«Осёл, знающий дорогу, стоит большего, чем прорицатель, гадающий наугад».
Victor Marie Hugo. 26.02.1802-22.05.1885.
«Режимные (рецептурные) карты определяют жесткую последовательность действий, тем самым регламентируя качество получаемой продукции».
Казалось бы, чего проще – лей, как велено, насыпай, как сказано, градус не понижай, давление не повышай. А где взять эту бумажку, в которой будет написана эта последовательность? В ряде случаев бумажки охраняются как рецепт кока-колы, когда в нее кокаин добавляли из листьев коки. И ладно бы, если бумажка являлась только коммерческой тайной компании, но иногда и государство считает, что его охрана бумажке не помешает.
На примере нескольких совершенно перпендикулярных друг к другу продуктов попробуем пояснить, как с использованием знаний методов специальной химии в общем и обычной химии в частности сделать сказку былью. Кто забыл, напоминаю, что специальная химия это не о технологии, а о методах получения информации о технологии. Шутка или почти шутка.
Вот эти продукты по одному блогу на каждый, если, конечно, по третьему милиция не остановит.
- сополимер этилен и винилацетата, а по-ихнему EVA входит в пакет депрессорно-диспергирующих присадок к дизельному топливу;
- высокодиспергируемый диоксид кремния, а по-ихнему HDS, как высокоэффективный наполнитель для резиновых смесей;
- полиакрилонитрил для углеродного волокна сверхвысокой прочности, а по-ихнему, как PAN for ultra-high tenacity carbon fiber.
Keroflux от BASF или Dodiflow от Clariant, есть и другие лидеры из таблички по пакетам ДДП для дизеля, чтобы не залезать в дебри, сконцентрируемся на этих двух и только на СЭВ, для понимания рецептурной химии этого более, чем достаточно.
Каждый законопослушный пакет присадок имеет MSDS – паспорт безопасности материала (Material Safety Data Sheet), в котором прописано, что это смесь полимеров в высококипящих углеводородах с добавлением нескольких модификаторов (диспергаторов). Вы можете сами в этом убедиться, так как все MSDS на коммерческие ДДП есть в сети и на русском, и на нерусском.
Казалось бы, ну что в этих ДДП охранять? Еще и вносить в список непубличной информации, который регулярно оформляется.
Модификаторы в MSDS указаны по «фамилиям», легко понять кого и сколько насыпано или налито, т.к. есть %. Обычно их 2-3 штуки, но в этих 2-3 может быть еще столько же. «Фамилии» только у нафталина и еще нескольких звучат отчетливо, а у остальных не очень, но это не самая большая проблема.
Растворители, один или несколько, в MSDS указаны, но «фамилии» звучат не очень отчетливо, хотя и понятно, что это нефрасы с концом кипения более легким, чем у дизеля, который на заправке. Ключевым словом является «или растворители». Это подводные грабли номер 1, и мы обязательно на них наступим, далее по тексту.
СЭВ в MSDS могут обозначить, ethylene copolymer and vinyl acetate, а могут и не обозначить, все как в фильме «ДМБ»: - Видишь суслика?.. - Нет... - И я не вижу... А он есть! Чего вам точно не напишут про СЭВ, так это молекулярную массу и содержание винилацетата, и есть ли еще мономер, кроме винилацетата. Это подводные грабли номер 2.
С каких граблей начнем? Предлагаю начать с номера 2.
Отлично знаем о влиянии молекулярной массы и содержания ВА:
- СЭВ с низкой молекулярной массой и высоким содержанием ВА – это Mn = 1.800-2.900 и ВА = 32-38% масс. влияют на замедление роста кристаллов парафинов;
- СЭВ с высокой молекулярной массой и низким содержанием ВА – это Mn = 4.500-6.000 и ВА = 20-24% масс. влияют на образование центров кристаллизации парафинов, т.е. стимуляторы роста;
- СЭВ промежуточных разностей Mn = 2.900-4.500 и ВА = 24-32% масс. - это как цветы в проруби.
