Совершенствование способа получения хромлигносульфонатов с использованием некоторых серосодержащих отходов нефтехимии (стр. 3 )

Рис.7. Зависимость содержания ОН-фенольных групп в сырье и хромлигносульфонатах от содержания редуцирующих веществ.

Данные показывают, что с увеличением содержания редуцирующих веществ, наиболее значительно возрастает содержание ОН-фенольных групп, обладающих восстановительной способностью по отношению к бихромату натрия. Кроме того, дополнительное сульфирование с применением СЩС и серы элементарной, также приводит к росту фенольных гидроксильных групп на 50-53%, по отношению к ФХЛС и 64-71%, по отношению к сырью за счет появления пирокатехиновых группировок, образующихся в результате деметилирования метоксильных групп. Другим источником появления фенольных и пирокатехиновые группировок являются сами редуцирующие вещества лигносульфоната, которые по своему химическому составу являются оксиальдегидами или оксикетонами и относятся к восстанавливающим моносахаридам, представленным в лигносульфонате, в основном, глюкозой. Подобным образом объясняются повышенные восстановительные свойства серосодержащих хромлигносульфонатов, а также их реакционная стабильность (способность к снижению ОВП рабочего глинистого раствора) и высокие ингибирующие свойства.

Сравнительная характеристика реологических свойств ФХЛС, ХЛС-М и ХЛС–S представлены в таблице 6. Данные табл.6 показывают, что реагенты ХЛС-М, ХЛС-S не уступают аналогичным характеристикам реагента ФХЛС, а по показателям условной вязкости (разжижения), статическому напряжению сдвига (СНС) и показателю фильтрации превосходят данные испытаний промышленного образца ФХЛС. На основании заключения о лабораторных испытаниях в -бурение» хромлигносульфонаты ХЛС-М, ХЛС-S могут быть рекомендованы к промысловым испытаниям при бурении глубоких скважин с высокой забойной температурой.

В четвертой главе исследована возможность использования хромсодержащего отхода производства (ХСО) в качестве вторичного сырья производства. Состав ХСО изучен и определены рабочие условия его использования в качестве вторичного сырья в технологической цепочке процесса. Выбраны рабочие условия проведения процесса по схеме с возвратом хромсодержащего отхода в реакционную зону, согласно которым введение ХСО на стадии загрузки основных компонентов (при рН 1-1,5), позволяет получать хромлигносульфонаты с более высокими качественными характеристиками : показатель разжижения 50,0-58,1%, содержание влаги – 7,7-8,6%, растворимость - 94,6-96,8%, тогда как после нейтрализации реакционной массы до рН 4-4,5 показатель разжижения хромлигносульфонатных реагентов составляет 48,6-56,2%, что на 3-5% ниже. Кроме того, возврат ХСО в реакционную зону позволяет уменьшить загрузку лигносульфоната натрия на 30 масс. ч., бихромата натрия до 4 масс. ч., исключить использование технической воды.

Проведен анализ результатов процесса получения хромлигносульфоната по схеме с возвратом (рис.8) и без возврата (рис.1) хромсодержащего отхода (ХСО) в реакционную зону (табл. 7). Эксперименты проводились с варьированием качества сырья по содержанию редуцирующих веществ (РВ,%) – 3-16%. Во всех экспериментах получены хромлигносульфонаты, соответствующие требованиям ТУ . По данным табл. 7 видно, что при использовании сырья низкого качества (РВ 12-16%) по схеме с возвратом ХСО, получен хромлигносульфонат с показателем разжижения 50,0%, тогда как по промышленной схеме (без возврата ХСО) - реагент с показателем разжижения не более 46,0%.

Таблица 6

Сравнительные реологические характеристики хромлигносульфонатных реагентов

№	Наименование	Концентрация хромлигно- сульфоната,%	Параметры раствора
Плотность г/см3	Условная вязкость, с	Показатель фильтрации, см3/15мин	СНС, дПа	Кинем. вязкость,η мПа с	Динамич вязк., τ,дПа.	рН
1 мин	10 мин
1	Исходный глинистый раствор	-	1,10	79	22,4	91,8	>300	5	143,6	9,5
2	ХЛС-S	0,75	1,10	26	13,5	53,2	143,3	9	33,5	9,5
3	ХЛС-М	0,75	1,10	28	14,0	57,1	158,4	12	19,3	9,5
4	ХЛС-S +160˚С	0,75	1,10	46	12,1	70,9	169,1	15	29,5	8,6
5	ХЛС-М +160˚С	0,75	1,11	54	12,8	81,2	172,4	15	32,3	8,8
6	ФХЛС	0,75	1,08	28	13,5	77,8	192,3	8	43,9	9,8
7	ФХЛС+160˚С	0,75	1,10	205	18,2	272,8	287,9	12	48	8,5

