Ғылыми журнал 1996 жылдың қарашасынан бастап екі айда бір рет шығады
Рисунок 1. Изменение твердости поверхности (сплошная кривая) и сердцевины
жүктеу/скачать 5,72 Mb. Pdf көрінісі
|
Рисунок 1. Изменение твердости поверхности (сплошная кривая) и сердцевины (пунктир) сталей в зависимости от температуры ионного азотирования: 1 – 13Х11Н2В2МФ; 2 – 38Х2МЮА; 3 – 30Х3ВА; 4 – 45Х14Н14В2М В результате азотирования на инструменте из быстрорежущих сталей формируется упрочненный слой глубиной 15-40 мкм с поверхностной твердостью 1-1,5 ГПа, а стойкость инструмента после ионного азотирования увеличивается в 2-8 раз в зависимости от его типа и вида обрабатываемого материала. Главным достоинством ионного азотирования инструмента является возможность получения только диффузионного упрочненного слоя, либо
89
А.Я с а у и у н и в е р с и т е т і н і њ х а б а р ш ы с ы, №6, 2010 Сейткулов А.Р.
слоя с монофазным нитридом Fe 4 N(γ΄-фаза) на поверхности, в отличие от классического газового азотирования в аммиаке, где нитридный слой состоит из двух фаз – (γ΄+ ε), что является источником внутренних напряжений на границе раздела фаз и вызывает хрупкость и отслаивание упрочненного слоя при эксплуатации. На рис. 2 представлены результаты стойкостных испытаний азотированных пластин из быстрорежущей стали Р6М5 при продольном точении конструкционной стали 45. Видно, что применение ионного азотирования увеличивает стойкость инструмента более чем в 2 раза во всем исследованном диапазоне скоростей резания.
ЛИТЕРАТУРА 1.
Лахтин Ю.М., Коган Я.Д., Шпис Г.И., Бемер З. Теория и технология азотирования. М.: Металлургия, 1991.-320 с. 2.
сплавов. М.: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 1999. –400 с. 3.
Грязнов Б.Т., Зинкин А.Н. Технологические методы повышения долговечности машин криогенной техники /– Новосибирск: Наука, 1999. –272 с. 90
А.Я с а у и у н и в е р с и т е т і н і њ х а б а р ш ы с ы, №6, 2010 ХИМИЯ, ТЕХНОЛОГИЯ Ш.З.ЕСКЕНДИРОВ доктор технических наук, профессор Б.Х.САДЫК старший преподаватель АИУ ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА МЫЛА И ЕЕ РЕЦЕПТУРА Сабынның бір мезгілдік экономикалық жұмсалуы кезінде майлық рецептура жақсы әсер беруді қамтамасыз етуі керек. Қатты сабындардың рецептурасы талаптарға сай жасалып, қолға ұстауға жеткілікті түрде қатты болуы керек, жуып-шаю кезінде қолайлы әрі жақсы ерігіш және сақтау кезінде сыртқы түрін өзгертпейтін болуы керек. During the economic employment of soaps the fat composition of them should be taken into consideration. Formulation of solid soaps should be designed so that they are sufficiently firm to touch, they should be normally dissolved in the washing and their surface shouldn’t be changed in the process of keeping. В широком смысле мылами называются соли высокомолекулярных жирных кислот. Производство солей высокомолекулярных жирных кислот из растительных и животных жиров началось в VIII веке, а на Руси по меньшей мере с X века. Несмотря на то, что во второй половине XX века произошло резкое увеличение производства других ПАВ, мыло остается и еще долго будет оставаться распространенным ПАВ. Существует весьма большой ассортимент вырабатываемых промышленностью мыл [2]. Они отличаются происхождением жиров, методами их обработки, консистенцией, отношением к кислороду и т.д. По отношению к электролитам жиры делят на две группы: ядровые и клеевые. Жидкие жиры обычно перед превращением в мыла подвергают гидрированию для образования насыщенных связей в жирных кислотах. Чаще всего в технологии получения натриевых или триэтаноламиновых солей карбоновых кислот применяют следующие жиры: масла растительные твердые-кокосовое, пальмовое, пальмоядровое, жидкие-арахисовое, касторовое, льняное, подсолнечное, рапсовое, рыжиковое, соевое, хлопковое; жиры животные-баранний, говяжий, конский, свиной, костный; саломасы- подсолнечный, хлопковый, соевый.
