CC BY
31
-□ □-
Робота присвячена дослидженню коолиомеризацп нена-сичених вуглеводтв фракци С9 ридких продуктiв пiролi-зу дизельного палива виробництва етилену. Встановлено основн закономiрностi тщшованог пероксидами коолиомеризацп ненасичених вуглеводтв фракци С9, з'ясовано характер впливу основних чиннитв (температури, три-валостi реакци, природи та концентраци iнiцiаторiв) на вихид i фiзико-хiмiчнi характеристики одержаних коолио-мерiв. Вибрано ефективний тщатор коолиомеризацп та оптимальт технологiчнi параметри процесу
Ключовi слова: ргдт продукти пiролiзу, фракщя, вугле-водт, тщатор, пероксид, нафтополiмерна смола, коолi-гомеризащя
□-□
Работа посвящена исследованию соолигомеризации непредельных углеводородов фракции С9 жидких продуктов пиролиза дизельного топлива производства этилена. Установлены основные закономерности инициированной пероксидами соолигомеризации непредельных углеводородов фракции С9, выяснен характер влияния основных факторов (температуры, продолжительности реакции, природы и концентрации инициаторов) на выход и физико-химические характеристики полученных соолигоме-ров. Выбран эффективный инициатор соолигомеризации и оптимальные технологические параметры процесса
Ключевые слова: жидкие продукты пиролиза, фракция, углеводороды, инициатор, пероксид, нефтеполимер-
ная смола, соолигомеризация -□ □-
УДК 667.621.6+678.74+67.08
1Н1Ц1ЙОВАНА ПЕРОКСИДАМИ КООЛ1ГО-МЕРИЗАЦ1Я НЕНАСИЧЕНИХ ВУГЛЕВОДН1В ФРАКЦИ С9
Б. О. Дз^ н я к
Доктор техычних наук, доцент Кафедра технологи оргашчних продуклв Нацюнальний уыверситет <^bBiBCb^ полЬехшка» вул. С. Бандери, 12, м. Львiв, УкраТна, 79013 E-mail: [email protected]
1. Вступ
Одним iз напрямюв квалiфiкованого використання рщких побiчних продукпв пiролiзу нафтових фракцш, що дозволяе покращити техтко-економiчнi показники етиленових виробництв та знизити собiвартiсть етилену, е коол^омеризащя сумiшi ненасичених вуглеводтв, яю мштяться в рщких побiчних продуктах пiролiзу, з одержанням коолiгомерiв, вiдомих як нафтополiмернi смоли (НПС), якi володжть цiнними експлуатацiйними характеристиками i використовуються як замiнники продуктiв природного походження (олп, канiфолi, альбумiну тощо) у рiзних галузях промисловостi [1-4]. Враховуючи свiтовi тенденцii щодо зростання щни на вуглеводневу сировину та обсяги рщких про-дуктiв пiролiзу (25-30 % на сировину), и ефективне використання шляхом глибшоi та безвiдходноi пере-робки е особливо актуальним [5].
2. Аналiз лiтературних даних i постановка проблеми
НПС одержують радикальною або йонною коолiгомеризацiею ненасичених вуглеводтв рщких продуктiв пiролiзу (РПП) нафтових фракцш виробництва етилену. Ствставлення рiвня i тенденцiй розвитку виробництва рiзних полiмерних матерiалiв методами йонноi та радикальноi полiмеризацii
показуе, що, незважаючи на значну увагу дослщниюв до рiзноманiтних каталiтичних систем i перспектив '¿х широкого впровадження, класичний метод радикальноi полiмеризацii i в наш час не втратив свого значення [6]. Одним з напрямюв дослщжень в област радикальноi полiмеризацii е вдосконалення iснуючих технологiчних процеав за рахунок використання ви-сокоефективних iнiцiаторiв. Тому, пошук нових ефек-тивних iнiцiюючих систем залишаеться одним з пер-спективних напрямкiв полiмерноi хiмii, в тому числi i процесу одержання НПС.
