Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Снижение объёмов образования токсичных отходов в процессе получения изомасляной кислоты

ВАК РФ 03.02.08, Экология (по отраслям)

Автореферат диссертации по теме "Снижение объёмов образования токсичных отходов в процессе получения изомасляной кислоты"

- ? На правах рукописи

005061769

Л

АБДРАХМАНОВА ЭМИЛИЯ НАИЛЕВНА

СНИЖЕНИЕ ОБЪЁМОВ ОБРАЗОВАНИЯ ТОКСИЧНЫХ ОТХОДОВ В ПРОЦЕССЕ ПОЛУЧЕНИЯ ИЗОМАСЛЯНОЙ КИСЛОТЫ

03.02.08 - «Экология» (в химии и нефтехимии)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

13 ИЮН 2013

Уфа-2013

005061769

Работа выполнена в ФГБОУ ВПО «Уфимский государственный нефтяной технический университет» на кафедре «Прикладная экология».

Научный руководитель доктор технических наук

Аминова Гулия Карамовна.

Официальные оппоненты: Кантор Евгений Абрамович

доктор химических наук, профессор ФГБОУ ВПО «Уфимский государственный нефтяной технический университет», заведующий кафедрой «Физика»;

Шайхиев Илъдар Гильманович доктор технических наук, профессор ФГБОУ ВПО «Казанский национальный исследовательский технологический университет», заведующий кафедрой «Инженерная экология».

Ведущая организация ФГБОУ ВПО «Петербургский государственный

университет путей сообщения».

Защита состоится 26 июня 2013 года в 16 часов 30 минут на заседании диссертационного совета Д 212.289.03 при ФГБОУ ВПО «Уфимский государственный нефтяной технический университет» по адресу: 420062, Республика Башкортостан, г. Уфа, ул. Космонавтов, 1.

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

Автореферат разослан мая 2013 года.

Ученый секретарь диссертационного совета<^^^Абдульминев Ким Гимадиевич

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы

В развитии нефтехимической промышленности одно из важнейших мест занимает производство изомасляной кислоты, широко используемой для получения высших изомерных монокарбоновых кислот, консервантов, химических средств защиты растений и др.

В настоящее время благодаря развитию процесса получения дешевого изо-масляного альдегида из олефинов и синтез-газа предпочтительным среди других способов получения изомасляной кислоты является окисление альдегида. Несмотря на наличие достаточно широкой сырьевой базы, изомасляная кислота в России не выпускается. Это связано с тем, что процесс окисления изомасляного альдегида сопровождается образованием взрывоопасных надкислот в реакционной массе, значительно увеличивающих риск спонтанных токсичных выбросов в окружающую среду. Кроме того, процесс характеризуется значительными газовыми выбросами с высоким содержанием исходного альдегида, что может привести к загрязнению объектов окружающей среды.

Жесткие требования экологического и экономического характера в настоящее время дшпуют необходимость создания технологии производства изомасляной кислоты, обеспечивающей высокую эффективность процесса и его экологическую безопасность.

В этой связи комплексное исследование процесса жидкофазного окисления изомасляного альдегида и создание на этой основе экологически безопасного и доступного способа получения изомасляной кислоты является важной и актуальной задачей.

Цель работы - снижение экологической опасности процесса получения изомасляной кислоты, за счёт снижения содержания токсичных надкислот в реакционной массе и изомасляного альдегида в отходящих газах.

Для достижения поставленной цели в работе решались следующие задачи:

- обоснование экологически безопасного способа получения изомасляной кислоты;

- определение условий минимизации содержания взрывоопасных токсичных надкислот в реакционной массе при жидкофазном окислении изомасляного альдегида;

- определение условий снижения содержания исходного альдегида в отходящих газах процесса получения изомасляной кислоты;

- использование отходов процесса получения изомасляной кислоты для получения продуктов, обладающих практически ценными свойствами.

Научная новизна

Определены условия снижения рисков спонтанных газовых выбросов при аварийной ситуации за счёт минимизации содержания взрывоопасных надкислот в реакционной массе (не более 0,5%).

Определены условия снижения содержания исходного альдегида в отходящих газах до 1%.

Показано, что окисление изомасляного альдегида кислородом необходимо проводить в присутствии каталитической системы - ацетата кобальта и марганца с добавкой бромида кобальта, взятых в соотношении 1:0,5:0,1 соответственно при температуре 50°С и скорости подачи окисляющего газа 18 л/ч в реакторе колонного типа.

Установлено, что использование в качестве абсорбента полипропиленпо-лиаминов (ПППА) обеспечивает очистку отходящих газов от непрореагировав-шего изомасляного альдегида до экологически безопасного уровня.

Практическая значимость работы

Разработан экологически безопасный малоотходный способ жидкофазно-го окисления изомасляного альдегида в изомасляную кислоту в присутствии каталитического комплекса, предотвращающего накопление токсичных надкислот, с последующей очисткой отходящих газов до экологически безопасного уровня. Процесс протекает с выходом изомасляной кислоты не менее 94%.

Предложена принципиальная технологическая схема жидкофазного окисления изомасляного альдегида. Технология апробирована в опытно-промышленных условиях на ООО НПФ «Химинвест» (г. Казань), и получена опытно-промышленная партия изомасляной кислоты.

Предложено использование отходов, получаемых при очистке отходящих газов процесса в качестве добавки к ингибиторам коррозии. При этом защитная способность полученных композиций составляет 98 - 99%. Полученные результаты защищены двумя патентами: № 1Ш 2394817 С1 и 1Ш 2394941 С1.

Материалы диссертационного исследования используются прикурсовом и дипломном проектировании по специальностям 240100 «Химическая технология органических веществ», 241000 «Основные процессы химических производств и химическая кибернетика», 241000 «Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов» ФГБОУ ВПО УГНТУ.

Апробация работы

Основные положения диссертационного исследования были представлены в материалах V Научно-практической конференции «Промышленная безопасность на взрывопожароопасных и химически опасных производственных объектах. Технический надзор, диагностика и экспертиза» (г. Уфа, 2011 г.), XV Международной научно-технической конференции «Проблемы строительного комплекса России» (г. Уфа, 2011 г.), XXV Юбилейной Международной научно-технической конференции «Химические реактивы, реагенты и процессы малотоннажной химии» (г. Уфа, 2011 г.), Ш Международной научно-практической конференции молодых ученых «Актуальные проблемы науки и техники 2011» (г. Уфа, 2011 г.), VI Научно-практической конференции и консультационно-методического семинара «Промышленная безопасность на взрывопожароопасных и химически опасных производственных объектах. Технический надзор, диагностика и экспертиза» (г. Уфа, 2012 г.), Международной научно-технической конференции «Актуальные проблемы технических, естественнонаучных и гуманитарных наук» (г. Уфа, 2012 г.), XVII Международной научно-технической конференции «Проблемы строительного комплекса России» (г. Уфа, 2013 г.).