В последствии это полуэмпирическое правило применили к дизелям прямогонным и вторичных процессов. Дизельная фракция вторичных процессов более чувствительны к действию присадок, чем фракция от первичных процессов. Это правило они получили, набирая статистику по дизелю, получаемому из одной и той же нефти, потом переходили на следующую нефть. Именно поэтому лидеры из таблички достаточно точно по хроматограмме ДТ выполняют подбор СЭВ с тем или иным молекулярным весом и содержанием ВА, а заодно и модификаторов (диспергаторов).
А где же грабли номер 2? - спросит любознательный читатель. А они грабли в том, что кашу из молекулярных весов СЭВ делать не нужно. Синтез должен вестись на максимальную уномодальность кривой Гауса, соответственно и цветов в проруби, т.е. промежуточных разностей должно быть не много. Получение максимально узкого одногорбого Гаусса и определяется режимной (рецептурной) картой. Азбука, которую все знают: температура, давление, скорость дозирования ВА (если не прописана единовременная подача), скорость дозирование инициатора, время реакции. Все азбуку знают, но не у всех получается узкое распределение молекулярной массы, поэтому подсказка: постоянство концентрации этилена в растворителе, постоянство температуры в реакционной массе.
Соотношение ВА и растворителя знать совсем не обязательно, мешалка сама вам расскажет об этом, если выбрали неверно. Шутка или почти шутка.
Переходим к граблям номер 1. Внимательно прочитавшие подсказку увидели знакомые буквы про растворитель, а также в MSDS говорилось, что с растворителями рака заводят за камень.
Следите за руками. Сополимеризацию можно вести в ароматических растворителях бензол и его хвостатые, одно, двух и трех метильные родственники, а можно в алифатических, всякие разные гексаны гептаны и т.д. При получении СЭВ для электропроводящих композитов сополимеризацию ведут в тетрагидрофуране или диметилкарбонате https://enky-afina.ru/bazovyj-proekt-n32 Мы увлеклись и потеряли нить, так как речь не о многообразии, а об универсальности.
Для каждого растворителя условия синтеза СЭВ будут отличаться, но аппаратурное оформление реакторного блока, конденсации паров и сепарации улетевшего растворителя, а также дегазацию реакционной массы, можно выполнить unisex, т.е. практически для любого растворителя.
Опять немного азбуки, растворитель из реакционной массы отгоняют, например, пленочный испаритель и остается СЭВ, который и реализуется. Зачем покупателю возить 50% растворителя, если он потом сам этот СЭВ у себя и растворит, когда готовит присадку и модификаторы (диспергаторы) добавит. Некоторые покупают СЭВ в растворителе, чтобы не связываться с плавлением. Основной критерий - температура вспышки, т.е. если у растворителя, в котором вели синтез температура вспышки ниже, чем допускается для присадки, то его нужно отогнать, а если не ниже, то не нужно отгонять.
Казалось бы, сама госпожа очевидность, бери дизель и веди в нем сополимеризацию, и не нужно ничего отгонять на дорогущем пленочном испарителе и не нужно делать регенерацию растворителя после того, как его отогнали от реакционной массы, в чем сварил сополимер, в том и продал.
Читатель устал и спрашивает, где грабли №1. Выше было сказано: условия синтеза в разных растворителях различаются, а при получении узкомодальных - тем более. Дизель или керосин имеют в своем составе и алифатические, и ароматические, значит и синтез должен быть unisex, а не только аппаратурное оформление. Ведение синтеза в растворителе, который не потребуется отгонять и при этом получать СЭВ с максимально узким одногорбым Гауссом и определяется режимной (рецептурной) картой.
Отечественные разработчики ДДП, до конца 1980-х годов по технологическим практикам и принципам мало отличались от зарубежных коллег. Для периодического процесса получения СЭВ ВНИИНП являлся полноправным владельцем однореакторной схемы, DuPont – двух реакторной, но после прихода конкурентов, дата прихода указана в табличке, дистанция между нашими и ненашими увеличилась кратно.
СЭВ по технологии ВНИИНП работает в Ангарске, мощность около 500 т/год, технология, расходы, аппаратурное оформление, вот тут: Раздел 43, стр. 269-278 https://enky-afina.ru/f/219_proizvodstvo_produkcii_tonkogo_organicheskogo_sinteza_2021g.pdf
И в заключении, ГОСТ 30333-2007 - это точная копия MSDS для России и участников ЕАЭС.
Гадецкий А. Блог написан без использования ИИ.
