Краткий паспорт специальности
| Вид материала | Исследование |
- Краткий паспорт научной специальности, 146.57kb.
- Паспорт специальности, 650.93kb.
- Публичный отчет моу сош №6 за период 2008/2009 учебный год. Краткий паспорт, 407.4kb.
- Паспорт специальности, 66.56kb.
- Китайской Народной Республики дипломатический паспорт, служебный паспорт, обычный паспорт, 351.87kb.
- Паспорт специальности, 85.97kb.
- Паспорт специальности, 127.34kb.
- Паспорт специальности, 61.47kb.
- Уніфікований паспорт музею, 76.54kb.
- Паспорт специальности 01. 02. 05 Механика жидкости, газа и плазмы Шифр специальности:, 20.82kb.
. ОСНОВНАЯ ПРОГРАММА-МИНИМУМ
Предисловие
Кандидатский экзамен по специальности - это неотъемлемая часть государственной аттестации научных и научно-педагогических кадров.
Нефтехимия - наука об использовании углеводородов, содержащихся в нефти, битуминозных породах, а также в природном и попутном газах, в качестве сырья для химической промышленности (далее углеводороды) - приобретает с каждым годом все большее значение. Нефтехимическая промышленность - это крупнейшая отрасль народного хозяйства.
Технология переработки и технические средства для переработки углеводородов, это: процессы и аппараты для первичной и вторичной переработки нефти, вакер-процесс, процесс-Гуури, синтез циолитов, технологические линии переработки нефти и газа, отдельные участки технологических линий, установки и оборудование для частичной или глубокой переработки углеводородов в заводах и минизаводах, разработка оптимальных конструктивно-технологических параметров и режимов переработки сырья и.т.д.
Углеводороды нефти стали важнейшим сырьем современной химической и нефтехимической промышленности. Значительные успехи в области химии углеводородов, широкое использование катализаторов привели к созданию новых вторичных методов переработки нефти для получения качественного моторного, дизельного, реактивного топлива и смазочных масел, а также новых технологических, преимущественно каталитических процессов в основном органическом синтезе.
Вопросы индивидуального состава углеводородных компонентов нефти, понимание механизмов химических реакций углеводородов, знание основ катализа и теория подбора катализаторов имеют первостепенное значение для современного специалиста в области нефтехимии.
Экзаменующийся должен показать высокий уровень теоретической и профессиональной подготовки, знание общих концепций и методологических вопросов нефтехимии и нефтегазопереработки, истории их формирования и развития, глубокое понимание основных разделов нефтехимии и нефтепереработки, основные существующие и перспективные технологические линии, процессы, аппараты и установки для переработки нефтехимического сырья, уметь применять свои знания для решения исследовательских и прикладных задач.
Введение
Нефтехимия, как область современной химической науки. Ее история, современное состояние, научные задачи и перспективы развития. Значение нефти в народном хозяйстве. Ресурсы и размеры добычи и переработки нефти и природного газа в России и за рубежом. Нефтеперерабатывающая и нефтехимическая промышленность и ее ведущая роль в экономике развитых стран и нашей республики. Современные нефтеперерабатывающие и газоконденсатные заводы, их технологические линии, новые процессы переработки нефти (вакер-процесс, процесс-Гуури, синтез цеолитов и т.д.) республики и зарубежья.
1.1. Химический состав и свойства нефти
Происхождение нефти. Генезис и химическая эволюция нефтей. Нефтематеринское вещество и его преобразование в нефть. Процесс нефтеобразования и химический состав нефти. Влияние температуры и природных катализаторов. Современные взгляды. Минеральная теория происхождения нефти.
Свойства, состав и классификация нефтей. Физические свойства нефтей. Химический состав нефти. Фракционный состав нефти. Элементный и групповой состав нефтей. Химическая классификация нефтей. Классификация нефтей в России.
Методы исследования нефтей. Физические и физико-химические методы. Ректификация. Хроматографические методы. Термическая диффузия. Молекулярная спектроскопия в анализе углеводородных смесей. Инфрокрасные и ультрафиолетовые спектры поглощения. Спектры комбинационного рассеяния. Молекулярная масс-спектроскопия. Ядерно-магнитный и парамагнитный резонанс. Модельные углеводороды (эталоны). Индивидуальный углеводородный состав низших фракций нефти. Структурно-групповой состав высших фракций нефти.
