Совершенствование промышленного способа получения 3-хлор-2-метилпропена и утилизации побочных продуктов

Инграм, Илия Шамилевна

Совершенствование промышленного способа получения 3-хлор-2-метилпропена и утилизации побочных продуктов тема автореферата и диссертации по химии, 02.00.13 ВАК РФ

Инграм, Илия Шамилевна АВТОР

кандидата технических наук УЧЕНАЯ СТЕПЕНЬ

Уфа МЕСТО ЗАЩИТЫ

2009 ГОД ЗАЩИТЫ

02.00.13 КОД ВАК РФ

Диссертация по химии на тему «Совершенствование промышленного способа получения 3-хлор-2-метилпропена и утилизации побочных продуктов»

Автореферат диссертации на тему "Совершенствование промышленного способа получения 3-хлор-2-метилпропена и утилизации побочных продуктов"

На правах рукописи

003493247

ЦиЩ

Инграм Илия Шамилевна

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ПРОМЫШЛЕННОГО СПОСОБА ПОЛУЧЕНИЯ З-ХЛОР-2-МЕТИЛПРОПЕНА И УТИЛИЗАЦИИ ПОБОЧНЫХ ПРОДУКТОВ

02.00.13 - «Нефтехимия»

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Уфа-2009

003493247

Работа выполнена на кафедре нефтехимии и химической технологии ГОУ ВПО «Уфимский государственный нефтяной технический университет».

Научный руководитель доктор технических наук, профессор

Хлесткин Рудольф Николаевич

Официальные оппоненты

доктор технических наук Дмитриев Юрий Константинович; доктор технических наук, профессор Валитов Раиль Бакирович.

Ведущая организация ГОУ ВПО «Башкирский

государственный университет».

Защита состоится «¿X» декабря 2009 года в на заседании совета по защите докторских и кандидатских диссертаций Д 212.289.01 при ГОУ ВПО «Уфимский государственный нефтяной технический университет» по адресу: 450062, Республика Башкортостан, г. Уфа, ул. Космонавтов, 1.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО «Уфимский государственный нефтяной технический университет».

Автореферат разослан «/¿¿?» ноября 2009 года.

Ученый секретарь совета

Сыркин А.М.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы

Перспективным направлением развития нефтехимической отрасли является разработка и внедрение комплексных малоотходных технологий, обеспечивающих повышение энергоэкономичности и экологической безопасности производства. При этом модернизация действующего оборудования и совершенствование существующих технологий является основной целью интенсификации производственных процессов. Большое значение имеет так же разработка технологий использования побочных продуктов производства в качестве нефтехимического сырья.

В настоящее время З-хлор-2-метилпропен применяется в качестве высокоэффективного инсектицида для обеззараживания зерновых продуктов. Благодаря своей высокой реакционной способности, З-хлор-2-метилпропен может быть использован в качестве промежуточного продукта при получении широкого ряда соединений, обладающих практически ценными свойствами.

Единственным промышленным способом производства З-хлор-2-метилпропена является газофазное хлорирование изобутилена при температуре 100-150°С. Процесс сопровождается образованием большого количества хлорорганических отходов (до 18%).

В связи с этим совершенствование способа получения З-хлор-2-метилпропена, направленное на модернизацию оборудования, интенсификацию производства, и использование побочных продуктов реакции в качестве нефтехимического сырья является весьма актуальной и перспективной задачей.

Цель и задачи работы

Цель работы: совершенствование способа получения З-хлор-2-метилпропена и разработка возможных вариантов использования побочных продуктов.

В соответствии с целью исследования были поставлены следующие задачи:

совершенствование промышленного способа получения З-хлор-2-метилпропена;

- проведение исследований по использованию побочных продуктов хлорирования изобутилена для получения практически ценных продуктов.

Научная новизна

Исследована реакция гетерофазного хлорирования изобутилена Установлено, что реакцию целесообразно проводить в среде целевого З-хлор-2-метилпропена при температуре кипения реакционной смеси и при мольном соотношении реагентов изобутилен:хлор 1,01:1. При этом выход З-хлор-2-метилпропена повышается с 86,7 до 93,9%, а выход каждого из побочных продуктов снижается более чем на 40%.

Впервые исследован процесс получения композиционной олифы реакцией сополимеризации а-метилстирола с дихлоризобутиленами, содержащимися в кубовых отходах производства З-хлор-2-метилпропена. Установлено, что процесс необходимо проводить при температуре 90-100°С, количестве катализатора 1% масс, и времени реакции 8часов.

Практическая ценность

Усовершенствован промышленный реакторный узел хлорирования изобутилена, позволивший повысить селективность процесса на 7,2%.

