Мылтыкбаева Ж.К., Каирбеков Ж.К., Мұқталы Д., Сайлауова Ж.
Окислительное обессеривание дизельного топлива в присутствии пероксида
водорода катализируемое соединениями молибдена
В статье определены физико-химические характеристики прямогонного (180-320
0
С)
дизельного топлива. Исследован процесс окисление дизельного топлива в присутствии
пероксида водорода, катализируемое переходным металлом молибдена. Показано, что
процесс окислительного обессеривание положительно влияет на физико-химические
характеристики прямогонного дизельного топлива. В результате общая содержание серы
снизилось на 43%.
Ключевые слова: дизельное топливо; окисление; обессеривание; пероксид водорода;
катализатор, пероксокомплекс, диметилформамид;
Myltykbaeva Zh.K., Kairbekov Zh.K., Muktaly D., Saylauova Zh.
Oxidative desulfurization of diesel fuel in the presence of hydrogen peroxide catalyzed by
molybdenum compounds
Physicochemical characteristics of the straight-run (180-320
0
С) diesel fuels are showed in
the paper. The oxidation of diesel fuel with hydrogen peroxide catalyzed by transition metal
molybdenum was investigated. It was shown that oxidative desulfurization process has a positive
effect on the physico-chemical characteristics of straight-run diesel fuel. In the result the total
content of sulfur up to 43%.
Keywords: diesel fuel, oxidation, desulfurization, hydrogen peroxide, catalyst,
peroxoсоmplexes
; dimethylformamide;
Кіріспе
Мұнай және мұнай өнімдерін күкіртті қосылыстардан тазартудың перспективалық
технологиясын жүзеге асыруда тиімді катализатор таңдау маңызды болып табылады.
Қазіргі таңда әртүрлі органикалық субстраттарды (олефиндер, тиоэфирлер және т.б.) сутек
асқын тотығымен катализатор ретінде ауыспалы металдарды қолданып тотықтыру
реакцияларын жүргізуге деген қызығушылық артуда. Металдардың тұрақты валентті
ХИМИЯ ЖӘНЕ ХИМИЯЛЫҚ ТЕХНОЛОГИЯ БОЙЫНША IX ХАЛЫҚАРАЛЫҚ БІРІМЖАНОВ СЪЕЗІНІҢ ЕҢБЕКТЕРІ
335
қосылыстары
каталитикалық
белсенділік
танытпайды,
ал
ауыспалы
металл
қосылыстарының қатысында мұнай және мұнай өнімдерінің күкіртті қосылыстарының
тотықтыру процесін жылдамдатады [1-3]. Ауыспалы металдардың түзілген insitu
пероксокомплекстері күшті тотықтырғыш болып табылады, сондықтан қиын тотығатын
субстраттармен (бензо- және дибензотиофен туындылары) де реакция жүргізуге
мүмкіндік береді. Солардың ішінде молибден, вольфрам және ванадий қосылыстары
катализде айтарлықтай кеңінен таралған [4-5]. Осыған байланысты зерттеу жұмысының
мақсаты- екіфазалы жүйеде сутек асқын тотығымен белсенді пероксокомплекстер түзетін
Mo ауыспалы металы қатысында тура айдалып алынған дизель отынын тотықтырып
күкіртсіздендіру әдісін зерттеу.
Зерттеу әдістері
Дизель отынының (ДО) физикалық химиялық сипаттамаларын талдау
аккредитациядан (№KZ.И.02.1572), аттестатциядан өткізілген (аттестат №03/14) Жаңа
химиялық технологиялар мен ҒЗИ-ның жаңғыш кендер мен оларды өңдеуден алынған
өнімдерді кешенді талдау мен зерттеуге арналған сынақ зертханасында жүргізілді.
Дизель отынының лайлану, фильтрлену және қату температуралары ISO 9001
бойынша мұнай өнімдерінің төмен температуралы көрсеткіштерін өлшеуіш ИНПН
«КРИСТАЛЛ» аппаратында анықталды.
