The stability of steady thermal conditions of 2-ethylhexanol nitration in a laboratory unit with a centrifugal mass-transfer device was analyzed. It was found that the chemical reaction is stable during nitration of the alcohol in the 273–293 K temperature range. In the 285–295 K temperature range, the target product (2-ethylhexyl nitrate) yield reaches 92% with 99.4% purity.

The effect of nitrating mixture and 2-ethylhexanol temperatures on the yield and purity of 2-ethylhexyl nitrate produced in a continuously operating unit having a centrifugal mass transfer apparatus (nitrator) is studied. It is demonstrated that elevation of temperature of the reagents from 12 to 20°C enhances the yield and purity of the desired product. The degree of completeness of the chemical reaction in the nitrator and the coil heat exchanger was determined using materials balance equations.

Сибунит – носитель для катализатора, использующегося в различных процессах химической промышленности, в том числе и в реакции гидрирования. В настоящее время для его подготовки и проведения технологических операций используется так называемый «сухой» способ, обладающий обширными недостатками, основными из которых являются пыление, а также значительная доля ручного труда на производстве и, как следствие, большая продолжительность отдельных стадий.Предлагается использовать «мокрый» способ с применением аппаратуры роторно-пульсационного типа для подготовки носителя катализатора с целью исключения указанных недостатков.В результате проведённой работы было установлено, что активность образцов катализаторов, полученных с использованием молотковой мельницы и с применением роторно-пульсационного аппарата в реакции гидрогенолиза составила 0,606 моль/мин и 0,642 моль/мин, при выходе целевого продукта 76,15% и 80,00%, соответственно. Также определено, что доля потерь, обусловленная образованием пыли, была снижена более чем в 10 раз по сравнению с действующей технологией. Sibunit is carrying agent for the catalyst used in various processes of the chemical industry, including in hydrogenation reaction. Now for its preparation and conducting of technological operations the so-called "dry" way possessing extensive deficiencies is used, basic of which the fluffing, and also a considerable share of muscle work on manufacture and, as consequence, the big duration of separate stages are.It is offered to use a "wet" way with application of rotor-stator equipment for preparation of a catalyst carrier for the purpose of exclusion of the specified deficiencies.As a result of the spent work it has been established, that activity of the catalysts samples gained with use of the hammer mill and with application rotor-stator system in hydrogenation reaction has made 0,606 gramme-molecules/mines and 0,642 gramme-molecules/mines, at an yield of a target product of 76,15% and 80,00%, accordingly. Also it is defined, that the share of losses caused by a dust generation, it has been lowered more than in 10 times in comparison with acting technology.

Consideration has been given to the basic mechanisms of fragmentation of droplets in the system “liquid–liquid” in film flow over the working surface of the rotor of a centrifugal mass-exchange apparatus. The authors have assessed theoretically the sizes of dispersed-phase droplets on separation of the liquid film from the rotor’s working surface and its arrival at a toroidal clearance between the intake tube and the rotor of the apparatus. It has been established that the greatest influence on the formation of the particle-size distribution of an emulsion is exerted by shear stresses in the liquid that arise in the toroidal clearance. The influence of the rotor speed and the rate of flow of the liquid on the size distribution of droplets of the obtained emulsion has been shown. Good agreement between theoretical and experimental data has been confirmed experimentally.

The process of 2-ethylhexyl nitrate (a diesel additive) production in a laboratory unit with a centrifugal mass transfer apparatus is studied. The 2-ethylhexyl nitrate yield is influenced primarily by the length of coil heat exchanger channel, nitrator rotor speed, and nitromixture (HNO3 + H2SO4 + H2O) temperature. A regression equation is proposed for determining 2-ethylhexyl nitrate yield as a function of treatment parameters. The optimum process conditions for getting maximum primary product yield are determined by reduced gradient method.

В данной публикации приводится усовершенствованная технологическая схема процесса нитрования 2-этилгексанола в производстве цетаноповышающей присадки к дизельному топливу 2-этилгексилнитрата. Применительно к полупромышленной установке предложена конструкция теплообменника для отвода выделяющегося в результате реакции нитрования тепла. Выполнен расчёт коэффициента теплопередачи и определены основные конструктивные размеры теплообменника.