Впервые разработаны способы использования отходов производства З-хлор-2-метилпропена для получения продуктов, обладающих практически ценными свойствами:

- олифы композиционной - реакцией а-метилстирола с дихлоризобутиленами, содержащимися в кубовых отходах;

- смесевого нематоцида - смешением легких и тяжелых фракций производства З-хлор-2-метилпропена;

антикоррозионного гидроизоляционного состава - смешением кубовых остатков процесса с битумом.

Апробация работы

Основные положения диссертационного исследования были представлены в материалах международных научно-технических конференций «Актуальные проблемы технических, естественных и гуманитарных наук» (г. Уфа, 2008, 2009 гг; вып. №№ 3, 4), XIII Международной научно-технической конференции при XIII специализированной выставке «Архитектура. Строительство. Коммунальное хозяйство - 2009» (г. Уфа, 2009 г.) и межвузовских студенческих конференций, проводимых в рамках конференции студентов, аспирантов и молодых учёных УГНТУ (59-я и 60-я конференции; г. Уфа, 2008,2009 гг).

Публикации

По теме диссертации опубликовано 11 работ, в том числе 2 статьи в ведущих рецензируемых журналах в соответствии с перечнем ВАК Минобразования и науки РФ.

Структура диссертации

Работа изложена на 137 страницах машинописного текста и состоит из введения, четырех глав, включая 22 таблиц и 20 рисунков и приложения. Список литературы включает 139 источников.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении показана актуальность диссертационного исследования, посвященного разработке малоотходной технологии производства З-хлор-2-метилпропена и разработке способов использования побочных продуктов реакции хлорирования изобутилена в качестве нефтехимического сырья.

В первой главе приведён анализ известных методов получения хлорпроизводных алкенов и технологических аспектов переработки отходов хлорорганических производств.

Во второй главе приведены характеристики объектов исследования, методики проведения экспериментов и методы анализа целевых продуктов.

В третьей главе рассмотрены вопросы совершенствования производства З-хлор-2-метилпропена.

Известно, что при хлорировании изобутилена, наряду с целевым продуктом З-хлор-2-метилпропеном, образуется ряд побочных продуктов:

+С12

СНз - С — СН2 СНз

С1СН2 - С = СН2 + НС1

СНз

З-хлор-2-метилпропен

+С1,

СНз - С = СНС1 + НС1 I

СНз

1-хлор-2-метилпропен

С1

+С1,

СН3-С-СН2С|

СНз

1,2-дихлоризобутан

+НС1

* СНз - СС1 - СНз

СНз

третичный бутилхлорид

СН2 = С - СН2С1 I

СНз

+С12

♦ С1СН2 - С = СНС1 + НС!

СНз

1,3-дихлоризобутилен

С1СН2 - С = СН2 + НС1

СН2С1 У,у'-дихлоризобутилен

+НС!

* С1СН2 - СС1 - СНз

СНз

1,2-дихлоризобутан

При хлорировании избутилена, кроме незначительной конкуренции процессов замещения и присоединения, замещение протекает преимущественно в наиболее реахционноспособное аллильное положение, и лишь в небольшой степени - при ненасыщенном атоме углерода, поэтому хлорирование изобутилена проводят в избытке углеводорода.

Промышленным способом производства З-хлор-2-метилпропена является газофазное хлорирование изобутилена при температуре 100-150°С, времени контакта 1,0-1,5 с и соотношении исходных реагентов (1,0-1,1):1 (изобутилен-хлор). Технология производства З-хлор-2-метилпропена состоит из следующих стадий:

• Хлорирование изобутилена.

• Конденсация хлорорганики и отпарка хлористого водорода.

• Абсорбция хлористого водорода.

• Ректификация З-хлор-2-метилпропена (сырца).

При анализе технологии производства З-хлор-2-метилпропена нами выявлено, что основные недостатки обнаруживаются на стадии газофазного хлорирования изобутилена. По старой схеме реактор хлорирования представляет собой графитовый теплообменник, в верхнюю часть которого вмонтирован смеситель из нержавеющей стали. В процессе эксплуатации этот аппарат из-за температурных напряжений часто выходит из строя в результате образования трещин. Для преодоления этого недостатка нами было предложено осуществлять процесс при более низких температурах в среде жидкого целевого продукта в разработанном нами реакторе. Газообразный изобутилен и хлор поступают в реактор, в котором за счёт испарения части З-хлор-2-метилпропена происходит съём тепла, и температура поддерживается на уровне 72-80°С.

