Введение к работе
Актуальность работы. Важное значение в промышленном нефтехимическом синтезе имеют высшие алкил фенолы. Они используются как полупродукты для производства неионогенных поверхностно-активных и душистых моющих веществ, различных присадок к маслам, вспомогательных веществ в полимерной химии, экс-трагентов и других направлениях.
В основе производства вышеназванных продуктов используются длинноцепоч-ные алкилфенолы, в частности, октилфенолы СвНпСбЩОН, нонилфенолы С9Н19С6Н4ОН, децилфенолы С10Н21С6Н4ОН, додецилфенолы С12Н25С6Н4ОН, тетра-децилфенолы С14Н29С6Н4ОН, синтез которых осуществляется алкилированием фенола высшими линейными а-олефинами в присутствии различных кислотных катализаторов, при использовании которых необходима водная промывка алкилата, что приводит к образованию значительного количества фенолсодержащих сточных вод, очистка которых от фенола достаточно трудоемка.
Современный процесс алкилирования фенола высшими олефинами на катио-нитных катализаторах детально изучен и реализован в промышленных масштабах, однако его технико-экономические показатели оставляют желать лучшего. Так основным недостатком процесса является скелетная изомеризация олефинов, миграция двойной связи, протекание вторичных реакций, таких как полимеризация олефинов, переалкилирование, и высокая стоимость катионитных катализаторов, требующих достаточно больших капиталовложений.
Поэтому весьма актуальной задачей является создание новых каталитических систем на основе природных бентонитовых глин Татарстана, позволяющих улучшить технико-экономические показатели процесса алкилирования и расширить ассортимент товарных продуктов на основе алкилфенолов
Работа выполнена в соответствии с основными направлениями Энергетической стратегии России на период до 2030 года (распоряжение Правительства РФ от 13.11.2009 г.) и Программы развития и размещения производственных сил Республики Татарстан (РТ) на основе кластерного подхода до 2020 года и на период до 2030годо (постановление кабинета министров Республики Татарстан от 22.08.2008г. №763).
Цель работы: Синтез моноалкилфенолов алкилированием фенола деценом-1 и тетрадеценом-1 на модифицированных бентонитовых глинах.
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
описание структуры и состава природной бентонитовой глины Бехтеревского месторождения РТ;
приготовление модифицированных катализаторов на основе бентонитовой глины (H/NHr, A1(N03)3- и ОН -формы);
исследование физико-химических свойств модифицированных бентонитов, используемых в реакции алкилирования фенола деценом-1 и тетрадеценом-1;
изучение общих закономерностей процесса алкилирования фенола деценом-1 и тетрадеценом-1 в присутствии бентонита H/NH3-, А1(ЬЮз)з- и ОН-формы;
изучение возможности повторного использования бентонита ОН - формы бентонита на примере алкилирования фенола деценом-1;
испытание полученных алкилфенолов в качестве полупродуктов для получения ингибитора коррозии;
использование отработанного катализатора в качестве компонента буровой жидкости
Научная новизна
Методами ИК-, хромато-мас и газожидкостной хроматографии установлено, что ал-килаты содержат орто- и пара-изомеры в соотношении 1,7:1 независимо от длины углеводородной цепи олефина.
По результатам кинетических исследований определена константа скорости второго порядка и ее температурная зависимость, которая выражается уравнением:
к = (8,12±2)-106 ехр((-87,6±4) 103/RT), л/моль-с.
Методами низкотемпературной адсорбции азота и рентгеновской дифракции определены удельная поверхность и межплоскостное расстояние исходного и модифицированных бентонитов и показано, что с увеличением межплоскостного расстояния и удельной поверхности модифицированных бентонитов возрастает выход моно- и диал-килфенолов.
Изомерный состав алкилфенолов, установленный методами ИК-, хромат-масс-спектроскопии и газожидкостной хроматографии, не зависит от способа модификации бентонитовых глин.
Практическая значимость
Получен протокол испытаний фосфорилированных оксиалкилфенолов, полученных на базе децил- и тетрадецилфенолов в качестве ингибиторов коррозии металлических конструкций. Установлено, что защитный эффект превышает 90%.
Отработанные бентонитовые глины могут быть использованы в качестве компонента буровой жидкости совместно с полученными алкилфенолами без разделения реакционной массы. Разработано ТУ для приготовления буровой жидкости.
Найдены оптимальные условия процесса алкилирования фенола на модифицированных бентонитовых глинах. Каталитическая активность модифицированных бентонитов снижается в ряду: ОН- > А1(М)з)з > H/NH3- формы.
Апробация работы и публикации: Результаты работы докладывались на конференциях Казанского научно-исследовательского технологического университета (Казань,2009-2013) и на Азербайджане-российском международном симпозиуме "Катализ в решении проблем нефтехимии и нефтепереработки" (Баку, 2010).
По материалам диссертации опубликованы 4 статьи, в журналах, рекомендованных ВАК, 4 тезиса докладов.
Структура и объем диссертации Работа изложена на 118 страницах, содержит 42 рисунка и 44 таблицы, перечень литературы из 114 ссылок и состоит из введения, трех глав (литературный обзор, экспериментальная часть, обсуждение результатов), выводов, списка используемых источников и приложения.
