РОЗДІЛ 2
ХАРАКТЕРИСТИКИ ВИХІДНИХ РЕЧОВИН, ПРОДУКТІВ РЕАКЦІЇ ТА МЕТОДИКА ДОСЛІДЖЕНЬ
2.1. Основні фізико-хімічні характеристики фракції С9
Сировиною для синтезу НПС вибрана фракція С9 РПП дизельного палива, що є
побічним продуктом етиленового виробництва на ЗАТ ІЛукорІ (м. Калуш,
Івано-Франківська обл.), характеристика та вуглеводневий склад якої наведено в
табл. 2.1.
Таблиця 2.1
Фізико-хімічні показники та вуглеводневий склад фракції С9
Найменування показників
С9 РПП дп.
Зовнішній вигляд
Світло-жовта рідина
Густина, кг/м3
915
Молекулярна маса
122
Бромне число, г Br2/100 г
110
Колір, мг J2/100 см3
Показник заломлення, nd20
1,514
Фракційний склад, К:
- початок кипіння
- 95 %
428
471
Масова частка води, %
0,3
Ненасичені вуглеводні (основні смолеутворюючі компоненти), які входять до
складу вихідних вуглеводневих фракцій:
Продовження таблиці 2.1
Вуглеводневий склад, % мас.:
Етилбензол
1,79
о, м, п – ксилоли
9,89
Стирол
13,82
Алілбензол
0,51
н-пропілбензол
2,05
о, м, п, - етилтолуоли
6,95
Мезитилен
2,42
Псевдокумол
2,51
о, м, п – вінілтолуоли
18,39
б-метилстирол
1,89
в-метилстирол
0,29
Індан
1,77
ДЦПД
16,69
Інден
11,12
Неідентифіковані, вуглеводні
9,91
Всього,
в т.ч. ненасичених вуглеводнів
100,00
62,71
2.2. Ініціатор та допоміжні реактиви
Як ініціатор використовували ди-трет-бутил пероксид, що випускається під
торговою маркою Trigonox B фірмою “AKZO NOBEL” (Фінляндія) і має наступні
фізико – хімічні характеристики:
Молекулярна маса – 146,2
Густина, кг/м3 – 800,0
Масова частка активного кисню – [О]теор = 10,9 %, [О]пр = 10,8 %
Вміст основного продукту – 99,0 % мас.
Кінетичні дані термолізу наведено в роботі [88] та табл. 2.2.
Таблиця 2.2
Залежність температури розкладу ініціаторів від часу піврозпаду
Ініціатор
Час піврозпаду, год
0,1
1,0
10
Температура розкладу ініціатора, К
Ди-трет-бутил пероксид (Trigonox B)
437
414
394
В роботі також використовували нижче перечислені реактиви без додаткового
очищення:
· Соляна кислота (НСl), марки “х.ч.”.
· Оцтова кислота (СН3СООН), марки “х.ч.”.
· Чотирихлористий вуглець (ССl4), марки “х.ч.”.
· Бензол (С6Н6), марки “х.ч.”.
· Толуол (С6Н5СН3), марки “ч.д.а.”.
· Ацетон СН3–С(О)–СН3, марки “ч.д.а.”.
· Уайт - спірит марки “х.ч.”.
· Тіосульфат натрію Na2S2O3•5H2O, марки “х.ч.”.
· Йодид калію KJ, марки “х.ч.”.
2.3. Методика проведення досліджень ініційованої олігомеризації
Ініціатор у процес додавали двома методами: певну кількість ініціатора додавали
у вигляді розчину у фракції С9 через дозатор, а решту кількості ініціатора
(загальна кількість ініціатора становила 0,06 моль/л) розчиняли у фракції С9,
яку завантажували безпосередньо у реактор. Реактор виготовлений з нержавіючої
сталі (марка Х18Н9Т), об’єм 1000 см3. Розчини продували аргоном (для видалення
кисню повітря) та герметизували реактор. Після, реактор поміщали в термостат,
де витримували при встановленій температурі процесу 473 К протягом певного
часу. Розчин ініціатора додавали періодично із дозатора. Загальна тривалість
процесу олігомеризації - 6 год. Схему експериментальної установки наведено на
рис. 2.1.
Через певні проміжки часу відбирали проби олігомеризату за допомогою
пробовідбірника. Пробовідбірник являє собою малий холодильник (об’єм проби 10
см3), виготовлений із нержавіючої сталі (марка Х18Н9Т), що охолоджується
протічною водою. Олігомеризат з температурою ~ 473 К через відкритий кран
поступає у пробовідбірник (цим же краном проба відсікається від реактора), де
охолоджується протічною водою до кімнатної температури. Охолоджений
олігомеризат через другий кран вивантажується з пробовідбірника у колбу, з якої
далі певну кількість відбирають для проведення аналізів на визначення густини
та бромного числа олігомеризату. По закінченню олігомеризації (після 6 год
процесу) відбирали останню пробу для визначення густини та бромного числа
кінцевого одержаного олігомеризату.
Вуглеводні, які не прореагували, вилучали, проводячи атмосферну (тиск 0,11 МПа,
температура 473 К) та вакуумну (залишковий тиск 3…4 кПа, температура до 468 К)
дистиляції олігомеризату безпосередньо з реактора.
Для синтезованих смол проводили додаткові аналізи для визначення їх основних
фізико-хімічних характеристик: температури розм’якшення, кольору, бромного
числа, молекулярної маси, розчинності. Атмосферні та вакуумні дистиляти
досліджували методами газо – рідинної хроматографії.
Аргон
Вода
Вода
1 10
Рис. 2.1. Схема експериментальної установки.
1– контактний термометр; 2 – манометр; 3 – дозатор;
4 – ємність дозатора;5 – холодильник; 6 – термометр від 0°С до 250°С;
7 – реактор; 8 – сепаратор; 9 – регулятор; 10 – пробовідбірник;
11 – термостат.
Достовірність результатів досліджень перевіряли 3 експериментами.
2.4. Методики аналізів продуктів реакції
Густину олігомеризату визначали пікнометричним методом згідно ГОСТу 3900-85
[89].
Температура розм’якшення
Визначення температури розм’якшення здійснювали за методом кільця та кульки
(ГОСТ 115066-73).
Бромне число визначали згідно методики [90].
Колір НПС визначали візуально, порівнюючи 10 % - ний розчин смоли в бензолі з
еталонною стандартною йодометричною шкалою згідно ГОСТу 19266 – 79 [91].
Молекулярну масу визначали кріоскопічним методом у бензолі, згідно методики
[90].
Хімічний склад
Хімічний склад фракції С9 та дистилятів визначали методом газорід