Ученые Томского политехнического университета (ТПУ) разработали математическую модель, способную повысить эффективность производства одного из ключевых компонентов современных моющих средств — алкилбензолсульфоновой кислоты (АБСК). Решение уже подтвердило свою применимость в условиях реального производства и позволит значительно сократить число технологических остановок и промывок химреакторов.
Исследование выполнено при поддержке программы «Наука» в рамках государственного задания. Результаты опубликованы в международном журнале Chemical Engineering Research and Design.
АБСК — важнейший компонент в составе бытовых и промышленных моющих средств. Повышенный интерес к этим веществам связан с их высокой моющей способностью, биоразлагаемостью и универсальностью применения. Однако производственный процесс, в частности метод сульфирования алкилбензолов с использованием триоксида серы (SO₃), сопряжён с рядом сложностей. Основная проблема — образование побочных высоковязких компонентов (ВВК), которые накапливаются в реакторе, снижают его эффективность и требуют регулярных остановок для очистки.
Как отмечают авторы работы, в отличие от большинства исследований, сосредоточенных на химии реакции, команда ТПУ сосредоточилась на инженерных аспектах — конструкции реактора и гидродинамике процесса. Разработанная модель учитывает тепломассообмен, кинетику реакции и дезактивацию реакционной среды — факторы, напрямую влияющие на стабильность процесса и накопление побочных продуктов.
С помощью модели ученые протестировали различные конфигурации реакторов. Оказалось, что уменьшение количества реакционных трубок с 120 до 40 при одновременном увеличении их диаметра с 25 до 43 мм позволяет улучшить распределение сырья, снизить образование ВВК и увеличить межпромывочный цикл на 45,5%.
Модель помогает определить оптимальные конструктивные параметры и рабочие условия для различных типов сырья. Это позволяет сократить производственные издержки и повысить стабильность процесса без снижения качества конечного продукта.
- Ирэна Долганова, младший научный сотрудник Инженерной школы природных ресурсов ТПУ
По словам исследователей, новая модель может стать основой для цифрового проектирования и оптимизации химических производств, где важны как высокая производительность, так и экологичность технологий.
Источник: Минобрнауки РФ