Исторический обзор исследований по химии углеводородов нефти. Работы Д.И.Менделеева, В.В.Марковникова, Д.П.Коновалова, Н.Д.Зелинского, С.С.Наметкина, В.А.Казанского, Г.С.Лансберга, А.В.Топчиева и др. Работы по проекту №6 Американского нефтяного института, исследования Устермана и Флюгтера, Ван Неса, Ван Вестена, Н.К.Надирова и др.
Нефтяные углеводороды ряда алканов. Физические и химические свойства алканов нормального и разветвленного строения. Алканы в нефтях. Газообразные алканы. Природный газ. Жидкие и твердые алканы. Парафин и церезин. Изопренаны нефти.
Циклоалканы нефти. Углеводороды ряда циклопентана и циклогексана. Содержание в нефтях. Важнейшие реакции. Синтез модельных углеводородов. Бициклические углеводороды нефти. Конденсированные и мостиковые би- и полициклические углеводороды. Аламантан и его гомологи. Тритерпаны и стераны. Термодинамическая устойчивость цикланов. Конформационный анализ циклических углеводородов.
Ароматические углеводороды нефти. Типы ароматических углеводородов нефти и их определение в нефтях.
Сернистые соединения нефти. Характеристика сернистых соединений и их определение в нефтях. Перспективы их практического использования. Содержание серы в различных нефтях и нефтепродуктах.
Азотистые соединения нефти. Характеристика и определение в нефтях.
Кислородные соединения нефти. Нефтяные кислоты. Характеристика и содержание в нефтях.
Смолистые и асфальтовые вещества в нефти. Разделение и характеристика.
Металлосодержащие соединения нефти. Порфирины. Микроэлементы.
1.2. Взаимные превращения углеводородов нефти
Термическая деструкция углеводородов. Термодинамика и кинетика распада углеводородов различных классов и молекулярных масс. Свободно-радикальный механизм термического крекинга углеводородов. Радикально-цепные реакции. Основные типы реакций свободных радикалов. Состав продукта распада высших углеводородов. Влияние температуры и давления на состав продуктов распада. Промышленный пиролиз метана и жидких нефтепродуктов. Новые способы осуществления термической диструкции (плазмохимические, термоконтактные и др.).
Катализ в нефтехимии. Общие сведения о каталитических методах переработки нефти и нефтяных углеводородов. Специфические особенности разных областей катализа: гомогенный, гетерогенный и микрогетерогенный. Адсорбция. Активные центры. Основные типы гетерогенных катализаторов в нефтехимических процессах. Кислотно-основной катализ. Гомогенный катализ. Катализ ионами и комплексами. Ферментативный катализ. Кинетические методы исследования реакций и катализаторов. Микрокинетические факторы в катализе. Моделирование процессов. Методы оптимизации процессов.
Дегидрирование. Дегидрирование алканов, алкенов, циклопентановых и циклогексановых углеводородов. Термодинамика и механизм. Каталитическое и термическое дегидрирование. Дегидрирование в присутствии акцекторов водорода (кислорода и др.). Современные методы получения этилена, бутиленов, бутадиена и изопрена.
Дегидроциклизация. Дегидроциклизация алканов, алкилароматических и других углеводородов. Термодинамика, ктализаторы, механизмы. Влияние строения и молекулярной массы алканов на скорость образования ароматических углеводородов. Практическое использование реакций для получения ароматических углеводородов.
Изомеризация. Изомеризация с изменением углеродного скелета, а также положение кратных связей. Механизм реакций. Природа катализаторов. Изомеризация алканов, циклоалканов, алкилароматических углеводородов и алкенов.
Алкилирование. Алкилирование олефинами ароматических углеводородов и разветвленных алканов. Термодинамика и катализаторы. Кинетика и механизмы каталитического алкилирования. Термическое алкилирование.
Димеризация и олигомеризация олефинов. Катализаторы, условия, механизмы. Состав и строение получающихся продуктов. Практическое использование реакций для получения олигомеров и мономеров.
Метатезис алкенов. Гомогенные и гетерогенные катализаторы. Механизм. Влияние положения кратной связи. Перспективы практического использования.
Каталитический крекинг. Строение алюмосиликатов и природа их каталитической активности. Роль протонной и апротонной кислотности. Цеолиты. Основные реакции, катализируемые алюмосиликатами. Особенности каталитического крекинга углеводородов различных типов. Состав продуктов каталитического крекинга. Механизм реакций каталитического крекинга.
