Изследване чистотата на слънчогледово масло за производство на експлозиви anfo



Дата23.07.2016
Размер190.66 Kb.
ГОДИШНИК НА МИННО-ГЕОЛОЖКИЯ УНИВЕРСИТЕТ “СВ. ИВАН РИЛСКИ”, Том 56, Св. II, Добив и преработка на минерални суровини, 2013

ANNUAL OF THE UNIVERSITY OF MINING AND GEOLOGY “ST. IVAN RILSKI”, Vol. 56, Part ІI, Mining and Mineral processing, 2013



ИЗСЛЕДВАНЕ ЧИСТОТАТА НА СЛЪНЧОГЛЕДОВО МАСЛО ЗА ПРОИЗВОДСТВО НА ЕКСПЛОЗИВИ ANFO
Ради Ганев1, Александър Крилчев 2, Илиян Хутов3
1 Минно-геоложки университет "Св. Иван Рилски", 1700 София, E-mail radiganev@abv.bg

2 Минно-геоложки университет "Св. Иван Рилски", 1700 София, E-mail krilchev@mgu.bg

3 Национален военен университет ”Васил Левски”, 5006 Велико Търново E-mail iliyan.hutov@abv.bg
Резюме. В доклада са описани изследвания извършени с използване на инфрачервена спектроскопия (ИЧС) върху растително масло за подобряване на качествения му състав и определяне възможността за влагането му във рецептурите при изготвяне промишлени експлозиви тип ANFO. Направени са математически модели показващи влиянието на въздействието на независимите фактори върху пероксидното число на използваните масла.
STUDY OF CLEAN SUNFLOWER OIL FOR PRODUCTION OF EXPLOSIVES ANFO

Radi Ganev1, Aleksander Krilchev2, Iliyan Hutov3

1 University of Mining and Geology “St. Ivan Rilski”, 1700 Sofia, e-mail radiganev@abv.bg

2 University of Mining and Geology “St. Ivan Rilski”, 1700 Sofia, e-mail krilchev@mgu.bg

3 National Military University “Vasil Levski”, 5006 Veliko Tarnovo, e-mail iliyan.hutov@abv.bg
ABSTRACT. The report describes research on vegetable oil performed using infrared spectroscopy (IRS) for improvement of qualitative composition and determine the possibility of their incorporation to the recipes in the preparation of industrial explosives type ANFO. There have been developed mathematical models showing the effect of the impact of independent factors on the peroxide number of used oils.


Въведение
Промишлените експлозиви от типа Ammonium Nitrate Fuel Oil или ANFO представляват прахообразна взривна смес на основата на амониев нитрат и дизелово гориво. Компонентите не са скъпи или дефицитни. Характеризират се с ниска чувствителност към механични въздействия и притежават добра насипност, като не се сбиват в складови условия. Постигат скорост на детонация 3 000-3 300m/s. Технологията за приготвяне не изисква сложни съоръже­ния и апарати, което води до ниска себестойност на получените експлозиви.
Недостатък на ANFO смесите е, че не са водоустойчиви, при над 5% влага губят взривните си показатели. Отрицателното свойство се преодолява с добавяне на хидрофобен компонент. Експериментира се и със замяна на дизеловото гориво с масла от хранително-вкусовата промишленост. За контролиране качеството им се под­лагат на процеса избелване.
Избелването с белилна пръст е основен технологичен процес при производство на растителни масла. Неговата цел е свеждане до минимум съдържанието на отрицателните фосфатиди, сапуни, и проокислители, съдържащи се в суровото масло. Препоръчителни условия за провеждане са температура 90-110°С, белилна пръст 0,3-1,0% и време за обработка 15-30 минути под вакуум с остатъчно налягане 60 mm живачен стълб. Данните са били публикувани в „Ръководство за добрите производ­ствени практики в индустрията за производство и рафиниране на растителни масла за хранителни цели" (колектив, 2010).
За определяне на оптималните производствени условия, при всеки конкретен случай е необходимо да се познават зависимостите на цветното и пероксидното числа от условията за провеждане на процеса избелване. Известни са кинетични модели на процеса избелване на растителни масла (Topallar H.,1998; Oliveira C.,2005; Yuanda et all, 2008; Langmaack, Eggers, 2002), но те не могат да се ползват за оптимизация на технологич­ните процеси. В публикацията на Ortega-Garsia, 2005 са моделирани процеса избелване на соево масло чрез “повърхността на реакциите” (Response surface methodology) и определи­ли оптималните условия за неговото про­веждане. За моделиране на комбиниран процес на обезслизяване и избелване при производство на палмово масло е използван методът „изкуствени невронни мрежи”, който са публикувани от Morad et all (2010).
Цел на настоящото изследване е създаване на експериментално-аналитичен модел, описващ зависимостта на пероксидното число от температурата, концентрацията на белилната пръст и времето за избелване на слънчогледово масло, за прилагане в промишлените експлозиви тип ANFO.

