Химико-технические смеси. Производство органических соединений (Производство полимеров - см.678)

Приведены современные представления о структуре целлюлозы и нитратов целлюлозы, рассмотрены основные химические, физические, физико-химические и энергетические свойства последних, также теоретические основы процессов получения НЦ. Обсуждены преимущества и недостатки основных методов получения НЦ, особенности процесса нитрования целлюлозы смесями азотной, серной кислот и воды, факторы, влияющие на него.

Даны рекомендации по выполнению основных лабораторных работ по дисциплинам «Технология нефтехимического синтеза», «Химическая технология переработки газового сырья», «Основы химии и технологии производства диеновых и олефиновых мономеров», «Основы технологии нефтехимического синтеза» и «Введение в технологию нефтехимического синтеза». Приведены главные теоретические положения, лежащие в основе проводимых реакций, методики выполнения синтезов, методы контроля за ходом процесса и анализа образующихся продуктов, расчета основных показателей процессов получения мономеров для полимерных материалов и других продуктов нефтехимического синтеза.

Приведены основные теоретические положения, лежащие в основе реакций в области газохимии, и промышленные технологии получения основных типов химических продуктов на основе синтез-газа и метанола.

Изложены теория и методы расчетов простых и сложных по стехиометрии химических реакций основного органического и нефтехимического синтеза. Приводятся задачи для самостоятельного решения и список используемой литературы.

Представлен обзор литературных данных по алкилированию ароматических углеводородов, источникам сырья, алкилирующим агентам, катализаторам, используемым в процессе алкилирования и некоторым перспективным процессам алкилирования, реализованным в промышленности.

Пособие соответствует государственному образовательному стандарту дисциплины «Основы проектирования и оборудование производств полимеров». Рассмотрены назначение, устройство и принцип действия аппаратуры производств синтетического каучука. Особое внимание уделено реакционному оборудованию.

Рассмотрены различные технологии производства синтез- газа. Приведены данные об использовании синтез-газа для по- лучения различных продуктов. Описаны процессы синтеза ме- танола, диметилового эфира, муравьиной и уксусной кислот.

Рассмотрены важнейшие процессы промышленной органической химии, такие как каталитический крекинг, алкилирование алкенов, бензола, фенолов, ароматизация высших и низших алканов, изомеризация парафинов.

Проанализированы особенности формирования химической стойкости нитратов целлюлозы в процессе их получения. Изложена концепция выбора критериев по термостабильности нитратов целлюлозы и порохов на их основе, базирующаяся на исследовании влияния молекулярной физической структуры нитратов целлюлозы на кинетические параметры термического распада, рассмотрены методы их количественной оценки на основании кинетических закономерностей термического и термогидролитического распада в процессе их производства, полученных манометрическим, хроматографическим методами, а также современными методами ДСК и ТГА.

В монографии рассмотрены вопросы создания биодеградируемых полимерных материалов, в том числе на основе пластифицированных диацетатов целлюлозы. Проанализированы способы придания полимерам биоразлагаемых свойств и методики их оценки. Предназначена для научных и инженерно-технических работников, аспирантов и студентов химико-технологических университетов, занимающихся разработкой и изучением композиционных материалов на основе биоразлагаемых полимеров.

Представлены результаты исследования процесса гидролитической деструкции лигноцеллюлозного материала, активированного паровзрывной обработкой, разработаны методы и технология получения микрокристаллической целлюлозы на базе созданных методов расчета.

Представлен обзор по промышленному использованию катализаторов на основных каталитических производствах заводов «Этилен», «Окись Этилена» и «СПС» (стирола и полиэфирных смол) 2-й промышленной зоны ОАО «Нижнекамскнефтехим». Проведен краткий анализ условий работы катализаторов и рассмотрены проблемы, возникающие в ходе их эксплуатации. Предложены перспективные направления для дальнейшего усовершенствования и повышения эффективности используемых на предприятии катализаторов.

