Поверхностно активные вещества для снижения межфазного натяжения противообледенительной жидкости

Тип работы:
Реферат
Предмет:
Биотехнология пищевых продуктов


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

Международный Научный Институт & quot-Educatio"- V (12), 2015
91
ХИМИЧЕСКИЕ НАУКИ
ряда амидов, иминов, гуанидинов и некоторых других оснований UHF ab initio методом в базисе 6−31G программного комплекса Gaussian-2009 оценены энергия сродства к протону ДЕпрот. и потенциал ионизации ДЕион. Показано, что в ряду исследуемых соединений энергия сродства к протону растет, а потенциал ионизации снижается по мере роста величины рКа. На основании энергии сродства к протону рассчитаны значения величии рКа для фор-мамида, ацетамида и дифенилгуанидина.
Литература
1. The Chemistry of Amidines and Imidates. Vol. 2. / Eds. S. Patai, Z. Rappoport. — Chichester: Wiley, 1991. — 487 p.
2. Greenhill, J.V. and Lue, P. Amidines and guanidines in medicinal chemistry// Progress in Medicinal Chemistry, 1993. — V. 30. — P. 203−326.
3. Berlinck R.G.S. and Kossuga M.H. Natural guanidine derivatives// Natural Product Reports, 2005. — V. 22. -P. 516−550
4. Таутова Е. Н., Бижон О. А., Омарова Р. А., Еркасов Р. Ш. Квантово-химическое исследование определения центра протонирования амидов// Современные проблемы науки и образования. -2012.- № 2. — С. 436.
5. Затрудина Р. Ш., Корнаухова М. А. Конформацион-ный и изомерный анализ амидов пиридинкарбоновых кислот// Вестник Волгоградского государственного университета, Серия 10: Инновационная деятельность. — 2012. — № 6. — С. 57−61.
6. Васильев П. М., Спасов А. А., Ленская К. В., Анисимова В. А. Подструктурный анализ гипогликемической активности производных циклических гуанидинов// Вестник Волгоградского государственного медицинского университета. — 2014. — № 3 (51). — С. 28−30.
7. Балыбин Д. В., Кузина О. Ю., Вигдорович В. И., Цыганкова Л. Е. Квантово-механический расчет дробных зарядов на атомах в молекуле гуанидина и его производных// Вестник Тамбовского университета, Серия: Естественные и технические науки. — 2012. -Т. 17, № 4. — С. 1143−1146.
8. Балыбин Д. В., Евсеева Е. В., Попова Е. Д., Костя-кова А.А. Квантово-механический расчёт молекулярных структур ряда гуанидина// Вестник Воронежского государственного университета. — Серия: Химия. Биология. Фармация. — 2014. — № 3. — С. 1417.
9. Мискиджьян С. П., Гарновский А. Д. Введение в современную теорию кислот и оснований. — Киев: Вища школа, 1979. — 281 с.
10. Шатенштейн А. И. Изотопный обмен и замещение водорода в органических соединениях в свете теории кислот и оснований. — М., 1960. — 396 с.
11. Frisch M. J., Trucks G. W., Schlegel H. B., et al. Gaussian 09, Revision C. 01. — Gaussian, Inc., Wallingford CT. — 2009. http: //www. gaussian. com /g_tech/g_ur/g09help. htm
