WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!


Pages:     | 1 |   ...   | 7 | 8 || 10 | 11 |   ...   | 12 |

1 – фон + 0,1 М 2-МБТ + 2 см3пропанола-2 на 1 дм3 раствора;

2 – фон +0,1 М 2-МБТ; 3 – разность значений кривых 1 и Соответствующие максимумам пиков потенциалы относительно вспомогательного платинового электрода определены по графику зависимости dE/dt – E (рис. 3.54). Пику окисления аниона ОН – соответствует потенциал 0,96 В (прямой ход, t = 6,мс). На обратном ходе кривой этому процессу отвечает пик с потенциалом максимума 1,06 В при t = 12,64 мс.

Процессу окисления аниона ArS – соответствует пик при потенциале 0,85 В (прямой ход, t = 6,56 мс), на обратном ходе этой зависимости пик, отвечающий восстановлению продукта анодной реакции, отсутствует. Пику адсорбции пропанола-2 на фоне соответствует потенциал 0,9 В, а в присутствии в растворе 0,1 М 2-МБТ потенциал пика равен 0,785 В при t = 6,16 мс.

Рис. 3.54 – Зависимость dE/dt – Е на платиновом микроэлектроде:

1 – фон; 2 – фон + 2 см3 пропанола-2 на 1 дм3 раствора;

3 – фон + 0,1 М 2-МБТ; 4 – фон + 0,1 М 2-МБТ + 2 смпропанола-2 на 1 дм3 раствора dE/dt, В/мс 0,3.2.7. ВЫВОДЫ 0,Анализ полученных результатов показывает, что в 0,4 присутствии 2-метил-2-гексанола парциальное значение производной напряжение по времени 0,максимально и равно 0,0163 В/мс (табл. 3.1). А для растворов содержащих 2-метил-3-гексанол или 5метил-2-гексанол значение производной (dE/dt) -0,убывает и равно (–0,1256 В/мс) и (–0,0462 В/мс) -0,соответственно.

-0,Эти результаты свидетельствуют о том, что адсорбция 2-метил- 2-гексанола наиболее сильно вы-0,ражена (рис. 3.55). Влияние алифатических спиртов -1 -0,5 0 0,5 1 1,5 E, В на величину парциального значения производной dE/dt, по-видимому, определяется структурой спиртов. Ниже показаны структрные формулы некоторых алифатических спиртов (табл. 3.2).

Чем ближе метильная группа к гидроксильной группе, тем сильнее адсорбционное влияние алифатических спиртов. Особенно сильно это проявляется в случае, когда метильная и гидроксильная группы находятся при одном и том же атоме углерода.

3.1. Парциальные значения производных потенциала по времени (индекс 1 для спиртов; индекс 2 для 2-МБТ) для пиков и их величины, отнесенные к значениям производных в отсутствие спирта (индекс 0) 100(dE/dt)2, % Спирт (dE/dt)1 (dE/dt)2 100(dE/dt)1, % (dE/dt)(dE/dt)2-метил-2-гексанол 0,0163 0,277 6,15 104,2-метил-3-гексанол –0,0256 0,246 –9,66 92,5-метил-2-гексанол –0,0462 0,212 –17,43 79,Гексанол-1 –0,1260 0,147 –47,53 55,Пропанол-2 –0,0814 0,220 –30,70 82,3.2. Структурные формулы спиртов Название спирта Структурная формула спирта CH | 2-метил-2-гексанол H3C – C – CH2 – CH2 – CH2 – CH | OH CH3 – CH2 – CH2 – CH2 – CH2 – CH2-метил-3-гексанол | | CH3 OH CH3 – CH2 – CH2 – CH2 – CH2 – CH5-метил-2-гексанол | | OH CHПарциальное значение производной (dE/dt)2 для каптакса в присутствии алифатических спиртов имеет аналогичную зависимость от структуры спирта (рис. 3.56). В присутствии 2-метил-2-гексанола концентрация каптакса в адсорбционной пленке спирта выше, чем в присутствии других алифатических спиртов.

Рис. 3.55. Парциальные значения производных потенциала по времени для пиков адсорбции алифатических спиртов:

1 – 2-метил-2-гексанол; 2 – 2-метил-3-гексанол; 3 – 5-метил-2-гексанол;

0,4 – гесанол-1; 5 – пропанол-0,1 2 3 4 -0,-0,-0,Спирты Значение производной (dE/dt) в ряду гексанол-1 пропанол-2 увеличивается (в присутствии пропанола-2 -0,0814 В/мс).