Експериментална част
Изследван е междинен продукт при производство на слънчогледово масло, получен след процеса неутрализация и сушене. Основните му показатели са киселинност по БДС EN ISO 660 - 0,052 %, осапунително число съгласно БДС 1552-86 - 191,4 mgKOH/g, йодно число съгласно БДС 1552-86 - 132,1 gI2/100g. Използваната белилна пръст е търговски продукт.

Избелването на слънчогледовото масло се извършва във вакуумизпарител при вакуум 60 mm живачен стълб. Нагряването на реакционната смес се извършва чрез термостат, позволяващ температури в интервала 80-120°С. В хода на процеса избелване пероксидите се разлагат до нискомолекулни алдехиди и кетони, които се отдестилират при дезодорирането на маслото [1]. Концентрацията на съединенията е мярка за изменението на пероксидното число. Направените електронни спектри на изследваните проби в близката ултравиолетова област 200-400 nm показаха интензивно поглъщане при 322 nm, което се дължи на n-π преход, характерен за карбонилната група на алдехиди и кетони.

Регистрирането на получените карбонилни съединения се извършва със спектрофотометър Specord (USA), в кювета с дебелина на слоя 0,2cm. Пероксидното число се определя по методика, описана в БДС ISO 3960:2001.

За извършване на моделирането са приети постоянни фактори белилната пръст и скоростта на разбъркване 6°об/мин въртене на вакуумизпарителя. Моделирането се базира на 23 факторен експеримент, при който трите променливи са оценени на две нива: температурата на избелване Х] (85 и 1150C), начална концентрация на белилната пръст Х2 , 0,5 и 1,5 % по отношение масата на маслото и времето 15 и 35 минути на избелване Х3.

В съответствие с предварителни експерименти, доказващи нелинейна зависимост между различните фактори, е избран полиномен модел от втора степен:



(1)
където:

y - целеви функции абсорбция при 322 nm и пероксидно число;

b0, bi, bij, bii - регресионни коефициенти на модела;

Xi - кодирани стойности на независимите променливи.

Експерименталната работа се извършва на базата на оптимален композиционен план за три независими фактора, (m = 3) Данните са публикувани от (Вучков и Стоянов,1982). Резултата е представен в таблица 1.

Коефициентите в уравнения (1) се определят чрез регресионен анализ. Значимостта на коефициентите на линейните членове и на взаимодействията се проверява по критерия на Student, като се използват резултатите от седем допълнителни опита в центъра на плана, (опити 15-21 в Таблица 1) при ниво на значимост а = 0,1 и брой на степените на свобода ve =6. За проверка на адекватността на моделите се сравняват дисперсионните отношения F и Fтабл. от таблиците на разпределението на Fisher съгласно методика, описана от Вучков и Стоянов (1982).

Таблица 1.



Оптимален композиционен план и експериментални резултати

Номер№

Независими

променливи



Експериментални

резултати


Х1




X2

Х3



Абсорбция

при


31.1000

cm-1, A

Пероксидно число,

POV,

meq02/kg

1.

-1

-1

-1

0,23

15,65

2.

+1

-1

-1

0,54

14,87

3.

-1

+1

-1

0,36

13,58

4.

+1

+1

-1

1,26

8,14

5.

-1

-1

+1

0,32

17,17

6.

+1

-1

+1

0,66

16,45

7.

-1

+1

+1

0,60

12,35

8.

+1

+1

+1

1,38

10,85

9.

-1

0

0

0,42

14,47

1°.

+1

0

0

1,01

12,73

11.

0

-1

0

0,64

15,72

12.

0

+1

0

1,13

10,59

13.

0

0

-1

0,79

14,04

14.

0

0

+1

0,87

12,96

15.

0

0

0

0,18

13,32

16.

0

0

0

0,17

13,51

17.

0

0

0

0.15

12,58

18.

0

0

0

0.23

13,20

19.

0

0

0

0.18

12,40

20.

0

0

0

0,19

12,30

21.

0

0

0

0,18

13,12



Резултати и дискусия
Математически модели. Резултатите от експериментал­ната работа, стойностите на изчислените регресионни коефициенти и статистическият анализ на резултатите са обобщени в таблици 1 и 2. При двата модела дисперсионните съотношения F са по-ниски от стойностите Fтабл. дадени в Таблица 2. Следователно моделите са адекватни.
След отпадане на незначимите коефициенти математичните модели придобиват вида:


Таблица 2.



Регресивни коефициенти и статистически анализ на резултати

Стойности на коефициентите

Модели

Абсорбция при 31.1000

cm1, Л

Пероксидно число, POV meqO2/kg

Регресионни коефициенти

b0

0,881

13,315

b1

0.292

-1,012

b2

0,234

-2,441

b3

0,065

0,356

b12

0,129

-0,673

b13

-0,011*

0,493

b23

0,019

-0,195*

b11

-0,166

0,285

b22

0,004

-0,160

b33

-0,051

0,185

Значимост на коефициентите

bi,

(e.Se)1/2.t

[9]

0,014

0,29


bij,

(e.Se)1/2.t

[9]


0,016

0,32

Адекватност на моделите

F

1,81

3,7

F табл.

