Введение к работе
Актуальность темы. Защита окружающей среды от техногенных загрязнений входит в разряд глобальных экологических проблем. Решение данной проблемы возможно только комплексным подходом, решая задачи снижения количества отходов в окружающей среде или использования отходов в качестве вторичных сырьевых ресурсов. Важность проблемы использования вторичных ресурсов приобретает дополнительную остроту, поскольку запасы минерального и органического сырья ограничены, добыча их смещается в труднодоступные места. В связи с этим утилизация отходов олигомеризации этилена с целью выпуска целевой продукции является актуальной проблемой. -
Возрастающее производство и потребление хлорорганических продуктов неизбежно ведет к увеличению образования и накопления отходов. В настоящее время хлорорганические отходы Стерлитамакского ОАО «Каустик» подлежат сжиганию, часть отходов подвергается высокотемпературной окислительной деструкции в среде хлора с получением хлорорганического растворителя перхлорэтилена. Термическое сжигание приводит к образованию таких высокотоксичных продуктов, как хлор, оксиды азота, фосген и диоксины. Кроме того, этот метод приводит к необратимой потере углеводородного сырья, выделению в окружающую среду диоксида углерода и быстрому износу оборудования.
Наиболее универсальным и перспективным способом утилизации и снижения техногенного воздействия хлорорганических отходов с точки зрения предотвращения ущерба окружающей среде и здоровью населения без угрозы получения побочных токсичных веществ является метод жидкофазного каталитического гидродехлорирования или гидрогенолиза с использованием доступного молекулярного водорода. Гидрогенолиз характеризуется очевидным ресурсосберегающим потенциалом. Одной из актуальных задач промышленного использования метода гидрогенолиза является поиск каталитической системы, включающий в себя как оптимальные условия для проведения процесса, так и активный и стабильный катализатор.
4 Цель работы. Разработка комплексного подхода к утилизации отходов
олигомеризации этилена и промышленных хлорорганических отходов ОАО
«Каустик» с целью снижения влияния техногенных факторов на окружающую среду
и получения полезных продуктов.
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
-разработать и внедрить в промышленное производство ресурсосберегающий процесс утилизации отходов производства олигомеризации этилена а - олефинов фракции Сн-Сз2 с получением стабильных хлоруглеводородов - аналогов жидких хлорпарафинов;
-разработать и внедрить в промышленность рецептуры поливинилхлоридных (ПВХ) композиций с использованием хлоруглеводородов в качестве многофункциональных добавок, обладающих свойствами вторичного пластификатора и лубриканта;
-разработать промышленный процесс утилизации отходов производств винилхлорида, эпихлоргидрина и перхлорэтилена методом жидкофазного гидрогенолиза;
-поиск активного и стабильного катализатора для процесса гидрогенолиза.
Научная новизна
-
Впервые разработан экологически безопасный способ утилизации отходов производства олигомеризации этилена методами двухстадийного термического и инициированного хлорирования с получением целевого продукта-хлоруглеводородов, аналогов жидких хлорпарафинов (ХП-470). Найдено, что в присутствии радикального инициатора время утилизации а-олефинов хлорированием уменьшается в 1,5 раза.
-
Разработана стабилизирующая композиция, включающая % масс, акцептор хлористого водорода - эпоксидная смола (10-20), антиоксидант - ионол (0,1-3), комплексообразователь - уротропин или трибутилфосфат (0,01-0,04) и хлоруглеводороды фракции С14-С32 (80-90), повышающая устойчивость хлоруглеводородов и предотвращающая загрязнение окружающей среды продуктами деструкции при их применении и хранении.
3 Установлено, что хлоруглеводороды обладают пластифицирующими
свойствами в ПВХ - композициях. Термостабильность ПВХ - композиций при использовании хлоруглеводородов взамен ХП-470 в различных рецептурах повышается в 1,2-1,4 раза. При введении хлоруглеводородов в рецептуру кабельного пластиката в количестве 15-30% улучшается технологичность переработки пластиката за счет уменьшения слипаемости гранул, повышаются показатели «прочность при разрыве», «относительное удлинение при разрыве» на 15-20%.
-
Найдены высокотемпературные инертные растворители для жидкофазного гидрогенолиза промышленных отходов: трансформаторное масло АМТ-300, вакуумный газойль или тяжелый газойль.
-
Подобран высокоактивный и саморегенерирующийся в условиях проведения процесса жидкофазного гидрогенолиза сплавной Ni-Al-Ti катализатор. Установлено, что гидрогенолиз отходов и активация отработанного катализатора осуществляются в одном реакторе путем вымывания с поверхности сплавного катализатора неактивного компонента алюминия, выполняющего роль защитного слоя, после его взаимодействия с хлористым водородом.
Практическая ценность
1 Впервые в России в Стерлитамакском ОАО «Каустик» внедрен в
промышленность ресурсосберегающий экологически безопасный процесс
утилизации отходов производства олигомеризации этилена а-олефинов Ci4-C32 с
получением хлоруглеводородов со степенью хлорирования 47±2 % масс.
мощностью 1800 тонн в год.
-
Полученные хлоруглеводороды соответствуют техническим требованиям ТУ 2493-277-00203312-2007 с изменениями № 1-3 «Парафины хлорированные жидкие марок ХП-470А и ХП-470Б». На их основе разработаны и внедрены в производство рецептуры ПВХ-композиций (ленты ПВХ липкой, кабельного пластиката марки ОМ-40 с использованием стабилизированных хлоруглеводородов взамен хлорпарафинов ХП - 470).
-
Разработан способ утилизации хлорорганических отходов с получением полезных продуктов, исключающий процесс экологически опасного высокотоксичного сжигания.
4 Разработан высокоактивный и саморегенерирующийся сплавной Ni-Al-Ti катализатор, который был успешно испытан в утилизации хлорорганических отходов.
Апробация работы. Результаты работы докладывались и обсуждались на 11 Международной конференции студентов и аспирантов «Синтез, исследование свойств, модификация и переработка высокомолекулярных соединений» (г. Казань, 2005 г.), Девятой Международной конференции по химии и физикохимии олигомеров «Олигомеры-2005» (г. Одесса, 2005 г.), XVIII Менделеевском съезде по общей и прикладной химии «Нефтехимия, нефтепереработка и катализ» (г. Москва, 2007 г.), Первой Всероссийской научно-технической конференции «Альтернативные источники химического сырья и топлива» (г. Уфа, 2008 г.), XXI Международной научно-технической конференции «Химические реактивы, реагенты и процессы малотоннажной химии» (г. Уфа, 2008 г.), X Международной конференции по химии и физикохимии олигомеров «Олигомеры-2009» (г. Волгоград, 2009 г.), III Российской конференции «Актуальные проблемы нефтехимии» (г. Звенигород, 2009 г.).
Публикации. Основной материал диссертации изложен в 11 публикациях, в том числе в 3 патентах РФ, 1 статье в журнале, рекомендованном ВАК, и 7 статьях российских и международных конференций.
Структура и объем диссертации
