Получение и исследование свойств растворителей из газоконденсата и разработка их технологий тема автореферата и диссертации по химии, 02.00.13 ВАК РФ

АКАДЕМИЯ НАУК РЕСПУБЛИКИ УЗБЕКИСТАН ИНСТИТУТ ХИМИИ

На правах рукописи

С АМ У КО И ТУЛКУН ИРГАШЕВИЧ

УДК 665. 5, 547. 912

ПОЛУЧЕНИЕ И ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ РАСТВОРИТЕЛЕЙ ИЗ ГАЗОКОНДЕНСАТА И РАЗРАБОТКА ИХ ТЕХНОЛОГИЙ

Специальность 02. 00. 13 - Нефтехимия

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Ташкент - 1998

Работа выполнена в лаборатории "Химическая переработка газа" Института химии АН РУз.

Научный руководитель: кандидат химических наук,

С.Н.С. АЛИМОВ A.A.

Официальные оппоненты: доктор технических наук,

профессор КАРИМОВ Р.Х. кандидат технических наук, доцент ТУРАБДЖАНОВ С.М.

Ведущая организация: Ташкентский химико-технологический

институт

Защита диссертации состоится "ß/)" J^üJi 1998 г. в Y 'Z- часов на заседании специализированного совета Д .015.13.01 при институте химии АН РУз.

Отзывы и замечания просим направлять по адресу: 700170, г. Ташкент, ул. академика X. Абдуллаева, 77-а, Институт химии АН РУз, ученому секретарю Совета.

С диссертацией можно ознакомится в Фундаментальной библиотеке Академии наук РУз (г. Ташкент, ул. МуминоваДЗ).

Автореферат разослан 1998 г.

Ученый секретарь специализированного совета, д.х.н., профессор

Муминов С.З.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работа. Газоконденсат (ГК)-как химическое сырьё практически до настоящего времени не рассматривался, его перерабатывают по схеме нефтепереработки в топливо.Раскрытие возможности ГК как химического сырья и изыскание способов нефтехимического использования и получение из него новых материалов(растворителей, органодиеперсных систем и др.) является актуальным и имеет большой научно-практический интерес. При этом разработка наиболее простых технологий получения и эффективного их•применения такке имеет существенное значение для удовлетворения потребности отраслей народного хозяйства, в этих материалах.Рассматриваемая диссертационная работа отвечает одному из наиболее необходимому вопросу нефтехимии, в частности получения углеводородных растворителей из ГК.Работа выполнялась в соответствии с тематическим планом НИР,проводимых в Институте химии АН РУз 3.3"Разработка эффективных технологии добычи,комплексной переработки и оценки .минерального сырья,нефти и газа",а также с координа-ционнш- планом по проблеме 3.3.9."Разработка технологии очистку природного газа абсорбентами и получения растворителей из газоконденсата" N Гос.регистр.01.9?.ООО.5228.

Цель» работа является создание технологии получения системных растворителей типа "Уайт-спирит" и "Сольвент" на производственной базе "Щуртангаз" из газоконденеата Шуртаяского месторождения газа,а также исследование их физико-химических и зксплутационных свойств.

3 связи с этим были поставлены и решены следующие задачи:

- произвести научно-практический анализ известных литературных материалов, посвященных исследованиям и разработке практического опыта получения, а также применения растворителей; рассмотрены теоретические вопросы химии и реологии растворов;

- разработать методики анализа и объекта исследования -ГК, а также вспомогательных материалов, зкстрагентов и

■ „экспериментальных средств;

-.разработать технологию системных растворителей ГК-ЛКЫ

- г -

120/160; ГК-ЛКМ 160/220; ГК-ЛКМ 120/220; *

- изучение фазового равновесия системы при различных соотношениях ароматические углеводороды (АУ):экстра-ген т: нафтеновые + алифатические углеводороды, где предлагаемые зкстрагенты обеспечивают равновесное состояние системы в любых их содержаниях,сольватируя АУ из смеси;

- проведение комплексных исследований физико-химических \ коллоидно-химических свойств растворителей и их органо-дислерсий (лаков, красок, эмалей и др.) со связующими.

- изучить технологические процессы экстракционного извлечения бензола, толуола и суммы АУ на основе подбора новых экстрагентов при разработке их эффективного соотношения и условия.Подбор состава компонентов композиционных экстрагентов с достижением на их основе наиболее существенного извлечения (80-95% мае.) АУ из смеси углеводородов.

Научная новизна работы заключается в том,что впервые изучено фазовое равновесие системы при извлечении ароматических углеводородов из ГК. Изучена кинетика и механизм экстракции АУ из фракции РК с качественно новыми зкетрагента-ми.В -результате научно-практических изысканий предложены оригиналные технологии получения серии растворителей:смесе-вых, композиционных и индивидуальных из газоконденсата,а также показаны возможности использования ГК в качестве сырья для 'получения ароматических углеводородов.

Практическая ценность работы заключается в удачном выборе объекта исследования:газоконденсата в качестве химического сырья и при его стабилизации по сочетаемой схеме.Путем не сложного' дополнения к установке стабилизации ГК на ГПУ "Шур-тангаз" создана технологическая схема узла получения этих растворителей, (годичный объём на растворители из серии ГК-ЖМ только Ташкентской . фирмы "Рангли лок" 5 тыс. т/г од). Решен вопрос наработки опытной партии (50 т.) растворителя ГК-ЛКМ 120/160 для широких испытаний в производстве олифы серии "К", красок МЧ-123, эмали серии ЭТ и др. Растворитель ГК-ЛКМ 160/220 использован при получении проти-

вокоррозионного покрытия"Антикор".Испытана экстракция йода из водного раствора растворителем ГК-ЛКМ 65/165.В приведённых случаях указанные растворители показали высокие эффективности со существенными экономическими показателями по сравнению с известными растворителями.На отдельный растворитель (ГК-ЛМ 120/160) разработан временный технологический-регламент и техническое условие.