12. William M. Haynes. CRC Handbook of Chemistry and Physics, 95th Edition. — Taylor & amp- Francis: 2014. -2693 p.
ПОВЕРХНОСТНО АКТИВНЫЕ ВЕЩЕСТВА ДЛЯ СНИЖЕНИЯ МЕЖФАЗНОГО НАТЯЖЕНИЯ
ПРОТИВООБЛЕДЕНИТЕЛЬНОЙ ЖИДКОСТИ
Сладовская Ольга Юрьевна
к.т.н., доцент Казанского Национально Исследовательского Технологического Университета
Шарипов Рустем Райнурович, Кадыров Тагир Равилевич магистры Казанского Национально Исследовательского Технологического Университета
Башкирцева Наталья Юрьевна
д.т.н., профессор Казанского Национально Исследовательского Технологического Университета
SURFA CTANTS TO REDUCE INTERFA CIAL TENSION DEICING FLUID KadyrovTagirRavilevich, Master of Kazan State Technological University RustemSharipovRaynurovich, Master of Kazan State Technological University SladovskayaOlgaYuryevna, Ph.D., associate professor of Kazan State Technological University BashkirtsevaNataliaYuryevna, Prof. KazanStateTechnologicalUniversity
АННОТАЦИЯ
Проведены исследования межфазного натяжения и смачивающей способности различных поверхностно — активных веществ используемых в качестве смачивающих агентов в противообледенительных жидкостях. В качестве смачивающих агентов были исследованы блоксополимеры окиси этилена и пропилена, оксиэтилированные жирные спирты и кислоты, цвиттер-ионные и катионные поверхностно активные — вещества. В результате исследований установлено, что наиболее эффективными по смачивающей способности и межфазному натяжению являются Син-танол АЛМ-3, Олеокс-5, ПП 4202 — 2Б — 30.
ABSTRACT
Investigations of the interfacial tension and wettability of various surface — active substances used as wetting agents in the anti-icing fluid. Suitable wetting agents were investigated block copolymers of ethylene oxide and propylene, ethoxylated fatty alcohols and acids, zwitterionic and cationic surfactants. Research results show that the most effective for the wetting ability and interfacial tension of surfactants Sintanol ALM-3, Oleox -5, pp 4202 — 2B — 30.
Ключевые слова: поверхностно-активные вещества, противообледенительные жидкости.
Keywords: surfactants, anti-icing fluid.
Введение Работы по преодолению этого опасного явления ведутся
Наземное обледенение самолетов — одна из слож- на протяжении десятилетий, практически с начала возник-ных распространенных проблем воздушного транспорта. новения авиационных пассажирских перевозок [1].
Международный Научный Институт & quot-Educatio"- V (12), 2015
92
ХИМИЧЕСКИЕ НАУКИ
Основным средством, применяемым в мировой и отечественной практике для защиты самолетов от наземного обледенения, являются противообледенительные жидкости (ПОЖ), которые обеспечивают как удаление льда, снега, изморози, инея, так и предотвращение их образования на поверхности самолета [2].
Существует 4 типа ПОЖ, каждый из которых обладает различной вязкостью и имеет свою специфику применения [3]. Из существующих четырех типов ПОЖ, только загущенная жидкость IV типа обеспечивает максимальную защиту от наземного обледенения. Это свойство имеет важное значение в условиях выпадения замерзающих осадков, когда ожидается более длительное время выруливания [4].
ПОЖ для обработки воздушных судов (ВС) IV типа является достаточно высокотехнологичным продуктом обладающим уникальными свойствами. Разработка его рецептуры сопряжена с проведением множества теоретических и экспериментальных исследований.
Исходя из предъявляемых к ПОЖ требований, можно обозначить ряд свойств, которыми должна обладать жидкость, и определить в составе ПОЖ необходимые компоненты, обеспечивающие достижение данных свойств:
1) Низкотемпературные свойства ПОЖ достигаются за счет применения водно-гликолевых растворов обладающих низкими температурами кристаллизации.
2) Оптимальная вязкость, достигается применением загустителей. Водно-гликолевые растворы в присутствии загустителей обладают ярко выраженными псевдопластичными свойствами.
3) Высокая смачивающая способность поверхности воздушного судна (ВС) обеспечивается при помощи эффективных поверхностно-активных веществ (ПАВ), которые снижают поверхностное натяжение на границе раздела фаз.
4) Отсутствие влияния на конструкционные материалы ВС достигается за счет применения ингибирующих составов для снижения электрохимической коррозии металлических частей.
5) Сохранение защитных и технологичных свойств при использовании ПОЖ в разбавленных растворах с жесткой водой обеспечивается применением комплексонов, которые снижают отрицательное влияние солей жесткости.
6) Отсутствие отрицательного влияния ПОЖ на окружающую среду — достигается за счет применения экологичных, биоразлагаемых и не токсичных компонентов.