4,39

4,39

*Незначими коефициенти

Влияние на независимите променливи върху стойността на пероксидното число. Самостоятелният ефект на всеки от независимите фактори върху абсорбцията и пероксидното число е изразен на фиг. 1 и фиг. 2.




Фиг. 1.
Влияние на факторите температура (Х1), концентрация на белилната пръст (Х2) и времето за избелване (Х3) върху абсорбцията







Фиг. 2.
Влияние на факторите температура (Х1), концентрация на белилната пръст (Х2) и времето за избелване (Х3) върху стойността на пероксидното число

Графиките са построени чрез изчисление на уравнения 2 и 3 при основно ниво на двата фактора Хi = 0, а третият се изменя в интервала от -1 до +1. Те показват, че абсорбцията и пероксидното число са взаимосвързани величини. Нарастването на стойностите на абсорбцията е съпроводено с намаление на пероксидното число. Този ход на кривите е нормален, тъй като процесът на избелване е свързан с образуване на карбонилни съединения.


Началната концентрация на белилната пръст е най-значимият фактор, влияещ върху намалението на пероксидното число, увеличението на абсорбцията. Вторият по значимост фактор е температурата на избелване. Двете променливи имат отрицателно влияние върху стойността на пероксидното число и положително върху абсорбцията. Влиянието на третия фактор, времето на процеса избелване е положително, но слабо изразено.

Влияние на взаимодействията на независимите фактори върху пероксидното число. Ако се приеме, че стойностите на регресионните коефициенти b12, b13 и b23 (уравнения 2 и 3) отразяват влиянието на взаимо­действието на факторите, то слаб отрицателен ефект оказва взаимното влияние на температурата и концентрацията на белилната пръст. Взаимодействието температура - време на избелване води до увеличение на стойностите на пероксидното число.
Уравнение 2 и 3, както и кривите на фиг. 1 и 2 показват най-силно изразен квадратичен ефект на фактора начална концентра­ция на белилната пръст.

Контурни диаграми. Изменението на абсорбцията и пероксидното число във фак- торното пространство е представено чрез контурни диаграми на фигури 3 и 4, построени чрез изчисление на уравнения 2 и 3. В тях два от факторите се променят в интервала -1 ÷ 1, а третият приема кодирана стойност Х i=0.


Фиг. 3. Контурна диаграма на изменението на абсорбцията при температура Х1 = -1÷1, време на избелване Х3=-1÷1 и концентрация на белилната пръст Х2=0


Фиг. 4. Влияние на факторите температура (Х1), концентрация на белилната пръст (Х2) и времето за избелване (Х3) върху абсорбцията

Заключение
Съществува корелация между абсорбцията при 322 nm и стойностите на пероксидно число. Това дава възможност за експресно спектрофотометрично определяне на пероксидното число в хода на технологическия процес за избелване на слънчогледово масло.
Използваните методи за изследване и получените математични модели могат да се ползват при оптимизация на процеса избелване на растителни масла, с което се подобрява и качеството на компонентите в промишлените експлозиви от типа ANFO.

Литература
БДС ISO 3960:2001.

Вучков, И., С. Стоянов. Математично моде­лиране и оптимизация на технологични обекти, Техника, София, 1986.

Ръководство за добрите производствени практики в индустрията за производство и рафиниране на расти­телни масла за хранителни цели. Съюз на производи­телите на ра­стителни масла и маслопродукти в България, София, 2010. Част трета, т.4.

Langmaack T., R. Eggers. European Journal of Lipid Science and Technology, vol.104, 2, 2002, 98-109.

Morad N., R. Zin, K. Yosof, M. Aziz. Journal of the American Oil Chemists’ Society, vol. 87, No 11, 2010, 1181-1188.

Oliveira C., L. Porto. Journal of the American Oil Chemists’ Society, vol. 82, No 7, 2005, 537 - 542.

Topallar H. Turkish Journal of Chemistry, 22, 1998, 143 - 148.

Ortega-Garsia. Food science and technology international journal, vol. 11, 6, 2005, 443-409.



Yuanda l., H. Jianhua, W. Xingguo. Journal of the American Oil Chemists’ Society, vol.85, No 10, 2008, 979-984.




Каталог: sessions
sessions -> Laser “Raman” spectroscopy of anglesite and cubanite from deposit “Chelopech” Dimitar Petrov
sessions -> Св иван рилски
sessions -> Modeling of
sessions -> Управление на риска от природни бедствия
sessions -> Oценка на риска от наводнениe в елховското структурно понижение в района на гр. Елхово красимира Кършева
sessions -> Гравиметрични системи използвани в република българия и оценка точността на системи igsn-71 и unigrace при точки от гравиметричните и мрежи
sessions -> Toxicological assessment of photocatalytically destroyed mixed azo dyes by chlorella vulgaris
sessions -> Field spectroscopy measurements of rocks in Earth observations
sessions -> Alternative geostatistical analysis of the northern slope of the open pit mine "Ćirikovac" in the zone of the longitudinal profile n


Поделитесь с Вашими друзьями:


База данных защищена авторским правом ©obuch.info 2019
отнасят до администрацията

    Начална страница