Апробация работы. Результаты работы докладывались на: международной научно-методической конференции "Проблемы и перспективы развития нефти, газа, энергетики и химии в Туркменистане (Ашгабат, 1995 г.), международной конференции "По-лимерлар фанининг долзарб муаммоллари" (Ташкент, 1995), международном симпозиуме по механохимии (Ташкент,1995),1 республиканской конференции "Проблемы разработки химической технологии ишортозамещаемой продукции в Узбекистане" (Ташкент, 1994), конференции, посвященной 75-летию ТашГУ "Кимёвий ре-активзарнинг синтези ва уларни ишлаб чикарш" (Ташкент, 1995,) , республиканской научно-теоретической и технологической конференции "Истиклол-5" (Навои, 1996), 1 республиканской научно-технологической конференции "Композиционные материалы и их применение" (Ташкент, 1994), международной конференции "Актуальные проблемы переработки нефти и перспективы производства смазочных материалов в Узбекистане" (Ташкент-Органа, 1996), а также на ежегодных конференциях молодых учёных Института Химии АН РУз в 1995-9? г.г.

■ Публикации. По теме диссертации опубликовано 3 научных статьи, получены 3 патента РУз.

Структура и объём диссертации. Диссертация состоит из введейия, обзора литературы, экспериментальной части (4 глав),- выводов и приложения (актов производственных ,лабораторных. ■ испытаний и ряд других документов).

В -первой главе представлен аналитический обзор литературы, посвященный анализу отечественной и зарубежной литературы по получению и физико-химическим свойствам углеводородных растворителей лакокрасочных материалов (ЛКЫ).Рассматриваются характеристики исходного сырья и области применения смесе-вых, композиционных и индивидуальных растворителей. Излага-

ются экстракционные методы получения ароматических углеводородов из смесей углеводородов, а также представлен' широкий спектр зкетрагентов, применяемых* в жидкостной экстракции АУ из нефтяных фракций.Рассматривается теоретические аспекты в химии органических растворов (органодисперсий) указывается на результаты термодинамического анализа органодисперсий в различных полярных и неполярных растворителях.Делаются обобщения по результатам исследований растворов смол и определяются ш коллоидно-химические свойства. Изучены их эксплутаци-онные свойства в органодисперсиях (лаках, красках) после нанесения ' их .на подложку. При этом определены и обоснованы объект и методы исследования, а также постановка вопросов разделов излагаемой работы.

Во второй главе приводятся результаты исследований по свойствам объекта исследования - ГК и методов получения еме-севых растворителей,а также анализ свойств и разработка технологии получения растворителей серии ГК-ЛКМ и моделирование промышленного производства.

Третья глава посвящена получению и исследованию свойств композиционных растворителей на основе фракции углеводородов ГК,приводятся результаты испытаний покрытий ЛКМ изготовленные е этими растворителями. Рассматривается технология получения композиционных растворителей серии "Р".

В-четвертой главе изложен экстракционный метод получение и исследование свойств ароматического концентрата и индивидуальных растворителей иа фракций ГК.Обсуждаются процессы жидкостной экстракции АУ из фракции ГК с помощью селективных зкетрагентов, приводятся результаты исследований фазового равновесия искусственной и ГК смеси в экетрагенте.Предлага-ются- оригинальные технологии получения бензола, толуола и сольвента из ароматического концентрата ГК.

•В рятой главе приведены резуьтаты исследований коллоидно-химических свойств ЛКМ в смесевых растворителях серии ГК-ЛКМ.В этой главе обсуждается оптимизация параметров влияющие на эксплуатационные свойства покрытий ЛКМ.Приводятся физико-механические испытания покрытий ЛКМ изготовленных из ГК растворителей.

Диссертация представлена на 119 страницах машинописного текста,в том числе включает 25 таблицы, 17 рисунков и список литературы из 130 наименований:

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Органические растворители в качестве среды играют существенную роль для синтеза и применения многочисленных веществ. Поэтому химическая промышленность предусматривает расширения ассортимента,увелечения количества и улучшения качества, а также повсеместное повышение эффективности их использования в отраслях народного хозяйства.

1. ПОЛУЧЕНИЕ И ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ РАСТВОРИТЕЛЕЙ ИЗ ГАЗОКОНДЕНСАТА И РАЗРАБОТКА ИХ ТЕХНОЛОГИИ

1.1 Получение и исследование свойств емесевых растворителей из газоконденсата

Для получения растворителей ЛКМ использованы стабильные ГК Шуртанского месторождения природного газа. Шуртанский ГК имеет следующую характеристику: 1. На Фг-з (1-класс;

Ах-2-содержание АУ в бензиновой фракции; На -содержание ал-канов в дизельной фракции; Ф2-3 -фракционный состав).

Групповой состав Шуртанского ГК является своеобразным: содержание АУ 25-292. масс, .алифатических- 45Х масс..нафтеновых - 24-252 масс. Средний молекулярный вес 164, показатель преломления- 1,4417, удельный вес- 0,769 г/см3.

•Системные растворители из ГК получали на аппарате ректификации нефти (АРН-2). Отбор фракций ГК производили до 493 К, ■'•получены: бензиновая фракция-с 333-393 К; растворитель ЛКМ-типа сольвента с интервалом температур кипения углеводородов ГК от 393-433 К, условно нагзанный ГК-ЛКМ 120/160;, растворитель ЛКМ типа уайт-спирита с интервалом температур кипения углеводородов ГК от 433-493 К, условно названный ГК-ЛКМ 160/220 и получена фракция углезодородов с температурой Мнения от 393-493 К,которая является системным раство-ритёлем, условно названным ГК-ЛКМ 120/220.

