Анотація до роботи:

Борисенко О. Л. Розробка технології знесірчення нафталінової фракції коксохімічного виробництва. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.17.07 – хімічна технологія палива і пально-мастильних матеріалів. - Український державний науково-дослідний вуглехімічний інститут (УХІН), Харків, 2003р.

Розроблено спосіб отримання очищених сортів нафталіну шляхом знесірчення нафталінової фракції коксохімічного походження в присутності -нафталінсульфокислоти як каталізатора. Встановлено, що цей метод очистки від бензотіофену дозволяє: використовувати будь-яку нафталінвмісну сировину; виключити створення багатотоннажних кислих відходів, що погано утилізуються, та використання допоміжних токсичних реагентів. Розроблено методику проведення процесу вилучення бензотіофену з нафталінвмісної сировини. Виявлено залежності ступеня вилучення бензотіофену від температури, тривалості витримки реакційної маси, кількості каталізатора. Показано вплив складу нафталінової фракції на процес очистки в присутності -нафталінсульфокислоти. Вивчено вперше механізм процесів усуненні бензотіофену та утворення продуктів реакції – смолистих речовин. Розраховано порядок та енергію активації реакцій, що проходять при знесірченні нафталінової фракції в присутності -нафталінсульфокислоти. Наведено залежності утворення смолистих речовин від температури і часу витримки. Виявлено, що вилучення від бензотіофену з нафталінової фракції потребує більш м'яких умов проведення процесу, ніж з технічного нафталіну. Визначено оптимальні умови процесу, розроблено принципову технологічну схему очистки нафталінової фракції від бензотіофену в присутності -нафталінсульфокислоти.

Дослідження, проведені в дослідно-промислових умовах Фенольного заводу, підтвердили ефективність розробленого способу очистки нафталінової фракції від бензотіофену в присутності -нафталінсульфокислоти.

1. Одержані наукові та експериментальні результати дозволили розв'язати конкретну прикладну народногосподарську задачу - розробити технологію одержання очищеного нафталіну згідно ГОСТ 16106-82 безпосередньо з високосірчистої нафталінової фракції в присутності -нафталінсульфокислоти як каталізатора, яка виключає використання токсичних реагентів і утворення кислих відходів, що не мають поки що способу утилізації. Випробування зразків нафталіну, одержаного згідно розробленого способу, для синтезу -нафтолу і фтальового ангидриду дали позитивні результати і визначили його перпективність.

2. Техніко-економічні розрахунки показали перевагу процесу знесірчення нафталінової фракції в присутності -нафталінсульфокислоти в порівнянні з існуючим кислотно-формальдегідною технологією одержання очищеного нафталіну, що виражається очікуваним економічним ефектом 1,5 млн. грн. на рік при переробці 12,5 тис. тонн нафталінової фракції на рік або 145 грн. при виробництві 1 т. очищеного нафталіну.

3.Вперше вивчено та запропоновано механізм хімічних перетворень супутніх нафталіну домішок у нафталіновій фракції. Показана віроятність протікання реакцій:

- полімеризації і сополімеризації ненасичених сполук;

- взаємодія бензотіофену з ненасиченими сполуками;

-взаємодія бензотіофену з фенолами.

4. Встановлено, що смолисті речовини, які утворюються в процесі знесірчення нафталінової фракції, термічно стійкі при 270-280^оС (543-553 К), що позитивно впливає на процес ректифікації при одержанні очищених сортів нафталіну, тому що виключаються процеси деструкції продуктів реакції з виділенням вихідних речовин.

5. На основі залежностей ступеня очистки нафталінової фракції від температури, тривалості витримки реакційної маси та кількості -нафталінсульфокислоти встановлено оптимальні параметри процесу: температура 130 ^оС (403 К), тривалість витримки реакційної маси 5 годин (18000 с), кількість -нафталінсульфокислоти 15% мас., - що свидчить про більш м'які умови знесірчення нафталінової фракції, ніж технічного нафталіну. Доказано, що -нафталінсульфокислота являється каталізатором процесу знесірчення нафталінової фракції.