Целевой продукт образуется при введении одного атома хлора, поэтому процесс проводили при некотором избытке изобутилена. С целью определения условий протекания реакции хлорирования, обеспечивающих максимальный выход продукта, нами проведен ряд экспериментов по методу «опыт - точка» на

лабораторной установке. Изучалось влияние мольного соотношения исходных реагентов в пределах 1,05-1,1:1. Было установлено, что максимальный выход 3-хлор-2-метилпропена достигается при проведении процесса с соотношением изобутилен:хлор, равным 1,01:1. Наибольшее влияние на целенаправленное хлорирование изобутилена оказывает изменение объемной скорости подачи реагентов (рисунок 1).

1 - конверсия хлора;

2 - селективность образования З-хлор-2-метилпропена (по хлору)

Рисунок 1 - Влияние объемной скорости подачи реагентов на процесс

хлорирования изобутилена

Максимум выхода наблюдается при объемной скорости подачи реагентов 980 ч'1. При дальнейшем повышении объемной скорости происходит снижение выхода, что, видимо, связано с недостаточным временем контакта (снижается конверсия хлора). При более низких значения скорости подачи снижается селективность процесса за счет дальнейшего хлорирования или гидрохлорирования монохлорпроизводных изобутилена.

Хлорирование всегда проводят при атмосферном давлении, непрерывно пропуская смесь реагентов через хлоратор. Важнейшей операцией является эффективное смешение исходных реагентов. То есть смеситель является важным конструктивным элементом в технологической схеме хлорирования,

поэтому нами разработана новая конструкция смесителя, совмещающая систему смешения исходных газообразных компонентов с барботером для нового реактора (рисунок 2).

I - общий вид смесителя; II - конструкция смесителя; А - штуцер ввода хлора; Б - штуцер ввода изобутилена;

1 и 3 - соосные патрубки; 2 и 4 - центрирующие втулки; 5 - сужающая втулка; 6 - фторопластовый уплотнительный материал; 7 - накидная гайка; 8 - труба-смеситель; 9 - барботер; 10 - конусная вставка; 11 - поджимное кольцо

Рисунок 2 - Конструкция смесителя

Смеситель состоит из соосных патрубков 1 и 3, сужающей втулки 5, трубы-смесителя 8, барботера 9, конусной вставки 10. Для центровки соосных

патрубков 1 и 3 предусмотрены центрирующие втулки 2 и 4. Для герметизации смесителя предусмотрены поджимное кольцо 11 и фторопластовый уплотнительный материал 6, для фиксации центрирующих втулок 2 и 4, сужающей втулки 5, а также для сжатия уплотнительного материала б предусмотрена накидная гайка 7. Хлор в смеситель подается по патрубку 3, изобутилен поступает по кольцевому зазору между патрубками 1,3.

Смешение газов осуществляется в цилиндрической трубе, к концу которой на резьбе присоединена перфорированная насадка (барботер). Число отверстий в насадке, их диаметр и длина определяются исходя из условий формирования струй газа. Количество отверстий в насадке 180, диаметр отверстий 2 мм, длина отверстий 10 мм.

Для исключения застойных зон в барботере (для выравнивания осевой скорости смеси газов по высоте барботера) в насадку на резьбе вставляется конус, который также сокращает время пребывания газов в смесителе. Было установлено, что для обеспечения нормальной работы смеситель должен быть погружен в жидкость на глубину 450 мм.

Предложенный стальной эмалированный реактор представляет собой емкость объемом 1,6 м3, со смесителем, погруженным в жидкость, с выходом струй газовой смеси в объем жидкости через перфорированный корпус смесителя (рисунок 3). В качестве жидкости, заполняющей реактор, целесообразно использовать З-хлор-2-метилпропен, температура кипения которого при рабочем давлении составит 72-80°С. Стабилизация температуры в аппарате происходит за счет испарения жидкой фазы и возврата флегмы после конденсации отходящих паров.

Реакторный узел работает следующим образом: изобутилен из испарителя при температуре 30-35°С и давлении 0,12-0,18 МПа через боковой штуцер подается в кольцевой зазор между трубками смесителя. Хлор из буфера по существующей линии при температуре 10-40°С и давлении 0,15-0,18 МПа подается в верхнюю часть смесителя.

1- эмалированный реактор; 2 - смеситель; 5 - конденсатор;

8 - газосепаратор (фазоразделитель)

Рисунок 3 - Принципиальная схема предлагаемого реакторного узла

Пары хлорорганики из реактора 1 поступают в конденсатор 5 (бывший реактор-хлоратор), охлаждаемый рассолом, и при температуре 20°С поступают в фазоразделитель 8. Оттуда несконденсировавшиеся пары хлорорганики направляются в конденсатор 7Ь охлаждаемый рассолом до минус 28°С, а жидкая фаза поступает обратно в реактор 1 для корректировки температурного режима; избыток З-хлор-2-метилпропена (сырца) направляется в отпарную колонну 6 (рисунок 4). Испытание нового реакционного узла на промышленной установке позволило увеличить выход целевого З-хлор-2-метилпропена с 86,7 до 93,9%.

газосепараторы; 9 - абсорбер; 11,13 - ректификационные колонны; 17 - холодильник; 18 - сборник отходов; 4 - буфер хлора; 10 - санитарная колонна; 19 -сборник товарного З-хлор-2-метилпропена; 15,16 - кипятильники; I - хлор; II - изобутилен; П1-соляная кислота; 1У-отходы; У-3-хлор-2-метилпропен, VI- абгазы, УН-вода, VIII- 1-3% раствор №ОН, IX- сточные воды

Рисунок 4 — Усовершенствованная технологическая схема производства З-хлор-2-метилпропена

Ниже приводится сравнительный материальный баланс стадии хлорирования изобутилена по существующей и усовершенствованной технологии (таблица 1).

Таблица 1 - Материальный баланс стадии хлорирования изобутилена

Приход Расход

Состав кг % масс Состав по существующей технологии по усовершенствованной технологии

кг %мас кг %масс

Изобутилен 140,62 44,38 З-Хлор-2-метилпропен 195,38 61,65 211,44 66,73

Хлор 176,25 55,62 Третбутилхло-рид 8,00 2,53 4,66 1,45

Дихлоризобутан 17,90 5,65 10,44 3,25

Дихлоризобути-лены 16,50 5,20 9,61 3,01

Хлороводород 78,18 24,68 80,72 25,46

Инерты 0,91 0,29 0,10

Всего 316,87 100,0 Всего 316,87 100,0 316,87 100,0

Показатели качества товарного З-хлор-2-метилпропена, полученного по усовершенствованной технологии, соответствуют ТУ 113-04-312-89.

Реконструкция реакционного узла промышленной установки позволила повысить селективность процесса на 7,2%. При этом выход каждого из побочных продуктов (третбутилхлорида, дихлоризобутана, дихлоризобутиленов) понижается более чем на 40%.

В четвёртой главе приведены разработанные нами три способа использования побочных продуктов производства З-хлор-2-метилпропена для получения олифы композиционной, смесевого нематоцида и антикоррозионного покрытия вместо сжигания, как это было предусмотрено в первоначальной промышленной схеме.

Нами подобраны условия получения олифы композиционной реакцией сополимеризации а-метилстирола с ненасыщенными хлорпроизводными углеводородами, содержащимися в кубовых отходах производства З-хлор-2-метилпропена.

п СН2 = С- СН3 + п СЮН = С- СН2С1 I I

С6Н5 СНз

СНз СН2С1 I I

-СН2-С-СНС1-С-

I I

СбН5 СНз

Процесс проводили в среде хлорорганических насыщенных углеводородов при температуре 90-100°С и давлении 0,5 МПа в присутствии каталитического комплекса (эфират хлорида алюминия).

Предварительно нами исследовано влияние времени реакции на свойства полученного продукта (рисунок 5). При времени реакции 8 ч все основные показатели полученного соединения соответствуют требованиям, предъявляемым к олифам композиционным (ТУ 205-11-610-90).

А- массовая доля нелетучих; о - молекулярная масса; х - адгезия; • - время высыхания; д- вязкость

Рисунок 5 - Влияние времени реакции на свойства полученного продукта

Нами также была исследована зависимость основных свойств полученного продукта от количества добавляемого а-метилстирола (рисунок 6). С увеличением количества а-метилстирола от 2 до 16% соответственно возрастают: молекулярная масса от 62000 до 200000 ед.; массовая доля нелетучих веществ - от 20 до 90%; вязкость - от 13 до 40 с. Адгезия полученного соединения остается на уровне 4 баллов. Время высыхания уменьшается от 46 до 7 ч.

а- массовая доля нелетучих; О - молекулярная масса; х - адгезия; • - время высыхания; д - вязкость

Рисунок 6 - Влияние количества а-метилстирола на свойства полученного

продукта

На рисунке 7 приведены результаты исследования зависимости основных свойств полученного продукта от количества добавляемого катализатора. С увеличением количества катализатора от 1 до 5% возрастают соответственно: молекулярная масса - от 96000 до 200000 ед.; массовая доля нелетучих веществ - от 37 до 90%; вязкость - от 25 до 40с; адгезия - от 2,6 до 4 баллов.