Отбор фракции осуществляли на уровне 23-30 практических тарелок ректификационной колонки АРН-2 и отработали темпера-

турн&й режим получения указанных растворителей (Таблица 1.).

Таблица 1.

УСЛОВИЯ ПОЛУЧЕНИЯ РАСТВОРИТЕЛЕЙ Ш ГАЗОКОНДЕНСАТА СЕРИИ ГК-ЛКМ.

1 | Температурный режим ГК-ЛКМ 1 - 1 ГК-ЛКМ 1ГК-ЛКМ 1

| АРН-2 г 120/160 160/220 120/220'.| !

1 [Температура куба, К 438 475 1 438-528 !

1 Тешература колонны 23-30 1

¡тарелки, К 463 495 463-513 |

| Тешература верха колон- 1

|ны,К 393 431 393-491 |

|Отбор целевой фракции, 1

!%. на исходную массу ГК 24 22 1 43-48 !

| Флегмовое число при соот- 1 1

ветствующем орошении вер- 1 !

! ха .колонны на 23 тарелку 1 3 1 3 < 1 з | 1 1

. Для определения соответствия физико-химических свойств полученных рас?ворителей ГК-ЛКМ 120/160, ГК-ЛКМ 160/220 и ГК-ЛКМ 120/220 требованиям ТУ известных нефтяных растворителей; сопоставили их основные показатели (табл.2). Как видно из, табл.2 плотность и показатель преломления растворителей существенно не отличаются от известных нефтяных растворителей. •

'. Растворяющие способности растворителей серии ГК--ЛКМ определяются эффективным фазовым равновесием их растворов со стандартной смолой т.е.Каури-бутанольной точкой (КБ) и анилиновой точкой .*АТ) в зависимости от различных концентраций растворителей (?абл.2 п.7-8).При этом виднс,что КБ и АТ точки для ГК растворителей являются сопоставимыми требованиям для известных растворителей.

1.2. Принципиальная технологическая схема получения растворителей серии ГК-ЛКМ ■ На основании анализа параметров (температурный режим, флегмовое число, число теоретических тарелок и др.) получе-

> ^jAAJjtit-^i илилица ^yiojurvw- луияичс;;ш1л unuyiu'l'j) iJJcy(<lЦииЛ(1ЫЛ

растворителей о■растворителями из газоконденсата. ------,-—--;-:---1-

Известные .растворители

~г

т

Показатели Уайт- Соль- Нефрае Нефрас Нефрас гк-лкм ГК-ЖМ ГК-ЛКМ

спирит вент С4-150/ С4-140/ АР120/ 120/160 160/220 120/220

200 200 200

1.Плотность,г/см3 0,790 0,865- 0,780 0,754- 0,772 0,764 0,725- 0,780

0,885 0,820 0,835

2.Температура начала кипения

К, не ниже 423-426 393-408 423 413 393 393 433 393

3.Температура конца кипения

К, не выше 463-473 473 488 483 473 433 493 493

4.Остаток в колбе,I,не более - 0,5 - 2 1.5 - - 2,0

5.Температура вспышки в зак-

рытом тигле, К, не ниже 301 294 304 299 302 304 308 300

6.Летучесть по ксилолу 3,0-4,5 2,5-3,0 2,5-4,5 2,5-4,5 2,0-3,0 2,5-3,5 2,5-4,0 2,5-4,5

7. Анилиновая точка,К,не вше 405 260 333 335 328 357 393 368

Б.Каури-бутанольная точка,г 38 68 - - - 54 34 43

9.Массовая доляД не более:

ароматических углеводородов 16 40-60 18 13 20 32-35 10-12 32,5-38

сернистых соединений 0,025 0,15-0,3 0,1 0,025 0,03 0,015 0,01 0,015

10.Содержание мех.примес. и

воды отсут. отсут. отсут. отсут. отсут. отсут. отсут. отсут.

11.Испытание на мед.пласт-ке выдерж. выдёрж. выдерж. выдерж. ввдерж,- выдёрж. выдерж. выдерж.

12.Цвет по йодометрической не тем. не тем.

шкале, мг/л йода 60 90 30 эталона эталона прозрач прозрач прозрач

13.ПДК, мг/м3 300 300 300 150 100 200 150. 300

Растворители- из ГК

ния растворителей на АРБ-2, разработана принципиальная технологическая схема промышленного получения растворителей из ГК (рис.1).

Рис.1.Принципиальная технологическая схема получения растворителей серии ГК-ШМ т стабильного ГК Щуртанекого месторождения газа с учетом условий УСК ГПУ "ШУРТАКГАЗ".

Описание технологической схемы: ГК из склада подаётся в печь (1), где нагревается до 633 К и поступает в качестве питания в ректификационную колонку (2). Ко'лбнка (2) оборудована укрепляющей колонкой, работающей следующим образом; с 23-й тарелки, считая сверху основной колонки (2), отбирается паровой лоток с температурой-393-493 К, • который направляется на нижнюю тарелку боковой укрепляющей йолонки (9). Для четкого разделения углеводородов ГК на колонках (2) и (9) могут быть использованы приспособления -плавающая головка или система орошения. Углеводороды, уходящие с газами этанизации поступают в холодильник (6;. Жидкие углеводороды, конденсированные на установке (6) до температуры 433 К, собираются в ёмкость-дегазатор (7), откуда при помощи насоса (8) подаются на орошение колонки (9).Продуктом верха этой колонки является целевая фракция 393-433 К раст-

ворителя типа сольвента, вше условно названного ГК-ЛКМ 120/160 (6,7,8,9-узлы в схеме добавлены нами).