ГОСТ 6356-75 бойынша дизель отыны құрамындағы жабық тигельдегі тұтану
температурасы АТВ-21 аппаратында жасалды.
Дизель отынының жану жылуы автоматтандырылған В08МА «К» модельді
калориметрінде анықталды.
Тура айдалған дизель отынының фракциялық құрамы 2177-99 ГОСТ бойынша мұнай
фракцияларының құрамын айқындауға арналған АРН-ЛАБ-11 аппаратында және осы
отын құрамындағы күкірт мөлшерін анықтау Спектроскан S аппаратында 51947-2002
ГОСТ Р немесе 4294-98 ASTMD сәйкес жүргізілді.
ДО сутек асқын тотығымен әртүрлі ауыспалы металдар қатысында тотықтыру
процесі келесідей әдіспен жүзеге асырылды: термостатталған реакторға 20 мл ДО,
сонымен қатар катализатор салмағын Me : S = 1:100, ал 37% сутек асқын тотығын H
2
O
2
: S
= 4:1 қатынасында өлшеп салынды. Қоспа 2 сағат бойында 20
0
С температурада
араластырылды, сосын сумен (10 мл) шайылып, ары қарай N,N-диметилформамидпен
(ДМФА) (20 мл) және ДМФА қалдықтарын алып тастау үшін тағы да сумен (10 мл)
шайылды.
Зерттеу нәтижелері мен оларды талдау
Зерттеу нысаны ретінде Павлодар мұнай химия зауытының (ПМХЗ) ЛК6У ЭЛОУ
АТ қондырғысынан тура айдалып (180-350
0
С) алынған дизель отыны алынды. Оның
физикалық химиялық көрсеткіштері анықталды, нәтижелері 1-кестеде келтірілген.
Кестеден
көрінгендей
отынның
фракциялық
құрамы:
қайнау
температурасының басы 205
0
С, 50% айдалу температурасы 286
0
С және 90%
айдалу температурасы 346
0
С тең, ал отынның негізгі көрсеткіші болып табылатын
тығыздық мәні 860,4 кг/м
3
тең болды. Отынның қозғалғыштығын жоғалтуын
сипаттайтын қату температурасы -14
0
С және отында алғашқы парафин
кристалдарының түзілуін сипаттайтын лайлану температурасы -9,6
0
С тең болды.
Дизель отынының күкірт мөлшері 0,927 масс. % мәнге ие. Отынның өрт
қауіпсіздігін анықтайтын жабық тигельдегі тұтану температурасы 87
0
С. Дизель
отынының күлділігі 0,0126 % және отынды жандыру кезінде пайда болатын
кокстің пайыздық мөлшері 0,0056 % тең. Мыс пластинкасында сынау осы дизель
отынының коррозияға төзімді екендігін көрсетті. Отынның толық жануы кезінде
бөлінетін жылу мөлшері 45304 кДж/кг тең болды.
ХИМИЯ ЖӘНЕ ХИМИЯЛЫҚ ТЕХНОЛОГИЯ БОЙЫНША IX ХАЛЫҚАРАЛЫҚ БІРІМЖАНОВ СЪЕЗІНІҢ ЕҢБЕКТЕРІ
336
Кесте 1 - ПМХЗ тура айдалған дизель отынының физика-химиялық көрсеткіштері
Көрсеткіштері
Зерттеу әдісі
Дизель отыны
20
0
C температурадағы тығыздығы, кг/м
3
ГОСТ 3900-85
860,4
Фракциялық құрамы:
ГОСТ 2177-99
Қайнау температурасының басы,
0
С
205
50% айдалу температурасы,
0
С
286
90% айдалу температурасы,
0
С
346
Лайлану температурасы,
0
С
ISO 9001
-9,6
Фильтрлену температурасы,
0
С
-13,4
Қату температурасы,
0
С
-14
Күкірт мөлшері, масс.%
ГОСТ Р 51947-2002
0,927
Жабық тигелдегі тұтану температурасы,
0
С
ГОСТ 6356-75
87
Күлділігі, %
ГОСТ 1401
0,0126
Коксталуы, %
ГОСТ 19932
0,0056
Мыс пластинкасында сыналуы
ГОСТ 6321
Төзімді
Цетандық индексі
ГОСТ 2177-82
47,6
Цетан саны (номограмма бойынша)
ГОСТ 27768-88
47,5
Жану жылуы, кДж/кг
ГОСТ 21261
45304
Сондықтан зерттеу жұмысының ары қарай міндеті суда жақсы еритін қасиетке ие
және дизель фракциясын әртүрлі қоспалардан тазалауды қамтамасыз ететін молибден
туындылары негізіндегі катализаторларды іздеу болып табылады. Әдеби мәліметтерге [6]
сай молибден қосылыстары сутек асқын тотығының ерітіндісінде молибден
пероксокомплекстерін түзе отырып еритіндігі мәлім. Бұл түзілген комплекстер
реакциялық қабілеттілігі едәуір жоғары және суда жақсы ериді. Мұндай қасиет тотықтыру
процесінен кейін түзілген өнімді катализатордан сумен шаю арқылы тазалауға мүмкіндік
береді.