Исследование влияния температуры показало, что с увеличением температуры от 20 до 90°С соответственно возрастают: молекулярная масса -от 75000 до 200000 ед.; массовая доля нелетучих веществ - от 35 до 90%; вязкость - от 17 до 40 с.

А- массовая доля нелетучих; О - молекулярная масса; х - адгезия; • - время высыхания; д - вязкость

Рисунок 7 - Влияние количества катализатора на свойства полученного

продукта

Адгезия полученного соединения остается на уровне четырех баллов. Время высыхания уменьшается от 44 до 8 ч (рисунок 8).

Для промышленной реализации предложенного способа получения композиционной олифы были рекомендованы следующие условия: температура 90-100° С, количество катализатора 1% (масс.), количество а-метилстирола 0,05-0,30% (масс.), время реакции 8 ч.

Технологическая схема производства олифы композиционной приведена на рисунке 9.

ж-массовая доля нелетучих; О - молекулярная масса; х-адгезия; • -время высыхания; д- вязкость

Рисунок 8 - Влияние температуры на свойства полученного продукта

Кубовые отходы из емкости 18 поступают в смеситель 23. Сюда же поступают а-метилстирол из емкости 20 и каталитический комплекс из аппарата 21. Смеситель представляет собой систему укрепленных диафрагм, установленных в цилиндрической части смесителя. При прохождении потока через отверстия в диафрагмах и зазоры между стенками смесителя и диафрагмы происходит турбулизация потока, сопровождающаяся интенсивным перемешиванием жидкостей. Полученная смесь поступает в дозреватель 24, оборудованный перемешивающим устройством.

Температура в дозревателе поддерживается 90-100°С. В процессе полимеризации предусматривается принудительная циркуляция реакционной массы из дозревателя в смеситель.

После завершения полимеризации раствор олигомера подается в фазоразделитель 25. Готовый продукт направляется в емкость 28. Летучие продукты после отделения в сепараторе конденсируются в конденсаторе и направляются в сборник жидких отходов 18.

Полученная по описанной технологии олифа соответствует ТУ 2.05-11610-90 на олифу композиционную.

IV - кубовые отходы производства З-хлор-2-метилпропена; II - а-метилстирол;

18 - емкость; 20 - емкость для а-метилстирола; 21 - реактор приготовления

катализатора; 22 - емкость дезакгаватора; 23 - смеситель; 24 - дозреватель; 25 -

фазоразделитель;

26 - конденсатор; 27 - емкость; 28 - емкость для полимеров; 29,30,31 -

насосы

Рисунок 9 - Технологическая схема производства олифы композиционной

Следующим этапом нашей работы было исследование в лабораторных условиях возможности использования побочных продуктов производства 3-хлор-2-метилпропена при получении смесевого нематоцида (препарат ДДБ). Для этого при комнатной температуре смешивались отходы производства 3-хлор-2-метилпропена: легкая фракция (третичный бутилхлорид) и тяжелая фракция (кубовый остаток производства).

Предложенный нематоцид представляет собой смесь 1,2-дихлоризобутана, 1,3-дихлоризобутилена, 3,3-дихлоризобутилена и легкой фракции, в том числе З-хлор-2-метилпропена (таблица 2).

Технологический процесс получения нематоцида осуществляется периодическим способом, путем смешения и доведения до нужных

соотношений смеси дихлоридов изобутана, изобутилена, монохлоридов и высших хлоридов -побочных продуктов производства З-хлор-2-метилпропена (рисунок 10).

Таблица 2 - Состав предложенного нематоцида

№ Компоненты Содержание, %

1 Легкие хлоруглеводороды (третичный бутилхлорид) Не более 4,1

2 1,3 - Дихлоризобутилен Не менее 29,5

3 3,3-Дихлоризобутилен Не менее 29,5

4 1,2-Дихлоризобутан Не более 56,0

5 Тяжелый остаток Не более 10,3

Смесевой нематоцид готовится в аппаратах 18) и 18г. Кубовый остаток из ректификационной колонны 11 поступает в емкость 18ь отбор которого осуществляется автоматически. Также в сборник 18| поступает третичный бутилхлорид, отбираемый из верхней части колонны 13. Смесь из емкости 181 насосом 32 подается в емкость 18г.

Готовый продукт (смесевой нематоцид) анализируется и разливается в металлическую тару - сварные бочки. Во время розлива в бочки вручную добавляется стабилизатор - кальцинированная сода в количестве 0,5 % от массы налитого продукта.

Нами так же предложен новый антикоррозионный, гидроизоляционный состав для защиты нефтехимического оборудования и строительных сооружений, устойчивых к воздействию агрессивных сред, атмосферных воздействий, обладающий так же антисептическими свойствами. Активная основа получена перемешиванием побочных продуктов производства З-хлор-2-метилпропена с битумом в массовом соотношении 1:0,1+0,3 в течение 8-10 часов при температуре 40-60°С.

Антикоррозионный гидроизоляционный антисептический состав для защиты нефтехимического оборудования и строительных сооружений получен

перемешиванием активной основы с печной пылью (ТУ 5793-047-002048722002) следующего состава (%, масс.): оксида магния не более 5,0, оксида кальция не более 5,0. Перемешивание проводилось при температуре 20-30°С в течение 3-4 часов при следующем соотношении компонентов: активная основа 70-80 % (масс.); пыль печная 20-30 % (масс.). Полученный нами антикоррозионный состав анализировали на соответствие ГОСТ 312-79.

тяжелая фракция из колонны 11 легкая фракция из колонны 13

(кубовый остаток производства) (третичный бутилхлорид)

18,, 182-емкости; 31', 32 - насосы; 33 - бочка; 34 - заливное устройство

Рисунок 10 - Принципиальная схема производства смесевого нематоцида

Предложенный способ галогенирования изобутилена и пути утилизации отходов производства З-хлор-2-метилпропена позволяют существенно снизить негативное воздействие данного производства на окружающую среду.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1 Проведен анализ технологии производства З-хлор-2-метилпропена и показано, что основным недостатком промышленного процесса является недостаточная надежность и эффективность работы реакторного узла.

2 В лабораторных условиях исследовано влияние некоторых факторов на протекание реакции хлорирования изобутилена. Показано, что максимальный выход З-хлор-2-метилпропена (93,9%) достигается при проведении процесса в среде целевого продукта при температуре его кипения, при мольном соотношении изобутилен:хлор 1,01:1 и при объемной скорости подачи реагентов 980 ч*'.

3 Разработан новый реакторный узел хлорирования изобутилена, предложена усовершенствованная конструкция реактора с новым смесителем, совмещенным с барботером. При этом селективность процесса повышается на 7,2%, а выход побочных продуктов снижается более чем на 40%.

4 Разработан принципиально новый способ получения композиционной олифы сополимеризацией дихлоризобутиленов, содержащихся в кубовых отходах производства З-хлор-2-метилпропена, с а-метилстиролом.

5 Разработана технология получения смесевого нематоцида, включающего легкие и тяжёлые фракции производства З-хлор-2-метилпропена.

6 Разработан новый антикоррозионный состав для защиты нефтехимического оборудования, обладающий гидроизоляционными и антисептическими свойствами, на основе кубовых остатков производства З-хлор-2-метилпропена и битума.

Основное содержание работы изложено в 11 публикациях, в том числе:

1 Инграм, И.Ш. Использование отходов производства З-хлор-2-метилпропена / И.Ш. Инграм, Р.Н. Хлесткин, Д.У. Рысаев, Г.К. Аминова, А.К. Мазитова // Баш. хим. ж. - Уфа: ГИНТЛ «Реактив», 2008.-Т. 15, №4.-С. 125-127.

Инграм, И.Ш. Усовершенствование технологии производства 3-хлор-2-метилпропена / И.Ш. Инграм, У.Ш. Рысаев, Г.К. Аминова, Д.У. Рысев, И.М. Фаттахов // Баш. хим. ж. - Уфа: ГИНТЛ «Реактив», 2009.-Т. 1,№ 16.- С. 42-48.

Инграм, И.Ш. Хлорирование изобутилена в среде металлилхлорида / И.Ш. Инграм, У.Ш. Рысаев, Д.У. Рысаев, М.М. Петров, P.P. Шарипова //Актуальные проблемы технических, естественных и гуманитарных наук: материалы Международной научно-технической конференции, г. Уфа, май 2008 г. - Уфа: Изд-во УГНТУ, 2008. - Вып. З.-С. 120-122.

Инграм, И.Ш. Получение препарата ДДБ на основе отходов производства металлилхлорида / И.Ш. Инграм, У,Ш. Рысаев, Р.Н. Хлесткин, Д.У. Рысаев // Материалы межвузовской научно-технической конференции по химии, физике и экологии в рамках 59-й научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых УГНТУ, г. Уфа, апрель 2008 г. - Уфа: Изд-во УГНТУ, 2008.-С. 46-47.