Продуктом низа колонки (9) фракция углеводородов с температурой 433-493 К является растворителем типа уайт-спири-та,условно названным ГК-ЛКМ 160/220. Начальная • фракция 308-393 К углеводородов ГК в колонке (2) является лёгким бензином, который может быть компаундирована добавками (присадки, антидетонаторы, депрессаторы ) в товарный бензин А-76 . Углеводороды этой фракции,уходящие с газами,поступают в теплообменник (3), после охлаждения собираются в ёмкость дегазатора (4), откуда при помощи насоса (5) подаются на орошение колонки (2).Конечная фракция 493-633 К углеводородов ГК является компаундом дизельного топлива, которую необходимо сепарировать перед потреблением.

. - Особенностью 23-тарелки ректификационной колонки (2) является в том,что выше этой тарелки происходит более интенсивное разделение фракции углеводородов с началой температуры кипения 393 К, над которой накапливается фракции .с концом кипения 493 и направляются в колонку (9).

. Системный растворитель ГК-ЛКМ 120/220 токе получается по вышеуказанной технологии, только изменяются параметры отбора фракций углеводородов ГК в боковой укрепляющей колонке (9), кран'в нижней части колонки (9) закрывается, паровой поток с температурой 393-493 К направляется при помои насоса (8) в холодильник (6), после охлаждения выводится е дегазатор (7), здесь фракция 393-493 К дегазируется от пропан-бутановой газовой смеси и получается целевая фракция системного растворителя из ГК,выше условно названного ГК-ЛКМ 120/220;

- Для установления совместимости параметров разработанной технологии получения ГК-ЛКМ на установке АРН-2М (модифицированной для получения растворителя) с работой УСК-2 производили . расчеты,используя уровнения теории подобия.При этом производительность модельной ректификационной колонны была в 1000 раз меньше,чем колонны УСК-2 ГПУ "ШУРТАНГАЗ".Соответственно при моделировании параметров использовали критерии геометрического и гидродинамического под оби, получили расчетные размеры условной ректификационной колонны:диаметр О;36м,длину 19,5м и её объем в 100 раз больший,чем у модели

(ЛРН-2). Эти расчетные размеры ректификационной колонны являются близкими с размерами действующей колонны на установке стабилизации газоконденсата в ГПУ "ШУРТАНГАЗ".

Таким образом,по предлагаемой технологии с учетом производственных условий газоперёработки из стабилизируемого газоконденсата получаются системные растворители серии ГК-ЛКМ с .широким спектром полезных свойств.Эти растворители могут быть использованы в различных органодисперсных системах (ЛКМ) в качестве растворителя,разбавителяи разжижителя.

2. ПОЛУЧЕНИЕ И ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ СПЕЦИАЛЬНЫХ ВИДОВ КОМПОЗИЦИОННЫХ РАСТВОРИТЕЛЕЙ НА ОСНОВЕ ГАЗОКОНДЕНСАТА И РАЗРАБОТКА ИХ ТЕХНОЛОГИЙ

Композиционные растворители используются для доведения эмалей и красок до эксплуатационных консистенций, состоящих из труднорастворимых смол с достижением умеренной их сольва-.тации в результате поляризации функциональных разжижителей и диффузии в макромолекул олигомера системного растворителя и разбавителя.

На основе фракций углеводородов 393-493К ГК разработаны эффективные составы композиционных растворителей типа Р-651, РС-2 и Нефрас АР 120/200:ксилол. При этом подобрана композиция-растворителя, состоящая из ГК-ЛКМ 120/220 902 об: и бу-танола 102 об., условно названная газоконденсатно-бутаноль-ной (ГКБ-91).При использовании в виде- основного компонента качественно новой и дешевой фракции углеводородов ГК (ГК-ЛКМ 120/220) улучшаются качества и свойства растворителя . Например; доля сернистых соединений уменьшается от 0,025% до

0.015.,. повышается параметр растворимости (анилиновая точка уменьшается) от 384 К до 362 К,количество АУ возрастает от 16Х" до 32,52, что влияет на растворяющую способность композиционного растворителя (табл.З).

Таблица 3.

-■ Сравнительные физико-химические показатели Р-651 и ГКВ-91

И:П оказател и: Уайт-спирит: Р-651 :ГК-ЛКМ120/220;ГКБ-91:

1. Плотность, кг/м3 790 865 780 859

2.Т н.к. ,не более "423 428 393 408

3.Т к.к.,не более 473 483 493 493

4.Темпер.вспышки в

закрытом тигле,К 306 307 300 308

5.Летучесть по ксилолу 3-4 5-7 2,5-4,5 6-7

6.Анилиновая точка,К 405 384 368 362

7.Массовая доляД не

более:аромат.углев. 16 16 32,5 32,5

8.Содержание механи-

ческих примесей и воды о т с у т с т в и е

9.Испытание на медной

пластинке в ы д е р ж ы в а ю г

10.Цвет хо йодометри- Прозрач.или Лрозрач.: ;Прозрачн. Прозрач

ческой шкале,мг/л слабо желт. слаб.жел.

п:пдк,мг/м3 300 300 300 300

- •' Как видно из таблицы 3, композиционный растворитель ГКБ-91 по всем показателям не уступает требованиям -к стандартным растворителям уайт-спириту и Р-651.

Изучали свойства эмали ЭТ-199 в растворителе ГКБ-91 и испытали покрытия на их основе. Сравнивая физико-механические свойства со стандартным растворителем Р-651 „нами, установлено,что при 30-35Х-ном содержании ГКБ-91.достигается улучшение физико-механических свойств защитного покрытия на подложке.Показатели покрытия улучшаются:

" г время высыхания сокращается от 1,5 до 1 мин; -- -показатель блеска от 50 до 60£

-прочность увеличивается от 50 до 60 кг/см; ■ -твердость - от 0,4 до 0,45 кгс/см2.

Технология получения композиционных растворителей из фракции ГК. и соответствующих полярных компонентов сравнительно не сложная и с несущественными энергетическими затратами. При удачном выборе объекта привязки и подборе стандартного оборудования, а также с применением автоматических средств управления, учитывающих нормы расхода компонентов по времени их смешения,достигается тот или иной вид разновидностей растворителя серии "Р".

3. ПОЛУЧЕНИЕ И ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ ИНДИВИДУАЛЬНЫХ

И СПЕЦИАЛЬНЫХ РАСТВОРИТЕЛЕЙ ИЗ ГАЗОКОНДЕНСАТА 3.1. Экстракционное извлечение ароматических углеводородов из газоконденсата и исследование свойств.

Приведены результаты исследований извлечения бензола, толуола и смеси АУ из ГК при установлении закономерностей маесо-обмена,при их зкстракции с помощью качественно новых поли-функционадьных полиэфиров, условно названных наш экстраген-таыи "Полимол" и "Политол".Впервые исслёдована кинетика экстракции АУ, извлекающая способность и селективность "Полимола", "Политола" и композиционного экстрагента,состоящая из 50% об.диметилеульфоксида и 50%об.К-винилкапролактама(М-ВК).Произведен сравнительный анализ полученных результатов с показателями общеизвестных зкстрагентов:диэииенгликоль(ДЗГ),ди-метилсульфоксид (ДМСО), диметилформамид (ДМФА), фурфурол и композиционный экстрагент-М-метилпирролидон 40Х.-ДЭГ 60£. Для подтверждения сравниваемых результатов проводили встречную экстракцию из искусственной смеси гексана и бензола в одну ступень при 298 К в делительных воронках. Выход АУ составила Полимолом - 95,62; Политолом-90,4%; композиционным экстрагентом 50Хоб.ДШХ>:50%об. N-BK - 84,6%; с ДЗГ -14,6%;ДМС.0 - ?£,ЗХ; ДМФА - 60,4%, фурфуролом-44,3%.и N-ме-тилпйрролидоном 40%:ДЭГ 601-34,4?» объемных по отношению к искусственной с-меси. Экспериментальные результаты свидетельствуют о пригодности предлагаемых зкстрагентов для экстракционного извлечения АУ из искуственной и природной смесей.

• Таким образом, сравнительно высокие показатели зкстракции -АУ из ГК предлагаемыми зкетрагентами "Полимолом"-и"Политолом" как указано выше,объясняется особой структурой полиэфиров и их свойствами.Поэтому механизм их взаимодействия с ^.'электронной плотностью АУ может быть более выраженным из-аа эффективной полифункциональноети (не менее 2-х -Шг и 4-х ОН-групп), вызванной сильными донорно-акцепторными связями зкстрагент-АУ,следовательно,наибольшей степенью-их со-либилизации.

В резултате исследования процесса экстракции АУ из- фракции углеводородов ГК с помощью вышеуказанных зкстрагентов также получены немаловажные результаты:из ГК вакуумной пере-

гонкой на АРН-2 получали фракцию 338-438 К, в которой содержится 32%масс.ароматических (из них 26%масс.бензол, 28%масс.толуол, 25% масс, ксилолы и 21%масс. остаточные АУ), 291>,(асе. нафтеновых и ЗЭХмасс.парафиновых углеводородов. Экстракцию АУ проводили по многократной противоточной схеме на лабораторной экстракционной установке. Результаты экс-' тракции АУ из фракции ГК приведены в таблице 4.

Таблица 4.

Результаты экстракции АУ из фр.338-438К с предлагаемыми и известными зкстрагентами.

:■ Соотношение Темпера:Число : На20 Б420 Содер.АУ:

:-экстрагент: сырье : тура,К :сгупен: в зкс.%-:

Дат : фр.ГК.1:1 298 3 1,4546 0,7981 4,6

ДМСО.-фр.ГК, 1:1 298 3 1,4551 0,8082 24,01

ДМФА:фр.ГК, 1:1 298 3 1,4462 0,7843 19,1

Фурфурол: фр. ГК, 1:1 298 3 1,4476 0,7856 13,9 .

Полимол:фр.ГК,1:1 298 3 1,4543 0,8041 •'30,09

П^литол:фр.ГК,1:1 298 3 1,4536 0,7898 28,3

50%об.ДМСО :50%об.

Н-ВК. :фр.ГК,1:1 298 3 1,4924 0,8976 ■27,1

Как видно из таблицы 4, используемые экзтрагентй отличаются от общеизвестных, основное экстрагирующее свойство -их извлекающая способность - высокая (30,09%, 28, ЗХ и 27,1%), удельный вес и показатель преломления полученного ароматического концентрата близки к стандартным.

Используя масе-хроматографический метод,мы изучили ка-честйенный и количественный состав ароматического концентрата, полученного из фракции ГК 338-438 К (рис.2).Как видно из риб.2, в спектре хроматограммы отсутствуют пики, характерные для прочих углеводородов, что указывает на 98,2% чистоту полученных АУ. При этом он содержит бензола - 25Хмаес.-,толуола 28%масс.,изомеров ксилола -25£маес. и другие ароматические углеводороды - 211масс.,что подтверждается числом расшифрованных пиков на различных числах сканирования по молекулярным массам соответствующих углеводородов.

540,0" 480,0-

о

га

>=:

о «

О

Ч

360,0-

200,0-юо, а

20,0-

■ . о 78 ... 92 - . - . - Ш---

Рис. 2. Хроматограмма ароматического концентрата из фр.338-

Разработан процесс ректификационного разделения, бензола, толуола и ксилолов из ароматического концентрата на аппарате АРН-2:

. - Температура куба - 428-438 К:

. - Температура середины колонки (23-30 тарелки) -378-403К;

- Температура верха колонки - £53-385 К; •'' - Флегмовое число для эффективного разделения при соот-ветевукщем орошении легких фракций АУ на 23 тарелку - 3;

Выход АУ составил:бензола -25,52масс.,толуола-27,42масс. ксилола -24,8%масс.и другие АУ-20,32 в расчете на концентрат АУ,в расчете на ГК выход бензола- 8,52масс.и толуола- 9,12 масс.

3.2. Разработка технологии бензола и толуола из ароматического концентрата ГК.

На основании анализа результатов изучения процесса экстракции АУ на модельной установке и с учетом практики общеизвестных технологий экстракции и ректификации АУ разработана принципиальная технологическая схема получения ароматического концентрата из фракции 338-438 К ГК с последующим извлечением бензола и толуола с экстрагентами "Полимол" и "Политол" (рис.3).

438К ГК,полученного с помощью зкстрагента ПОЛИМОЛ.

Рис.3.Принципиальная технологическая схема получения бензола и толуола из ГК.

1-ГК-поток- газокондекеата;I1-3-экстрагент;I31-Б-бензол ;IV-Т-толуол;!/-сА-смесь ароматических углеводородов; VI-Р?-рафинат газоконденсатный;VI1-В-вода.

Описание технологической схемы:

Углеводородная фракция 338-438К с содержанием 32%. арома-тигаГиз установки стабилизации ГК в ГПУ "ШУРТАНГАЗ" поступаем ь экстракционную колонну ¡1) и на верх её вводят предлагаемый экстрагент"Полшол" или "Политол".Противоточная жидкостная экстракция АУ протекает при нормальной температуре и даалении. Рафинатный ГК, выходящий из верхней части экстрактора (1), охлаждается в теплообменнике (?) через конденсатор (5) и промывается водой от экетрагента в колонне (3), затем направляется в емкость-хранение (10) для его дальнейшего ие-полйзования. АУ в экстрагенте из нижней части колонны 1.1: л:даются в обогреватель (8) подогретый экстракт АУ- направляется в колонну (2), гле э<страгент регенерируется от АУ. Регенерированный зкстрагент Еззвращается на экстракцию в колонку (1) после охлаждения его в холодильнике (9). Продукт -ароматический концентрат, выводится через конденсатор !о) и собирается в емкость (10) для дальнейшего его целевого использования. Часть ароматического концентрата из конденсатора 05) подается в колонну (1 > в виде орошающей жидкости для

увеличения качества целевого АУ-. Сырой ароматический концентрат из регекерационной колонны (2) охлаждается в теплообменнике (7) и направляется в колонну (4) для промывки водой -от зкстрагента. Промывание ароматического концентрата протекает циркуляцией с помощью насоса (12). Из верхней части колонны (4) ароматический концентрат поступает в осушитель (11), из нижней части выводится промывная вода в канализацию. После осушки ароматический концентрат подается в середину ректификационной колонны (5). Четкая ректификация ароматического концентрата производится при температуре куба колонны 438 К, ь середине колонны 385 К и верха колонны 358 К при флегмовоы числе верха колонны, равным трем. Бензол выделяют из колонны (5) охлаждением на теплэобменнике (7), часть, его поступает в колонну (5) для орошения через приспособления, препятствующие гидродинамическом;/ сопротивлению системы. Толуол получают иг бокового погона из середины колонны (5), продуктом куба колонны являются смесь» АУ ( ксилолов, зтилбензола и др.).

. • Таким образом, из фракции стабилизируемого ГК с помощью пре-д'лагаемых эффективных экетрагентов по относительно .простой технологии экстракции и ректификации получаются качественные АУ (бензол, толуол и смесь АУ). • ■

. . 4. ИССЛЕДОВАНИЕ КОЛЛОИДНО-ХИМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ

ОРГАНОДИСПЕРСИИ В ГА30К0НДЕНСАТНЫХ РАСТВОРИТЕЛЯХ.

Вязкотекучие системы являются органоксллоидами и им свойственны такие коллоидно-химические показатели, как пеп-тиззция, аномальная вязкость, зависящая от природы растворителя. взаимная диффузия ее в олигомере при установленном фазовом равновесии и сохраняющая стабильность "ри их разбавлении. Поэтому изучены показатели свойств стандартной смолы в газоконденсатных растворителях.

- Из олифы "К-£" полученной на основе онсиполимеризации хлопкового масла в различных концентрациях системного растворителя ГК-ЛКМ 120/220 получены органоколлолдные растворы и изучены их коллоидно-химические свойства (рис.4).

45 . 50 .

40 - 40 .

35 - 30 -

т

30-20

25 - 10 -

с

10 20 30 40 50 60 70 80 90'

Концентрация ГК-ЖМ 120/220,г масс.

Рис.4. Зависимость вязкости (1) и поверхностного натяжения (2) олифы К-3 от концентрации в растворе ГК-ЛКМ 120/220.

Как видно из рис.4, с увеличением количества растворителя в растворе олифы функционально уменьшается его условная вязкость, что указывает на аномальное распределение олифы в азеотропах (фракция углеводородов) ГК с удовлетворительной лептизацией этой дисперсной системы. Оптимальная условная вязкость равна 38 с. при 30-351-ном содержании растворителя. Поверхностное натяжение также заметно изменяется. Механизм ее понижения на границе раздела фаз объясняется ослаблением межмолекулярных сил притяжения олигомерной смолы за счет внедрения в систему подвижного растворителя. Характеристическая точка на кривой зависимости поверхностного натяжения от •- концентрации растворителя также указывает на критическую концентрацию пептизации ,'.ККП) олигомерной смолы, чтэ соответствует эксплуатационным характеристикам их применения. Следовательно, оптимальное поверхностное натяжение этой системы равно 38 дин/см при 30%-ном содержании растЕзрителя. ККП это та концентрация связующего в ГК-ЖМ 120/220, при которой макромолекула олифы находится в развернутом.состоянии й. имеет слоистый вид, удобоукладываемый на соответствующие подложки (дерево, металл и др.).

При сравнении вязкости растворов смол в различных растворителях установлено,что ГК-ЖМ 120/220 существенно понижает вязкость смолы олифы, чем другие известные растворители, что показывает его активность и существенные преимущества в рассматриваемых дисперсиях.

' Для выявления оптимальных параметров при создании орга-нодисперсных систем,олифу в газоконденсатных растворителях проведена оптимизация методом математического планирования эксперимента Бокса-Уильсона.Установлено, что основной-показатель оргачод2:еперсзш - адгезия покрытия олифы на подложке зависит от параметров: поверхностного натяжения (XI), условной вязкости (Х2), содержания растворителя (ХЗ) и летучести растворителя из покрытия олифы (Х4).

• С учетом расчетных параметров и на основании обработки экспериментальных результатов,получили следующую математическую модель: ;

• У - 79,6 + 4,3 XI + 8,7 Х2 + 4,0 ХЗ + 2,1 Х4 описывающую функционального влияние ряда факторов на физико-механические свойства при приготовлении качественных покрытий из органодисперсий на основе растворителей из ГК.Бо растчету математической модели определены оптимальные параметры стабильных органодисперсий, позволяющие получить покрытия с лучшими физико-механическими свойствами: поверхностным натяжением - 38 дин/см; условной вязкостью- 38 сек. концентрацией растворителя в системе 30X и летучестью растворителя из покрытия олифы - 3 по ксилолу, что подтверждено экспериментальным путем.

Растворители ГК-ЖМ 120/160, ГК-ЖМ 160/220 и.ГК-ЛКМ 120/220 были испытаны при изготовлении эмалей серий ' АС-182, МЧ-123, ЭТ-199 и грунта ГФ-021 взамен сольвента и уайт-спирита.

Покрытия из вышеуказанных лакокрасочных материалов испытаны в ЦЗЛ Ташкентского лакокрасочного завода по методикам ГОСТа.

Показатели покрытий эмалей с ГК-растворителями значительно' улучшаются (сокращается время высыхания, увеличивается твердость, прочность, блеск покрытий и др.)

Результаты испытания показали, что системные растворите-

ли серии ГК-ЛКМ являются эквивалентными сольвенту,ксилолу и уайт-спириту в рецептурах указанных лакокрасочных материалов, по некоторым показателям они их превосходят.

Расторители ГК-ЛКМ были испытаны в качестве разжигателей мастики "Антикор-Авто" в лаборатории Электрогидрометаллургии ИХ АН РУз.

Установлено, что растворители удачно сочетаются с мастикой -и образуют более качественные защитные покрытия на подложках с 88-91% адгезией и 4-4,7 кГс прочностью при времени застывания покрытия 22 часа.

Расторитель ГК-ЛКМ 65/160 испытан в качестве зкстрагента йода (вместо бензола и толуола),из промстока и попутных нефтяных вод.

Установлено, что извлечено 80%. йода из водной среды при разовой его экстракции, что довольно с трудом достигается с другими зкстрагентами.

■выводы.

1.Изучены физико-химические свойства, качественный и количественный состав фракции углеводородов из ГК. Установлено, чтб из возможных разновидностей ГК наиболее удачным и приемлемым для разработки технологии получения растворителей ЛКМ является ГК Шуртанского месторождения.

Бо новому сырьевому объекту ГК исследованы процесс ректификации его на лабораторной колонке с 180 теоретическими тарелками, с разделением углеводородной смеси на фракции с температурой кипения 338-438 К; 393-433 К; 393-493 К; и остаточную 473-633 К (дизельную). На указанные фракции определены, ИТК,к ним определены Nd20 и D420 .

, 2. Отбором фракции 338-438 К ГК и разработкой 'процесса экстракции новыми зкстрагентами типа "Полимол" и "Политол" получены индивидуальные растворители бензол (8,5% масс), толуол (9,1% масс) из смеси АУ. Бри этом рассмотрены на примере 1 искусственной смеси АУ и гексана (изооктана) кинетика экстракции и механизм ассоциативной солибилизации АУ'.в экс-трагенте,определяющая его избирательность и селективность. Установлено,что высокомолекулярные полиамино-спирты являются более выгодными зкстрагентами АУ.

3. Для полного анализа эксплуатационных и выявления полезных свойств полученных растворителей изучали коллоидно-химические параметры их растворов со смолой (олифа серии "К" - оксиполимеризованное хлопковое масло). Установлено, что в ГК-растворителях олифа хорошо пептизируется и ее эффективная консистенция ( ^ - 22-24 сПз или ^усл.-36-40 е.) соответствует критической концентрации пептизадии (ККП).

4. Разработана технология получения системного растворителя ГК-ЛКМ 120/220 и определены его физико-химические свойства. Для разработки параметров получения растворителя на установке УСК-2 в ГПУ "Шуртангаз" был смонтирован лабораторный. аппарат "АРН-2" и отработана идентичность параметров, приемлемая для производственной ректификационной колонны, причем ■ определены эффективные 23-28 тарелки колонны' для отбора ГК-ЛКМ 120/220.

В. Технология получения специального растворителя ГК-ЛКМ 120/160 типа "Сольвент" также разработана на основе газоконденсата с использованием лабораторного стенда при отработке параметров работы колонки:

температура куба - 613-638 К;

- температура верха - 393-433 К;

т'флегмовое число - 3-4,2; - ..

- кратность отбора - 2.

*•'«Определены физико-химические свойства этого растворителя, указано соответствие его параметров требованиям ТУ'Сольвен-' та".

- 6. Предложена принципиальная технологическая схема с ее описанием и доказанной работоспособностью в условиях производства по получению индивидуальных и специальных растворителей-из ГК как по ректификационному, так и по экстракционному варианту.Приводятся параметры работы основных узлов этой технологической схемы для определения баланса энергетических и материальных ресурсов. Приведен расчет себестоимости растворителя из ГК и эффективность этой технологии.

. 7. Полученные растворители испытывались в дисперсиях красок и эмалей серии "ПФ", "АС" и "ЗТ". производимых Ташкентской фирмой "Рангли-Лок", лабораторные результаты повторно воспроизводились в ПЗЛ завода. Многочисленные резудъ-

татц испытаний самих красок,эмалей,грунтов и покрытий на их основе с применением ГК-растворителей свидетельствуют о их пригодности для таких систем в качестве заменителей привозных уайт-спирита и сольвента.

8.Определена годовая потребность на ГК-растворители и созданы временный технологический регламент на их получение . Оформлено временное ТУ на ГК-ЖМ 120/160. Проводятся интенсивные работы по промышленному освоению этого растворителя в ГПУ "Шуртангаз".

Основное содержание диссертации отражено в сдедущих

публикациях:

Статьи:

.1. Самуков Т.И., Ходжаева М.А., Алимов A.A. Получение и исследование свойств системного растворителя на основе газо-конде'нсата.//Узб.хим.ж., 1996, N 5, - с.66-68.

2. Алимов A.A., Самуков Т.Н., Зшмурадов ILM. Коллоидно-химические свойства органодисперсных систем в■газоконден-саткых растворителях.//Узб.хим.ж., :1997, N 2, - с.21-24.

3. Самуков Т.Н., Халтаев Х.Ф., Алимов A.A. Получение индивидуальных растворителей из газоконденсата. //Узбекский журнал нефти и газа., 1997, N 4, с.48-50.

. Патенты:

1. Патент N 4345 РУз по заявке 1НДР 9601041.1 от 24.12.1996 г.Зкстрагент для выделения ароматических углеводородов из смесей. /УТ.И.Самуков,А.А.Алимов, З.С.Салимов.

2. Положительное решение Патентного ведомства РУз о выдаче.- патента по заявке 1БДР 97.00.312.1 от 30.09.1997 г. Способ получения бензола и толуола из газоконденсата. //Т. И.Самуков,А.А.Алимов,М.Г.Алимухамедов.

3. Положительное решение Патентного ведомства РУз о выдаче- патента по заявке IHDP 97.00.595.1 от 09.03.1998г.Способ получения растворителей лакокрасочных материалов.//А. А. Алимов, Т. И. Самуков, X. Ф. Халтаев, И. X. Баталов, 3. С. Салимов.

T.E.SÀMUKÛVning "Gazcondensati dan erituvchilar olish va

hossalari tadqiqoti va ular tehnologiyasi ishlamasi"

mavzusidagi dissertasiyasining qisqacha mazmuni.

Gazcondensati (GC) va uning fraesiyalarini fizic-kimyoviy hossalari organilgan,HQÎ,sifat va miqdor tarkibi aniqlangan. GCdan heftkimyo uchun hom ashyo sif'atida ishlatish,hususan GC dan turli hil uglevodorodli erituvchilar- olish mumkinligi isbatlangan.Rectificasiya usuli bilan GC-LKM seriyali erituv- chilar olingan va ularning fizic-kymyoviy hossalari tadqiqot qilingan. Tabiiy gazni qayta ishlash sanoat sharoitlarini hisobga olib,bu erituvchilar oilsh original tehnologiyasi yaratilgan,olinadigan hisobiy samara yiliga 36,625 mill.somni tashkil etadi.GCB-91 va 6CC-73 cornpozision erituvchilar' yaratilib,hossalari tadqiqot qilindi,ularning tehnologiyasi yaratildi.GCnlng 33S-438K fracsiyasidan suyuq'lik-suyuqlik ekstracsiya yoli bilan yangi,seiektiv azot tarkibida tutgan oddiy poliefirlar-ekstragentlar yordamida aromatic consentrat aj ratib olingan.Aniq rectificasiya tufayl.1 aromatic consent- ratdan 25, BXmass. benzol va 27,4%mass. toluol ajratib olindi. Donor-akseptor prinsipi yordamida GCdan yangi ekstragentlar bilan aromatic uglevodorodlarni ekstraksiyasi mehanizmi taklif

qilingan.GCdan benzol,toluol va solvent ■ olish tehnologiyasi ishlamasi yaratilgan.GC-LKM seriyali erituvchilar asosida organodispers tizironing colloid-kimyoviy hossalari tadqiqot qilindi.

ANNOTATION

. of "LE.Samukov's dissertation work on the theme

"Investigation properties of solvents from gascondensate and development their technologies"

It has been studied the physical-chemical properties and true boiling temperature of the gascondensate (GC) and its hydrocarbon fractions,it was determined their quality and quantitlve composition.It was reveled opportunity use of GC likes raw material for oil chemistry,in particular for obtaining different kind of hydrocarbon sol vents.By methods rectification, was obtained mixed solvents (series GC-LKM), it has been studied their physical-chemical properties.lt was worked out the original technology of production solvents series GC-LKM with takes into account industrial conditions of over production natural gas.The calculated economical effect from inculcate this technology estimated at 36,625 million sum per year. . •

It was selected quality composition components of complex solvents series "R" with useing solvents series 3C-LKM.It was worked out the technology obtaining of complex solvents on the basis GC.

Useing of methods liquid-liquid extraction has been xtracted aromatic concentration from hydrocarbon fraction 38-4S8K of GC.For process extraction was used new,selective xtragents,which are aminecontains simple polyethers.Benzol, dIuoI has been got from aromatic concentration by clear -ctification.with exit 25,5%w. and 27,4?.w. It is presented ichani'sm of extraction aromatic hydrocarbons GC by new trag-epts on the basis donor-acceptor theory. It was worked t the technology obtaining of benzol,toluol from GC.

It was investigated colloidal-chemical properties of the Vi in solvents series GC-LKM.It is proved that i&d,complex arid individual solvents from ■ GC are sponsible for all demands to the solvents of VDM.