Біз бұл жұмыста ДО құрамындағы күкіртті қосылыстардан арылу үшін сутек асқын
тотығы қатысында ауыспалы металл (Mo) тұзын катализатор ретінде қолданып жүргіздік.
Алынған нәтижелер 2-кестеде келтірілген.
Зерттеу нәтижелерінен көрінгендей, ДО ауыспалы металл қатысында тотықтырып
күкірсіздендіруден кейін отынның барлық физикалық-химиялық қасиеттері өзгерген.
Фракциялық құрамының жеңілдегені байқалады, натрий молибдаты катализаторы
қатысында бастапқы қайнау температурасы 205
0
С-тан 188
0
С төмендеген. Бастапқы ДО
тұтану температурасы 87
0
С ие болса, катализатор (Mo) қатысында тотықтырып
күкіртсіздендіру процесін жүргізгеннен кейін 78
0
С төмендеді. Дизель отынының қату,
лайлану және фильтрлену температуралары бастапқы ДО -14; -9,6 және -13,4
0
С, ал натрий
молибдаты қатысында сәйкесінше -13,2; -9,6 және -11,4
0
С мәнге ие болды.
Катализаторлар қатысында ДО кинематикалық тұтқырлығы 3,9580 мм
2
/с-тан 3,5234
мм
2
/с-ге және тығыздығы 860,4 кг/м
3
-тан 834 кг/м
3
-қа дейін төмендеген. Жоғарыда
айтылған мәндердің өзгеруі цетан санының көбеюіне әсер еткен. Бастапқы ДО
салыстырғанда натрий молибдаты катализаторы қатысындағы үлгіде цетан саны 47,5-тен
56 көбейген.
ХИМИЯ ЖӘНЕ ХИМИЯЛЫҚ ТЕХНОЛОГИЯ БОЙЫНША IX ХАЛЫҚАРАЛЫҚ БІРІМЖАНОВ СЪЕЗІНІҢ ЕҢБЕКТЕРІ
337
Кесте 2 - Ауыспалы металлдың (Мо) ДО тотықтырып күкіртсіздендіру процесіне әсері
Көрсеткіштері
Дизель отыны
Бастапқы
Na
2
MoO
4
-мен
өңделген
Цетандық индексі
47,6
56,3
Цетан саны (номограмма бойынша)
47,5
56
20
0
C температурадағы тығыздығы, кг/м
3
860,4
834
Фракциялық құрамы:
Қайнау температурасының басы,
0
С
205
188
10% айдалу температурасы,
0
С
220
219
50% айдалу температурасы,
0
С
286
286
90% айдалу температурасы,
0
С
346
355
Қайнау температурасының соңы,
0
С
351
360
Жабық тигелдегі тұтану температурасы,
0
С
87
78
20
0
C температурадағы кинематикалық тұтқырлығы, мм
2
/с 3,9580
3,5234
Күкірт мөлшері, масс.%
0,927
0,529
Лайлану температурасы,
0
С
-9,6
-9,6
Фильтрлену температурасы,
0
С
-13,4
-11,4
Қату температурасы,
0
С
-14
-13,2
Жану жылуы, кДж/кг
45304
45330
Күлділігі, %
0,0126
0,0098
Коксталуы, %
0,0056
0,0048
Мыс пластинкасында сыналуы
Төзімді
Ал әлемдік стандарттармен қатаң қадағаланатын күкірт мөлшері 0,927
масс.%-дан 0,529 масс.% төмендеген. Мұны эксперименттік және әдеби
мәліметтер [7] бойынша алынған молибден пероксокомплексінің координациялық
сферасында күкіртті қосылыстардың (әсіресе сульфоксидтің) екі молекуласының
болатындығымен түсіндіруге болады:
R және R
