Анализ процессов получения катализаторов сероочистки нефти, их кинетики и аппаратурного оформления. Выбор производного фталоцианина кобальта с точки зрения возможности его получения в промышленных условиях. Расчет каталитической активности фталоцианинов.
При низкой оригинальности работы "Кинетика и аппаратурное оформление процесса получения производных фталоцианина кобальта", Вы можете повысить уникальность этой работы до 80-100%
Присутствие соединений серы в нефти и газоконденсате вызывает увеличение скорости коррозии оборудования, ухудшение качества продуктов нефтепереработки, а также представляет потенциальную угрозу здоровью людей и окружающей среде. Внедрение эффективных, малоотходных процессов очистки нефти и газоконденсата от соединений серы, разработанных Казанским Всероссийским научно-исследовательским институтом углеводородного сырья (ВНИИУС) для применения непосредственно в местах добычи, задерживается отсутствием в стране производства высокоэффективного катализатора сероочистки. № 20/03 «Разработать способ выделения тетрахлордисульфофталоцианина кобальта из сульфомассы электрохимическим методом»), по аналитической ведомственной целевой программе «Развитие научного потенциала высшей школы на 2006 - 2008 гг.» (тема РНП 2.1.1.1635 «Научные основы экологически чистых электрохимических процессов синтеза органических соединений на переменном и постоянном токе»). Для достижения указанной цели решались следующие задачи: · анализ процессов получения катализаторов сероочистки нефти, их кинетики и аппаратурного оформления; Научная новизна: · впервые исследованы термические превращения компонентов реакционной массы и их смесей (карбамида, фталевого ангидрида, фталимида, мононатриевой соли хлорфталевой кислоты, хлорида кобальта шестиводного, молибдата аммония, парафинов), определены температуры их фазовых превращений, разложения, образования эвтектических смесей, взаимодействия и объемы выделяющихся газов;Установлено, что наибольшее распространение в отечественной практике нашел способ, состоящий в экстракции серосодержащих веществ раствором щелочи, окислении образовавшихся соединений кислородом воздуха в присутствии катализаторов на основе фталоцианинов металлов с различными заместителями в бензольных ядрах до нерастворимых соединений серы и дисульфидов и отделении последних от раствора щелочи. В настоящей работе использован малоотходный жидкофазный метод проведения процесса с применением в качестве инертной среды парафинов (С12…С16), позволяющий использовать доступное сырье: карбамид, фталевый ангидрид, мононатриевую соль хлорфталевой кислоты (МНСХФК), минеральные соли кобальта, а в качестве катализатора - молибдат аммония. За константу каталитической активности катализатора принимали константу скорости химической реакции окисления сульфида натрия в присутствии катализатора при условии протекания реакции в кинетической области. Сходность процессов состоит в том, что в первом случае из реакционной массы в газовую фазу выделяется аммиак или серный ангидрид, которые участвуют в процессе получения фталоцианинов и могут вступать в синтез при возврате в зону реакции. Описание работы мешалки и кинетические расчеты приведены на примере последнего процесса, который вели в реакторе 1 без крышки 2 на установке, представленной на рис.Методом дериватографии исследованы физические и химические превращения карбамида, фталевого ангидрида, МНСХФК, шестиводного хлорида кобальта, парафинов С12…С16 в интервале температур от комнатной до 250 °С. Выявлены их физико-химические взаимодействия, составлен алгоритм процесса получения ДХФК, включая совмещенный процесс синтеза фталимида и хлорфталимида и дробную загрузку карбамида. Экспериментально исследована кинетика синтеза ДХФК, показана возможность совмещения конечной выдержки ДХФК и отгонки растворителя, что позволило сократить длительность процесса на 5 часов. С целью ресурсосбережения за счет рецикла газообразных компонентов в реакционную массу предложена замена турбинной мешалки на самовсасывающую, что позволило сократить расход карбамида на 7,8 % и олеума на 15,5 % в процессах синтеза ДХФК и его сульфирования. На основе изучения растворимости ДХДСФК в водных растворах серной кислоты и гидроксида натрия разработан совмещенный процесс его нейтрализации гидроксидом натрия и сушки полученного катализатора в смесителе с Z-образными лопастями.
План
2. ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНО В СЛЕДУЮЩИХ РАБОТАХ
1. Кондракова (Харченко), Е.Ю. Разработка методики определения каталитической активности водорастворимых производных фталоцианина кобальта / Е.Ю. Кондракова (Харченко), Ю.М. Рапопорт // Труды ТГТУ : сб. науч. ст. молодых ученых и студентов. - Тамбов : изд-во Тамб. гос. техн. ун-та, 2004. - Вып. 15. - С. 9 - 12.
2. Килимник, А.Б. Установка для электрохимической очистки тетрахлордисульфофталоцианина кобальта / А.Б. Килимник, Е.Ю. Кондракова (Харченко), Ю.М. Рапопорт // IX Научная конференция ТГТУ : пленарные докл. и тез. докл. - Тамбов : Изд-во Тамб. гос. техн. ун-та, 2004. - С. 248.
3. Кондракова (Харченко), Е.Ю. Электрохимическое поведение тетрахлордисульфофталоцианина кобальта на стеклоуглероде / Е.Ю. Кондракова (Харченко), А.Б. Килимник // IX Научная конференция ТГТУ : пленарные докл. и тез. докл. - Тамбов : Изд-во Тамб. гос. техн. ун-та, 2004. - С. 250.
4. Кондракова (Харченко), Е.Ю. Определение каталитической активности водорастворимых производных фталоцианина кобальта / Е.Ю. Кондракова (Харченко), Ю.М. Рапопорт, В.Ю. Харченко // IX Научная конференция ТГТУ : пленарные докл. и тез. докл. - Тамбов : Изд-во Тамб. гос. техн. ун-та, 2004. - С. 250 - 251.
5. Кисляков, М.М. Математическое моделирование процесса подготовки сырья в производстве фталоцианина меди / М.М. Кисляков, В.Ю. Харченко, Е.Ю. Кондракова (Харченко) // Труды ТГТУ : сб. науч. ст. молодых ученых и студентов. - Тамбов : Изд-во Тамб. гос. техн. ун-та, 2005. - Вып. 17. - с. 51 - 54.
6. Кондракова (Харченко), Е.Ю. Использование метода дериватографии для исследования синтеза фталоцианинов металлов / Е.Ю. Кондракова (Харченко), Ю.М. Рапопорт, А.Б. Килимник // Труды ТГТУ : сб. науч. ст. молодых ученых и студентов. - Тамбов : Изд-во Тамб. гос. техн. ун-та, 2005. - Вып. 17. - с. 68 - 72.
7. Кондракова (Харченко), Е.Ю. Электрохимическое поведение тетрахлордисульфофталоцианина кобальта на стеклоуглероде / Е.Ю. Кондракова (Харченко), П.В. Комбарова, А.Б. Килимник // Электрохимия органических соединений : тез. докл. xvi всероссийского совещания по электрохимии органических соединений «ЭХОС - 2006». - Новочеркасск : ООО НПО «Темп», 2006. - С. 126.
8. Кондракова (Харченко), Е.Ю. Процессы электрохимического восстановления и окисления тетрахлордисульфофталоцианина кобальта на стеклоуглероде / Е.Ю. Кондракова (Харченко), П.В. Комбарова, А.Б. Килимник // Труды ТГТУ : сб. науч. ст. молодых ученых и студентов. - Тамбов : Изд-во Тамб. гос. техн. ун-та, 2006. - Вып. 19. - с. 34 - 37.
9. Кондракова (Харченко), Е.Ю. Совмещенный процесс получения фталоцианина кобальта из производных о-фталевой кислоты и ее ангидрида / Е.Ю. Кондракова (Харченко), А.Б. Килимник, Ю.М. Рапопорт // Вестник ТГТУ. - 2006. - Т. 12, № 4а. - С. 1018 - 1023.
10. Кондракова (Харченко), Е.Ю. Электрохимическое поведение тетрахлордисульфофталоцианина кобальта на стеклоуглероде / Е.Ю. Кондракова (Харченко), П.В. Комбарова, А.Б. Килимник // Вестник ТГТУ. - 2007. - Т. 13, № 3. - С. 755 - 758.
Методом дериватографии исследованы физические и химические превращения карбамида, фталевого ангидрида, МНСХФК, шестиводного хлорида кобальта, парафинов С12…С16 в интервале температур от комнатной до 250 °С. Выявлены их физико-химические взаимодействия, составлен алгоритм процесса получения ДХФК, включая совмещенный процесс синтеза фталимида и хлорфталимида и дробную загрузку карбамида.
Экспериментально исследована кинетика синтеза ДХФК, показана возможность совмещения конечной выдержки ДХФК и отгонки растворителя, что позволило сократить длительность процесса на 5 часов.
С целью ресурсосбережения за счет рецикла газообразных компонентов в реакционную массу предложена замена турбинной мешалки на самовсасывающую, что позволило сократить расход карбамида на 7,8 % и олеума на 15,5 % в процессах синтеза ДХФК и его сульфирования. Снижение ресурсоемкости производства приводит к сокращению сброса сточных вод на 10…15 % и выбросов газообразного аммиака на 10…12 кг/т и серного ангидрида на 80…90 кг/т.
Предложены и разработаны условия синтеза ДХФК и его сульфирования в одном реакторе, позволившие предотвратить нарастание отложений на стенках аппарата.
На основе изучения растворимости ДХДСФК в водных растворах серной кислоты и гидроксида натрия разработан совмещенный процесс его нейтрализации гидроксидом натрия и сушки полученного катализатора в смесителе с Z-образными лопастями. Производительность смесителя по готовому продукту составила 12…14 кг/(м3·ч) без учета продолжительности вспомогательных операций.
Разработанная технология позволяет получить катализатор на основе натриевой соли ДХДСФК, константа активности которого в 1,5 и 6,5 раз превышает константу активности лучших отечественного и импортного катализаторов.
Разработана методика определения каталитической активности катализатора для очистки нефти, сточных вод от меркаптанов, сероводорода и сульфидов методом окислительной димеризации. Это позволило сократить продолжительность анализа в 2,5…3,0 раза и отказаться от использования дефицитного пропилмеркаптана и баллонного кислорода.
Показана возможность повышения каталитической активности катализатора в 1,5…1,7 раз в процессе выдержки его щелочного раствора в катодной зоне диафрагменного электролизера при потенциале - 0,1 В.
Результаты диссертационной работы были использованы при создании в ОАО «НИИХИМПОЛИМЕР» установки на базе реактора с самовсасывающей мешалкой для получения катализатора сероочистки мощностью 10 т/год. На ней реализованы процессы удаления воды из хлорида кобальта шестиводного в среде парафинов, совмещенные процессы синтеза фталимида и фталоцианинов, сульфирование последних с рециклом 20...25 % сульфомассы и проведением финишных процессов выделения натриевой соли ДХДСФК и сушки катализатора в смесителе. Полученный катализатор удовлетворяет требованиям потребителей.
Разработанная методика определения каталитической активности внедрена в ОАО «НИИХИМПОЛИМЕР» для аналитического контроля производства катализатора сероочистки.
Вы можете ЗАГРУЗИТЬ и ПОВЫСИТЬ уникальность своей работы