Одним iз найпоширенiших у промисловост методiв одержання НПС е шщшована органiчними пероксидами коолiгомеризацiя ненасичених вуглеводтв, яю мiстяться у фракцiях РПП [7]. Так, в промисловост для одержання НПС широко ви-користовуеться пдропероксид кумолу [8]. Але при його використант для одержання НПС iз задовiльним виходом необхiдною е значна тривалкть реакцii, пiдвищена концентращя iнiцiатора або його дозована подача в реакцшну масу. Це пов'язано iз тим, що гiдропероксид кумолу, забезпечуючи ефективну олiгомеризацiю стиролу, водночас, недостатньо ефективним е стосовно шших ненасичених вуглеводтв фракци С9, в першу чергу, iндену [9]. Тому актуальним е пошук ефективних iнiцiаторiв процесу, яю забезпе-чують одержання НПС iз високим виходом та покра-щують технiко-економiчнi показники виробництва НПС.
Як показано в працях [9, 10], на вихщ НПС суттево впливае температура реакцп. Тому використання термостабоьних iнiцiаторiв забезпечуе одержання НПС i3 вищим виходом, нiж використання iнiцiаторiв низько1 та середньо1 термiчноi стшкость
Отже, актуальними е дослiдження, пов'язаш з розробленням процесу одержання НПС у присутност iнiцiаторiв, здатних генерувати в^ьш радикали при пiдвищених температурах. Значний штерес у цьому плат представляють елементоорганiчнi пероксиди, зокрема, пероксидш сполуки кремнiю, використання яких дозволить не пльки пiдвищити безпечнiсть виробництва НПС, але й дасть можлившть штенсифжувати процес та одержати продукт з покращеними експлуатацiйними характеристиками.
3. Мета i завдання дослiджень
Метою роботи е вибiр ефективних iнiцiаторiв процесу одержання нафтополiмерних смол на основi вуглеводневоi фракцii С9 рщких продуктiв пiролiзу дизельного палива.
Задачi дослiджень:
• встановити вплив природи ш^атора та його концентрацп, температури i тривалост процесу на вихiд i фiзико-хiмiчнi показники нафтополiмерних смол, одержаних у присутност кремнiйорганiчних пероксидiв (КОП);
• визначити оптимальш умови проведення процесу одержання НПС.
4. Встановлення основних закономiрностей шщшовано! кремншоргашчними пероксидами коол^омеризацп ненасичених вуглеводнiв фракцп С9
З метою пошуку ефективних iнiцiаторiв коолiгомеризацiю ненасичених вуглеводнiв фракцп С9 здiйснювали з використанням кремншоргашчних пероксидiв:
- трет-бутилпероксивiнiлметилпропiлсилану (КОП-1):
СН2 = CH - Si(CH3)(C3H7)OOC(CH3)3;
- ди-трет-бутилпероксившыметилсилану (КОП-11):
СН2 = CH - Si(CH3)[OOC(CH3)3]2;
- три-трет-бутилпероксившысилану (КОП-III):
СН2 = CH - Si[OOC(CH3)3]3;
- ди-трет-бутилпероксиметиленоксивiнiлметилси лану (КОП-IV):
СН2 = CH - Si(CH3)[OCH2OOC(CH3)3]2;
- три-трет-бутилпероксиметиленоксивiнiлсилану (КОП-V):
- тетравшотетра-трет-бутилпероксицикло-тетрасилоксану (КОП-VI):
CH2 = CH - Si[OCH2OOC(CH3)3]3;
та для порiвняння пероксиду трет-бутилу (ПТБ), який зпдно [8-10] забезпечуе одержання НПС з високим значенням виходу.
Як сировину для одержання НПС використовували фракщю С9 (422-473 К) РПП дизельного пали-ва, яка мала наступш характеристики: густина 903 кг/м3; бромне число 125 г Вг2/100г; молекуляр-на маса 111; колiр 5 мг I2/100 см3; вмiст ненасичених сполук 53,2 % мас., зокрема ал^бензолу 1,8; вiнiлтолуолiв 5,2; стиролу 17,7; метилстиролiв 0,4; дициклопентадiену (ДЦПД) 15,9; iндену 2,8; димерiв циклопентадiену та метилциклопентадiену (ЦПД+мЦПД) 9,4.