- нормальді немесе изоқұрылысты бірдей немесе әртүрлі алкильді
радикалдар С-C
8
Сонымен қорыта келе, схемадан көрініп тұрғандай күкіртті қосылыстардың
молибден пероксокомплекстерінің координациялық сферасында лиганд ретінде болуы,
дизель фракциясын тотықтыру реакциясында молибденнің пероксокомплекстерінің
каталитикалық белсенділігін жоғарылатады және ауыр фракциялық топтардың
жеңілденуіне ықпал етеді. Осыған байланысты жасалған зерттеу жұмысында күкірт
мөлшері 43% төмендеген.
Әдебиеттер тізімі
ХИМИЯ ЖӘНЕ ХИМИЯЛЫҚ ТЕХНОЛОГИЯ БОЙЫНША IX ХАЛЫҚАРАЛЫҚ БІРІМЖАНОВ СЪЕЗІНІҢ ЕҢБЕКТЕРІ
338
1 Бурмистрова Т.П., Иванов В.Г., Емекеев А.А. и др. Тезисы докл. XVI конференции
по химии и технологии органических соединений серы и сернистых нефтей. Рига:
Зинатне, 1984. С.263
2 Masagutov R.M., Kruglov E.A., Popov J.N., et al. Tenth international symposium on the
organic chemistry of sulpher. Bangor: University college of North Wales, 1982. P.129
3 Шарипов А.Х., Масагутов Р.М., Сулейманова З.А. и др. // Нефтехимия. 1989. Т.29.
№4. С.551
4 Conte V., Bortolini O., Rappoport Z. The chemistry of peroxides- transition metal
peroxides. Synthesis and role in oxidation reactions. Wiley Interscience, 2005.
5 Акопян А.В. Окислительное обессеривание углеводородного сырья пероксидом
водорода в присутствии солей переходных металлов. // Диссер. 2015. С.53
6 Саматов Р.Р., Джемилев У.М., Шарипов А.Х. Окисление сульфидов дизельной
фракции нефти пероксидом водорода, катализируемое соединениями молибдена. //
Нефтехимия. 2006. Т.46. №6. С.469
References
1 Burmistrova T. P., Ivanov V. G., A. A. Emekeev etc. Thesisy dokl. XVI conferencyi po
ximiy i technology organycheshix soidineniy seriy i sernistyx neftey. Riga: Zinatne, 1984. P.263
2 Masagutov R.M., Kruglov E.A., Popov J.N., et al. Tenth international symposium on the
organic chemistry of sulpher. Bangor: University college of North Wales, 1982. P.129
3 Sharipov A. Kh., Masagutov R. M., Suleimanova Z. A. and others. // Nefteximiya. 1989.
Т.29. №4. P.551
4 Conte V., Bortolini O., Rappoport Z. The chemistry of peroxides- transition metal
peroxides. Synthesis and role in oxidation reactions. Wiley Interscience, 2005.
5 Akopyan A. V. Okislitelnoye obesserivaniye uglevodorodnogo syrya peroksidom
vodoroda v prisutstviy soley perexodnyx metallov. // Disser. 2015. С.53
6 Samatov R., Dzhemilev U. M., Sharipov A. Kh. Okisleniye sulfidov dieselnoy fracsiy
neftiy peroksidom vodoroda, cataliziruemoy soiedinenyamy molibdena // Nefteximiya. 2006.