Представлен материал, охватывающий вопросы модификации молекулярной, аморфно-кристаллической и надмолекулярной структур природных целлюлоз химическими и электрофизическими и радиационно-химическими методами и исследования их физико-химических свойств с точки зрения последующей химической переработки.

Методами хромато-масс-спектрометрии и модельных реакций установлено строение большинства компонентов тяжелой фракции высококипящих побочных продуктов производства 4,4-диметил-1,3-диоксана. Для ранее неописанных соединений предложены наиболее вероятные схемы их образования в реальном процессе.

Рассмотрен процесс пиролиза этана в условиях химической неравновесности с учетом кинетического механизма химического реагирования. Предложена математическая модель пиролиза этана, основанная на системе взаимосвязанных нестационарных реакторов идеального смешения. Проанализировано влияние основных режимных параметров на формирование целевого продукта – этилена.

В монографии рассмотрены вопросы пластификации поливинилхлорида и пластизолей на его основе, полярных каучуков и резиновых смесей, эфиров целлюлозы, водно-дисперсионных поливинилацетатных материалов и латексов, фенолорезорциновых и фенолоформальдегидных полимеров с высоким содержанием водной фазы, а также особенности проявления пластифицирующих эффектов в пространственно-сшитых эпоксидных и других полимерах и устойчивости пластифицированных материалов к действию агрессивных эксплуатационных факторов и, в частности, биодеградируемости. Издание предназначено для научных, и инженерно-технических работников, аспирантов и студентов химико-технологических университетов, занимающихся разработкой и изучением пластифицированных композиционных материалов.

Представлен обзор современных теоретических методов исследования и применяемых в настоящее время пакетов прикладных программ для выполнения квантовохимических расчетов и визуализации результатов моделирования и оптимизации.

Представлен материал, охватывающий вопросы модификации и интенсификации процессов получения нитратов целлюлозы и исследования их физико-химических свойств с точки зрения получения материалов с новым или улучшенным комплексом свойств.

Рассмотрены физико-химические свойства, сырьевая база, химические закономерности протекания основных и побочных процессов получения, технологические схемы производства, области применения стабилизаторов полимеров, присадок к смазочным маслам и топливам, поверхностно-активных веществ, кремний-, фосфор- и металлоорганических соединений. Изложены теоретические основы процесса старения полимеров и механизмов действия стабилизаторов и присадок к смазочным маслам и топливам, дана классификация поверхностно-активных веществ, показано важное значение элементоорганических соединений в технологии современного тонкого органического синтеза.

Исследован процесс промывки целлюлозы методом вытеснения сульфитного отработанного щелока в варочном котле периодического действия. Приведен метод расчета констант фильтрования и скорости фильтрации в зависимости от высоты слоя фильтрования и избыточного давления для промышленного варочного котла периодического действия. Показано, что процесс извлечения сухих веществ (растворимых органических веществ из волокон целлюлозы) протекает в два периода: первый – во внешнедиффузионной области, второй – во внутридиффузионной области методом вытеснения в варочных котлах. Установлено, что высота слоя к концу промывки целлюлозы методом вытеснения в варочных котлах вместимостью 320 м3 может достигать 5,4 м при схеме вытеснения снизу вверх. При этом определены константы фильтрования. Варочные котлы, оборудованные гидрораспределителями для промывной жидкости, позволили выявить зависимость скорости фильтрации от гидравлического давления в варочном котле до 120 мин, процесс фильтрации щелока может происходить при постоянной скорости фильтрования. Проведение высокотемпературной промывки целлюлозы в варочных котлах периодического действия позволяет получить легкобелимую целлюлозу

Представленная диссертационная работа посвящена вопросам интенсификации окисления изопропилбензола в присутствии катализатора на основе кобальта, повышению производительности реактора окисления изопропилбензола по гидропероксиду путем использования активного и селективного катализатора.

