Використання побічних продуктів процесу окиснення циклогексану
Автор: Михальцьо Ігор Михайлович
Кваліфікаційний рівень: магістр (ОНП)
Спеціальність: Хімічні технології та інженерія (освітньо-наукова програма)
Інститут: Інститут хімії та хімічних технологій
Форма навчання: денна
Навчальний рік: 2024-2025 н.р.
Мова захисту: українська
Анотація: Промисловість основного органічного синтезу є однією з найперспективніших галузей хімічної промисловості. Органічні продукти все ширше і більше застосовуються в різноманітних галузях народного господарства і в побуті. Важливим питанням усіх виробництв є утилізація великої кількості відходів та побічних продуктів, які одержують в хімічних складних процесах. До такого процесу можна віднести процес рідиннофазного окиснення циклогексану, який є незамінною ланкою для одержання адипінової кислоти та капролактаму на хімічних підприємствах усього світу [2,3] . Як побічні продукти в технологічному процесі окиснення циклогексану утворюються ряд побічних сполук, серед яких знаходяться естери, кислоти та спиртова фракція. Основну частину естерів складає дициклогексил адипінат та кислоти, які в основному, представлені адипіновою кислотою. Тому дані побічні продукти є цінними і можуть використовуватись для подальшого синтезу. Окреме місце займає спиртова фракція, яка не має цільового призначення і яку переважно спалюють, що веде до підвищення витратних коефіцієнтів виробництва. Розділення даної суміші на компоненти є складним і дорогим процесом, тому розглядаються інші методи утилізації та використання даної суміші. Відповідно актуальними питаннями можуть бути шляхи подальшого використання побічних продуктів процесу окиснення циклогексану, особливо спиртової фракції та органічних кислот. О’єкт дослідження – побічні продукти процесу окиснення циклогексану – спиртова фракція та розчин органічних кислот. Предмет дослідження – комплексна технологія рідиннофазного окиснення циклогексану. Мета дослідження – Розгляд напрямків використання побічних продуктів процесу рідиннофазного окиснення циклогексану, що передбачає підвищення техніко-економічних і екологічних показників виробництва. Одним із методів утилізації одержаних кислот є – отримання естерів з кислот шляхом їх естерифікації зі спиртом. В подальшому, отримані естери можна використати як пластифікатори для полімерів. У випадку естерифікації з нижчими спиртами, одержані естери можна розділити за температурою кипіння та використати як сировину для виділення індивідуальних кислот [8]. На лабораторній установці було проведено естерифікацію водного шару кислот в надлишку н-бутанолу в присутності іонообмінної смоли КУ-2 при температурі кипіння утвореного азеотропу вода–н-бутанол Т=365 К. В результаті досліджень було отримано дибутиладипінат – цінну сировину для виробництва пластифікаторів. На діючій промисловій схемі спиртову фракцію отримують на стадії розділення циклогексанолу та циклогексанону. Отримана фракція накопичується в збірнику і здебільшо використовується як пічне паливо. Для дослідження можливості використання спиртовмісних відходів процесу окиснення циклогексану як ефективних добавок до моторних палив, проводили аналізи з додаванням спиртової фракції до дизельних палив. Для утворених спиртових сумішей визначали густину ?15 пікнометричним методом, кінематичну в’язкість ? капілярним віскозиметром. Після цього проводили перегонку дизпалива і приготовлених сумішей, під час якої визначали їхній фракційний склад, а саме: температуру початку кипіння, температури википання 10%-, 50%-них точок. Аналізували одержані фракційні склади та визначали цетанові індекси для аналізованих зразків [7]. Досліджено, що використання добавок спиртової фракції дозволяє підвищити цетановий індекс, що забезпечує більш чисте та швидке згоряння палива та сприяє зниженню шкідливих викидів в атмосферу. При додаванні спиртової фракції понижується температура википання 10% та 50% фракції паливної суміші, що веде до покращення роботи двигуна на різноманітних режимах; полегшення його пускових властивостей в холодних умовах, поліпшення маневреності двигуна. що означає зменшення кількості моноксиду вуглецю та оксидів азоту у викидах автомобільних двигунів. Додавання спиртової фракції до дизельних палив сприяє поліпшенню їх екологічних параметрів і забезпечує їх підтримку за стандартами Євро. Оптимальна концентрація добавок спиртової фракції до дизельного палива знаходиться в інтервалі від 10 до 13% об [9]. В проєкті надано рекомендації по застосуванню результатів досліджень використання побічних продуктів процесу окиснення циклогексану - розчину органічних кислот та спиртової фракції у технології. озроблена принципова технологічна схема комплексного використання побічних продуктів процесу окиснення циклогексану. Проведено техніко – економічний аналіз досліджень комплексного використання побічних продуктів процесу окиснення циклогексану. Ключові слова – окиснення циклогексану, розчин органічних кислот, спиртова фракція, дизельне паливо, побічні продукти. Перелік використаних літературних джерел 1. Мудрий С.О. Гомогенно-каталітичне окиснення циклогексану в присутності кисневмісних органічних сполук. Дис. … канд. техн. наук. – Львів, 2011. – 121 с. 2. Брезгіна М.Ю., Лудин А.М., Реутський В.В. (2017). Синтез етерів на основі спиртів сивушної олії. Вiсник НУ “ЛП”. Хiмiя, технологiя речовин i їх застосування, 868,112-117. 3. В.Войтов, М.Карнаух,М. Даценко . (2009). Техніко-експлуатаційні та екологічні показники дизельних двигунів з використанням біодизеля . Техніка і технології АПК, 1,13-17. 4. Demirbas Ayhan. (2008). Biodiesel A Realistic Fuel Alternative for Diesel Engine. London: Springer-Verlag London Ltd., 208. 5. Vojcyczkyj A.P., Dubrovskyj V.P., Bogolyubov V.M. (2009). Texnoekologiya [Technoecology]. Kyiv: Agrarna osvita. [in Ukrainian].