III Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2011

Одним из важных направлений научно-технического развития является создание и внедрение новых технологий, веществ и материалов, обеспечивающих ресурсосбережение и отвечающих требованиям экологии. В общей концепции «устойчивого развития цивилизации», принятой ООН, основное внимание уделяется разработке экологически безопасных технологий, исключающих выделение вредных веществ в атмосферу, утилизации имеющихся техногенных отходов, рациональному использованию невозобновляемых природных ресурсов, возможности переработки материалов после исчерпания их эксплуатационного периода.

При пиролизе низкооктановых бензинов и газойлей с целью получения этилена и про­пилена на заводе «Этилен-Полиэтилен» (г. Сумгаит) в значительном количестве получается тяжёлая смола пиролиза (ТСП), не находящая квалифицированного применения. Хроматографический анализ ТСП (фракция 200-260⁰С), полученной при пиролизе низкооктановых бензинов показал, что она содержит 21,16 мас.% нафталина и 14,8 мас.% метилнафталинов, а также другие алкилпроиз­водные бициклических ароматических углеводородов. Эта смола была подвергнута вакуумной перегонке с выделением фракции 200-245⁰С и высококипящего остатка. Комплексная переработка ТСП предусматривает следу­ю­щие стадии:

1. Циклоалкилирование фракции 200-245⁰С с целью получения синтетических смазочных масел.

2. Гидрирование циклоалкилнафталинов, полученных на основе фракции 200-245⁰С, с целью получения компонентов реактивных топлив.

3. Получение на основе высококипящего остатка антикоррозионных покрытий.

1) Получение синтетических смазочных масел

В связи с непрерывным ростом форсирования работы двигателей и повышением их теплонапряжённости, нефтяные смазочные масла по некоторым показателям не удовлетворяют высоких требований современной техники. Проблема получения масел, отвечающих всем требованиям со­временной техники, решается производством синтетических смазоч­ных ма­сел.

Главными критериями при выборе основы для смазочных материалов являются требуемая вязкость при повышенных температурах и низкая температура застывания. С этой точки зрения перспективны алкилнафталины, которые характеризуются низкой испаряемостью, хорошими вязкостными качествами, инертностью в агрессивных средах, низкими температурами застывания. Такие соединения были получены на основе нафталина и метилнафталинов, содержащихся в ТСП.

Фракция 200-245 ⁰С была подвергнута алкилированию циклогексеном в присутствии промышленного катализатора при температуре 180 ⁰С. Выход алкилата составил 70 мас% на смолу [1]. Были определены физико-химические показатели полученного алкилата: Т_кип.,⁰С = 150-200/0,1кПа, М.м.= 224,  = 1,5860,  = 1,0023, Т_{вспышки}=210 ⁰С, Т _{застыв.} = -72 ⁰С, n₄₀ = 11,99 мм²/с, n₁₀₀ = 4.66 мм²/с, ИВ = 108.

Полученный алкилат представляет собой светло-жёлтую жидкость с низкой темпера­турой застывания, высокой температурой вспышки, хорошими вязкостными качествами и может быть использован в качестве синтетических смазочных масел различного назначения.

2) Гидрирование циклоалкилнафталинов

С увеличением скорости полётов в авиации повышаются требования к качеству применяемых реактивных топлив. Наиболее подходящими компонентами реактивных топлив являются циклоалкилнафтеновые углеводороды, обладающие оптимальными свойствами для таких топлив. Они имеют высокую объёмную теплотворную способность, хорошие характеристики горения, высокую термическую стабильность и низкие температуры застывания. Этим показателям в наи­луч­шей степени удовлетворяют циклоалканы нефтяных фракций. Но содержание таких углеводородов в товарном топливе, как правило, не бывает достаточно высоким, и поэтому делаются попытки изыскания других способов получения топлив с высоким содержанием нафтеновых углеводородов. 

