Электрохимический синтез 2,2'-дибензтиазолилдисульфида на переменном токе тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 02.00.05, кандидат технических наук Бакунин, Евгений Сергеевич

• Бакунин, Евгений Сергеевич
• кандидат технических наук
• 2013

Оглавление диссертации кандидат технических наук Бакунин, Евгений Сергеевич

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1 ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1 Синтез органических дисульфидов

1.1.1 Синтез органических дисульфидов с использованием кислорода и кислородсодержащих окислителей

1.1.2 Синтез органических дисульфидов с использованием галогенов в качестве окислителя

1.1.3 Синтез органических дисульфидов с использованием нитритов щелочных металлов в качестве окислителя

1.1.4 Синтез органических дисульфидов с использованием пероксидов в качестве окислителя

1.1.5 Синтез органических дисульфидов с использованием других химических окислителей

1.1.6 Синтез органических дисульфидов электрохимическими способами

1.2 Влияние нестационарных режимов на продукты электролиза

1.3 Оборудование для электросинтеза

1.4 Постановка задачи исследования

ГЛАВА 2 МЕТОДИКИ ЭКСПЕРИМЕНТА

2.1. Методика циклической вольтамперометрии

2.2 Методика проведения препаративного синтеза альтакса

2.3 Методика спектрофотометрического анализа

2.4 Методика определения температуры плавления

ГЛАВА 3 ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОГО ПОВЕДЕНИЯ 2-МЕРКАПТОБЕНЗТИАЗОЛАТНОГО АНИОНА МЕТОДАМИ ЦИКЛИЧЕСКОЙ ВОЛЬТАМПЕРОМЕТРИИ

3.1 Результаты исследования анодного окисления 2-меркапто-бензтиазолатного аниона методом циклической вольтамперометрии с линейной разверткой потенциала

3.2 Влияние частоты переменного синусоидального тока на электрохимическое поведение 2-меркаптобензтиазолатного аниона

3.3 Обсуждение результатов вольтамперных исследований и выводы

ГЛАВА 4 ПРЕПАРАТИВНЫЙ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЙ СИНТЕЗ 2,2'-ДИБЕНЗТИАЗОЛИЛДИСУЛЬФИДА НА ПЕРЕМЕННОМ ТОКЕ

4.1 Разработка конструкции электролизера

4.2 Исследование непрерывной корректировки реакционного раствора в зоне электродов

4.3 Исследование влияния частоты переменного синусоидального тока на технологические параметры процесса синтеза 2,2'-дибензтиазолил-дисульфида

4.4 Исследование влияния асимметрии переменного тока на технологические параметры процесса синтеза 2,2'-дибензтиазолилдисульфида

4.5 Обсуждение результатов препаративного синтеза 2,2'-дибенз-тиазолилдисульфида на переменном токе

4.4 Выводы

ГЛАВА 5 РАЗРАБОТКА ЛАБОРАТОРНОЙ ПРОПИСИ ПРОЦЕССА ПОЛУЧЕНИЯ 2,2'-ДИБЕНЗТИАЗОЛИЛДИСУЛЬФИДА НА ПЕРЕМЕННОМ ТОКЕ И РЕКОМЕНДАЦИИ ДЛЯ СОЗДАНИЯ ПИЛОТНОЙ УСТАНОВКИ

5.1 Разработка лабораторного способа электрохимического получения 2,2'-дибензтиазолилдисульфида на переменном токе

5.2 Разработка лабораторного способа очистки промывных вод в процессе синтеза 2,2'-дибензтиазолилдисульфида

5.2.1 Электродиализная очистка промывных вод

5.2.2 Электробаромембранная очистка промывных вод

5.3 Материальный баланс производства 1000 кг альтакса

5.4 Унифицированная технологическая схема синтеза альтакса на симметричном и асимметричном переменном токе

5.5 Некоторые технические характеристики аппаратов и машин, используемых в технологической схеме

Выводы

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Электрохимический синтез 2,2'-дибензтиазолилдисульфида на переменном токе»

Ускорители вулканизации, нашли широкое применение в резинотехнической промышленности, и, как правило, представляют собой сложные органические вещества, содержащие азот и серу. Их использование позволяет удешевить технологический процесс и увеличить производительность вулканизаци-онного оборудования, кроме того, многие из них улучшают механические свойства резиновых изделий, задерживают их старение и дают возможность выполнять такие производственные операции, которые были ранее невозможны. Одним из наиболее распространенных ускорителей вулканизации является 2,2'-дибенз-тиазолилдисульфид (альтакс).

Актуальность темы. В настоящее время ускоритель вулканизации резиновых смесей 2,2'-дибензтиазолилдисульфид (альтакс) получают в промышленности окислением 2-меркаптобензтиазола (каптакса) нитритом натрия в кислой среде. Такой процесс осложняется выделением 2 молей оксида азота (II) на 1 моль целевого продукта, кроме того, образуется сульфат натрия (800 кг/т), требующий дополнительной отмывки продукта, а затем и очистки больших объемов сточных вод (43 м /т).

Известны и другие химические способы получения альтакса, однако всем им присущи недостатки - низкая селективность процесса, образование значительных количеств побочных продуктов, необходимость применения опасных, ядовитых, а зачастую и дорогих катализаторов и растворителей, жестких условий проведения синтеза (высокая температура и давление), сложность управления процессом.

Альтернативой химическим способам получения альтакса является электрохимический синтез, позволяющий снизить отрицательное воздействие на окружающую среду за счет отказа от химических окислителей, а также возможности организации замкнутого цикла использования реагентов и полного исключения выбросов газообразных поллютантов. Кроме того, применение универсального окислителя и восстановителя - электрического тока позволит при необходимости переходить к производству других органических продуктов на том же оборудовании. Важным преимуществом электрохимического синтеза является наличие дополнительных возможностей управления ходом процесса: величина электродного потенциала, асимметрия, частота переменного или скважность импульсного тока.

Приведенные выше возможности электрохимических процессов не были в достаточной мере использованы применительно к разработке процесса получения альтакса. Следовательно, исследование электрохимического поведения аниона 2-меркаптобензтиазола и синтеза 2,2'-дибензтиазолилдисульфида на переменном токе является актуальной задачей.

Цель работы. Изучение электрохимического поведения 2-меркаптобензтиазолатного аниона, разработка прикладных аспектов синтеза 2,2'-дибензтиазолилдисульфида на переменном токе.

Для достижения поставленной цели были решены следующие задачи:

1. Исследование электрохимического поведения аниона 2-меркаптобензтиазола на платине методом циклической вольтамперометрии и определение условий проведения препаративного синтеза.

2. Изучение влияния частоты и асимметрии переменного тока на технологические характеристики (выход по току, затраты электроэнергии, производительность электролизера и качество целевого продукта) процесса синтеза 2,2'-дибензтиазолилдисульфида на переменном токе и установление эффективных режимов его проведения.

3. Изучение закономерностей непрерывного поддержания концентрации анионов 2-меркатобензтиазола в зоне электродов на заданном уровне и оценка влияния непрерывной корректировки реакционного раствора на качество целевого продукта.

4. Разработка лабораторного способа и рекомендаций для опытно-промышленной реализации процесса получения альтакса на переменном токе с замкнутым циклом использования воды и реагентов.

В работе использованы следующие методы исследования: метод циклической вольтамперометрии с линейной разверткой потенциала; метод циклической