автореферат диссертации по химической технологии, 05.17.04, диссертация на тему:Получение кислородсодержащих продуктов озонированием нефтяного сырья

Введение.

Глава I. Общий литературный обзор.

1.1. Озон и возможности его применения в химии.

1.2. Получение озона. Современные генераторы.

1.3. Основные реакции озона с компонентами нефти.

1.4. Предложенные варианты применения озона в нефтепереработке.

Глава II. Усовершенствование метода получения НРВ.

II. 1. Литературный обзор. 21 II.2. Исходные вещества, методики проведения экспериментов и анализов.

И.З. Экспериментальные данные.

II.4. Технологическая часть.

Глава III. Разработка метода получения активирующей добавки

АД) и проверка её активности.

III.1. Литературный обзор.

III.2. Исходные вещества, методики проведения экспериментов

Актуальность проблемы. Окислительные превращения органических соединений широко применяют в промышленной органической химии. Для совершенствования их показателей большое значение имеют исследования, направленные на увеличение эффективности и/или избирательности окисляющих агентов.

Одно из наиболее перспективных направлений в этой области связано с применением озона, обладающего и высокой реакционной способностью и уникальной избирательностью. Однако применение озонной технологии в промышленном органическом синтезе в настоящий момент очень ограничено, несмотря на то, что известен целый ряд завершенных разработок по синтезу моно- и дикарбоновых кислот, аминокислот и их производных, биоактивных препаратов и т.д. И ограничено, в основном, по следующим причинам: высокие удельные энергозатраты на производство озона, несовершенство генераторов озона и аппаратуры подготовки воздуха.

В настоящее время в связи с созданием генераторов озона нового поколения, компактных и гораздо более экономичных, позволяющих в 4-5 раз снизить удельные энергозатраты, сложившиеся представления о возможностях практического использования озона принципиально пересматриваются.

Развитие технологических и научных основ этого направления способствовало бы не только возможной интенсификации существующих процессов, но и появлению новых крупнотоннажных вариантов окислительного синтеза с применением озона, позволило бы расширить сырьевую базу и ассортимент кислородсодержащих продуктов.

В сложившихся условиях актуальность применения озона, особенно для переработки дешевого нефтяного сырья, не вызывает сомнений.

Цель работы. Разработка научных и технологических основ ряда процессов получения нефтяных кислородсодержащих продуктов с использованием озона. Оптимизация условий получения и проверка свойств новых продуктов.

Научная новизна. Разработаны основы озонной переработки нефтяного сырья для получения новых кислородсодержащих продуктов: активирующей добавки (АД) ряда крупнотоннажных процессов (крекинг, висбрейкинг, пиролиз, окислительная переработка гудронов); синтетических нефтяных кислот (СНК).

Впервые проведены испытания их свойств и оценка возможных областей применения. Проведены исследования отдельных стадий синтеза биоактивного нефтяного препарата (стимулятора роста растений и активатора биохимических реакций - ПКТ), результаты которых позволили значительно интенсифицировать процесс его получения.

Разработаны основы технологии получения вышеперечисленных нефтяных кислородсодержащих продуктов, в том числе и совмещенной, с использованием единого модульного генератора озона и реакционного узла.

Практическая значимость. Проведена оптимизация (и технологического оформления и параметров стадий) предложенных процессов 6 получения АД, ПКТ, СНК. Наработаны опытные партии этих продуктов, в том числе на основе СНК получены нафтенаты различных металлов и препарат обработки (структурирования) почв (ПОП).

В лабораторных и опытных условиях оптимизированы условия проведения термического крекинга мазута и гудрона в присутствии АД. На качественном уровне получены данные, подтверждающие эффект применения АД в каталитическом крекинге, пиролизе, висбрейкинге и окислении гудрона.

Предложен вариант совмещенной технологии производства ряда кислородсодержащих нефтяных продуктов, позволяющий перерабатывать нефтяное сырье разного состава для увеличения ассортимента выпускаемых товарных продуктов.