Разработка состава ПОЖ, обладающего всеми перечисленными свойствами, является целью представленной научно-исследовательской работы. Экспериментальная часть
Эффективность и качество противообледенитель-ной обработки ВС в большой степени зависит от равномерного распределения ПОЖ на поверхности самолета, для достижения которого важную роль в составах ПОЖ играют ПАВ. Известно, что ПАВ снижают поверхностное натяжение и увеличивают смачивающую способность, что обеспечивает растекание жидкости по поверхности самолета.
Проведенный обзор научно-технической и патентной литературы показал, что в составах ПОЖ можно применять неионогенные ПАВ со значениями гидрофильнолипофильный баланса (ГЛБ) в диапазоне 10−15. Данные
ПАВ будут обладать высокой смачивающей способностью относительно поверхности ВС и иметь низкую пенообразующую способность.
Среди неионогенных ПАВ были выбраны:
• блоксополимеры окиси этилена и окиси пропилена (Лапрол 6003−2Б-18, Лапрол 3003−5000−35, Лапрол 3000−4000−25) —
• простые полиэфиры (ПП 4202−2Б-30, ПП СТХ 2124) —
• оксиэтилированные алкил фенолы (АФ 9−6, АФ 912, АФ 12−14) —
• оксиэтилированные жирные спирты (Синтанолы АЛМ-3, АЛМ-7, АЛМ-10, ОС-20, ОС-25, ДС-10, АЦСЭ-12) —
• оксиэтилированные жирные кислоты (Олеокс-5, Олеокс-7, Стеарокс-6).
В каждом ряду вещества отличались, молекулярной массой и соотношением гидрофильной и гидрофобной частей.
Помимо неионогенных ПАВ в работе были также исследованы ПАВы других классов, такие как анионак-тивные (Сульфанол), цвиттер-ионные (рис. 1 а-г) и катио-нактивные (рис. 1 д, е) ПАВ.
Исследования зависимости поверхностного натяжения от концентрации ПАВ проводились на водных и водно-пропиленгликолевых растворах при соотношении воды и пропиленгликоля 50: 50. Такое соотношение моделирует состав разрабатываемой ПОЖ. Для наиболее эффективных ПАВ были проведены исследования смачивающей способности.
Для измерения межфазного натяжения использовался классический квазидинамический метод «отрыва кольца» (метод Дю-Нуи). Измерения проводились на тен-зиметре К9 (KRUSS, Германия), который определяет поверхностное натяжение на границе раздела фаз с помощью подвешенного к точным весам оптимально смачиваемого измерительного кольца. При измерении кольцо полностью погружается в раствор и затем медленно поднимается. Пленка поверхностного слоя смачивающей кольцо жидкости может растягиваться и обрываться. Усилие отрыва, регистрируемое тензодатчиками, и есть сила поверхностного натяжения.
При измерениях использовались растворы ПАВ при концентрации от 0,61 до 1 г/л. По полученным значениям поверхностного натяжения были построены изотермы.
Основной определяемой физико-химической характеристикой смачивающей способности ПАВ является краевой угол смачивания. В настоящей работе исследования смачивающей способности растворов ПАВ проводились на стеклянной подложке. Измерение краевого угла смачивания было проведено с помощью прибора комплексного анализа формы капли DSA30(KRUSS, Германия).
Необходимым условием при измерении краевого угла смачивания является фиксированная величина образованной капли при параллельных измерениях, диаметр которой не должен превышать 2 мм. В результате программа обработки изображения капли DSA3 выдает средние значения полученных величин правых и левых углов. Также прибор выдает информацию о поверхностном натяжении данной капли, объеме капли, энергии поверхности подложки и т. д.
Обсуждение результатов
Исследование поверхностного натяжения показало, что в целом водно-гликолевые растворы при одинаковых концентрациях ПАВ обладают меньшим поверхностным натяжением, чем водные растворы. В качестве примера на рисунке 2 представлена изотерма блоксополимера ОЭ и О П Лапрол 6003−2Б-18.
