авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ

Pages:   || 2 |

Синтез производных на основе карбамида и побочных продуктов производства бутиловых спиртов и разработка ингибиторов коррозии на их основе

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

РАХМАТУЛЛИНА ЖАННА ФАТИХОВНА

СИНТЕЗ ПРОИЗВОДНЫХ НА ОСНОВЕ КАРБАМИДА И ПОБОЧНЫХ ПРОДУКТОВ ПРОИЗВОДСТВА

БУТИЛОВЫХ СПИРТОВ И РАЗРАБОТКА ИНГИБИТОРОВ КОРРОЗИИ НА ИХ ОСНОВЕ

Специальность 02.00.13 – «Нефтехимия»

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Уфа - 2010

Работа выполнена в ГОУ ВПО «Уфимский государственный нефтяной технический университет»

Научный руководитель доктор технических наук, профессор

Гильмутдинов Амир Тимерьянович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Бугай Дмитрий Ефимович

кандидат технических наук

Кондратьев Владимир Владимирович

Ведущая организация ГУП «Институт нефтехимпереработки РБ»

Защита состоится «16» декабря 2010 года в на заседании

диссертационного совета Д 212.289.01 при ГОУ ВПО «Уфимский государственный нефтяной технический университет» по адресу: 450062, Республика Башкортостан, г. Уфа, ул. Космонавтов, 1.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Уфимского государственного нефтяного технического университета.

Автореферат разослан « » 2010 года.

Ученый секретарь

диссертационного совета Сыркин А.М.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

В настоящее время известно большое количество соединений и их смесей, которые обладают свойствами ингибиторов коррозии. Однако все возрастающие требования к их качеству, доступности и дешевизне определяют необходимость проведения целенаправленного совершенствования существующих и поиска новых ингибиторов и их композиций, обладающих высокой эффективностью, легко получаемых из доступного нефтехимического сырья и экономичных как с позиций их синтеза, так и использования.

Поэтому синтез соединений, на основе которых могут быть получены эффективные ингибиторы коррозии, является актуальной задачей.

Целью работы является синтез многофункциональных соединений на базе карбамида и побочных продуктов производства бутиловых спиртов и разработка ингибиторов коррозии на их основе.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

  1. Синтез соединений на базе карбамида и фосфорной кислоты. Разработка способа получения ингибитора коррозии на основе синтезированного соединения, нитрита натрия и метанольной фракции производства бутиловых спиртов.
  2. Разработка технологии получения высших карбоновых кислот путем окисления кубового остатка регенерации кобальта (КОРК) и 2-этилгексеналя, разработка способа получения ингибитора коррозии на основе продуктов окисления и диаминов.

Научная новизна

Впервые осуществлен синтез карбамида с фосфорной кислотой. Изучена кинетика реакции. На основе продуктов синтеза разработан новый эффективный ингибитор коррозии с защитным эффектом 90 % при расходе 100 мг/л.

Разработана технология окисления кубового остатка регенерации кобальта и 2-этилгексеналя кислородом воздуха. Показано, что использование насадки Панченкова в окислительной колонне повышает скорость окислительных процессов в 3 раза. На основе высших карбоновых кислот получен новый эффективный ингибитор коррозии.



Впервые разработан эффективный растворитель имидазолинов в рецептуре ингибиторов на основе метанольной фракции кубовых остатков регенерации кобальта и производства бутиловых спиртов.

Практическая ценность

На основе продуктов синтеза соединений, полученных реакцией карбамида с фосфорной кислотой, а также на основе высших карбоновых кислот, полученных в результате окисления КОРК и 2-этилгексеналя разработаны способы получения ингибиторов коррозии с защитным действием 90 – 92 %.

В ПО «Авангард» (г. Стерлитамак ) получен активный растворитель имидазолиновой основы в количестве 20 т, с выходом товарного продукта 70 %.

Материалы диссертационной работы используются при проведении лабораторных и учебных занятий по общетехническим и специальным дисциплинам нефтехимического профиля для студентов технологического факультета ГОУ ВПО «Уфимский государственный нефтяной технический университет» специальности 240401 «Химическая технология органических веществ».

Апробация работы

Результаты работы докладывались и обсуждались: на ХIII Международной конференции молодых ученых, студентов и аспирантов «Синтез, исследование свойств, модификация и переработка высокомолекулярных соединений - V Кирпичниковские чтения» (Казань, 2009); международной научно-практической конференции «Проблемы и методы обеспечения надежности и безопасности систем транспорта нефти, нефтепродуктов и газа», (Уфа, 2010); международной научно-практической конференции «Нефтегазопереработка и нефтехимия - 2007», (Уфа, 2007); международной научно-практической конференции «Нефтегазопереработка - 2009», (Уфа, 2009); международной научно-практической конференции «Проблемы и методы обеспечения надежности и безопасности систем транспорта нефти, нефтепродуктов и газа», (Уфа, 2009).

Публикации

Материалы диссертации отражены в 5 статьях, в том числе в 2 статьях из перечня журналов, рекомендуемых ВАК и 4 тезисах докладов научных конференций.

Объем работы. Работа изложена на 129 страницах текста, включает 33 таблицы и 30 рисунков, состоит из введения, 3 глав, выводов, списка литературы, включающего 180 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Первая глава посвящена обзору опубликованных данных по теме диссертации.

Во второй главе приведены характеристика сырья, реагентов, готовой продукции, а так же описание методов проведения опытов и анализов.

В третье главе приведены результаты поликонденсации карбамида с фосфорной кислотой, окисления КОРК и 2-этилгексеналя в высшие карбоновые кислоты, приведены исследования кинетических закономерностей реакций синтеза и разработаны способы получения ингибиторов коррозии на основе полученных соединений.

1. Синтез активной основы ингибитора коррозии ИК-10.

Кинетика поликонденсации карбамида с фосфорной кислотой

Исследовано влияние основных технологических параметров на процесс поликонденсации фосфорной кислоты и карбамида, определена роль метанола и метанольной фракции производства бутиловых спиртов на снижение температуры застывания продуктов синтеза. Взаимодействие фосфорной кислоты с карбамидом протекает в жидкой фазе при интенсивном перемешивании и нагревании реакционной массы:

(NH2)2СО + (HO)3PO NH2C(О)NH·Р(О)·(OН)2 + Н2О

На основании лабораторных опытов подобрана наиболее оптимальная степень разбавления. Установлено, что мольное соотношение (МС) вода : карбамид : фосфорная кислота 5 : 2,2 : 1 при температуре 95 оС и атмосферном давлении позволяет получить гомогенную реакционную массу.

Продукт синтеза характеризуется следующими показателями: степень защиты от коррозии стали Ст. 3 87 %, температура застывания - 38 оС.

Изучена кинетика реакции, она характеризуется невысокой скоростью. Нами проведены исследования возможности ускорения реакции. О скорости реакции карбамида с фосфорной кислотой судили по времени достижения рН среды, равной 4. При этом значении кислотности среды достигается примерно 50 % конверсии исходных реагентов, поэтому данный параметр выбирается для удобства измерений. Установлено, что интенсивность перемешивания не оказывает влияния на скорость реакции, т.е. реакция не осложнена диффузионным торможением и протекает в кинетической области. С повышением температуры от 60 до 95 оС возрастает скорость реакции. Увеличение концентрации карбамида способствует возрастанию скорости поликонденсации. Однако избыток карбамида создает условия для его осаждения при низких температурах. Поэтому проведены исследования влияния разбавления карбамида водой на скорость конденсации.

Для повышения степени защиты нами в состав продукта включен нитрит натрия, добавление которого не влияет на скорость реакции (рисунок 1), в результате защитное действие ингибитора коррозии повышено на 5% (рисунок 2).

 Влияние концентрации нитрита-2

Рисунок 1 - Влияние концентрации нитрита натрия (С) на время достижения кислотности среды рН = 4 (). n = 60 об·мин-1, Т = 95 оС, количество воды

5 моль, МС = 2,0

 Влияние концентрации нитрита-4

Рисунок 2 - Влияние концентрации нитрита натрия (С) на защитные действия ингибитора (Z). n = 60 об·мин-1, Т= 95 оС, количество воды 5 моль, МС = 2,0

Следует отметить, что метанольная фракция является побочным продуктом производства бутиловых спиртов, что определяет целесообразность ее использования с позиций повышения экономической эффективности производства.

Снижения температуры застывания можно добиться за счет разбавления. Действительно, разбавление реакционной массы метанолом способствует снижению температуры застывания ингибитора с - 38 до – 46 оС, не оказывая при этом существенного влияния на защитное действие (рисунок 3). Однако, метанол является дорогостоящим продуктом, в связи с чем в качестве растворителей нами испытаны водорастворимые спирты и метанольная фракция производства бутиловых спиртов. Установлено, что их использование одинаково эффективно позволяет снизить температуру застывания ингибитора (рисунок 4).