Выводы.

1. Предложена и подтверждена возможность применения озонных технологий для переработки нефтяного сырья, в том числе с получением новых продуктов.

2. Усовершенствована технология получения стимулятора роста растений -ПКТ-21. Проверка его биологической активности различными методами подтвердила возможность применения разработанной технологии. При более низкой себестоимости ПКТ как минимум, не уступает известным товарным биопрепаратам по своей удельной активности.

3. Предложен способ и разработаны научные и технологические основы получения АД - активационной добавки ряда крупнотоннажных процессов нефтехимии.

4. На конкретных примерах показан эффект применения АД в процессах крекинга, пиролиза, окисления гудронов. Её введение позволяет либо проводить процесс в более мягких условиях, либо увеличить его производительность.

5. Оптимизированы условия проведения низкотемпературного термического крекинга мазута и гудрона в присутствии АД. Данные проверены на опытной установке.

6. Предложен новый способ получения синтетических нефтяных кислот с использованием озона.

7. Проверены области применения СНК (синтез нафтенатов металлов и получение препарата обработки почв).

1. Разумовский С.Д.// Кислород элементарные формы и свойства. М. Химия, 1979. 304с.

2. Разумовский С.Д., Заиков Г.Е.// Озон и его реакции с органическими соединениями. М. Наука, 1974. 322с.

3. Якоби В.А.// Окисление ароматических соединений озоном. Диссертация на соискание уч. ст. д. х. н. - г. Рубежное, 1982.

4. Bailey P.S.// The reactions of ozone with organic compounds. Chem. Revs. 1958. V. 58. N7. P. 925-1010.

5. Hill A.G., Rice R.G.// Handbook of Ozone. Technology and Application. 1982, V.l. Sec. 2. P. 1.

6. Филиппов Ю.В., Вобликова B.A., Пантелеев В.И.// Электросинтез озона. М., 1987.tVi

7. Kozlov К.V., Shchegielskaya T.Yu., Samoylovich V.G.// Proc. 10 Int. Symp. on Plasma Chem., Bochum, Germany. 1991. V. 3. P.3.2.-13.

8. Louther F.E.// Pat. (U.S.) 3784838, 3836786, 3875035, 3891561, 3899682, 3919064, 3903426, 3954586, 3984697, 3966474, 3996122, 4016060, 4038165.

9. Филиппов Ю.В., Вобликова B.A.// Озонаторы с эмалированными электродами. Водоснабжение и санитарная техника. 1985. N 1. С. 6.

10. Ю.Камьянов В.Ф., Лебедев А.К., Сивирилов П.П.// Озонолиз нефтяного сырья. Томск, 1997. 256с.

11. Патент РФ №1754762. Способ получения нефтяных дистиллятных фракций.

12. A.c. №1518073. Водорастворимое связующее для литейного производства.

13. Патент РФ №2083625. Смазочно-охлаждающая жидкость для механической обработки металлов, эмульсионная смазочно-охлаждающая жидкость.

14. М.Патент РФ №2083108. Способ получения стимулятора роста растений.

15. Патент РФ №2117028. Способ получения добавки для активации вторичных процессов нефтепереработки.

16. Патент РФ №2123026. Способ переработки тяжелых нефтяных фракций.

17. Патент РФ №2116329. Способ получения окисленного битума.

18. Патент РФ №2128204. Способ получения препарата для обработки почв.

19. Пиментел Дж., Кунрод Дж.// Возможности химии сегодня и завтра: Пер. с англ. М. Мир, 1992.

20. Баскаков Ю.А., Шаповалов A.A.// Регуляторы роста растений. М. Химия, 1982.21.Патент U.S. №184064.

21. Гусейнов Д.М.// Нефтяные удобрения и стимуляторы. Баку. АН АзССР, 1963.

22. Гусейнов Д.М.// Применение новых видов удобрений нефтяного происхождения. М. Сельхозиздат, 1961.

