАВ. Общее содержание ПАВ с СМС -
40%(масс.); в том числе: АБСН - 24,6% (масс.); натриевых солей СЖК -15,4% (масс.), воды - 60% (масс.).Таким образом, в 1 т 40%-го раствора ПАВ содержится: 246 кг АБСН,154 кг натриевых солей СЖК и 600 кг воды.Необходимый расход компонентов для получения этой смеси ПАВопределяется из уравнений:АБСК + №ОН = АБСН + Н20;СЖК + №ОН = Мыло СЖК + Н20.Расход АБСК - х = 246 ■ 320/342 = 230,3 кг;№ОН - у = 246 • 40/342 = 28,5 кг.При этом получается воды - г = 246 ' 18/342 = 12,8 кг;.Расход СЖК (молекулярная масса СЖК- 274, мыла СЖК- 296)- х=-	154-274/296 = 142,8 кг;N304 - у = 154 • 40/296 = 20,4 кг.При этом образуется воды - г = 154 • 18/296 = 9,2 кг.Суммарное количество щелочи, необходимой для нейтрализации
АБСК и омыления СЖК, составляет:28,5 + 20,4 - 48,9 кг;суммарное количество выделяемой воды:12,8	+ 9,2-22 кг.11.3.	Пуск и остановка производстваПуск и остановка производства осуществляются в строгой последо¬
вательности и полном соответствии с основными требованиями техно¬
логического регламента, техники безопасности и санитарных требова¬
ний.Остановки производства бывают плановые (на текущий и капиталь¬
ный ремонт) и аварийные, пуск - всегда плановый.11.3.1.	Пуск и остановка производства ПАВПлановая остановка производства ПАВ. При остановке узла плавле¬
ния серы прекращают загрузку технической серы в плавильник;
срабатывают остаток расплавленной серы из него; прекращают'подачу
греющего пара в нагреватель ванны, фильтры, рубашки обогрева
трубопроводов и насосов; закрывают арматуру; выключают электро¬
двигатели.При остановке узла осушения воздуха открывают арматуру на
линии газовоздушной смеси и, минуя сульфураторы, смесь направля¬
ют на стадию очистки отработанных газов; прекращают подачу хладо-268агентов в холодильники, останавливают фреоновую установку, газо-
дувку; выключают электродвигатели.При остановке узла получения триоксида серы выключают вентиля¬
торы, подающие охлаждающий воздух в теплообменники, в контакт¬
ный аппарат; прекращают подачу пара в воздушный калорифер;
останавливают электродвигатели.При остановке узла сульфирования срабатывают алкилбензол из
расходных емкостей; откачивают наработанную сульфокислоту;
останавливают насосы, мешалки; прекращают подачу воды на охлаж¬
дение сульфураторов; сливают сульфокислоты из сульфураторов и
гидролизера; выключают электродвигатели.При остановке узла нейтрализации сульфокислоты прекращают
прием 42%-й щелочи в расходную емкость; срабатывают остаток щело¬
чи; прекращают подачу воды на разбавление щелочи и охлаждение
нейтрализаторов сульфокислоты; откачивают сульфонол из нейтрали¬
затора и дозревателя в складские емкости; останавливают насосы,
мешалки; выключают электродвигатели.При остановке узла очистки отработанных газов прекращают прием
раствора щелочи на улавливание ди- и триоксида серы и подачу воды
в скрубберы; откачивают раствор сульфатов и сульфитов из скруббер-
ной емкости; останавливают насосы, вентиляторы; выключают элект¬
родвигатели.При остановке холодильной установки останавливают подачу
фреона в испаритель (до автоматического выключения компрессора);
закрывают арматуру компрессора (подача теплоносителя в испаритель
продолжается еще 10-20 мин, до полного испарения фреона); прекра¬
щают подачу воды в конденсатор; останавливают насосы; отключают
электродвигатели.Аварийная остановка производства ПАВ. Необходимость аварийной
остановки производства ПАВ может возникнуть при выходе из строя
технологического оборудования, не имеющего замены (газодувки,
подающей воздух на осушение и далее в печь сжигания серы; вентиля¬
тора, подающего холодный воздух в теплообменники и контактную
башню: насоса, перекачивающего алкилбензол из складской емкости в
расходную емкость; вентилятора, отсасывающего газовоздушную
смесь из сульфураторов, дозревателя, гидролизера и др.); при прекра¬
щении подачи оборотной воды на охлаждение сульфураторов, пара - в
ванну плавления серы, производственной воды - на разбавление
щелочи, электроэнергии, холодного воздуха; при разгерметизации
трубопроводов и аппаратов, возникновении пожара, загазованности
помещения.Аварийную остановку производят в -следующей последовательнос¬
ти: прекращают подачу расплавленной серы на сжигание в печь;
направляют газовоздушную смесь на стадию очистки отработанных
газов, минуя стадию сульфирования; прекращают подачу алкилбензо¬
ла в сульфуратор; останавливают газодувку подачи воздуха на осуше¬
ние; прекращают подачу щелочи и производственной воды в нейтрали¬259
затор; останавливают холодильную установку; отключают контроль¬
но-измерительные приборы и аппараты (КИПиА); отключают электро¬
двигатели.Пуск производства ПАВ. По окончании текущего или капитального
ремонта технологического оборудования или неплановой остановки
производится пуск производства и вывод его на постоянный режим
работы согласно технологическому регламенту.После внешнего осмотра оборудования, коммуникаций, запорной
арматуры сменный персонал приступает к опрессовке оборудования
