Научная статья на тему 'РЕАКЦИОННАЯ СПОСОБНОСТЬ МОДИФИЦИРОВАННЫХ БЕНТОНИТОВ В РЕАКЦИЯХ АЛКИЛИРОВАНИЯ БЕНЗОЛА ВЫСШИМИ а-ОЛЕФИНАМИ'

РЕАКЦИОННАЯ СПОСОБНОСТЬ МОДИФИЦИРОВАННЫХ БЕНТОНИТОВ В РЕАКЦИЯХ АЛКИЛИРОВАНИЯ БЕНЗОЛА ВЫСШИМИ а-ОЛЕФИНАМИ Текст научной статьи по специальности «Химические науки»

CC BY
77
19
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Аннотация научной статьи по химическим наукам, автор научной работы — Э. Р. Мустакимов, Э. В. Чиркунов, Х. Э. Харлампиди

Изучено влияние каталитических систем на основе H/NHş-формы природной бентонитовой глины, модифицированной ионами различных металлов (Be, Sr, Cd, Ca, Zn, Ba, Mg, Co, Nd/Ca, La/Ca, Nd/Ca/Co, Nd/Co, La/Ca/Co) на алкилирование бензола высшими а-олефинами СпН2п (п = 8,10, 12, 14, 16, 18, 20). Показано, что максимальный выход додецилбензола достигается при модификации глины солями лантана и неодима в сочетании с катионами кальция и кобальта.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по химическим наукам , автор научной работы — Э. Р. Мустакимов, Э. В. Чиркунов, Х. Э. Харлампиди

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

REACTIVITY OF MODIFIED BENTONITES IN REACTIONS OF BENZENE ALKYLATION BY HIGHER α-OLEFINS

Influence of catalytic systems on the base of the H/NH3-form of natural bentonitic clay modifying by ions of dif-ferent metals (Be, Sr, Cd, Ca, Zn, Ba, Mg, Co, Nd/Ca, La/Ca, Nd/Ca/Co, Nd/Co, La/Ca/Co) on alkylation reaction of ben-zene by higher α-olefins СnH2n (n = 8, 10, 12, 14, 16, 18, 20) was studied. It’s shown that the maximum yield of dodecyl-benzene is reached by means modification of clay by salts of a lanthanum and neodymium in combination with calcium and cobalt cations.

Текст научной работы на тему «РЕАКЦИОННАЯ СПОСОБНОСТЬ МОДИФИЦИРОВАННЫХ БЕНТОНИТОВ В РЕАКЦИЯХ АЛКИЛИРОВАНИЯ БЕНЗОЛА ВЫСШИМИ а-ОЛЕФИНАМИ»

(1H, H-5), 7,71 c (1H, H-2); v: 3345, 1628, 1513, 1395; выход 84%; сироп.

4-(1Д-бензимидазол-1-илметил)фенил^^-глюкопиранозид. 5H: 3,23-3,67 м (6H, H-2'/6'), 4,50 т (1H, OH), 4,82 д (1H, H-1', J12=7,2 Гц), 4,98-5,25 д (3H, OH), 5,42 с (2H, CH2), 6,99 д (2H, Hap0M-2), 7,19 м (2H, H-5,6), 7,27 д (2H, Иаром-3, J23=8,8 Гц), 7,52 д, 7,65 д (2H, H-4,7), 8,36 c (1H, H-2); v: 3345, 1628, 1513, 1395; выход 88%; т. пл. 219-220°.

4-(2-метил-1Д-имидазол-1-илметил)фенил^-D-глюкопиранозид. 5H: 2,61 с (3H, CH3), 3,21-3,65 м (6H, H-2'/6'), 4,34 м (1H, OH), 4,81 д (1H, H-1', J12=7,1 Гц), 4,89 м (3H, OH), 5,20 с (2H, CH2), 6,78 д (2H, ^.-2), 6,89 д (1H, H-4), 7,09 д (1H, H-5), 7,21 д (2H, Иаром-3, J23=8,4 Гц); v: 3345, 1628, 1513, 1395; выход 85%; сироп.