Выход карбоновых кислот ненасыщенных и насыщенных составляет 94-95 % на расщепленные жиры и масла. Ненасыщенные жирные кислоты с одной двойной связью представлены следующими кислотами: каприноолеиновая (9-деценовая), лауринолеиновая (9-додеценовая), миристоленовая (9-тетрадеценовая), пальмитоленовая (9- гексадеценовая), олеиновая (цис- 9- октадеценовая), эруковая (цис-13- докозеновая) и т.д. Кроме того, встречаются кислоты с несколькими двойными связями.
91
А.Я с а у и у н и в е р с и т е т і н і њ х а б а р ш ы с ы, №6, 2010 Ескендиров Ш.З., Садык Б.Х. Технология производства мыла и ее рецептура
Насыщенные жирные кислоты: лауриновая (С 12 ), миристиновая (С 14 ),
пальмитиновая (С 16 ), стеариновая (С 18 ), арахиновая (С 20 ). В начале, поскольку жиры не растворяются в щелочи, скорость реакции омыления небольшая, а при содержании в реакционной массе 20% мыла значительно возрастает. Это обусловлено гомогенизацией реакционной среды вследствие образования эмульсии. К концу процесса скорость реакции снова снижается вследствие уменьшения концентрации жира. Для сохранения эмульсии омыление сначала проводят при 333 0 К, а после получения достаточно концентрированного мыльного клея температуру повышают до 373 0 К. Реакция омыления экзотермична. Тепловой эффект ее составляет 310 кДж/кг. Нейтрализация жирных кислот содой протекает в несколько этапов: сначала в водной среде углекислый натрий подвергается гидролизу с образованием бикарбоната натрия и едкого натра:
3
3 2
NaOH O H CO Na
Едкий натр реагирует с жирной кислотой с образованием мыла: O H RCOONa NaOH RCOOH 2
В общем виде при суммировании реакций: 3 3 2 NaHCO RCOONa СO Na RCOOH
Так обстоит дело при температуре не выше 333 0 К. При повышении температуры выше 333 0 К начинается разложение бикарбонатного натрия с образованием карбонатного натрия и углекислого газа: O H CO CO Na NaHCO 2 2 3 2 3 2
Карбонат натрия расходуется, как указано выше, на нейтрализацию жирных кислот, т.е. образование мыла.
При проведении омыления нужно стремиться к тому, чтобы возможно полнее удалить из карбонатной массы углекислый газ, т.к. при доомылении едким натрием возможно увеличение содержания карбоната натрия в готовом мыле.
O H CO Na NaOH СО 2 3 2 2 2 Поэтому процесс карбонатного омыления необходимо вести при интенсивном перемешивании всей массы и при температуре не ниже 363 0 К, что будет способствовать удалению углекислого газа из сферы реакции и разложению бикарбоната натрия. Доомыление каустической содой жирных кислот и нейтрального жира, оставшихся в карбонатной массе, происходит по следующей реакции: O H RCOONa NaOH RCOOH 2
Традиционный способ получения мыла на производстве начинается с варки мыльной основы из предварительно подготовленного сырья и материалов по рецептуре, устанавливаемой для каждого сорта мыла.
92
А.Я с а у и у н и в е р с и т е т і н і њ х а б а р ш ы с ы, №6, 2010 Ескендиров Ш.З., Садык Б.Х. Технология производства мыла и ее рецептура
Основным сырьем для получения мыла являются кислоты, извлекаемые из отходов масло-жировой и нефтеперерабатывающей промышленности. Принцип метода заключается в проведении двух основных стадий: 1.
2.