Микрокристаллическая целлюлоза – распространенный продукт, используемый в фармацевтической, пищевой и других отраслях промышленности. Получают микрокристаллическую целлюлозу жидкофазным гидролизом хлопковой или древесной беленой целлюлозы разбавленными 0,5…10,0 %-ми минеральными кислотами при температуре 100…140 ○С. Данный процесс требует значительного расхода кислоты, воды и тепловой энергии. Процесс производства микрокристаллической целлюлозы в целом весьма затратный, что определяет ее высокую стоимость и необходимость поиска альтернативных методов гидролиза целлюлозы. Предложено проводить гидролиз целлюлозы концентрированной хлористоводородной кислотой, образующейся при абсорбции хлористого водорода. Исследованы процессы адсорбции хлористого водорода древесной беленой целлюлозой влажностью 8…18 %. Показано, что адсорбция хлористого водорода определяется влажностью целлюлозы и составляет 3…5 % от массы сухой целлюлозы. Сорбция хлористого водорода приводит к образованию во влаге сырья соляной кислоты концентрацией 25…40 %, значительному разогреву массы и быстрому гидролизу аморфной фракции целлюлозы. Выявлено, что применение чистого хлористого водорода обуславливает сильное потемнение и гумификацию целлюлозы. Рекомендуем использование газовоздушных смесей хлористого водорода для насыщения целлюлозы, что значительно снизит температуру сорбции и исключит сильное потемнение целлюлозы в процессе гидролиза. Адсорбция хлористого водорода целлюлозой протекает с очень высокой скоро- стью и сопровождается образованием хорошо видимого фронта сорбции температурой 45…60 °C. Гидролиз происходит в течение 15…30 мин при 40…60 °C до полного разложения аморфной фракции целлюлозы. Образуется очень небольшое количество моносахаридов (4 % сухой целлюлозы). Выход микрокристаллической целлюлозы высокий – более 95 %. Последние два факта, вероятно, объясняются характерной для гидролиза концентрированными кислотами рекристаллизацией части аморфных фрагментов макромолекул целлюлозы. Полученный продукт по данным ИК -спектроскопии, рентгеновской дифракции и вискозиметрии идентичен коммерческим образцам микрокристаллической целлюлозы известных фирм. Показана высокая эффективность процесса гидролиза целлюлозы газовоздушными смесями хлористого водорода в сравнении с традиционными способами получения микрокристаллической целлюлозы.

Рассмотрены научные и технологические основы процессов производства углеводородного сырья, его основные источники, производство низших и высших парафинов, технология процессов пиролиза, производство и выделение этилена и пропилена, переработка вторичных продуктов пиролиза, процессы олигомеризации и изомеризации, производство ароматических углеводородов, оксигенатов (метил-трет-бутилового эфира) и диметилового эфира.

Дано описание промышленных методов производства ароматических углеводородов, способы их выделения, химические превращения и использование аренов.

Изложены теоретические основы процесса старения полимеров и механизмов действия стабилизаторов и антиокислительных присадок к смазочным маслам и топливам. Рассмотрены химические свойства, сырьевая база, закономерности протекания основных и побочных процессов получения, технологические схемы производства, области применения стабилизаторов полимеров, присадок к смазочным маслам и топливам. Обсуждена роль активных форм кислорода и особенности протекания радикально-цепных окислительных процессов в живых организмах, рассмотрены основные типы природных и синтетических биоантиоксидантов.

Цель пособия – показать студентам взаимосвязь между технологией производства органических продуктов и требованиями потребителей к их качеству, что позволяет понять обоснованность введения нормируемых показателей в нормативную документацию и возможность достижения этих значений путем регулирования технологических параметров. В пособии приведены промышленные методы получения некоторых органических продуктов, для которых предусмотрен лабораторный практикум по сертификационным испытаниям с указанием нормативных документов на методы испытаний.

Рассмотрены классификация, теоретические основы каталитических процессов органической технологии. Обсуждены технико-технологические аспекты выбора, производства и эксплуатации катализаторов процессов органического и нефтехимического синтеза. Представлен обзор современных промышленных катализаторов процессов нефтепереработки, органического и нефтехимического синтеза, обозначены актуальные направления развития производства катализаторов. Предложены контрольные вопросы для проверки усвоения материала.