Международный Научный Институт & quot-Educatio"- V (12), 2015
93
ХИМИЧЕСКИЕ НАУКИ
Рисунок 1. Исследуемыецвиттер-ионные и китионные ПАВ: а — Олеиламидопропилбетаин (ОАПБ), б — Кокамидопро-пилбетаин (КАПБ), в — Алкилбетаин (АБ), г — Олеиламидопропилдиметиламинооксид (ОАПДАО), д — Цетилтриметиламмоний хлорид (ЦТАХ), е — Олеиламидопропилтриметиламоний хлорид (ОАПТАХ)
S
X
о
К
«
н
св X о ¦
К
н
о
о
Он
8
о
С
Раствор на воде я Раствор на вода+ПГ
С, г/л
Рисунок 2. Изотерма межфазного натяжения Лапрол 6003−2б-18 в водном и водно-гликолевом растворе.
В таблице 1 представлены результаты исследова- и водно-гликолевых и критическая концентрация мицел-
ния поверхностно-активных свойств веществ различных лообразования (ККМ) которые были найдены по изотер-классов. Минимальное поверхностное натяжение водных мам поверхностного натяжения.
Таблица 1
Значения поверхностного натяжения и ККМ водных и водно-гликолевых растворов ПАВ. __________
№ п/п Название Минимальное поверхностное натяжение водных растворов, мН/м Минимальное поверхностное натяжение в водно-гликолевых растворах, мН/м ККМ, г/л
1 2 3 4 5
Неионогенные
1 ПП 4202−2Б-30 34,23 33,9 0,078
2 ПП СТХ2124 37,03 36,23 0,078
3 Неонол А Ф 9−6 30,70 30,2 0,0096
4 Неонол А Ф 9−12 34,00 35,3 0,019
1 2 3 4 5
5 Неонол А Ф 12−14 32,87 31,93 0,0096
6 Синтанол АЛМ-3 27,17 26,45 0,0096
7 Синтанол АЛМ-7 33,60 33,15 0,039
8 Синтанол АЛМ-10 32,80 33,53 0,078
Международный Научный Институт & quot-Educatio"- V (12), 2015
94
ХИМИЧЕСКИЕ НАУКИ
№ п/п Название Минимальное поверхностное натяжение водных растворов, мН/м Минимальное поверхностное натяжение в водно-гликолевых растворах, мН/м ККМ, г/л

9 Синтанол ОС-20 39,60 36,77 0,019
10 Синтанол ОС-25 36,70 35,73 0,078
11 Синтанол ДС-10 34,40 34,15 0,156
12 Синтанол АЦСЭ-12 35,60 34,29 0,078
13 Олеокс-5 31,23 30,87 0,0048
14 Олеокс-7 32,37 32,57 0,039
15 Стеарокс-6 36,10 32,4 0,0096
Анионактивные
16 Сульфанол 39,40 39,1 0,0096
Цвиттер-ионные
17 Алкилбетаин (АБ) 30,40 30,43 0,0096
18 Олеиламидопропил-диметиламинооксид (ОАПДАО) 28,45 30,57 0,0096
19 Олеиламидопропилбетаин (ОАПБ) 29,12 31. 97 0,019
20 Кокоамидопропилбетаин (КАПБ) 30,75 29. 77 0,039
Катионактивные
21 Цетилтриметиламмоний хлорид (ЦТАХ) 30,75 37.7 0,019
22 Олеиламидопропил- триметиламмоний хлорид (ОАПТАХ) 31,21 32.5 0,0096
23 Алкилдиметилбензиламмоний хлорид (Катамин-АБ) 34,67 35. 78 0,16
Установлено, что поверхностная активность блок-сополимеров увеличивается прямо пропорционально с увеличением молекулярной массы молекулы ПАВ и эта закономерность сохраняется как в водных растворах, так
и в системах вода-пропиленгликоль (таблица 2). Значение ККМ исследуемых блоксополимеров лежит в области низких концентраций.
Таблица 2
Характеристики поверхностной активности блоксополимеров ОЭ и ОП.
Название Минимальное поверхностное натяжение для водных растворов ПАВ, мН/м Минимальное поверхностное натяжение для водно-пропиленгликолевых растворов ПАВ, мН/м ККМ, г/л
Лапрол 6003−2Б-18 30,87 32,8 0,0048
Лапрол 3003−5000−35 33,73 33,2 0,0048
Лапрол 3003−4000−25 34,30 33 0,078
Для оксиэтилированных алкилфенолов в области низких концентраций поверхностное натяжение водногликолевых растворов выше, чем поверхностное натяжение водных растворов.