Коол^омеризащю ненасичених вуглеводнiв фракцii С9 здiйснювали у термостатових ампулах, виготовлених з нержавiючоi сталi, об'емом 100 см3 в середовишд аргону в присутност iнiцiатора. Перебiг реакцii контролювали за змiною бромного числа та густини коол^омеризату. Пiсля завершення реакцп вуглеводш, якi не прореагували, вилучали дистилящею коолiгомеризату в два етапи: спочатку при атмосферному тиску до температури 463 К проводили атмосферну дистилящю, в^так, при залишковому тиску 3 гПа до температури 473 К -вакуумну дистилящю. Шсля дистиляцп в кубi одержували коол^омер (нафтополiмерну смолу), який аналiзували за наступними показниками: температура розм'якшення, бромне число, колiр, молекулярна маса, розчиншсть в уайт-спiритi. Атмосферний та вакуумний дистиляти аналiзували на хроматографi фiрми Саг1е Erba 4100 - 01 nHP тип 3390 А; детектор Д1П; стальнi капiлярнi колонки типу OV-1 з нерухомою фазою: сквалан (довжина колонки 100 м, дiаметр 0,25 мм; газ-носш азот; температура колонки 323-398 К, температура випарника 493 К; об'ем проби 0,2 мкл) та полiфенiловий ефiр 0S-124; довжина колонки 50 м, дiаметр 0,25 мм; газ-носш азот, температура колонки 373-438 К, температура випарника 493 К, об'ем проби 0,2 мкл а також визначали бромне число, колiр, молекулярну масу. Вихщ коол^омеру розраховували за вщношенням маси одержаного коол^омеру до маси фракцп С9, яку коол^омеризували.
З метою визначення ефективного швдатора коол^омеризацп ненасичених вуглеводшв фракцп С9 РПП дизельного палива було дослщжено вплив основних чинниюв (температури, тривалостi коолiгомеризацii та концентрацп i природи iнiцiатора) на вихщ та основнi фiзико-хiмiчнi характеристики НПС.
Як показують результати дослiдження (табл. 1) найвища швидюсть реакцii спостертаеться у першi 2 години процесу, коли досягаються висою значення приросту густини ол^омеризату та забезпечуеться одержання НПС з виходом 37,2 % мас. (Мщатор КОП-III).
При зб^ьшенш тривалост коолiгомеризацii вiд 2 до 6 год. прирост густини олiгомеризату складае 11 кг/м3. З продовженням коолпомеризацп до 8 год. прирiст густини суттево знижуеться, i становить 1 кг/м3. Подальше зб^ьшення тривалостi реакцп до 10 год. практично не впливае на густину олпомеризату. При цьому також припиняеться зменшення бромного числа олпомеризату, яке характеризуе витрату ненаси-чених зв'язкiв вуглеводнiв в реакцп коолпомеризацп.
Збiльшення тривалостi коолiгомеризацii вщ 2 до 6 год. сприяе шдвищенню виходу смоли на 5,7 % мас. Подальше шдвищення тривалост реакцii (до 8 та 10 год.) призводить до незначного приросту виходу (на 0,2 i 0,1 % мас. вщповщно).
Щодо характеристик НПС, то бромне число та молекулярна маса коолiгомерiв практично не залежать вщ тривалост реакцii. Водночас показник кольору НПС зростае iз шдвищенням тривалостi коолiгомеризацii.
Для з'ясування характеру впливу тривалоси реакцii на конверию ненасичених вуглеводнiв фракцii С9, за результатами хроматографiчно-го аналiзу фракцii С9 та дистилятiв, одержаних за умов реакцп: температура 473 К, концентращя КОП-Ш 0,074 моль/л, розраховано значення конверсш ненасичених вуглеводшв сировини (табл. 2).
Таблиця 1
Залежнють виходу та фiзико-хiмiчних характеристик НПС вщ тривалостi реакцп (температура 473 К; концентращя iнiцiатора (КОП-Ш) 0,074 моль/л)
Найменування показника Тривашсть коолпомеризацп
2 год. 4 год. 6 год. 8 год. 10 год.
Густина олпомеризату, кг/м3 969 975 980 981 981
Бромне число олпомеризату, гВг2/100 г 59,1 58,7 55,5 53,1 52,8
Вихщ НПС, % мас. 37,2 41,2 42,9 43,1 43,2
Бромне число НПС, гВг2/100 г 49,5 45,1 48,2 51,8 51,9
Молекулярна маса НПС 900 930 950 1030 1050
Кошр НПС, мг 12/100 см3 20 20-30 30 30 40
Залежнють конверсп ненасичених С9 вiд тривалостi коолпомеризацп концентращя iнiцiатора (КОП-1
Таблиця 2 вуглеводшв фракцп (температура 473 К; I) 0,074 моль/л)
Назва компоненту Конверая, %
2 год. 4 год. 6 год. 8 год.
Стирол 75,8 84,9 85,8 86,6
Алшбензол 53,8 70,3 72,3 73,7
Вшштолуоли 72,9 79,5 81,5 82,4
Метилстироли 54,1 60,6 70,7 76,3
Дициклопентад1ен 73,9 86,0 94,0 96,3
1нден 43,5 49,2 57,2 66,6
Димери ЦПД+мЦПД 63,0 75,0 81,4 84,7
Сумарна конверая 70,1 80,4 85,0 87,2
Встановлено, що зi збiльшенням тривалостi коолiгомеризацii конверсiя ненасичених вуглеводшв сировини зростае. Причому, вже впродовж перших 2
год. реакцп досягаеться високе значення сумарно1 конверсп ненасичених вуглеводшв (70,1 %), в основному, за рахунок високо! конверсп стиролу, вiнiлтолуолiв та дициклопентащену, вмшт яких у фракцп С9 е значним. При зростанш тривалостi реакцii вiд 2 до 4 год. сумарна конверия вуглеводшв досягае 80,4 %, знову ж таки, в основному, за рахунок зростання конверсп стиролу (з 75,8 до 84,9 %), вiнiлтолуолiв (з 72,9 до 79,5 %) та ДЦПД (з 73,9 до 86,0 %). Шдвищення тривалоси реакцп вщ 4 до 6 год. несуттево впливае на конверсж стиролу та вiнiлтолуолiв. Але сумарна конверая вуглеводшв зростае з 80,4 до 85,0 %, в першу чергу, завдяки зростанню конверсп ДЦПД (з 86,0 до 94,0 %). Зб^ьшення тривалоси реакцп до 8 год. супроводжуеться, в основному, зростанням конверсп метилстиролiв та шдену, але, з огляду на 1х незначний вмшт у фракцп С9, сумарна конвершя вуглеводшв зростае лише на 2,2 %.
Шдвищення концентрацп ш^атора КОП-III вщ 0,037 до 0,111 моль/л (при тривалост коолпомеризацп 6 год.) забезпечуе прирост густини олпомеризату в межах 9,0-12,0 кг/м3 (рис. 1, а) та виходу НПС в межах 5,4-8,1 % мас. (рис. 1, б) в усьому дослщжуваному дiапазонi температур (448-498 К). Бромне число олпомеризапв i одержаних НПС при цьому зменшуеться, що шдтверджуе переб^ реакцп коолпомеризацп, яка пов'язана з витратою ненасичених сполук. Шдвищення концентрацп швдатора з 0,111 до 0,148 моль/л е недощльним, осюльки, в умовах дослiджень збiльшення значення виходу НПС е незначним.
Результати дослщження засвiдчують суттевий вплив температури на переб^ коолiгомеризацii. Причому, характер впливу температури аналопчний впливу концентрацп швдатора. Встановлено, що в умовах дослвдження пiдвищення температури е б^ьш дiевим чинником на вихщ НПС, нiж концентрацiя iнiцiатора. Так, шдвищення температури вщ 448 до 473 К забезпечуе 12,0-15,0 кг/м3 приршт густини олпомеризату i 6,4-7,3 % мас. зростання виходу НПС. Проте з шдвищення температури коолпомеризацп зменшуеться молекулярна маса та зростае показник кольору НПС.
