Главная – Журналы – Химия в интересах устойчивого развития 2000 номер 5

Представлен обзор научной и патентной литературы по использованию и химической переработке нефтяных (попутных) и природных газов. Проанализированы результаты прямого использования углеводородных газов для повышения продуктивности нефтяных и газоконденсатных скважин, в качестве моторного и авиационного топлива, для получения энергии в парогенераторах, газотурбинных и газодизельных установках, в том числе с использованием продуктов сгорания в качестве источников питания хлореллы. Рассмотрены основные направления химической переработки компонентов природных и нефтяных газов – получение газовой сажи, синтез-газа и синтезы на его основе, прямая конверсия низших алканов в метанол и другие кислородорганические соединения, получение ароматических углеводородов, олефинов. Оценены возможности плазмохимических и некоторых других нетрадиционных способов в переработке углеводородных газов.

Представлен обзор работ по новому для трехмерных ионогенных полимеров явлению образования при положительных температурах соединений включения клатратного типа, в которых в качестве хозяина выступает кристаллический водный каркас, а в качестве гостя – полимерная цепь. Изложены доказательства образования соединений включения с полимерным гостем, полученные с использованием методов ДТА, ЯМР-спектроскопии, а также путем стабилизации структуры полигидратов “вспомогательными” газами и др. Описаны некоторые возможности использования явления клатрации полимеров.

Представлены результаты экспериментального исследования на пилотной установке двустадийного процесса получения синтез-газа из бурого канско-ачинского угля с пониженным потреблением кислорода. Экономия кислорода достигается за счет совмещения в одном технологическом цикле двух стадий: окислительного пиролиза пылевидного угля, осуществляемого в воздушном потоке сквозь псевдоожиженный слой мартеновского шлака в реакторе-пиролизере, и газификации образующегося полукокса водяным паром в реакторе-газификаторе. Благодаря непрерывной циркуляции горячего полукокса между пиролизером и газификатором осуществляется обеспечение процесса теплом, необходимым для поддержания эндотермических реакций газификации.

Исследована реакция синтеза гидроалюминатов кальция из смесей Ca(OH)₂ с Al(OH)₃ в ходе их механической активации в планетарной мельнице АГО-2. Показано, что в ходе активации данной смеси при разных соотношениях исходных компонентов образуется соединение 3CaOAl₂O₃6H₂O, которое при нагревании разлагается до 12CaO7Al₂O₃ и Ca(OH)₂. Соединение 12CaO7Al₂O₃ получено также активацией смеси алюминийсодержащих шлаков с Ca(OH)₂ и использовано в качестве активной минеральной добавки для получения шлакопортландцемента марок 200–400 с экономией до 30 % исходного цемента от общего объема.

Показано, что механическая активация смесей, составленных из разнородных промышленных отходов с таким расчетом, чтобы их валовый состав был близок к составу цемента, позволяет повысить их вяжущие свойства до уровня, соответствующего цементу марки 500.

Показана возможность использования ферментных препаратов ксиланазного типа для повышения белизны сульфатных целлюлоз в процессе пероксидной отбелки. Проведен скрининг ферментных препаратов по их способности облегчать белимость целлюлозной массы и влиянию на степень ее полимеризации. Определены факторы, влияющие на эффективность ферментативной обработки. Установлены параметры пероксидной отбелки с включением ферментативной ступени. Предложены условия отбелки лиственных сульфатных целлюлоз с низкой исходной жесткостью, получены образцы с белизной на уровне товарного продукта (81.5 %) и хорошими прочностными характеристиками.