доомыление каустической содой. В котел закачивается рассчитанное количество кальцинированной соды. Раствор соды нагревается острым паром до температуры 363-368 0 К. В
раствор соды из мерников самотеком подается рассчитанное количество жирных кислот, согласно рецептуре. За счет разбрызгивания жировая смесь раздробляется на мелкие капли, что интенсифицирует реакцию нейтрализации. Жировая смесь подается в котел в 3-4 приема. Между каждой подачей масса в котле интенсивно перемешивается. Подача жиров прерывается 2-3 раза для продувки массы воздухом в течение 2-3 минут. Продувка необходима для облегчения удаления углекислого газа. После загрузки всей жировой смеси омыление продолжается. К концу карбонатного омыления кислотное число мыльной массы должно быть 15-20 мг. КОН, остаток углекислой щелочи 0,4 – 0,7 %. Окончание карбонатного омыления характеризуется следующими признаками: масса в котле после прекращения подачи пара оседает и остается на одном уровне. Проба должна представлять собой компактную массу без пузырьков. Затем проводят второй этап варки мыла. Медленно при перемешивании в течение 30-45 минут приливают 35-40% -й раствор гидроксида натрия. Скорость прибавления раствора обусловлена возможностью высаливания мыла вследствие превышения содержания щелочи. В случае образования кислых мыл, добавляют гидроксид натрия и реакционную смесь кипятят до исчезновения сгустков и образования однородной массы, так называемого подвижного мыльного клея. Реакция заканчивается после того, как в течение 15-20 минут содержание гидроксида натрия не изменяется. Далее готовое мыло из котла откачивается в мылосборник. Существующая технология варки мыла устаревшая, трудоемкая, длится 12 часов. Кроме того, для получения продукта используют труднодоступные и дорогостоящие животные жиры, технический саломас, пальмовый стеорин (импорт), кокосовое масло (импорт), синтетические жирные кислоты. В ряде работ [4, 6] достаточно подробно описаны методы технологии получения твердых мыл, основанные на карбонатном омылении смеси жирных кислот и доомыление смеси раствором каустической соды. Дополнительно проводилось высаливание, шлифование, отстаивание с разделением на мыльную основу и подмыльные щелока, отдаление мыльной основы, ее сушку и пиллирование. Недостатками способа
являются многостадийность процесса, дорогостоящее сырье, выход мыльной основы составляет 90%. 93
А.Я с а у и у н и в е р с и т е т і н і њ х а б а р ш ы с ы, №6, 2010 Ескендиров Ш.З., Садык Б.Х. Технология производства мыла и ее рецептура
Авторами [4, 6] разработана технология получения сульфатного мыла из черных щелоков с коагулирующей добавкой серно-кислым алюминием (гидрат) в количестве 1,0·10 -4 - 5·10
-4 от массы черного щелока. При добавке электролита, в данном случае сернокислого алюминия (гидрата), слипание частиц ускоряется и приводит к коагуляции, т.е. образованию агрегатов из первичных коллоидных частиц и выделению из жидкой среды. Данный способ позволяет сократить время остаивания в 2 раза, увеличить выход мыла на 1-3%, но способ не решает проблему избыточной щелочности, как в момент выработки, так и в процессе его использования; продукт темного цвета, что строго ограничивает область его применения, а также обуславливает повышенную сухость кожи после его использования. Абрамзон А.А., Зайченко Л.П., Петухов Л.А. рассматривали технологию получения натриевых мыл из синтетических жирных кислот (СЖК). Реакция между жирными кислотами широкого фракционного состава происходит на границе разделе фаз. Поэтому нейтрализацию щелочью проводили при сильном перемешивании и температуре около 333 0 К. Контроль за ходом нейтрализации осуществляли с помощью 1%-го спиртового раствора фенол- фталеина. Полноту реакции нейтрализации СЖК определяли контрольным кипячением. Весь процесс омыления протекает примерно за 1-1,5 часа. Существенным преимуществом солей жирных кислот является то, что при применении их в качестве моющих средств не происходит обратного осаждения загрязнения на отмываемый предмет. Недостатком этого способа является применение дорогостоящего сырья, кроме того избыточная щелочность оказывает неблагоприятное воздействие на кожу, вызывая ее сухость за счет потери части липидов, что также ограничивает область их применения. Например, шерстянные, шелковые и синтетические ткани не переносят щелочности. Способ усложняется протеканием ряда нежелательных побочных реакций, использованием дорогостоящего сырья,