На основании результатов лабораторных исследований разработана схема получения ингибитора ИК-10 (рисунок 5). Испытания разработанной ингибирующей композиции показало ее высокую эффективность в нефтяной эмульсии (рисунок 6).

 Зависимость защитного-6

Рисунок 3 - Зависимость защитного действия ингибитора (Z) от концентрации метанола (С). n = 60 об·мин-1, Т= 95 оС, концентрация NaNO2 = 15 % масс., МС = 2,0

  Влияние концентрации-8

Рисунок 4 – Влияние концентрации растворителей (С) на температуру застывания ингибитора (t). - этанол; - метанол; - метанольная фракция производства бутанола; • - изопропанол.

Рисунок 5 - Принципиальная технологическая схема получения ингибитора коррозии ИК-10.

Процесс протекает в каскаде реакторов (Р-1, Р-2, Р-3) при температуре 95 - 100 оС, условное время пребывания 6 часов, мольное соотношение карбамид : фосфорная кислота 2,0 : 1, концентрация нитрита натрия 10 % масс., метанола в товарном ингибиторе коррозии 15 %. Защитное действие ингибитора коррозии составляет 90 % при расходе 100 мг/л.

  Зависимость защитного-10

Рисунок 6 – Зависимость защитного действия ингибитора ИК-10 (Z) от его концентрации (С) в нефтяной эмульсии

2. Окисление кубового остатка от регенерации кобальта и

2-этилгексеналя кислородом воздуха

Окисление КОРК и 2-этилгексеналя в высшие карбоновые кислоты позволяет получать окисленные массы, в молекулах которых присутствуют непредельные связи соли кобальта, что делает указанные продукты перспективными для производства ингибиторов коррозии. Нами исследована зависимость выхода продуктов окисления высших карбоновых кислот (ВКК) от технологических параметров процесса окисления 2-этилгексеналя и кубового остатка от регенерации кобальта.

Эксперименты проведены в реакторе колонного типа. Концентрация 2-этилгексеналя в сырье 94 – 95 %, остальное – вода и органические примеси. Были проведены исследования влияния температуры и продолжительности опыта на выход продуктов синтеза (таблица 1). Целевым продуктом является смесь 2-этилгексеновой и 2-этилгексановой кислот. Кроме указанных соединений в продуктах реакции присутствуют масляные кислоты, которые также могут быть использованы для синтеза -разветвленных карбоновых кислот. В области температур 70 – 120 оС содержание высших кислот практически не зависит от температуры и через 30 часов окисления содержание ВКК достигает 35 - 36 % (окисленная масса ОМ-1).





Исследования в более жестких температурных пределах (140 - 150 оС) показали, что содержание ВКК 40 % достигается за 15 - 20 часов непрерывного окисления. Использование насадки Панченкова позволяет увеличить скорость окисления в 3 раза. (таблица 2). Содержание изомасляных кислот достигает 8 % масс., остаточное содержание 2-этилгексеналя составляет 10 - 12 %. Степень

Таблица 1 -

Кинетика накопления смеси 2-этилгексеновой и 2-этилгекса-новой кислот (%) при окислении 2-этилгексеналя при различных температурах
Время, ч 70 оС 90 оС 100 оС 120 оС
0 0,17 0,17 0,17 0,17
5 5,5 8,7 5,7 6,4
10 14,8 19,6 16,6 13,3
15 24,7 28,5 26,0 22,4
20 31,0 32,8 32,0 29,0
25 34,0 35,5 34,9 32,5
30 35,8 36,9 33,4 34,9

Таблица 2 –

Состав продуктов окисления 2-этилгексеналя воздухом (%) в присутствии насадки Панченкова (температура 120 оС, расход воздуха 30 л/ч)
Время, ч 2-этилгексеналь 2-этилгексеновая кислота 2-этилгексановая кислота изо-, н- масляных кислот Конверсия Потери
3 45,79 35,14 7,89 5,28 47 5,90
6 21,64 48,83 19,86 3,47 81 6,20
8 6,35 58,18 21,59 8,36 83 5,52


Pages:   || 2 |
 

Похожие работы:









 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.