В Томске разработали модель для более эффективного производства моющих средств

Учёные Томского политехнического университета создали уникальную математическую модель, которая позволит значительно повысить эффективность производства моющих средств, используя алкилбензоловую кислоту (АБСК) – один из основных ингредиентов современных синтетических моющих средств.

Исследования, поддержанные Госзаданием «Наука», раскрывают важные детали в процессе сульфирования алкилбензолов, который необходим для производства экологи­чески чистых и высокоэффективных моющих средств.

Алкилбензолсульфоновая кислота получила широкое распространение благодаря своей биоразлагаемости и отличным моющим способностям, что особенно привлекло внимание производителей в последние годы. Однако процесс её производства через сульфирование линейных алкилбензолов в реакторах с триоксидом серы (SO₃) имеет свои недостатки. Образование побочных высоковязких компонентов (ВВК) на стенках реактора снижает эффективность, вызывает частые остановки и повышенные эксплуатационные расходы.

«Существующие научные исследования фокусируются в основном на химии сульфирования и нежелательных продуктах реакции. Недостаточно внимания уделяется конструкции реактора, влияющей на образование ВВК и улучшение долгосрочной стабильности процесса», – объясняет Ирэна Долганова, младший научный сотрудник ТПУ.

Цель исследования состояла в создании комплексной математической модели, которая учитывает такие параметры, как геометрия реактора и гидродинамические условия. Модель помогает оптимизировать конструкцию реактора, чтобы минимизировать образование ВВК при сохранении высокой производительности.

«Мы использовали цифровые инструменты для моделирования и проверки гипотез, а также сравнили результаты с реальными промышленными данными. Это позволило нам определить оптимальные параметры конструкции реактора, которые обеспечивают стабильную работу и минимизируют потерю ресурсов», – добавляет учёный.

Учёные выяснили, что важнейшими параметрами для достижения оптимальных условий являются количество и диаметр трубок реактора. Эти факторы напрямую влияют на эффективность процесса и накопление побочных продуктов.

Результаты исследования могут оказать значительное влияние на химическую промышленность, улучшив производственные процессы и снизив затраты на производство моющих средств, что, безусловно, заинтересует не только производителей, но и экологов.

«Исследование показали, что уменьшение количества трубок – со 120 до 40 при одновременном увеличении их диаметра – с 25 мм до 43 мм – может способствовать более эффективному распределению потоков сырья и снять диффузионные осложнения, что, в свою очередь, приводит к снижению содержания побочных продуктов в АБСК и, как следствие, повышению эффективности процесса. В частности, длительность периода между необходимыми промывками реактора может быть увеличена на 45,5 % только за счёт изменения конструкции реактора», – подытоживает Ирэна Долганова.