Из группы оксиэтилированных алкилфенолов наиболее эффективным ПАВ в качестве компонентов
ПОЖ является Неонол АФ9−6. Он обладает наименьшим значением поверхностного натяжения и наименьшим значением ККМ как в водных растворах, так и в водно-гликолевых.
8 Д
X X
аГ х
X
О) * ос
¦ AJEvI-З + Пропил енгл иколь -е. од а.
¦ В од а.
С, г/л
Рисунок 3. Изотермы межфазного натяжения АЛМ-3 в смеси с раствором пропиленгликоль-вода и вода
Оксиэтилированные жирные спирты имеют прямо-цепочную структуру, гидрофильная и гидрофобная части расположены на разных концах молекулы. Такая структура влияет на адсорбцию на межфазной поверхности,
обеспечивая более плотное заполнение адсорбционного слоя, что приводит к большему снижению поверхностного натяжения (рисунок 3). Эта закономерность прослеживается на водных и на водно-гликолевых растворах.
Международный Научный Институт & quot-Educatio"- V (12), 2015
95
ХИМИЧЕСКИЕ НАУКИ
Однако процесс достижения равновесной концентрации в поверхностном слое происходит медленно, о чем свидетельствует незначительное снижение поверхностного натяжения в области низких концентраций оксиэтилиро-ванных спиртов. Более плотнаяупаковка молекул в адсорбционном слое приводит к увеличению количества ПАВ, что сказывается на увеличении критической концентрации мицеллообразования (ККМ) (таблица 1).
Все исследуемые оксиэтилированные жирные кислоты (Олеокс-5,Олеокс-7,Стеорокс-6) обладают значениями поверхностного натяжения менее 35 мН/м и удовлетворяют по значениям минимального поверхностного натяжения.
Для них характерна высокая доля гидрофобной части, что ухудшает растворимость в водно-гликолевом растворе, приводя к образованию дисперсных систем. Поэтому, не смотря на высокую поверхностную активность, о чем свидетельствует низкие значения поверхностного натяжения и ККМ (таблица 1) данные ПАВ не целесообразно использовать в составах ПОЖ.
В ходе исследований в качестве анионных ПАВ был рассмотрен Сульфонол. Исследования анионных ПАВ в качестве компонентов ПОЖ было обусловлено высокой смачивающей способностью данного класса ПАВ. В результате исследований установлено, что водные и водно-гликолевые растворы анионного ПАВ обладают высокой пенообразующей способностью и низкой поверхностной активностью, что нежелательно для ПОЖ.
Требования к эксплуатационным характеристикам ПОЖ устанавливаются в отечественной (ГОСТ 23 907−79) и зарубежной научно-технической документации (AMS 1428). Согласно AMS 1428 максимально разрешенное значение поверхностного натяжения составляет 40 мН/м, по ГОСТ 23 907–79 — не выше 35 мН/м. Поверхностное натяжение должно быть как можно ниже, чтобы жидкость растекалась по поверхности самолета и ложилась ровным слоем. Все исследуемые цвиттер-ионные и катионактив-ные ПАВ позволяют достичь значений поверхностного натяжения менее 35 мН/м. Однако низкие значения поверхностного натяжения наблюдаются в области высоких концентраций, об этом свидетельствуют и высокие значения ККМ (таблица 1).
Таким образом, по результатам исследований поверхностного натяжения в водных и водно-гликолевых растворов ПАВ были определены вещества, обладающие наибольшей поверхностной активностью: блоксополи-меры Лапрол 3003−4000−25 и ПП 4202−2Б-30, оксиэтили-рованный жирный спирт Синтанол АЛМ-3 и все цвиттер-ионные ПАВ.
Для выбора наиболее эффективного ПАВ были проведены дополнительные исследования смачивающей способности выбранных ПАВ (таблица 3).
Краевой угол смачивания определяет степень распространения капли жидкости по поверхности — чем ниже краевой угол между капелькой раствора ПАВ и поверхностью, тем ниже поверхностное натяжение, и больше слой жидкости распространится по поверхности самолета.