23. Исаева Фарида Гаджи-Ara Кизы.// Влияние ионизирующих излучений и стимуляторов нефтяного происхождения на рост, развитие и урожайность с/х культур. Диссертация на соискание уч. ст. к.х.н. Баку. 1964.

24. Гусейнов З.Б.// Влияние стимуляторов на обмен веществ, рост и продуктивность овощных культур в условиях Апшерона. Диссертация на соискание уч. ст. д.х.н. Баку. 1966.

25. Алиева З.В.// Применение НРБ в птицеводстве. Ветеринария, 1961, №10.

26. Собирова Г.В., Маньковская Н.К.// Производство НРБ. Киев. Техника, 1966.

27. Шахи-Заде М.Г.// Нефтепереработка и нефтехимия. 1963, №11, с.24. 29.Черкасова О.М.,Сараева Е.В., Протасов H.H., Литвинцев И.Ю., Сапунов

28. Мельникова С.А., Канделаки Т.Л.// Процессы углубленной переработки нефти. М. Инфотек-консалт, 2001.

29. Мухина Т.Н. и др.// Пиролиз углеводородного сырья. М. Химия, 1987.

30. Капустин В.М., Сюняев З.И.// Дисперсные состояния в каталитических системах нефтепереработки. М. Химия, 1992.

31. Тем. обзор ЦНИИТЭнефтехим.// Современное состояние производства битумов. Вып. 5, 1993.

32. А.с. №1684313 AI от 16.10.1989 г.

33. А.С. №1745755 AI от 04.04.1990 г.

34. М.Н. (РСТ) WO 93/19139 1993 г.

35. Патент U.S. №1430538, 1922 г.

36. А.С. №1305169. Способ получения нефтяных деэмульгаторов.

37. Клокова Т.П. и др.// Лабораторный практикум по курсу "Химическаятехнология топлива и углеродных материалов". М. 1997.

38. Нонхибел Д.,Уолтон Дж.// Химия свободных радикалов. М. Мир, 1977.

39. Нарметова Г.Р., Хамидов Б.Н. и др.// Очистка, идентификация и применение нафтеновых кислот. Ташкент. Фан, 1983.

40. Наметкин Н.С., Егорова Г.М., Хамаев В.Х.// Нафтеновые кислоты и продукты их химической переработки. М. Химия, 1982.

41. Наметкин С.С.//Химия нефти. М. 1965.

42. Ниязов А.Н.// Нафтеновые кислоты. Ашхабад. Алым, 1969. 47.3ейналов Б.К.// Синтетические нафтеновые кислоты. Баку, 1996.

43. Герр В.Ф. // Труды Бак. отд. русского техн. Общества. 1917, № 17.

44. Рыбак Б.М. Нафтеновые кислоты. JL, Гостоптехиздат, 1948.

45. Гольдберг Д.О., Гурвич Я.// Азерб. неф. хоз., 1928, № 48.

46. Гольдберг Д.О.// Нафтеновые кислоты, их получение и применение. Баку. Азнефтеиздат, 1932.

47. Гурвич Л.Г.// Научные основы переработки нефти. М. ГОНТИ, 1940.

48. Добрянский А.Ф.// Геохимия нефти, М. Гостоптехиздат, 1948.

49. Кулиев A.M., Кулиев Р.Ш., Антонова К.И.// Нафтеновые кислоты. М. Химия, 1965.

50. Петров Г.С., Данилович А.И., Рабинович А.Ю.// Развитие методов окисления нефтяных и минеральных масел и техническое использование получаемых продуктов. Л. Госхимиздат,1933.

51. Черножуков H.H., Крейн С.Э.// Окисляемость минеральных масел. М. Гостоптехиздат, 1955.

52. Цысковский B.K.// Окисление петролатума и парафина. M.-JI. Гостоптехиздат, 1948.

53. Варламов B.C. и др.// Продукты окисления нафтеновых углеводородов, M-JI. Пищепромиздат, 1937.59.0шер Р.Н., Багрянцева П.П., Каулина М.М.// Исследование и применение нефтепродуктов. M.-JI. Гостоптехиздат, 1950.- вып. 11. с. 198.