Это объясняется более разветвленной структурой пропанола-2. Подобный вид зависимости наблюдается и для парциальной производной пика 2-МБТ в присутствии этих же спиртов (рис. 3.55 и рис. 3.56).

0,0,0,0,0,0,1 2 3 4 Рис. 3.56. Парциальные значения производных Спирты потенциала по времени для пика 2-МБТ в присутствии спиртов:

1 – 2-метил-2-гексанол; 2 – 2-метил-3-гексанол; 3 – 5-метил-2-гексанол; 4 – гесанол-1; 5 – пропанол-Сравнение значений угловых коэффициентов уравнений зависимости предельных токов волн от корня квадратного из скорости развертки потенциала в присутствии различных спиртов показывает, что величина углового коэффициента указанной зависимости возрастает в ряду:

гексанол-1 5-метил-2-гексанол 2-метил-2-гексанол.

В присутствии 2-метил-2-гексанола значение этого коэффициента наибольшее и равно 1,2570. Это наблюдение подтверждает вывод о том, что на поверхности электрода процесс происходит в адсорбционном слое спирта и хорошо согласуется с данными циклической вольтамперометрии: наибольшее увеличение углового коэффициента зависимости Id,2 = А.v1/2 в присутствии 2-метил- 2-гексанола. Эти значения свидетельствуют о том, что в слое 2-метил-2-гексанола скорость окисления 2МБТ увеличивается на 40,34 %.

1,1,0,0,0,0,1 2 3 4 Рис. 3.57. Величины углового коэффициента А уравнений Спирты зависимости предельных токов волн от корня квадратного из скорости развертки потенциала в присутствии различных спиртов:

1 – 2-метил-2-гексанол; 2 – 2-метил-3-гексанол; 3 – 5-метил-2-гексанол;

4 – гесанол-1; 5 – этанол % 1 2 3 4 Спирты d E /d t, В / мс d E /d t, В / мс 0,А, мкА /( мВ / с ) Рис. 3.58. Изменение коэффициента А относительно его значения в отсутствие спиртов:

% -1 2 3 4 --Спирты 1 – 2-метил-2-гексанол; 2 – 2-метил-3-гексанол; 3 – 5-метил-2-гексанол; 4 – гесанол-1; 5 – этанол Рис. 3.59. Парциальные значения производных потенциала по времени для пиков адсорбции спиртов отнесенные к значениям производных в отсутствие спиртов:

1 – 2-метил-2-гексанол; 2 – 2-метил-3-гексанол; 3 – 5-метил-2-гексанол; 4 – гесанол-1; 5 – пропанол-% % 1 2 3 4 Спирты Рис. 3.60. Парциальные значения производных потенциала по времени для пиков окисления 2-МБТ отнесенные к значениям производных в отсутствие спиртов:



1 – 2-метил-2-гексанол; 2 – 2-метил-3-гексанол; 3 – 5-метил-2-гексанол; 4 – гесанол-1; 5 – пропанол-Вышеизложенные выводы подтверждаются относительными значениями углового коэффициента, полученными методом циклической вольтамперометрии и парциальными значениями производных потенциала по времени для пиков (спиртов и 2МБТ) найденных методом осциллографической вольтамперометрии (рис. 3.58 – 3.60).

4. ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРОЦЕСС ПОЛУЧЕНИЯ АЛЬТАКСА НА ПЕРЕМЕННОМ ТОКЕ 4.1. ОПИСАНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ УСТАНОВКИ Для исследования влияния спиртов (5-метил-2-гексанола, 3-метил-2-гексанола, 2-метил-2-гексанола) разработана и изготовлена усовершенствованная пилотная установка для синтеза альтакса с использованием переменного тока промышленной частоты [85].

Технологическая схема процесса получения альтакса на переменном токе (рис. 4.1) содержит: термостатированный аппарат 1 с мешалкой для приготовления насыщенного щелочного раствора каптакса; перистальтический насос РМР-4 2; электролизер 3 со сменными электродами 4; колбу Бунзена с воронкой Бюхнера 5 – для отделения целевого продукта и регулируемый источник переменного тока (на рис. 1 не показан).