В статье проанализированы требования, предъявляемые к аппаратурно-технологическому оформлению процесса жидкофазного нитрования. Отмечена безальтернативность использования для этих целей оборудования непрерывного действия. Сформулированы требования, обеспечивающие полноту химического превращения в условиях жидкофазного нитрования. Сделан вывод о перспективности использования массообменной аппаратуры плёночного типа. С применением критериального уравнения массоотдачи при плёночном течении жидкости показана возможность значительного увеличения эффективности перемешивания фаз за счёт больших градиентов скорости в потоке и интенсификации процесса нитрования. Проведён обзор конструкций аппаратов, обеспечивающих взаимодействие реагирующих фаз в стекающей плёнке. Отмечена сравнительно невысокая эффективность массообмена вследствие её значительной толщины, малой относительной скорости движения контактирующих сред и неустойчивости гидродинамических режимов течения. Рассмотрен малогабаритный нитратор роторного типа, лишённый части отмеченных недостатков. Однако он не обеспечивает гарантированное получение однородных тонкодисперсных эмульсий и обладает пониженными эксплуатационными характеристиками. Проанализирована конструкция центробежного массообменного аппарата, реализующая принцип предварительного диспергирования одной из фаз. Аппарат отличается повышенной технологической эффективностью и может дополнительно выполнять функции транспортирующего средства. На основе анализа образцов аппаратуры выявлены некоторые тенденции при их проектировании. Выполнена оценка возможности использования отдельных конструкций в качестве базового оборудования для процесса жидкофазного нитрования.

A laboratory-scale setup with a centrifugal mass-transfer apparatus intended for intensifying technological processes in a liquid–liquid system is presented and described. In the design of the apparatus, the principle of a preliminary controllable dispersion of one of the phases in a neutral medium is realized with the subsequent supply of the spray plume into a moving film of a continuous phase. The process of dispersion of modeling systems is investigated. An empirical dependence is obtained for the diameter of drops of the formed emulsions.

Сообщается о разработке перспективного аппаратурно-технологического оформления процесса получения присадки к дизельному топливу. Проанализированы некоторые эксплуатационные и экологические требования отечественного стандарта Топливо дизельное. ЕВРО , в том числе, по величинецетановогочисла. Отмечена перспективность использования для удовлетворения этих требований специальных присадок, главным образом, на основеалкилнитратов. Приведена информация, касающаяся аппаратурно-технологического оформления процесса промышленного получения 2этилгексилнитрата(2ЭГН) эффективнойцетаноповышающейприсадки и механизма её действия в составе дизельного топлива. Отмечено несовершенство существующей технологии производства 2ЭГН, связанное со значительной продолжительностью основных операций, низким уровнем безопасности при работе с взрывоопасным материалом. Сформулированы основные требования, предъявляемые к организации процесса нитрования 2этилгексанолаинитрационномуоборудованию. Отмечена перспективность использования для указанных целей малогабаритной аппаратуры плёночного типа. Приводится описание разработанной аппаратурно-технологической схемы полупромышленной установки получения 2ЭГН, основного функционального узла малогабаритногонитратораи некоторых его эксплуатационных характеристик. По результатам гидравлических испытаний аппарата на воде установлены предельные уровни подачи и напора. Приводится заключение о возможности его использования в процессе производства присадки 2ЭГН на полупромышленной установке.

Применительно к рынку дизельного топлива в РФ проанализированы причины увеличения объемов выпуска дизельного топлива класса ЕВРО. Отмечена перспективность использования для этих целей цетаноповышающих присадок, в том числе нитратов спиртов. Рассмотрена типовая схема получения присадки 2-этилгексилнитрата (2-ЭГН) путем нитрования спирта 2-этилгексанола. Отмечено, что вследствие низкой химической стабильности реакционной массы возможно ее термическое разложение в технологическом оборудовании. Обоснована необходимость получения объективной оценки величины теплового эффекта реакции нитрования 2-этилгексанола. Применительно к рассматриваемому процессу рассчитана величина теплового эффекта реакции. With reference to the market of diesel fuel in the Russian Federation the reasons of increase in exhaustion volumes of diesel fuel (EURO) are analyzed. Perspectives of use for these purposes cetanincrease additives, including nitrates of spirits is noted. The typical circuit design of reception of an additive 2-ethilgeksilnitrate (2EGN) by spirit nitrating (2-ethilgeksanol) is observed. It is noted, that owing to low chemical stability of a reaction mass was possibly its thermal decomposition in the process equipment. Necessity of reception of an objective estimation of thermal effect magnitude of nitrating reaction of 2-ethilgeksanol is proved. With reference to observed process the thermal effect magnitude of reaction is counted.

The optimum composition is determined for a nutrient medium corresponding to the maximum yield of bioethanol during the alcohol fermentation of the enzymatic hydrolyzate of lignocellulosic material, produced by treating oat hulls with a diluted solution of nitric acid in trial production. The biotechnological steps of saccharification and fermentation are performed using commercially available enzymatic preparations CelloLux-A and BrewZyme BGX, plus a strain of Saccharomyces сerevisiae Y-1693 (VKPM) that is resistant to inhibitors from hydrolyzates. The composition of a nutrient medium that produced a bioethanol yield which was 89.9% of the theoretical one (8.4% higher than the native hydrolyzate) is found to have a 1.82 g/L concentration of ammonium sulfate, a 0.98 g/L concentration of potassium monophosphate, and a 6.47 g/L concentration of yeast extract.

Проанализированы различные аспекты, связанные с сырьевой базой и технологией производства альтернативного вида моторного топлива – биодизеля. Рассмотрены существующие аппаратурно-технологические схемы его производства. С целью интенсификации процесса предложена усовершенствованная аппаратурно-технологическая схема фазы синтеза метиловых эфиров рапсового масла, базирующаяся на использовании малогабаритного массообменного оборудования роторного типа. Приведены сведения по размеру капель образующейся в аппарате эмульсии и времени пребывания реакционной смеси в аппарате. The various aspects connected with a raw-material base and the "know-how" of an alternative kind of motor fuel – biodiesel is analyzed. Existing technologies of its manufacture are observed. For the purpose of intensification process the advanced hardware-technological circuit design of a synthesis phase of methyl ethers of the raps oil, based on use small-size mass-transfer equipment of rotor type is offered. Data on a size of drops of an emulsion formed in the apparatus and a time of stay of a reaction mixture in the apparatus are resulted.

Исследован процесс разрушения пленки жидкости при ее отрыве от поверхности ротора центробежного аппарата. Проанализировано влияние скорости вращения ротора, расхода и физико-химических свойств жидкостей, таких как вязкость, плотность и поверхностное натяжение на дисперсный состав капель при отрыве и разрушении пленки жидкости. Выполнено математическое описание процесса диспергирования и получены расчетные зависимости, позволяющие рассчитать диаметр получаемых капель. Установлено, что получению капель наименьшего диаметра способствует увеличение скорость вращения ротора и снижение объемного расхода жидкости. Abstract—The breakup process of liquid film when it breaks away from the rotor of a centrifugal apparatus was studied. The effects of the rotor speed, flowrate and physicochemical properties of liquids, such as viscosity, density and surface tension, on the disperse composition of droplets were evaluated. The dispersion process was mathematically described, and calculated dependences that enable the estimation of the diameter of the resultant droplets were obtained. The origination of droplets of the smallest diameter was found to be favored by the increased rotor speed and decreased volumetric flowrate.

Исследовано влияние физико-химических свойств модельных сред, таких как вязкость, плотность и поверхностное натяжение на толщину пленки и составляющие компоненты вектора скорости при различных значениях скорости вращения ротора и расхода жидкости. Расчет закономерностей течения пленки, основанный на численном решении уравнений Навье-Стокса, является важнейшим элементом при расчете эффективности осуществления химической реакции в аппаратуре такого типа, а также позволяет гарантировать высокую безопасность ее проведения. Установлено, что наибольшее влияние на гидромеханические закономерности течения пленки жидкости оказывает коэффициент ее динамической вязкости. Полученные данные представляют практически интерес при расчете и конструировании аппаратуры пленочного типа, предназначенного для интенсификации и безопасного проведения процессов основного органического синтеза. Abstract—The effect of physicochemical properties of model media, such as viscosity, density and surface tension, on the film thickness and components of velocity vector at different rotational speeds and flowrates was investigated. The estimation of film flow patterns by numerically solving Navier-Stokes equations is the most essential element in calculating the chemical reaction efficiency in a centrifugal mass-transfer apparatus, and enables the reaction to be carried out in a highly safe manner. The dynamic viscosity was found to have the greatest impact on hydromechanical principles of the liquid film flow. The findings from this study are of practical interest when designing a film-type apparatus intended to intensify and safely run processes of basic organic synthesis.

The process of the hydrotropic delignification of oat straw in the universal thermobaric unit has been investigated. The effect of the main regime parameters of cooking is considered and the experimental–statistical model is constructed predicting the change in lignin mass content in the treated material. The optimal conditions for the cooking process that ensure the minimal residual amount of lignin in the cellulose are determined.

The kinetics of the enzymatic hydrolysis of two substrates—lignocellulosic materials from Miscanthus and oat hulls—in an acetate buffer is studied at different concentrations of the substrates. The substrates are obtained via single-step treatment with a dilute solution of nitric acid. The content of a nonhydrolyzable component—acid-insoluble lignin—for Miscanthus and oat hulls was 11 and 14%, respectively. A multi-enzyme composition of commercially available enzyme preparations CelloLux-A and BrewZyme BGX was used as a catalyst. It is shown that treatment with the nitric acid solution produces reactive substrates for the enzymatic hydrolysis. The innovative science of the results is confirmed by Russian patent 2533921. Kinetics of the enzymatic hydrolysis of these substrates in an acetate buffer can be described by a mathematical model based on a modified Michaelis–Menten equation. The main kinetic constants for both substrates are determined from the experimental data. The equilibrium concentrations of reducing substances (RSes) for the substrates are calculated from the initial substrate concentrations. It is found that within the studied range of substrate concentrations (33.3–120.0 g/L), the initial rate of enzymatic hydrolysis for the lignocellulosic material from oat hulls is higher than that for the lignocellulosic material from Miscanthus by 1 g/(L h). It is shown that the yield of RS depends of the initial concentration of the substrates: as the concentration rises from 33.3 to 120 g/L, the yield of RS falls 1.5–2.0 times, due to substrate inhibition. At low initial concentrations, the yields of RS are similar for the substrates from Miscanthus and oat hulls. When the initial concentration of the substrate reaches 120 g/L, the yield of reducing substances for the lignocellulosic material from Miscanthus is approximately 20% higher than that for the lignocellulosic material from oat hulls. The established dependences and the proposed mathematical model allow us to optimize the initial concentration of the substrate for efficient enzymatic hydrolysis.

The characteristics of the Miscanthus pulp obtained by hydrotropic processing under different conditions were studied. The pulping conditions were optimized to achieve the 42.3% yield of the pulp (lignin content 6.1%, pentosan content 6.4%, and ash content 3.0%). The hydrotrope selectively solubilizes lignin; the delignification is closely associated with the primary dissolution of carbohydrates.

In this article, the authors have presented a mathematical model of the process of dissolution of polydisperse materials in a unit with a rotary pulsation apparatus; the model takes account of the mechanical grinding of dissolved particles. Experimental work on substantiation of the efficiency of the mathematical dissolution model has been performed. Data on dissolution in the unit with a pulsation apparatus and with a bulk-capacity tank have been compared. Methods for raising the efficiency of units with rotary-type pulsation apparatuses when the dissolution of dispersed materials is carried out in them have been proposed.

The fermentolysis kinetics of pulp samples derived by the dilute nitric-acid and combined methods from Miscanthus and oat hulls was studied, and the initial rate was found to be higher for the pulp samples obtained by the combined technique than for the pulp samples derived by the nitric-acid method, irrespective of the raw material type and initial concentration ranging from 30 to 120 g/L. The oat hull substrates were shown to be characterized by a greater hydrolysis rate.