Проектирование безопасных химических процессов Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

УДК 665.753,1:665.7.038.5

ЗАМЕДЛЕНИЕ ОКИСЛИТЕЛЬНЫХ ПРОЦЕССОВ ПРИ ХРАНЕНИИ ДИЗЕЛЬНЫХ ТОПЛИВ © В.И. Вмглорокпч. С.А. Нагорнов*, С.В. Ромапиова*

Тамбов. Тамбовский государственный университет им. Г. Г. Державина.

* Тамбов, ВШГГиИ

Возрастающий спрос на нефтепродукты приводит к производству топлив из тяжелой, высоковязкой нефти с повышенным содержанием серы и др\тих примесей, вовлечешоо в состав товарных тотив гфод\тстов вторичной переработки нефти. Топлива с такими компонентами характеризуются низкой стабильностью, показатели качества их при хранении заметно снижаются. Это обусловливает поиск "‘ффективных стабилизирующих присадок, т.к. традиционно применяемые антиокислители в таких топливах малоэффективны. Скорость окисления увеличивается из-за каталитического действия металлических поверхностей резервуаров и трубопроводов, продуктов коррозии. ПОКрЫВаЮЩИХ эти поверхности.

Увеличить химическую стабильность светлых не<|>-тепродуктов можно введением присадок-деактиваторов металлов, связывающих ионы металлов в прочные комплексы, не способные катализировать реакцию окисления.

Нами синтезирован ряд о,о'-дигидроксиазосоеди-нений и впервые изучена возможность применения их в качестве деактиваторов металлов.

Стабилизирующую эффективность присадок определяли специальным квалификациошшм методом, имитирующим длительное хранение топлива, по изменению в ходе экспериме1Ш1 ряда показателей качества: содержание фактических смол, кислотность, оптическая плотность, количество образующегося осадка.

В результате іфоведеншлх испытаний показано, что соединения этого класса в концентрации 10 мг/л повышают химическую и физическую стабильность дизельных топлив Абсолютные значения измеряемых показателей (кроме оптической плотности) в образцах топлива с присадками значительно ниже, чем в контрольном образце Увеличение концентрации іфисадки в два раза способствует уменьшению кислотност* топлива. но не оказывает значіггельного влияния на изменение количества осадка и фактических смол.

Наибольший -ч|х^ект прояяляют іфисадки. в которых молекула дішосоставляющей содержит атом хлора, а в качестве азосоставляюіцей выст\пает 1,3-;ватід-роксибе!оол.

Различие в стабилюирующем действии между про-тонированной и непротонированной формами присадок невелючо. оно заметно сказывается только на изменении кислотности топлива.

Соедшіения. молекулы которых содержат атом ^тора. проявлянэт дисперпф>ющие свойства, в 5...7 раз снижая количество осадка, образ\ющегося при окисіеіши.

По механизму действия изучаемые соединения можно отнести к классу деактиваторов металлов. Они образуют прочные внугрикомплексные соли хелатного строения, в которых атомы кислорода присадки связываются с металлом ионной связью, а атомы азота - ко-ординациоююй. Атом металла надежно экрашфован и не способен оказывать каталитическое действие на окислительные процессы в топливе.

УДК 541.459.77.492

ТРОЙНАЯ ВЗАИМНАЯ СИСТЕМА ВЫТЕСНЕНИЯ Т1СаС14+ЗТ1 = 4Т1С1+Са

© Ю. П. Афиногенов

Воронеж, Воронежский государственный университет

Методом дифференциально-термі(ческого анализа изучена тройная взаимная система вьгтеснешія ТЮаС14 + ЗТ1 = 4Т1С1 + Оа в расплавленном состояшш. Исследованы диагональные разрезы ТЮаС1*-Т1 и Т1С1-Оа квадрата состава взаимной системы, бинарная система ТЮаСІг-Оа.

Показано, что хлористый таллий и тетрахлорталлат таллия устойчивы по отношению к галлию. Диаграммы плавности систем ПСМЗа и ТЮаС1.г-Оа характеризуются расслаиванием солевой и металлической фаз. Диагональный разрез Т1С1-Са является стабильным.

Исследование диагонального разреза ТЮаС1^-Т1 позволило установить, что соединение ТЮаС14 неус-

тойчиво по отпошешоо к металлическому таллию. В пределах содержания в исходных сплавах до 75 мол.% Т1 из расплавов после установления равновесия кристаллизуется чистый галлий и солевые сплавы Т1С1 + + ТЮаС14. Предельному составу отвечает реакция ТЮаС14+ ЗТІ = 4Т1С1 + Са

Увеличение содержания таллия в исходных составах сверх 75 моль % приводит к отслаиванию таллий-гахлиевых сплавов и чистого хлористого таллия. Диагональный разрез ТЮаСІ^-ТІ нестабилен.

Стабильный разрез Т1С1—Оа разбивает квадрат состава взаимной системы вытеснения на две простые тройные смешанные системы. Диаграмма плавности

системы ТІ—Т1С1—Оа представлен горизонтальными поверхностями кристаллизации чистого хлористого таллия (430° С), эвтектических сплавов Т1 + ва (27,5° С), полиморфного превращения тахлия (222,5° С) и монотектиче-ского процесса при 285° С. Диаграмма плавкости системы Т1С1-ТЮаСІ4-<ла характеризуется наличием изотермических поверхностей кристаллизации чистого гахлия (30° С), эвтектических солевых сплавов Т1С1 + + ТЮаСЦ (230° С) и сложной поверхности ликвидуса, отражающей форму лито"» ликвидуса бинарной солевой системы Т1С1-ТЮаСІ4 (эвтектическая схема плавления).

Исследованная система относится к типу необратимо-взаимных систем вытеснения.

УДК 66.02 .09.001.25

ПРОЕКТИРОВАНИЕ БЕЗОПАСНЫХ ХИМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ

© С.И. Дворецкий, Д.С. Дворецкий

Тамбов, Техначогический институт Тамбовского государственного технического университета

Дальнейшая интенсификация химических процессов приводит к использованию высоких температур и давлений, ультразвука и микроволнового излучения, применению высокоактивных и токсичных соедине-ний. При этом неизбежно возникает проблема инженерного оформлеїшя и обеспечения безопасности вы-сокоинтенсивных химических процессов.

Для успешного решешія этой проблемы требуется детальное исследование процессов химических превращений, тепло- и массообмена в реакторе, определение тепловых эффектов химических реакций, теплот фазовых превращеїшй и теплофизических свойств реагентов в различных фазовых состояниях, а также ис-стедование критических режимов и определение предельных значений параметров химического процесса, при достижении которых он выходит за пределы управляемости.

Проектироваїше безопасного химического процесса сводится к выбору аппаратурного оформления, расчету конструктивных и режимных параметров, разработке автоматической системы защиты. При оптимальном проектировании наиболее эффективным является математическое моделирование. Химические процессы осуществляются в различных реакторах: колонных и трубчатых (для проведения каталитических процессов), емкостных с перемешиванием и теплообменными устройствами в виде рубашек, встроенных змеевиков и выносных теплообменников С циркуляционным насосом (для жидкофазных химических процессов). Математическая модель химического процесса предстааляет собой нелинейные уравнения кинетики, описывающие скоро-

сти химических ггревращешо! и теаловыделешш, гидро-динамики потоков и тепломассообмена в реакторе.

Таким образом, при проектировании безопасных химических процессов возникает принципиально новое требование: гарантировать выполнение технологических, экологических и условий безопасности осутцест-влеш!я (эксплуатации) химического процесса с заданной (достаточно высокой, например, р = 0,95) вероятностью р. Это требование обусловлено еще и тем, что при проектировании новых химических процессов часть физико-химических свойств веществ и материалов, кинетических характеристик и других данных может быть известна недостаточно точно, а некоторые параметры процесса (напри.\!ер исходные концентрации реагирующих веществ) могут непредсказуемо изменяться в заданных нредетах в процессе производства. Следовательно, необходимо учитывать «неопределенность» исходных данных и при проектировании обеспечивать требуемый запас «технологического и технического ресурса», гарантирующего безопасное и экономичное функционирование химического производства независимо от истинных значений неопределенных параметров £ ( лишь бы эти значения не выходили за пределы заданных интервалов 4еЕ = • учитываемых при про-

ектировании).

Математически задача оптимального проектирования с учетом выполнения технологических, экологических и условий безопасности высокоинтенсивного химического процесса может быть сформулирована в следующем виде (1 ]: требуется найти ш-мерный вектор постоянных величин А* - (а*,а2,...,ос^], векторы