Способ получения продукта,имеющего различные кислородсодержащие функциональные группы

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Реснубиик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 2О0881 (23) ЗЗЗЗ918/23 04 f$$) М КП с присоединением заявки ¹

{23) С 10 С 3/04

Государственный комитет

С СС.P но делам изобретений и открытий

Приоритет

Опубликовано 23.02;83; Бюллетень № 7 (33) УДК 665. 637. .568.07(088 ° 8) Дата, опубликования описания 230283

: В.И. Антонишин и В.H. Гайванович,,-;„: .:>,",,Львовский ордена Ленина политехнический институт --: у им. Ленинского комсомола . "Ъ., (72) Авторы изобретения(71) Заявитель (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПРОДУКТА, ИМЕЮЩЕГО РАЗЛИЧНЫЕ

КИСЛОРОДСОДЕРЖАЩИЕ ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ГРУППЫ

Изобретение относится к способам получения нового продукта, имеющего различные кислородсодержащие функциональные группы, и может быть использовано в химической и нефтехимической промышленности в производстве.. сорбентов, смазок для обработки ме таллов, пластмасс.

Известен способ получения продуктов, имеющих кислородсодержащие функциональные группы окислением высокомолекулярных продуктов переработки нефти (гудрона,,битума, асфальта, деасфальтиэации гудрона, экстракта селективной-очистки дистиллятных или остаточных масел, кернинг-остатка) кислородом воздуха при 200-300оС давлении 30-100 ати в водно-щелочной среде в присутствии бензола (.1 ).

Однако в данном случае получают смесь бензолполикарбоновых кислот, т.е. не образуются различные кислородсодержащие функции в целом продукте. . Целью изобретения. является получение нового продукта, имеющего различные кислородсодержащие функциональные группы, способного вступать в химическое воздействие с различными реагентами.

Поставленная цель достигается способом получения продукта, имеющего различные кислородсодержащие функциональные группы окислением прямогонного гудрона кислородом воздуха при 200-280 С, давлении 30-.80 кг/см в среде бензола при соотношении гуд. рон:бензол, равном 1:3-10, в присут- ð ствии уксусной кислоты при рН смеси, равном 2-6,3.

Преимущественно, процесс ведут в присутствии 1-10 вес.В уксусной кис- . лоты.

Проведение процесса именно в кислой среде позволяет получить продукт, имеющий в своей структуре широкий спектр . кислородсодержащие функциональные

20 группы,% т карбоксильные 6, 0-16,0; гидрокснльные 2,5-11,1;карбонильные 1,47, 0, сложнозфирные 9, 3-19, 3. Продукт получают с выходом 70-80%, считая на сырье.

Физико-химические константы полу= ченного продукта следующие: порошкообразный продукт черного цвета, плотность 1850-2380 кг/м, насыпная масса 500-520 кг/м, масса утряски

563-602 кг/м, сыпучесть (характери3 зуемая углом естественного, откоса)

34-37 град, .Удельная поверхность (on998494 ределенная методом низкотемпературной десорбции азота) 3,5-9,1 м /г.

Элементный состав, мас.Ъ:

С 52,7 -- 67,7

Н 3,4 6,3

О 39,5 21,0 5

N 0,7 1,2

S 3,0 3,6

Зола. 0,7 0,8

Функциональный состав, мг КОН/г:

Кислотное число 74,8-199 1

Гидроксильное число 83,1-364,4

Карбонильное число 28,1-140,0

Эфирное число 117,8-254,1

Продукт обладает высокой термической стабильностью, в атмосфере азота начинает расщепляться только при 350-400 С с выделением СО, Н О и углеводородных газов, не растворим 2( в воде, в парафиновых, нафтеновых и ароматических углеводородах, спиртах, кетонах, хлорированных углеводородах, пиридине и сероуглероде, частично растворим (при 20 С и большом избытке растворителя) в диметилформамиде — 20%, диоксане — 4,5Ъ, N-метилпирролидоне — 9,0Ъ и диметилсульфоксиде — 27,4В.

Процесс получения целевого продукта осуществляют окислением гудрона в бензольнам растворе при рН, равном 2-6,3, при интенсивном перемешивании (Re = (2-8) .104) и при расходе воздуха 0,5-5,5 л/ч- r сырья при

200-280 С и давлении 30-80 кг/см 2. З5

При этом процесс интенсифицируется и углубляется, вследствие увеличения поверхности контакта реагирующих фаз, что приводит к образованию глубоко окисленного и уплотненного про- 4ц дукта, содержащего большое количество кислородсодержащих функциональных групп.

Минимальное давление в реакционйой зоне должно являться таким,чтобы обеспечить жидкофазное состояние бвнзола при температуре процесса.

Повышение давления также интенсифици,рует окисление нефтепродукта эа счет увеличения концентрации кислорода в газовом пространстве и повышении его растворимости в жидкости. Окисление нефтепродукта интенсифицируется и за ( счет увеличения интенсивности перемешивания реакционной смеси до величины соответствующей критерию Рейнольдса Re = 4,8 10 . Удельный расход воздуха на окисление высокомолекулярных соединений нефти до реакционноспособного порошкообраэного продукта составляет 0,5-5,5 л/ч-r сырья.