Каталитический риформинг. Бифункциональные катализаторы, их состав и природа каталитической активности. Основные реакции углеводородов в условиях каталитического риформинга (изомеризация, дегидроизомеризация, дегидроциклизация, дегидрирование, гидрокрекинг). Механизмы превращений углеводородов в условиях каталитического риформинга. Влияние водорода и режимных условий на протекание различных реакций. Состав продуктов каталитического риформинга и их использование.
Гидрокрекинг и гидрогенизация. Катализаторы и условия. Механизмы. Поведение различных углеводородов при гидрокрекинге и гидрогенизации. Практическое использование гидрогенизационных процессов.
Назначение и развитие процессов очистки нефтяного сырья.
Щелочная и кислотная очистка светлых дистиллятов. Адсорбционная и каталитическая очистка светлых нефтепродуктов. Развитие процессов депарафинизации нефтяного сырья. Депарафинизация дизельных топлив карбамидом. Депарафинизация остаточных нефтяных фракций. Назначение процесса и пути использования продуктов. Деметаллизация. Очистка нефтяных остатков от металлоорганических соединений. Пути развития процесса гидрообессеривания остатков. Побочные продукты процесса, пути утилизации.
1.3. Процессы и аппараты переработки нефти. Получение
функциональных производных углеводородов
в технологических установках
Окисление. Теоретические основы процессов окисления. Цепные реакции. Окислители и окисляющие агенты. Окисление молекулярным кислородом. Закономерности окисления углеводородов различных типов (алканы, изоалканы, алкены, циклоалканы, арены). Катализаторы и условия окисления. Кинетические закономерности и механизмы гомогенного и гетерогенного окисления. Окисление в жидкой и паровой фазе. Получение из метана и его гомологов формальдгида, уксусной кислоты, высших жирных кислот и спиртов. Получение из олефинов эпоксисоединений, малеинового ангидрида, ацетальдегида, акролеина. Получение из циклоалканов циклогексанола, циклогексанона, циклододеканола, адипиновой кислоты. Получение из ароматических и алкилароматических углеводородов гидроперекисей, фенола, ацетона, молеинового и фталевого ангидридов, терефталевой кислоты. Окислительный аммонолиз углеводородов, получение акрилонитрила. Процессы окислительной конверсии метана и других углеводородов в смеси окиси углерода и водорода (синтез - газ).
Гидратация. Гидратация алкенов и ацетилена. Гидродинамика, катализаторы и механизмы реакции гидратации. Синтез этанола, изопропанола, втор.- и трет. бутанолов, ацетальдегида.
Карбонилирование (синтезы на основе оксида углерода). Термодинамика, катализаторы, условия и механизм синтезов из СО и Н2. Синтез метанола, метана, высших алифатических углеводородов. Синтез альдигидов и спиртов С3 - С9 из олефинов, СО и Н2 (оксосинтез). Синтез карбоновых кислот и их эфиров на основе окиси углеродов и олефинов. Перспективы синтезов с использованием окиси и двуокиси углеродов.
Галогенирование. Галогенирующие агенты, катализаторы и инициаторы, условия галогенирования. Ремическое, фотохимическое и окислительное галогенирование и механизмы этих реакций. Галогенирование парафинов, олефинов, ацетилена, ароматических углеводородов. Получение винилхлорида, аллилхлорида, дихлорэтилена.
Нитрование. Нитрование алканов, циклоалканов и аренов.
Сульфирование, сульфатирование, сульфокисление и сульфохлорирование. Сульфоагенты и условия их применения. Механизмы реакций. Получение алкилсульфонатов, додецилбензолсульфоната, алкилсульфатов. Их значение в синтезе поверхностно-активных веществ. Основные типы ПАВ (анионные, катионные, неионогенные, амфолитные), пути их синтеза на основе нефтяного сырья. Области применения, включая нефтедобычу.
1.4. Комплексная переработка нефти
Нефтеперерабатывающая и нефтехимическая промышленность. Формы организации нефтеперерабатывающих и нефтехимических производств. Их комбинирование и объединение в комплексы. Основные виды товарных продуктов переработки нефти: жидкие топлива и масла, мономеры, полупродукты для ПАВ. Исчерпывающая переработка нефти, утилизация побочных продуктов и отходов. Проблемы и процессы защиты окружающей среды. Технология и технические средства для комплексной переработки нефти и газа.