6. В результаті кінетичних розрахунків встановлено дробний порядок реакції 1,81. Розраховано енергію активації, яка дорівнює 91,3 і 22,7 кДж/моль в інтервалі температур 100-110 (373-383 К) і 110-130 ^оС (383-403 К), відповідно.

7. Вперше обгрунтовано технологічні параметри і розроблено принципову технологічну схему знесірчення нафталінової фракції в присутності -нафталінсульфокислоти. Здійснено знесірчення 60 т нафталінової фракції в дослідно-промислових умовах Фенольного заводу. Одержано нафталін з вмістом основної речовини 99,3 % мас. і з температурою кристалізації 79,6^оС. Вихід очищеного нафталіну від його ресурсів в нафталінової фракції складає 88,8 %.

Публікації автора:

1. Борисенко А.Л., Должанская Ю.Б. Перспективные способы очистки нафталина от тионафтена // Кокс и химия.-1998.-№10.-С.30-34

2. Борисенко А.Л., Должанская Ю.Б. Способы сернокислотной очистки нафталина от тионафтена// Кокс и химия.- 1998.-№11-12.-С.27-29

3. Борисенко А.Л., Гиржева Г.Д. Получение высокоочищенных сортов нафталина из нафталинсодержащего сырья// Углехимический журнал.-1999.-№1-2.-С.37-43.

4. Борисенко А.Л., Филь С.А., Водяха В.П. Осуществление сульфокислотно-каталитического способа очистки нафталиновой фракции от тионафтена в производственных условиях // Углехимический журнал.-1999.-№3-4.-С.44-48.

5. Борисенко А.Л., Скляр М.Г. Изучение химических процессов, протекающих при сульфокислотнокаталитической очистке нафталиновой фракции // Кокс и химия.- 2001.-№1.- С.23-27.

6. Скляр М.Г., Борисенко А.Л. О кинетике процессов при сульфокислотнокаталитической очистке нафталиновой фракции // Кокс и химия.- 2001.-№6.- С.30-33.

7. Патент 40824А Україна, МКИ⁷ С07С7/17, С07С15/24. Спосіб очистки сировини, що містить нафталін, від тіонафтену / О.Л. Борисенко, М.Г. Скляр, А.В. Миргородська, М.І. Гуржій, І.Ф. Бєгов, Г.Д. Гіржева, А.Л. Гіржев. - №2000063604; Заявл. 21.06.00; Опубл. 15.08.01; Бюл. №7.- 2с.

8. Борисенко А.Л. Получение чистого нафталина из нафиталинсодержащего сырья коксохимического производства// Збірка тез доповідей Першої всеукраїнської конференції студентів та аспірантів “Сучасні проблеми хімії”.- К.: Київський національний університет.- 2000.- С.103.

Особистий внесок здобувача у колективній публікації

1. Публікації 1,2. Здобувачем особисто здійснено аналіз літературних, інформаційних і науково-технічних джерел відносно перспективних способів знесірчення нафталіну і дана оцінка існуючого сірчанокислотного та сірчанокислотно-формальдегідного способу.

2. Публікації 3,4. Здобувачу належить ідея знесірчення безпосередньо нафталінової фракції. Здобувач особисто розробив методику знесірчення нафталінової фракції коксохімічного походження в присутності -нафталінсульфокислоти як каталізатора. Ним визначені залежності ступеня очистки від температури, часу витримки та кількості -нафталинсульфокислоти. Також здобувач особисто обгрунтував результати лабораторних та дослідно-промислових випробувань технології знесірчення нафталінової фракції в присутності -нафталінсульфокислоти і визначів оптимальні умови проведення процесу.

3. Публікації 5,6. Здобувачем особисто запропоновано механізм термохімічних перетворень окремих компонентів нафталінової фракції при її знесірченні в присутності -нафталінсульфокислоти. Здобувачем розраховані константи швидкості реакцій, що протікають при знесірченні, та енергії активації утворення смолистих речовин.

4. Публікація 7. Здобувачем особисто запропоновано співвідношення компонентів нафталінової фракції, які беруть участь у процесі знесірчення.