избыточного сульфатирующего агента до 200% от теоретического количества или 70-80% по массе. При этом глубина сульфатирования составляет не более 85%. Известны рецептуры твердых туалетных и хозяйственных мыл. Данные мыла содержат натриевые соли жирных кислот, таких как, например, стеариновой, пальмитиновой, олеиновой и др. с содержанием углеродных атомов более 15, а также жирных кислот какосового масла с числом углеродных атомов менее 16 и (или синтетических жирных кислот) фракции С 10
16 , близких по составу к кислотам кокосового масла. Ввод в жировой состав твердых мыл кокосового масла способствует его быстрому высыханию, устраняет растрескивание, приводит к более экономному расходованию и облегчает формообразование. Тем не менее, поскольку кокосовое масло содержит значительное количество
94
А.Я с а у и у н и в е р с и т е т і н і њ х а б а р ш ы с ы, №6, 2010 Ескендиров Ш.З., Садык Б.Х. Технология производства мыла и ее рецептура
низкомолекулярных жирных кислот, мыла которых вызывают раздражение и сухость кожи, содержание последних в твердых, в особенности туалетных мылах стараются снизить, ввиду чего ввод кокосового масла в рецептуру туалетных мыл ограниченно 20%. Изготовление продукта по общепринятой технологии, на что затрачивается большое количество времени и энергии, а также использование сырья неместного происхождения являются основными недостатками данного жирового состава твердых мыл. Известно множество вариантов рецептур [1,2,3,5] с частичной заменой кокосовых алифатических кислот на отбельные пальмоядровые и синтетические, а говяжьих – на кислоты животного и растительного саломаса, пальмового, арахисового и оливкового масел, свиного сала, причем в разных странах преобладают разные тенденции в отношении состава. Добавки этих жиров обычно не превышают 10-20%. В последние годы наметилась общая тенденция к сильно пережиренным рецептурам с примерно равным содержанием кислот животного жира и кокосового масла и с добавлением 7-10% свободных алифатических кислот. Последние регулируют рН и выполняют защитную функцию в отношении кожи, что компенсирует обезжирование и раздражающий эффект короткоцепочечных мыл. При отклонении от типовых мыльных рецептур часто приходится сталкиваться с изменениями в цвете и аромате, с растрескиванием и деформацией формы, с повышенной липкостью и размокаемостью.
ЛИТЕРАТУРА 1.
Купчинский П.Д., Рубинштейн В.Я. Рациональные методы составления рецептур туалетных мыл. –М.: ЦНТИ Пищпром, 1964. -59 с. 2.
3.
4.
5.
6.
Пищпром, 1967. -128 с.
95
А.Я с а у и у н и в е р с и т е т і н і њ х а б а р ш ы с ы, №6, 2010 Р.А.ТАШКАРАЕВ кандидат технических наук, доцент С.М.ТУРАБЖАНОВ доктор технических наук, профессор Б.Ш.КЕДЕЛЬБАЕВ доктор технических наук, профессор МКТУ им. А.Ясави
доктор технических наук, профессор МКТУ им. А.Ясави
КАТАЛИЗАТОРАХ
математикалық жоспарлау әдісімен оңтайландырылған. Гидрлеу процесінің негізгі технологиялық параметрлері анықталған және екінші дәрежелі регрессивтік теңдеу алынған. In the article the optimum terms of benzol hydration process on the modified nikel catalyst were defined by the matematical experiment planning metrhod.The equation of the second procedure regress defining the influence of main technological parameter on the process was received. Результаты многочисленных исследований, проведенных нами ранее показали, что ферросплавы – полупродукты металлургических заводов вполне могут быть использованы в качестве модифицирующих добавок при повышении активности сплавных никелевых катализаторов гидрогенизации органических соединений [1]. Данная работа является продолжением предыдущих исследований и посвящена исследованию оптимальных условий процесса гидрирования бензола на наиболее активном никелевом катализаторе, модифицированном феррохромом. Исходные сплавы готовили по известной технологии [2] в высокочастотной печи ОКБ-8020. Содержание компонентов в сплаве варьировали (в мас.%): никель – 45-49, алюминий – 50,феррохром (ФХ) – 1,0-5,0. Катализаторы получали из 1,0 г сплава путем выщелачивания его 20%-ным водным раствором едкого натра на кипящей водяной бане в течение 1 часа. Опыты по изучению активности катализаторов проводили в автоклаве Вишневского объемом 250 мл при интенсивном перемешивании реакционной среды. Продукты гидрирования анализировали на хроматографе «Хром-3» по разработанной ранее [3] методике. Результаты исследования каталитических свойств полученных катализаторов отражены в таблице 1.
Кол-во модиф.
добавки, масс. % Выход циклогексана (%) во времени (мин) 10 20
40 60
1,0 ФХ 14,7
31,6 58,3
65,8 3,0 ФХ
15,8 43,7
80,6 98,0
5,0 ФХ 14,9
33,3 72,7
87,7 |