Эффективность каталитических процессов в значительной степени определяется внешней формой и размерами зерен катализатора. Для каждого каталитического процесса в зависимости от условий его проведения, кинетических закономерностей и удельной активности катализатора могут быть подобраны форма и размер зерен катализатора, обеспечивающие наибольшую скорость реакции и оптимальные гидродинамические характеристики процесса. Существующие промышленные углеродные носители обычно получают в виде гранул простейшей формы. Получение зерен и изделий сложной формы сопряжено с рядом трудностей, обусловленных особенностями реологического поведения пластичных паст, что требует оптимизации химических составов и реологических характеристик углеродных композиций. Приведены результаты изучения реологических свойств углеродных пластичных композиций при использовании в качестве дисперсионной среды воды, водной дисперсии и водных растворов полимеров. Показано, что в зависимости от природы дисперсионной среды характер течения сажевых дисперсий может меняться от псевдопластического до дилатантного. Получены концентрационные кривые изменения модулей упругости и эластичности. Показано что для композиций технический углерод – раствор полимера модуль упругости практически не меняется при увеличении содержания полимера в композиции, а модуль эластичности снижается в несколько раз. Полученные результаты использованы при создании технологии изготовления углеродных формованных изделий различной формы, в том числе и блочных сотовой структуры.

Исследованы процесс разжижения древесины в среде фенолов и последующая переработка полученного раствора с целью получения пека. Показано, что сырьем могут служить отходы деревообработки в виде опилок, щепы и коры. В исследованных условиях обработки растительного сырья происходит интенсивная реакция дегидратации углеводной составляющей. Фенол может быть успешно заменен отходом переработки каменного угля при получении полукокса. Проведена оценка качественных показателей полученного древесного пека и опытной анодной массы с частичной заменой каменноугольного пека.

Исследовано механохимическое взаимодействие природных слоистых силикатов (на примере талька) с солями различных органических кислот, в том числе со сложными катионами (сукцинатом трет-бутиламина и сукцинатом хитозана). Установлено, что независимо от структуры анионов и природы катионов происходит замещение гидроксогрупп силиката на анионы органических кислот. В результате образуются дисперсные слоистые композиты, в которых природный силикат играет роль носителя, а биологически активный компонент (анионы органических кислот) связан с ним химически. Это взаимодействие осуществляется в течение 13 мин для всех исследованных систем.
Пример механохимического взаимодействия сукцината хитозана с тальком демонстрирует возможность получения лекарственных препаратов и биологически активных пищевых добавок с использованием метода механохимической активации в твердофазном органическом синтезе.

Рассмотрены влияние различных факторов (хрупкости или пластичности металлов, энтальпии образования интерметаллических соединений, соотношения компонентов смеси) на динамику механохимического синтеза интерметаллических соединений, а также происходящие при этом фазовые и морфологические превращения.

Показана принципиальная возможность биотрансформации дитерпеновых смоляных кислот с использованием бактерий рода Rhodococcus sensu stricto. В результате исследования выявлена способность родококков к биотрансформации дегидроабиетиновой и изопимаровой кислот со степенью их конверсии до 95 %. В работе использовано 315 штаммов бактерий, выделены продукты биотрансформации и установлены их структуры.

Сумма компонентов кислой части экстракта древесной зелени (хвои) пихты сибирской представляет собой сложную смесь тритерпеновых кислот ланостанового и биогенетически родственных ему структурных типов, существующих как в свободном виде ("24-транс-кислоты"), так и в виде таутомерных лактольных форм ("24-цис-кислоты"). Эта природная смесь обладает выраженной биологической активностью и является объектом ряда патентов РФ. Целью настоящей работы является качественная интерпретация основных пиков хроматограммы ВЭЖХ кислой части экстракта хвои пихты сибирской путем проведения препаративной хроматографии на аналитическом хроматографе с последующей идентификацией получаемых микрограммовых количеств веществ по данным спектроскопии ЯМР ¹Н и масс-спектрометрии. Полученные результаты могут быть использованы для сравнительного экспресс-анализа природных смесей тритерпеновых кислот хвои других видов пихт и для выявления изменчивости состава смеси этих кислот в зависимости от места произрастания дерева и иных факторов, в том числе связанных с процессами химической переработкой древесной зелени.

Исследованы процессы прямого взаимодействия электровзрывных ультрадисперсных порошков алюминия с водой и свойства образующихся оксидно-гидроксидных фаз в зависимости от условий их последующего прокаливания. На основе результатов рентгенофазового, термогравиметрического анализа и электронной микроскопии рассмотрен механизм формирования ультрадисперсных оксидно-гидроксидных фаз алюминия. Приведены сведения о некоторых возможных областях применения полученных продуктов.

Разработана высокоэффективная технология переработки и утилизации отходов производства монокристаллов ортогерманата висмута. На основе этой технологии в ИНХ СО РАН запущен опытно-промышленный участок, на котором переработано около 1000 кг германийсодержащих отходов.

Изучено влияние режимных параметров процесса термообработки на текстуру углеродных сорбентов, получаемых при карбонизации и активации скорлупы кедровых орехов. Получены сведения о молекулярно-ситовой структуре углеродных материалов из ореховой скорлупы, свойства которых сопоставимы с таковыми промышленных углеродных сорбентов из кокосовой скорлупы, используемых для разделения воздуха (сепарация О₂–N₂). Установлены зависимости, связывающие выход пористых углеродных материалов с условиями активации карбонизованной скорлупы кедровых орехов. Показано, что оптимальный с точки зрения выхода и текстурных характеристик углеродных продуктов состав активирующего агента составляет 25–80 % водяного пара и 0–2 % кислорода. Полученные в этих условиях активные угли из кедровой скорлупы имеют развитую систему микро- и мезопор.

Проведен патентно-информационный анализ состояния вопроса синтеза и перспектив развития производства фталонитрила в России. Разработана и доведена до стадии проектирования промышленной установки технология синтеза фталонитрила из фталевого ангидрида методом нитрилирования. Разработанные технические решения позволили создать взрывобезопасный способ получения фталонитрила за счет оптимизации режима регенерации катализатора с утилизацией отходящих аммиаксодержащих газов их совместной переработкой с продуктами коксования угля, что дает возможность снизить себестоимость производства фталонитрила.

Рассмотрен экологически безопасный процесс плазмохимического осаждения тонких пленок карбонитрида кремния из нового соединения – диметил(2,2-диметилгидразино)силана (ДМДМГС), который является продуктом переработки ракетного топлива – несимметричного диметилгидразина (гептила). Изучены зависимости химического состава пленок от условий их синтеза. Продемонстрирована возможность управления характеристиками получаемых слоев изменением параметров процесса. Предложены механизмы плазмохимических и гетерофазных превращений ДМДМГС с образованием пленок карбонитрида кремния. Показано, что пленки представляют собой субстехиометричный SiN_х, состоящий из неполного тетраэдра SiN, в котором часть азотных мест занята углеродом. При стабильных прочих параметрах процесса соотношение связей Si—N/Si—C в материале определяется температурой синтеза.

Рассмотрены методы химической переработки смеси технических полихлорбифенилов – одних из самых опасных экотоксикантов – посредством реакций нуклеофильного и электрофильного замещения. Предложены возможные варианты использования полученных соединений.

Исследована возможность получения нитрата висмута (III) пятиводного высокой чистоты по реакции взаимодействия основного нитрата висмута (III) с растворами азотной кислоты. Показана целесообразность его получения из металлического висмута с предварительным окислением последнего в результате введения в его расплав при (35050) ^oС и перемешивании оксида висмута (III) с последующим повышением температуры до (60050) ^oС, растворением полученного Bi₂O₃ в азотной кислоте (1:1) и проведением гидролитической очистки Bi раствором щелочного реагента при рН (1.00.2) и температуре 40–70 ^oС с выделением основного нитрата висмута (III). Перевод последнего в нитрат висмута (III) пятиводный осуществляют при концентрации свободной кислоты в растворе 2.8–10.6 моль/л и конечной температуре процесса 15–20 ^oС.