Комплексная переработка углеводородного сырья

Таблица 10.4 Массовые поправочные коэффициенты чувствительности компонентов для детектора по теплопроводности(газ-носитель - гелий)

Компонент	Массовый коэффициент чувствительности
Метан	0,66
Двуокись углерода+этин	1,34
Этин	0,93
Этен	0,86
Этан	0,87
Сероводород	1,31
Пропен	0,96
Пропан	1,00
Изобутан	1,04
Бутен-1+изобутен	1,02
Бутадиен-1,3	0,99
Н-бутан	1,00
Бутен-2 (транс)	0,97
Бутен-2 (цис)	0,95
3-метилбутен-1	1,04
Изопентан	1,04
Пентен-1	1,04
2-метилбутен-1	1,04
н-Пентан	1,01
Пентен-2 (транс)	0,99
Пентен-2 (цис)	1,04
2-метилбутен-2	1,04
Водород	2,02
Кислород	1,18
Азот	0,98
Окись углерода	0,98

При расчете основной является хроматограмма, полученная на колонке с н-гептадеканом. Площади пиков компонентов на хроматограмме, полученной на колонке с цеолитом, умножают на коэффициент А, учитывающий различие условий анализа и количества проб на двух колонках.

Коэффициент А определяют по формуле:

где S^/cн₄ - площадь пика метана на хроматограмме, полученной на колонке с н-гептадеканом, мм²; S^//cн₄ - площадь пика метана на хроматограмме, полученной на колонке с цеолитами, мм².

Массовую долю каждого компонента в анализируемом газе (X_i) в процентах вычисляют по формуле;

где S_i- приведенная площадь пика определяемого компонента, мм²; У S_i - сумма площадей пиков всех компонентов, рассчитанных по двум хроматограммам, мм².

где У S_i сумма площадей пиков на хроматограмме, полученной на колонке с н-гептадеканом, мм УS'.' -- сумма площадей пиков на хроматограмме, полученной на колонке с цеолитом, без метана, мм².

За результат анализа принимают среднее арифметическое результатов двух параллельных определений, вычисленных с точностью до 0,1%, допускаемые расхождения между которыми при уровне доверительной вероятности 95% не должны превышать значений, указанных в таблице 10.5

Таблица 10.5

Массовая доля компонента, %	Сходимость, %	Воспроизводимость, %
От 0,1 до 0,5	0,1	0,1
Свыше 0,5 ›› 1,0	0,2	0,3
›› 1,0 ›› 5,0	0,4	0,6
›› 5,0 ›› 10,0	0,6	1,2
›› 10,0	1,0	1,5

Лабораторная работа №11. Определение показателя текучести расплава полистирола на приборе ИИРТ

Технологические свойства термопластов

Технологические свойства характеризуют перерабатываемость пластмасс в изделия, а эксплуатационные - поведение изделий в процессе их применения.

Выбор метода переработки полимеров и расчет оптимальных технологических параметров проводится с учетом таких технологических характеристик, как показатель текучести расплава, влажность, термостабильность, гранулометрический состав, усадка и др. Знание этих характеристик дает возможность правильно выбрать температуру и давление переработки, рассчитать размеры формы, загрузочных камер, материального цилиндра. Все это обеспечивает необходимое качество готовых изделий, а следовательно, их эксплуатационные свойства.

Текучесть является важнейшей технологической характеристикой полимерных материалов.

Текучесть - способность полимерных материалов к вязкому течению под действием тепла и давления. Текучесть численно равна обратной величине вязкости. Наиболее полная оценка текучести может быть дана с использованием реологических уравнений, но на практике для оценки меры текучести термопластов пользуются показателем текучести расплава (ПТР), измеряемым методом капиллярной вискозиметрии при стандартных условиях.

Показатель текучести расплава определяют в экструзионном пластомере, измерительный узел которого состоит из обогреваемой экструзионной камеры, полого поршня с направляющей головкой, капилляра и дополнительного груза. Определенная температура обеспечивается электронагревателем с автоматическим бесконтактным регулятором.

