Россия
Согласно справочным данным выполнены расчёты средних теплоёмкостей реагентов в интервале 298-373 К. Показана их близость к значениям стандартных теплоёмкостей. Вычислены теплоёмкости раствора гидроксида натрия и продуктового рассола в синтезе холинхлорида через хлорхолинхлорид в соответствии с принципом аддитивности
холинхлорид, хлорхолинхлорид, триметиламин, дихлорэтан, теплоёмкость, тепловой баланс
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. – Текст : электронный // Chem. Rev. 2024, 114, 11060-11082 – URL: dx.doi.org/10.1021/cr300162p (дата обращения: 01.05.2023).
2. Козлова, М. Ю. Создание импортозамещающего производства холина хлорида полного цикла для обеспечения продуктовой безопасности страны. – Текст : электронный // Форум «Рынок кормов: инвестиции и инновации для развития бизнеса» – М.: КРОКУС ЭКСПО, 2023. – 14 с. – URL: https://feedlot.ru/assets /documents/market_dynamics/ (дата обращения: 19.02.2025).
3. А. с. 176591 СССР, МПК С 07с. Способ поучения холинхлорида : № 938386/23-4; заяв. 18.01.1965 : опубл. 17.11.1965 / Алексеев Н. Ф., Егоров А. М., Ливен А. В. и др.; заявитель Кемеровский научно-исследовательский институт химической промышленности. – Бюллетень № 23. – 1 с. Текст : непосредствен-ный.
4. Фомина, Л. В., Зачиняев, М. В. Оценка тепловых эффектов химических ре-акций синтеза холинхлорида на основе триметиламина и дихлорэтана // Вестник. – Ангарск: АнГТУ, 2024. – №18. – С. 138-144. Текст : непосредственный.
5. Физико-химические и теплофизические свойства исходных, промежуточных, конечных продуктов и отходов производства. – Текст : электронный // Stud Ref – URL:https://studref.com/648804/tehnika/fiziko_himicheskie_teplofizicheskie_svoystva_ishodnyh_promezhutochnyh_konechnyh_produktov_othodov_proizvo (дата об-ращения: 17.06.23).