Т.46. №6. P.469.
ХИМИЯ ЖӘНЕ ХИМИЯЛЫҚ ТЕХНОЛОГИЯ БОЙЫНША IX ХАЛЫҚАРАЛЫҚ БІРІМЖАНОВ СЪЕЗІНІҢ ЕҢБЕКТЕРІ
339
УДК 544.7
Нұрахметова Н., Оспанова Ж.Б.*
Әл-Фараби атындағы Қазақ ұлттық университеті Алматы қ., Қазақстан
*E-mail: Zhanar.Ospanova@kaznu.kz
Berol-226 негізінде жуғыш зат алу
Жұмыста композициялық БАЗ - Berol-226 коллоидтық-химиялық қасиеттері (көбік
түзгіш қабілеті, беттік керілу, электрөткізгіштігі, тұтқырлық) зерттелді. Осы БАЗ негізінде
майлы кір бөлшектерін жақсы кетіретін жуғыш зат өңдеудің жолдары қарастырылды.
Berol-226 1:40 сұйылтылған ерітінділерінде көбіктүзу қабілеті айтарлықтай азаймайтыны
анықталды. Әр түрлі әдістермен анықталған Berol-226 МТКК мәндері бір бірімен
корреляцияланады және 0,005% тең екендігі анықталды. Бұл жуғыш заттың жумыс
ерітіндісінің оптималды концентрациясын анықтауға мүмкіншілік береді.
Нурахметова Н., Оспанова Ж.Б.
Казахский национальный университет имени аль-Фараби, г. Алматы, Казахстан
Моющее вещество на основе Berol-226
В работе исследованы коллоидно-химические свойства (пенообразующая
способность, поверхностное натяжение, электропроводность, вязкость) композиционного
ПАВ - Berol-226 с целью дальнейшей разработки на его основе эффективного моющего
средства для очистки от масляных загрязнений. Установлено, что разбавление растворов
Berol-226 1:40 не приводит к существенному снижению пенообразующей способности.
Установленные различными методами значения ККМ Berol-226 коррелируют между
собой и соответствуют концентрации 0,005%. Это позволяет установить оптимальные
концентрации рабочего раствора моющего средства.
Nurahmetova N., Ospanova Zh.B.
Al-Farabi Kazakh National University, Almaty, Kazakhstan
A detergent based on Berol-226
The paper studied colloid-chemical properties (foaming capacity, surface tension,
conductivity, viscosity) of the composition of surfactant - Berol-226 to do further develop on its
basis an effective detergent for cleaning from oil pollution. It is found that the dilution solution
1:40 Berol-226 does not significantly reduce the foaming capacity. Installed of different methods
CMC values Berol-226 correlated with each other and correspond to a concentration of 0.005%.
This makes it possible to establish the optimal working concentration of the detergent solution.
Кіріспе
Жуғыш заттардың ең негізгі компоненті - беттік активті заттар болып табылады.
Сонымен қатар олардың құрамына көптеген басқа компоненттер кіреді - органикалық
және бейорганикалық компоненттер: оптикалық ағартқыштар, гидротропты заттар,
энзимдер, дезинфекциялаушы заттар және т.б. Жоғары молекулалы қосылыстар
(полимерлер) қосу арқылы жуылатын бет лиофилизациясы жүреді, яғни кірдің бетке қайта
ХИМИЯ ЖӘНЕ ХИМИЯЛЫҚ ТЕХНОЛОГИЯ БОЙЫНША IX ХАЛЫҚАРАЛЫҚ БІРІМЖАНОВ СЪЕЗІНІҢ ЕҢБЕКТЕРІ
340
ресобциялануына кедергі жасайды [1].
Жуғыш заттардың құрамына сондай-ақ силикаттар, сульфаттар, карбонаттар,
кальцинирленген сода, алкилоламидтер, ағартқыштар, ферменттер, отдушка, бояғыш
заттар, және тағы басқа да заттар қосылуы мүмкін. Өндірісте олар ұнтақ, сұйық, аэрозоль,
таблетка, қатты (сабын), вермешель, тәрізді формаларда шығарылады.
