Piroliz jarayoni ikkilamchi xom ashyosi asosida ion almashinish smolalari olish texnologiyasi va qo‘llanilishi

Ushbu dissertatsiya Oʻzbekiston Respublikasi Oliy taʼlim, fan va innovatsiyalar vazirligi huzuridagi Oliy attestatsiya komissiyasida B2023.4.PhD/T2776 raqam bilan roʻyxatga olingan. Tadqiqot ishi Buxoro muhandislik-texnologiya instituti hamda Oʻzbekiston Milliy universiteti ilmiy tadqiqot ishlari rejasining AM-F3-2019081449 “Sanoat ikkilamchi xom ashyosi asosida yangi turdagi kationit olish texnologiyasini ishlab chiqish” (2021 – 2023 yy.) mavzusidagi amaliy loyihasi doirasida bajarilgan. Tadqiqotning maqsadi Ustyurt gaz-kimyo majmuasi ikkilamchi mahsuloti hisoblangan “tar-mahsulot” tarkibidagi antratsen gomologlari asosida kuchsiz kislotali kationit sintez qilish, texnologiyasini ishlab chiqish va qoʻllashdan iborat.

Asosiy mavzular

KIRISH: Dissertatsiya mavzusining dolzarbligi va zarurati. Dunyoda so'nggi yillarda quyi olefinlar ishlab chiqarishning eng asosiy va iqtisodiy samarali usuli sifatida uglevodorodlar pirolizi jarayoni e'tirof etiladi. Ushbu jarayonda asosiy mahsulot (etilen, propilen, buten-1, vodorod) bilan bir qatorda ikkilamchi mahsulotlar (piroliz distillyati, piroliz moyi va tar-mahsulot) ham hosil bo'ladi. Shunga koʻra ikkilamchi mahsulotlardan olingan materiallardan kimyo sanoati, neft va gazni qayta ishlash korxonalari, energetika, farmasevtika, qurilish, qishloq xoʻjaligi va boshqa sohalarda ishlatiladigan reagentlar ishlab chiqarish muhim ahamiyat kasb etadi. Jahonda sanoat oqava suvlarining miqdorini ortishi, ichimlik suv miqdorining kamayib borishi kabi tabiiy va sun'iy oʻzgarishlar tufayli yangi turdagi kationitlar va ularning xom ashyo bazalarini izlab topish, ular asosida sifati va samaradorligi yuqori boʻlgan ionitlar sintezi boʻyicha ilmiy tadqiqotlar olib borilmoqda. Bu borada g'ovaksimon, adsorbsion xossalari, dinamik va statik sigimi yuqori boʻlgan ionalmashinish xossasiga ega boʻlgan materiallar olish jarayonini tadqiq qilish, texnologik parametrlarini aniqlash, texnologiyasini yaratishra alohida e'tibor qaratilmoqda. Respublikamizda kimyo sanoatida mahalliy xom ashyolardan samarali foydalangan holda import mahsulotlarni bosqichma-bosqich qisqartirish orqali eksportbop mahsulotlar ishlab chiqish, qayta ishlash natijasida hosil boʻladigan ikkilamchi mahsulotlardan toʻgʻri foydalanish borasida bir qancha ilmiy izlanishlar olib borilmoqda. Oʻzbekistonning taraqqiyot strategiyasida «Mavjud imkoniyatlarni to'liq ishga solgan holda mahalliy sanoat tarmoqlari salohiyatini yanada rivojlantirish, tashqi bozor va halqaro talablarga javob beradigan standartlarni joriy etish»¹ boʻyicha muhim vazifalar belgilab berilgan. Bu borada, mahalliy sanoat ikkilamchi xom ashyolari tarkibini aniqlash, zaruriy birikmalarni ajratish va ular asosida sanoat suvlarini tozalash tizimlarini yaratish, fizik-kimyoviy, ekspluatasion xossalarini aniqlash va texnologiyasini ishlab chiqishga qaratilgan tadqiqotlarga alohida ahamiyat e'tibor qaratilmoqda.Oʻzbekiston Respublikasi Prezidentining 2017 yil 7 fevraldagi PF-4947 sonli "Oʻzbekiston Respublikasini yanada rivojlantirish boʻyicha harakatlar strategiyasi" to'g'risidagi farmoni, 2018 yil 25 oktabrdagi PQ-3983 sonli “O'zbekiston Respublikasida kimyo sanoatini jadal rivojlantirish chora-tadbirlari”, 2018 yil 17 yanvardagi PQ-3979 sonli “Mamlakat iqtisodiyoti tarmoqlarining talab yuqori bo'lgan mahsulot va xom ashyo turlari bilan barqaror ta'minlash chora-tadbirlari toʻgʻrisida" va 2021 yil 13 fevraldagi PQ-4992 sonli “Kimyo sanoati korxonalarini yanada isloh qilish va moliyaviy sog'lomlashtirish, yuqori qo'shilgan qiymatli kimyoviy mahsulotlar ishlab chiqarishni rivojlantirish chora-tadbirlari toʻgʻrisida
Tadqiqotning Respublika fan va texnologiyalar rivojlanishining ustivor yoʻnalishlariga bog'liqligi: Mazkur ilmiy tadqiqot ishi Respublika fan va texnologiyalar rivojlanishining VII. "Kimyoviy texnologiyalar va nanotexnologiyalar" ustivor yo'nalishiga muvofiq bajarilgan.
Muammoning oʻrganilganlik darajasi: Neft va gazni qayta ishlash, jumladan, piroliz jarayonida hosil boʻladigan ikkilamchi mahsulotlarni chuqur qayta ishlash bo'yicha chet el olimlaridan F.M.Sadigov, A.B.Rakov, S.N.Lakeyev, A.D.Berens, M.A.Lebedevalarning ishlarida piroliz jarayoni ikkilamchi mahsulotlari tarkibini oʻrganish, ular asosida turli mahsulotlar ishlab chiqish boʻyicha izlanishlar olib borilgan B.U.Imashev va E.V.Geibovalar ko'p yadroli arenlar asosida superplastifikator ishlab chiqarish texnologiyasini yaratgan. A.B.Rakov, G.N.Gadjiev, Z.Yu.Magerramova, N.I.Gaydarli, I.A.Guseynovlarning ishlarida og'ir piroliz moyi (tar-mahsulot) tarkibini asosiy qismini tashkil qiladigan ko'p yadroli aromatik birikmalarni ajratib olish boʻyicha ilmiy-tadqiqot ishlari olib borilgan.
Dissertatsiya ishi mavzusining dissertatsiya bajarilgan oliy ta'lim muassasining ilmiy tadqiqot ishlari bilan bog'liqligi: Dissertatsiya ishi Buxoro muhandislik - texnologiya instituti hamda Oʻzbekiston Milliy universiteti ilmiy tadqiqot ishlari rejasining AM-F3-2019081449 “Sanoat ikkilamchi xom ashyosi asosida yangi turdagi kationit olish texnologiyasini ishlab chiqish” (2021 – 2023 yy.) mavzusidagi amaliy loyihasi doirasida bajarilgan.
Tadqiqotning maqsadi: Ustyurt gaz-kimyo majmuasi ikkilamchi mahsuloti hisoblangan “tar-mahsulot” tarkibidagi antratsen gomologlari asosida kuchsiz kislotali kationit sintez qilish, texnologiyasini ishlab chiqish va qoʻllashdan iborat.
Tadqiqotning vazifalari: Ustyurt gaz kimyo majmuasi ikkilamchi mahsuloti hisoblangan “tar-mahsulotning xossalarini va tarkibini aniqlash, fraksiyalash orqali tarkibiy qismlarga ajratish; mahsulot tarkibidan antrasen gomologlarini ajratib olish va ularni oksidlash jarayonini amalga oshirish, mos ravishdagi antrasen karbon kislotalarni sintez qilish; antrasen karbon kislotalarni formaldegid bilan polikondensatsiya jarayonini amalga oshirish orqali polimetilenantrasenkarbon kislota sintez qilish, uni tuzulishini aniqlash, jarayonga turli omillar ta'sirini aniqlash va maqbul sharoitini topish; sintez qilingan polimetilenantrasenkarbon kislotani kuchsiz kislotali kationit sifatida fiizk-kimyoviy, ekspluotatsion xossalarini aniqlash va sinovdan oʻtkazish; sanoat ikkilamchi mahsuloti taqkibidan antrasen gomologlarini ajratib olish va u asosida kuchsiz kislotali polimetilenantrasenkarbon kislotani olish va uni kationit sifatida qoʻllash texnologiyasini ishlab chiqish, jarayonni iqtisodiy samaradorligini aniqlash.
Tadqiqotning obyekti: Sifatida tar-mahsulot, koʻp yadroli arenlar, antrasen gomologlari, konsentrlangan nitrat va sulfat kislotalar, formalin, kaustik soda, indikatorlar olingan.
Tadqiqotning predmeti: Fenantren, antrasen va ularning gomologlari, tar-mahsulot, a-antrasen karbon kislota, ẞ-antrasen karbon kislota, di- va poliantrasen karbon kislotalar, chiziqli polimetilenantrasen karbon kislota, fazoviy tuzilishli polimetilenantrasen karbon kislotalar olish texnologiyasini ishlab chiqishdan iborat.
Tadqiqot usullari: Dissertatsiya ishida fraksiyalash, qayta kristallash, oksidlash, polikondensatsiya, ekstraksiya, rektifikatsiya, distillyatsiya usullaridan, analizning fizik-kimyoviy (IQ-spektroskopiya, xromatografiya, mass-spektroskopiya, termogravmetriya, SEM, differensial termik analiz, titrimetrik analiz, gravimetriya) va kolloid-kimyoviy (konduktometrik, stalagmometrik) tahlil usullaridan foydalanilgan.
Tadqiqotning ilmiy yangiligi: uglevodorodlar pirolizi ikkilamchi mahsuloti hisoblangan tar-mahsulot tarkibidan antrasen gomologlarini ajratib olish va qayta kristallash orqali tozalash usuli ishlab chiqilgan; uglevodorodlarni pirolizlab olingan antrasen gomologlarini oksidlash orqali antrasen karbon kislotalar sintezi ilmiy jihatdan asoslangan, jarayonga oksidlovchilar tabiati ta'siri aniqlangan; antrasen gomologlarini HNO3 va H2SO4 ishtirokida oksidlab antrasen karbon kislotalarni olish jarayoni mexanizmi tavsiya etilgan va texnologik sxemasi ishlab chiqilgan; antrasen karbon kislotalarni formaldegid bilan polikondensasiya reaksiyasi natijasida chiziqli va fazoviy tuzulishli polimetilenantrasen karbon kislota sintez qilingan va jarayonning optimal sharoitlari aniqlangan; tar-mahsulot tarkibidagi antrasen gomologlarini oksidlash orqali sintez qilingan chiziqli tuzulishli polimetilenantrasenkarbon kislotani sanoat oqava suvlari namunalarini metall kationlaridan tozalash usuli asoslangan.
Tadqiqotning amaliy natijalari: Ustyurt gaz kimyo majmuasi ikkilamchi mahsuloti hisoblangan tar-mahsulot tarkibidan ko'p yadroli arenlar- antratsen gomologlari ajratib olish, tozalash usuli ishlab chiqilgan va texnologik parametrlari aniqlangan; ajratib olingan antratsen gomologlarini nitrat va sulfat kislota aralashmasida oksidlash orqali olingan antrasen karbon kislotalarni formaldegid bilan polikondensasiyasi natijasida polimetilenantrasenkarbon kislota sintez qilish usuli ishlab chiqilgan; sintez qilingan tarmoqlangan tuzilishli polimetilenantrasen karbon kislotani kuchsiz kislotali kationit sifatida ekspluatatsion xossalari aniqlangan va sanoat oqava suvlarini tozalashda qoʻllash imkoniyati aniqlangan; polimetilenantrasen karbon kislotani ishlab chiqarish texnologiyasi yaratilgan, jarayonning material balansi, iqtisodiy samaradorligi hisoblangan va texnologik reglamenti ishlab chiqilgan.
Tadqiqot natijalarining ishonchliligi: Olingan birikmalarning tuzilishi zamonaviy fizik-kimyoviy tahlillat jumladan: IQ-spektroskopiya, xromatografiya, mass- spektroskopiya, skanerlovchi elektron mikroskopiya va termal tahlil usullari yordamida aniqlanganligi, tajriba natijalarining matematik qayta ishlab, kvant kimyoviy hisoblashlar amalga oshirilganligi, fizik-kimyoviy koʻrsatkichlarini aniqlab sanoat-tajriba sinovlaridan o'tkazilganligi hamda amaliyotga joriy etilganligi bilan izohlanadi.
Tadqiqot natijalarining ilmiy va amaliy ahamiyati: Tadqiqot natijalarining ilmiy ahamiyati Ustyurt gaz-kimyo majmuasida ugevodorodlar pirolizi jarayoni mahsuloti tarkibidan ajratib olingan antrasen gomologlari asosida chiziqli va fazoviy tuzilishga ega polimetilenantrasen karbon kislota sintez qilinganligi va texnologiyasi ishlab chiqilganligi, jarayonlar borishiga turli omillar ta'siri aniqlanganligi va olingan mahsulotlarni sanoat oqava suvlarini tozalashdagi faolligi aniqlanganligi bilan izohlanadi. Tadqiqot natijalarining amaliy ahamiyati Ustyurt gaz kimyo majmuasida uglevodorodlar pirolizi jarayoni ikkilamchi mahsuloti tarkibidan antrasen gomologlarini ajratib olishga u asosida kuchsiz kislotali kationit ishlab chiqarishga va sanoat oqava suvlari namunalarini turli xil metall kationlardan tozalash uchun qoʻllashga va jarayonlarning iqtisodiy samarador texnologiyalarini ishlab chiqishga xizmat qiladi.
Tadqiqot natijalarining joriy qilinishi: Ustyurt gaz kimyo majmuasi ikkilamchi mahsuloti hisoblangan tar-mahsulot tarkibidan ko'p yadroli arenlarni ajratib olish va ular asosida kuchsiz kislotali kationit sintez qilish bo'yicha olingan ilmiy natijalar asosida: tar-maxsulot tarkibidan ajratib olingan antrasen gomologlari asosida fazoviy tuzulishga ega polimetilenantrasen karbon kislota olish usuli “Uz-Kor Gaz Chemical" MChJ QK da amaliyotga joriy etilgan ("Uz-Kor Gaz Chemical” MChJ QKning 2024-yil 12-sentyabrdagi 01-5/12-357-son ma'lumotnomasi). Natijada, mahalliy xom ashyo asosida import oʻrnini bosuvchi kationit olish imkonini bergan; sintez qilingan polimetilenantrasen karbon kislota sanoat oqava suvlarini tozalashda kationit sifatida "Uz-Kor Gaz Chemical” MChJda qo'llanilgan (“Uz-Kor Gaz Chemical” MChJ Qkning 2024-yil 12-sentyabrdagi 01-5/12-357-son ma'lumotnomasi). Natijada korxonada foydalaniladigan texnik suvning pH koʻsatkichini 9.2 dan 7.5 gacha, umumiy qattiqligni 9.3 dan 0,27 mg-ekv/l gacha, Ca+2 ionlari miqdorini 5.0 dan 0,27 mg/l gacha kamaytirish imkonini bergan.
Tadqiqot natijalarining aprobatsiyasi: Mazkur tadqiqot natijalari 7 ta, jumladan 3 ta xalqaro, 4 ta respublika ilmiy amaliy anjumanlarida ma'ruza qilingan va muhokamadan oʻtkazilgan.
Tadqiqot natijalarining e'lon qilinishi: Dissertatsiya mavzusi boʻyicha jami 13 ta ilmiy ish, jumladan 6 ta maqola Oʻzbekiston Respublikasi Oliy ta'lim, fan va innovatsiyalar vazirligi qoshidagi Oliy attestassiya komissiyasining falsafa doktori (PhD) dissertatsiya ishlari asosiy ilmiy natijalarini chop etish tavsiya qilingan ilmiy nashrlarda 4 ta maqola respublika, 2 ta maqola xorijiy jurnallarda chop etilgan.
Dissertatsiyaning tuzilishi va hajmi: Dissertatsiya tarkibi kirish, to'rtta bob, xulosa, foydalanilgan adabiyotlar ro'yxati va ilovadan iborat. Dissertatsiyaning hajmi 108 betni tashkil etadi.