Публикации

По теме диссертации опубликована 21 работа, в том числе 2 патента и 6 статей в ведущих рецензируемых журналах в соответствии с перечнем ВАК Минобразования и науки РФ.

Структура и объем работы

Работа изложена на 135 страницах печатного текста и состоит из введения, четырёх глав, включая 36 таблиц и 23 рисунка. Список литературы включает 145 наименований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении показана актуальность диссертационной работы, посвященной исследованию условий окисления альдегидов, методов получения изомас-ляной кислоты (ИМК), продуктов, получаемых окислением изомасляного альдегида (ИМА), сформулированы цель, задачи работы, научная новизна и практическая значимость.

В первой главе диссертации дан анализ имеющихся литературных данных о методах получения ИМК, последних достижений в области ее синтеза, а также определены экологические проблемы, появляющиеся при ее получении. Литературный обзор охватывает работы по научным и прикладным исследованиям в данном направлении до 2012 г. включительно.

Во второй главе описаны объекты исследования, методики проведения экспериментов и методы анализа целевых продуктов.

В третьей главе приведены результаты исследования экологически безопасных условий получения ИМК жидкофазным окислением ИМА.

При жидкофазном окислении изомасляного альдегида процесс окисления протекает через образования надкислот. Общая схема реакции окисления ИМА имеет следующий вид:

ясно + о2 —- ясооон 11СОООН + ясно—2 ысоон

где Я - (СНз)г - СН

Хроматографический анализ продуктов окисления изомасляного альдегида обнаруживает присутствие низкомолекулярных органических кислот (уксусной, пропионовой), а также ацетона и изопропилового спирта.

Основными экологическими проблемами при получении изомасляной кислоты жидкофазным окислением изомасляного альдегида являются накопление

токсичных надкислот в реакционной зоне и значительные объёмы токсичных газовых выбросов.

Для достижения высоких выходов изомасляной кислоты без накопления надкислот одним из основных условий является обеспечение эффективного подвода воздуха в реакционную зону. Основным видом технологического оборудования, используемого на предприятиях отраслей химической, нефтехимической и нефтеперерабатывающей промышленности, являются аппараты, оборудованные контактными массообменными устройствами различных типов. Изучение процессов и аппаратов в масштабах и условиях промышленного производства для решения выше указанных задач является сложным и длительным, поэтому синтез проводили в реакторах различного типа в лабораторных условиях.

Известно, что использование реактора колонного типа в сравнении с реактором окисления с механическим перемешиванием обеспечивает большую поверхность контакта фаз. Равномерному распределению жидкости и газа в реакторах колонного типа способствует применение разнообразных насадок. Результаты проведённых исследований жидкофазного окисления изомасляного альдегида показали, что регулярные проволочные насадки (РПН) Панченкова, изготовляемые из перфорированного металлического листа и многослойных сеток, являются более эффективными по сравнению с традиционными контактными устройствами. Кроме того, они обладают исключительно важным достоинством - низким гидравлическим сопротивлением в пределах до 1 - 2 мм. рт. ст. (130 - 260 Па) на одну теоретическую тарелку. Использование РПН Панченкова, изначально разработанных конструкторским бюро ОАО «Туполев» для очистки нефтепродуктов, в технологических процессах и аппаратах подготовки и переработки нефтяного и газового сырья значительно повышает их экономическую эффективность. В связи с вышеизложенные, реакция жидкофазного окисления ИМА проводилась в реакторе колонного типа с использованием РПН Панченкова.

Было исследовано влияние интенсивности потока окисляющего газа, температуры, продолжительности окисления на содержание надкислот, выход ИМК и на конверсию ИМА.

Увеличение скорости подачи воздуха с 6 до 22 л/ч вызывает увеличение конверсии ИМА с 66 до 88%. Однако скорость подачи воздуха более чем 18 л/ч уменьшает выход целевого продукта и ухудшает экологические факторы проведения процесса окисления изомасляного альдегида ввиду уноса значительного количества альдегида отходящими газами.

Повышение температуры реакционной массы с 50°С до 60°С не оказывает существенного влияния на конверсию ИМА. При температуре 60°С наблюдается увеличение содержания побочных продуктов, образующихся при глубоком окислении изомасляного альдегида главным образом изопропанола, ацетона и воды. Следовательно, максимальная конверсия ИМА достигается при температуре реакционной массы 50°С.

Для определения эффективности использования реактора колонного типа с РПН Панченкова при получении ИМК выполнены две серии исследований, проведенных с использованием и без использования насадки при определенных ранее оптимальных условиях окисления ИМА при температуре 50°С, скорости подачи воздуха 18 л/ч. (таблица 1).

Таблица 1 - Жидкофазное окисление ИМА в реакторе колонного типа.

Параметры окисления Содержание надкислот,в оксидате масс.% Выход ИМК,% Конверсия ИМА, %

Время реакции час Скорость подачи воздуха, л/ч Температура, °С

Реактор колонного типа с насадкой Панченкова РПН-П-1

2 18 50 0,8 75 86

4 18 50 1,4 82 93

6 18 50 2,4 84 94

8 18 50 3,4 86 95

2 18 60 0,8 75 86

4 18 60 1,5 81 93

6 18 60 2,6 81 94

8 18 60 3,6 83 95

Реакто р колонного типа без насадки Панченкова

2 18 50 0,9 62 66

4 18 50 2,6 71 81

6 18 50 3,3 76 86

8 18 50 4Д 80 90

Экспериментальные данные показывают, что применение РПН кова позволяет наиболее полно использовать кислород воздуха и создает условия для быстрого подвода окисляющего газа из газовой фазы в жидкую, т.е. в зону реакции. Увеличение температуры реакционной среды выше 50°С во всех случаях вызывает незначительное уменьшение выхода изомасляной кислоты. Вероятно, это обусловлено протеканием побочных реакций.