Инграм, И.Ш. Разработка технологии производства олифы композиционной на основе отходов производства металлилхлорида / И.Ш. Инграм, У.Ш. Рысаев, Р.Н. Хлесткин, Д.У. Рысаев // Материалы межвузовской научно-технической конференции по химии, физике и экологии в рамках 59-й научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых УГНТУ, г. Уфа, апрель 2008. - Уфа: Изд-во УГНТУ, 2008. - С. 47-49. Инграм, И.Ш. Усовершенствование технологии производства металлилхлорида / И.Ш. Инграм, У.Ш. Рысаев, Р.Н. Хлесткин, Д.У. Рысаев, И.М. Фаттахов // Материалы межвузовской научно-технической конференции по химии, физике и экологии в рамках 59-й научно-технической конференции студентов, аспирантов и

молодых ученых УГНТУ, г. Уфа, апрель 2008 г. - Уфа: Изд-во УГНТУ, 2008. - С. 50-51.

7 Инграм, И.Ш. Лабораторный метод получения хлорпроизводных / И.Ш. Инграм // Актуальные проблемы технических, естественных и гуманитарных наук: материалы Международной научно-техн. конфрендии, г. Уфа, май 2009 г. - Уфа: Изд-во УГНТУ, 2009. - Вып. 4.-С. 151-152.

8 Инграм, И.Ш. Методы анализа высокомолекулярных соединений, полученных на основе побочных продуктов хлорорганического синтеза / Д.У. Рысаев, • И.Ш. Инграм, А.Р. Маскова, З.Б. Турмагамбетова // Актуальные проблемы технических, естественных и гуманитарных наук: материалы Международной научно-техн. конфренции, г. Уфа, май 2009 г. - Уфа: Изд-во УГНТУ, 2009. - Вып. 4.-С. 181-184.

9 Играм, И.Ш. Термодинамическая модель процесса жидкофазного хлорирования изобутилена / У.Ш. Рысаев, P.P. Шириязданов, И.Ш. Инграм, Д.У. Рысаев // Материалы межвузовской научно-технической конференции по химии, физике и экологии в рамках 60-й научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых УГНТУ, г. Уфа, апрель 2009 г. - Уфа: Изд-во УГНТУ, 2009.-С. 28-29.

Подписано в печать 18 Л 1.09. Бумага офсетная. Формат 60x84 1/16. Гарнитура «Times». Печать трафаретная. Усл. печ. л. 1. Тираж 90. Заказ 262. Типография Уфимского государственного нефтяного технического университета Адрес типографии: 450062, Республика Башкортостан, г. Уфа, ул. Космонавтов, 1

Содержание диссертации автор исследовательской работы: кандидата технических наук, Инграм, Илия Шамилевна

Введение

Глава 1 Методы получения хлоралкенов (литературный обзор)

1.1 Хлорирование олефинов

1.1.1 Газофазное термическое хлорирование

1Л .2 Жидкофазное каталитическое хлорирование

1.1.3 Окислительное хлорирование

1.2 Дегидрохлорирование хлорпроизводных

1.2.1 Дегидрохлорирование хлорпроизводных основаниями

1.2.2 Каталитическое дегидрохлорирование

1.2.3 Термическое дегидрохлорирование

1.3 Сбалансированные методы получения хлоралкенов

1.4 Технологические аспекты переработки отходов хлорорганических производств

Глава 2 Характеристика исходных и целевых продуктов, методики их синтеза и анализа

2.1 Характеристика исходных и целевых продуктов

2.2 Синтез З-хлор-2-метилпропена

2.3 Синтез олифы композиционной (полимеризация отходов производства металлилхлорида)

2.4 Методики проведения анализа олифы композиционной

2.5 Методы анализа З-хлор-2-метилпропена

Глава 3 Совершенствование технологии производства

З-хлор-2-метилпропена 64 3.1 Анализ технологического процесса получения

З-хлор-2-метилпропена

3.2 Совершенствование технологии производства

З-хлор-2-метилпропена

Глава 4 Исследование возможности использования побочных продуктов производства З-хлор-2-метилпропена в качестве нефтехимического сырья

4.1 Получение композиционной олифы

4.2 Использование побочных продуктов производства З-хлор-2-метилпропена при получении смесевого нематоцида

4.3 Получение антикоррозионного гидроизоляционного состава

Введение диссертация по химии, на тему "Совершенствование промышленного способа получения 3-хлор-2-метилпропена и утилизации побочных продуктов"

Актуальность темы

Цель и задачи работы

В соответствии с целью исследования были поставлены следующие задачи:

- совершенствование промышленного способа получения З-хлор-2-метилпропена;

Научная новизна

Исследована реакция гетерофазного хлорирования изобутилена. Установлено, что реакцию целесообразно проводить в среде целевого З-хлор-2-метилпропена при температуре кипения реакционной смеси и при мольном соотношении реагентов изобутилен:хлор 1,01:1. При этом выход З-хлор-2-метилпропена повышается с 86,7 до 93,9%, а выход каждого из побочных продуктов снижается более чем на 40%.