водой или воздухом. Трубопроводы и аппараты, предназначенные для
работы со взрывоопасными и горючими газами, легковоспламеняю¬
щимися жидкостями, проверяют на герметичность. Оборудование и
трубопроводы, предназначенные для работы с природным газом,
продувают инертным газом (азотом) до содержания кислорода впродувочном газе не более 3% (об.).Перед пуском оборудования проверяют исправность контрольно-из¬
мерительных приборов, предохранительных и обратных клапанов и
т.д. по месту и на щитах дистанционного управления. Проверяется
исправность заземления всего электрооборудования, аппаратов,
трубопроводов.Пуск осуществляется в следующей последовательности: приводят
всю запорную арматуру в исходное положение; принимают на установ¬
ку воздух КИПиА, греющий пар, оборотную и производственную воду,
хладоагенты, серу, щелочь, алкилбензол, топливный газ.При пуске узла плавления серы загружают техническую серу в
плавильную ванну; подают пар в змеевик плавителя, фильтры, рубаш¬
ки трубопроводов и обогреваемых насосов. Проверяют работу дозиру¬
ющих насосов расплавленной серы со стабильной циркуляцией серы.При пуске узла осушения воздуха включают осушители воздуха на
регенерацию силикагеля; подают хладоагенты в теплообменники;
включают газодувку и воздух направляют в систему газоочистки;
устанавливают необходимое давление воздуха на линии нагнетания.При пуске узла получения ди- и триоксида серы прогревают и
просушивают печь для сжигания серы и контактный аппарат, разжига¬
ют запальник печи; подают дозирующим насосом расплавленную серу
в печь. Убедившись в устойчивом горении серы в печи, запальник
тушат. Включают воздушный вентилятор и подают воздух на охлажде¬
ние в теплообменники, контактный аппарат.При пуске узла сульфирования алкилбензола из складской емкости
алкилбензол подают в расходную емкость, затем в сульфураторы, сюда
же подают газовоздушную смесь в соотношении согласно регламенту.
При достижении необходимой температуры в сульфураторах подают
воду на охлаждение сульфураторов и включают прибор контроля
глубины сульфирования. При достижении глубины сульфирования
97 - 98% сульфокислоту направляют в гидролизер для разложенияангидридов сульфокислот.При пуске холодильной установки растворы хладоагентов подаютна охлаждение аппаратов; систему заполняют фреоном; запускают
компрессор и контролируют давление нагнетания, поступление
фреона в испаритель, уровень масла в картере компрессора и т.д.Убедившись в правильности функционирования аппаратов, обору¬
дования, механизмов, КИПиА, аппаратчики выводят производство
ПАВ на постоянный устойчивый режим работы (согласно технологичес¬
кому регламенту) в ручном или автоматическом режиме.Пуск и остановка установки нейтрализации алкилбензолсульфокис-
лоты. С учетом автоматического контроля и управления установкой
АБСК ее пуск осуществляют, как правило, с местного пульта управле¬
ния в следующей последовательности: открывают запорную арматуру
на насосах, размещенных на складе сырья, и включают двигатели
насосов, заполняют расходные емкости сырьем до максимального
уровня; открывают клапан на трубопроводе подачи пара в отделение
для обогрева расходных емкостей; включают двигатели мешалок
расходных емкостей; открывают клапаны на трубопроводах с целью
заполнения коллектора циркуляционного насоса; включают двигатели
дозирующих насосов и постепенно увеличивают дозы до заданного
значения; включают двигатель циркуляционного насоса; обогревают
клапан на линии нагнетания циркуляционного насоса; подают в
теплообменники охлаждающую воду; открывают клапан на трубопро
воде подачи смеси в смеситель рН-метра; подают в смеситель необхо¬
димое для разбавления смеси количество воды; включают двигатех.
мешалки смесителя; открывают клапан на трубопроводе возврате
разбавленной смеси во всасывающую линию циркуляционного насоса,
вводя предварительно нагретый рН-метр в работу.При превышении максимального давления в системе насос-тепло¬
обменник - насос открывается клапан на перетоке готового продукта
в емкость готового продукта.Остановку установки осуществляют в следующей последователь¬
ности: вырабатывают сырье из расходных емкостей; закрывают клапа¬
ны на трубопроводах подачи готовой продукции в емкость; прекраща¬
ют подачу пара на обогрев расходных емкостей и охлаждающей воды в
теплообменники; подают в расходные емкости горячую воду и промы¬
вают всю установку; выключают двигатели мешалок, дозирующих
насосов, циркуляционного насоса; закрывают запорную арматуру,
клапаны на трубопроводах подачи смеси в смеситель и на трубопрово¬
де возврата разбавленной смеси во всасывающую линию циркуляцион¬
ного насоса; отключают силовое напряжение.11.3.2.	Пуск и остановка производства СМСПлановая остановка производства СМС. Одновременно с опорожне¬
нием расходных бункеров сыпучего сырья прекращают подачу жидко¬
го сырья в расходные емкости и срабатывают сырье. Из реакторов-сме¬
сителей и расходного реактора срабатывают суспензию СМС; прекраща¬
ют орошение пылеочистных скрубберов; отключают вентиляторы,
насосы.