Рис. 4.1. Технологическая схема процесса получения альтакса:

1 – емкость для приготовления реакционной массы; 2 – перистальтический насос; 3 – электролизер; 4 – электродный блок; 5 – фильтр Температура контролируется в аппарате для приготовления реакционной массы (t1), – при входе в электролизер (t2), – перед электродный блоком (t3) и в межэлектродном пространстве (t4).

Электролизер 3 колонного типа состоит из корпуса и рубашки для теплообмена, платиновых электродов в виде спиралей, между которыми устанавливаются фторопластовые изоляторы. Расстояние между электродами 0,5 см. Корпус изготовлен из нержавеющей стали. Внутренний диаметр электролизера 50 мм. Для устранения токов утечки внутренняя поверхность корпуса электролизера покрыта резиной. В нижней части электролизера имеется входной штуцер для ввода реакционной массы, а в верхней части электролизера тангенциально расположенный патрубок для вывода суспензии содержащей целевой продукт. Электролизер снабжен двухъярусной мешалкой. Нижний ярус служит для перемешивания реакционной массы в нижней части электролизера, а верхний ярус предназначен для облегчения удаления суспензии содержащей целевой продукт из аппарата через верхний патрубок.

Рис. 4.2. Схематичное изображение устройства электролизера:

1 – двухярусная мешалка; 2 – крышка электролизера; 3 – корпус электролизера; 4 – патрубок для вывода суспензии из электролизера;

5 – фторопластовое кольцо для размещения электродов; 6 – электроды;

7 – штуцер для вывода теплоносителя; 8 – рубашка для подвода тепла;

9 – штуцер для ввода теплоносителя; 10 – штуцер для ввода термопары перед электродной сборкой; 11 – штуцер для ввода термопары в межэлектродное пространство Установка работает следующим образом: реакционная масса подается с помощью насоса через нижний штуцер в электролизер и проходит через зону электродов; образующаяся суспензия целевого продукта поднимается к патрубку и верхним ярусом мешалки выводится из электролизера.

Приготовление реакционной массы проводится в аппарате 1 при температуре 70 °С и непрерывном перемешивании. После практически полного растворения каптакса в водном растворе гидроксида натрия в реакционную массу вводят добавку спирта. Затем включают насос 2, подают напряжение на электролизер 3; включают насос вакуумного фильтра. Полученную пасту продукта направляют на промывку и сушку, первые промывные воды – на повторное использование. Сушка проводится при температуре 100...105 °С.

Разработанная лабораторная установка позволяет проводить изучение влияния состава реакционного раствора и режима электролиза на выход по току и затраты электроэнергии и на другие показатели процесса при различных скоростях прокачки реакционной массы.

В ходе экспериментов фиксируют значения температур в контрольных точках технологической схемы. После завершения электролиза отделяют продукт и проводят корректировку раствора. Процедуру выполнения эксперимента повторяют с одинаковой плотностью тока не менее шести раз.

По результатам опытов рассчитывают выходные параметры процесса получения альтакса (выход по электроэнергии и току).

4.2. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ПЛОТНОСТИ ТОКА И СКОРОСТИ ПРОКАЧКИ СУСПЕНЗИИ НА ВЫХОД ПО ТОКУ АЛЬТАКСА И ЗАТРАТЫ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ Влияние плотности переменного тока на выход по току и по энергии было исследовано в интервале от 0,4 до 0,6 А/см2 (платиновые электроды), в растворе состава: каптакс (95 %) – 0,64 моль/дм3, гидроксид натрия (93 %) – 0,64 моль/дм3, дистиллированная вода до 1 дм3 и 0,5 см3/дм3 2-метил-2-гексанола, 2-метил-3-гексанола или 5-метил-2-гексанола при скорости прокачки реакционной массы 1 дм3/ч. Условия проведения экспериментов и их результаты приведены в табл. 4.1 – 4.3.

Альтакс поступает на фильтр в виде белой воздушной пены. При плотности тока 0,4 A/cм2 выход по току достигает 39,5 %, а затраты электроэнергии составляют 3,3 кВт·ч/кг.

При увеличении плотности тока наблюдается снижение выхода по току и увеличение затрат электроэнергии до 11,8 кВт·ч/кг.

Температура плавления полученного альтакса при всех плотностях тока 168...170 °C.

4.1. Влияние плотности тока в присутствии 2-метил-2-гексанола на технологические характеристики процесса синтеза альтакса при скорости прокачки 1 дм3/ч t2, °C t3, °C t4, °C, мин i, A/cм2 U, В, % W, кВт·ч/кг 58,5 48,5 56,0 0 8,62,5 49,5 56,5 5 8,65,5 50,5 57,5 10 8,0,4 39,5 3,65,5 50,5 58,0 15 8,66,5 52,5 58,0 20 8,66,5 52,5 58,0 25 8,55,5 47,5 56,5 0 9,61,5 52,5 56,5 5 9,65,5 53,5 59,5 10 9,0,5 20,8 7,69,5 56,5 59,5 15 9,71,5 56,5 59,5 20 9,71,5 56,5 59,5 25 9,50,5 47,5 51,0 0 10,63,5 51,5 56,0 5 10,67,5 53,5 56,5 10 10,0,6 12,5 11,71,5 56,5 57,5 15 10,72,5 57,5 58,0 20 10,72,5 58,5 58,0 25 10,Зависимость выхода по току альтакса от плотности тока (рис. 4.3) описывается уравнением = 520i2 – 655i + 218,3.





Альтакс образуется в виде белой пасты. Оптимальная плотность тока 0,4 A/cм2, при которой выход по току 35,8 %, затрата энергии 2,1 кВт·ч/кг. При увеличении плотности тока снижается выход по току и увеличивается затраты электроэнергии до 6,3 кВт·ч/кг. Температура плавления полученного альтакса при всех плотностях тока находится в пределах от 168 до 170 °C.

, % 0,35 0,4 0,45 0,5 0,55 0,6 0,i, А/смРис. 4.3. Зависимость выхода по току альтакса от плотности тока при скорости прокачки 1 дм3/ч (реакционная масса с добавкой 2-метил-2-гексанола) W, кВт·ч/кг 0,3 0, 0,4 0, 0,5 0, 0,5 4 5 5 5 6 i, А/смРис. 4.4. Зависимость выхода альтакса по электроэнергии от плотности тока при скорости прокачки 1 дм3/ч (реакционная масса с добавкой 2-метил-2-гексанола) Зависимость выхода по электроэнергии от плотности тока (рис. 4.4) описывается эмпирическим уравнением:

W = 35 i2 + 7,5 i – 5,3.

4.2. Влияние плотности тока в присутствии 2-метил-3-гексанола на технологические характеристики процесса синтеза альтакса при скорости прокачки 1 дм3/ч W, t2, °C t3, °C t4, °C, мин i, A/cм2 U, В, % кВт·ч/кг 52,5 48,5 49,5 0 8,59,5 49,5 49,5 5 8,0,4 35,8 2,61,5 50,5 50,5 10 8,63,5 50,5 50,5 15 8,65,5 52,5 51,0 20 8,69,5 52,5 52,5 25 8,54,5 46,5 48,5 0 10,58,5 51,5 49,0 5 9,0,5 36,7 3,62,5 51,5 51,0 10 9,65,5 51,5 52,5 15 9,67,5 51,5 52,5 20 9,69,5 51,5 52,5 25 9,48,5 43,5 48,5 10,59,5 45,5 48,5 5 10,65,5 49,5 48,5 10 10,0,6 22,3 6,68,5 50,5 52,5 15 10,70,0 50,5 52,5 20 10,70,5 51,5 52,5 25 10,Зависимость выхода по току альтакса от плотности тока (рис 4.5) описывается уравнением:

= –765 i2 + 697,5 i – 120,8.

Зависимость выхода по электроэнергии от плотности тока (рис. 4.6) описывается уравнением:

W = 40 i2 – 19 i + 3,, % 0,35 0,4 0,45 0,5 0,55 0,6 0,i,А/смРис. 4.5. Зависимость выхода по току альтакса от плотности тока при скорости прокачки 1 дм3/ч (реакционная масса с добавкой 2-метил-3-гексанола) W, ·/ 0,3 0,4 0,45 0,5 0,55 0,6 0,, А/смi Рис. 4.6. Зависимость выхода по электроэнергии альтакса от плотности тока при скорости прокачки 1 дм3/ч (реакционная масса с добавкой 2-метил-3-гексанола) При добавлении в состав реакционной массы 5-метил-2-гексанола образуется альтакс в виде белой пасты. Температура плавления 170 °C при всех плотностях тока. При плотности тока 0,6 A/cм2 наблюдалось получение альтакса с максимальным выходом по току 42,1 % при затрате электроэнергии 3,5 кВт·ч/кг (табл. 5.3). А наименьший выход по току 27,8 % при затрате электроэнергии 5,6 кВт·ч/кг при плотности тока 0,5 A/cм2.

4.3. Влияние плотности тока в присутствии 5-метил-2-гексанола на технологические характеристики процесса синтеза альтакса при скорости прокачки 1 дм3/ч W, t2, °C t3, °C t4, °C, мин i, A/cм2 U, В, % кВт·ч/кг 50,5 43,5 44,0 0 56,5 46,5 49,0 5 8,58,5 47,5 52,0 10 8,0,4 38,0 3,59,5 48,5 52,0 15 8,61,5 48,5 52,0 20 8,62,5 48,5 52,0 25 8,51,5 43,5 44,0 0 10,57,5 46,5 49,0 5 9,59,5 49,5 52,0 10 9,0,5 27,8 5,63,5 50,5 52,0 15 9,65,5 50,5 52,0 20 9,66,5 50,5 52,0 25 9,51,5 45,5 44,5 0 0,6 12,0 42,1 3,53,5 49,5 49,5 5 10,65,5 49,5 52,5 10 10,68,5 51,5 53,0 15 10,71,5 51,5 53,0 20 10,73,5 51,5 53,0 25 10,Зависимость выхода по току альтакса от плотности тока (рис. 4.7) описывается уравнением:

= 1225 i2 – 1204,5 i + 323,8.

Уравнение зависимости выхода по электроэнергии от плотности тока (рис. 4.8) имеет вид:

W = –205 i2 + 205,5 i – 45,9.

, % 0,35 0,4 0,45 0,5 0,55 0,6 0,i, А/смРис. 4.7. Зависимость выхода по току альтакса от плотности тока при скорости прокачки 1 дм3/ч (реакционная масса с добавкой 5-метил-2-гексанола) W, ·/ 0,4 0,45 0,5 0,55 0,6 0,0,i, А/смРис. 4.8. Зависимость выхода по энергии альтакса от плотности тока при скорости прокачки 1 дм3/ч (реакционная масса с добавкой 5-метил-2-гексанола) Увеличение скорости прокачки реакционной массы приводит к улучшению технологических показателей процесса.

При добавлении 2-метил-2-гексанола в реакционную массу образующаяся паста альтакса имеет белый цвет и хорошо фильтруется. Температура плавления 168 …171 °C, влажность 60 % (табл. 4.4). Полученные данные свидетельствуют о том, что наибольший выход по току (92,8 %) и минимальные затраты электроэнергии (1,4 кВт·ч/кг) достигаются при плотности тока 0,37…0,4 A/cм2 (рис. 4.9).

4.4. Влияние плотности тока на технологические характеристики процесса синтеза альтакса в присутствии 2-метил2-гексанола [86] t2, °C t3, °C t4,°C i, A/cм2 U, B, % tпл, °C W, кВт·ч/кг Влаж-ность, % 53,5 47,5 58,5 0,3 7,0 58,2 168…171 1,9 59,51,0 46,5 55,0 0,4 8,0 92,8 168…171 1,4 58,52,0 46,5 59,5 0,5 9,5 49,4 168…171 3,1 60,54,0 47,5 60,5 0,6 11,0 39,5 168…171 4,5 60,, % 0,2 0,25 0,3 0,35 0,4 0,45 0,5 0,55 0,6 0,i, А/смРис. 4.9. Зависимость выхода по току альтакса от плотности тока при скорости прокачки 6 дм3/ч (реакционная масса с добавкой 2-метил-2-гексанола) Зависимость выхода по току от плотности тока описывается уравнением:

= -82200 i4 + 166543 i3 – 124018 i2 + 39923 i – 4587,8.

Уравнение зависимости выхода по электроэнергии от плотности тока (рис. 4.10) имеет вид:

W = -416,67 i3 + 610 i2 – 277,83 i + 41,6.

Pages:     | 1 |   ...   | 7 | 8 || 10 | 11 |   ...   | 12 |










© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.