Практическая ценность

- олифы композиционной - реакцией а-метилстирола с дихлоризобутиленами, содержащимися в кубовых отходах;

- смесевого нематоцида - смешением легких и тяжелых фракций производства 3 -хлор-2-метилпропена; антикоррозионного гидроизоляционного состава - смешением кубовых остатков процесса с битумом.

Апробация работы

Публикации

Структура диссертации

Работа изложена на 137 страницах машинописного текста и состоит из введения, четырех глав, включая 22 таблицы и 20 рисунков, и приложения. Список литературы включает 139 источников.

Заключение диссертации по теме "Нефтехимия"

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Проведен анализ технологии производства З-хлор-2-метилпропена и показано, что основным недостатком промышленного процесса является недостаточная надежность и эффективность работы реакторного узла.

2. В лабораторных условиях исследовано влияние некоторых факторов на протекание реакции хлорирования изобутилена. Показано, что максимальный выход З-хлор-2-метилпропена (93,9%) достигается при проведении процесса в среде целевого продукта при температуре его кипения, при мольном соотношении изобутилен:хлор 1,01:1 и при объемной скорости подачи реагентов 980 ч"1.

3. Разработан новый реакторный узел хлорирования изобутилена, предложена усовершенствованная конструкция реактора с новым смесителем, совмещенным с барботером. При этом селективность процесса^повышается на 7,2%, а выход побочных продуктов снижается более чем на 40%.

4. Разработан принципиально новый способ получения композиционной олифы сополимеризацией дихлоризобутиленов, содержащихся в кубовых отходах производства З-хлор-2-метилпропена, с а-метил стиролом.

5. Разработана технология получения смесевого нематоцида, включающего легкие и тяжёлые фракции производства З-хлор-2-метилпропена.

6. Разработан новый антикоррозионный состав для защиты нефтехимического оборудования, обладающий гидроизоляционными и антисептическими свойствами, на основе кубовых остатков производства З-хлор-2-метилпропена и битума.

Список источников диссертации и автореферата по химии, кандидата технических наук, Инграм, Илия Шамилевна, Уфа

1. Промышленные хлорорганические продукты: справочник / Под ред. Л.А. Ошина. М.: Химия, 1978. - 656 с.

2. Лебедев, H.H. Химия и технология основного органического и нефтехимического синтеза/ H.H. Лебедев. М.: Химия, 1981. - 608 с.

3. Трегер, Ю.А. Получение хлорорганических продуктов /Ю.А. Трегер //Хлорорганический синтез: тезисы докладов семинара. — Москва, 2006.-С.28-33.

4. Марч, Дж. Органическая химия. Реакции, механизм и структура. Т.2./Дж. Марч./ Пер. с англ. М.: Мир, 1987. - 504 с.

5. Хаускрофт, К. Современный курс органической химии. В 2-х т. Т.2. / К. Хаускрофт , Э. Констебл / Пер. с англ. М.: Мир, 2002. - 528 с.

6. Вейганд Хильгетаг. Методы эксперимента в органической химии / Под ред. проф. А.Н. Суворова / Пер. с нем. - М.: Химия, 1968. - 944 с.

7. Абдрашитов, ЯМ. Ресурсосберегающие технологии получения продуктов хлорорганического синтеза: Дис. . докт. техн. наук. — Москва, 1998.-455с.

8. Дмитриев, Ю.К. Ресурсо- и энергосберегающие технологии производства хлорорганических продуктов на основе этилена и пропилена: Дис. . техн. наук. Уфа, 2007.

9. Якименко, Л.М. Справочник по производству хлора, каустической соды и основных хлорпродуктов/Л.М. Якименко, М.И. Пасманик. М.: Химия, 1976.-440 с.

10. Ингольд, К. Теоретические основы органической химии/ К. Ингольд. -М.: Мир, 1973.- 1055 с.

11. Бартон, Д. Общая органическая химия. Т.8. / Д. Бартон, У. Оллис /Под ред. Н.К. Кочетова. / Пер. с англ. М.: Мир, 1985. - 751 с.

12. Моррисон, Р. Органическая химия / Р. Моррисон, Р. Бойд. М: Мир, 1974.- 1132 с.13