DISSERTATSIYANING ASOSIY MAZMUNI: Kirish qismida dissertatsiya mavzusining dolzarbligi va zaruriyligi, maqsad va vazifalar, shuningdek, muammoning oʻrganilganlik darajasi, tadqiqotning respublika fan va texnologiyalarni rivojlantirish yoʻnalishiga muvofiqligi keltirilgan boʻlib, tadqiqotning ilmiy yangiliklari va amaliy natijalari yoritib berilgan, olingan natijalarning ishonchliligi asoslangan, natijalarning nazariy va amaliy ahamiyati ochib berilgan, tadqiqot natijalarini amaliyotga joriy etish, chop etilgan ishlar va dissertatsiyaning hajmi, tuzilishi boʻyicha ma'lumotlar keltirilgan. Dissertatsiyaning «Piroliz jarayoni mahsulotlari, ularni qayta ishlab olinadigan materiallar» deb nomlangan birinchi bobida uglevodorodlar pirolizi jarayonining borish sharoitlari, dastlabki xom ashyo tarkibi, jarayon harorati, ta'sirlashish vaqti, bosim ta'siri, piroliz mahsulotlarining tarkibi va piroliz jarayoni samaradorligi keltirilgan. Piroliz jarayonida sodir boʻladigan kimyoviy jarayonlarning turlari (birlamchi va ikkilamchi reaksiyalar) reaksiya mexanizmlari (radikal zanjir mexanizmi), piroliz jarayonida hosil boʻladigan ikkilamchi mahsulotlar, pirokondensat tarkibidagi arenlar miqdori, piroliz jarayoni reaktorlari, pirolizda hosil boʻladigan mahsulotlar turlari, qayta ishlash usullari, Ustyurt gaz kimyo majmuasiga qarashli “Uz-Kor Gas Chemical" QK MChJ ikkilamchi mahsulotlari tarkibi yoritilgan. Piroliz jarayoni ikkilamchi mahsulotlari piroliz moyi va tar-mahsulot tarkibidan naftalin, ko'p yadroli arenlar ajratib olish, hamda shu asosida turli polikondensatlanish mahsulotlari olish jarayonlari muhokama qilingan. Naftalin asosida turli superplastifikatorlar olish boʻyicha dunyo tajribasidan misollar keltirilgan. Bugungi kunda keng qoʻllaniladigan superplastifikator ishlab chiqaruvchilar keltirilgan – C-3, SMF, Dofen DF, Kratasol, Superplast, Polyplast, Ferrokrit, Vilakom, Rheobuild 2000 (Rossiya); Agiplast (Rhona, Fransiya); Cormix (Rhodia, Angliya); Chriso fluid (Chriso Industries, AQSh) va kelajakdagi istiqbollari tahlil qilingan. Adabiyotlar ma'lumotlari tahlil qilinganda antrasen gomologlari asosida ion almashinish smolalari olish jarayonlari yetarlicha chuqur tahlil qilinmaganligi ma'lum boʻldi. Dissertatsiyaning «Koʻp yadroli aromatik birikmalar, ular asosidagi sintez usullari va xossalarini oʻrganish» deb nomlangan ikkinchi bobida xom-ashyo tarkibi tahlili va ajratish usullari bayon qilingan. Tar-mahsulot tarkibidan ikkinchi fraksiya sifatida ajratib olinib qayta kristallangan va presslash yo'li bilan tozalab olingan kristallar tarkibida asosan alkilantrasenlar borligi aniqlangan. Alkil antrasenlar aralashmasi 56%li nitrat kislota yordamida sulfat kislota katalizatorligida oksidlanib antrasen karbon kislota sintez qilinadi. Antrasen karbon kislota sintezi uchun uch ogʻizli kolbaga birinchi teskari sovutgich ulandi, magnitli aralashtirgich bilan doimiy aralashtirib turildi, ikkinchi tomizgich voronka, uchinchi ogʻizdan kolbaning tubigacha boradigan termometr ulangan laboratoriya qurilmasi yig'ildi va sintez amalga oshirildi. Oksidlash jarayonida boradigan asosiy reaksiya tenglamasini quyidagicha tasvirlash mumkin. Aralashmada massa hisobida 1-metil, 2-metil va 9-metilantrasenlar miqdori eng yuqori boʻlganligi uchun reaksiya tenglamalarini shu moddalar misolida tasvirlaymiz. Maydalab olingan 100 gr arenlar aralashmasi kukuni 120°C da qizdirilib, ustiga aralashtirib turgan holda konsentrlangan sulfat kislota (d = 1,84 g/ml, C% = 98%) va 56% nitrat kislota aralashmasi tomchilatib berildi. Asta-sekinlik bilan kolbadan qoʻngʻir rangli gaz ajralib chiqa boshladi. Jarayon 2 soat, qoʻngʻir rangli gaz ajralishi tugaguncha olib borildi. Olingan massa sovutilib, avval distillangan suv bilan neytral muhitgacha yuvildi. Keyin aralashtirib turgan holda asosli muhit berguncha Na2CO3 ning 5 foizli 37 gr eritmasi solindi. Olingan eritmadan ortiqcha natriy karbonat distillangan suv bilan yuvib tashlandi. 60-70°C haroratda vakuum bug'latgichda namlikdan quritildi. Shundan keyin 3 soat davomida ochiq havoda quritildi. Natijada 94,64 gramm antrasen karbon kislotalar aralshmasining natriyli tuzlari olindi, reaksiya unumi 91%. Olingan mahsulotlarning xossalarini oʻrganish Olib borilgan ilmiy izlanishlar natijasida sintez qilingan mahsulotlarning tarkibi, tuzilishi, xossalarini oʻrganish, tahlil qilishda xromato-mass spektrometriya, IQ-spektroskopiya, SEM – skanerlovchi elektron mikroskop analizi, element analiz, TG - termogravmetrik analizlardan, namuna mustahkamligini aniqlashda gidravlik pressdan foydalanilgan. Tar-mahsulot tarkibidan ajratib olingan fraksiyalar xromato-mass spektrlari standart HP-5MS markali kolonkada gaz-suyuq fazada, 0-320°C haroratda “Agilent MSD 5975C-GC7890A” xromatomass spektrometrida tahlil qilindi. Olingan namunalar MIRacle 10 FTIR boʻlgan IQ Affinity-1 uchun 4700 - 400 sm¯¹ to'lqin uzunligida ishlaydigan ZnSe prizma plastinkasiga ega "Shimadsu" firmasi ishlab chiqargan va optik spiral oʻlchami <0,25 sm¯¹, IQ spektr diapozona 7000-400 sm-¹ boʻlgan "Agilent Technologies Cary 640 Series FTIR” IQ
Olingan mahsulotlarning xossalarini oʻrganish: Olib borilgan ilmiy izlanishlar natijasida sintez qilingan mahsulotlarning tarkibi, tuzilishi, xossalarini oʻrganish, tahlil qilishda xromato-mass spektrometriya, IQ-spektroskopiya, SEM – skanerlovchi elektron mikroskop analizi, element analiz, TG - termogravmetrik analizlardan, namuna mustahkamligini aniqlashda gidravlik pressdan foydalanilgan. Tar-mahsulot tarkibidan ajratib olingan fraksiyalar xromato-mass spektrlari standart HP-5MS markali kolonkada gaz-suyuq fazada, 0-320°C haroratda "Agilent MSD 5975C-GC7890A” xromatomass spektrometrida tahlil qilindi. Olingan namunalar MIRacle 10 FTIR boʻlgan IQ Affinity-1 uchun 4700 - 400 sm¯¹ to'lqin uzunligida ishlaydigan ZnSe prizma plastinkasiga ega "Shimadsu" firmasi ishlab chiqargan va optik spiral oʻlchami <0,25 sm¯¹, IQ spektr diapozona 7000-400 sm-¹ boʻlgan "Agilent Technologies Cary 640 Series FTIR” IQ
Sintez qilingan kationitning va olingan boshqa namunalarning element tarkibi va mikroskopik rasmlari: Sintez qilingan kationitning va olingan boshqa namunalarning element tarkibi va mikroskopik rasmlari skanerlovchi elektron mikroskop (SEM) EVO MA-10 skanerlash elektron mikroskopida (Carl Zeiss, GFR) energiya dispersli rentgen (EDA) mikrotahlili (Oxford Instruments, Angliya) uchun mikroanalitik tizim bilan bog'langan qurilmada tahlil qilindi.
Termogravmetrik (TGA) va differensial termik analizilari (DTA): Kuchsiz kislotali kationitning termogravmetrik (TGA) va differensial termik analizilari (DTA) TG 209 F1 qurilmasida amalga oshirildi.
Sintez jarayonida olingan oligomerlarning beton qorishmalarida: Sintez jarayonida olingan oligomerlarning beton qorishmalarida 7 va 28 sutkalik mustahkamligi GOST 10180-2012 boʻyicha №MIG.1000.06 RU gidravlik press yordamida aniqlandi.
Gaz kondensati pirolizi jarayoni: Gaz kondensati pirolizi jarayoni suyuq mahsulotlaridan biri “tar-mahsulot" tarkibidan ajratib olingan fraksiyalar tarkibi xromato-mass spektrlari tahlil qilinganda ularning tarkibida metilantrasenlar borligi aniqlandi. Natijada tar-mahsulotni fraksiyalash orqali metilantrasenlar ajratib olindi va tozalandi. Metilantrasenni oksidlash natijasida – antrasen karbon kislotalar hosil boʻlishi aniqlandi.
1, 2 va 9-antrasen karbon kislotalarni formaldegid bilan: 1, 2 va 9-antrasen karbon kislotalarni formaldegid bilan turli nisbatlarda polikondensatlanishi natijasida chiziqli tuzilishga ega polimetilenantrasen karbon kislotalarning natriyli tuzlari sintez qilindi.
Sintez qilingan moddalarning tarkibi, tuzilishi, fizik-kimyoviy xossalarini oʻrganish va tahlil qilishda: Sintez qilingan moddalarning tarkibi, tuzilishi, fizik-kimyoviy xossalarini oʻrganish va tahlil qilishda GXMS, IQ-spektrometriya, SEM-EDA, element analizi, TGA-DTA, Gidravlik press qurilmalaridan va usullaridan foydalanildi.
“Uz-Kor Gas Chemical” MChJ QKsi piroliz jarayoni ikkilamchi mahsuloti tar-mahsulot xossalari: “Uz-Kor Gas Chemical” MChJ QKsi piroliz jarayoni ikkilamchi mahsuloti tar-mahsulot xossalari: qovushqoqligi, kokslanishi, namligi, kullik darajasi, qaynash haroratining boshlanishi va element tarkibi aniqlandi. Tar-mahsulot qora rangli hidsiz, shishasimon strukturali moʻrt qattiq modda boʻlib, uning fizikaviy xossalari 1 – jadvalda keltirilgan.
Tar-mahsulotning fizik doimiyliklari: Jadval 1 Qovushqoqligi, 60°C, (mm²/s) 57 Kokslanishi, % 54 Namligi, % 0,2 Zolli, % 2,7 Qaynash haroratining boshlanishi, °C 270 Element tarkibi, % C 93,10 H 6,20 Boshqa moddalar 0,7
Tar-mahsulotdan ajratib olingan fraksiya tarkibidan: Tar-mahsulotdan ajratib olingan fraksiya tarkibidan antrasen gomologlarini nitrat kislota bilan oksidlab antrasen karbon kislotalar aralashmasi olindi. Ushbu karbon kislotalar asosida chiziqli va fazoviy tuzulishli polimetilenantrasen karbon kislotalar sintezi jarayoni optimal sharoitlari aniqlandi. Olingan moddalarning tuzilishi, tarkibi va xossalari IQ spektroskopik, xromato-mass spektrometrik, SEM va TGA-DTA usullardan foydalanib aniqlandi. Antrasen gomologlari oksidlanishi natijasida 86% unum bilan antrasen karbon kislotalar aralashmasi olindi. Ushbu karbon kislotalar va 37% formalin asosida polimetilenantrasen karbon kislota va uning natriyli tuzi (PMAK-1) olish sharoitlari aniqlandi. Kuchsiz kislotali kationit olish sharoitlari aniqlandi va chiziqli strukturaga ega PMAK hamda fazoviy tuzilishga ega PMAK-1 birikmalari sintez qilindi. Olingan kationitlar oqava suvlar tarkibidagi og'ir metallarni tozalashda qoʻllanildi.
Antrasen karbon kislota sintez jarayoni sharoitlari: Jadval 4 Antrasen karbon kislota sintez jarayoni sharoitlari Modda nomi Metilantrasen va nitrat kislota mol nisbati Reaksiya harorati, °C Reaksiya davomiyligi, soat Mahsulot unumi, % Antrasen karbon kislota 1:1,1 100 2 68 3 76 4 84 1:1,1 110 2 69 3 79 4 79 1:1,1 120 2 83 3 98 4 99 1:1,1 130 2 79 3 98 4 98 Antrasen karbon kislota sintezining muqobil sharoiti sifatida metilantrasen va 56% nitrat kislota 1:1,1 mol nisbatda, 120°C haroratda, 3 soat davomida unum 98% bo'lgan sharoit qabul qilindi. Jarayon toʻrt soat davom ettirilganda unum 1%ga oshganligi kuzatildi ammo energiya va vaqt sarfi koʻpayganligi evaziga iqtisodiy samaradorlik pasayishini inobatga olib reaksiya vaqti 3 soat boʻlgan jarayon optimal qilib olindi. Olingan antrasen karbon kislotaning IQ spektri olindi va tahlil qilindi natijalar 3 rasm va 5 – jadvalda keltirilgan.
Antrasen karbon kislota IQ-spektrogrammasi: 3 rasm. Antrasen karbon kislota IQ-spektrogrammasi
Antrasen karbon kislota IQ-spektri tahlili: 5-jadval Antrasen karbon kislota IQ-spektri tahlili Chastotasi, sm-¹ Funksional guruh Tebranish turi 3061,54 aromatik yadrodagi -C-H valent tebranish 1596,59-1495,81 aromatik yadrodagi C=C valent tebranish 742,6 aromatik yadro valent tebranish 1106,18 -COOH valent tebranish 1190,57 C=O valent tebranish
Chiziqli strukturali polimetilenantrasen karbon kislota oligomerlari: Chiziqli strukturali polimetilenantrasen karbon kislota oligomerlari natriyli tuzlari qisman suvda eruvchan boʻlib, yuqori plastifikatorlik xususiyatiga ega sirt faol moddalar qatoriga kiradi. Shunday oligomerlarni sintez jarayoni quyidagi ketma-ketlikda amalga oshirildi. I. Tar-mahsulot tarkibidan ajratib olingan antrasen gomologlari fraksiyasi (345-360°C) asosan metilantrasenlar aralashmasidan iborat. Olingan metilantrasenlar aralashmasi nitrat kislota ishtirokida oksidlandi. II. Hosil boʻlgan antrasen karbon kislotalar aralashmasi formalin ishtirokida (37%) konsentrlangan sulfat kislota katalizatorligida polikondensatsiya jarayonida oligomerlandi. Jarayon sxemasini quyidagicha tasvirlash mumkin: III. Olingan oligomer natriy gidroksidning 20% suvdagi eritmasi ishtirokida neytrallandi. Natijada polimetilenantrasen karbon kislota natriy tuzining 35-37% suvli eritmasi hosil boʻldi. Quyida neytrallanish reaksiya tenglamasi keltirilgan;
Sintez jarayoni texnologik ko'rsatgichlarini o'zgartirish evaziga hosil boʻladigan polikondensatning molekular massasini oshirish mumkin.: Sintez jarayoni texnologik ko'rsatgichlarini o'zgartirish evaziga hosil boʻladigan polikondensatning molekular massasini oshirish mumkin.
PMAK-1 polimerining termik barqarorligi: PMAK-1 polimerining termik barqarorligi termogravmetrik (TGA) usul bilan tahlil qilindi. Tahlil natijalari uch bosqichli massa yoʻqotish bilan namuna tuzilishining oʻzgarishi boʻyicha ma'lumotlar keltirilgan. Dastlab 27,01-152,07°C – haroratlar oralig'ida 22,989 % gacha, keyingi 152,07-369,56°C haroraratlar oralig'ida 22,065%, 369,56-900,9°C gacha uchinchi oraliqda 22,554% massa kamayishi kuzatilgan. 900°C gacha qizdirilganda 67,608% umumiy massaga nisbatan yo'qotishga uchrashi koʻrsatilgan. Namunaning differensial termik tahlili ikkita ekzotermik va ikkita endotermik effektni namoyon qilmoqda. Ikkita ekzotermik effekt 220,79-354,14°C va 388,69-488,93°C haroratlar oraliqlarida kuzatildi, bu effektlar polimer molekulasidagi faol funksional guruhlar orasidagi oʻzaro ta'sirlar evaziga hosil boʻlishi bilan tushuntiriladi.
Kationitning ekspluotatsion xossalarini oʻrganish: Antrasen gomologlari asosida olingan fazoviy tuzilishli polimetilenantrasen karbon kislotani kationit sifatida sinovga tayyorlashda GOST 10896-78 xalqaro standart boʻyicha ishlar amalga oshirildi. Ushbu standart ionitlar uchun qoʻllanilib, ularning fizik-kimyoviy va texnologik xususiyatlarini aniqlash uchun tayyorlash usullarini belgilaydi. Kationitni ishga tayyorlash uchun ishlab chiqarishda qo'llaniladigan organik va mineral aralashmalar, dastlab ishqor so'ngra kislota eritmalari bilan yuviladi.
Kationitning solishtirma massasi: Jadval 6 Kationitning solishtirma massasi No Kationitlar Massasi (g) Hajmi (sm³) Solishtirma massasi (g/dm³) 1 PMAK-1 50 71,4 700 2 KU-2-8 50 67 750 Ushbu standart boʻyicha ishlar amalga oshirildi. Ushbu standart ionitlar uchun qoʻllanilib, ularning fizik-kimyoviy va texnologik xususiyatlarini aniqlash uchun tayyorlash usullarini belgilaydi. Kationitni ishga tayyorlash uchun ishlab chiqarishda qoʻllaniladigan organik va mineral aralashmalar, dastlab ishqor soʻngra kislota eritmalari bilan yuviladi. TGA va DTA natijalari. Oʻrtacha massasi qat'iylikni aniqlash uchun quyidagi grafiklar ishlatilgan.
Oʻrtacha massasi qat'iylikni aniqlash: Oʻrtacha massasi qat'iylikni aniqlash uchun quyidagi grafiklar ishlatilgan.
Oʻrtacha massasi qat'iylikni aniqlash: Oʻrtacha massasi qat'iylikni aniqlash uchun quyidagi grafiklar ishlatilgan.
Kationitning solishtirma massasi: Tadqiqotda ishlatilgan ma'lumotlar 6-jadvalda keltirilgan. Kationitning solishtirma massasi uning hajmi birligiga to'g'ri keladigan massasi bilan tavsiflanadi (t/m³, kg/dm³, g/sm³). Kationitning solishtirma massasi GOST 10898.2-74 boʻyicha aniqlanadi. Solishtirma massa kationit massasining hajmiga boʻlgan munosabatini aniqlashdan iborat.
Vlažnost kationit: Namligi, % 66 Kationitning namligi - kationit tarkibidagi suv massasining kationit massasiga nisbati (%) bilan ifodalanadi. Namlikni aniqlash uchun vlagamerdan foydalanildi. Avval kationit kislota bilan, so'ngra distillangan suv yordamida neytral boʻlguncha yuvildi va 24 soat boʻktirib qoʻyildi. Olingan kuchsiz kislotali kationit PMAK-1ning namligi 66% gachaligi aniqlandi. Solishtirish maqsadida KU-2-8 ning namligi aniqlandi, uning qiymati 48-58% gacha.
Kationitning solishtirma hajmi: Kationitning solishtirma hajmi bo'kkan holatda ion almashinuvchining solishtirma hajmi (Vs) sm³/g da hisoblanadi. Kationitning solishtirma hajmi GOST 10898.4 - 84 standartiga muofiq aniqlandi.
Solishtirma hajmi: Olingan natijalar quyidagi jadvalda keltirilgan (7 – jadval). Sintez qilingan PMAK-1 kuchsiz kislotali kationitning solishtirma hajmi V$(PMAK-1) = 5,1 sm³/g solishtirish uchun KU-2-8 ning natriyli formasining solishtirma hajmi 2,8 sm³/gr ga teng. Kationitning almashinish sig'imini aniqlash. Kationitlarning muhim xususiyatlaridan biri, ionogen guruhlarning konsentratsiyasi yoki almashinish sig'imi hisoblanadi. Kationitlarning almashinish sig'imi quruq holatda massa birligida yoki boʻkgan holatda hajm birligida funksional guruhlar soni orqali aniqlanadi; shunga koʻra mg-ekv/g yoki mg-ekv/sm³ bilan ifodalangan.
Ionitning statik almashinish sig'imini aniqlash: Kationitlarning statik almashinish sigʻimini aniqlash uchun GOST- 20255.1- 89 dan foydalanildi. Bu usulda ishchi eritmaning doimiy hajmiga massa birligi yoki ion almashinuvchi hajmi bilan yutilgan ionlar miqdorini aniqlashdan iborat. Kationitni sinovga tayyorlash GOST 10896 ga muvofiq amalga oshirildi. 8 - jadval PMAK-1 kuchsiz kislotali kationitning umumiy statik almashinish sig'imi No Kationit Massasi (gr) Namligi (%) Vs (sm³/g) V1 oʻrtacha V(sm3) (sm3) 1 PMAK-1 2,155 66 5,1 17,3 100 2 KU-2-8 2.085 58 2,8 12,2 100 Formula asosida hisoblash natijasida PMAK-1 uchun Pm = 4,2 mg-ekv/g ekanligi aniqlandi. Solishtirish uchun KU-2-8 ning Pm = 4,6-4,8 mg-ekv/g ga teng.
Kationitning dinamik almashinish sigʻimini aniqlash: Kationitlarning dinamik, ya'ni harakatdagi almashinish sig'imini aniqlash uchun GOST- 20255.2-89 dan foydalanildi. Buning uchun ishchi eritmadan kationitga yutilgan ionlar miqdorini kationit orqali o'tgan eritmaning uzluksiz oqimi bilan bo'kgan kationitning hajmi orqali aniqlashdan iborat. Kationitni sinovga tayyorlash GOST 10896 ga muvofiq amalga oshirildi. 9 – jadval PMAK-1 kuchsiz kislotali kationitning dinamik almashinish sigʻimi No Kationit Vi (sm³) Namligi (%) Vf (sm3) Vn o'rtacha (sm³) DAS (mmol/m³) 1 PMAK-1 100 66 150 258 472 2 KU-2-8 100 48-58 172 292 500-520
PMAK-1 va KU-2-8 kationitlarning dinamik almashinish sig'imi: PMAK-1 va KU-2-8 kationitlarning dinamik almashinish sig'imi mos ravishda 472g-ekv/m³ va 500-520 g-ekv/m³ ekanligi aniqlandi.
«Koʻp yadroli aromatik birikmalar asosida kationit olish texnologiyasi»: Dissertatsiyaning «Koʻp yadroli aromatik birikmalar asosida kationit olish texnologiyasi» deb nomlangan to'rtinchi bobida uglevodorodlar pirolizi jarayoni ikkilamchi mahsuloti tar-mahsulot fraksiyalari tarkibidan olingan antrasen gomologlari asosida sintez qilingan chiziqli va fazoviy tuzilishli polimetilenantrasen karbon kislota amaliyotga joriy qilindi. Chiziqli strukturaga ega polimetilenantrasen karbon kislota natriyli tuzi beton qorishmalari uchun superplastifikator sifatida foydalanildi va ijobiy natijalar olindi. Fazoviy tuzilishli polimetilenantrasen karbon kislota suvda erimasligi va molekulasida faol karboksil guruhi borligi uchun kuchsiz kislotali kationit sifatida texnik suvlarni tarkibidagi qattiqlik beruvchi ogʻir metallarning kationlaridan tozalash uchun qoʻllanildi. Sintez qilingan PMAK-1 kuchsiz kislotali kationit xossalari import qilinadigan kationitlar xossalari bilan solishtirildi. Tajriba natijalari import kationit bilan sintez qilingan kationit xossalari jihatdan o'xshashligi aniqlandi. Sintez qilingan kationit sanoat aylanma suvlari va oqava suvlari tarkibidagi og'ir metallar ionlari asosan kalsiy va magniy ionlaridan tozalashda qoʻllashga tavsiya etildi. Texnologik jarayon uzluksiz boʻlib, quyidagicha tavsiflanadi. 1-bosqich. Ikkilamchi mahsulot tar-mahsulot fraksiyalari tarkibidan antrasen gomologlari rektifikatsion kolonnada ajratib olindi. 2-bosqich. Ajratib olingan antrasen gomologlari sulfat kislota katalizatorligida nitrat kislota bilan oksidlab antrasen karbon kislotalar aralashmasi sintez qilindi. 3-bosqich. Olingan karbon kislota 5-reaktorda formalin bilan polikondensatlandi va oligomer sintez qilindi.
Tar-mahsulot asosida kuchsiz kislotali kationit ishlab chiqarish texnologik sxemasi: 5 – rasm. Tar-mahsulot asosida kuchsiz kislotali kationit ishlab chiqarish texnologik sxemasi.
Material balans: 1000 kg polimetilenantrasen karbon kislota ishlab chiqarish uchun sarflanadigan xom ashyo hisoblandi va jarayonning material balansi ishlab chiqildi. Tar-mahsulot asosida olingan kuchsiz kislotali kationit ishlab chiqarish texnologiyasi uchta liniyadan iborat boʻlib, texnologiya uzluksiz ishlashga mo'ljallangan. 6 – rasmda tar-mahsulotdan kuchsiz kislotali kationit ishlab chiqarish texnologik sxemasi keltirilgan. Piroliz jarayoni ikkilamchi mahsuloti tar-mahsulot fraksiyalari tarkibidan olingan antrasen gomologlari asosida olingan kuchsiz kislotali kationit ishlab chiqarish texnologiyasi bir necha bosqichlardan tashkil topgan. Quyida ishlab chiqarish jarayonining texnologik parametrlari va jarayon reaksiya tenglamalari keltirilgan: 1. Tar-mahsulot fraksiyalaridan biri antrasen gomologlari fraksiyasini vakuum distillash orqali 340-360°C harorat oralig'idagi antrasen gomologlari ajratib olindi. 2. Olingan gomologlar aralashmasi konsentrlangan sulfat kislota katalizatorligida 56% nitrat kislota bilan 4 soat davomida oksidlandi va antrasen karbon kislotalar aralashmasi olindi. 3. Antrasen karbon kislota 38% formalin bilan 1;1,5-2 mol nisbatda 110-120°C haroratda, 3-6 soat davomida, 20-40 atm. bosim ostida polikondensatsiya jarayonida polimerlandi. 4. Oligomer sifatida hosil boʻlgan mahsulot molekulasi tarkibida metilol guruhlari tutganligi sababli polikondensatlanish jarayonini toʻliq borishi uchun 12 soat davomida 100-105°C haroratda qizdirildi.
XULOSA: 1. Tabiiy gaz komponentlari pirolizi ikkilamchi mahsuloti hisoblangan tar-mahsulot tarkibi oʻrganilgan, uning tarkibidan antrasen gomologlari ajratib olingan va qayta kristallash orqali tozalangan. 2. Olingan antrasen gomologlari 56% nitrat kislota muhitida konsentrlangan sulfat kislota katalizatorligida oksidlangan va antrasen karbon kislotalar sintez qilingan. Antrasen karbon kislota va formalin asosida polikondensatsiya reaksiyasi natijasida chiziqli va fazoviy tuzilishga ega polimetilenantrasen karbon kislotalar, ularning natriyli tuzlari sintez qilingan, jarayonning texnologik parametrlari aniqlangan. 3. Antrasen karbon kislotalar bilan formaldegidning 1:0,8 mol nisbatda atmosfera bosimida polikondensatlanishida chiziqli tuzilishga ega polimetilenantrasen karbon kislota natriyli tuzi hosil boʻlishi aniqlangan. Sintez qilingan moddalarning tuzilishi va xossalari fizik-kimyoviy analiz usullari yordamida aniqlangan 4. Antrasen karbon kislota bilan formaldegid 1:2 mol nisbatida, 30-40 atm. bosimda, 110-120°C haroratda polikondensatlanganda fazoviy tuzilishga ega polimetilenantrasen karbon kislota hosil boʻlishi aniqlangan. Sintez qilingan kuchsiz kislotali kationit sanoat korxonasi aylanma suvlari tarkibidagi ogʻir metall ionlarini ajratib olishda qoʻllanilgan. 5. Разработан временный технологический регламент производства полиметиленантраценкарбоновой кислоты на основе гомологов антрацена, рассчитан материальный баланс и экономическая эффективность процесса.