Тұрмыстық жуғыш заттар құрамына әр түрлі БАЗ-дар кіреді . БАЗ-дар фазааралық
бетке адсорбциялану және беттік керілуді әлсірету қабілетімен сипатталады. БАЗ-дар
бетке жұғу қабілет беріп, кір бөлшектерін бөлу, тұрақты көбік түзу, майлы кір
бөлшектерін эмульгирлеу және олардың қайта ресорбцияланбауын қамтамасыз етеді.
БАЗ - өте жақсы жуғыш зат болғандықтан ұнтақ жуғыш заттардың негізгі
компоненті болып табылады. Бетті кір бөлшектерінен тазартып, оларды жуғыш ертіндіде
суспендирлеу БАЗ-дардың негізгі функциясы. БАЗ-дарды кірлену түріне, жуу
жағдайларына (температура, кермектік, судың материал көлеміне қатынасы) байланысты
таңдайды [2].
Осы жұмыста ионсыз және катиондық БАЗ қоспасы – Berol-226 коллоидтық-
химиялық қасиеттері зерттелді. Осы БАЗ негізінде майлы кір бөлшектерін жақсы кетіретін
жуғыш зат өңдеудің жолдары қарастырылды.
Ионогенді емес БАЗ-дар әдетте көбіктүзгіштікті төмендету және майлы кір
бөлшектерін кетіру үшін қолданылады. Олар кермек су тұздарының әсеріне төзімді.
Катионды БАЗ-дар әдетте төртіншілік аммоний қасылыстарының тұздары ретінде
дезифекциялық тазалағыш заттар құрамына кіреді.
Тәжірибе
Berol-226 – әлсізнегіздік және қышқылдық заттарда қолдануға негізделген
катиондық және ионсыз беттік-активті заттардың қоспасы. Сулы ерітінділерде басқа да
тұздар мен комплекстүзуші агенттердің қоспасында жалғыз ғана БАЗ ретінде қолданылуы
мүмкін.
Жумыста Berol-226 көбіктүзгіш ертіндіні негізінде көбік барботаж әдісі арқылы
алынды.
БАЗ ертіндісі беттік керілуі сақинаның үзілуі кезінде жазылатын, цифрлік таблосы
бар МАРКАДА фирмасының қондырғысында өлшенді.
Кондуктометрлік өлшеулер дыбыс жиілігі 2,5Гц болатын В3-60 айнымалы тоқ көпірі
көмегімен жүргізілді. Қондырғының электрлік сұлбасы өлшеуіш ұяшықтары және
кедергілер қорабы бар, қалған екі кедергісі ГЗ-33 генераторының ішінде орналасқан
көпірлік сұлбадан тұрады. Айнымалы кернеу көзін генератор, ал нөлдік құралды-
вольтметр атқарады.
Berol-226-ның тұтқырлығы сұйықтықтардың тұтқырлығын өлшеуге негізделген DV-
II+PRO Брукфильд вискозиметрінде өлшенді. DV-II+PRO вискозиметрінің жұмыс істеу
принципі калибрлік серіппеден жетекпен сүмбінің (зерттелетін сұйықтыққа салынған)
айналуына негізделген. Сүмбінің айналуында сұйықтықтың тұтқыр кедергісі жетек
жылдамдығының өзгерісі бойынша анықталады. Жетек жылдамдығының өзгерісі тетіктің
айналуымен белгіленеді. DV-II+PRO өлшеулер диапазоны (сантипуаз немесе
миллипаскаль секундына) сүмбінің айналу жылдамдығымен, сүмбінің түрі және
өлшемімен, калибрлік жетектің айналу кезіндегі диапазон енімен анықталады.
Қондырғыны калибрлеу тұтқырлығы 9,3 сР болатын Брукфильдтің стандартты
ерітінділерімен жүргізілді.
Достарыңызбен бөлісу: |