Таким образом, применение РПН Панченкова обеспечивает создание развитой поверхности контакта фаз, способствует более быстрому достижению высоких значений конверсии ИМА, увеличению выхода ИМК и снижению количества надкислот. Полученные результаты свидетельствуют о целесообразности использования реактора колонного типа с РПН Панченкова для интенсификации процесса жидкофазного окисления ИМА, снижения себестоимости ИМК и повышения экологической безопасности процесса.

Нами было выполнено две серии опытов с применением в качестве окислителя воздуха и кислорода. Результаты представлены в таблице 2. Таблица 2 - Окисление ИМА в ИМК (скорость потока окисляющего газа 15 л/ч

на 100 г ИМА, температура 50°С)

Время реакции, ч Выход ИМК, % I Конверсия ИМА, /о Надкислоты масс. %

Окисление кислородом воздуха

1 5 11 0,7

о 13 20 1,0

5 24 33 1,5

9 35 56 2,7

12 45 72 3,4

16 57 80 4,1

19 66 88 4,4

22 71 92 4,6

24 74 94 4,7

Окисление кислородом

1 19 25 2,6

5 60 68 4,0

6 65 80 4,2

8 78 92 6,1

9 79 93 6,2

Как видно из приведённых данных, в присутствии кислорода ИМА реаги-

рует значительно быстрее - через девять часов конверсия составляет 93%, в то

время как при окислении воздухом конверсия в 94 % достигается только через двадцать четыре часа.

При увеличении времени реакции в реакционной смеси значительно возрастает количество надкислот. В случае применения кислорода скорость образования надкислот значительно выше и составляет 4,3% от массы послереакци-онной смеси (рисунок 1).

В свою очередь, образование и накопление надкислот в процессе окисления альдегида в кислоту может привести к взрывам. Для уменьшения концентрации надкислот в реакционной смеси (согласно литературным данным) широко применяются катализаторы, главным образом соединения металлов переменной валентности.

№ айваМё А I йаеерё! 6,1 дМ. +. %

Авй1 </, +

1 - кислород; 2 - воздух Рисунок 1 - Зависимость содержания надкислот от типа окисляющего газа Температура 50°С, скорость подачи окисляющего газа - 18 л/ч.

В качестве катализаторов были исследованы ацетаты двухвалентных кобальта, меди, марганца, железа, а также бромид кобальта. Катализаторы вводили, предварительно растворив их в изомасляной кислоте в количестве 0,05 г/100 г ИМА (таблица 3).

Из полученных по окислению ИМА с различными катализаторами данных следует, что каждый из рассмотренных катализаторов обладает собственными достоинствами и недостатками.

Таблица 3 -Жидкофазное окисление ИМА в присутствии катализаторов.

Катализатор Время, Наименование показателей

ч. Конверсия ИМА, % Выход ИМК,% Содержание надкислот, масс. %

Ацетат кобальта 1 93 80 1,6

2 98 88 1,5

5 99 90 1,3

Ацетат марганца 1 94 83 1,3

2 99 89 1,3

5 99 89 1,1

Ацетат меди 1 72 69 2,2

2 97 80 2,1

5 98 89 2,1

Бромид кобальта 1 93 82 2,0

2 99 88 1,7

5 99 92 1,2

Смесь ацетата кобаль- 1 94 84 1,2

та, ацетата марганца, 2 99 88 1,2

бромида кобальта 5 99 93 0,7

Ацетат и бромид кобальта достаточно активны как катализаторы окисле-

ния, они обеспечивают высокий выход ИМК, но содержание надкислот при этом так же высок. Ацетат марганца приводит к снижению содержания надкислот, но не обеспечивает высокого выхода ИМК, что обусловлено образованием побочных продуктов процесса. При использовании ацетата меди как катализатора окисления отмечены самые низкие выходы ИМК, а также высокое содержание надкислот, в сравнении с другими катализаторами. Следовательно, существует возможность сочетать достоинства данных катализаторов и уменьшить их недостатки, применяя каталитические системы.

В связи с вышеизложенным нами предложено проводить жидкофазное окисление ИМА в присутствии каталитической системы - ацетатов кобальта и марганца и бромида кобальта. Результаты исследования влияния состава компонентов каталитической системы на конверсию ИМА и выход ИМК приведены в таблице 4.

Таблица 4 - Жидкофазное окисление ИМА в присутствии подобранной катали-

тической системы

Смесь катализаторов: ацетат кобальта, ацетат марганца, бромид кобальта, масс., % Время, ч. Наименование показателей

Конверсия ИМА, % Выход имк, % Содержание надкислот, масс. %

1:1:1 1 94 84 1,2

2 99 88 1,2

5 99 93 0,7

1:1:0,5 1 93 83 1,8

2 99 88 1,4

5 99 92 0,7

1:0,5:0,1 1 96 83 1,3

2 99 89 1,1

5 99 94 0,5

0,5:1:1 1 94 82 1,9

2 99 88 1,6

5 99 92 1,2

0,5:0,5:1 1 94 83 1,6

2 99 88 1,4

5 99 92 0,9

0,5:1:0,5 1 93 82 1,5

2 98 89 1,3

5 99 92 0,6

1:0,5:0,5 1 94 83 1,2

2 99 89 1Д

5 99 93 0,7

Лучшие результаты получены при использовании каталитической систе-

мы, состоящей из ацетата кобальта, ацетата марганца и бромида кобальта, взятых в соотношении 1:0,5:0,1. В этом случае конверсия ИМА через один час достигает 96%, выход 83% и содержание надкислот 1,3 масс. %.

Таким образом, подобранные условия позволяют проводить процесс жид-кофазного окисления изомасляного альдегида при минимальном содержании надкислот в реакционной массе и исходного альдегида в отходящих газах.

В четвертой главе приведены результаты исследований очистки отходящих газов производства изомасляной кислоты полипропиленполиаминами.

Известно, что для очистки газовых выбросов от альдегидов применяются методы абсорбции, адсорбции, а также термического сжигания при температуре 700 - 1200 °С. Наиболее эффективным и приемлемым с экологической точки

зрения является абсорбционный метод очистки абгазов от альдегидов амино-соединениями.

Для обеспечения экологической безопасности производства ИМК исследован процесс очистки отходящих газов от ИМА промышленными полипропи-ленполиаминами (ПППА), которые представляют собой смесь дипропилен-триамина (ДГГГА), трипропилентетраамина (ТПТА), тетрапропиленпентаамина (ТППА) и т.д. Очистку парогазовой смеси проводили при скорости потока окисляющего газа 10, 15 и 20 л/ч (табл. 5).