Одним из таких перспективных способов получения нафтеновых углеводородов является гидрирование циклоалкилнафталинов, полученных на основе ТСП. Гидрированию подвергалась фракция 150-200 ⁰С/0,1 кПа, полученная циклоалкилированием фракции 200-245 ⁰С ТСП [2]. Полученный гидрогенизат имел следующие физико-химические показатели:

Т_кип.⁰С =160-165/1кПа,  = 1,5282,  = 0,9785, Т_{вспышки}=186⁰С, Т _{застыв.}=-70 ⁰С, n₂₀ = 81,7 мм²/с, n₅₀ = 14,3 мм²/с, теплота сгорания 42,820 кДж/кг.

На основании полученных данных можно заключить, что циклоалкилдекалины, представляющие собой высокоплотные и высококалорийные продукты, могут найти применение в качестве компонентов реактивных топлив с высокой объёмной теплотворной способностью.

3) Получение антикоррозионных покрытий.

В настоящее получение антикоррозионных покрытий - основное средство защиты от коррозии и отделки объектов, предметов и изделий разного назначения. Усиление борьбы с коррозией предусматривает не только увеличение доли потребления лакокрасочных материалов, но и, в первую очередь, резкое увеличение качества и защитной способности покрытий. В области покрытий актуальной является также экономия материалов и дешевизна исходного сырья [3,4].

Интерес представ­ля­ет получение антикоррозионных покрытий на основе отходов нефтехимической промышленности. Таким отходом является тяжёлая пиролизная смола, получаемая при пиролизе низкооктановых бензинов и газойлей.

Для получения лакокрасочных покрытий использован остаток, полученный при вакуумной перегонке ТСП (>245⁰С) [5]. Для характеристики состояния декоративных свойств покрытий фиксировались изменение цвета и блеска. Для характеристики защитных свойств по­к­ры­тий определялись растрескивание, отслаивание, пузыри, коррозионные очаги на поверхности пластин. Через год после атмосферного старения определялась степень изменения защитных свойств покрытия. Внешний вид: равномерное однородное глянцевое прозрачное покрытие (блеск 67-69%) тёмно-коричневого цвета без растрескиваний, пузырей и отслаиваний, т.е. коррозионные очаги отсутствуют - адгезия 1 балл. Прочность при изгибе 1,0-1,05мм, твёрдость (усл. ед.) - 0,66-0,68, прочность при ударе 20-25 МПа. Как видно, покрытия на основе ТСП характеризуются стойкостью к атмосферной коррозии, хорошей адгезией, высокой прочностью и твёрдостью, блеском и могут быть применены для защиты металлических изделий от коррозии.

Таким образом, в статье представлены возможные пути экологически целесообразного использования ТСП, являющейся отходом процесса пиролиза низкооктановых бензинов и газойлей, и получения в её основе технически-ценных продуктов.

Список литературы

1. Э.И.Ахмедов, Н.Ф.Ахмедова, С.Э.Мамедов, Р.А.Ахмедова. Способ получения метилцикло­гексилнафталинов как синтетических смазочных масел. Азербайджанская Республика. Авторское свидетельство А 2003 0100.

2. Э.И.Ахмедов, Н.Ф. Ахмедова, Д. Д. Мусаев, С. Э. Мамедов, Р. А. Ахмедова. Способ получения компонентов реактивных топлив гидрированием циклоалкилнафталинов. Патент Азербайджанской Республики И 2007 0136

3. А.Д.Яковлев Химия и технология лакокрасочных покрытий. Изд. Ленинград «Химия», 1989, 299с.

4. Т.А. Кузнецова, В.Б. Манеров, Т.О. Гузяева, О.В. Марченко. Композиция для антикоррозионных покрытий. Патент RU, 2246512, С 1, 7 С 09 D 167/08, опубл. 2005.02.20.

5. Н.Ф.Ахмедова, С.Э.Мамедов, Р.А.Ахмедова, М.Р.Гаджиев. Композиция антикоррозионных покрытий. Патент Азербайджанской Республики И 2010 0035