После освобождения от композиции промывают и пропаривают:
дозирующие емкости, трубопроводы, реактор-смеситель, насосы,
фильтры, гомогенизатор, насос высокого давления, трубопроводы
подачи суспензии к форсункам. Воду после промывки оборудования
сливают в сборник промывных вод. Останавливают насосы и прекра¬
щают подачу воды на насосы; отключают обогрев трубопроводов и
оборудования; останавливают мешалки.При остановке узла сушки композиции постепенно, по одной (по
мере выработки суспензии СМС), отключают распылительные форсун¬
ки и снижают подачу теплоносителя в башню; прекращают подачу газа
в газовую горелку; отключают нагреватель; останавливают отсасы¬
вающий вентилятор после циклонов, аэролифта и сепаратора, вентиля¬
тор подачи вторичного воздуха, останавливают электрофильтр и
прекращают подачу орошающего раствора, отключают транспортеры;
прекращают орошение скруббера после аэролифта и сепаратора.Одновременно с прекращением подачи порошка СМС из сушильной
башни останавливают подачу сыпучих и жидких термонестабильных
добавок и отдушки в барабан-смеситель.В последнюю очередь отключают рукавные фильтры, а по мере
срабатывания порошка из приемных и расходных бункеров - фасовоч¬
ные автоматы; отключают вентиляторы аспирации и электродвигате¬
ли.Аварийная остановка производства СМС. При отключении силовой
электроэнергии включают аварийное освещение; отключают главные
рубильники на силовых распределительных щитах в цехах, топку
газогенератора; сливают композицию из реакторов-смесителей и затем
их промывают; опорожняют аппараты, трубопроводы и пропаривают их
паром; сливают суспензию из линии' нагнетания насоса высокого
давления в циркуляционную емкость; разбавляют композицию водойв каскаде приготовителей до 60% (масс.).При отключении греющего пара останавливают насос высокого
давления и выполняют все операции, описанные выше; останавливают
фильтры, гомогенизатор; перекрывают подачу пара в автоклавы.При отключении подачи топливного газа останавливают работу
сушильной башни и переходят к режиму циркуляции суспензии СМС;
перекрывают арматуру на линии подачи газа в цех; тушат запальник.При отключении подачи воды выключают гомогенизатор, насос
высокого давления; удаляют суспензию из линии нагнетания насоса
высокого давления в циркуляционную емкость; разбавляют компози¬
цию водой в каскаде приготовителей до 60% (масс.).При возникновении пожара в сушильной башне, пылеулавливаю¬
щей системе или на линии подачи газа прекращают подачу топлива в
горелки газоанализатора; выключают нагнетательный и отсасывающий
вентиляторы; прекращают подачу композиции в башню; подают
острый пар в башню и газоходы и струю воды через смотровой люк в
очаг горения. При необходимости вызывают пожарную команду. После262прекращения пожара и охлаждения оборудования производят очистку
внутренней поверхности стен сушильной башни, газоходов, циклонов.При прорыве трубопровода высокого давления останавливают
подачу суспензии к насосу высокого давления и насос высокого
давления; уменьшают расход топлива в горелку газогенератора;
продувают паром трубопровод высокого давления; локализуют место
прорыва трубопровода; после остывания трубопровода приступают к -
ликвидации аварии на линии.При прекращении подачи воздуха для КИПиА переходят на ручное
управление процессами, контролируя КИП по месту.При загазованности помещения газогенераторной предупреждают о
загазованности весь персонал, находящийся в помещении; все рабо¬
тающие надевают противогазы с коробкой марки ”БКФ”; включают
аварийную вентиляцию; прекращают подачу газа в горелку газоге¬
нератора; принимают меры к ликвидации аварии.Пуск производства СМС. Перед пуском производства производят
внешний осмотр оборудования, механизмов, коммуникаций,транспор¬
теров и т.д.; проверяют работу мешалок, насосов, дозаторов и других
механизмов работой в холостом режиме; испытывают аппаратуру на
герметичность, проверяют исправность КИПиА, коммуникаций, арма¬
туры,блокировок, наличие заземлений, ограждений и т.д.; проверяют
работу вентиляции.Пуск производства осуществляют в следующей последовательности:
принимают разогретое до необходимой температуры жидкое сырье из
складских емкостей в расходные емкости, сыпучее сырье - из силосов
в расходные бункеры; пускают узел дозирования и приготовления
композиции СМС, отделение распылительной сушилки, оборудование
перекачивания композиции, гомогенизации, фильтрации и подачи
суспензии в распылительную сушилку, систему пылеочистки теплоно¬
сителя после сушилки и воздуха после аэролифта и системы аспира¬
ции, оборудование транспортирования порошка от конуса распыли¬
тельной сушилки к аэролифту, барабану-смесителю и к бункерам
готовой продукции; узел ввода термонестабильных добавок; вклю¬
чают транспортеры бункеров готовой продукции и оборудование
расфасовки порошка и упаковки готовой продукции.11.4.	Возможные нарушения технологического режима
и пути их устраненияНа производстве возможны различные сбои в технологии и отклоне¬
ния от технологического регламента. Их может быть много, поэтому
все их стандартизировать и описать невозможно.В табл. 30 мы ограничимся изложением наиболее характерных и
часто встречающихся неполадок, а также рекомендациями по их
предотвращению и устранению.263
Таблица 30. Возможные неполадки и способы их устраненияНеполадкиПричины возникновенияСпособы устранениянеполадокнеполадокПовышение содержания
влаги в воздухе, поступаю¬
щем впечьОтклонение температуры
расплавленной серы от за¬