Перед началом испытания экструзионную камеру и поршень выдерживают в течение 15 мин при температуре испытания. После этого в цилиндр загружают навеску испытуемого термопласта и уплотняют ее. Опускают поршень с грузом. После наложения груза материал начинает выдавливаться через капилляр. Первую порцию материала срезают и отбрасывают, а последующие порции срезают, замеряя время течения расплава. Срезанный пруток материала взвешивают.

За показатель текучести расплава принимается масса полимера, выдавленная в течение 10 мин через стандартное сопло под определенным давлением груза и при заданной температуре.

Показатель текучести расплава (ПТР) рассчитывают по формуле

ПТР = mt/ф,

где m - масса экструдируемых отрезков, г; ф - интервал времени между двумя последовательными отсечениями отрезков, с; t - стандартное время, с (чаще всего стандартное время равно 600 с).

Показатель текучести расплава является сравнительной характеристикой, по которой проводится предварительный выбор метода переработки термопластов. Однако необходимо отметить, что значения ПТР для различных термопластов не всегда сравнимы между собой, так как определение проводится при различных температурах и давлениях. Например, литьем под давлением можно перерабатывать полимеры с ПТР от 1,2 до 3 г/10 мин, экструзией от 0,3 до 1,2 г/10 мин, а для нанесения покрытий пригодны полимеры с ПТР более 7 г/10 мин. Следует иметь в виду, что по показателю ПТР вязкостные свойства различных полимерных материалов непосредственно сравнивать нельзя, потому что значения ПТР условны, и подбирая определенный температурный режим, можно изменять вязкость расплава в широких интервалах, что позволяет высоковязкие полимеры перерабатывать литьем под давлением, а низковязкие - экструзией. Для сравнительной оценки, показателей ПТР и вязкости предварительно по известным значениям ПТР рассчитывают вязкость полимеров при требуемой скорости сдвига и тогда по результатам расчета сравнивают данные показатели.

Цель работы: Определение показателя текучести расплава полимеров

Приборы: ИИРТ, секундомер, зеркальце, нож, бюксы пустые, бюксы с полимером - 3шт, весы технические, весы аналитические, грузы к ИИРТу, латунные стрежни, контрольный термометр лабораторный на 300⁰С, набор капилляров, кусочки бязи чистой для чистки канала цилиндра и капилляров, сосуд с растворителем для очистки капилляра и канала цилиндра.

Назначение прибора

Прибор типа ИИРТ предназначен для лабораторного определения показателя текучести расплава термопласта в порошкообразном, гранулированном и прессованном виде.

Принцип работы

Принцип действия прибора основан на измерении скорости истечения расплава через калиброванное сопло при определенном давлении и температуре.

Необходимая для испытания термопластов температура создается в испытательном канале электрическим нагревателем и поддерживается с заданной точностью с помощью автоматического регулирования температуры.

Необходимое давление в материале создается с помощью поршня с грузом.

Набор грузов

Для испытания различных термопластов в приборе имеется набор грузов (7 штук), при чем первый груз /0,325 кг/ представляет собой вес поршня. Остальные грузы от 2-го до 7-го вместе с поршнем и держателем образуют следующие веса:

ІІ = А + 2= 1,2 кг

ІІІ = А + 2 + 3 = 2,16 кг

ІV = А + 2 + 3 + 4 = 3,8 кг

V = А + 2 + 3 + 4 + + 5 = 5,0 кг

VІ = А + 6 = 12,5 кг

VІІ = А + 6 + 7 = 21,6 кг

Буквой А обозначен вес поршня с держателем. Например, если для испытания термопласта нужен груз в 5 кг, нужно на держатель одеть грузы №2, 3, 4, 5 (смотреть маркировку груза). Если необходим груз 0,325 кг, нужно освободить поршень из держателя грузов.

Указания по технике безопасности при выполнении работы на приборе

а. При съеме и установке грузов установить держатель с поршнем на нагревателе.

б. Перед подъемом грузов с помощью винта проверить крепление.

в. При работе на приборе разогретые детали не брать голыми руками.

Для определения показателя текучести расплава полимера рекомендуется использовать капиллярный вискозиметр типа ИИРТ (рис. 19).

Вискозиметры должны быть снабжены набором капилляров различной длины и индикатором часового типа (для вискозиметра ИИРТ). Перед началом работы цилиндр прибора с вставленным в него капилляром определенной длины и диаметра нагревают до необходимой температуры. Для установления по длине цилиндра равномерного температурного поля его термостатируют, проверяя температуру канала термометром с точностью +1 °С.

Рис. 19 Капиллярный вискозиметр ИИРТ: 1 - штурвал; 2 - груз; 3 - поршень; 4 - цилиндр; 5 - нагреватель; 6 - теплоизоляция; 7 - подставка; 8 - капилляр; 9 - основание; 10 - зеркало; 11 - ручка стопора; 12 - стойка.

Методика выполнение работы

Включить прибор в сеть за 45 минут до начала испытания. Установить на основной шкале автоматического регулятора температуры необходимую рабочую температуру, контролируя ее контрольным термометром, опущенным в канал нагревательного цилиндра. Если температура будет отличаться от заданного надо отрегулировать ее с помощью корректора. Когда в канале цилиндра установится заданная температура в течение контрольных 15 минут с точностью ± 0,5⁰С можно начинать испытания.

Для проведения одного испытания надо отвесить 7г. термопластов (полиэтилен, полистирол, ПВХ). Поместить навеску в канал цилиндра, тщательно утрамбовывая с помощью специального латунного стержня, для удаления пузырьков воздуха. Затем, проворачивая штурвал против часовой стрелки, вставляют в камеру поршень и надевают на втулку добавочный груз, затем термостатируют в течение 10 минут Для полиэтилена температура течения расплава 190⁰С±0,5⁰С, термостатирование 10 минут; для полистирола 200-230⁰С, термостатирование 15 минут. После термостатирования с помощью выдавливающего устройства выдавить 1/3 часть полимера. Вытекший отрезок удалить, освободить поршень с грузом от держателя. Первую порцию полимера, которая вытекает под действием груза за 2 минуты срезать и удалить. Последующие отрезки полимера (не менее 3-х) срезать через равные промежутки времени (15 сек. 30 сек. 60сек) в зависимости от текучести экструдата. Полученные отрезки взвесить каждый в отдельности с точностью до 0,001 мг (не менее 3-х), затем по ним вывести средний вес экструдата.

Показатель текучести расплава (ПТР) рассчитывают по формуле

ПТР = mt/ф,

где m - масса экструдируемых отрезков, г; ф - интервал времени между двумя последовательными отсечениями отрезков, с; t - стандартное время, с (чаще всего стандартное время равно 600 с).

После проведения испытания очистить испытательный канал и сопло. Полиэтилен высокого давления испытывается с грузом 2,16 кг, низкого давления с грузом - 5 кг. Показатель текучести расплава термопластов определяется как количество термопласта, проходящего за 10 минут через сопло диаметром 2,095±0,005 мм при температуре и нагрузке, установленных соответственно для каждого полимера.

Лабораторная работа №12. Получение блочного полистирола

Цель работы: ознакомиться с лабораторными приемами блочной полимеризации стирола под действием инициаторов. Освоить технику переосаждения полимера. Изучить закономерности полимеризации стирола в массе.

Полимеризация стирола в массе может быть проведена при нагревании как без инициатора, так и в его присутствии. В процессе полимеризации в среде мономера (жидкофазная полимеризация) трудно удалять тепло, выделяющееся во время реакции, особенно на заключительной стадии, когда резко возрастает вязкость реакционной среды. Чем больше объем массы, тем труднее поддерживать заданную температуру реакции. Каждый слой мономера, полимеризуясь в различных условиях, отличается от остальных средней молекулярной массой и молекулярно-массовым распределением (ММР). Во избежание этого блочную полимеризацию проводят с малой скоростью и в небольшом объеме.

В результате полимеризации образуется монолитная твердая масса полимера (блок), имеющая форму сосуда, в котором проводилась полимеризация.

В полимерах, полученных блочной полимеризацией, отсутствуют какие-либо побочные вещества, поэтому они отличаются наибольшей светопрозрачностью и наиболее высокими показателями диэлектрических свойств.

Блочным способом получают прозрачное органическое стекло из стирола и метилакрилата, а также натрийбутадиеновый каучук СКБ.

Задание

1. Провести полимеризацию мономера в условиях одного из следующих вариантов:

1.1. Температура 70,80,100⁰С, количество инициаторов перекись бензоила (ПБ) или динитрил азоизомасляной кислоты (ДАК) 0,5 масс.% (от мономера); продолжительность 3ч;

1.2. Температура 80⁰С; количество инициаторов ПБ или ДАК 0,3; 0,5; 0,7 масс.% (от мономера); продолжительность 3ч;

1.3. Температура 80⁰С; количество инициаторов ПБ или ДАК по 0,5 масс. % (от мономера) соответственно в каждую ампулу; продолжительность 3ч;

1.4. Температура 80⁰С; количество инициаторов ПБ или ДАК по 0,5 масс. % (от мономера); продолжительность 2,3,4ч.

Таблица 12.1

Реактивы:	Приборы:
Стирол, 9г	Ампулы
Перекись бензоила или ДАК - по заданию	Микробюретка емк.5 мл
Бензол, толуол или дихлорэтан, 80-100 мл	Колбы конические емк. 50-100 мл
Этиловый спирт (гидролизный) или петролейный эфир, 400-600 мл	Капельная воронка
	Стакан емк.250 мл
	Воронка маленькая
	Чашка Петри

Проведение опыта

В три ампулы загружают указанное в задании количество инициатора и по 3 г стирола. Запаянные ампулы после растворения инициатора помещают в термостат с заданной температурой и выдерживают необходимое время. По окончании полимеризации охлажденные ампулы вскрывают, полимер растворяют в ароматическом или хлорированном углеводороде и осаждают в спирт или петролейный эфир, проверяя полноту осаждения.

Полимер промывают осадителем, отфильтровывают и сушат в предварительно взвешенных чашках Петри сначала на воздухе, а затем в термостате при 60-70⁰С или вакуум-шкафу при 30-40⁰С до постоянной массы.

Лабораторная работа №13. Получение наволочной фенол-формальдегидной смолы

Особенности взаимодействия фенолов с альдегидами.

Строение и отверждение фенолоальдегидных смол

Взаимодействие фенолов с альдегидами представляет собой реакцию поликонденсации. На образование смол и их свойства влияют: 1) химическое строение исходных продуктов; 2) мольное соотношение фенола и альдегида; 3) кислотность реакционной среды.

Химическое строение исходных продуктов. Фенолы и альдегиды в зависимости от химического строения обладают разной функциональностью и реакционной способностью.

Гидроксильная группа в бензольном ядре фенолов способствует большей подвижности атомов водорода, находящихся в орто- и пара-положениях к гидроксильной группе. Атомы водорода в мета-положении практически не вступают в химические реакции при получении ФФС. Таким образом, благодаря наличию трех подвижных атомов водорода фенолы являются очень реакционно-способными трифункциональными соединениями:

По реакционноспособным центрам в молекулах фенолов происходит присоединение альдегидов и образование фенолоформальдегидных смол (олигомеров), способных в определенных условиях либо превращаться в неплавкое и нерастворимое состояние (термореактивные смолы), либо оставаться плавкими и растворимыми (термопластичные смолы). Термореактивные смолы получают основе трифункциональных фенолов, термопластичные смолы могут быть получены из сырья, содержащего дифункциональные фенолы: о- и n-крезолы; 2,3-, 2,5- и 3,4-ксиленолы.

Из альдегидов только формальдегид и фурфурол способны образовывать неплавкие и нерастворимые: смолы с трифункциональными фенолами.

Процесс поликонденсации фенолов с альдегидами проходит как в кислой, так и в щелочной средах с образованием разных по строению продуктов. Наиболее распространенными являются ФФС, полученные из фенола и формальдегида. Условия их образования и отверждения (превращения в неплавкое и нерастворимое состояние) определяются двумя основными факторами: мольным соотношением исходных компонентов и кислотностью реакционной среды.

Мольное соотношение фенол:формальдегид. Этим фактором в первую очередь определяется строение начальных продуктов реакции конденсации. Так, при соотношении фенол : формальдегид = 1 : 1 в начале реакции образуются главным образом о- и n-монооксибензиловые спирты, преимущественно о-оксибензиловый спирт (салигенин):

Монооксибензиловые спирты, имеющие одну метилольную группу, способны вступать во взаимодействие между собой и с фенолом. В первом случае образуются термопластичные смолы линейного строения, а во втором - изомерные диоксидифенилметаны:

При мольном соотношении формальдегид: фенол = 2-1 и выше вначале образуются многоатомные метилолфенолы (фенолоспирты),

из которых при дальнейшем нагревании получаются неплавкие и нерастворимые смолы.

Кислотность среды. Этот фактор оказывает существенное влияние на ход процесса. В кислой среде (рН<7) образующиеся из фенола и формальдегида фенолоспирты неустойчивы и быстро конденсируются друг с другом или с фенолом (особенно при нагревании), образуя термопластичные смолы. В щелочной среде (рН > 7) фенолоспирты устойчивы, дальнейшая их конденсация происходит лишь при нагревании или при добавлении кислых катализаторов.

При различных соотношениях фенола и формальдегида в щелочной среде образуются только термореактивные смолы, причем в случае недостатка альдегида часть фенола остается растворенной в смоле (в виде так называемого «свободного фенола»).

Строение и отверждение ФФС. Новолачные смолы (НС) получают конденсацией формальдегида как с три-, так и с дифункциональными фенолами в присутствии кислого катализатора. Трифункциональные фенолы необходимо брать в избытке: мольное соотношение фенол: формальдегид составляет 6:5 или 7:6. Уменьшение избытка фенола приводит к образованию резольной смолы даже в кислой среде, а увеличение его снижает молекулярную массу смолы.

Образование НС протекает через диоксидифенилметаны, из которых при дальнейшей реакции с формальдегидом и фенолом получается смола:

2С₆Н₅ОН + СН₂О HOC₆H₄CH₂C₆H₄OH

HOC₆H₄CH₂C₆H₄OH + СН₂О + С₆Н₅ОН

НОС₆Н₄СН₂С₆Н₃(ОН)СН₂С₆Н₄ОН и т. д.

Смолы состоят из разветвленных молекул различной длины, получаемых конденсацией в орто- и пара - положениях к гидроксилу фенольного ядра.

При фракционировании смолы обнаруживается большой разброс молекулярных масс отдельных фракций. Например, из смолы со средней молекулярной массой 640 можно получить ряд фракций с молекулярной массой 200-8000. В НС фенольные ядра связаны только метиленовыми мостиками. Гидроксильные группы не участвуют в реакции образования смолы, а эфирные связи почти отсутствуют.

Образование НС может быть представлено следующим образом:

(n + 1)С₆Н₆ОН+ nСН₂О Н[С₆Н₃(ОН)СН₂]_nС₆Н₄ОН + nН₂О

где n - степень поликонденсации, равная 4-8.

В зависимости от условий получения НС различаются по фракционному составу, размеру молекул и их разветвленности, а следовательно, по температуре плавления, содержанию свободного фенола, растворимости и вязкости растворов. Цвет смолы зависит от чистоты сырья и от применяемого катализатора. Минеральные кислоты (соляная и серная) вызывают потемнение смол тогда как при использовании органических кислот (щавелевая) получаются светлые продукты.

Наличие свободных реактивных центров в НС (в орто- и пара-положении к гидроксилу фенольного ядра) определяет способность этих смол переходить в неплавкое и нерастворимое состояние при обработке формальдегидом или уротропином На первой стадии отверждения НС образуются промежуточные продукты содержащие диметилениминовые мостики -СН₂-NH-СН₂- , а на более поздних стадиях часть азота отщепляется в виде аммиака Установлено, что НС, содержащая свободный фенол, реагирует с уротропином таким образом, что сначала из свободного фенола и уротропина образуются производные дибензиламина и аммиака, а затем уже смола взаимодействует с производными дибензиламина с выделением аммиака и сшитых продуктов Наличие свободного фенола в смоле, таким образом, облегчает ее сшивание уротропином.

Резольные смолы (PC) получают при конденсации фенола с избытком формальдегида в присутствии оснований. Обычно при мольном отношении фенол: формальдегид = 6:7 с 1 моль прореагировавшего фенола связывается до 1,5 моль формальдегида. Образуются моно-, ди- и триметилолфенолы и часть фенола остается непрореагировавшей. На количество присоединенного формальдегида большое влияние оказывает катализатор: в присутствии сильных оснований (NaOH, КОН) в реакцию вступает больше формальдегида, чем в присутствии аммиака.

Резольная смола - смесь линейных и разветвленных олигомеров с молекулярной массой от 400 до 1000. Общая формула PC:

В PC, полученной в присутствии едкого натра или едкого кали, имеется некоторое количество простых эфирных связей - СН₂ - О - СН₂ - и при нагревании ее выделяется формальдегид.

При низких температурах (20-70°С) в щелочной среде образовавшиеся фенолоспирты не вступают в дальнейшую реакцию конденсации, но при температурах выше 70°С фенолоспирты взаимодействуют друг с другом по схеме:



В случае применения аммиака простые эфирные связи не возникают и при нагревании смолы до 200°С формальдегид не выделяется. Нагревание способствует постепенному переходу PC сначала в резитол, а затем в резит.

Стадия А (резол) - смола жидкая (содержит воду) или твердая (не содержит воды), растворяется в спирте, ацетоне и водных растворах щелочей; при нагревании переходит в неплавкое и нерастворимое состояние.

Стадия В (резитол) - смола твердая и хрупкая на холоду, но эластичная, способная растягиваться в длинные нити при 120 - 125°С; лишь частично растворяется в спирте и ацетоне. Это свидетельствует о низкой концентрации поперечных связей. При 135°С образуется больше поперечных связей. При длительном нагревании резитол переходит в неплавкое и нерастворимое состояние. При 170°С образуется продукт с высокой концентрацией поперечных связей в виде метиленовых мостиков. Все ранее возникшие эфирные связи - СН₂ - О - СН₂ - разрушаются и также переходят в метиленовые мостики.

Стадия С (резит) - смола представляет собой твердый и хрупкий, неплавкий и нерастворимый продукт. Низкомолекулярные, растворимые фракции в ней отсутствуют или имеются в относительно небольших количествах. Строение резита можно представить следующим образом:

В отвержденной смоле остается часть свободных метилольных групп, которые при дополнительном нагревании при высокой температуре реагируют друг с другом.

Отверждение - поликонденсационный процесс, сопровождающийся выделением побочных продуктов реакции (воды, формальдегида). Протекание таких реакций обусловливает меньшую скорость отверждения по сравнению с НС, где взаимодействие уротропина со смолой, по-видимому, носит радикальный характер. Чтобы повысить скорость отверждения, необходимо добавлять некоторые вещества: уротропин, окислы кальция и магния, минеральные кислоты, сульфокислоты и др. Предполагают, что в процессе горячего прессования они связывают гидроксильные группы фенольных ядер и являются, таким образом, дополнительным сшивающим агентом:



Хотя резиты и обладают пространственным строением, но содержание химических связей в них не может быть очень большим. Это подтверждается появлением при высоких температурах (150°С и выше) под действием больших напряжений (16МПа) высокоэластической деформации.

Таким образом, НС получают при рН<7 при взаимодействии бифункциональных фенолов с формальдегидом или трифункциональных фенолов с формальдегидом в условиях недостатка последнего. PC образуется при рН > 7 в результате взаимодействия трифункциональных фенолов с формальдегидом, а также при рН < 7 из трифункциональных фенолов и формальдегида в условиях избытка последнего. НС превращается в резольную при обработке формальдегидом (в случае получения НС на основе трифункциональных фенолов), a PC - в новолачную при обработке фенолом в кислой среде.

Способы проведения поликонденсации.

Поликонденсацию проводят различными способами - в растворе, расплаве, твердой фазе, на границе раздела фаза (межфазная) и в эмульсии.

Поликонденсация в растворе - способ проведения процесса, при котором мономеры находятся в жидкой фазе в растворенном состоянии. При этом, образующийся полимер может быть полностью или частично растворим или нерастворим в реакционной среде. Процесс протекает в мягких, легко контролируемых условиях, позволяет использовать мономеры, разлагающиеся при плавлении. Природа растворителя оказывает значительное влияние на кинетические закономерности и механизм протекания, кроме того, растворитель выполняет функции катализатора, является сольватирующим веществом для исходных мономеров, промежуточных соединений, продуктов реакции.

Поликонденсация в расплаве. Проводят, если полимер и мономеры устойчивы при температуре плавления (200^о - 400^о). С целью снижения окисления мономеров и термической деструкции полимера процесс проводят в токе инертного газа.

Поликонденсация в эмульсии - межфазный процесс, идущий в присутствии эмульгаторов. В качестве эмульгаторов используют соединения катионного, анионного или нейтрального характера. Наиболее распространенный эмульгатор - натриевая соль сульфолауриновой кислоты.

Получение новолачной фенолоформальдегидной смолы

Реакция образования новолака протекает по следующей условной схеме:

где n от 4 до 8.

Цель работы: получить фенолоформальдегидный олигомер новолачного типа, провести его отверждение и определить растворимость олигомера до и после отверждения.

Исходные материалы: Фенол - 63,8 г, формалин 40% - ный 40,0 г (соотношение, моль, 7 : 6); соляная кислота (пл. 1,19) - 1% от веса фенола.

Оборудование: трехгорлая колба мешалкой (см. рис.1); водяная баня, фарфоровая чашка; термометр на 250 ⁰С, стакан на 250 мл, лист жести 100х100 мм, прибор Уббелоде с термометром до 150 ⁰С.

Методика выполнения работы

В трехгорлой колбе емкостью 300 мл, снабженной обратным холодильником, термометром и механической мешалкой (см. рис.1), смешивают фенол, формалин и соляную кислоту. Колбу помещают под тягой на водяную баню и медленно нагревают смесь до кипения (60 - 70 ⁰С). В момент начала кипения нагревание прекращают, баню удаляют и реакция продолжается без дальнейшего нагревания. Как только экзотермическая реакция окончится, колбу снова ставят в горячую водяную баню и продолжают нагревание до тех пор, пока смесь не разделится на два слоя: верхний - водный и нижний - густой светло-желтый, представляющий собой продукт поликонденсации.

Содержимое колбы выливают в фарфоровую чашку; после охлаждения верхний водный слой сливают, а нижний нагревают на масляной бане или на сетке, постепенно доводя температуру до 200 ⁰С. При нагревании продукт конденсации сначала пенится вследствие присутствия воды. После того как температура достигнет 200 ⁰С, смолообразный продукт наливают на лист жести и дают охладиться. Получается светло-желтая твердая и плавкая смесь олигомеров, хорошо растворимая в спирте и в спирто-бензольной смеси.

Выход равен 95% из расчета на фенол. В полученном новолаке определяют содержание свободного фенола и температуру каплепадения Уббелоде.

В зависимости от назначения новолаки отличаются содержанием бромирующихся веществ (от 0,1 до 5,5%); температурой каплепадения по Уббелоде (от 105 до 125⁰С). Новолак применяется для изготовления пресспоршков и изделий из них.

Список использованной литературы

1. Капустин В.М., Гуреев А.А. Технология переработки нефти. Часть вторая. Деструктивные процессы. - М.: КолосС, 2011. - 334 с.

2. Баннов П.Г. Процессы переработки нефти. Ч.2. - М.: Химия, 2011. - 224 с.

3. Пивоварова Н.А., Туманян Б.П., Белинский Б.И. Висбрекинг нефтяного сырья.2012 - 64 с.

4. Мельникова С.А., Канделаки Т.Л. Процессы углубленной переработки нефти (справочник). - М.: Инфо-ТЭК - КОНСАЛТ, 2014. - 239 с.

5. Каминский Э.Ф., Хавкин В.А. Глубокая переработка нефти: технологический и экологический аспекты.2012 . -384 с.

6. Капустин, В.М. Технология переработки нефти: В 2-х частях: Учебное пособие для студ. вузов, обуч. по спец. "Химическая технология природных энергоносителей и углеродных материалов"; Допущено МОН РФ / В.М. Капустин; В.М. Капустин, А.А. Гуреев. - М. :КолосС. - 2014. Ч.2. : Деструктивные процессы. - (Учебники и учебные пособия для студ. вузов)

7. Танашев С.Т., ПусурмановаГ.Ж.и др. Виртуальные лабораторные работы по технологическим процессам пепеработки нефти и нефтяного сырья. Шымкент, 2014г.

8. Бейсенбаев О.К. Курс лекции по дисциплине «Комплексная переработка углеводородного сырья» для докторантов специальности 6D072100-ХТОВ Шымкент, ОКМУ, 2016 г.

9. Ахметов С.А. Технология глубокой переработки нефти и газа. Уч.пособие для вузов. - СПб: Недра, 2013.-544 с.

10. Анчита Х., Спейт Дж. Переработка тяжелых нефтей и остатков. Гидрогенизационные процессы. - С-Пб: Профессия, -2012. -384 с.

11. Ancheyta J. Deactivation of heavy oil hydroprocessing catalysts: fundamentals and modeling / J. Ancheyta. - John Wiley & Sons. - 2016. - 312 р.

12. Калдыгозов Е.К., Калдыгозов А.Е. Гидрокаталитические процессы пееработки нефтяного сырья. - Шымкент: Алем, -2016.-210 с.

13. Пивоварова Н.А. Гетерогенный катализ в нефтепереработке: учебное пособие / Н.А. Пивоварова. Л.Б. Кириллова. А.Ю. Морозов. -Астрахань: Издательство АГТУ. 2015. - 320 с.

14. Лебедев, Николай Николаевич. Химия и технология основного органического и нефтехимического синтеза [Текст] : учебник для студентов химико-технологических специальностей вузов / Н. Н. Лебедев. - 4-е изд., перераб. и доп., репр. - Москва : Альянс, 2013. - 588.

15. Бейсенбаев О.К., Искендиров Б.Ж., Иса А.Б., Кыдыралиева А.Ш. Лабораторный практикум по технологии органического и нефтехимического производства. Учебное пособие. - Шымкент: ?лем - 2014. -212 с.

16. Борисов, А. В. Лабораторный практикум по химической технологии основного органического и нефтехимического синтеза / Борисов А.В. - Иваново: Иван. гос. хим. -технол. ун-т. , 2017. - 76 с.

17. Шириязданов Р.Р., Смирнов В.К., Давлетшин А.Р., Теляшев Р.Г., Шадрина А.Э.. Современные методы получения алкилбензинов. -Уфа: Издательство ГУП ИНХП РБ, 2017 - 224 с.

18. Sadeghbeigi R. Fluid Catalytic Cracking Handbook (Third Edition). Amsterdam and et all.: Butterworth-Heinemann is an imprint of Elsevier, 2012. - 352 p.

19. Topsoe К, Clausen В.S., Massoth F.E. Hydrotreating catalysis. Science and technology, Eds J.R. Anderson, M. Boudart. Catalysis - Science and Technology Vol. Springer - Verlag, Berlin. Heidelberg, New York. 1996.- 310 p.

20. Химия и технология топлива и газа. Научно-технический журнал. -М.: Изд-во ООО "ВНИИНП"

21. Технологии нефти и газа. Научно-технический журнал. -М.: РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина.

22. Хавкин В.А., Чернышева Е.А., Гуляева Л.А. Гидрогенизационные процессы получения моторных топлив.-Уфа: Издательство ГУП ИНХП РБ, 2013. -264с.

23. Глаголева О.Ф., Капустин В.М. Технология переработки нефти. Учебное пособие. Ч.1. Первичная переработка нефти. - М.: Химия - КолосС, - 2005. - 400 с.

24. Рябов В.Д. Химия нефти. - М.: Техника, 2004. - 270 с.

25. Надиров Н.К., Пусурманова Г.Ж., Дауренбек Н.М., Надиров К.С. Химия нефти, газа и угля. Алматы: Нефть и газ,2009.-408с.

26. Баннов П.Г. Процессы переработки нефти. Часть 3. М.: ЦНИИТЭнефтехим, 2003. - 504 с.

27. Ахметов С.А. Лекции по технологии глубокой переработки нефти в моторные топлива. Учебное пособие. 2007 г. 312 с.

28. Практические работы по технологии нефти. Малый лабораторный практикум: для студ. вузов, изучающих курсы, связанные с переработкой нефтяного сырья / Б.П. Туманян. Российский Государственный ун-т нефти и газа им. И.М. Губкина. - М.: "Техника", ТУМА ГРУПП, 2006. - 160 с.

Размещено на Allbest.ru