Как следует из представленных данных, использование в качестве абсорбента ПППА обеспечивает эффективную очистку отходящих газов от ИМА. Степень улавливания альдегида при скорости подачи парогазовой смеси 10-15 л/ч достигает порядка 99%. При дальнейшем увеличении скорости подачи парогазовой смеси для обеспечения глубокой очистки отходящих газов от вредных примесей необходимо увеличить время контакта отходящих газов с абсорбентом. С уменьшением концентрации ИМА в паровоздушной смеси и увеличением времени контакта отходящих газов с абсорбентом степень очистки повышается. Повышение температуры абсорбента приводит к незначительному увеличению степени очистки.

Таблица 5 - Снижение содержания ИМА в отходящих газах (температура 20°С,

абсорбент - ПППА).

Скорость подачи парогазовой смеси, л/ч Содержание ИМА в парогазовой смеси, г/м3 Степень очистки, %

до очистки после очистки

10 17,5 0,14 99,2

20,8 0,13 99,4

19,0 0,17 99,1

15,8 0,08 99,5

15 35,1 0,28 99,2

33,8 0,24 99,3

38.6 0,23 99,4

35,0 0,14 99,6

20 51,3 0,51 99,0

42,0 0,55 98,7

49,0 0,54 98,9

55.4 0,65 98,8

При очистке паровоздушной смеси определяющими факторами являются не только выбор эффективного абсорбента, определение оптимальных условий, обеспечивающих очистку газа до экологически безопасного уровня, но и возможность регенерации или утилизации отработанного абсорбента. В случае использования ПППА в качестве абсорбента имеет место химическая абсорция, т.е. удаление из парогазовой смеси ИМА, объясняется тем, что абсорбент ПППА вступает в реакцию с образованием оснований Шиффа. При этом протекающие реакции имеют вид:

СН3 СН3

I I

R-NH2 + СН- С -—R— N= СН— СН + Н20

| чн I

сн3 сн3

где R - NH2 - промьппленный ПППА.

Нами предложено полученные основания Шиффа использовать в качестве добавки к активной основе ингибиторов коррозии.

Образцы ингибиторов коррозии прошли успешные испытания в аналитическом центре ГУП «Инстшут нефтехимпереработки РБ» по ТУ 2415-00922657427-2001 (Нефтехим). Ингибитор коррозии рекомендован в качестве защитного реагента для нефтедобывающего оборудования и водоводов от коррозии, вызываемой действием пластовых и сточных вод в системах поддержания пластового давления и нефтесбора (таблица 6).

Таблица 6 - Испытание ингибиторов коррозии на защитную активность (23%-ный раствор HCl).

соотношение МИ: основания Шиффа в ингибирующей композиции Дозировка ингибитора, мг/л Степень защиты, %

60:40 30 98

70:30 30 98

80:20 30 98

90:10 30 98

60:40 50 98

70:30 50 98

80:20 50 99

90:10 50 99

Из приведённых данных видно, что предложенная нами композиция при дозировке 30-50 мг/л обеспечивает максимальную степень защиты до 99% и не

14

уступает по эксплуатационным характеристикам известному ингибитору розии «Нефтехим».

На основании полученных в работе экспериментальных данных предложена экологически безопасная и малоотходная технология получения изомасля-ной кислоты. Процесс жидкофазного окисления ИМА (рисунок 2) осуществляется непрерывным способом в реакторе колонного типа (3) с РПН Панченкова, в присутствии катализатора - смеси ацетатов кобальта, марганца и бромида кобальта.

1 - емкость для смешивания; 2 - газодувка; 3 - окислительная колонна; 4 - холодильник; 5 - сепараторы; 6 - абсорбер; 7 - ректификационная колонна; 8 - дефлегматор; 9 - испаритель Рисунок 2 - Принципиальная технологическая схема установки окисления

ИМАвИМК

Катализатор и ИМА из емкости (1) подают в окислительную колонну (3). В нижнюю часть колонны с помощью газодувки (2) подается технический воздух (кислород). Окисление проводят при температуре 50 - 55°С, температуру процесса в реакторе поддерживают с точностью ± 2°С с помощью обогреваемой рубашки.

Для охлаждения парогазовой смеси, выходящей с верхней части колонны, установлен холодильник (4). Конденсат, в котором содержится большая часть непрореагировавшего ИМА, после отделения от газов в сепараторе (5) возвращается обратно в колонну (для поддержания постоянного уровня жидкости в колонне). Отходящие газы из сепаратора направляются в абсорберы (6-1 и 6-П) для удаления ИМА, которые работают периодически. Реакционная масса выводится из окислительной колонны и поступает на разделение в ректификационную колонну (7), снабженную дефлегматором (8) и сепаратором, в котором отгоняются низкокипящие фракции (НКФ). Затем ИМК, освобожденная от НКФ, поступает в испаритель (9) ректификационной колонны (7), где испаряется, отделяясь от катализатора.

По разработанному способу получения изомасляной кислоты на 1000 кг исходного альдегида образуется 86 кг газовых выбросов. После абсорбции по-липропиленполиаминами количество токсичных газовых снижается до 17,3 кг. Таким образом, степень очистки составляет порядка 99%.

Проведена оценка величины предотвращенного ущерба от выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух в соответствии с известной методикой.

Упрк = Ущм

где Упри - величина экономической оценки удельного ущерба от выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух для данного экономического района РФ, руб./усл.т.;

М,А, М2а - приведенная масса выбросов загрязняющих веществ соответственно на начало и конец расчетного периода в рассматриваемом регионе, усл.т;

- коэффициент экологической ситуации и экологической значимости состояния атмосферного воздуха территорий экономических районов России;

3д - индекс-дефлятор.

В результате расчёта установлено, что величина предотвращенного ущерба от загрязнений атмосферы воздуха в результате внедрения предлагаемой технологии при среднем объёме производства изомасляной кислоты 60 т/год составляет 156,5 тыс. руб./год.

ВЫВОДЫ:

1 Разработан экологически безопасный малоотходный способ получения изомасляной кислоты жидкофазным каталитическим окислением изомасляного альдегида в реакторе колонного типа с применением РПН Панченкова. При этом выход изомасляной кислоты, удовлетворяющей техническим требованиям, составляет 94%.

2 Разработана каталитическая смесь, состоящая из ацетата кобальта, марганца и бромида кобальта в массовом соотношении 1:0,5:0,1, позволяющая снизить содержание токсичных надкислот в реакционной смеси до 0,5% и изомасляного альдегида в отходящих газах до 1%.

3 Установлено, что использование в качестве абсорбента ПППА обеспечивает эффективную очистку отходящих газов от ИМА до экологически безопасного уровня. Полученные основания Шиффа испытаны в качестве добавки к активной основе ингибиторов коррозии.

4 Показано, что защитная способность полученных композиций при концентрации 50мг/л составляет 99%. Эффективность применения полученных композиций для защиты нефтепромыслового оборудования подтверждена актом аналитического центра ГУП «Институт нефтехимпереработки РБ».

5 Разработана принципиальная технологическая схема получения изомасляной кислоты, апробированная в опытно-промышленных условиях на ООО НПФ «Химинвест» г. Казань и получена опытно-промышленная партия ИМК.

Основное содержание работы изложено в публикациях:

1 Абдрахманова, Э.Н. Получение изомасляной кислоты жидкофазным окислением изомасляного альдегида в реакторе колонного типа с насадкой Пан-ченкова / Г.К. Аминова, Е.А. Удалова, Э.Н. Абдрахманова, Е.А. Буйлова, А.К. Мазитова, // Башкирский химический журнал. - 2011. - Т. 18, № 3. - С. 27 - 30.

2 Абдрахманова, Э.Н. Каталитическое жидкофазное окисление изомасляного альдегида в изомасляную кислоту / Э.Н. Абдрахманова, Г.К. Аминова, Е.А. Удалова, Ш.Т. Азнабаев, Д.Р. Галиева, А.К. Мазитова // Промышленное производство и использование эластомеров. -2011. -№ 4. - С. 41 - 43.

3 Абдрахманова, Э.Н. Очистка отходящих газов производства изомасляной кислоты полиаминами / Р.Н. Загидуллин, Э.Н. Абдрахманова, B.C. Горелов, Г.К. Аминова, А.К. Мазитова//Башкирский химический журнал. -2011. - Т. 18, №4.-С. 276-278.

4 Абдрахманова, Э.Н. Синтез изобутиральдиминов / Э.Н. Абдрахманова, Р.Ф. Нафикова, Е.В. Ефимова, Е.А. Буйлова, Г.К. Аминова // Башкирский химический журнал.-2011.-Т. 18,№ 1.-С. 159- 160.

5 Абдрахманова, Э.Н. Некоторые технологические аспекты получения изомасляной кислоты / Э.Н. Абдрахманова, Г.К. Аминова, Е.А. Удалова, Ш.Т. Азнабаев, Р.Ф. Нафикова, Д.Е. Бугай // Башкирский химический журнал. - 2012. -Т. 19, №3.-С. 22-24.

6 Абдрахманова, Э.Н. Экологические аспекты получения изомасляной кислоты / Э.Н. Абдрахманова, Г.К. Аминова, А.К. Мазитова, Г.Г. Ягафарова // Экология и промышленность России. - 2013. - № 3. - С. 18-21.

7 Абдрахманова, Э.Н. Классификация азотсодержащих ингибиторов коррозии / С.Р. Файзуллина, Е.А. Буйлова, Э.Н. Абдрахманова, A.B. Чернышева // Проблемы строительного комплекса России: Материалы XV Международной научно-технической конференции. - Уфа: УГНТУ, 2011. - Т. 2. - С. 62.

8 Абдрахманова, Э.Н. Катализаторы жидкофазного окисления изомасляного альдегида / Э.Н. Абдрахманова, Е.А. Буйлова, Г.К. Аминова // Химические реактивы, реагенты и процессы малотоннажной химии: Материалы XXV Юбилейной Международной научно-технической конференции «Реактив-2011». -Уфа: Реактив, 2011. - С. 61 - 63.

9 Абдрахманова, Э.Н. Жидкофазное окисление изомасляного альдегида / Э.Н. Абдрахманова, Е.А. Буйлова, Г.К. Аминова // Химические реактивы, реагенты и процессы малотоннажной химии: Материалы XXV Юбилейной Между-

народной научно-технической конференции «Реактив-2011». - Уфа: Реактив,

2011.-С. 96-97.

10 Абдрахманова, Э.Н. Абсорбционный метод очистки абгазов производства изомасляной кислоты / Э.Н. Абдрахманова, Д.Р. Галиева, Г.К. Аминова // Химические реактивы, реагенты и процессы малотоннажной химии: Материалы XXV Юбилейной Международной научно-технической конференции «Реактив-2011». - Уфа: Реактив, 2011. - С. 99 - 100.

11 Абдрахманова, Э.Н. Технологическая схема получения изомасляной кислоты / Э.Н. Абдрахманова, Д.Р. Галиева, Г.К. Аминова // Актуальные проблемы науки и техники - 2011: материалы III Международной научно-практической конференции молодых ученых. - Уфа: УГНТУ, 2011. - Т. 1. - С. 126- 127.

12 Абдрахманова, Э.Н. Ингибиторы коррозии на основе азометинов / С.Р. Файзуллина, Э.Н. Абдрахманова, Д.У. Рысаев, Д.Р. Мухаметшин // Промышленная безопасность на взрывопожароопасных и химически опасных производственных объектах: материалы V научно-практической конференции. - Уфа: УГНТУ, 2011.-С. 231.

13 Абдрахманова, Э.Н. Очистка отходящих газов от альдегидов / Э.Н. Абдрахманова, Л.Б. Степанова, Г.К. Аминова // Промышленная безопасность на взрывопожароопасных и химически опасных производственных объектах: материалы V научно-практической конференции. - Уфа: УГНТУ, 2011. - С. 232 -233.

14 Абдрахманова, Э.Н. Утилизация отходов производства изомасляной кислоты / Э.Н. Абдрахманова, Д.У. Рысаев, Г.К. Аминова // Актуальные проблемы технических, естественнонаучных и гуманитарных наук: Материалы Международной научно-технической конференции. - 2012, Выпуск 6. - Уфа: УГНТУ, 2012.-С. 3-4.

15 Абдрахманова, Э.Н. Экологически безопасный метод получения изомасляной кислоты / Э.Н. Абдрахманова, Е.А. Буйлова, А.Р. Маскова, Г.К. Аминова // Актуальные проблемы технических, естественнонаучных и гуманитарных наук: Материалы Международной научно-технической конференции. -

2012, Выпуск 6. - Уфа: УГНТУ, 2012. - С. 4 - 6.

16 Абдрахманова, Э.Н. Вопросы экологичности и безопасности получения изомасляной кислоты / Э.Н. Абдрахманова, Г.Г. Ягафарова, Г.К. Аминова, А.К. Мазитова, // Научно-технический журнал Защита окружающей среды в нефтегазовом комплексе - М.:ВНИИОЭНГ, 2013. - № 3. - С. 9 - 14.

