Эпоксидный олигомер ЭХД широко применяется в строительстве в качестве основы для огнестойких полимерных композиционных материалов. Интересным представляется анализ эффективности использования энергии в процессе синтеза олигомера, что позволит выявить возможные пути оптимизации и, в конечном счете, удешевления готового продукта. Одним из методов, позволяющих с высокой степенью наглядности указать пути повышения эфективности процесса, является эксергетический анализ [1-3].

Ключевым понятием в данном методе является эксергия – максимальная работа, совершаемая системой при взаимодействии с окружающей средой, если в конце этого процесса все участвующие в нем виды материи приходят в состояние термодинамического равновесия со всеми компонентами окружающей среды.

Цель данной работы является анализ эффективности использования эксергии, подводимой к установке по синтезу олигомера марки ЭХД путем конденсации диамета «Х» с избытком эпихлоргидрина (ЭХГ) с последующим дегидрохлорированием., проводимого по реакции:

(3n+4) ЕХГ + (n +1) Д “Х” + (3n+4) NaOH ®М_ср ЕХД + (3n+4) NaCl + (3n+4) Н₂О (1)

Синтез продукта состоит из следующих стадий:

1) подготовка и загрузка сырья (диамета «Х», воды и ЭХГ) в реактор ;

2) конденсация ЭХГ с диаметом «Х»;

3) отстаивание реакционной массы, а затем слив олигомерного слоя в вакуум- приемник , а водяного – в другой приемник ;

4) подача олигомерного раствора из вакуум –приемника в реактор с добавлением в реактор щелочи – 1-ая стадия дегидрохлорирования;

5) подача в реактор рецептурного количества воды на промывку;

6) отгон азеотропа воды с ЭХГ через холодильник в вакуум-приемник для азеотропа;

7) вторая стадия дегидрохлорирования (подача гидроксида натрия);

8) фильтрация реакционной массы через нутч-фильтр ;

9) подача фильтрата обратно в реактор и нейтрализация его углекислым газом;

10) промывка реакционной массы водой по рецептуре;

11) отгон азеотропа воды с ЭХГ через холодильник в вакуум – приемник для азеотропа;

12) фильтрация реакционной массы через патронный фильтр в вакуум – приемник , с последующей подачей его обратно в реактор;

13) отгон чистого ЭХГ;

14) слив олигомера ЭХД.

К данной системе подводится эксергия в виде химической эксергии (изобарно-изотермического потенциала исходных веществ), тепловой эксергии теплоносителей (водяного пара) и механической работы мешалки и насосов, отводится же в виде химической эксергии продуктов реакции и термической эксергии продуктов реакции и реакционной среды. Обозначим, что, хотя химическое превращение веществ и является целью любого химико-технологического процесса, не будем явно учитывать изменение химической эксергии реагентов, так как вызваные этим тепловые эффекты уже учтены с помощью изменения количества теплоты, передаваемого теплоносителями для поддержания оптимальных температурных параметров функционирования системы. Следует также отметить, что в качестве температуры окружающей среды, при которой вещества имеют нулевую термическую эксергию принимаем температуру 20 ⁰С.