данной после насосаСнижение температуры га-
аовоздушной смеси на вы¬
ходе из печиСтадия осушения воздухаВлажность силикагеля в осу*	Направить поток воздуха че*шителе достигла максималь-	реэ резервный осушитель;кого предела; подсос атмос-	устранить подсос воздуха;ферного воздуха; не сработа*	перейти на ручное управле-ла автоматике при переклю-	ние осушения воздуха
чении на свежий осушительСтадия плавления серы
Изменился расход греющего
пара в змеевик и на обогрев
насоса;не отводится конденсат пара
из змеевика плавления и
и обогрева насосаСтадия получения 50}Не поступает сера в печь из-за
забивки клапана иасоса;
насос не подает серу вследст¬
вие ее высокой вязкости;Отрегулировать расход пара;отрегулировать отвод конден¬
сатаУвеличение выше нормы
температуры газовоздушной
смеси после печи
Увеличение выше нормы
температуры газовозду\пной
смеси после контактной
башниПонижение давления газо¬
воздушной смеси после се*
паратораКолебание концентрации
502 в газовоздушной смеси
после печиПоявление тумана серной
кислоты в сульфураторахПовышение температуры
сульфированияПовышение содержания
неомыляемых веществ в
продуктах сульфированияПоявление темных продук*
тов окислениязастыла сера в трубопроводе
на всасывающей или нагнета¬
тельной линиях иасоса
Нарушено соотношение серы
и воздуха, поступающих в
печьНедостаточные охлаждение
и расход воздуха в башню;
высокая концентрация 80з в
газовоздушной смеси
Потеря давления на преодо¬
ление сопротивления по га¬
зовому тракту
Нарушено соотношение воз¬
духа н серы, поступающих в
печьСтадия сульфирования
Нарушен режим осушения
воздухаНедостаточное охлаждение
сульфуратора;
нарушено соотношение ал*
килбензола и 50 3Уменьшение количества ЗОз,
Поступающего в сульфуратор
в единицу времениПрекращение Или снижение
расхода алкилбензола на
сульфированиеРазобрать н прочистить кла¬
пан;отрегулировать температуру
расплавленной серы подачей
пара в змеевик плавления;
проверить подачу пара на обо¬
грев трубопроводов, увели¬
чить его расход
Увеличить расход воздуха в
печьУвеличить расход охлажден¬
ного воздуха в башню;
увеличить расход воздуха на
конверсиюПроверить давление во всем
трубопроводе 8О2 и 8О3,най¬
ти и устранить причину
Изменением расхода серы или
воздуха в печь привести соот¬
ношение в соответствие нор¬
мамПроверить работу осушителя
и при необходимости вклю¬
чить в работу резервныйОтрегулировать расход охлаж¬
дающей воды в сульфуратор;
изменением подачи алкилбен-
зола в сульфуратор и серы в
печь на сжигание отрегулиро¬
вать соотношение компонен¬
тов согласно регламентуПроверить степень конверсии,
расход серы в печь, устано¬
вить правильное соотношение
алкилбензола и50з
Проверить работу насоса и на¬
личие бензола в расходной ем¬
кости, отрегулировать его рас¬
ход в сульфураторТаблица 30(продолжение)НеполадкиПричины возникновения
	неполадокСпособы устранения
неполадокДозировочный насос щело¬
чи не подает щелочь в ней¬
трализаторОтклонение значения рН в
готовом продуктеЗагустение нейтрализован¬
ного раствораСтадия нейтрализации
Нет щелочи в расходной ем¬
кости или забиты фильтр,
трубопроводыОтклонение (в большую или
меньшую сторону) расхода
щелочй в нейтрализатор
Повысилась концентрация
щелочиПовышение концентрацияСтадия очистки отработанного	——	Недостаток свежей воды,раствора солей—сульфатов и подаваемой на разбавление
сульфитов	щелочиПовышение концентрации Неисправность регулятора
серной кислоты в кислотном концентратомера
скруббере до 99 или пониже¬
ние до 97%Отсутствие напряжения в Короткое замыкание из-за
электрофильтре	обрыва провода зарядногоустройства или другие при-Наладить прием щелочи со
склада или вскрыть н почис¬
тить фильтр, трубопроводыОтрегулировать расход щело¬
чиУвеличить расход воды на раз¬
бавление щелочигазаУвеличить подачу воды на
разбавление щелочи,Проверить и отрегулировать
работу коннентратомераПроверить, неисправность уст¬
ранитьчиныПродукт не поступает из
цистерны в фильтрПри разгрузке продуктовПодсосы воздуха на всасыва-	Устранить подсосы воздуха;
ющем рукаве;высокая вязкость продукта в	разогреть продукт до требуе-цистерне;	мой вязкости;цистерне;
забит фильтрпрочистить фильтрНаладить схему управления;заменить клапанУвеличить давление воздуха
на клапанПри дозировании
На работают объемные доза- Не работает электрическая
торы жидких компонентов схема управления дозатора¬
ми;заклинил запорный клапан
подачи компонентовПередозировка сырья доза- Не держит нижний клапан
торамиСтадия приготовления композиции
Композиция не прокачива- Забились трубопроводы или Остановить насосы, осмотрел
ется	арматура;	н прочистить арматуру и тру¬бопроводызабились гомогенизатор и работать иа резервных аппа-
фильтр	ратах, забитые — остановить,прочиститьПередозировка сухих компо- Проверить и наладить работу
нентов	дозаторовОстановилась мешалка; Проверить работу электродви¬
гателя мешалки;
велика или мала подача отрегулирс
греющей воды в рубашку ре* в рубашку
актораПонижение давления на вса- Насос не развивает необходи- Включить резервный насос,
сывающей линии насоса мой скорости вращения; устранить неполадки испор-Образование сгустков а
композицииОтклонение температуры
композиции от нормыотрегулировать подачу водывысокого давленияченного;засорился самоочищающий- включить резервный фильтр,
ся фильтр	очистить засорившийся265>
Таблица 30(продолжение)НеполадкиПричины возникновенияСпособы устранениянеполадокнеполадокНасос высокого давления
не развивает необходимого
давленияНасос высокого дделения
самопроизвольно отклю¬