Таблица 7

Сравнительная характеристика качества хромлигносульфонатов с возвратом и без возврата ХСО

№	Содержа-ние редуци- рующих сахаров в сырье, % масс.	Параметры процесса	Показатели качества хромлигносульфонатов
рН	Загрузка компонентов, масс. ч.
Лигно- сульфо- нат	Техн. вода	ХСО	Na2Cr2O7	FeSO4	Н2 SO4	NaOН	рН	Содер-жание влаги, %	Раство-римость, %	Показа- тель разжи- жения,%
1. Получение реагента ФХЛС по схеме без возврата ХСО в реакционную зону
1	3-6*	1-1,5	100	30	-	4-5	1	20	4	4-5	8,7	92,8	56,0
2	6-9*	1-1,5	100	30	-	4-5	1	20	4	4-5	7,7	92,2	55,8
3	9-12*	1-1,5	100	30	-	4-5	1	20	4	4-5	7,9	92,2	50,8
4	12-16**	1-1,5	100	30	-	4-5	1	20	4	4-5	7,8	93,5	46,0
2. Получение реагента ФХЛС по схеме с возвратом ХСО в реакционную зону
5	3-6*	1-1,5	40	-	60	4	1	20	4	4-5	8,5	97,1	58,1
6	4-4,5	40	-	60	4	1	20	4	4-5	9,1	92,2	56,2
7	6-9*	1-1,5	40	-	60	4	1	20	4	4-5	8,4	94,8	56,2
8	4-4,5	40	-	60	4	1	20	4	4-5	9,1	93,0	55,3
9	9-12*	1-1,5	40	-	60	4	1	20	4	4-5	8,7	92,8	53,8
10	4-4,5	40	-	60	4	1	20	4	4-5	7,9	91,2	50,6
11	12-16**	1-1,5	40	-	60	4	1	20	4	4-5	7,7	92,2	50,0
12	4-4,5	40	-	60	4	1	20	4	4-5	7,6	94,0	48,6

производитель *- г. Котласс, ** - производитель г. Соликамск

6

7

Рис. 8. Предлагаемая принципиальная схема получения хромлигносульфонатов с возвратом хромсодержащего отхода производства в реакционную зону процесса.*

* спецификация схемы соответствует рис.1, за исключением емкости-накопителя хромсодержащего отхода (7).

Таким образом, получение хромлигносульфонатов по схеме с рециклом хромсодержащего отхода, позволяет квалифицированно использовать отход производства, получая при этом качественные целевые продукты, в том числе и с применением серосодержащих отходов нефтехимии.

ВЫВОДЫ:

1. Показана принципиальная возможность вовлечения серосодержащих отходов (сульфидно-щелочные стоки и сера элементарная) нефтехимического комплекса в процесс получения хромлигносульфонатов, в качестве реагентов-восстановителей токсичного шестивалентного хрома и положительное влияние на качественные характеристики опытных хромлигносульфонатов ХЛС-М и ХЛС-S (показатель разжижения увеличивается на 7-10%).

2.Определен окислительно-восстановительный потенциал ферросодержа-щих и серосодержащих хромлигносульфонатов и выявлено влияние величины окислительно-восстановительного потенциала на ингибирующую способность хромлигносульфонатов, которая для серосодержащих ХЛС более, чем на 90% превышается аналогичную способность ферросодержащих ХЛС.

3.Установлена корреляция величины окислительно-восстановительного потенциала систем хромлигносульфонатов с содержанием кислых функциональных групп в составе фенилпропаного звена лигносульфоната натрия: с увеличением содержания кислых групп, возрастает его восстановительная способность и полнота восстановления хрома увеличивается с 50-52% у ферросодержащих ХЛС до 87-89% для серосодержащих ХЛС-М и ХЛС-S).

4.Установлен характер влияния редуцирующих веществ сырья-лигносульфоната натрия на свойства получаемых хромлигносульфонатов: с увеличением содержания редуцирующих веществ, показатель разжижения растет для серосодержащих ХЛС (не менее 56-58%) и снижается для ферросодержащих ХЛС ( с 53 до 44%).

5.Определены рабочие условия использования хромсодержащего отхода в качестве вторичного сырья при производстве хромлигносульфонатов. Выявлено улучшение качественных характеристик хромлигносульфонатов при возврате хромсодержащего отхода в реакционную зону (увеличение показателя разжижения на 4-7%).

6.Установлено, что применение схемы с возвратом ХСО позволяет использовать его как вторичное сырье и сократить расход свежей технической воды на 20-25 циклов процесса, снизить расход сырья на 30%, бихромата натрия на 20%.

Список работ, опубликованных по теме диссертации:

1. , , - Влияние таннидности лигносульфоната на показатель разжижения бурового реагента // Известия ВУЗов, сер. Химия и химическая технологияТ. 52. - Вып. 4. - С. 69-70.

2. , , - Взаимодействие лигносульфоната натрия с соединениями железа в различных степенях окисления // Экологические системы и приборы. – 2009. - № 2. - С. 50-52.

3. , Н, , -Использование хромсодержащего отхода в производстве бурового реагента // Башкирский химический журнал. – 2008. - Т. 15- № 4.-С. 111 .

4. , , - Влияние технологических параметров на глубину окисления лигносульфоната в производстве бурового реагента // Химическая промышленность сегодня№ 2. - С. 44-46.

5. Патент № 000. Способ получения бурового реагента / , , – Заявл. 27.06.2008. Опубл. 10.12.2009 // БИ. – 2009, № 34.

6. , , Тептерева соединений хрома из твердых отходов стадии подготовки целевого продукта производства хромлигносульфонатов // Окружающая среда и здоровье: сборник статей IV Всероссийской научно-практической конференции. Экология и безопасность жизнедеятельности - Пенза: РИО ПГСХА. – 2008- С.120-122.

7. , , Тептерева хрома в окрашенных стоках // Инновации и перспективы сервиса: сборник научных статей III Международной научно-практической конференции. – Уфа: УГАЭС - 2006 - С. 251.

8. , , Константинов таннидности лигносульфоната на показатель разжижения бурового реагента // Инновации и перспективы сервиса: сборник научных статей IV Международной научно-практической конференции.- Уфа: УГАЭС - 2007 - С. 133-137.

9. , ,Камалова свойств лигносульфоната и гуминовых кислот, как природных комплексонов по отношению к соединениям окисного железа // Инновации и перспективы сервиса: сборник научных статей IV Международной научно-практической конференции. - Уфа: УГАЭС - 2007 - С. 126-130.

10. , , П Извлечение соединений хрома из сточных вод производства бурового реагента // Материалы Международной научно-практической конференции «Нефтегазопереработка и нефтехимия – 2007». - Уфа: ГУП ИНХП РБ - 2007 - С. 305-306.

11. , , Н. Влияние состава сырья на качественные характеристики бурового реагента // Актуальные проблемы технических, естественных и гуманитарных наук: материалы Международной научно-технической конференции. - Уфа: УГНТУ - 2008 - С. 93-94.

12. , , Тептерева способа получения бурового реагента // Химические реактивы, реагенты и процессы малотоннажной химии: материалы XXI Международной научно-технической конференции. - Уфа: УГНТУ - 2008 - С. 48.

13. , , Асфандиаров содержания кислых функциональных групп на качество бурового реагента // Химические реактивы, реагенты и процессы малотоннажной химии: материалы XXII Международной научно-технической конференции. – Уфа: Реактив - 2009 - С. 188.

14. ,, , Кудашева - как органический реагент для определения хрома фотометрическим способом // Экология и безопасность жизнедеятельности: материалы Международной научно-технической конференции. - Пенза: РИО ПГСХА - 2008 - С. 99-100.

15. , , Кудашева зависимости восстановления анионных соединений хрома от состава сырья и температурного режима процесса производства бурового реагента // Инновации и перспективы сервиса: сборник научных статей V Международной научно-практической конференции. - Уфа: УГАЭС - 2008 - С. 175-177.

16. , Куляшова сульфидных соединений как восстановителей хрома при производстве бурового реагента // Высокомолекулярные соединения: материалы VII региональной школы-конференции для студентов, аспирантов и молодых ученых по математике, физике, химии. – Уфа: БГУ - 2008 - С.180.

17. , Куляшова хромсодержащего отхода в технологическом процессе получения бурового реагента // Высокомолекулярные соединения: материалы VII региональной школы-конференции для студентов, аспирантов и молодых ученых по математике, физике, химии. – Уфа: БГУ - 2008 - С.181.

18. , , Тептерева неорганических восстановителей на качественные характеристики бурового реагента // Студент и наука: материалы студенческой научной конференции. – Уфа: БГУ - 2007 - С.103.