Введение к работе
Актуальность темы исследования. Диоктилфталат (ДОФ) является наиболее распространенным пластификатором, однако ввиду его высокой токсичности идет поиск менее вредного пластификатора с аналогичными характеристиками. К таким можно отнести диоктилтерефталат (ДОТФ), который в настоящее время не производится в России. Принимая во внимание высокую стоимость и дефицитность сырья при получении пластификаторов из чистых соединений, разработка технологии производства пластификатора ДОТФ на основе отходов нефтехимии является актуальной.
Степень разработанности темы. Переработка и использование отходов и побочных продуктов нефтехимических производств являются перспективными, поскольку решаются экологические задачи и проблемы ресурсосбережения. При производстве пластификаторов можно использовать спиртовые и кислотные отходы сложного состава, значительное количество которых в настоящее время утилизируется сжиганием или используется в качестве растворителя. Необходимо отметить, что при развитии производства количество и состав отходов изменяется, что обусловлено оптимизацией существующих технологий. В то же время развитие инструментальной базы физико-химических методов анализа способствует идентифицированию органических соединений в составе сложных смесей. В этой связи исследование спиртовых и кислотных отходов позволит установить компонентный состав этих смесей и предложить квалифицированные пути утилизации.
Цель работы: получение пластификатора ДОТФ на основе отходов и побочных продуктов нефтехимии, исследование его свойств и разработка основных принципов технологии его производства.
Задачи исследования:
— выделение и идентификация соединений, присутствующих в значительных количествах в кубовом остатке ректификации 2-этилгексанола
(КОРЭГ) (побочном продукте производства 2-этилгексанола на ОАО «Газпром нефтехим Салават») - с целью диверсификации путей его использования;
— получение пластификатора диоктилтерефталата (ДОТФ) на основе
КОРЭГ и технической терефталевой кислоты обводненной (ТТФК) (отхода
производства терефталевой кислоты на ОАО «Полиэф») и подбор параметров
процесса;
— получение пластификатора ДОТФ из вторичного
полиэтилентерефталата (ПЭТФ);
исследование базовых физико-химических свойств полученного пластификатора (температура вспышки, кислотное число, массовая доля летучих веществ, совместимость с поливинилхлоридом (ПВХ));
разработка принципиальной технологической схемы получения пластификатора ДОТФ из ТТФК и КОРЭГ.
Научная новизна.
Идентифицирован не описанный ранее 2,4-диэтил-1,3-октандиол в составе кубового остатка ректификации 2-этилгексанола (КОРЭГ). Впервые предложена схема его образования в производстве 2-этилгексанола: 2-этилгексеналь реагирует с масляным альдегидом, давая продукт 2,4-диэтил-3-гидроксиокт-4-еналь, который при гидрировании образует 2,4-диэтил-1,3-октандиол. Показано, что 2,4-диэтил-1,3-октандиол можно использовать при этерификации, как дополнительную спиртовую составляющую. Установлено, что образующийся эфир обладает хорошими пластифицирующими свойствами.
Практическая значимость работы заключается в том, что:
— разработан способ получения пластификатора диоктилтерефталата
(ДОТФ) с применением в качестве сырья отходов и побочных продуктов
нефтехимии: технической терефталевой кислоты обводненной (ОАО
«Полиэф») и кубового остатка ректификации 2-этилгексанола (ОАО «Газпром
нефтехим Салават»), на основании которого разработан вариант
технологической схемы малотоннажного производства.
установлена возможность замены ТТФК на терефталевую кислоту, полученную гидролизом вторичного ПЭТФ;
полученный пластификатор диоктилтерефталат (ДОТФ) способствует повышению текучести расплава, продолжительности срока службы в сравнении с диоктилфталатом (ДОФ) в производстве поливинилхлоридных кабельных пластикатов (подтверждено лабораторными испытаниями ООО «Башпласт», г. Стерлитамак).
Результаты научных исследований используются:
— на кафедре нефтехимии и химической технологии при проведении
лабораторных работ по дисциплине «Производство высокомолекулярных
соединений на предприятиях нефтехимии» при подготовке магистров по
направлению 240100 - Химическая технология: Химия и технология продуктов
основного органического и нефтехимического синтеза;
— в исследовательской лаборатории компании ООО «Башпласт» в
опытно-промышленных испытаниях в производстве кабельных пластикатов.
Степень достоверности результатов проведенных исследований.
Применение современной инструментальной базы методов анализа при изучении состава (хроматографии), структуры (ИК, ЯМР-спектроскопии) полученных продуктов и определении физико-химических свойств (согласно ГОСТ 8728-88, ГОСТ 18329-73, ГОСТ 4333-87, ГОСТ 4255-75) на аттестованном оборудовании обосновывает достоверность результатов диссертационного исследования.
Апробация работы. Результаты исследований докладывались на:
Международной научно-технической конференции «Актуальные проблемы
технических, естественных и гуманитарных наук» (Уфа, 2009); I
Международной конференции молодых ученых «Актуальные проблемы науки и
техники» (Уфа, 2009); XXII Международная научно-техническая конференция
«Химические реактивы и процессы малотоннажной химии», «Реактив» (Уфа,
2010); IV Всероссийской научной конференции «Теория и практика
массообменных процессов химической технологии (Марушкинские чтения)»
(Уфа, 2011); VI Всероссийской научной INTERNET-конференции «Интеграция науки и высшего образования в области био- и органической химии и биотехнологии», (Уфа, 2011); Международной научно-технической конференции «Радиоэкология. Новые технологии обеспечения экологической безопасности» (Уфа, 2012); Всероссийской научно-технической конференции «Инновационные технологии в области химии и биотехнологии» (Уфа, 2012); 67-й Международной молодежной научной конференции «Нефть и газ - 2013», (Москва, 2013); VI Международной конференции «Перспективные полимерные композиционные материалы. Альтернативные технологии. Переработка. Применение. Экология. «Композит - 2013»» (Саратов, 2013).
Публикации. По результатам диссертации опубликовано 16 научных работ, в том числе 3 статьи в изданиях Перечня ВАК, рекомендованных к публикации; 3 статьи и 10 материалов Международных и Всероссийских конференций.
Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 162 страницах, состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованных источников из 119 наименований и приложения, включает 43 рисунка, 18 таблиц.
