Введение к работе
. Актуальность проблемы.
Поли-а-олефиновые масла (ПАОМ) продолжают играть особую и все более существенную роль в сфере разработки и производства новых смазочных материалов наиболее высоких групп эксплуатационных свойств. Это обстоятельство объясняется постоянным ужесточением требований к основам смазочных масел, ставшей в последние годы вполне очевидной тенденцией к потреблению энергосберегающих материалов с увеличенным сроком службы, а также необходимостью эксплуатации дорогостоящего оборудования в суровых климатических условиях, типичных для Сибири и Севера Российской Федерации. Следует отметить и предоставляемую синтетическими методами переработки сырья возможность в широких пределах регулировать физико-химические характеристики продуктов и реализовывать новые пути повышения качественных показателей масел.
В XXI век мировое производство смазочных масел, ~38 млн. т/год, вошло с весьма заметными мощностями синтеза ПАОМ, около 450 тыс. т/год. На этом фоне российские технологии смазочных масел недостаточно динамичны: при производстве базовых масел, ~2,5 млн. т/год, в стране имеется лишь небольшая установка получения ПАОМ в ООО «Татнефть-Нижнекамскнефтехим-Ойл» (г.Нижнекамск) производительностью 10 тыс. т/год, которая в настоящее время не действует. Вместе с тем, в России в настоящее время потребление ПАОМ в виде базовых и товарных масел превышает 15 тыс. т/год. Поэтому научное обоснование возобновления, модернизации и расширения отечественного производства ПАОМ в Ангарске и Нижнекамске представляется актуальным.
Исследования, изложенные в настоящей диссертации, началась во ВНИИ НП в 80-х годах прошлого века. Тогда, как и сегодня, весьма важной представлялась оптимизация процесса синтеза ПАОМ различной вязкости с получением масел максимально возможного в данных условиях качества. При этом очевидно, что качество ПАОМ закладывается, в значительной степени,
именно на стадии синтеза поли-а-олефинов (ПАО). Важным было нахождение зависимостей: условия синтеза — состав — свойства.
Цель работы и основные задачи исследования.
Целью работы стало исследование и разработка процесса олигомеризации а-олефинов в присутствии псевдогомогенных катализаторов с применением реакционного устройства проточного типа, установление связи между такими физико-химическими характеристиками поли-а-олефинов (ПАО) как кинематическая вязкость при 100С, индекс вязкости и температуры застывания и вспышки, а также между структурой ПАО (их фракционным составом и молекулярно-массовым распределением) и условиями синтеза в проточном реакторе (температурой, расходом катализатора и скоростью подачи сырья), а также отработка отдельных стадий процесса.
С учетом вышеизложенных соображений необходимым являлось решение следующих задач:
1. Выявление закономерностей олигомеризации а-олефинов, установление
зависимостей молекулярно-массового распределения (ММР), фракционного
состава (ФС) и свойств поли-а-олефинов (ПАО) от условий синтеза;
2. Нахождение наиболее эффективных вариантов проведения и
оптимизация отдельных стадий получения ПАО, а также непрерывной
технологии их синтеза.
Результатом решения первой задачи должно было стать создание единой компьютерной системы, позволяющей управлять процессом олигомеризации в проточном реакторе для получения ПАО с заданными молекулярно-массовыми и вязкостными характеристиками. Такая система позволила бы не только получать ПАОМ заданного уровня качества, но и прогнозировать их основные характеристики по условиям синтеза.
Основные этапы решения задачи исследования:
- создание базы данных качества ПАО и условий их синтеза;
- выявление зависимости основных физико-химических характеристик и
структуры ПАО от условий их синтеза;
- реализация научных положений работы в виде компьютерной системы,
состоящей из базы данных и базы знаний, построенной на основе диалога с
пользователем.
- оптимизация стадии нейтрализации и промывки катализата при синтезе ПАО.
Научная новизна.
Выявлена возможность проведения в универсальном проточном реакционном устройстве олигомеризации а-олефинов в присутствии различных каталитических систем независимо от кинетического маршрута процесса.
На основе установленных зависимостей основных физико-химических характеристик и структуры ПАО от условий их синтеза создана компьютерная система, позволяющая синтезировать ПАО с заданными молекулярно-массовыми и вязкостными характеристиками, прогнозировать качество и структуру ПАО по условиям их синтеза, оптимизировать процесс получения ПАО.
Практическая значимость.
Полученные в ходе исследовательских и опытных работ результаты стали частью разработанного в ОАО «ВНИИ НП» процесса получения поли-ос-олефиновых масел - процесса ПАОМ-ВНИИНП.
Реализация научно-технических результатов работы в промышленности.
Результаты настоящей работы были использованы в производстве ПАОМ в Ангарске и при разработке ТЭО и регламентов на проектирование производств ПАОМ различной мощности (Ангарск, Нижнекамск, Санкт-Петербург, Сполана-Чехия, Кременчуг-Украина), а также при подборе условий синтеза при освоении производства базового масла ПАОМ-20 в ООО "Татнефть-Нижнекамскнефтехим-Ойл" в 2009 г.
Апробация работы и публикации.
Основные результаты работы докладывались на 2 научных конференциях, а также изложены в 4 статьях, опубликованных в отраслевых отечественных журналах, рекомендованных ВАК, получено 3 авторских свидетельства.
Структура и объем работы.