Таблица 3
Значения краевого угла смачивания ПАВ
Название ПАВ Краевой угол смачивания при концентрациях, град.
0,5 г/л 1 г/л 2 г/л
Синтанол АЛМ-3 13,6 4,9 5,7
Лапрол 502МФ 33,0 31,8 29,9
Неонол АФ9−6 55,3 42,1 42,0
Неонол АФ9−12 61,7 50,5 32,4
Неонол АФ12−14 57,3 48,1 32,6
Олеокс-5 13,6 4,9 5,7
Олеокс-7 34,8 35,0 42,5
ПП 4202−2Б-30 20,3 9,8 4,3
Рассматривались значения краевых углов смачивания поверхности стекла тремя концентрациями водных растворов некоторых исследуемых неионогенных ПАВ. Выбор концентрации ПАВ обусловлен значениями ККМ для данных ПАВ. Первая концентрация (0,5 г/л) была выбрана выше ККМ всех исследуемых ПАВ. Далее, концентрации 1,0 г/л и 2,0 г/л были выбраны для определения зависимости изменения краевого угла смачивания от повышения концентрации ПАВ.
Несмотря на высокую поверхностную активность цвиттерионных ПАВ, стабильные значения краевого угла смачивания, в целом хуже, чем у неионогенных. Краевой угол смачивания для цвиттерионных ПАВ составляет в среднем 35−45 градусов, тогда как для неионогенных ПАВ этот показатель достигает 10−15 градусов.
В результате исследований смачивающей способности неионогенных ПАВ установлено, что минимальными значениями краевого угла смачивания и соответственно максимальной смачивающей способностью обладают Синтанол АЛМ-3 и Олеокс-5.
Наиболее оптимальным ПАВ в качестве смачивающего агента в составе ПОЖ является Синтанол АЛМ-3 на основе оксиэтилированных жирных спиртов. Преимущество Синтанола АЛМ-3 проявляется как при снижении поверхностного натяжения водно-гликолевых растворов, так и при смачивании поверхностей.
Вывод:
В результате исследования поверхностно-активных свойств растворов ПАВ были выявлены закономерности изменения поверхностного натяжения от строения и молекулярной массы вещества. Определено, что наибольшей поверхностно активностью обладают блоксополимеры окиси этилена и окиси пропилена, оксиэтилированные жирные спирты и цвиттер-ионные ПАВ бетаинового ряда.
Исследование смачивающей способности позволило выбрать наиболее эффективный ПАВ. Установлено, что Синтанол АЛМ-3 позволяет достичь наименьшего значения поверхностного натяжения (менее 28 мН/м) на границе водно-гликолевый раствор — воздух, имеет низкое значение ККМ — 0,0096 г/л, а также обеспечивает хорошие смачивающие свойства.
Международный Научный Институт & quot-Educatio"- V (12), 2015
96
ХИМИЧЕСКИЕ НАУКИ
Список литературы
1. Матюхин Е. А. Характеристика применяемых для ПОО ВС в России и странах СНГ жидкостей. Обязательный перечень документов, разрешающих их применение // Конференция «Техника и технология противообледенительной обработки воздушных судов. Итоги сезона 2005−2006гг и особенности подготовки предстоящему сезону» 2005. 28 сентября.
2. Трунов О. К. Безопасность взлета в условиях обледенения. Сведения, правила, рекомендации для летнего и наземного персонала гражданской авиации. М.: Афес, 1995. с. 70.
3. SAE AMS1428 «Жидкость, противообледенитель-ная обработка воздушных судов/противообледени-тельная защита, неньютоновская (псевдопластическая), типы по SAE Типов II, III и IV»
4. Рекомендации по наземной противообледенитель-ной защите самолетов, 27-е изд. АЕА, июль 2012.