Процесс ведут на укрепленной лабораторной установке следующим образом, Нефтепродукт и бенэол загружают ,в реактор. После герметизации сис- 65 темы реактор подогревают электронагревателем, интенсивность нагрева и температуру в реакторе регулируют с помощью латра. Температуру в реакторе замеряют термопарой. По достижении заданной температуры в реакторе включают перемешивание реакционной смеси и подачу воздуха. Расход воздуха регулируют вентилем и контролируют ротаметром. Перемешивание реакционной смеси проводят с помощью мешалки и электродвигателя (электродвигатель помещен "в герметический корпус, что позволяет исключить в реакторе уплотнение мешалки). Подвод электрического тока к электродвигателю осуществлен через проходной изолятор. Предотвращение попадания паров .бензола и летучих продуктов в электродвигатель осуществляют противодавлением, созданным подачей в корпус сжатого воздуха, расход последнего контролируют по ротаметру °

Воздух, подаваемый компрессором,очищают от капелек масла в рессивере и адсорбенте, заполненном силикагелем.

По достижении заданного давления в реакторе, контролируемого с помощью манометра, Открывают регулирующий вентиль и обработанный воздух и ле-. тучие продукты реакции выводят из реактора через холодильники и ловушку, газовый счетчик и поглотитель углекислого газа. Испарившийся бензол и продукты реакции конденсируют в холодильнике и возвращают в реактор.

По истечении заданной продолжительности окисления сырья в реактор прекращают подачу воздуха, выключают обогрев и перемешивание. После охлаждения из реактора выгружают реакционную смесь.

Оксидат, полученный при окислении высокомолекулярных соединений нефти кислородом воздуха в бензольном растворе, состоит из твердой фазы - целевого продукта и бензольного раствора битумоподобного продукта, т.е. той части гудрона, которая не окислилась до целевого. продукта. Для выделения продукта оксидат фильтруют, при этом на фильтре остается целевой продукт, а фильтрат представляет собой бензольный раствор битумоподобного продукта, который в лабораторных условиях является побочным продуктом, а при промышленном производстве может .быть возвращен в рецикл .

Осадок с фильтра загружают в аппарат Сокслета и экстрагируют бенэолом для очистки от битумоподобного продукта, который адсорбируется на поверхности. Отмытый продукт сушат, взвешивают и анализируют.

Пример. Осуществление процесса ведут на описанной установке.

В качестве сырья используют прямогонный гудрон, полученный из смеси

998494

Опыт

Показатели

Условия окисления

1:3

1:4

1:10

1:4

200

Температура С

Давление, кг/см

250

280

250

80

0,5

3,5

3,55,5

0,5

Время, ч рН среды:

5,2

5,8

6,3 в начале опыта

2,6

2,8

2,0

3,1

79,5

80

2380

2295

2150

1850

554

515

570

500

-596

585

602

563

34

35

9,1

9,0

7,5

3,5

54,1

58,8

52,7

67,1

4,2

4,5. 3,4

6,3

3,2

3,3

3,0

3,6 восточно-украинских и мангишлакской нефти. Физико-химические показатели гудрона следуюшие:

Плотность, 0,9324

Температура размягчения по КиШ, ОС 32,0

Компонентный состав, мас.Ъ:

Масла 76,4

Смолы 12,8

Асфальтены 10,8

Коксуемость 8,1%, а содержание эолы 0,4Ъ.

Элементный состав, мас.Ъ:

Массовое соотношение гудрон:бензол

Расход воздуха, л/ч ° г сырья через 10 мин после начала * окисления

Выход целевого продукта, Ъ на сырье

Качество полученного продукта

Плотность, кг/м

Масса насыпная, кг/м

Масса утряски, кг/м3

Сыпучесть (угол естественного откоса), град

Удельная поверхность, м /г

Элементный состав, мас.Ъ

С 82,7

Н 11,7

S 3,5

N 0,9

О 1 2

Функциональные числа, мг КОН/г:

Кислотное 0,5

Гидроксильное 4,7

Карбонильное 2,9

Эфирное 21,9

Условия окисления гудрона, выход продукта и его качественные показатели приведены в таблице.

998494

Продолжение таблицы

Показатели

1 j,2

1,2

0,7

0,9

0,8

39,5

21,0

31,8

37,0

Зола

0,8

0,7

0,7

0,7

Функциональные числа,мг КОН/r кислотные

74,8 199,1

83,1 ..364,4

28,1 140,0

117,8 254,1

137,4

289,1

83,5

190,9 гидроксильное карбонильное эфирное

1:3-10, в присутствии уксусной кислоты при рН смеси, равном 2-6,3.

2. Способ по и. 1, о т л и ч а юшийся тем, что процесс ведут в присутствии 1-10 вес.C уксусной кислоты.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

М.493461, кл. С 10 С 3/04, 1973.

Составитель Л.Горбачева

Редактор Н.Рогулич Техред E.Õàðèòoí÷èê Корректор М.Демчик

Заказ 1071/44 Тираж 501 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Формула изобретения

1. Способ получения продукта, имеющего различные кислородсодержащие функциональные группы, о т л и ч а юшийся тем, что прямогонный гудрон подвергают окислению кислородом воздуха при 200-280 С, давлении

30-80 кг/см в среде бензола при .: соотношении гудрон: бензол, равном

187,2

353,3

103,0

233,1