чилсяОтключение насосатомоге*
низатораИз сушильной башни идетНизкие обороты электродви¬
гателя;занижено давление на вса¬
сывающей линии насоса;
высокая вязкость компози¬
цииЗабиты форсунки; не работа¬
ет предохранительный кла¬
пан;давление масла в насосе ни¬
же допустимого
Низкое давление воды на
промывку сальников;
неисправен насос или
алектродвигательСтадия сушки композиции
На стенках сушильной баш-Увеличить обороты электро¬
двигателя;
повысить давление;увеличить температуру ком¬
позиции до заданной
Прочистить форсунки;
работать на резервном насосе;
клапан починить;
отремонтировать маслосисте-
му, долить масла в картерОтрегулировать давление во¬
ды;вскрыть и устранить причинупорошок с темными включе* ни — большие отложениякиями и комками
Повышание влажности по¬
рошкаПовышение температуры
теплоносителя после су¬
шильной башниПроизвести очистку внутрен¬
ней поверхности башки и ко¬
нусаПоднять температуру тепло¬
носителяпорошкаНедостаточная температура
теплоносителя в зоне распы¬
лаНеправильно установлены Отрегулировать распыление
форсунки; большие отверстия композиции; заменить фор-Повышение липкости по¬
рошка, в результате чего
забиваются газоходы, цик¬
лоны, дымососыв форсунках;
форсунки работают только с
одной стороны башни;
завышен расход теплоноси¬
теля;малый расход композицииБольшое содержание несуА-
фированных соединений в
сульфоноле;наличие крупных иедосу-
шенных частицПонижение насыпной плот¬
ности порошкаБольшой унос порошка е
отходящими газамиПовышение концентрация
пыли в отходящих газахНизкая температура компо¬
зиции;повышенный износ форсу¬
нок, низкое давление рас¬
пыления;низкая плотность компози¬
ции;низкая температура тепло¬
носителяВысокая скорость теплоагея-
та в башне;образование большого коли¬
чества пылисункина новые;
включить форсунки симмет¬
рично;уменьшить расход теплоноси¬
теля;включить дополнительно
одну-две форсунки
Проверить качество сульфо-
нола; увеличить расход жид¬
кого стекла;проверить давление распыле¬
ния на форсунках, температу¬
ру композиции и теплоноси¬
теляПовысить температуру компо¬
зиции, увеличить содержание
твердой части в композиции;
заменить форсунки, повысить
давление распыления;повысить содержание твердой
части в композиции;
повысить температуру .тепло¬
носителяСнизить разрежение в башне;не допускать пересушивания
порошка в башнеПри очистке отходящих газовНедостаточное орошение Проверить и поднять давление
нагнетания насосов;
снять и промыть форсунки;скрубберов;
забились форсунки в скруб¬
берах;увеличилась' скорость газа
в скрубберахочистить скрубберы от нарос¬
тов композицииТаблица 30 (продолжение)НеполадкиПричины возникновенияСпособы устранениянеполадокнеполадокПовышение давления наг¬
нетания насосовВспенивание скрубберной
жидкостиПовысилась концентрация
скрубберной жидкости;
забились форсункиНизкая концентрация КМЦ
в скрубберной жидкостиРазбавить скрубберную жид¬
кость свежей водой;
промыть, прочистить или за¬
менить форсунки
Увеличить концентрацию
КМЦ, добавить пеногасителя11.5. Экономия сырьевых и энергетических ресурсовПроизводство порошкообразных СМС требует значительных затрат
тепловой и электрической энергии, а также больших расходов сырья,
воды и других материалов. Поэтому экономия энергии и сырьевых
ресурсов на заводах СМС является важнейшей задачей, стоящей перед
рабочими, ИТР и служащими. Снижение затрат топливного газа, элект¬
рической и тепловой энергии может быть достигнуто: за счет снижения
содержания воды в композиции СМС, поступающей на сушку; сниже¬
ния температуры отходящего теплоагента после сушильной башни;
усовершенствования узла ввода теплоагента в сушильную башню и
равномерного распределения его по сечению и высоте башни; рекупе¬
рации отходящих горячих газов; изоляции оборудования, трубопро¬
водов, паропроводов; подачи части триполифосфата натрия в бара¬
бан-смеситель узла ввода термонестабильных добавок; предваритель¬
ной гидратации триполифосфата натрия до поступления его в реак¬
тор-смеситель; использования более эффективного технологического
оборудования для приготовления композиции с низким содержанием
воды; применения сырья с оптимальными физико-механическими
свойствами; за счет повсеместного использования аэролифтов и
пневмотранспорта на заводах СМС (вместо механического транспорти¬
рования сыпучего сырья и порошка СМС); применения эффективных,
минимально энергоемких гомогенизаторов композиции СМС (в том
числе гомогенизаторов электромагнитного поля с феромагнитными
частицами); внедрения новых видов оборудования и линий автомати¬
ческого управления технологическими процессами с применением те¬
левидения и вычислительной техники; применения оборудования, ар¬
матуры и т.д. из коррозионно-стойких материалов; замены устаревше¬
го нагревательного и вентиляционного оборудования; регенерации
тепла сбрасываемого пара; снижение отходов производства; компью¬
терного контроля за расходом электроэнергии.Резервом в борьбе за экономию является также сокращение желез¬
нодорожных перевозок сырьевых материалов для СМС. Так, замена
железнодорожных перевозок 40%-го сульфонола на перевозки 100%-го
алкилбензола или алкилбензолсульфокислоты и организация процесса267
сульфирования и нейтрализации непосредственно на заводах СМС
позволят не только сократить затраты на перевозки, но и повысить
качество ПАВ.Резервом в сокращении расхода сырьевых ресурсов на заводах СМС
является снижение их потерь при разгрузке, транспортировании к
месту потребления, строгое дозирование и соблюдение технологичес¬
кого регламента, а также снижение потерь (до санитарных норм) при
выбросе сырья и готового продукта с отходящими газами и аспираци-
онным воздухом. При оптимальном технологическом режиме с внедре¬
нием АСУТП потери сырья в производстве СМС могут быть снижены до
0,3 - 0,5%, что подтверждается на практике передовыми зарубежными
предприятиями.Основным же направлением в экономии сырьевых ресурсов являет¬
ся замена дефицитных и дорогостоящих видов сырья на менее дефи¬
цитное и дешевое, а также замена импортных видов сырья на отечест¬
венное. Важное значение в снижении потерь сырья имеет использо¬
вание рациональной тары - цистерн-термосов и цистерн-содовозов -
вместо мешков.Исключение из рецептур СМС одинакового функционального
назначения, например, дефицитной кальцинированной соды и увели¬
чение содержания силиката натрия, КМЦ и пербората натрия позволя¬
ют уменьшить потребление соды кальцинированной в производстве
СМС на 50%.При внедрении в производство нового метода сульфирования
(сульфатирования) газообразным 50з резко сокращаются нормы
расхода каустической соды для получения алкилсульфатов и алкил-
бензолсульфонатов по сравнению с сульфированием другими сульфи¬
рующими агентами.Основным направлением в экономии триполифосфата натрия
является сокращение расхода его в составе композиций СМС при
соответствующем расходе сульфата натрия. При этом, несмотря на
увеличение расхода сульфата натрия, стоимость модернизированного
СМС становится значительно ниже без ухудшения его качества.Перборат натрия в настоящее время является одним из дефицитных
видов сырья, поэтому одним из основных мероприятий является
замена его СМС на перкарбонат натрия, который при равном отбели¬
вающем действии по стоимости значительно дешевле. Экономия бор¬
ного сырья возможна при разработке и внедрении технологии произ¬
водства боратов, содержащих в 2 и более раза больше активного
кислорода, чем перборат натрия.Основными направлениями в экономии сульфонола являются:
повышение качества сульфонола, что позволяет снизить его расход в
рецептурах СМС; перевозка вместо сульфонола в железнодорожных
цистернах алкилбензолсульфокислоты; строительство установок ПАВ
на заводах СМС.Большим резервом в экономии сырья — энзимов, оптических отбели¬
вателей, картона, а также тканей, красок для трафаретной печати,пленок для изготовления фотоформ и т.д.- является разработка и внед¬
рение технологий их производства. Своеобразным резервом в эконо¬
мии материалов является повторное использование мешков, так как
на заводах СМС сжигается более 6 млн. мешков или 2000 т макулатуры.12.	УСЛОВИЯ БЕЗОПАСНОГО ВЕДЕНИЯ
ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССАНарушения технологического режима, правил технической эксплу¬
атации оборудования, средств КИПиА и предохранительных устройств
могут привести к возникновению аварийной ситуации, загазованнос¬
ти, запыленности, пожару или взрыву, следствием которых являются
травмирование или отравление обслуживающего персонала. Для пре¬
дупреждения аварии необходимо соблюдать следующие условия: тех¬
нологический процесс, пуск и остановку, подготовку к ремонту и ре¬
монтные работы производить в строгом соответствии с требованиями
регламента и действующих рабочих инструкций; содержать в исправ¬
ном состоянии оборудование, средства КИПиА, инструменты, материа¬
лы, средства индивидуальной защиты; следить за исправностью заземле¬
ния оборудования и коммуникаций, вращающихся частей и приводов;
следить за исправностью средств пожарной и индивидуальной защиты и
уметь ими пользоваться; следить за исправностью работы вентиляцион¬
ных установок; не допускать хранения пищевых продуктов в бытовых
и производственных помещениях; выполнять правила личной гигиены.Работающим необходимо знать свойства веществ, применяемых на
участке, и правила обращения с ними.Сера техническая. При попадании на кожу и слизистые оболочки
вызывает раздражение; пыль серы слаботоксична; действует на кровь,
кроветворные органы, центральную нервную систему. Предельно
допустимая концентрация в воздухе рабочей зоны производственных
помещений (ПДК) - 10 мг/м3.Серная кислота и олеум. Действуют раздражающе при вдыхании
паров и прижигающе при попадании на кожу; в последнем случае
необходимо смыть водой или обработать место поражения слабым
раствором питьевой соды, ПДК— 1 мг/м3.Алкилбензол. Действует на кровь, кроветворные органы, централь¬
ную нервную систему, ПДК - 5 мг/м3. Раздражает кожу, обладает
обезжиривающим действием; при попадании на кожу необходимо
смыть водой и смазать кожу жирным кремом.Диоксид серы. Раздражающе действует на слизистые оболочки глаз
и верхние дыхательные пути, ПДК - 10 мг/м3. При вдыхании более
высоких концентраций ведет к болям и чувству стеснения в груди,
при более длительном воздействии возможна рвота, потеря сознания.Триоксид серы. Раздражающе действует на верхние дыхательные
пути и слизистые оболочки глаз, ПДК- 1 мг/м3. Во влажном воздухе
образует туман серной кислоты, при этом оказывает воздействие,
аналогичное воздействию серной кислоты.269
Раствор сульфата и сульфита натрия. ПДК - 10 мг/м3 (по диоксиду
серы).АлкилбензолсуЛьфокислота и сулъфоэфиры синтетических жирных
спиртов. Раздражающе действуют на кожу (аналогично серной кисло¬
те); могут содержать и выделять диоксид и триоксид серы. Меры
безопасности такие же, как при воздействии серной кислоты, диокси¬
да и триоксида серы.Катализатор ванадиевый марки ”СВД”. Токсичен, ПДК - 1 мг/м3.
Индивидуальные средства защиты обслуживающего персонала уста¬
новки сульфирования - сульфатирования согласно нормам безопас¬
ности труда: костюм суконный, ботинки или сапоги резиновые, проти¬
вогазы промышленные типа ФГ и ФУ с применением фильтрующих
коробок ”В” и ”БКФ”, респираторы фильтрующие, защитные очки.Едкий натр. При попадании на кожу вызывает сильные ожоги;
особенно опасно попадание в глаза; в аэрозольном состоянии - токси¬
чен, ПДК - 0,5 мг/м3. Средства защиты: костюм рабочий общего назна¬
чения, сапоги резиновые или пластмассовые (ПВХ), резиновые перчат¬
ки или брезентовые рукавицы, защитные очки.Алкилсульфаты натрия. Водные растворы имеют щелочную реак¬
цию, поэтому опасны при попадании в глаза. Индивидуальные средст¬
ва защиты: костюм рабочий общего назначения, защитные очки, сапоги
резиновые.40 - 45%-й раствор сульфонола. Обладает слабым раздражающим
действием на кожу и слизистые оболочки органов дыхания и зрения.
Индивидуальные средства защиты - защитный костюм общего назначе¬
ния, защитные очки, резиновые перчатки, сапоги - формовые, респи¬
ратор типа "Лепесток”.СЖК фр. С/ 7 - С2о- Относятся к умеренно токсичным промышлен¬
ным ядам, обладают слабым раздражающим воздействием на кожу и
слизистые оболочки, ПДК - 5 мг/м3 (в пересчете на уксусную кислоту).СЖС фр. Сю - С^. Пары спиртов раздражают слизистые оболочки
дыхательных путей и глаз. Средства защиты: фильтрующий противогаз
марки ”А”, герметичные очки, перчатки и одежда из армированной
полиэтиленовой пленки, слой мази на руках.Природный газ. Состоит в основном из метана; способен вытеснять
воздух из помещений и тем опасен, так как при вдыхании может
наступить удушье ввиду недостатка кислорода. С воздухом образует
взрывоопасные смеси; пределы взрывоопасности 4 - 16%. При работе в
загазованном помещении необходимо пользоваться шланговыми
противогазами. При неполном сгорании природного газа возможно
образование оксида углерода, обладающего удушающим воздейст-
\ вием. Для защиты от оксида углерода следует пользоваться фильтрую¬
щим противогазом с коробкой марки ”СО”.Перборат натрия. Пыль его токсична и при попадании в организм
человека через поврежденную кожу, органы дыхания и пищеварения
может оказывать общее токсическое воздействие. При попадании в
глаза вызывает конъюнктивит, длительное воздействие на кожу I270 1может привести к экземе; ПДК - 1,0 мг/м3. Индивидуальные средст¬
ва защиты: хлопчатобумажная спецодежда, резиновые или хлопчато¬
бумажные перчатки, резиновая или кожаная обувь, защитные очки,
респиратор типа "Лепесток”. Аналогичные меры безопасности приме¬
няются при обращении с перкарбонатом натрия.Синтанол ДС-10. По своим токсичным свойствам относится к 3-му
классу умеренно токсичных веществ; обладает слабовыраженным
воздействием на кожу и слизистые оболочки; ПДК в воздухе -10	мг/м3, в воде водоемов - 0,1 мг/л. Индивидуальные средства
защиты: резиновые перчатки, защитные очки, спецодежда, спецобувь,
а также соблюдение мер личной гигиены.Синтанол АЦСЭ-12. Относится к 3-му классу умеренно опасных
веществ. Обладает слабовыраженным воздействием при попадании на
кожу и слизистые оболочки; ПДК в воздухе - 10 мг/м3, в воде водое¬
мов - 0,1 мг/л. Индивидуальные средства защиты: резиновые перчат¬
ки, защитные очки, спецодежда, спецобувь.Синтамид-5. Умеренно опасное вещество 3-го класса, слабо раздра¬
жает кожу и слизистые оболочки, действует на ферментную систему
организма; ПДК в воздухе - 10 мг/м3, в воде водоемов - 0,1 мг/л.
Индивидуальные средства защиты: резиновые перчатки, защитные
очки, спецодежда, спецобувь.Синтанол АЛМ-10. Умеренно опасное вещество 3-го класса. Воздей¬
ствует на нервную систему, печень, почки; обладает сильным раздра¬
жающим воздействием на кожу и слизистые оболочки глаз; ПДК в
воздухе не определяется из-за низкой упругости паров, в воде водое¬
мов - 0,1 мг/л. Индивидуальные средства защиты: резиновые перчат¬
ки, защитные очки, спецодежда, спецобувь, а также соблюдение мер
личной гигиены.Энзимы. Пыль энзимов обладает сильным раздражающим действи-.
ем; ПДК препарата для всех групп 0,5 мг/м3. Рабочее помещение
должно быть оборудовано общеобменной вентиляцией. Места пыле-
выведения препарата должны быть полностью герметизированы и
аспирированы. Контроль за запыленностью воздуха помещений дол¬
жен регулярно проводиться санлабораторией. При работе с энзимами
необходимо пользоваться спецодеждой, респиратором типа ”Лепес- ■
ток”, защитными очками, резиновыми перчатками.Гипохлорид натрия. Не горюч, не взрывоопасен; при длительном
вдыхании вызывает раздражение дыхательных путей; ПДК - 10 мг/м3.
Средства индивидуальной защиты: спецодежда, защитные очки,
респиратор типа "Лепесток”.Отдушка парфюмерная. При длительном вдыхании паров оказывает
воздействие на нервную систему; ПДК - 0,5 мг/м3. Для защиты органов
дыхания (при постоянном контакте с парами) необходимо применять
противогаз марки ”БКФ”.Готовые порошки СМС. Оказывают раздражающее действие на
дыхательные пути и слизистые оболочки носоглотки; ПДК -
3-5 мг/м3. Для защиты органов дыхания необходимо применять
респиратор типа "Лепесток”.	«-,«
Сода кальцинированная. При попадании на влажную кожу и слизис¬
тые оболочки может вызывать раздражение, а при длительном воздей¬
ствии - дерматит, конъюнктивит; постоянное вдыхание пыли может
вызывать раздражение дыхательных путей; ПДК в пересчете на каусти¬
ческую соду - 0,5 мг/м3. Спецодежда - рабочий костюм общего назна¬
чения, сапоги резиновые, перчатки брезентовые.КМЦ техническая очищенная. Порошок не токсичен; при попадании
пыли на слизистые оболочки дыхательных путей и глаз может вызы¬
вать их раздражение. Персонал, занятый на местах пересыпания и
дозирования, применяет для защиты органов дыхания респираторы
типа "Лепесток” и защитные очки.Трилон Б. Вызывает раздражение кожных покровов слизистых
оболочек глаз и дыхательных путей. При работе используются респи¬
ратор типа ”Лепесток”, резиновые перчатки, защитные очки, полуса-
поги юфтовые, спецодежда.Композиции СМС. При попадании на слизистые оболочки вызывает
раздражение, а в горячем виде - ожоги открытых частей тела (терми¬
ческие и химические). При работе используются резиновые перчатки,
резиновая обувь, спецодежда из хлопчатобумажной ткани.Триполифосфат натрия. Не токсичен, вдыхание пыли .может вызы¬
вать раздражение слизистых оболочек и дыхательных путей; все
растворы триполифосфата натрия имеют слабощелочную реакцию и
могут вызывать раздражение кожи. Работы с ним проводят в спец¬
одежде, защитных очках и респираторе ”Лепесток”.Силикат натрия растворимый. Раздражает слизистую оболочку
верхних дыхательных путей; при попадании в глаза вызывает хими¬
ческие ожоги; на коже появляются лишаевидные утолщения, иногда
язвы. Средства защиты: спецодежда, защитные очки, резиновые
перчатки и сапоги, респиратор типа "Лепесток”. При попадании в
глаза - немедленно промыть их струей воды (не менее 15 мин) и
обратиться к врачу; при попадании на кожу - немедленно обмыть
пораженный участок струей воды.Сульфат натрия технический. Опасности отравления не представля¬
ет. На запыленных участках применять респиратор типа "Лепесток”.Хлорид кальция технический. При систематическом воздействии
раздражает кожу и осушает ее, особенно раздражающе действует на
слизистые оболочки верхних дыхательных путей и глаз. Средства
защиты: спецодежда, спецобувь, защитные очки, резиновые перчатки.
Для защиты кожи рук рекомендуется смазывание рук силиконовым
кремом.Оптические отбеливатели (Белофор, Вобиталь, Релюкс). Малоток¬
сичные вещества, вызывают слабое раздражение кожи, слизистых
оболочек глаз и верхних дыхательных путей. Средства защиты: спец¬
одежда, защитные очки, респиратор типа "Лепесток”.Казеин технический. Не токсичен.РЕКОМЕНДАТЕЛЬНЫЙ СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫАбрамзон А. Л., Зайченко Д. П., Файнгольд С. П. Поверхностно-активные вещества.
Л: Химия, 1988.Бавика Л. И., Ковалев В. М. Новое в производстве СМС. Киев: Знание, 1983.Бухштаб 3. И., Мельник А. П., Ковалев В. М. Технология синтетических моющих
средств; М.: Легпромбытиздат, 1988.Вольное И. И. Пероксобораты. Л.: Наука, 1984.Вольное И. И., Антоновский В. Л. Пероксидные производные и аддукты карбонатов.
М.: Наука, 1985.Зайцев И. Д. и др. Производство соды. М.: Химия, 1986.Ковалев В. М. и др. Современные технологические схемы и оборудование производ¬
ства СМС методом распылительной сушки композиции. М.: НИИТЭХИМ, 1980.Ковалев В. М., Котенок Н. А., Левшина Л. Я. Техническое и аппаратурное оформление
процессов производства синтетических моющих средств: Учеб. пособие для рабочих
профессий. М.: НИИТЭХИМ, 1982.Котельников Б. П. Производству синтетических моющих средств в СССР — 30 лет.//Со-
вершенствование технологии производства товаров бытовой химии. М.: НИИТЭХИМ, 1985.Котельников Б. П., Ющенко В. А. Синтетические моющие средства. Киев: Техни-
1 ка, 1989.Коуэов П. А. и др. Очистка от пыли газов и воздуха в химической промышленности.
Л.: Химия, 1982.Мальцев В. Н., Мазыра Л. Н. Состояние работ по замене пербората натрия в составе
СМС.//Совершенствование технологии производства товаров бытовой .химии. М.:
НИИТЭХИМ, 1985.Неволин Ф. В. Химия и технология синтетических моющих средств. М.: Пищевая
промышленность, 1971.Паронян В. X., Гринь В. Т. Технология синтетических моющих средств. М.: Химия, 1984. 'Петренко Д. С. Пиридиновые и хинолиновые основания. М.: Металлургия, 1973.Переработка нефти и нефтехимия. М.: ЦНИИТЭнефтехим, 1985. № 5.Предельно допустимые концентрации (ПДК) вредных веществ в воздухе рабочей зоны.^ М.: Минздрав СССР, 1988.Скрябин Г. М., Коузов Л. И. Пылеулавливание в химической промышленности. М.:' Химия, 1976.Стадник В. Ф. Производство синтетических моющих и чистящих средств небашенными
методами. М.: НИИТЭХИМ, 1983.Ткачев К.- В., Плышевский Ю. С." Технология неорганических соединений бора. Л.:
Химия, 1983.Химия и технология перекиси водорода/ Под ред. Г. А. Серашева. Л.: Химия, 1984.