17 Абдрахманова, Э.Н. Жидкофазное окисление изомасляного альдегида в изомасляную кислоту в емкостном реакторе / Э.Н. Абдрахманова, Р.Ф. Нафи-кова // Промышленная безопасность на взрывопожароопасных и химически опасных производственных объектах. Технический надзор, диагностика и экспертиза: материалы VI-ой научно-практической конференции и консультационно-методического семинара.- Уфа: Изд-во УГНТУ, 2012. - С. 169 - 170.

18 Абдрахманова, Э.Н. Жидкофазное окисление изомасляного альдегида в изомасляную кислоту в реакторе колонного типа / Э.Н. Абдрахманова, Р.Ф. На-фикова // Промышленная безопасность на взрывопожароопасных и химически опасных производственных объектах. Технический надзор, диагностика и экспертиза: материалы VI-ой научно-практической конференции и консультационно-методического семинара.- Уфа: Изд-во УГНТУ, 2012. - С. 171 - 172.

19 Абдрахманова, Э.Н. Ингибиторы коррозии на основе полипропиленпо-лиаминов / Э.Н. Абдрахманова, Д.Р. Галиева, С.Р. Файзуллина, Е.А. Буйлова // Проблемы строительного комплекса России: материалы XVI Международной научно-технической конференции / УГНТУ. - Уфа, 2012.- С. 195.

20 Патент № RU 2394817 С1. Способ получения ингибиторов коррозии / Р.Н. Загидуллин, У.Ш. Рысаев, Д.У. Рысаев, Т.Г. Дмитриева, Э.Н. Абдрахманова, Г.К. Аминова; заявлено 29.12.2008; опубликовано: 20.07.2010.

21 Патент № RU 2394941 С1. Способ получения ингибиторов коррозии / У.Ш. Рысаев, Р.Н. Загидуллин, Д.У. Рысаев, Т.Г. Дмитриева, Э.Н. Абдрахманова, Г.К. Аминова; заявлено 29.12.2008; опубликовано: 20.07.2010.

Подписано в печать 13.05.2013. Бумага офсетная. Формат 60x84 'As Гарнитура «Тайме». Печать трафаретная. Усл. печ. л. 1 Тираж 100. Заказ 62

Типография Уфимского государственного нефтяного технического университета

Адрес издательства и типографии: 450062, Республика Башкортостан, г. Уфа, ул. Космонавтов, 1

Текст научной работыДиссертация по биологии, кандидата технических наук, Абдрахманова, Эмилия Наилевна, Уфа

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Уфимский государственный нефтяной технический университет

На правах рукописи

04201360733

Абдрахманова Эмилия Наилевна

СНИЖЕНИЕ ОБЪЁМОВ ОБРАЗОВАНИЯ ТОКСИЧНЫХ ОТХОДОВ В ПРОЦЕССЕ ПОЛУЧЕНИЯ ИЗОМАСЛЯНОЙ КИСЛОТЫ

Специальности: 03.02.08 - «Экология» (в химии и нефтехимии)

Научный руководитель: доктор технических наук

Аминова Гулия Карамовна

Уфа-2013

СОДЕРЖАНИЕ

Введение 4

Глава I Методы получения изомасляной кислоты 7

1.1 Общие сведения о процессах окисления 11

1.2 Основные промышленные продукты, получаемые на основе 24 изомасляного альдегида

1.2.1 Моногликолевый эфир 28

1.2.2 Изомасляная кислота 35

1.3 Очистка абгазов производства изомасляной кислоты 42

Глава II Используемые реагенты, методики синтеза и методы 49

анализа целевых продуктов

2.1 Характеристика используемых реагентов 49

2.2 Методика выполнения измерений массовой доли изомасляной 52 кислоты 45-А-91

2.3 Методика выполнения измерений массовой доли 54 пероксимасляной кислоты 44-А-91

2.4 Методика выполнения измерения массовой доли изомасляного 57 альдегида и изомасляной кислоты в продуктах производства изомасляной кислоты

2.5 Методика выполнения измерений массовой доли изомасляного 63 альдегида.

2.6 Описание лабораторной установки окисления изомасляного 65 альдегида в изомасляную кислоту

2.7 Описание лабораторной установки очистки абгазов производства 66 изомасляной кислоты

Глава III Жидкофазное окисление изомасляного альдегида в 67

изомасляную кислоту

3.1 Получение изомасляной кислоты жидкофазным окислением 67 изомасляного альдегида

3.2 Подбор реактора для окисления изомасляного альдегида 68

3.2.1 Окисление изомасляного альдегида в ёмкостном реакторе 70

3.2.2 Влияние температуры на процесс окисления изомасляного 70 альдегида в ёмкостном реакторе

3.2.3 Некаталитическое жидкофазное окисление изомасляного 71 альдегида

3.2.4 Каталитическое жидкофазное окисление изомасляного альдегида 74

3.3 Окисление изомасляного альдегида в реакторе колонного типа 81

3.3.1 Окисление изомасляного альдегида в реакторе колонного типа 83 при различных скоростях подачи воздуха

3.3.2 Окисление изомасляного альдегида в реакторе колонного типа с 85 использованием насадки Панченкова

3.3.3 Каталитическое жидкофазное окисление изомасляного альдегида 89 в изомасляную кислоту в реакторе колонного типа

Глава IV Очистка отходящих газов производства изомасляиой 99

кислоты

4.1 Очистка отходящих газов производства изомасляной кислоты 101 полипропиленполиаминами

4.2 Технологические аспекты жидкофазного окисления 109 изомасляного альдегида

Выводы 121

Список литературы 122

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность работы

В развитии нефтехимической промышленности одно из важнейших мест занимает производство изомасляной кислоты, широко используемой для получения высших изомерных монокарбоновых кислот, консервантов, химических средств защиты растений и др.

В настоящее время благодаря развитию процесса получения дешевого изомасляного альдегида из олефинов и синтез-газа предпочтительным среди других способов получения изомасляной кислоты является окисление альдегида. Несмотря на наличие достаточно широкой сырьевой базы, изомасляная кислота в России не выпускается. Это связано с тем, что процесс окисления изомасляного альдегида сопровождается образованием взрывоопасных надкислот в реакционной массе, значительно увеличивающих риск спонтанных токсичных выбросов в окружающую среду. Кроме того, процесс характеризуется значительными газовыми выбросами с высоким содержанием исходного альдегида, что может привести к загрязнению объектов окружающей среды.