Литература
1. Надиров Н.К., Хахаев Б.Н., Сериков Т.П., Уразгалиев Б.У. Новые нефти Казахстана и их использование. Нефти полуострова Бузачи. Алма-Ата, 1979.-160с.
2. Надиров Н.К., Вахитов Г.Г., Сафронов С.В. и др. Новые нефти Казахстана и их использование. Нефти Мангышлака. Алма-Ата, 1981.-247с.
3. Надиров Н.К., Вахитов Г.Г., Сафронов С.В., Дергачев А.А. и др. Новые нефти Казахстана и их использование. Технология повышения нефтеизвлечения. Алма-Ата, 1982.-276с.
4. Надиров Н.К., Уразгалиев Б.У. Хахаев Б.Н. и др. Новые нефти Казахстана и их использование. Подселевые нефти Прикаспийской впадины. Алма-Ата, 1983.-304с.
5. Надиров Н.К., Каширский А.И., Хуторный В.В., Уразгалиев Б.У. Новые нефти Казахстана и их использование. Техника и технология нефтепроводного транспорта. Алма-Ата, 1983.-200с.
6. Сюняев З.И. Химия нефти. -Л.: Химия, 1984.
7. Надиров Н.К., Котова А.В., Камьянов В.И. и др. Новые нефти Казахстана и их использование. Металлы в нефтях. Алма-Ата, 1984.-448с.
8. Надиров Н.К., Тугунов П.И., Уразгалиев Б.У. Новые нефти Казахстана и их использование. Трубопроводный транспорт вязких нефтей. Алма-Ата, 1985.-264с.
9. Надиров Н.К., Закумбаева Г.Д., Ксандопуло Г.И. и др. Новые нефти Казахстана и их использование. Использование вторичного углеводородного сырья. Алма-Ата, 1987.-240с.
10 Надиров Н.К. Нефть и газ Казахстана. В 2-х томах. Алматы, 1995. Т.1.-395с.; Т.2-400с.
11. Проскуряков В.А., Драбкина А.Е. Химия нефти и газа. -Л.: Химия, 1989.
12. Дияров И.Н., Батуева И.Ю. и др. Химия нефти./Руководство к лабораторным работам. -Л.: Химия, 1990.
13. Магарил Р.З. Теоретические основы химических процессов переработки нефти. -М.: Химия, 1985.
14. Тимофеев В.С., Серафимов А.А. Принципы технологии основного органического и нефтехимического синтеза. -М.: Химия, 1992.
15. Лебедев Н.Н., Манаков М.Н., Швец В.Ф. Теория технологических процессов основного органического синтеза. -М.: Химия, 1975.
16. Огородников С.К. Справочник нефтехимика. В 2-х томах. Т.1,2. -Л.: Химия, 1978.
17. Паушкин Я.М., Адельсон С.В., Вишнякова Т.П. Технология нефтехимического синтеза. В 2-х частях. Ч.1,2. -М.: Химия, 1973.
18. Лебедев Н.Н. Химия и технология основного органического синтеза. -М.: Химия, 1988.
19. Трубопроводный транспорт вязких нефтей Катализаторы органического синтеза. В 2-х частях. Ч.1,2. Алматы: Гылым, 1992.
20. Трубопроводный транспорт вязких нефтей Казанский Б.А. Каталитические превращения углеводородов. -М.: Наука, 1998.
21. Сериков Т.П. Перспективные технологии переработки нефтей Казахстана: Монография.- Алматы: Гылым, 2001. – 276 с.
22. Сериков Т.П., Оразбаев Б.Б. Технологические схемы переработки нефти и газа в Казахстане (часть 1): / Под ред. Акад. Сюняева З.И./ Учебное пособие для вузов.- Атырау: 1993. –116 с.
23. Сериков Т.П., Оразбаев Б.Б., Джигитчеева К.М. Технологические схемы переработки нефти и газа в Казахстане (часть 2): / Под ред. Акад. Сюняева З.И./ Учебное пособие для вузов.- Атырау: 1994. –179 с.
24. Сериков Т.П., Джусупова А.А. Технологические схемы переработки нефти и газа в Казахстане (часть 3).- Алматы: Эверо.- 2000.- с. 198.
25. Надиров Н.К. Высоковязкие нефти и природные битумы. Монография в 5-ти томах.- Алматы, 2001.
. ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ПРОГРАММА-МИНИМУМ