Введение к работе
з
Актуальность
Ежегодно в мире образуется около 10 млрд. т. углеводородсодержащих отходов. Переработка даже части этих отходов может обеспечить дополнительное получение товарных продуктов в существенных объемах, а также снизить экологическую нагрузку на природную среду уменьшением объема отходов и ликвидацией объектов их размещения.
Так предприятия нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности Республики Башкортостана являются источниками образования крупнотоннажных отходов, к которым относятся отработанная серная кислота процесса алкилирования изоалканов алкенами и твердый отход производства терефталевой кислоты.
Обший расход серной кислоты в процессе сернокислотного алкилирования изоалканов алкенами в среднем составляет 80-100 кг на 1 т бензина. Способы регенерации и утилизации отработанной серной кислоты процесса сернокислотного алкилирования изоалканов алкенами термическими, физико-химическими, химическими методами связаны со сложностью технологического оформления, образованием побочных продуктов и отходов, большими экономическими затратами на осуществление этих процессов. В этой связи, отработанная серная кислота - продукт I класса опасности складируется на специально отведенных полигонах, что представляет собой риск для экосистемы региона. Следовательно, данная проблема требует разработки рациональных методов утилизации.
Твердый отход производства терефталевой кислоты на сегодняшний день не находит квалифицированного применения, практически является отходом, образующимся в количестве порядка 750 тонн/ год. Способы утилизации твердого отхода производства терефталевой кислоты до требуемой степени чистоты весьма сложны и неэффективны, мало изучены и требуют дальнейших исследований. Поэтому исследования, направленные на изучение физико-
химических закономерностей и разработку технологии переработки твердого отхода производства терефталевой кислоты, являются актуальными.
Целью работы: разработка технологии утилизации отработанной серной кислоты процесса сернокислотного алкилирования изоалканов алкенами, и побочного продукта - твердого отхода производства терефталевой кислоты.
Задачи исследования:
1.Разработка технологии утилизации отработанной серной кислоты процесса алкилирования изоалканов алкенами с получением на ее основе сульфата натрия:
- выявление рабочих условий процесса и изучение их влияния на
качественные характеристики сульфата натрия;
- исследование химического состава органической составляющей
отработанной серной кислоты алкилирования изоалканов алкенами;
изучение возможности квалифицированного использования органической составляющей в качестве дополнительного источника сырья при получении товарных продуктов - составов для нефтевытеснения, технических моющих средств и присадок, повышающих агрегативную устойчивость;
- разработка принципиальной технологической схемы получения
сульфата натрия из отработанной серной кислоты процесса алкилирования
изоалканов алкенами.
2. Разработка технологии переработки побочного продукта - твердого отхода производства терефталевой кислоты с получением на ее основе олигоэфиров:
- исследование индивидуального состава твердого отхода производства
терефталевой кислоты;
- выявление рабочих условий процесса и изучение их влияния на
качественные характеристики олигоэфиров;
определение физико-химических характеристик полученных олигоэфиров;
изучение возможности использования олигоэфиров в качестве дополнительного источника сырья при получении товарных продуктов -ингибиторов коррозии и адгезионных модификаторов;
разработка принципиальной технологической схемы получения олигоэфиров из твердого отхода производства терефталевой кислоты.
Научная новизна
Установлено влияние некоторых полярных растворителей на извлечение из реакционной смеси органической составляющей отработанной серной кислоты процесса алкилирования изоалканов алкенами.
Определен групповой углеводородный состав органической составляющей, поверхностно-активные свойства которой обусловлены содержанием сульфокислот и сульфоэфиров до 23-27 % масс.
Впервые изучен химический состав твердого отхода производства терефталевой кислоты. Показано, что содержание основного компонента -терефталевой кислоты в твердом отходе (до 86,40-91,08 % масс. ) и примесей (п-толуиловой кислоты 8,70-13,20%, бензойной кислоты не более 0,1%, п-карбоксибензальдегида 0,12-0,30%) позволяет получать на его основе олигоэфиры с заданными физико-химических свойствами.
Практическая значимость работы
Разработана технология и принципиальная технологическая схема получения сульфата натрия из отработанной серной кислоты процесса алкилирования изоалканов алкенами с использованием экстрагента для выделения ее органической составляющей.
Установлено, что предварительная обработка отработанной серной кислоты процесса алкилирования изоалканов алкенами смесью полярных растворителей «тетрагидрофуран : этиловый спирт» - «1:1»позволяет практически полностью выделить органическую составляющую из реакционной смеси.
Органическая составляющая, выделенная при получении сульфата натрия из отработанной серной кислоты, может быть использована в качестве
6 поверхностно-активной присадки при производстве технического углерода, в составе для нефтевытеснения и технического моющего средства.
Показано, что олигоэфиры полученные на основе твердого отхода производства терефталевой кислоты, могут быть использованы в качестве адгезионных модификаторов к битуму и ингибиторов коррозии в сероводородсодержащей среде.
На основании опытно-промышленных испытаний на ОАО «Туймазытехуглерод» топливные композиции и технические моющие средства с использованием органической составляющей отработанной серной кислоты рекомендованы для внедрения на этом предприятии.
Апробация работы. Результаты исследований по теме диссертации были представлены на XXII Международной научно-технической конференции «Химические реактивы, реагенты и процессы малотоннажной химии» (Уфа, Реактив - 2009), международной научно-технической конференции «Актуальные проблемы технических, естественных и гуманитарных наук» (Уфа, УГНТУ-2009), студенческой научной конференции БашГУ «Студент и наука» (Уфа, 2010), конгрессе нефтегазопромышленников России (Уфа, 2010); IV, VI Международной научно-технической конференции УГАЭС (Уфа 2009, 2010,2011).
Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, 3 глав, выводов, списка литературы из 129 наименований, в том числе 30 иностранных, приложения. Работа изложена на 126 страницах машинописного текста и включает 35 рисунка и 42 таблиц.
Публикации. Содержание диссертации изложено в 4 статьях в ведущих российских журналах, входящих в список изданий, рекомендованных ВАК РФ, в 3 статьях и 12 материалах конференций. Результаты исследований защищены патеЕшш РФ.