Оцшюючи вплив природи пероксиду на переб^ коолпомеризацп за результатами дослщження (табл. 3), одержаними при температурi 473 К (тривалшть кооолпомеризацп 6 год., концентрацiя швдатора 0,074 моль/л), встановлено, що використан-ня КОП-Ш забезпечуе одержання НПС з найвищим виходом (42,9 % мас.). Одержана НПС характеризуемся високими фiзико-хiмiчними показниками (зокрема значення бромного числа та молекулярноi маси). При використанш як iнцiатора пероксиду трет-бутилу вихщ НПС дещо нижчий (37,6 % мас.). Порiвнюючи результати, одержан з використанням пероксидiв КОП-Ш i ПТБ, вiдзначимо, що масова витрата iнiцiатора КОП-Ш е в 2,14 рази б^ьша вiд ПТБ. Це пов'язано з рiзницею у молекулярних масах пероксидiв. Але при використанш КОП-Ш з концентращею 0,037 моль/л одержуемо НПС з виходом 37,5 % мас., який практично рiвний виходу НПС, одержаноi у присутностi 0,074 моль/л ПТБ (37,6 % мас.). Бромне число, колiр i молекулярна маса одержаних НПС е практично однаковi.
1000-
—т =448К
—•— т =473 К
-А-Т =498 К
0,037 0,074 0,111 0,148
Конценграцш шкдатора, моль/л
а
Рис. 1. Залежнють: а — густини 1 бромного числа ол1гомеризату та б — виходу 1 бромного числа НПС вщ концентраци 1н1ц1атора КОП-111 (т = 6 год.)
шдену. Порiвнюючи значення конверсiй вуглеводнiв, одержаних у присутнос^ iнiцiаторiв КОП-1, КОП-11, КОП-Ш i ПТБ, зазначимо, що використання ди- i трипероксидiв забезпечуе вищу конверсiю ненасичених вуглеводнiв фракцп С9 (зокрема стиролу, вiнiлтолуолiв, ДЦПД, а особливо шдену i метилстиролiв, якi важко коолiгомеризуються. Найвище значення конверсп вуглеводнiв (85,0 %) досягаеться при використаннi КОП-Ш. При використанш ПТБ значення конверсii ненасичених вуглеводшв на 12,1 % нижче i становить 72,9 %. Використання кремшевмюних (КОП-1У, КОП-У) та циклiчного (КОП-У1) пероксидiв забезпечуе ще нижчу конверсш вуглеводнiв - 69,0-71,7 %.
Таблиця 3
Залежнють виходу та ф1зико-х1м1чних характеристик НПС вщ природи шщ1атора (Сгн. = 0,074 моль/л; Т = 473 К; т = 6 год)
Наймену- вання показника Iнiцiатор
Без шщ. КОП- I КОП- 11 КОП- 111 КОП- IV КОПУ КОП- VI ПТБ
Густина ол^омеризату, кг/м3 958 969 973 980 960 963 972 970
Бромне число олiгомеризату, г Вг9 /100г 96,4 66,5 57,6 55,5 60,8 55,0 55,1 71,1
Вихiд НПС, % мас. 21,2 33,3 38,6 42,9 28,8 30,4 32,9 37,6
Бромне число НПС, г Вг9 /100г 50,2 44,2 46,5 48,2 55,0 49,0 47,4 49,8
Молекулярна маса НПС 740 600 680 950 850 740 930 660
Колiр НПС, мг ¡2/100см3 10 15-20 20-30 30 30 30-40 30 20
Таблиця 4
Залежнють конверсп ненасичених вуглеводшв фракцп С9 вщ природи шщ1атора (Сгн. = 0,074 моль/л; Т = 473 К; т = 6 год.)
Також зазначимо, що при проведенш коолпомеризацп вуглеводшв фракцп С9 без швдатора вихщ НПС е досить низьким (21,2 % мас.). Хоча одержана НПС характеризуеться невисоким значенням показника кольору та шдвищеним значенням бромного числа.
Отже, за результатами дослщжень оцшюючи значення виходу НПС, дослщжуваш пероксиди утворю-ють ряд:
КОП-Ш > КОП-11 > ПТБ > КОП-1> КОП-У1 >
> КОП-У > КОП-1У.
За результатами хроматографiчного аналiзу фракцii С9 та дистиля^в, одержаних при коолiгомеризацii з використанням дослщжуваних пероксидiв, розраховано конверсiю ненасичених вуглеводшв фракцп С9 в реакцп коолiгомеризацii (табл. 4). Аналiз одержаних значень конверсш показуе, що використання як швдатора КОП-Ш забезпечуе одержання НПС з високим виходом у порiвняннi з шшими пероксидами за рахунок збшьшення конверсii стиролу, вiнiлтолуолiв, дициклопентадiену та
Найменування вуглеводшв Конверая (%) при використанш шщато] эа
КОП- I КОП- II КОП- III КОП- IV КОПУ КОП- VI ПТБ
Стирол 74,4 77,2 85,8 70,0 72,1 69,1 78,0
Алшбензол 65,4 66,7 72,3 69,5 73,2 79,4 59,9
Вшштолуоли 68,1 71,1 81,5 60,2 64,8 63,8 70,1
Метилстироли 55,0 57,3 70,7 54,0 58,7 51,3 60,0
Дициклопен-тадiен 82,0 85,1 94,0 78,5 80,5 76,2 84,0
1нден 8,3 39,0 57,2 38,1 48,5 46,5 25,4
Димери ЦПД+мЦПД 62,9 72,6 81,4 67,3 67,4 65,3 63,6
Сумарна конверсiя 70,0 75,6 85,0 69,2 71,7 69,0 72,9
Згiдно одержаних результа^в дослiдження ненасиченi вуглеводнi фракцii С9 РПП дизельного палива за iх конверсiею в реакцii коолiгомеризацii можна розмютити в ряд:
ДЦПД > стирол > вшштолуоли >
> димери ЦПД+мЦПД > алшбензол >
> метилстироли > шден.
Отже, за результатами дослщження коолiгомеризацii ненасичених вуглеводшв фракцп
С9 РПП дизельного палива з використанням як iнiцiаторiв кремншоргашчних пероксидiв, для промислового використання можна рекомендувати три-трет-бутилпероксивтлсилан (КОП-Ш), який забезпечуе одержання НПС з найвищим виходом у порiвняннi з уйма дослiджуваними пероксидами, характеризуеться високою термiчною стiйкiстю, вiдсутнiстю неприемного запаху i токсичних продуктiв при термiчному розпадi.
Пошук оптимальних умов коолПомеризацп ненасичених вуглеводнiв фракцii С9 рщких продуктiв пiролiзу дизельного палива з використанням як швдатора КОП-Ш здшснювали за схемою повного факторного експерименту. На основi попереднiх дослiджень були вибраш межi змiнних експериментальних факторiв (концентрацп iнiцiатора, температури та тривалосп процесу), якi наведено в табл. 5.
Таблиця 5
PiBHi змiнних факторiв
Формашзоване позначення параметра х,=-1 х,=0 х,=+1
х1 (концентращя ¡шщатора, моль/л) 0,037 0,074 0,111
х2 (температура процесу, К) 448 473 498
х3 (тривашсть процесу, год.) 4 6 8
Ефектившсть оцiнювали за наступним основними функщями:
yi - вихiд НПС, % мас. (Трозм. = 358 К); y2 - колiр НПС, мг I2/100 см3; уз - бромне число НПС, г Br2/100 г. За результатами розрахунюв одержано рiвняння регресii, якi адекватно описують експериментальш данi:
y1 = 30,4 + 3,2x1 + 3,725x2 + 0,775x3, (1)
y2 = 31,25 + 6,25x1 + 11,25x2 + 6,25x3, (2)
y3 = 49,0 - 1,5125x1 - 1,3375x2 + 1,1125x3. (3)
Шсля розкодування змшних одержимо рiвняння,
якi описують залежнiсть виходу (В), кольору (К) та
бромного числа (БЧ) НПС вщ концентрацП швдатора (Сщ), температури (Т) i тривалостi коолiгомеризацii (t):
В = -43,2432 + 9,201 С^ + 0,0745 Т + 0,194 т, (4)
К = -84,459 + 90,8 С^ + 0,225 Т +1,5625 т, (5)
БЧ = 20,4392 - 61,4966 С^. - 0,0267 Т + 0,2781т. (6)
Оптимiзацiю процесу iнiцiйованоi КОП-Ш коол^омеризацп ненасичених вуглеводнiв фракцii С9 здшснювали з метою одержання НПС з високим виходом, невисоким показником кольору та високим значенням бромного числа. За результатами визначено оптимальш умови коол^омеризацп ненасичених вуглеводшв фракцii С9: концентрацiя тщато-ра три-трет-бутилпероксивiнiлсилану (КОП-Ш) 0,074 моль/л, температура реакци 473 К, тривалiсть реакцii 6 год.
5. Висновки
За результатами проведених дослщжень встановлено закономiрностi iнiцiйованоi пероксидами коолiгомеризацii сумiшi ненасичених вуглеводнiв фракцп С9 рщких продуктiв пiролiзу дизельного палива з одержанням нафтополiмерних смол. З'ясова-но характер впливу основних чинниюв (температури, тривалоси реакци, природи та концентрацп швда-торiв) на вихiд нафтополiмерноi смоли. Встановлено взаемозв'язок мiж будовою пероксидних iнiцiаторiв та 1х ефектившстю у реакцii коолiгомеризацii. При цьому використання високотермостабшьних кремнiйорганiчних пероксидних iнiцiаторiв забезпечуе збiльшення конверсп мономерiв сировини i зростання виходу нафтополiмерних смол. На шд-ставi даних статистичноi обробки одержаних резуль-татiв дослщжень побудовано рiвняння регресiй та вибрано оптимальш технолопчш параметри процесу одержання нафтополiмерних смол iнiцiйованою кооль гомеризащею ненасичених вуглеводнiв фракцп С9 рщких побiчних продуктiв пiролiзу виробництва етилену: концентращя iнiцiатора три-трет-бутилпероксивiнiлсилану 0,074 моль/л, температура реакцп 473 К, тривалшть реакцii 6 год.
Лиература
1. Zohuriaan-Mehr, М. J. Petroleum Resins: An Overview [Text] / М. J. Zohuriaan-Mehr, Н. Omidian // J. M. S. Rev. Macromol. Chem. Phys. - 2000. - Vol. 40 (1). - P. 23-49.
2. Dariush, Salari. Petroleum Resin Preparation by Cationic Polymerization of Pyrolysis Gasoline [Text] / Dariush Salari, Azadeh Jodaei // Iranian Polymer Journal. - 2006. - № 15 (1). - Р. 55-64.
3. Думский, Ю. В. Нефтеполимерные смолы - заменители растительных масел в лакокрасочной промышленности [Текст] / Ю. В. Думский, А. Е. Мозгалев, В. А. Алферов и др. // Нефтепереработка и нефтехимия. - 2003. - № 11. - С. 36-38.
4. Думский, Ю. В. Нефтеполимерные смолы и новые возможности их использования [Текст] / Ю. В. Думский, Г Ф. Чередни-кова, С. Ю. Думский и др. // Лакокрасочные материалы и их применение. - 2007. - № 10. - С. 8-12.
5. Ахметов, С. А. Технология глубокой переработки нефти и газа [Текст] / С. А. Ахметов. - Уфа: Гилем, 2002. - 672 с.
6. Odian, G. Principles of Polymerization [Text] / G. Odian. - New-York, 2004. - 839p.
7. Lesnyak, V. P. Radical copolymerization of the C9 hydrocarbon fraction of liquid pyrolysis products with maleic anhydride [Text] / V. P. Lesnyak, D. I. Shiman, L. V. Gaponik and others // Russian Journal of Applied Chemistry. - 2007. - Vol. 80, № 5. - P. 822-827.
8. Шампаров, А. Г. Производство нефтеполимерных смол в ОАО «Завод «Сланцы» [Текст] / А. Г. Шампаров, В. В. Ермаков // Нефтепереработка и нефтехимия. - 2002. - № 10. - С. 27-30.
9. Думский, Ю. В. Химия и технология нефтеполимерных смол [Текст] / Ю. В. Думский, Б. И. Но, Г. М. Бутов. М.: Химия, 1999. - 312 с.
10. Мокрий, 6. М. Порiвняльна ощика методiв одержання нафтополiмерних смол [Текст] / 6. М. Мокрий, Б. О. Дзшяк, I. 6. Никулишин та ш. // Доповда НАН Украши. - 5 № - .1997. - С. 153-156.
-:-Я . п—:-:-
Дослиджено основн свiтовi тенденци переробки свинецьвм^ного пилу, визначено основт переваги та недолши цих способiв. Визначено, що для легкоплавкого та токсичного свинцю найбшьш перспективн низь-котемпературн процеси. За результатами термоди-намiчного аналiзу встановлено, що проведення процесу переробки свинецьвм^них шламiв за представленою технологieю сприяе тдвищенню економiчног ефектив-ностi процесу
Ключовi слова: свинцевий пил, акумуляторний брухт, короткобарабанна шч, карбонат натрю, сви-
нецьвм^ний шлам
□-□
Исследованы основные мировые тенденции переработки свинецсодержащей пыли, определены основные преимущества и недостатки этих способов. Определено, что для легкоплавкого и токсического свинца наиболее перспективные низкотемпературные процессы. По результатам термодинамического анализа установлено, что проведение процесса переработки свинецсодержащих шламов по представленной технологии способствует повышению экономической эффективности процесса
Ключевые слова: свинцовая пыль, аккумуляторный лом, короткобарабанная печь, карбонат натрия, сви-
нецсодержащий шлам -□ □-
УДК 699.4.432
АНАЛ1З МОЖЛИВОСТ1 Г1ДРО-МЕТАЛУРПЙНОТ ПЕРЕРОБКИ СВИНЕЦЬВМ1СНОГО
ШЛАМУ
В. М. Косенко
Кандидат техычних наук, доцент* О. В. Куб я к i н а *
E-mail: [email protected] *Кафедра металурги кольорових металiв 3anopi3bKa державна шженерна академiя пр. Ленша, 226, м. Зaпорiжжя, УкраТна, 69006
1. Вступ
В умовах сучасного розвитку технологш, техшки, а також враховуючи, що запаси корисних копалин у земнш кор1 з кожним роком все зменшуються, до-щльним стае переробляти промислов1 продукти плавильного передшу: шлаки, штейни, пил. В даному випадку розглядаеться переробка пилу, яку можливо проводити за кшькома технолопями [1, 2]. Одшею з яких е плавка в короткобарабаннш обертовш печ1, яка забезпечуе б1льш повне вилучення свинцю в сплав та е найб1льш штенсивним та керованим способом, на вщмшу вщ вiдбивноi та шахтноi плавки. Проте, не див-лячись на переваги процесу у короткобарабаннш печ^ в результат нього виходить пил з високим вмштом свинцю, що призводить до значних втрат цього цшного елемента.
Застосовуючи кнуючу систему пиловловлювання та вологу очистку, отримуемо шлами, яю iз-за знач-ного вмшту високотоксичного та, водночас, цшного свинцю потребують подальшоi переробки. Для цього шнують рiзноманiтнi способи, проте вони мають за-гальний недолж. Насамперед, при пiрометалургiйнiй обробщ з пило-газовою сумiшшю втрачаються таю щит компоненти, як свинець, сурма, миш'як тощо, що сприяе забрудненню оточуючого середовища. Також
на проведення цих процеав необхщш значш витрати енергоносив.
Одним i3 можливих способ1в покращення цього передшу е переробка шламiв у два етапи за допомогою гiдро- та пiропроцесiв. Тому пропонуеться на першому етат переробки свинецьвмкних шламiв застосовува-ти пдрометалургшну обробку, щоб перевести свинець в шшу сполуку, а всi шкiдливi речовини перейдуть у розчин. У якосп другого етапу переробки пропонуеться плавка у короткобарабаннш обертовш печь
Аналiз можливосп застосування технологи з пдро-металургiйною обробкою свинецьвмкних шламiв роз-чином соди е актуальним як своею економiчною, так i екологiчною складовою.
2. Лкературний огляд та постановка проблеми
В даний час в металурги вторинного свинцю за-стосовують переплавлення нерозд^енного акумуля-торного брухту в шахтнш печi. Присутнiсть хлору в брухп пов'язано з наявнiстю в ньому полiвшiлхлорид-них сепараторiв акумуляторiв. До 70 % хлору з брухту возгонюють у виглядi хлориду свинцю (PbCl2) [3]. Запобiгти утворенню летких хлоридiв свинцю не вдаеться ш в одному з iснуючих способiв переробки
©