4-(1Д-1,2,3-бензотриазол-1-илметил)фенил^-D-глюкопиранозид. 5H: 3,10-3,67 м (6H, H-2'/6'), 4,20-4,65 уш. с. (1H, OH), 4,83 д (1H, H-1', .Ь=7,2 Гц), 4,85-5,45 уш. с. (3H, OH), 5,89 с (2H, CH2), 7,00 д (2H, Ц,ром.-2), 7,31 д (2H, Ивром.-3, J23=8,8 Гц), 7,39-7,50 м (2H, H-5,6), 7,84 д, 8,04 д (2H, H-4,7); v (моногидрат): 3385, 2882, 1619, 1514; выход 79%; т. пл. 118° (моногидрат), 203-204°.

4-(1Д-1,2,4-триазол-1-илметил)фенил^^-глюкопиранозид. 5H: 3,12-3,62 м (6H, H-2'/6'), 4,25 м (1H, OH), 4,88 д (1H, H-1', J12=7,3 Гц), 4,92-5,39 м (3H, OH), 5,31 с (2H, CH2), 6,77 д (2H, Иаром.-2),

Кафедра органической химии

7,20 д (2H, Hap0M.-3, J23=8,4 Гц), 7,97 c (1H, H-3), 8,58 с (1H, H-5); v: 3345, 1628, 1513, 1395; выход 80%; сироп.

ЛИТЕРАТУРА

1. Carini D.J. et al. J. Med. Chem. 1991. Vol. 34. № 8. P. 2525-2547.

2. Машковский М.Д. Лекарственные средства. М.: Новая волна. 2001. Ч. 2. С. 358 - 362.

3. Borgne M. et al. Bioorg. Med. Chem. Lett. 1999. №

9. P. 333-336.

4. Осянин В.А., Пурыгин П.П., Белоусова З.П.

Здравоохранение Башкортостана. 2002. №2. С. 126.

5. Wakselman M. et al. Bull. Soc. chim. France. 1973. № 3. P. 1179-1183.

6. Bulger P.G. et al. Tetrahedron Letters. 2000. Vol. 41. P. 1297-1301.

7. Яворский А.Э. и др. Химия гетероцикл. соединений. 1988. № 2. С. 198-202.

8. Хиля В.П., Пивоваренко В.Г., Бабичев Ф.С. Укр. хим. ж. 1986. Т. 52. № 2. С. 187-192.

9. Бочков А.Ф., Афанасьев В.А., Заиков Г.Е. Образование и расщепление гликозидных связей. М.: Наука. 1978. С. 25-26.

10. Соколов В.М. и др. Ж. общей химии. 1980. Т. 50. Вып. 6. С. 1401-1405.

11. Mahling J.-A., Schmidt R.R. Synthesis. 1993. P. 325328.

12. Smiths E. et al. J. Chem. Soc. Perkin Trans. 1. 1996. P. 2873-2877.

УДК 66.095.253.7

Э.Р. МУСТАКИМОВ, Э.В. ЧИРКУНОВ, Х.Э. ХАРЛАМПИДИ

РЕАКЦИОННАЯ СПОСОБНОСТЬ МОДИФИЦИРОВАННЫХ БЕНТОНИТОВ В РЕАКЦИЯХ

АЛКИЛИРОВАНИЯ БЕНЗОЛА ВЫСШИМИ а-ОЛЕФИНАМИ

(Казанский государственный технологический университет, Казань)

Изучено влияние каталитических систем на основе И/ЫНз-формы природной бентонитовой глины, модифицированной ионами различных металлов (Ве, Sr, Сй, Са, 2п, Ва, Mg, Со, Ый/Са, Ьа/Са, Ый/Са/Со, Ый/Со, Ьа/Са/Со) на алкилирование бензола высшими а-олефинами СпИ2п (п = 8,10, 12, 14, 16, 18, 20).

Показано, что максимальный выход додецилбензола достигается при модификации глины солями лантана и неодима в сочетании с катионами кальция и кобальта.

В настоящее время при алкилировании ароматических углеводородов (АРУ), в частности бензола, олефинами преобладающее значение имеет хлорид алюминия, который отличается наибольшей активностью из всех доступных апротон-

ных кислот [1]. Созданы также сверхактивные катализаторы, состоящие из смесей солей металлов переменной валентности с хлоридом алюминия [2]. Однако катализаторы (КТ) на основе А1С13 имеют ряд существенных недостатков - слож-

ность очистки целевых продуктов, значительным выход полиалкилбензолов, необходимость установки колонны азеотропной осушки бензола, двух нейтрализационных и промывных колонн, образование большого объема сточных вод при разложении кислого алкилата, сильная коррозия оборудования [3]. В связи с этим в последние годы большое внимание уделяется синтетическим цеолитам, модифицированным катионами редкоземельных элементов [4]. Однако, высокая стоимость модифицированных цеолитных катализаторов вызывает необходимость поиска новых каталитических систем на базе дешевого и доступного сырья, в частности природных бентонитов. Возможность их использования в реакциях алкилирования бензола высшими а-олефинами показана в работе [5].

Целью настоящей работы является изучение каталитических свойств модифицированных природных бентонитов и влияния различных параметров процесса на его показатели.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

Для получения катализатора была использована природная глина, характеристики которой по данным рентгенодифрактометрического анализа следующие: глинистость - 98 %, монтмориллонит свободный - 40 %, смешанно-слойная фаза (слюда : монтмориллонит - 30 : 70) - 41 %, гидрослюда - 9 %, хлорит - 10 %. Химический состав бентонитовой глины, мас. %: №20 - 0.4; К20 - 2.07; А1203 -18; 8Ю2 - 56.5; СаО - 1.84; МеО - 2.99; Бе20з -8.23; БеО - 0.43; ТЮ2 - 1.08; Н2О - 5.15.

Методика приготовления Н/КН3-формы природного бентонита следующая: глину дробили на куски диаметром 0.5 - 2 мм и промывали несколько раз дистиллированной водой. Затем верхний слой, представляющий собой глинистую суспензию, сливали. Свободный монтмориллонит сушили, заливали горячим раствором (80 °С) хлористого аммония и перемешивали в колбе 2 - 4 ч. После этого осадок отделяли и дважды промывали дистиллированной водой. Подобную операцию проводили дважды. После этого осадок сушили при 150 °С и термоак-тивировали при 300 °С в течение 4 ч.

Модифицированный бентонит готовили обработкой его Н/КН3-формы солями металлов в течение 12 ч при комнатной температуре. Затем раствор упаривали, осадок подвергали сушке и термоактивации при 375 °С в течение 4 ч.

Смесь реагентов и катализатора нагревали при перемешивании в колбе или автоклаве до определенной температуры, которую поддерживали в течение заданного времени. После охлаждения реактора реакционную массу разделяли фильтро-

ванием. Осадок промывали бензолом в фильтрат. От фильтрата отгоняли бензол и остаток подвергали разгонке под вакуумом (Р = 400 Па) на несколько фракций.

Полученные продукты исследовали путем определения молекулярной массы, показателя преломления, плотности и температуры кипения, а также по данным ИК- и ЯМР ^-спектроскопии. ИК-спектры снимали на спектрометре 8ресоМ 75 1Я. ЯМР 'Н-спектры получены на спектрометрах Уайап 0ешть200, Бгцкег WM-250 и Уайап Т-60 при 34.5 °С с внешним или внутренним стандартом ТМС в СБС13 или в СС14.

ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ

Первая серия опытов была проведена при 80 °С и атмосферном давлении в присутствии Н/КН3-формы природного бентонита. Для алкили-рования использовали узкие фракции а-олефинов С8Н^, С10Н20, С12Н24, С14Н28, С16Н32, С18Н36. Состав продуктов алкилирования и их физико-химические характеристики представлены в табл.1.

Во всех опытах первая фракция - не прореагировавший исходный а-олефин. Вывод об этом сделан на основе анализа спектральных характеристик продукта и физико-химических констант.

Вторая фракция представляет собой продукт монозамещения, а кубовый остаток - преимущественно диалкилбензол с некоторым содержанием полиалкилбензолов. Об этом свидетельствуют данные табл.1 и ИК-спектров. В ЯМР 1Н-спектрах соотношение интегральных интенсивно-стей алкильных и ароматических протонов отвечает моноалкилбензолу и диалкилбензолу соответственно для второй фракции и кубового остатка.

Как следует из полученных данных, выход монозамещенных бензолов колеблется в широком интервале и составляет 83.1 % при алкилировании бензола олефином С12Н24. С увеличением длины алкильной цепи в ряду С8Н16 - С12Н24 выход моно-алкилбензолов растет, а затем в ряду С12Н24 -С18Н36 падает. Выход диалкилбензолов растет с увеличением молекулярной массы олефинов в ряду С8Н16 - С18Н36 и для С18Н36 составляет 23.4 %.

Различие в реакционной способности оле-финов можно объяснить следующим. С удлинением углеводородной цепи олефинов их адсорбция и заполнение больших полостей каркасной структуры монтмориллонита уменьшается и, как следствие, падает скорость протекания побочных реакций по отношению к реакции алкилирования. В пользу этого свидетельствуют данные по адсорбции н-алканов в работе [6]. Дальнейшее увеличение длины цепи (С12Н24 и далее) видимо приводит

к тому, что доступность реакционных центров, участвующих в процессе алкилирования, уменьшается и конверсия олефинов падает. При этом с более высокой скоростью протекает образование дипроизводных из-за более легкой десорбции образовавшихся продуктов.

С целью увеличения выхода монозамещен-ного производного бензола следующая серия опытов была проведена при 250 °С в автоклаве, при

Состав продуктов алкилирования бензола а физико-химические характеристики. Т = 80 бензол : катализатор - 1 :

этом давление в реакторе составляло 5 - 10 атм. Состав продуктов алкилирования и их физико-химические характеристики представлены в табл.2. Сравнивая табл.1 и табл.2, можно сделать следующий вывод: с увеличением температуры реакции с 80 °С до 250 °С, несмотря на уменьшение продолжительности реакции с 2 до 1 часа, общий выход продуктов реакции растет. При этом реакция сдвигается в сторону образования диалкилбензола.

Таблица 1.

-олефинами на Н/ЫН3-форме бентонита и их °С, олефин : бензол - 1 : 10 (мольное), 1 (массовое), время - 2 ч.

№ Олефин Продукты Температура кипения фракции, °С Показатель преломления, ис20 М, г/моль Плотность, г/мл Выход продуктов на превращенный олефин, %

1. С8Н16 I фр. 59 - 62 1.413 111 - -

II фр. 97 - 102 1.470 193 0.8502 81.0

куб. ост. - 1.462 309 0.8483 7.8

2. С10Н20 I фр. 72 - 75 1.422 140 - -

II фр. 114 - 121 1.477 214 0.8494 82.4

куб. ост. - 1.465 364 0.8479 10.1

3. С12Н24 I фр. 85 - 89 1.433 166 - -

II фр. 135 - 139 1.479 245 0.8485 83.1

куб. ост. - 1.466 417 0.8473 11.3

4. С14Н28 I фр. 106 - 110 1.437 193 - -

II фр. 167 - 170 1.482 276 0.8460 68.9

куб. ост. - 1.467 475 0.8451 18.6

5. С16Н32 I фр. 126 - 131 1.442 223 - -

II фр. 194 - 201 1.484 299 0.8443 55.2

куб. ост. - 1.469 531 0.8435 21.8

6. С18Н36 I фр. 143 - 148 1.447 250 - -

II фр. 219 - 223 1.485 327 0.8427 51.1

куб. ост. - 1.470 584 0.8421 23.4

Таблица 2.

Состав продуктов алкилирования бензола а-олефинами на Н/ЫН3-форме бентонита и их физико-химические характеристики. Т = 250 °С, олефин : бензол - 1 : 10 (мольное), бензол : катализатор - 1 : 1 (массовое), время - 1 ч.

№ Олефин Продукты Температура кипения фракции, °С Показатель преломления, ис20 М, г/моль Плотность, г/мл Выход продуктов на превращенный олефин, %

1. С12Н24 I фр. 84 - 88 1.433 166 - -

II фр. 136 - 140 1.480 245 0.8483 75.6

куб. ост. - 1.465 417 0.8475 23.3

2. С14Н28 I фр. 107 - 109 1.436 193 - -

II фр. 166 - 168 1.483 276 0.8459 65.1

куб. ост. - 1.467 475 0.8452 29.8

3. С16Н32 I фр. 127 - 130 1.441 223 - -

II фр. 193 - 198 1.484 299 0.8444 50.7

куб. ост. - 1.471 531 0.8434 28.9

4. С18Н36 I фр. 145 - 149 1.445 250 - -

II фр. 221 - 226 1.486 327 0.8428 42.3

куб. ост. - 1.472 584 0.8419 35.1

5. С20Н40 I фр. 163 - 171 1.447 278 - -

II фр. 254 - 263 1.487 354 0.8416 32.7

куб. ост. - 1.474 643 0.8407 36.2

Таблица 3.

Каталитические свойства Н/ЫН3-формы природной бентонитовой глины, модифицированной солями металлов постоянной и переменной валентности в реакции алкилирования бензола додеценом-1 (температура реакции - 80 °С, олефин : бензол - 1 : 10 (мольное), бензол : катализатор - 1 : 1 (массовое), время реакции - 2 часа).

№ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

Форма катализатора И/ КИ3- Ве- Бг- Са- Са- гп- Ва- М- Со- ка/ Са- Ьа/ Са- ка/ Са/ Со- ка/ Со- Ьа/ Са/ Со-

Выход додецилбен-зола на превращенный олефин, % 83.1 82.9 83.1 83.3 83.6 84.1 84.5 88.1 89.7 92.4 93.1 94.2 96.1 95.1

Проведенная серия опытов показала, что И/КИ3-форма бентонита является эффективным катализатором процесса алкилирования бензола и позволяет получать как моно-, так и диалкилбен-золы с достаточно высокими выходами.

В следующей серии опытов были изучены образцы И/КИ3-формы бентонитовой глины, модифицированной ионами металлов Ве, 8г, Са, Са, гп, Ва, М§, Со, Ш/Са, Ьа/Са, Ка/Са/Со, Ш/Со, Ьа/Са/Со, использованные в качестве катализаторов реакции алкилирования бензола додеценом-1. Полученные данные представлены в табл.3.

Из полученных данных следует, что высокие выходы додецилбензола достигаются как при введении в И/КИ3-форму бентонита катионов кобальта, так и при модификации катализатора солями лантана и неодима в сочетании с ионами кальция и кобальта. Увеличение выхода продуктов при модификации природной глины солями металлов второй группы по сравнению И/КИ3-формой связано, по-видимому с тем, что при высокотемпературной обработке обменные катионы Ме2+ перемещаются из больших полостей, где протекает каталитическая реакция, в недоступные места каркасной решетки бентонита и стабилизируют ее. При этом, активность катализатора возрастает. Такое же объяснение дано в работе [7].

Повышение каталитической активности и селективности по моноалкилбензолу модифицированных солями кобальта природных бентонитов связано с возрастанием кислотности вследствие образования аквакомплекса [Со(И20)6]2+ в больших полостях каркасной структуры монтмориллонита и его дальнейшего превращения при термической обработке [7]. Результатом гидролиза аква-комплекса является появление свободного протона, дающего с кислородом решетки структурную ОН-группу и образование новой ОН-группы, связанной непосредственно с обменным катионом. Вследствие этого на поверхности катализатора появляется спектр кислотных центров.

Увеличение селективности при модификации природной глины солями лантана и неодима можно объяснить следующим. Согласно [8], катионы редкоземельных элементов (РЗЭ) выполняют роль кислотных центров Льюиса, обладающих большим числом электронных вакансий. Ими же являются также РЗЭ(И0)2+ (I); -А1- (II) и -81+-(III). Поскольку для протекания реакции алкили-рования бензола олефинами необходимы сильные кислотные центры, то центры II и III не будут принимать участия в этой реакции. Образование центров I связывают с расщеплением воды в электростатическом поле катиона лантаноида на протон и гидроксильную группу, причем протон образует бренстедовский кислотный центр. Поэтому РЗЭ-формы всегда содержат кислотные 0И-группы. Наряду с формой I кислотный центр Льюиса на базе катиона РЗЭ может содержать и две ОИ-группы РЗЭ (0И)21+ (IV). Последний локализован возле центрального из трех атомов алюминия, отрицательные заряды которых компенсируют катион РЗЭ с одновременным образованием двух кислотных центров Бренстеда. Взаимодействие протонных и апротонных центров, и их взаимное участие в процессе алкилирования приводит к возрастанию подвижности протона благодаря индукционному влиянию Льюисовского кислотного центра на электронную пару кислотной 0И-группы. Такое сочетание протонного и апротонно-го центров представляет собой активный центр, вследствие чего активность и селективность катализатора возрастает.

Вместе с тем, как видно из табл.3, использование в реакции алкилирования модифицированных солями РЗЭ природных глин, по сравнению с кобальтсодержащим катализатором, не дает заметного увеличения выхода додецилбензола и экономически нецелесообразно. Поэтому наибольший интерес представляет катализатор, полученный путем модификации И/КИ3-формы бентонитовой глины ионами кобальта.

Оптимизация процесса алкилирования бензола а-олефином Ci2H24 проведена в присутствии вышеуказанного катализатора. Планирование эксперимента предполагало построение модели второго порядка с целью поиска оптимальных условий ведения процесса. План эксперимента был сгенерирован в программе "DStat". По матрице эксперимента проведены реакции алкилирования бензола а-олефином С12Н24. Исходные данные представлены в табл.4. Условия проведения реакции и выходы моноалкилбензолов представлены в табл.5.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Расчет коэффициентов регрессии проводился средствами пакета "Excel". Для этого матрица эксперимента была внесена на лист книги "Excel" и к ней были добавлены два столбца: Уэкс. - экспериментальные данные, Урасч - расчетные данные на основании предлагаемого полинома второго порядка согласно формулы:

n n n

Урасч = ao + £ ai Xi + £ a4 X, XJ + £ au X,2 (1), 1=1 i,j=i i=i

, * j

где а0, аi, aiJ, aii - неизвестные коэффициенты уравнения регрессии, n - число независимых факторов.

На основании проведенных расчетов было получено уравнение регрессии для кодированных значений входных факторов: Урасч =62.055-2.717Х1+7.839Х2+11.980Х4+ +5.828Х1-Х2+4.573Х1-Х4-4.276Х2-Х4-1.250Хз'Х4+ +34.276Х12-3.968Х22-14.007Хз2+8.572Х42 (2).

Коэффициенты Х3, Х1-Х3 и Х2-Х3 незначимы и члены с ними отсутствуют. На основании уравнения (2) определены оптимальные значения параметров процесса (входных факторов): температура (Х1) - 160 °С, время (Х2) - 1.86 часа, бензол : олефин (Х3 : 1) - 7.3884 : 1, бензол : бентонит (1 : Х4) - 1 : 1. Максимальное значение выходной функции (У) - 96.33 %.

Проведена реакция алкилирования бензола олефином С12Н24 в найденных оптимальных условиях и выход продукта составил 96.2 %.

На основании полученных экспериментальных результатов можно сделать вывод, что использование природных бентонитовых глин, модифицированных ионами различных металлов, можно использовать для получения высших ал-килбензолов.

Таблица 4.

Исходные данные.

Факторы X1 X2 X3 X4

Имена Температура Время Бензол : Олефин Бензол : Бентонит

Размерность °C час X3 : 1 (мольное) 1 : X4 (массовое)

Нижняя граница 80 1.5 5 0.5

Верхняя граница 160 2.5 10 1.0

Таблица 5.

Условия проведения реакций алкилирования бензола а-олефином С12И24 в присутствии Со-модифицированного бентонита и выходы моноалкилбензолов.

№ Т, °С Время, ч Бензол : Олефин, мольные части Бензол : Бентонит, весовые части Выход моноалкилбензола, %

1. 80 1.5 5 : 1 1 : 0.5 80.3

2. 160 2.5 5 : 1 1 : 1 91.2

3. 160 1.5 10 : 1 1 : 1 85.2

4. 160 2.5 10 : 1 1 : 0.5 83.7

5. 80 2.5 10 : 1 1 : 1 85.4

6. 80 2.5 10 : 1 1 : 0.5 84.8

7. 80 1.5 10 : 1 1 : 1 87.2

8. 160 1.5 10 : 1 1 : 0.5 73.2

9. 80 2.5 5 : 1 1 : 1 87.1

10. 160 2.5 5 : 1 1 : 0.5 83.3

11. 160 1.5 5 : 1 1 : 1 85.3

12. 120 2.0 5 : 1 1 : 0.75 72.3

13. 120 1.5 7.5 : 1 1 : 0.75 73.0

14. 120 2.0 7.5 : 1 1 : 0.5 75.5

15. 80 2.0 7.5 : 1 1 : 0.75 87.5

ЛИТЕРАТУРА

1. Серебряков Б.Р. и др. Высшие олефины. Л.: Химия. 1984. С. 262.

2. Полубенцева М.Ф., Дуганова В.В., Михайленко Г.А. ЖОХ. 1996. Т. 66. Вып. 4. С. 623 - 629.

3. Галинский А.А., Васильев А.А. Нефтехимия. 1995. Т. 35. № 2. С. 148.

4. Васильев А.Н., Галинский А.А. ЖПХ. 1994. Т. 67. № 11. С. 1846 - 1849.

5. Imai T., Kocal A. J. United States Patent. 1991. № 5043511.

6. Галич П.Н., Мусиенко В.П. Укр. хим. журнал, 1981. Т. 47. № 4. С. 373.

7. Топчиева К.В., Тхоанг Х.Ш. Активность и физико-химические свойства высококремнистых цеолитов и цеолитсодержащих катализаторов. М.: Издательство Московского университета. 1976. С. 140.

8. Васильев А.Н., Галич П.Н. Нефтехимия. 1997. Т. 37. № 1. С. 3 - 9.

Кафедра общей химической технологии

УДК 620. 193

И.В. ПЕТРОВА, Л.Е. ЦЫГАНКОВА, Е.С. ИВАНОВ, И.Н. ШЕРСТОБИТОВА

ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАЩИТНОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ИНГИБИТОРОВ ОЛАЗОЛА И ПГУ-2 В СЛАБОКИСЛЫХ СЕРОВОДОРОДНО-УГЛЕКИСЛОТНЫХ СРЕДАХ

(Тамбовский государственный университет им. Г.Р. Державина, Всероссийский институт коррозии, Пермский государственный университет)

Изучены Олазол и ПГУ-2 как ингибиторы сероводородной и углекислотной коррозии стали Ст3. Исследовано влияние концентрации ингибиторов, состава среды и условий эксперимента. Проанализирован механизм ингибиторной защиты.

Для борьбы с углекислотной и сероводородной коррозией стали широко используются азотсодержащие соединения, в частности, первичные и вторичные амины, гетероциклические амины, амиды, пиридины и другие, что во многом обусловлено их основными свойствами [1 - 4].

В качестве ингибиторов кислотной коррозии в данной работе изучены: азотсодержащее органическое соединение с условным названием ПГУ-2 (производное антипирина и акридина) и продукт конденсации недистиллированных талло-вых кислот и ПЭПА (полиэтиленполиамин) марки А (Олазол), где действующим началом являются амиды и соединения, имеющие циклическое ими-дазолиновое кольцо.

МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА Коррозионные испытания и электрохимические измерения проводили при 20 °С в разбавленных растворах соляной кислоты (0,005 - 0,1 м) и модельных средах (М), имитирующих пластовые воды нефтяных месторождений, состава: М 1: 17 г/л КаС1; 0,2 г/л СаС12; 0,2 г/л МмС12; 0,8 г/л КаИС03.

М 2: 16,25 г/л МмС12-6 И20; 0,14 г/л Са80^2 И20;

17,1 CaCl2; 163 г/л NaCl, насыщенных СО2 и Н^ порознь и одновременно.

Насыщение углекислым газом (1,7 г/л) контролировалось гравиметрически, сероводород (100 - 400 мг/л) в растворе образовывался по реакции рассчитанного количества Na2S с избытком HCl. Ряд опытов проведен в условиях избыточного давления СО2 (1 - 2 ат) в пластмассовых сосудах емкостью 1 л, оборудованных герметичными крышками с ниппельными клапанами и держателями для крепления нейлоновых нитей со стальными образцами. Концентрация ингибиторов варьировалась в пределах 5 - 200 мг/л, время экспозиции электродов составляло 24 ч. Защитную эффективность ингибиторов (Z,%) рассчитывали на основании гравиметрических коррозионных испытаний, которые проводились по общепринятой методике [5], по формуле:

Z = (K0 - K) / K0 ■ 100 %, где K0 и K - скорость коррозии в неингибирован-ных и ингибированных растворах, соответственно.

Поляризационные измерения, выполненные по потенциостатической методике в трехэлек-тродной ячейке с разделенным анодным и катод-

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.