Жесткие требования экологического и экономического характера в настоящее время диктуют необходимость создания технологии производства изомасляной кислоты, обеспечивающей высокую эффективность процесса и его экологическую безопасность.

В этой связи комплексное исследование процесса жидкофазного окисления изомасляного альдегида и создание на этой основе экологически безопасного и доступного способа получения изомасляной кислоты является важной и актуальной задачей.

Цель работы - снижение экологической опасности процесса получения изомасляной кислоты, за счёт снижения содержания токсичных надкислот в реакционной массе и изомасляного альдегида в отходящих газах.

Для достижения поставленной цели в работе решались следующие задачи: - обоснование экологически безопасного способа получения изомасляной кислоты;

- определение условий минимизации содержания взрывоопасных токсичных надкислот в реакционной массе при жидкофазном окислении изомасляного альдегида;

- определение условий снижения содержания исходного альдегида в отходящих газах процесса получения изомасляной кислоты;

- использование отходов процесса получения изомасляной кислоты для получения продуктов, обладающих практически ценными свойствами.

Научная новизна

Определены условия снижения рисков спонтанных газовых выбросов при аварийной ситуации за счёт минимизации содержания взрывоопасных надкислот в реакционной массе (не более 0,5 %).

Определены условия снижения содержания исходного альдегида в отходящих газах до 1 %.

Показано, что окисление изомасляного альдегида кислородом необходимо проводить в присутствии каталитической системы - ацетата кобальта и марганца с добавкой бромида кобальта, взятых в соотношении 1:0,5:0,1 соответственно при температуре 50 °С и скорости подачи окисляющего газа 18 л/ч в реакторе колонного типа.

Установлено, что использование в качестве абсорбента полипропиленполиаминов (ПППА) обеспечивает очистку отходящих газов от непрореагировавшего изомасляного альдегида до экологически безопасного уровня.

Практическая значимость работы

Разработан экологически безопасный малоотходный способ жидкофазного окисления изомасляного альдегида в изомасляную кислоту в присутствии каталитического комплекса, предотвращающего накопление токсичных надкислот, с последующей очисткой отходящих газов до экологически безопасного уровня. Процесс протекает с выходом изомасляной кислоты не менее 94 %.

Предложена принципиальная технологическая схема жидкофазного окисления изомасляного альдегида. Технология апробирована в опытно-промышленных условиях на ООО НПФ «Химинвест» (г. Казань), и получена опытно-промышленная партия изомасляной кислоты.

Предложено использование отходов, получаемых при очистке отходящих газов процесса в качестве добавки к ингибиторам коррозии. При этом защитная способность полученных композиций составляет 98-99 %. Полученные результаты защищены двумя патентами: № ЕШ 2394817 С1 и 1Ш 2394941 С1.

Материалы диссертационного исследования используются при курсовом и дипломном проектировании по специальностям 240100 «Химическая технология органических веществ», 241000 «Основные процессы химических производств и химическая кибернетика», 241000 «Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов» ФГБОУ ВПО УГНТУ.

Апробация работы

Основные положения диссертационного исследования были представлены в материалах V Научно-практической конференции «Промышленная безопасность на взрывопожароопасных и химически опасных производственных объектах. Технический надзор, диагностика и экспертиза» (г. Уфа, 2011 г.), XV Международной научно-технической конференции «Проблемы строительного комплекса России» (г. Уфа, 2011 г.), XXV Юбилейной Международной научно-технической конференции «Химические реактивы, реагенты и процессы малотоннажной химии» (г. Уфа, 2011 г.), III Международной научно-практической конференции молодых ученых «Актуальные проблемы науки и техники 2011» (г. Уфа, 2011 г.), VI Научно-практической конференции и консультационно-методического семинара «Промышленная безопасность на взрывопожароопасных и химически опасных производственных объектах. Технический надзор, диагностика и экспертиза» (г. Уфа, 2012 г.), Международной научно-технической конференции «Актуальные проблемы технических, естественнонаучных и гуманитарных наук» (г. Уфа, 2012 г.), XVII

Международной научно-технической конференции «Проблемы строительного комплекса России» (г. Уфа, 2013 г.).

Публикации

По теме диссертации опубликована 21 работа, в том числе 2 патента и 6 статей в ведущих рецензируемых журналах в соответствии с перечнем ВАК Минобразования и науки РФ.

Структура и объем работы

Работа изложена на 135 страницах печатного текста и состоит из введения, четырёх глав, включая 36 таблиц и 23 рисунка. Список литературы включает 145 наименований.

ГЛАВА I. МЕТОДЫ ПОЛУЧЕНИЯ ИЗОМАСЛЯНОЙ КИСЛОТЫ

Нефтехимический (органический) синтез, в основе которого лежит производство химических продуктов из углеводородного сырья, стал в наши дни одним из крупнейших и наиболее быстро развивающихся отраслей народного хозяйства и занял важное место в экономике всех стран с развитой химической промышленностью.

В развитии нефтехимической промышленности одно из важных мест занимает производство изомасляной кислоты, имеющей как самостоятельное значение, так и широко применяющейся в органическом синтезе.

Объем производства и потребления изомасляной кислоты (ИМК), в последнее время в мире, значительно увеличился, в связи с ее широким применением при производстве консервирующих средств, для синтеза сиккативов, в качестве экстрагента щелочноземельных элементов (Са, 8г, Mg, Ва) [1-5]. Еще одним перспективным направлением использования изомасляной кислоты является производство высших изомерных монокарбоновых кислот (ВИК) радикальной теломеризацией этилена и изомасляной кислоты [6-8].

Жидкофазное окисление органических соединений, научные основы которого разработаны Н. М. Эммануэлем, используется во многих процессах современной химической технологии [9]. Одним из возможных вариантов

получения изомасляной кислоты является жидкофазное окисление изомасляного альдегида (ИМА), тем более в настоящее время ИМА стал доступным благодаря развитию процесса его получения из олефинов и синтез-газа (оксосинтез) [10-27].

Реакция оксосинтеза была открыта в 1938 году в лабораториях фирмы Rurhchemie (Германия) Отто Роеленом (Otto Roelen) при изучении процесса Фишера-Тропша. Первая установка промышленного значения была построена в фирмой Rurhchemie в Германии в начале 40-х годов.

Промышленное освоение оксосинтеза (гидроформилирования) началось в 1948 году в США, где была пущена установка гидроформилирования гептенов мощностью 10 тыс.т/год для получения изооктиловых спиртов [25].

Первые установки оксосинтеза в СССР были построены по разработкам ВНИИНефтехим в 1965-1966 годах на Ангарском и Салаватском нефтехимических комбинатах.

В основу действующей с 1981 года в ОАО "Салаватнефтеоргсинтез" технологии производства бутиловых спиртов положена нафтенатно-испарительная схема процесса оксосинтеза, по которой гидроформилирование пропилена синтез-газом в масляные альдегиды осуществляют в среде растворителя - пентан-гексановой фракции (ПГФ), а кобальтовый катализатор в процесс вводят в виде солей нафтеновых кислот, хорошо растворимых в применяемом растворителе.

Мощности по производству продуктов методом оксосинтеза в мире оцениваются на уровне 9,2 млн. тонн в год [26], а мировое производство и потребление оценивается в 8,8 млн.т/год, причем на долю продуктов гидроформилирования пропилена приходится более 82 % производимой продукции или 7,3 млн.т/год [27].

Оксосинтез ведут в гетерогенной фазе, барботируя смесь СО и Н2 через жидкую реакционную массу. Селективность реакции растет при понижении температуры [12]. Для уменьшения побочных реакций создают условия, при которых скорость гидроформилирования высокая, а скорость конденсации альдегидов небольшая. Выбор остальных параметров зависит от типа катализатора.

В технологии оксосинтеза в настоящее время реализуется несколько способов проведения реакции и регенерации катализатора [12, 24]. Подавляющее число установок оксосинтеза работает на Со-катализаторе (так как Ш1 дорогой, а модифицированный Со-катализатор менее активен и вызывает побочную реакцию гидрирования).

Технологическая схема оксосинтеза масляных альдегидов изображена на рисунке 1.1. Жидкая пропиленовая фракция, а также свежий синтез-газ под давлением 25-30 МПа и рециркулирующий синтез-газ, сжатый до этого же давления циркуляционным компрессором 1, подогревают в теплообменниках 2 и 3 горячей реакционной массой. Далее они поступают в реактор 4, куда из карбонилообразователя подают раствор карбонилов Со в толуоле и тяжелых остатков от перегонки продуктов. В реакторе 4 при 110-160 °С происходит образование альдегидов и побочных веществ, выделяющееся тепло отводят водой или кипящим водным конденсатом с получением пара низкого давления. Тепло реакционной массы используют в теплообменниках 2 и 3, в сепараторе 5 отделяют жидкость от синтез-газа, который вместе с частью непревращенного пропилена возвращают на реакцию компрессором 1. Жидкость из сепаратора дросселируют до 0,2-0,4 МПа и при 40-70 °С окисляют небольшим количеством воздуха в окислительной колонне 7 (декобальтизер).

1 - циркуляционный компрессор; 2,3- теплообменники; 4 - реактор; 5 - сепаратор; 6 - карбонилообразователь; 7 - окислительная колонна; 8 - абсорбер; 9 - испарительная колонна; 10, 12 - ректификационные колонны; 11 - реактор гидрирования; 13 - дроссельный вентиль; 14 - насос; 15 - конденсатор; 16 - кипятильник Рисунок 1.1- Технологическая схема синтеза масляных альдегидов и бутанолов

Вместе с воздухом, обедненным кислородом, в газовую фазу в этой колонне переходят СО, I-Ь, СзНб в растворенном состоянии при высоком давлении и пары альдегидов, унесенные газом.

Последние поглощают в абсорбере 8 тяжелыми остатками от перегонки, а газы сбрасывают в атмосферу или направляют на сжигание.

Жидкость из окислительной колонны 7 и абсорбера 8 направляют в испарительную колонну 9, где от раствора соли Со в тяжелых побочных продуктах отгоняют с верха колонны сырые альдегиды, отбирая из средней части побочно образовавшиеся бутанолы вместе с толуолом. Раствор соли Со с низа этой колонны с добавленным к нему рециркулирующим толуолом направляют в карбонилообразователь 6, где при подаче небольшого количества смеси СО + Н2 и добавке свежего раствора нафтената Со (для восполнения потерь катализатора) при 170-180 °С и 25-30 МПа образуются карбонилы. Их направляют в реактор 4. Смесь бутанолов с близкокипящим толуолом, отбираемую из средней части колонны 9, дополнительно разделяют (на схеме не показано) на бутанолы и толуол, возвращаемый на приготовление карбонилов.

Сырые альдегиды с верха колонны 9 перерабатывают в чистые альдегиды и спирты. В первом случае их подвергают ректификации в колонне 10, получая товарные изомасляный и н-масляный альдегид. Остальное количество (или все сырые альдегиды) гидрируют на гетерогенном катализаторе в реакторе 11, а полученные изо- и н-бутанол отделяют от тяжелого остатка в ректификационной колонне 12.

1.1 Общие сведения о процессах окисления Первостепенную роль в промышленности основного органического и нефтехимического синтеза играют процессы окисления, что обусловливается рядом объективных причин:

• большой ценностью соединений, получаемых окислением (спиртов, альдегидов, кетонов, карбоновых кислот и их ангидридов, а-оксидов, нитрилов и др.) и являющихся промежуточными продуктами

органического синтеза, растворителями, мономерами и исходными веществами для производства полимерных материалов, пластификаторов и т. д.;

• широким многообразием реакций окисления, к которым способны многие органические вещества, в том числе углеводороды всех классов. Это позволяет использовать процессы окисления для первичной переработки углеводородного сырья и производить на их основе большое число ценных веществ;

• доступностью и низкой стоимостью большинства окислителей, среди которых главное место занимает кислород воздуха. Это определяет более высокую экономичность синтеза некоторых продуктом методами окисления по сравнению с другими возможными методами их производства.

Окислительные процессы получили большое распространение в органическом синтезе, часто заменяя другие, менее экономичные способы производства многих продуктов [28-31].

В органической химии реакции окисления обычно не сопровождаются изменением валентности атомов. Общим их признаком не является также введение в молекулу атомов кислорода: последнее происходит и при других реакциях (гидролиз, гидратация), не имеющих отношения к окислению, и, кроме того, есть реакции окисления, при которых число атомов кислорода в молекуле не изменяется, например:

ЯСН2ОЫ + 0,502 —ЯСНО + н2о

Поэтому в органической химии и технологии процессами окисления принято считать превращения веществ под действием тех или иных окисл