Russian Federation
According to reference data, calculations of average heat capacities of reagents in the range of 298-373 K were performed. Their proximity to the values of standard heat capacities was shown. Heat capacities of sodium hydroxide solution and product brine in the synthesis of choline chloride through chlorocholine chloride were calculated in accordance with the additivity principle
choline chloride, chlorocholine chloride, trimethylamine, dichloroethane, heat capacity, heat balance
За последние 20 лет существенно возрос интерес научного сообщества к холинхлориду (ХХ) – органической соли, находящей широкое применение в различных областях прикладного и научного значения [1]. Производство ХХ в РФ на сегодняшний день отсутствует. На предприятиях Башкортостана и Татарстана ведутся работы по созданию технологических линий выпуска ХХ [2]. Известно несколько способов получения ХХ. В Иркутской области имеются сырьевые ресурсы для синтеза ХХ из триметиламина (ТМА) и дихлорэтана (ДХЭ). Согласно этому способу [3] синтез ХХ ведут в два этапа в течение 6 часов с выходом готового продукта, близким к теоретическому. На этапах проектирования химико-технологического процесса выполняют составление материального и теплового балансов установки в целом и основного реактора, в частности. В работе [4] выполнены расчёты тепловых эффектов химических реакций, протекающих на первом (4 часа) и втором (2 часа) этапах синтеза ХХ через хлорхолинхлорид (ХХХ). Для составления теплового баланса реактора получения ХХ дополнительно необходимо выполнить расчёт тепловых эффектов, связанных: 1) с приходом в реактор реагентов и уходом из реактора продуктов; 2) с растворением кристаллов ХХХ в воде; 3) с теплопереносом через стенки реактора.
Целью данной работы является расчёт статей теплового баланса реактора синтеза ХХ из ДХЭ и ТМА, связанных с потоками реагентов и продуктов.
Теплоёмкости (Cp) чистых исходных реагентов приведены в справочной литературе. По известным массам (m) реагентов (ДХЭ и ТМА) рассчитывают тепло, вносимое ими в реактор, согласно формуле: Qp = Cp∙m∙t, где t – температура потока реагента. Теплоёмкости раствора гидроксида натрия и выходящего из реактора продуктового потока можно рассчитать как аддитивные величины, если известна теплоёмкость и доля каждого компонента в растворе.
Массовая доля гидроксида натрия в водном растворе составляет 0,332. Массовые доли компонентов в продуктовом потоке равны: 0,501 (ХХ), 0,210 (NaCl), 0,289 (H2O) [3]. В справочниках приведены в основном теплоёмкости при постоянном давлении и стандартных условиях. Синтез ХХ идёт при 90-100 оС. Расчёт средних теплоёмкостей веществ (NaCl, H2O, NaOH, ТМА, ДХЭ) в интервале 298-373 К по формуле:
где a, b, c′, c – коэффициенты уравнения температурной зависимости теплоёмкости, даёт отклонение от стандартного значения теплоёмкости 0,3-3,0 %. Для ХХ в [5] приведена теплоёмкость для 70 % водного раствора, равная 2,60 Дж/(г∙К). Из формулы аддитивности найдена теплоёмкость кристаллического ХХ, по величине которой рассчитана теплоёмкость продуктового потока равная 2,35 Дж/(г∙К). Теплоёмкость раствора щёлочи составила 3,29 Дж/(г∙К).
1. Emma L. Smith, Andrew P. Abbott and Karl S. Ryder. Deep Eutectic Solvents (DESs) and Their Application. – Tekst : elektronnyy // Chem. Rev. 2024, 114, 11060-11082 – URL: dx.doi.org/10.1021/cr300162p (data obrascheniya: 01.05.2023).
2. Kozlova, M. Yu. Sozdanie importozameschayuschego proizvodstva holina hlorida polnogo cikla dlya obespecheniya produktovoy bezopasnosti strany. – Tekst : elektronnyy // Forum «Rynok kormov: investicii i innovacii dlya razvitiya biznesa» – M.: KROKUS EKSPO, 2023. – 14 s. – URL: https://feedlot.ru/assets /documents/market_dynamics/ (data obrascheniya: 19.02.2025).
3. A. s. 176591 SSSR, MPK S 07s. Sposob poucheniya holinhlorida : № 938386/23-4; zayav. 18.01.1965 : opubl. 17.11.1965 / Alekseev N. F., Egorov A. M., Liven A. V. i dr.; zayavitel' Kemerovskiy nauchno-issledovatel'skiy institut himicheskoy promyshlennosti. – Byulleten' № 23. – 1 s. Tekst : neposredstven-nyy.
4. Fomina, L. V., Zachinyaev, M. V. Ocenka teplovyh effektov himicheskih re-akciy sinteza holinhlorida na osnove trimetilamina i dihloretana // Vestnik. – Angarsk: AnGTU, 2024. – №18. – S. 138-144. Tekst : neposredstvennyy.
5. Fiziko-himicheskie i teplofizicheskie svoystva ishodnyh, promezhutochnyh, konechnyh produktov i othodov proizvodstva. – Tekst : elektronnyy // Stud Ref – URL:https://studref.com/648804/tehnika/fiziko_himicheskie_teplofizicheskie_svoystva_ishodnyh_promezhutochnyh_konechnyh_produktov_othodov_proizvo (data ob-rascheniya: 17.06.23).
