Введение к работе
Актуальность работы
В развитии нефтехимической промышленности одно из важнейших мест занимает производство изомасляной кислоты, широко используемой для получения высших изомерных монокарбоновых кислот, консервантов, химических средств защиты растений и др.
В настоящее время благодаря развитию процесса получения дешевого изо-масляного альдегида из олефинов и синтез-газа предпочтительным среди других способов получения изомасляной кислоты является окисление альдегида. Несмотря на наличие достаточно широкой сырьевой базы, изомасляная кислота в России не выпускается. Это связано с тем, что процесс окисления изомасляного альдегида сопровождается образованием взрывоопасных надкислот в реакционной массе, значительно увеличивающих риск спонтанных токсичных выбросов в окружающую среду. Кроме того, процесс характеризуется значительными газовыми выбросами с высоким содержанием исходного альдегида, что может привести к загрязнению объектов окружающей среды.
Жесткие требования экологического и экономического характера в настоящее время диктуют необходимость создания технологии производства изомасляной кислоты, обеспечивающей высокую эффективность процесса и его экологическую безопасность.
В этой связи комплексное исследование процесса жидкофазного окисления изомасляного альдегида и создание на этой основе экологически безопасного и доступного способа получения изомасляной кислоты является важной и актуальной задачей.
Цель работы — снижение экологической опасности процесса получения изомасляной кислоты, за счёт снижения содержания токсичных надкислот в реакционной массе и изомасляного альдегида в отходящих газах.
Для достижения поставленной цели в работе решались следующие задачи:
— обоснование экологически безопасного способа получения изомасляной кислоты;
— определение условий минимизации содержания взрывоопасных токсичных надкислот в реакционной массе при жидкофазном окислении изомасляного альдегида;
определение условий снижения содержания исходного альдегида в отходящих газах процесса получения изомасляной кислоты;
использование отходов процесса получения изомасляной кислоты для получения продуктов, обладающих практически ценными свойствами.
Научная новизна
Определены условия снижения рисков спонтанных газовых выбросов при аварийной ситуации за счёт минимизации содержания взрывоопасных надкислот в реакционной массе (не более 0,5%).
Определены условия снижения содержания исходного альдегида в отходящих газах до 1%.
Показано, что окисление изомасляного альдегида кислородом необходимо проводить в присутствии каталитической системы - ацетата кобальта и марганца с добавкой бромида кобальта, взятых в соотношении 1:0,5:0,1 соответственно при температуре 50С и скорости подачи окисляющего газа 18 л/ч в реакторе колонного типа.
Установлено, что использование в качестве абсорбента полипропиленпо-лиаминов (ПППА) обеспечивает очистку отходящих газов от непрореагировав-шего изомасляного альдегида до экологически безопасного уровня.
Практическая значимость работы
Разработан экологически безопасный малоотходный способ жидкофазно-го окисления изомасляного альдегида в изомасляную кислоту в присутствии каталитического комплекса, предотвращающего накопление токсичных надкислот, с последующей очисткой отходящих газов до экологически безопасного уровня. Процесс протекает с выходом изомасляной кислоты не менее 94%.
Предложена принципиальная технологическая схема жидкофазного окисления изомасляного альдегида. Технология апробирована в опытно-промышленных условиях на ООО НПФ «Химинвест» (г. Казань), и получена опытно-промышленная партия изомасляной кислоты.
Предложено использование отходов, получаемых при очистке отходящих газов процесса в качестве добавки к ингибиторам коррозии. При этом защитная способность полученных композиций составляет 98 — 99%. Полученные результаты защищены двумя патентами: № RU 2394817С1 и RU 2394941 С1.
Материалы диссертационного исследования используются прикурсовом и дипломном проектировании по специальностям 240100 «Химическая технология органических веществ», 241000 «Основные процессы химических производств и химическая кибернетика», 241000 «Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов» ФГБОУ ВПО УГНТУ.
Апробация работы
Основные положения диссертационного исследования были представлены в материалах V Научно-практической конференции «Промышленная безопасность на взрывопожароопасных и химически опасных производственных объектах. Технический надзор, диагностика и экспертиза» (г. Уфа, 2011 г.), XV Международной научно-технической конференции «Проблемы строительного комплекса России» (г. Уфа, 2011 г.), XXV Юбилейной Международной научно-технической конференции «Химические реактивы, реагенты и процессы малотоннажной химии» (г. Уфа, 2011 г.), III Международной научно-практической конференции молодых ученых «Актуальные проблемы науки и техники 2011» (г. Уфа, 2011 г.), VI Научно-практической конференции и консультационно-методического семинара «Промышленная безопасность на взрывопожароопасных и химически опасных производственных объектах. Технический надзор, диагностика и экспертиза» (г. Уфа, 2012 г.), Международной научно-технической конференции «Актуальные проблемы технических, естественнонаучных и гуманитарных наук» (г. Уфа, 2012 г.), XVII Международной научно-технической конференции «Проблемы строительного комплекса России» (г. Уфа, 2013 г.).
Публикации
По теме диссертации опубликована 21 работа, в том числе 2 патента и 6 статей в ведущих рецензируемых журналах в соответствии с перечнем ВАК Минобразования и науки РФ.
Структура и объем работы
Работа изложена на 135 страницах печатного текста и состоит из введения, четырёх глав, включая 36 таблиц и 23 рисунка. Список литературы включает 145 наименований.