КАТАЛИТИЧЕСКИЙ КРЕКИНГ С МАКСИМАЛЬНЫМ ВЫХОДОМ ОЛЕФИНОВ С3-С4
Хусаинов Радмир Ильвирович
Магистр, Уфимский государственный нефтяной технический университет
CATALITIC CRACKING WITH THE MAXIMUM EXIT OF OLEFINS С3-С4 Khusainov Radmir, Magister, Ufa State Oil technical University, Ufa
АННОТАЦИЯ
Проведены поисковые исследования, а также скриннинг существующих каталитических систем для процесса каталитического крекинга олефинового направления. Автором исследован процесс каталитического крекинга на промышленном катализаторе CRP-1, показавший максимальный выход пропилена и характеризуется сравнительно низкой активностью, высокой избирательностью по олефинам и замедляет реакции переноса водорода.
ABSTRACT
Basic researches, and also screening of the existing catalytic systems for process of catalytic cracking of the olefnovy direction are conducted. The author investigated the process of catalytic cracking on the industrial CRP-1 catalyst which showed the maximum exit of propylene and is characterized by rather low activity, sharp selectivity on olefins and slows down hydrogen transfer reactions.
Ключевые слова: каталитический крекинг, катализатор.
Keywords: catalytic cracking, catalyst.
В настоящее время в нефтеперерабатывающей промышленности идет тенденция развития и совершенствования вторичных процессов. Среди вторичных процессов особое место занимает каталитический крекинг, который, перерабатывая тяжелое сырье, позволяет дополнительно получать до 17−23% в расчете на нефть высокооктанового бензина. Общая тенденция развития и совершенствования каталитического крекинга последних десятилетий заключалась, помимо всего прочего, в расширении сырьевой базы процесса за счет вовлечения в переработку тяжелых нефтяных дистиллятов и остатков. При этом оставалось неизменной главная цель — получение максимальных количеств высокооктанового бензина и олефинов [1 с. 4].
В последнее время в нефтепереработке, с появлением спроса на в реформулированный бензин, возникла необходимость эксплуатации установок крекинга в режиме максимального производства олефинов.
Легкие олефины представляют собой сырье, необходимое для получения оксигенатов и метил-трет-амило-вого эфира (МТАЭ) [2 с. 218].
Нефтехимическая промышленность испытывает растущую потребность в пропилене для производства различных изделий. Примерно половина пропилена поступает от парового крекинга — пиролиза. Как вследствие, растет спрос на пропилен, получаемый на установках крекинга. Для удовлетворения спроса на легкие олефины от С3 до С5 необходим экономически выгодный процесс их производства. В связи с этим для получения пропилена совершенствуется технологии и катализаторы крекинга.
В докладе приведены несколько современных технологий каталитической переработки углеводородного сырья.
На установке DCC, предназначенный для работы в режиме максимального выхода пропилена, осуществляется последовательный крекинг в райзере и в слое при
жестких условиях. Благодаря высокой температуре в реакторе установки DCC первого количество производимого сухого газа достигает значительных объемов. Этот газ богат этиленом, который можно поставлять нефтехимическим производствам. Уступая пиролизу по выходу сухого газа, DCC превосходит его по выходу СНГ, что представлено в таблице 1. Главным продуктом DCC является пропилен, тогда как основной продукт пиролиза -этилен. Ввиду большой глубины превращения жидкие продукты С5+ установок DCC являются высокоароматичными. Вследствие этого весьма высоки и октановые числа получаемых на них бензиновых фракций [2 с. 220].
Ужесточение требований и норм по качеству приводит к необходимости опережающего развития технологий для их производства.
Процесс Indmax FCC (I-FCC) крекирует широкий диапазон сырья в легкие олефины. Катализатор представляет собой уникальную, запатентованную многокомпонентную, многофункциональную катализаторную композицию, промотирующим селективный крекинг компонентов для обеспечения очень высокой стойкости к металлам, обеспечивает низкое закоксование дельта кокс и низкий выход сухого газа — свойства, особенное важное при переработке остаточного сырья для производства легких олефинов. Установка I-FCC представлена на рисунке 1.
В процесс Shell FCC получают пропилен из нефтяных дистиллятов и остаточных фракций. Тяжелое углеводородное сырье с помощью системы высокоэффективных сырьевых стелл Shell вводят в лифт-реактор с коротким временем контакта, обеспечивая хорошее смешение сырья с катализатором. Установка Shell FCC представлена на рисунке 2, а также процесс MILOS (селективный процесс по-

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой