Методология и методы количественного исследования процессов цепного окисления, деструкции и ингибирования индивидуальных углеводородов, карбоцепных полимеров и нефтепродуктов

Скачать 0.7 Mb.

Название	Методология и методы количественного исследования процессов цепного окисления, деструкции и ингибирования индивидуальных углеводородов, карбоцепных полимеров и нефтепродуктов
страница	3/11
Дата публикации	20.05.2015
Размер	0.7 Mb.
Тип	Автореферат

100-bal.ru > Химия > Автореферат

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

Теоретическое и практическое значения работы. Созданная методика разностороннего исследования и количественного описания процессов цепного окисления углеводородов и углеводородных материалов, а также механизма действия ингибиторов, открывает новые возможности в развитии как фундаментальной, так и прикладной науки.

В области фундаментальной химической кинетики:

В исследовании влияния строения молекул и условий окисления на механизм процесса; влияния структуры молекул ингибиторов на механизм и эффективность их тормозящего действия.

2. В развитии теории и методов направленного синтеза антиоксидантов с заданными свойствами.

3. В развитии теории и методов прогнозирования устойчивости к окислению различных углеводородных материалов и эффективности действия ингибиторов.

В области прикладной науки:

Новизна и эффективность подхода в решении широкого круга прикладных задач определяется тем, что серийные стандартные испытания окислительной стабильности углеводородных материалов и эффективности антиоксидантов впервые выводятся на уровень научного исследования этих процессов. При этом сочетаются противоречивые требования оперативности и глубины, разносторонности проводимого испытания – исследования.

Учитывая крупные масштабы производства топлив, масел, смазок, полимерных материалов, удешевление их производства и продление сроков эксплуатации даст большой экономический эффект.

Выносится на защиту.

Методология и методы изучения механизма действия ингибиторов с экспериментальной идентификацией ключевых реакций процесса ингибированного окисления и определением численных значений кинетических параметров, их характеризующих, непосредственно в условиях исследования. Приборное обеспечение этих исследований.
Способ изучения влияния строения молекул ингибиторов на механизм их действия путем сопоставления численных значений кинетических параметров всех ключевых реакций, определяющих процесс ингибированного окисления, с фрагментами структуры исследуемого InH в рядах однотипных ингибиторов.
Открытие явления многократного обрыва цепей на ароматических аминах в присутствии пероксильных радикалов с амфотерными свойствами, реакцию, формально отражающую принципиальную особенность этого явления и необходимость ее включения в общепринятую схему ингибированного окисления.
Методика и результаты количественного исследования кинетических закономерностей окислительной деструкции карбоцепных полимеров в растворе и твердой фазе.
Доказательство новой реакции разрывов С-С связей при распаде пероксильных радикалов в окисляющихся полимерах и низкомолекулярных углеводородах и целесообразность включения трех реакций деструкции окисляющихся низко- и высокомолекулярных субстратов в общепринятую схему начальных стадий цепного окисления.
Создание приборного и методического обеспечения количественного исследования кинетических закономерностей окислительной деструкции карбоцепных полимеров.
Методики и результаты количественного исследования кинетических закономерностей окисления важнейших нефтепродуктов.
Гипотеза об образовании ²микрореакторов² в окисляющихся полидисперсных нефтепродуктах и важной роли реакций (в частности, реакций индуцированного распада гидропероксидов), в них протекающих, в суммарном механизме окисления и процессах образования смол и осадков.
Научно обоснованный скрининг окисляемости углеводородных материалов с получением ²кинетического паспорта², раскрывающего причины различной окисляемости образцов и позволяющего прогнозировать сроки и оптимальные условия их эксплуатации.
Трехуровневая система скрининга эффективности действия ингибиторов и сложных антиоксидантов.
Методика полуэмпирического прогнозирования механизмов действия антиоксидантов.
Гипотеза о самоструктурировании среды на глубоких стадиях окисления н-парафинов и важной роли реакций, протекающих в образовавшихся ²микрореакторах², в суммарном механизме процесса.

Личный вклад автора. Поставлена задача исследования, сформулирована идеология нового подхода в количественном изучении процессов ингибированного и не ингибированного окисления углеводородов при экспериментальной идентификации ключевых реакций исследуемого механизма и определением численных значений кинетических параметров, характеризующих все ключевые реакции, непосредственно в условиях исследования. Определены объекты и условия исследований, разработаны их теоретическое и приборное обеспечения. Проведен анализ экспериментальных данных, на основании которых получены новые данные, значительно расширяющие современные представления о механизме ингибированного и не ингибированного окисления углеводородов и углеводородных материалов.

Основная часть работы выполнена автором в отделе кинетики химических и биологических процессов ИПХФ РАН, Черноголовка и РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина. Она входила в планы научно-исследовательских работ ИПХФ РАН и поддержана РФФИ за № 05.08.033700а и 06.03.32934а.

Автор благодарит д.х.н., проф. Е.Т. Денисова, д.х.н., проф. Т.П. Вишнякову и д.х.н., проф. И.А. Голубеву за многолетнее, плодотворное сотрудничество, к.х.н. Т.В. Попову за сотрудничество и помощь в оформлении диссертации.

