Министерство образования и науки Российской Федерации
Российский государственный университет нефти и газа
имени
«УТВЕРЖДАЮ» Первый проректор по учебной работе _______________ «_______»_____________2013 г. | |
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА
дисциплины
ПРОИЗВОДСТВО ПАВ
Направление подготовки дипломированного специалиста
240400 - Химическая технология органических веществ и топлива
Специальность
240401 - «Химическая технология органических веществ»
Москва – 2013 г.
1. Цели и задачи дисциплины:
Целями освоения дисциплины является изучение студентами физико-химических свойств ПАВ как основы для их дальнейшего применения, технологии производства ПАВ различного класса и назначения, в т. ч. для нефтегазодобычи; ознакомление студентов со структурой химических производств - производителей ПАВ; формирование общих и специальных принципов подбора и анализа ПАВ для конкретных областей их применения, а так же подбора сырья для их производства;
Изучение дисциплины позволит овладеть необходимыми знаниями и умениями применять их для освоения последующих специальных дисциплин.
2. Требования к уровню освоения содержания дисциплины
(требования к знаниям, умениям и навыкам, приобретенным в результате изучения дисциплины)
В результате освоения содержания дисциплины студенты должны:
- знать механизм, термодинамические и кинетические закономерности проведения химических реакций, положенных в основу процессов синтеза ПАВ;
- знать свойства, методы получения и области применения ПАВ различных классов;
- знать основные процессы в технологической цепочке производства ПАВ;
- знать назначение, устройство и характеристики работы основного оборудования производства ПАВ ;
- уметь формулировать задачи в области выбора сырья и технологии процесса для производства конкретного поверхностно-активного вещества;
- уметь использовать полученные знания для решения задач проектирования и эксплуатации установки производства ПАВ;
- уметь оценить требования к качеству ПАВ в зависимости от области его применения
-владеть навыками использования пакетов прикладных программ для расчета технологических параметров оборудования синтеза ПАВ (ПК-5, ПК-9, ПК-28);
3. Объем дисциплины и виды учебной работы
Вид учебной работы | Всего часов | Семестры |
VIII | ||
Общая трудоемкость дисциплины | 66 | 66 |
Аудиторные занятия | 45 | 45 |
Лекции | 30 | 30 |
Практические занятия (ПЗ) | ||
Семинары (С) | ||
Лабораторные работы (ЛР) и (или) другие виды аудиторных занятий | 15 | 15 |
Самостоятельная работа | 21 | 21 |
Курсовой проект (работа) | ||
Расчетно-графические работы | ||
Реферат и (или) другие виды самостоятельной работы | ||
Вид итогового контроля (зачет, экзамен) | Диф. зачет | Диф. зачет |
4. Содержание дисциплины
4.1. Разделы дисциплины и виды занятий
№ п/п | Раздел дисциплины | Лекции | ПЗ (или С) | ЛЗ |
1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
1. | Введение | * | ||
2. | Общая характеристика ПАВ | * | ||
3 | Классификация ПАВ | * | ||
4 | Сырье для производства ПАВ | * | * | |
5 | Производство анионоактивных ПАВ | * | * | |
6 | Производство катионоактивных ПАВ | * | ||
7 | Производство неионогенных ПАВ | * | * | |
8 | Области применение ПАВ | * |
4.2. Содержание разделов дисциплины
1. Введение.
Понятие о поверхностно-активных веществах (ПАВ). Основные понятия и терминология в химии и технологии производства и применения ПАВ. 2Роль ПАВ в промышленности нефтегазового комплекса. Масштабы производства ПАВ и области их применения. Синтетические ПАВ, динамика их производства, энергетические и экологические проблемы использования ПАВ. Общие вопросы использования ПАВ в нефтяной и газовой промышленности.
2. Общая характеристика ПАВ.
Граница раздела фаз, поверхностная энергия, поверхностное натяжение, удельная межфазная энергия и методы их определения. Дифильность молекул ПАВ, понятие о гидрофильно-липофильном балансе (ГЛБ). Взаимосвязь величины ГЛБ и области применения ПАВ. Эмульгаторы 1-го и 2-го рода, смачиватели, солюбилизаторы, моющие агенты. Мицеллообразование как одно из фундаментальных свойств ПАВ. Образование мицелл, определение критической концентрации мицеллообразования (ККМ). Моющая способность ПАВ, анализ уравнения моющего действия ПАВ, понятие о коэффициенте распределения. Характеристики процесса мицеллообразования, точка Крафта и температура помутнения.
3. Классификация ПАВ.
Ионогенные и неионогенные ПАВ. Анионоактивные, катионоактивные и амфолитные ПАВ. Структура молекул анионоактивных ПАВ, зависимость ККМ от величины углеводородного радикала и положения гидрофильной группы. Катионоактивные ПАВ, структура молекул, области использования катионоактивных ПАВ. Амфолиты, структура молекул, особенности их применения. Неионогенные ПАВ, особенности структуры, растворимость неионогенных ПАВ в зависимости от температуры и ионного состава водного раствора.
4.Сырье для производства ПАВ.
Основные источники сырья для производства ПАВ: нефтяные фракции, природный и попутный газ, газы нефтепереработки и нефтехимии, сырье растительного происхождения.
Олигомеры этилена и пропилена, алкилбензолы, алкилфенолы, спирты, кислоты и другие виды сырья для производства ПАВ.
5.Производство анионоактивных ПАВ.
Основные типы алкиларилсульфонатов. Общий обзор типов сырья для производства анионных ПАВ - тетрамеры пропилена, хлорпарафины, альфа-олефины, олефины с внутренней двойной связью, полученные крекингом и дегидрированием парафинов. Алкилирование бензола высшими олефинами. Сульфирование алкилбензолов, сульфирующие агенты, состав сульфомассы. Нейтрализация сульфомассы. Технологическая схема производства алкиларилсульфонатов. Свойства алкиларилсульфонатов и их водных растворов, области использования.
Производство алкилсульфокислот методами сульфохлорирования и сульфоокисления, химизм процессов, их сравнительный анализ, преимущества и недостатки. Свойства алкилсульфонатов и их растворов, области применения.
Производство альфа-олефинсульфонатов, требования к сырью. Стадия сульфирования олефинов триоксидом серы, химизм и механизм стадии сульфирования, кинетика процесса. Нейтрализация продуктов сульфирования, гидролиз сультонов, кинетика процесса. Технологическая схема производства альфа-олефинсульфонатов. Свойства альфа-олефинсульфонатов и их водных растворов, области применения.
Производство первичных алкилсульфатов, требования к сырью - первичным спиртам, общий обзор методов производства высших первичных спиртов. Сульфатирование первичных спиртов серной и хлорсульфоновой кислотами, образование побочных продуктов. Технология процесса сульфатирования и нейтрализации сульфоэфиров. Особенности сульфатирования триоксидом серы, оборудование для сульфатирования, конструкции сульфураторов.
Сульфатирование альфа-олефинов серной кислотой, особенности процесса, нейтрализация сульфоэфиров и получение товарного продукта. Свойства алкилсульфатов и их водных растворов, области использования.
6. Производство катионоактивных ПАВ.
Методы производства высших алкиламинов, получение моноалкилдиметиламинов и четвертичных аммониевых солей на их основе. Катамины и катапины, основы технологии их производства, особенности процесса. Свойства катионоактивных ПАВ и их водных растворов, области использования. Получение оксидаминов и имидазолинов, свойства и области применения.
7.Производство неионогенных ПАВ.
Общие вопросы производства НПАВ на основе этилен - и пропиленоксидов. Производство алкилфенолов - сырья для оксиэтилирования, технологическая схема алкилирования фенола тримерами пропилена, качество алкилфенолов.
Оксиэтилирование алкилфенолов, оборудование и технологическая схема. Производство блок сополимеров оксидов этилена и пропилена, реагентов ОП-7 и ОП-10, Неонолов 9/4, 9/6, 9/10, 9/12.
Производство оксиэтилированных спиртов, кислот, амидов кислот. Математическая модель производства "Синтанола". Свойства НПАВ и области их применения.
8. Области применение ПАВ .
Моющие средства в быту и технике, общие вопросы применения ПАВ в качестве присадок к топливам и маслам, в процессах нефтегазодобычи, промысловой подготовки и транспорта нефти и газа.
4.3 Лабораторный практикум
№ п/п | № раздела дисциплины | Наименование лабораторных работ |
1 | 2 | 3 |
1 | 4 | Олигомеризация пропилена |
2 | 4 | Алкилирование бензола деценом-1, гетерофазное |
3 | 4 | Алкилирование бензола деценом-1, гомофазное |
4 | 4 | Алкилирование бензола олигомерами пропилена С18 - С30 |
5 | 4 | Алкилирование фенола н-ноненом-1 на катионите |
6 | 4 | Алкилирование фенола н-деценом-1 на катионите |
7 | 4 | Алкилирование фенола додеценом-1 на толуолсульфокислоте |
8 | 4 | Окисление парафинов до СЖК |
9 | 5 | Сульфирование альфа-олефинов |
10 | 7 | Оксиэтилирование изононил-фенола |
11 | 7 | Оксиэтилирование стеариновой кислоты (непрерывный процесс |
12 | 7 | Оксиэтилирование стеариновой кислоты (период. процесс) |
13 | 7 | Оксиэтилирование спиртов |
5. Учебно-методическое обеспечение дисциплины
5.1. Рекомендуемая литература
а) основная литература
1. , Силин химия. т.II. Объемные и поверхностно-активные свойства жидкостей. - М.: Интерконтакт – Наука, 2010. – 549 с.
2. , , Трофимов технология органических веществ. Ч.2. Химия и технология производства поверхностно-активных веществ. Лабораторный практикум. – М.: РГУ нефти и газа им. , 2010. – 78 с. .
3. Глущенко эмульсии и суспензии в нефтегазовой промышленности. – М.: Интерконтакт – Наука, 2008. – 725 с.
б) дополнительная литература
1. Поверхностно-активные вещества и полимеры в водных растворах – М.: Изд-во «БИНОМ. Лаборатория знаний», 2007. – 528 с.
2. Ланге -активные вещества: синтез, свойства, анализ, применение. С-Пб.: изд-во «Профессия», 2007. – 240 с.
3. , Измухамедов ПАВ – Эффективные ингибиторы коррозии в технологических процессах нефтегазовой промышленности. – С.-Пб.: Недра, 2004. – 250 с.
4. Физико-химические свойства нефтяных дисперсных систем и нефтегазовые технологии. – Москва – Ижевск: Ин-т комп. технологий, 2007. – 579 с.
5. , , Лыков и технология производства поверхностно-активных веществ. Лабораторный практикум. Учебное пособие. –М.: » РГУ нефти и газа им. , 200с.
5.2. Средства обеспечения освоения дисциплины
Специальные средства освоения дисциплины - компьютерная лабораторный практикум по получению ПАВ.
Программа составлена в соответствии с Государственным образовательным стандартом высшего профессионального образования по направлению 240400 "Химическая технология органических веществ и топлива" подготовки инженеров специальности 240401 "Химическая технология органических веществ".
Составители программы:
доцент, к. х.н.
Зав. кафедрой ТХВ, проф.
Программа одобрена методической комиссией факультета химической технологии и экологии.
Председатель методической комиссии ФХТиЭ,
профессор
Начальник УМУ, профессор