54. СССР// Бондарец Л.П.// Опубл, в Б. И. 1961.-№8-с.15.

55. Пальчиков Г.Ф., Игонин П.Г., Пащенко М.А.// Труды Грознии. Технология переработки нефти и газа. Нефтехимия, М., 1963.-Вып.15.-с.294 298.

56. Игонин П.Г., Свиткин 3.3., Пащенко М.А.// Труды Грознии. Технология переработки нефти и газа. Нефтехимия, м., 1963.-вып. 15.-с.298-302.

57. СССР/ Зейналов Б.К., Алиев B.C., Ахундов A.A., Бочаров Ю.Н., Луговский В.Д.//Опублик. в 1983.-№4.-с.107.

58. СССР/ Зейналов Б.К., Алиев B.C., Ахундов A.A.// Опубл, в Б.И. 1982.-№31.-с.125.

59. Нуриев Л.Y.II Дис. канд. хим. наук, Баку, ИНХП АН Аз.ССР. 1979.

60. СССР /Зейналов Б.К., Нуриев Л.Г., Ибрагимов P.A.// Опубл, в Б.И. 1978.-№14.-с.90.67.3ейналов Б.К., Нуриев Л.Г., Ахундов A.A.II Азерб. нефт. хоз., 1978, №4.-с.37.

61. Батыр Д.Г., Рейбель И.М., Санду А.Ф.// Тез. докл. IV Всесоюзн. конф. по жидкофазному окислению орг. соединений. Часть 1., Баку, 1979.-с.25.

62. Гервиц М.Я., Бродский М.С., Нориков Ю.Д., Блюмберг Э.А.// Тез. докл. III Всесоюзн. конф. по жидкофазному окислению орг. соединений. Часть 1., Минск, 1979.-c.95.

63. Алекперов P.A., Гейбатова С.С.// Экстракция редкоземельных элементов нафтеновыми кислотами. Докл. АН СССР, т. 178, 1968, №2.

64. Алекперов P.A.// Экстракция смеси радиоактивных изотопов природными нафтеновыми кислотами. Радиохимия, т. 10, 1965, вып.2.

65. Маков H.H.// Учен. Зап. Азерб. Ин-та нефти и хим. Баку, сер.9, 1975, №4.

66. Малышев В.К.// Учен. Зап. Азерб. Ин-та нефти и хим. Баку, сер.9, 1975, №4.

67. Касымжакова C.K.// М., Деп.ВИНИТИ № 545-74.

68. Алекперова A.A., Золотов Ю.А.// Экстракция золота тионафтеновыми кислотами.//Ж. Аналит. Химии, М., 1971, 26, №10.

69. Алекперов P.A., Малышев В.К., Макаров H.H.// О соэкстракции рутения с нафтенатами. Азерб.хим.ж., 1973, №5-6.

70. Иллювиева Г.В.// Экстракционные свойства нафтеновых кислот. Зап.ЛГИ, t.XIVI, вып.З, 1966.

71. Назирова Т.М., Алекперова P.A.// Об ионнообменных реакциях нафтенатов./Исследования в области неорганической и физической химии. Баку, 1970.

72. Исмайлов А.Г.// Азерб.нефт.хоз-во, 1972, №9.

73. Пишнамаззаде Б.Ф.// Азерб.нефт.хоз-во, 1969,№11.

74. Эллис К.// Химия углеводородов нефти и их производных.-ОНТИ, 1938-Т.2.-с.1172-1178.

75. Коршунов М.А., Мелехов В.М. и др.// Способ получения ускорителя отверждения полиэфирных смол. Авт.свид. №389121. Открытия, изобретения, промышленные образцы, товарные знаки, 1973, №29.

76. Skinnes Davis. Пат.США №3849084.

77. Санин П.И., Намёткин Н.С.// Присадки к смазочным маслам, сб. докл. М.;