Качественный анализ системы дифференциальных и алгебраических уравнений, система кинетических параметров, методы определения их численных значений и программное обеспечение работы выполнены к.ф-м.н. Б.Л. Психа.

Уникальные манометрические установки были сделаны благодаря сотрудничеству с инженерами Б.Н. Житеневым, Н.Н. Францевым, А.И. Станиловским и А.Г. Мишуковым. Кварцевая часть установки выполнена А.И. Ивлевым.

Одиннадцать ароматических аминов были синтезированы и любезно предоставлены д.х.н. Л.А. Скрипко, НИИХИМПОЛИМЕР, г. Тамбов.

Апробация результатов. Результаты исследований, представленных в диссертации, докладывались на 28 Всесоюзных и 24 Международных конференциях и симпозиумах, таких как: Kinetic investigation of the action of inhibitors in the oxidation of melted polyethylene / Kharitonov V.V., Fedorova V.V. // 1-st Yugoslav. Symp. on polymer degradation and stabilization. – Yugoslavia, 1974; / Харитонов В.В., Денисов Е.Т. // IV Конференция по старению и стабилизации полимеров. – Ташкент, 1976; Методы комплексного исследования и описания механизма действия стабилизаторов для полимеров / Харитонов В.В. // V Всесоюзная научно-техническая конференция по химикатам – добавкам для полимерных материалов. – Тамбов, 1976; Исследование механизма действия ингибиторов окисления по комплексной программе с применением ЭВМ / Харитонов В.В., Психа Б.Л., Скрипко Л.А. // Рефераты дискуссионного семинара с международным участием Механизм действия и реакционная способность гидропероксидных разложителей и дезактиваторов перекисных радикалов. – София, 1977; Принципиальная основа разработки методов тестовых испытаний эффективности антиоксидантов в смесях сложного состава. – В кн. Пластичные смазки / Харитонов В.В. // III Всесоюзная научно-техническая конференция. – Бердянск, 1979; Реакция распада перекисных радикалов с разрывом С-С связей / Трофимова Н.Ф., Харитонов В.В., Денисов Е.Т. // IV Всесоюзная конференция по жидкофазному окислению органических соединений. – Баку, 1979; Изучение механизма ингибированного окисления полимеров с использованием АСТИ / Харитонов В.В., Психа Б.Л., Киргин А.В. // V конференция по проблеме Старение и стабилизация полимеров. - Вильнюс, 1-3 июля,1980. – Черноголовка, 1980; Комплексное кинетическое исследование механизма действия антиокислителей углеводородных топлив / Харитонов В.В., Вишнякова Т.П., Голубева И.А. // Международный симпозиум Механизм действия присадок. – Болгария, Бургас, 1983; Методология исследований механизма цепного окисления и стабилизации углеводородных материалов при автоматизации эксперимента и его обработки / Харитонов В.В., Психа Б.Л. // VIII Всесоюзный симпозиум по горению и взрыву. - Ташкент, 1986. - Химическая физика процессов горения и взрыва. Кинетика химических реакций. – Черноголовка, 1986; Изучение кинетических закономерностей ингибирующего действия асфальтенов нефти в окисляющемся расплавленном полиэтилене низкой плотности / Харитонов В.В., Прохорова Т.Г., Заседателев С.Ю. // Всесоюзная конференция по химии нефти. – Томск, 1988; Системный подход в исследовании цепного окисления нефтепродуктов и прогресс химмотологии / Харитонов В.В. // Научно-техническая конференция Научно-технический прогресс в химмотологии топлив и смазочных материалов. – Днепропетровск, 1990; Феноменология глубокого окисления топлив / Харитонов В.В., Попова Т.В. // Вторая научно-техническая конференция Развитие теоретических основ химмотологии. – Днепропетровск, 1992; Кинетический метод тестирования антиокислительной стабильности нефтепродуктов / Харитонов В.В., Психа Б.Л., Письменский А.В. // 3-й Международная конференция по химии нефти. – Томск, 1997; Роль дисперсности окисляющихся нефтепродуктов в механизме образования осадков / Харитонов В.В., Попова Т.В.; Влияние дисперсности среды на механизм цепного окисления углеводородов / Харитонов В.В. // Первый международный симпозиум Наука и технология углеводородных дисперсных систем. – Москва, 1997; Влияние полидисперсности среды на механизм и осадкообразования углеводородных материалов / Харитонов В.В., Попова Т.В. // IV Международная конференция. – Томск, 2000; Перспективы создания современных методов тестирования антиокислительной стабильности нефтепродуктов / Харитонов В.В., Психа Б.Л. // Российская конференция Актуальные проблемы нефтехимии. – Москва, 17-20 апреля, 2001; Особенности распада гидропероксидов при окислении углеводородных масел: экспериментальное и кинетическое моделирование / Психа Б.Л., Харитонов В.В.; Экспериментальное исследование распада гидропероксидов н-гексадекана под действием некоторых ароматических аминов / Харитонов В.В., Психа Б.Л. // XI Международная конференция по химии органических и элементорганических аминов. – Москва, 24-26 июня, 2003; Исследование антиокислительной стабильности гидравлических масел / Харитонов В.В., Попова Т.В., Киташов Ю.Н. // III Международный симпозиум Нефтяные дисперсные системы-2004. – Москва, 2004; Новый подход в изучении влияния строения антиоксидантов и условий окисления на механизм их действия /Харитонов В.В., Психа Б.Л., Базанова И.Б. // VIII Международная конференция Биоксидант. – Москва, 25-26 октября, 2006.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 115 статей, 52 тезиса докладов, 4 препринта и получены 5 авторских свидетельств.

Объем и структура. Диссертация состоит из введения, обсуждения результатов (главы I-IX), выводов, библиографического списка использованной литературы. Диссертация изложена на 383 страницах, включая 69 рисунков, 39 таблиц и списка литературы из 414 наименований.
СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Введение содержит разделы: постановка задачи и методология ее решения, область исследования, научная новизна, теоретическое и практическое значение работы, апробация результатов. В ведении изложены основы методологии предлагаемого подхода количественного исследования процессов цепного окисления углеводородов.

В работе предлагается новый подход к количественному исследованию цепного ингибированного и не ингибированного окисления углеводородов и углеводородных материалов, сочетающий как ²экспериментальный² так и ²расчетный² подходы. От первого он сохранил главное – объективность данных, получаемых путем проведения большого объема эксперимента, раскрывающего и характеризующего все ключевые реакции исследуемого механизма. Для максимального повышения оперативности исследования созданы специальные установки с автоматизацией ведения эксперимента, сбора и передачи данных на ЭВМ. От второго, ²расчетного² подхода, сохранены глубокий математический анализ экспериментальных данных и контроль за полнотой проведенного исследования. Исключены его слабые стороны – необходимость априорных предположений и допущений при постановке задачи, и, следовательно, неоднозначность получаемых решений.

Глава I посвящена выбору базовой схемы ингибированного окисления, которая была положена в основу методики. Из числа реакций, которые, по литературным данным, в принципе могут протекать в ингибированном окислении, был выбран тот их ²минимакс², который, с одной стороны, учитывает все значимые, типичные для этих классов ингибиторов, реакции, а, с другой стороны, содержит их минимальное количество для упрощения математического аппарата обработки экспериментальных данных, повышения точности и однозначности получаемых решений.

В результате была получена следующая схема реакций ингибированного фенолами и ароматическими аминами окисления углеводородов:

реакции

зарождения

цепей
Схема I

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

	Доклад по мерам развития конкуренции на рынках нефтепродуктов Монополизированная... Развитие конкуренции на рынках нефтепродуктов может быть обеспечено за счет увеличения объема нефтепродуктов, реализуемых на открытых...		Теория, методология и методы психологического исследования Целью курса является формирование у студентов профессиональной компетентности в области планирования и проведения теоретического...
	Примерная программа наименование дисциплины инструментальные методы исследования почв и растений Инструментальные методы исследования почв и растений является предшествующей дисциплиной для следующих дисциплин: история и методология...		Учебно-методический комплекс дисциплины методология и методы научного исследования разработчики Учебно-методический комплекс дисциплины методология и методы научного исследования
	Рабочая программа дисциплины в. Од. 2 Методология науки и методы... Целью освоения дисциплины «Методология науки и методы научных исследований» является формирование у магистрантов углубленных знаний...		Учебно-методический комплекс дисциплины «Методология и методы научного исследования» Учебно-методический комплекс дисциплины«Методология и методы научного исследования»
	Учебно-методический комплекс дисциплины «Методология и методы научного исследования»		Занятий Паспорт фонда оценочных средств по дисциплине «Методы и методология научного исследования»
	Ее Величества Реакции Цель: продолжить формировать умения учащихся в определении степени окисления элементов, процессов окисления и восстановления в овр;...		1. Понятие, предмет, метод и система криминологии Тема Методология и методы криминологических исследований. Организация криминологического исследования
	Рабочая программа дисциплины (модуля) Методология научного исследования Целями освоения дисциплины «Методология научного исследования» является научно-методологическое обеспечение аналитической компоненты...		И. С. Якиманская Методология и диагностика в психологическом исследовании Учебно-методическое пособие предназначено для студентов-психологов, слушателей специальности «Психология», а также всех, интересующихся...
	Учебно-методический комплекс дисциплины «Методология и методы организации научного исследования» Контрольный экземпляр находится на кафедре теории и методики профессионального образования		Учебно-методический комплекс дисциплины «Методология и методы организации научного исследования» Контрольный экземпляр находится на кафедре теории и методики профессионального образования
	Дисциплина: Электрохимические методы исследований Программа учебного курса «Электрохимические методы исследования» составлена в соответствии со стандартом основной образовательной...		Методические рекомендации по изучению дисциплины «Методология и методика... Цель освоения дисциплины «Методология и методика социологического исследования»

В области фундаментальной химической кинетики:

Похожие: