nature-2022_04(94)

№ 4 (94) апрель, 2022 г. ФИЗИЧЕСКАЯ ХИМИЯ ИЗУЧЕНИЕ СОВМЕСТИМОСТИ ВОДОРАСТВОРИМОГО АЦЕТАТЦЕЛЛЮЛОЗЫ И ЖЕЛАТИН В ВОДНЫХ РАСТВОРАХ МЕТОДОМ ВИСКОЗИМЕТРИИ Сагдуллаев Бахтияр Убайдуллаевч доц. кафедры физической химии Национального университета Узбекистана имени Мирзо Улугбека, Республика Узбекистан, г. Ташкент, Вузгородок Муяссарова Райхона Икрамовна магистрант кафедры физической химии Национального университета Узбекистана имени Мирзо Улугбека, Республика Узбекистан, г. Ташкент, Вузгородок E-mail: [email protected] Яркулов Ахрор Юлдашевич доц. кафедры физической химии Национального университета Узбекистана имени Мирзо Улугбека, Республика Узбекистан, г. Ташкент, Вузгородок E-mail: [email protected] Умаров Бахром Сманович преподаватель кафедры физической химии Национального университета Узбекистана имени Мирзо Улугбека, Республика Узбекистан, г. Ташкент, Вузгородок Акбаров Хамдам Икромович д-р хим. наук, профессор зав. кафедры физической химии Национального университета Узбекистана имени Мирзо Улугбека Республика Узбекистан, г. Ташкент, Вузгородок STUDYING THE COMPATIBILITY OF WATER-SOLUBLE CELLULOSE ACETATE AND GELATIN IN AQUEOUS SOLUTIONS BY THE METHOD OF VISCOMETRY Baxtiyor Sagdullaev Docent of the Physical chemistry Chair of Mirzo Ulugbek National University of Uzbekistan, Uzbekistan, Tashkent, Vuzgorodok Raykhona Muyassarova Master of the Physical chemistry Chair of Mirzo Ulugbek National University of Uzbekistan, Uzbekistan, Tashkent, Vuzgorodok Akhror Yarkulov Docent of the Physical chemistry Chair of Mirzo Ulugbek National University of Uzbekistan, Uzbekistan, Tashkent, Vuzgorodok Bakhrom Umarov Lecturer of the Physical chemistry Chair of Mirzo Ulugbek National University of Uzbekistan, Uzbekistan, Tashkent, Vuzgorodok _________________________ Библиографическое описание: ИЗУЧЕНИЕ СОВМЕСТИМОСТИ ВОДОРАСТВОРИМОГО АЦЕТАТЦЕЛЛЮЛОЗЫ И ЖЕЛАТИНА В ВОДНЫХ РАСТВОРАХ МЕТОДОМ ВИСКОЗИМЕТРИИ // Universum: химия и биология : электрон. научн. журн. Сагдуллаев Б.У. [и др.]. 2022. 4(94). URL: https://7universum.com/ru/nature/archive/item/13342

№ 4 (94) апрель, 2022 г. Khamdam Akbarov Doctor of Chemical sciences, professor, Physical chemistry head of Chair of Mirzo Ulugbek National University of Uzbekistan, Uzbekistan, Tashkent, Vuzgorodok АННОТАЦИЯ Методом вискозиметрии исследована совместимость водорастворимого ацетатцеллюлозы с желатиной в водной среде. Показано, что приведенная и характеристическая вязкости растворов имеют положительные отклонение от аддитивности, что свидетельствует о совместимости данной системы в водных растворах. ABSTRACT The сompatibility of water-soluble cellulose acetate with gelatin in aqueous medium was investigated by viscosimet- rical method. It is shown that reduced and characteristic viscosityies of solutions have positive deviations from additivity, what indicated on the compatibility of this system in aqueous solutions. Ключевые слова: ВРАЦ, желатина, вискозиметр, приведенная и характеристическая вязкость, вода. Keywords: WSCA, gelatin, viscosimeter, reduced and characteristic viscosities, water. ________________________________________________________________________________________________ Для оценки взаимной совместимости макро- Введение. Применение в различных областях молекул наиболее приемлимим методом является производства полимерных материалов становится изучение вязкости смесей полимеров в разбавленных более интенсивным, однако, применение этих мате- растворах при различных условиях. Этот метод изу- риалов должно быть без вредным с экологической чение характера взаимодействие макромолекул в точки зрения т, е они должны отвечать таким требо- растворах был широко представлен в работe [2] и ваниям как гигроскопичность, легкая разлагаемость показано, что степень совместимости полимеров в живых организмах и природе. Одним из решением связаны больше всего со способностью сворачивае- этого вопроса является применение материалов на мости макромолекул в результате взаимодействии основе эфиров целлюлозы и композиционных мате- полимеров различной природы, а также в данном риалов на их основе [1]. Однако, физико-химические случае немаловажным является присутствие молекул свойства таких систем связаны со степенью взаимо- растворителя. действие исходных компонентов в растворах и кон- Известно, что одним из способов решения этого денсированном состоянии. вопроса, как уже отмечаемо, является использование Целью данной работы является изучение вза- вискозиметрических данных, согласно которым имной совместимости водорастворимой ацетатцел- отталкивающие взаимодействия вызывают сжатие люлозы (ВРАЦ) и желатин в водных растворах ме- клубков макромолекул, в результате чего вязкость тодом вискозиметрии. растворов механических смеси полимеров оказыва- ется ниже значений, вычисленных из предположения Объектами исследование были использованы аддитивности. Если же наблюдается противополож- ВРАЦ со степенью замещения и полимеризации ный эффект, то считается, что имеет место положи- 0,5-0,6 и очищенный производственный желатин со тельное взаимодействие. средней молекулярной массой 125000. Вязкость Результаты исследование зависимости приве- растворов измерены на вискозиметре типа Убеллоида, денной вязкости растворов механических смесей позволяющего проводить разбавление раствора в ВРАЦ и желатины при различных температурах самом вискозиметре. С учетом полиэлектролитного приведены на рис. 1. Как видно из рисунка, при на- характера желатины в качестве растворителя приме- чальных содержаниях желатин (до 40-60 %) в смеси няли 0,1% водный раствор NaCI. наблюдается положительное отклонение вязкости от линии аддитивности, что доказывает наличие Известно, что свойства растворов полимеров положительного взаимодействия между различными во многом зависят от характера взаимодействия их макромолекулами ВРАЦ и желатины, связанное, по макромолекул с молекулами растворителя. Этот всей вероятности, за счет различных функциональных вопрос становится ещё более интересным в случае групп, имеющихся в макромолекулах обоих компо- изучение композиционных материалов, состоящих из нентов в результате чего размер макромолекул может полимеров различной природы, изучение которых возрастать. Однако, при более больших содержаниях дает такие ценные данные как по взаимной совме- желатины в смеси вязкость смесей уменьшается и стимости компонентов как в растворе, так и в конден- наблюдается некоторое отрицательное отклонение сированном состоянии, которое и может обозначить от аддитивности. предполагаемые области их применения в науке и технике. 29

№ 4 (94) апрель, 2022 г. Рисунок 1. Зависимость приведенных вязкостей смесей ВРАЦ и желатин в водных растворах при различных температурах (0С) Причиной подобного рода изменения вязкости, Для более подробного выяснения выше сказан- по-видимому, является превалирующая роль макро- ного предположения, построены зависимости [η] молекул желатины относительно меньшей молекуляр- от состава смеси (рис.2), которые ещё более ярче вы- ной массой. В данном случае необходимо учитывать ражает степени взаимодействие молекул в подобны и роль растворителя, полярные молекулы которого тройных системах. Как видно из полученных дан- могут образовывать и микрогидраты разного состава ных, [η] растворов смесей ВРАЦ-желатина во всех в зависимости от состава смеси. Из этих же данных изученных температурах, как в случае приведенной видно, что с увеличением температуры приведенная вязкости, при малых содержаниях желатины в смеси вязкость растворов смесей различного состава моно- имеют достаточно сильное положительное отклоне- тонно понижается. ние от аддитивности с последующим переходом в отрицательную область отклонений. Рисунок 2. Зависимость характеристической вязкости [η] водных растворов смесей ВРАЦ и желатин при различных температурах (0С) 30

№ 4 (94) апрель, 2022 г. Однако, с увеличением температуры подобное ных факторов. В связи с чем были построены зави- отклонение становится менее выраженным или даже симости Δi/Δ[η] от состава смеси по методу Зелен- переходит в область положительного отклонения [η]. гера и Хайдингисфельда [3], где Δi - разность [η] На основании этих данных можно предположить о смеси и [η]ид и Δ[η] - разность [η] исходных полиме- совместимости макромолекул ВРАЦ и желатины ров. в водных растворах. Из данных рис.3 видно, что зависимость Δi/Δ[η] Известно, что иногда полученные выводы по от состава смеси полностью отражает результаты за- совместимости полимерных систем по иногда могут висимости ηпр и [η] растворов от состава. Однако, приводить к ошибочным результатам, так как совме- как утверждают сами авторы, и этот метод иногда стимость зависит от многих, иногда противополож- дает ошибочные результаты. 2Δi/Δ[ɳ] 25 30 1,5 35 1 40 0,5 0 ВРАЦ 20 40 60 80 Желатин -0,5 -1 Рисунок 3. Зависимость параметра Δi /Δ[η] от состава смеси при различных температурах(0С) Поэтому нами были проведены расчеты по ме- Из рис.4 видно, что вычисленные результаты тоду Кригбаума и Уолла [3] согласно которого, ин- Δbij для переменного состава смеси почти подтвер- формация о взаимодействия полимерных молекул ждают экспериментальные и теоретические данных может быть получена из сравнения эксперименталь- по вискозиметрии. Как отмечено выше отрицатель- ных значений bij и вычисленных теоретически. ные значения Δbij обнаруживается в системах, состо- ящих из не совместимых полимеров, в то время как Δbij = bij - bij ид положительные значения Δbij относятся к притяга- тельным взаимодействиям и совместимости. Как где bij – параметры взаимодействия между различ- видно из рис.4, наиболее сильное отрицательное от- ными молекулами, bij ид – идеальные параметры клонение от аддитивности наблюдается при относи- взаимодействия между различными молекулами. тельно малых содержаниях ВРАЦ в смеси. Так же интересно отметит то, что влияние температуры на bij ид = (bii * bjj)0,5 ход кривых является достаточно хаотичным, что указывает, по-видимому, на некоторую особенность где bii и bjj ид –параметры взаимодействия между степени взаимодействия обновленную природой ком- одинаковыми молекулами. понентов, процессами микрогидратации или микро- сольватации и др. bii = K [ɳi]2 bjj = K [ɳj]2 где K – константа Хаггинса, [ɳi] и [ɳj] – характери- стические вязкости полимеров. 31

№ 4 (94) апрель, 2022 г. Δbij 25 30 1 35 0,8 40 0,6 0,4 0,2 0 ВРАЦ 20 40 60 80 Желатин -0,2 -0,4 -0,6 -0,8 -1 Рисунок 4. Зависимость параметра Δ bij от состава смеси ВРАЦ-желатин при различных температурах (0С) На основании выше приведенных данных можно системы ВРАЦ – карбо-оксиметил-крахмал, которое предположить, что совместимость системы ВРАЦ – ране было представлено [4]. желатина зависит от состава смеси в отличие от Список литературы: 1. Рахмонбердиев Г.Р. Физиологически активные полимеры на основе водорастворимой ацетилцеллюлозы. Респуб. Конф. “Современные проблемы полимерном науки” Ташкент. 2011, С. 12. 2. Алексеева О.В., Рожкова О.В., Родионова А.Н. Исследование физико-химических свойств водных растворов натрийкарбоксиметилцеллюлозы и метилоксипропилцеллюлозы. Кинетика и механизм кристаллизации кри- сталлизация для нанотехнологий, техники и медицины, международная научная конференция. Иваново, Россия. 2008, С. 312. 3. Ташмухамедов С.А., Азизов Ш.А., Сагдуллаев Б.У., Сагдиева З.Г., Усманов Х.У. Термодинамическое иссле- дование растворов привитых сополимеров ацетата целлюлозы с поливинилацетатом. Высокомолек. соедн. Том (А). ХХ. №1. 1978. С. 180-184. 4. Сагдуллаев Бахтияр Убайдуллаевич., Муродов Суннатилло Абдурашидович., Яркулов Ахрор Юлдашевичвич., Зияева Манзура., Акбаров Хамдам Икромович Вискозиметрические свойства водных растворов водораство- римой ацетатцеллюлозы и Na-карбоксиметил крахмала. Universum: Химия и биология: электрон. науч. журн. Москва. 2020, № 3 (69). 32

№ 4 (94) апрель, 2022 г. PAPERS IN ENGLISH CHEMISTRY SCIENCES KINETICS AND CATALYSIS DOI - 10.32743/UniChem.2022.94.4.13347 MODELING AND APPROVAL OF METHANE NANOCARBON REACTOR Khilola N. Kholmirzayeva Doctoral student, Department of Physical and Colloid Chemistry, Samarkand State University, Republic Uzbekistan, Samarkand ORCiD: https://orcid.org/0000-0002-4772-3674 E-mail: [email protected] Normurot I. Fayzullayev DSc, Professor, Department of Polymer Chemistry and Chemical Technology, Samarkand State University, Republic Uzbekistan, Samarkand ORCiD: https://orcid.org/0000-0001-5838-3743 E-mail: [email protected] МОДЕЛИРОВАНИЕ И УТВЕРЖДЕНИЕ МЕТАНОВОГО НАНОУГЛЕРОДНОГО РЕАКТОРА Холмирзаева Хилола Норбой кизи докторант, кафедры физической и коллоидной химии, Самаркандского государственного университет, Республика Узбекистан, г. Самарканд Файзуллаев Нормурот Ибодуллаевич д.т.н., профессор, кафедра химии полимеров и химической технологии, Самаркандский государственный университет, Республика Узбекистан, г. Самарканд ABSTRACT The process of nanocarbon of methane from methane was carried out in the presence of two types of catalysts: cat №1 and cat №2. The essence of the method is the interaction of nitrate mixtures of metals included in the catalyst and the organic matter in the air at temperatures ≥500 ℃. The reaction is followed by the formation of finely dispersed oxides of metals. It allows calculating the concentration of system components not only at the outlet of the apparatus but also along the length of the reactor. We calculated the average reaction rate in the presence of this (Fe2(MoO4)3*MoO3) catalyst 25 min after the start of the experiment. The area of decrease in the rate of formation of carbon layers in the catalyst has no experimental curves when the gas velocity is subsequently increased. This can be explained by the much higher activity of cat №2, which provides much higher rates of reactions in the catalyst. As a result, the methane supplied to the surface of the catalyst manages to interact with it before methane escapes with a stream of the initial gas mixture. The process should be carried out at linear velocities of not less than 25 cm/min of the initial gas mixture flow. Subsequent studies were performed on methane at a linear velocity of 35 cm/min. The results of the study of the effect of temperature on the rate of nanocarbon synthesis showed that cat №2 differs from cat №1 in the catalyst. The application of cat №2 at lower temperatures allows the production of nanocarbon with a much higher specific yield. The kinetic curves of the time dependence of the change in the specific amount of carbon in the catalyst do not have an induction period at all. The results _________________________ Библиографическое описание: Kholmirzayeva.K., Fayzullayev.N. MODELING AND APPROVAL OF METHANE NANOCARBON REACTOR // Universum: химия и биология : электрон. научн. журн. 2022. 4(94). URL: https://7universum.com/ru/nature/archive/item/13347

№ 4 (94) апрель, 2022 г. of the experimental measurements are shown in Figure 4. The diameter of the reactor is 54 mm, and the length of the heated part is 300 mm. The process temperature did not change and was 650 ℃. The linear velocity of the gas supply (or its flow rate), as well as the catalyst flow rate, were varied. Thus, real experiments were repeated using computer tech- nology. In determining the optimal conditions for the synthesis of methane in the catalytic pyrolysis reactor, it is important to determine the acceptance criteria and control parameters. The peculiarity of the nanocarbon production process is that the catalyst is consumed during the process. That is, the catalyst consumption is high with the low productivity of the nanocarbon, which does not allow the product to achieve a low cost. That is, the catalyst consumption is high with the low productivity of the nanocarbon, which does not allow the product to achieve a low cost. Process temperature and catalyst flow rate were taken as control parameters. In the calculations, the linear velocity of the gas phase was assumed to be 35 cm/min. АННОТАЦИЯ Процесс получения наноуглерода метана из метана осуществлялся в присутствии двух типов катализаторов: cat №1 и cat №2. Суть метода заключается во взаимодействии нитратных смесей металлов, входящих в состав катализатора, и органического вещества в воздухе при температурах ≥500 ℃. За реакцией следует образование мелкодисперсных оксидов металлов. Это позволяет рассчитать концентрацию компонентов системы не только на выходе из аппарата, но и по длине реактора. Мы рассчитали среднюю скорость реакции в присутствии этого катализатора (Fe2(MoO4)3*MoO3) через 25 мин после начала эксперимента. Область уменьшения скорости обра- зования углеродных слоев в катализаторе не имеет экспериментальных кривых при последующем увеличении скорости газа. Это можно объяснить гораздо более высокой активностью cat №2, которая обеспечивает гораздо более высокие скорости реакций в катализаторе. В результате метан, подаваемый на поверхность катализатора, успевает взаимодействовать с ним до того, как метан выходит с потоком исходной газовой смеси. Процесс должен осуществляться при линейных скоростях потока исходной газовой смеси не менее 25 см/мин. Последующие исследования были проведены на метане с линейной скоростью 35 см/мин. Результаты исследования влияния температуры на скорость синтеза наноуглерода показали, что cat №2 отличается от cat №1 катализатором. Применение cat №2 при более низких температурах позволяет получать наноуглерод с гораздо более высоким удельным выходом. Кинетические кривые зависимости изменения удельного количества углерода в катализаторе от времени вообще не имеют индукционного периода. Результаты экспериментальных измерений показаны на рисунке 4. Диаметр реактора составляет 54 мм, а длина нагреваемой части – 300 мм. Температура процесса не изменилась и составила 650 ℃. Линейная скорость подачи газа (или его расход), а также расход катализатора варьировались. Таким образом, реальные эксперименты были повторены с использованием компьютерных тех- нологий. При определении оптимальных условий синтеза метана в реакторе каталитического пиролиза важно определить критерии приемлемости и параметры контроля. Особенностью процесса производства наноуглерода является то, что в процессе расходуется катализатор. То есть расход катализатора высок при низкой производи- тельности наноуглерода, что не позволяет продукту достичь низкой стоимости. То есть расход катализатора вы- сок при низкой производительности наноуглерода, что не позволяет продукту достичь низкой стоимости. В ка- честве контрольных параметров были взяты температура процесса и расход катализатора. В расчетах линейная скорость газовой фазы принималась равной 35 см/мин. Keywords: reactor, catalyst, methane, nanocarbon, modelling, optimization. Ключевые слова: реактор, катализатор, метан, наноуглерод, моделирование, оптимизация. ________________________________________________________________________________________________ INTRODUCTION precursor) and hydrogen (carrier gas) in the presence of catalytic particles on the scale of reactor length is modelled The influence of various factors on the synthesis of by solving surface chemistry problems. The model allows nanocarbon from the walnut peel, apricot kernel, me- the determination of gas-phase areas, as well as surface thane, natural gas, and propane-butane fractions was coating and carbon deposition rates, by temperature, ve- studied, and the texture and sorption characteristics locity, and different types. Various available experi- of the obtained nanocarbon were examined. The cata- mental and theoretical evaluations are used to create the lytic activity of the catalyst containing necessary database for gas-phase and surface chemistry (CuO)x*(CoO)y*(NiO)z*(Fe2O3)k*(MoO3)m/HSZ pre- and gas-phase transport parameters [11-29]. pared based on \"zol-gel\" technology for the implemen- tation of processes was studied under differential reactor Thermocatalytic decomposition (TCD) of methane conditions. At the same time, the effect of various fac- is being studied as a method of converting natural gas to tors on the rate of formation of nanocarbon obtained hydrogen and functional carbon. In these processes, car- from methane, natural gas, and propane-butane fractions bon is usually formed over the catalyst phase, leading to was studied and optimal process conditions were proposed the growth of particles. Therefore, the development of a [1-6]. The physicochemical and operational properties particle growth model is necessary to understand the of two industrial catalysts for nanocarbon synthesis were thermocatalytic decomposition limitations of methane analyzed. Different methods: X-ray phase, chemical, and to evaluate the optimal parameters and process con- and IR spectroscopy studied the composition of catalysts ditions. A Multi-Grain Model (MGM) has been used to [7-10]. Chemical evaporation of carbon nanotubes combine the effects of particle growth, kinetics, and in- (CVD) from a gas mixture consisting of methane (carbon ternal heat and mass transfer [30 - 32]. Methane conver- 34

№ 4 (94) апрель, 2022 г. sion in the reactor is calculated as a function of the lon- leads to the introduction of detailed kinetics in the sim- gitudinal coordinate, temperature, and specific gas and ulation of industrial liquefied reactors [36, 37]. catalyst flow rate of the specific carbon content and rel- ative catalyst activity. At the specified specific methane EXPERIMENTAL PART flow rate, it is shown that there is an optimal specific catalyst flow with the maximum specific yield of carbon The extraction of nano carbons from methane nanotubes, whereas in the combined reactor this effi- ciency is higher than in the countercurrent reactor [33- (Fe2(MoO4)3*MoO3) (cat №1) and 35]. A detailed microkinetic model and a digital meth- odology for combining Euler-Euler methods to simulate (CuO)x*(CoO)y*(NiO)z*(Fe2O3)k*(MoO3)m/HSZ (cat liquefied bed reactors have been proposed to the indus- №2) The catalyst containing try. Based on laboratory-scale experimental data, low losses (less than 10%) are achieved. In general, the work (CuO)x*(CoO)y*(NiO)z*(Fe2O3)k*(MoO3)m/HSZ turned out to be more active compared to the previous layer №1, and experiments with it were carried out in a much lower temperature range. Cat №2 catalyst was prepared as follows: Figure 1. Scheme of preparation of catalyst containing (CuO)x*(CoO)y*(NiO)z*(Fe2O3)k*(MoO3)m/HSZ The essence of the method is the interaction of ni- The boundary conditions of equation (1) take into trate mixtures of metals included in the catalyst and the account the flow of reagents into the apparatus together organic matter in the air at temperatures ≥500 ℃. The with the initial gas mixture: reaction is followed by the formation of finely dispersed oxides of metals. С������ (������ = 0) = ������������кир (3) { |х=������апп = 0 The equations for changing the concentration of ������С������ gas-phase components have the following form: ������������ ������С������ + ������1 ������С������ = ������������ ������2С������ + ���̃��������� (1) Where lаpp - device length, m; С������ - initial gas com- ������������ ������������ ������������2 ponent concentration at reactor inlet, mol/ m3. The equa- tions for changing the concentration of the dispersed where is ������1–the linear velocity of the gas mixture, phase components are written as follows: m/s; С������ - concentration of the i-component of the gas phase (i = 1 ... 3), mol/m3; ������������- diffusion coefficient ������С̃ ������ − ������2 ������С̃ ������ = ���̃��������� (4) of the i-component of the gas phase, m2/s; ���̃��������� - the rate ������������ ������������ of formation or consumption of i-component according Where is С̃������ – the surface concentration of the solid to the reactions that occur on the surface of the catalyst, phase component per unit mass of the catalyst, mol/kg; mol/ (m3s); t - time, c; x - longitudinal coordinate of the ���̃��������� - the rate of formation or consumption of the i-compo- nent of the dispersed phase based on the reactions that reactor, m (counting head for the x axis - the point of occur on the catalyst’s surface, mol/ (kg ·s); ������2 – the linear velocity of the dispersed phase, m/s (the minus sign in- entry of the gas phase into the apparatus). dicates that the continuous and dispersed phases move The initial conditions of equation (1) are as follows: in opposite current). С������(������ = 0, ������) = ���������0��� (������) (2) The initial conditions for solving equation (4) are (2) states that the values of concentrations for each component of the gas phase at each point of the reactor written as follows: at the initial moment are known. С̃������(������ = 0, ������) = ���̃������0��� (������) (5) 35

№ 4 (94) апрель, 2022 г. This is ���̃������0��� (������) −the distribution of the i-component the methane supplied to the surface of the catalyst man- concentration of the dispersed phase along the length of ages to interact with it before methane escapes with a stream of the initial gas mixture. the apparatus at the initial moment of time, mol/kg. Figure 2. Cat №1 in the catalyst at various In addition, to solve equation (4), it is necessary to temperatures over time: 1 - 600 ℃; 2 – 650 ℃; have boundary conditions: 3 - 700 ℃ Variation in the specific gravity С̃ ������ (������ = ������) = ���̃������к��� ир of methane from methane { = 0 ������С̃ ������ |х=0 (6) In the above data, a graph of the change in the specific ������������ amount of carbon in the catalyst (Fe2(MoO4)3*MoO3) (cat №1) with increasing temperature over time is given. where is ���̃��������������������������������������� – the surface concentration of the dis- The figure shows the specific gravity of the carbon con- persed phase component at the reactor inlet, mol/kg. tent in the catalyst at 600 oC, which is 22 g/g. But this takes longer (200 min). Again, this means that an in- Catalyst mass equilibrium equation: crease in temperature leads to a decrease in catalyst ac- tivity (Figure 2). ������������������������ − ������2 ������������������������ = 0 (7) ������������ ������������ Figure 3. At 25 minutes after the start of the experiment, the average rate of the nanocarbon where is ������������������ −the mass of the catalyst, kg. synthesis reaction on the cat №2 catalyst was different The initial conditions of equation (7) determine the at different temperatures: 1-600 ℃; 2-650 ℃ mass distribution of the catalyst at time t = 0: Dependence on the linear velocity of methane As can be seen from Figure 3, the process must be ������������������(������ = 0, ������) = ���������0���������(������) (8) carried out at linear velocities of not less than 25 cm/min of the initial gas mixture flow. Subsequent studies were The boundary conditions of equation (7) are written performed on methane at a linear velocity of 35 cm/min. as follows: The results of the study of the effect of temperature on the rate of nanocarbon synthesis showed that cat №2 { ������������������(������ = ������) = ���������к���и������р (9) differs from cat №1 in the catalyst. The application of = 0 cat №2 at lower temperatures allows nanocarbon to be ������������������������ |х=0 obtained with a much higher specific yield, while the ������������ change in the specific amount of carbon in the catalyst is time-dependent and the kinetic curves have no induc- where ������������������������������������������������- the mass of the catalyst at the entrance tion period at all. The results of the experimental meas- to the reactor, kg. urements are shown in Figure 4. The micro-images of These mathematical models (1) -(9) allow one to calculate the concentration of system components not only at the outlet of the apparatus but also along the length of the reactor. Unlike a catalyst containing (Fe2(MoO4)3*MoO3), the dependence of the reaction rate on the gas velocity in the studied range of linear velocities of the initial gas mixture has only two areas: an increase in the rate of nano-fibre carbon formation was observed when the rate of methane delivery was increased at low linear velocities of the first field-initial gas mixture flow, and the rate of the reaction does not depend at velocities above 20 cm/min. The area of decrease RESULTS AND THEIR DISCUSSION We calculated the average reaction rate in the presence of this catalyst 25 min after the start of the experiment. The results of the experiment are shown in Figure 3. Unlike a catalyst containing (Fe2(MoO4)3*MoO3), the dependence of the reaction rate on the gas velocity in the studied range of linear velocities of the initial gas mixture has only two areas: an increase in the rate of nano-fibre car- bon formation was observed when the rate of methane delivery was increased at low linear velocities of the first field-initial gas mixture flow, and the rate of the reaction does not depend at velocities above 20 cm/min. The area of decrease in the rate of formation of carbon layers in the catalyst has no experimental curves when the gas ve- locity is subsequently increased. This can be explained by the much higher activity of cat №2, which provides much higher rates of reactions in the catalyst. As a result, 36

№ 4 (94) апрель, 2022 г. the product obtained at a linear velocity of 35 cm/min of methane 2 hours after the start of the experiment at a temperature of 560 ℃ in a 10 mg solution of cat №2 catalyst are given in Figure 5. As can be seen, the product mainly represents nanocarbon with a diameter of 10 to 60 nm and a purity of about 98%. The image was obtained using an electron microscope, JEM-1400 (JEOL, Japan). Figure 5. Micro-image of pyrolysis product of methane on cat №2 catalyst (temperature 560 ℃, catalyst mass 10 mg, methane linear velocity 35 cm/min) Figure 4. Cat №2 in the catalyst at various Mathematical modelling of a methane catalytic temperatures over time: 1 - 560 ℃; 2 – 580 ℃; 3 - pyrolysis continuous operating reactor. At present, 680 ℃ Change in the specific gravity of nanocarbon there is almost no doubt that in the near future, the in- dustry will need to produce high-yield and low-cost pro- derived from methane duction of methane-derived nanocarbon. In this con- nection, the reaction of organizing the synthesis of me- Figure 4 shows a graph of the change in temperature thane-derived nanocarbon in a continuous mode seems (CuO)x*(CoO)y*(NiO)z*(Fe2O3)k*(MoO3)m/HSZ (cat №2) very promising. This approach, in our opinion, improves at different temperatures over time as the catalyst increases. the efficiency of these devices and, at the same time, re- At 560 300 for 300 min, the catalyst exhibits its highest duces the cost of the finished product, methane-derived activity. At 560oC, the specific amount of carbon in the nanocarbon. To confirm these assumptions, it was de- catalyst is 150 g/g. However, as the temperature rises cided to use a kinetic scheme of nanocarbon formation (680 ℃), the specific gravity of the nanocarbon decreases in the calculation of a continuously operating methane sharply (68 g/g). pyrolysis reactor (Table 1). Table 1. Kinetic constants of the model in cat №1 and cat №2 catalysts in mathematical modelling of the methane pyrolysis reactor cat №1 cat №2 № stages ���̃��������������� ���̃��������� ���̃��������������� ���̃��������� kJ/mol kJ/mol ������. ������������ + ������������������ → [������������������ − ������������] + ������ 2.[������������������ − ������������] + ������ → [������������������ − ������������] + ������������ ������������������ 103,5 ������, ������ ∙ ������������−������ 56,6 3.[������������������ − ������������] + ������ → [������������ − ������������] + ������������ 0,00107 10,3 425 10,0 4.[������������ − ������������] + ������ → [������ − ������������] + ������������ 5.[������ − ������������] → ������нт + ������������ 0,00107 10,3 425 10,0 6.[������ − ������������] → ������������ + ������������ 0,00107 10,3 425 10,0 7.������������ + ������������ → [������ − ������������] + ������ ������, ������ ∙ ������������������ 5,1 8.[������ − ������������] + ������ → ������������ + ������������ 26100 6,62 ������, ������ ∙ ������������������ 100,1 ������, ������ ∙ ������������������ 54,5 124 72,6 6,15 64,1 ������������������ 53,2 ������, ������������ 60,3 The continuous operation mode of the methane cat- ∂ CCH4 + ������1 ∂CCH4 = DCH4 ������2������������������4 − Ŵ 1 alytic pyrolysis reactor is achieved by moving the cata- ∂t ∂x ������������2 lyst layer along the device length with a countercurrent flow relative to the gas phase. In accordance with the ∂ CH2 + ������1 ∂CH2 = DCH4 ������2������������2 + Ŵ 2 + Ŵ 3 + Ŵ 4 − kinetic scheme given in Table 1, we write the equations ∂t ∂x ������������2 of change of concentrations for each of the components Ŵ 7 + Ŵ 8 of the system: (4.18) ∂ CH + ������1 ∂CH = DH ������2������������ + Ŵ 1 − Ŵ 2 − Ŵ 3 − Ŵ 4 ∂t ∂x ������������2 + Ŵ 7 + Ŵ 8 37

№ 4 (94) апрель, 2022 г. The equations of change of concentrations of gaseous ∂ CH + ������1 ∂CH = DH ������2������������ + Ŵ 1 − Ŵ 2 − Ŵ 3 − Ŵ 4 components are written as follows: ∂t ∂x ������������2 ∂ CCH4 ∂CCH4 ������2������������������4 + Ŵ 7 + Ŵ 8 ∂t ∂x ������������2 + ������1 = DCH4 − Ŵ 1 Results of mathematical modelling of the reac- tor. The data presented in Table 1 and Figure 6 were ∂ CH2 + ������1 ∂CH2 = DCH4 ������2������������2 + Ŵ 2 + Ŵ 3 + Ŵ 4 used as the kinetic constants of the model in the mathe- ∂t ∂x ������������2 matical modelling of a methane pyrolysis reactor with a − Ŵ 7 + Ŵ 8 moving catalyst. Catalyst №1 70 7 60 50 40 30 20 10 0 123456 Methane consumption, l/h Methane linear velocity cm/min Catalyst mass, g Catalyst transfer rate Production capacity, g/h Experiment time, hours Product mass, g Product yield, g/g Catalyst №2 60 9 10 11 12 13 14 15 16 50 40 30 20 10 0 8 Methane consumption, l/h Methane linear velocity cm/min Catalyst mass, g Catalyst transfer rate Production capacity, g/h Experiment time, hours Product mass, g Product yield, g/g Figure 6. Results of experimental studies of two catalysts in a continuous reactor (reactor temperature, 600 ℃) The diameter of the reactor is 54 mm and the length gas supply (or its flow rate), as well as the catalyst flow rate, were varied. of the heated part is 300 mm. The process temperature remained constant at 650 °C. The linear velocity of the 38

№ 4 (94) апрель, 2022 г. Catalyst №1 20 15 10 5 0 12345 Productivity, g /h eksp. Productivity, g /h account. Productivity, g /h error.,% Product yield, g /g eksp. Product yield, g /g account. Product yield, g /g error.,% Catalyst №2 20 15 10 5 0 6789 Productivity, g /h eksp. Productivity, g /h account. Productivity, g /h error.,% Product yield, g /g eksp. Product yield, g /g account. Product yield, g /g error.,% Figure 7. Comparison of the results of mathematical modelling of a continuous reactor with experimental data (process temperature of 650 ℃) Thus, real experiments were repeated using com- As shown in Figure 7, the best result in the presence puter technology. The results of the calculations were of cat №1 is 5.1 g/h (in experiment 2), for cat №2 - 8.3 compared with the experimental data, and the mathe- g/h (experiment 9). In this case, the yield of nanocarbon matical model developed demonstrated a good correla- is 3.3 g/g and 13.4 g/g, respectively. tion between the experimental and calculated data in a continuous reactor using the kinetic constants selected Figure 8 shows the change in the concentration of for the reactor (Figure 6). active centres along the length of the apparatus for each of the catalysts in experiments 2 and 9 (Table 2) at the steady-state of the process. Figure 8. Active centres on the catalyst surface along the length of the reactor change in concentration, mol/kg: a -cat №1 (Experiment 2); b -floor №2 (Experiment 9) The curve shown in Figure 8a is an almost straight on the surface of the cat №2 (Fig. 8b) has a clear curvi- line. This suggests that cat №1 active sites are consumed linear character. At the beginning of the process, the rate continuously throughout the entire process. The slope of of consumption of the active centres of this catalyst is this line characterizes the rate of consumption of the ac- high and significantly exceeds the rate of consumption tive centres of the catalyst and indicates that this figure of the active centres of cat №2. As the catalyst passes is low. The change in the concentration of active centres from the reactor to the exit point, the rate of consumption 39

№ 4 (94) апрель, 2022 г. of the active centres of cat №2 decreases, and the rate of cat ida1 at the output of the apparatus is close. In gen- eral, the cat №2 catalyst is used more efficiently in the methane pyrolysis process. Figure 9. Variation of carbon concentration in the form of nanotubes on the surface of the catalyst along the length of the reactor, mol/kg: a - cat №1 (Experiment 2); b - floor №2 (Experiment 9) Figure 9 shows the concentration of nanotubes along As mentioned above, a series of experiments were the length of the reactor for experiments 2 and 9. As can performed to find the optimal values of process temper- be seen from Figure 9a, the curve has an S-shaped ap- ature and catalyst consumption. As a result, it was pearance due to the presence of an induction circuit. proved that the dependence of the final product effi- This is also consistent with the results of the kinetic studies ciency and productivity on the consumption of the cata- of the catalyst kat1, in which the kinetic curves recorded lyst is of a different nature. in the solid catalyst layer also include the induction period. The process of nanotube formation in the cat №2 catalyst Figure 11. Cat №1 72 g/h the specific yield (Fig. 9b) proceeds at a speed close to the maximum almost of the product at the catalyst consumption immediately after the catalyst enters the reactor, which and the dependence of the device productivity once again demonstrates the efficiency of this catalyst. on the process temperature. Optimization of methane catalytic pyrolysis re- actor. In determining the optimal conditions for the The temperature dependence of yield and productivity synthesis of methane in the catalytic pyrolysis reactor, at constant catalyst consumption is the same - extreme it is important to determine the acceptance criteria and nature (Fig.11). control parameters. The peculiarity of the nanocarbon production process is that the catalyst is consumed dur- Thus, it is not difficult to determine the optimum ing the process. That is, the catalyst consumption is high temperature of the process with the constant flow rate of with the low productivity of the nanocarbon, which does the catalyst, because the maximum operation of the re- not allow the product to achieve a low cost. Therefore, it is actor and the output of the nanocarbon are achieved at important to take into account both nanocarbon output and the same temperature. Maximum yield and efficiency reactor performance when selecting synthesis condi- are achieved at different values of the process temperature tions. Process temperature and catalyst flow rate were when the consumption of the catalyst changes (Figure 9). taken as control parameters. In the calculations, the linear velocity of the gas phase was assumed to be 35 cm/min. Figure 10. The specific yield of the product at a temperature of 650 °C and the dependence of the efficiency of the device on the consumption of the catalyst cat №1 40

№ 4 (94) апрель, 2022 г. Table 2. Different modes of nanocarbon synthesis from methane № Temperature ℃ Catalyst consump- The yield of nanocarbon, Nanocarbon consumption tion, g/h g/g (%) in the reactor, g/h (%) 1 550 cat №1 18,1 (100%) 0,36 (4,2%) 2 735 0.02 6,1 (33,7%) 8,6 (100%) 3 580 0.4 11 (60,5%) 5,2 (60,5%) 0,07 1 550 69 (100%) 3,45(20,5%) 2 710 cat №2 9,33(13,5%) 16,8(100%) 3 630 0,05 32 (46,5%) 7,8 (46,5%) 0,8 0,24 CONCLUSION nanocarbon and other surface compounds on the surface of the catalyst, the composition of the gas phase at any 1. The effect of various factors (catalyst layer thick- point in the apparatus, and the flow rate of each stage of ness, gas-phase linear velocity, and process temperature) the process. on the product yield of the methane nanocarbon reaction from methane was studied. 4. From the kinetic scheme of Table 1, the developed mathematical model of a moving catalyst bed reactor 2. Experimental values of specific gravity and was calculated using the kinetic constants selected for efficiency of a reactor with continuous nanocarbon syn- the two different catalysts and showed the compatibility thesis in cat №1 and cat №2 catalysts were obtained. of the experimental data. 3. A mathematical model of nanocarbon formation 5. The optimization results show the advantage during the catalytic pyrolysis of methane in a reactor of cat №2 catalyst over cat №1 in ensuring high values with a mobile catalyst layer has been developed. This of nanofiber carbon yield and reactor performance. model allows one to determine the composition of References 1. Xolmirzayeva H.N., Fayzullayev N.I. Obtaining Nanocarbon from Local Raw Materials and Studying Its Textural and Sorption Properties //arXiv preprint arXiv:2202.11751. – 2022. 2. Ibodullayevich F.N., Yunusovna B.S., Anvarovna X.D. Physico-chemical and texture characteristics of Zn-Zr/VKTS catalyst //Journal of Critical Reviews. – 2020. – Т. 7. – №. 7. – С. 917-920. 3. Mamadoliev I.I., Fayzullaev N.I. Optimization of the activation conditions of high silicon zeolite //International Jour- nal of Advanced Science and Technology. – 2020. – Т. 29. – №. 3. – С. 6807-6813. 4. Fayzullaev N.I., Kholmirzaeva H.N., Normo’minov A.U. Synthesis And Study Of High-Silicon Zeolites From Nat- ural Bentonite //Solid State Technology. – 2020. – Т. 63. – №. 6. – С. 3448-3459. 5. Lewicka K. Activated carbons prepared from hazelnut shells, walnut shells and peanut shells for high CO2 adsorption // Polish Journal of Chemical Technology. – 2017. – Т. 19. – №. 2. 6. Suhdi S., Wang S.C. The Production of Carbon Nanofiber on Rubber Fruit Shell-Derived Activated Carbon by Chem- ical Activation and Hydrothermal Process with Low Temperature //Nanomaterials. – 2021. – Т. 11. – №. 8. – С. 2038. 7. Xolmirzayeva H.N. Characteristics of the FE2 (MOO4) 3* MOO3 catalyst used in the synthesis of nanocarbons from methane //ACADEMICIA: An International Multidisciplinary Research Journal. – 2021. – Т. 11. – №. 9. – С. 598- 605. 8. Tursunova N.S., Fayzullaev N.I. Kinetics of the reaction of oxidative dimerization of methane //International Journal of Control and Automation. – 2020. – Т. 13. – №. 2. – С. 440-446. 9. Hao W. et al. Mesoporous beta zeolite catalysts for benzylation of naphthalene: effect of pore structure and acidity // Catalysts. – 2018. – Т. 8. – №. 11. – С. 504. 10. Xu D., Lv H., Liu B. Encapsulation of metal nanoparticle catalysts within mesoporous zeolites and their enhanced catalytic performances: a review //Frontiers in Chemistry. – 2018. – С. 550. 11. Grujicic M., Cao G., Gersten B. Reactor length-scale modeling of chemical vapor deposition of carbon nanotubes // Journal of materials science. – 2003. – Т. 38. – №. 8. – С. 1819-1830. 12. Grujicic M., Cao G., Gersten B. Optimization of the chemical vapor deposition process for carbon nanotubes fabri- cation //Applied surface science. – 2002. – Т. 191. – №. 1-4. – С. 223-239. 41

№ 4 (94) апрель, 2022 г. 13. Kumar M., Ando Y. Chemical vapor deposition of carbon nanotubes: a review on growth mechanism and mass production //Journal of nanoscience and nanotechnology. – 2010. – Т. 10. – №. 6. – С. 3739-3758. 14. Shukrullah S. et al. Mass production of carbon nanotubes using fluidized bed reactor: A short review //Trends in Applied Sciences Research. – 2014. – Т. 9. – №. 3. – С. 121. 15. Moisala A. et al. Single-walled carbon nanotube synthesis using ferrocene and iron pentacarbonyl in a laminar flow reactor //Chemical Engineering Science. – 2006. – Т. 61. – №. 13. – С. 4393-4402. 16. Karaeva A.R. et al. Synthesis, Structure and Electrical Resistivity of Carbon Nanotubes Synthesized over Group VIII Metallocenes //Nanomaterials. – 2020. – Т. 10. – №. 11. – С. 2279. 17. Venkataraman A. et al. Carbon nanotube assembly and integration for applications //Nanoscale research letters. – 2019. – Т. 14. – №. 1. – С. 1-47. 18. Xu Y. et al. Evolution of nanoparticles in the gas phase during the floating chemical vapor deposition synthesis of carbon nanotubes //The Journal of Physical Chemistry C. – 2018. – Т. 122. – №. 11. – С. 6437-6446. 19. Amara H., Bichara C. Modeling the growth of single-wall carbon nanotubes //Single-Walled Carbon Nanotubes. – 2019. – С. 1-23. 20. Li M. et al. Metallic catalysts for structure-controlled growth of single-walled carbon nanotubes //Single-Walled Carbon Nanotubes. – 2019. – С. 25-67. 21. Li P., Zhang J. Preparation of horizontal single-walled carbon nanotubes arrays //Single-walled carbon nanotubes. – 2019. – С. 69-98. 22. Zhang Q. et al. Recent developments in single-walled carbon nanotube thin films fabricated by dry floating catalyst chemical vapor deposition //Single-Walled Carbon Nanotubes. – 2019. – С. 99-128. 23. Ebbesen T.W. Carbon nanotubes //Annual review of materials science. – 1994. – Т. 24. – №. 1. – С. 235-264. 24. Saito R. et al. Electronic and optical properties of single wall carbon nanotubes //Single-Walled Carbon Nanotubes. – 2019. – С. 165-188. 25. Cao Y. et al. Review of electronics based on single-walled carbon nanotubes //Single-Walled Carbon Nanotubes. – 2019. – С. 189-224. 26. Liang X. et al. Carbon nanotube thin film transistors for flat panel display application //Single-Walled Carbon Nano- tubes. – 2019. – С. 225-256. 27. Hirotani J., Ohno Y. Carbon nanotube thin films for high-performance flexible electronics applications //Single-Walled Carbon Nanotubes. – 2019. – С. 257-270. 28. Jeon I., Matsuo Y., Maruyama S. Single-walled carbon nanotubes in solar cells //Single-walled carbon nanotubes. – 2019. – С. 271-298. 29. Jia X., Wei F. Advances in production and applications of carbon nanotubes //Single-Walled Carbon Nanotubes. – 2019. – С. 299-333. 30. Hadian M. et al. Single catalyst particle growth modeling in thermocatalytic decomposition of methane //Chemical Engineering Journal. – 2021. – Т. 421. – С. 129759. 31. Srilatha K. et al. Sustainable fuel production by thermocatalytic decomposition of methane–A review //south african journal of chemical engineering. – 2017. – Т. 24. – С. 156-167. 32. Välimäki E. et al. Carbons Formed in Methane Thermal and Thermocatalytic Decomposition Processes: Properties and Applications //C. – 2021. – Т. 7. – №. 3. – С. 50. 33. Zavarukhin S.G., Kuvshinov G.G. Mathematical modeling of continuous production of carbon nanofibers from me- thane in a reactor with a moving bed of a nickel-containing catalyst //Theoretical Foundations of Chemical Engineer- ing. – 2006. – Т. 40. – №. 5. – С. 519-525. 34. Awad A. et al. Catalytic Decomposition of 2% Methanol in Methane over Metallic Catalyst by Fixed-Bed Catalytic Reactor //Energies. – 2021. – Т. 14. – №. 8. – С. 2220. 35. Schwengber C.A. et al. Methane dry reforming using Ni/Al2O3 catalysts: Evaluation of the effects of temperature, space velocity and reaction time //Journal of environmental chemical engineering. – 2016. – Т. 4. – №. 3. – С. 3688-3695. 36. Micale D. et al. Coupling Euler–Euler and Microkinetic Modeling for the Simulation of Fluidized Bed Reactors: an Application to the Oxidative Coupling of Methane //Industrial & engineering chemistry research. – 2021. – Т. 60. – №. 18. – С. 6687-6697. 37. Micale D. et al. Computational Fluid Dynamics of Reacting Flows at Surfaces: Methodologies and Applications // Chemie Ingenieur Technik. 42

№ 4 (94) апрель, 2022 г. PETROCHEMISTRY DOI - 10.32743/UniChem.2022.94.4.13307 SYNTHESIS AND PROPERTIES OF NITROGEN-RETAINING CORROSION INHIBITORS Bobir Olimov Assistant of the Department of Chemistry of the Bukhara Institute of Engineering-Technology, Uzbekistan, Bukhara E-mail: [email protected] Vokhid Akhmedov Associate Professor of the Department of Chemistry of the Bukhara Institute of Engineering-Technology, Uzbekistan, Bukhara E-mail: [email protected] Gulnoz Gafurova Assistant of the Department of Chemistry of the Bukhara Institute of Engineering-Technology, Uzbekistan, Bukhara Sherzod Raxmatov master degree student of the Bukhara Institute of Engineering-Technology, Uzbekistan, Bukhara СИНТЕЗ И СВОЙСТВА АЗОТСОДЕРЖАЩИХ ИНГИБИТОРОВ КОРРОЗИИ Олимов Бобир Баходирович ассистент кафедры химии Бухарского инженерно-технологического института, Республика Узбекистан, г. Бухара E-mail: [email protected] Ахмедов Вохид Низомович доц. кафедры химии Бухарского инженерно-технологического института, Республика Узбекистан, г. Бухара. E-mail: [email protected] Гафурова Гулноз Алихоновна ассистент кафедры химии Бухарского инженерно-технологического института, Республика Узбекистан, г. Бухара Рахматов Шерзод Шухратович магистрант Бухарского инженерно-технологического института, Республика Узбекистан, г. Бухара ABSTRACT Today, the oil and gas industry is developing rapidly. Alternatively, there are problems that need to be solved in this area. The most relevant in problems is corrosion of metals. Because corrosion causes great damage to the economy of the country. It is much more important to synthesize new and effective corrosion inhibitors and determine their effects in a variety of aggressive environments. In this article, taking into account the above, the nitrogen-retaining corrosion inhibitor has been synthesized and the inhibitory properties have been studied. _________________________ Библиографическое описание: SYNTHESIS AND PROPERTIES OF NITROGEN-RETAINING CORROSION INHIBITORS // Universum: химия и биология : электрон. научн. журн. Olimov B. [и др.]. 2022. 4(94). URL: https://7universum.com/ru/nature/archive/item/13307

№ 4 (94) апрель, 2022 г. АННОТАЦИЯ Сегодня нефтегазовая отрасль стремительно развивается. С другой стороны, есть проблемы, которые необходимо решить в этой области. Наиболее актуальной в проблемах является коррозия металлов. Потому что коррозия наносит большой ущерб экономике страны. Гораздо важнее синтез новых эффективных ингибиторов коррозии и определение их действия в различных агрессивных средах. В данной статье с учетом изложенного синтезирован азотудерживающий ингибитор коррозии и изучены его ингибирующие свойства. Keywords: corrosion inhibitor, monoethanolamine, concentrated methanal solution, diethanolamine, degree of pro- tection, effectiveness. Ключевые слова: ингибитор коррозии, моноэтаноламин, концентрированный раствор метанaла, диэтанола- мин, степень защиты, эффективность. ________________________________________________________________________________________________ INTRODUCTION. Corrosion inhibitors are inhibitor on the metal surface is characterized by an chemical compounds, with a small amount of which also increase in the electron density in the reaction center[6]. slows the corrosion rate of metals. The advantage of cor- rosion inhibitors over other methods of protection is its METHOD. The composition selected MEA and low consumption and access to any part of the corrosive DEA as a source of nitrogen for obtaining nitrogen- environment. Mild steel alloys are one of the most retaining inhibitors. The chemical reaction was carried commonly used construction materials for pipelines of out in a three-stringed tube with a volume of 150 ml, the oil and gas industry. However, they are also very equipped with a thermometer and a mixer. MEA and sensitive to high overall corrosion rates and local corro- formalin were mixed in a 1:1,5 molar ratio in the tube. sion. Surface-active substances are widely used in the The reaction mixture is mixed without heating for 30 drilling, hydrocarbons extraction, transportation and minutes, then the tube is connected to the Libix processing of the oil industry to protect iron and steel refrigerator and with the help of a water pump, a vacuum devices. The major part of corrosion inhibitors in the oil is formed and distillated. After this, adding 1 mole aryl and gas processing industry are complex organic vinyl ether is mixed for 14 hours at a temperature of 95- compounds. Soluble corrosion inhibitors in water and 98°C. The resulting reaction mass is dissolved in hydrocarbons are most effective for use in the oil and benzene, after which the resulting benzene solution is gas industry. Because they have a high protective effect washed 5-6 times with water. In this, the reaction yield and easily interact with metals. The effectiveness of is 91%. The brutto formula of the reaction product is inhibitors depends on the concentration of the inhibitor C13H17O3N. During the process, the separated aqueous and the time of interaction with the metal surface[1-5]. solution contains 15-22% monoethanolamine and meth- anol[7-10]. As you know, many organic compounds have an anti-corrosion effect. To do this, it is necessary to RESULTS. When condensing aryl vinyl ether with determine the link between their protective properties methanal and amines, the choice of nitrogen-retaining and their chemical structure. Huckerman studied the monoethanolamine and methanal is considered as a local inhibitory properties of organic compounds and the link raw material. The results showed that during the conden- between their structure. Came to the conclusion that the sation of aryl vinyl ether with methanal and monoethan- protective properties of organic compounds are olamine, it is formed according to the following scheme: determined by the electron density of the atom, which is the center of the main reaction. Adsorption of corrosion RO OH + HCOH +NH2CH2CH2OH -H2O RO OH R = H2C C C CH2 CH2NHCH2CH2OH H yellow resin, soluble in water, soluble in organic sol- The aminomethylation reaction of aryl vinyl ether`s vents and acids. Synthesized corrosion inhibitors were occurs in the range of pH = 3-8. To achieve a high de- tested on the steel's St20-brand. Steel 20 is a structural gree of conversion, it is necessary to use a large amount carbon steel of high quality, widely used in industry. of aminomethylating agents. The resulting product is a 44

№ 4 (94) апрель, 2022 г. Table 1. Chemical composition in % of the material St20 C Si Mn Ni S P Cr Cu As 0,17 – 0,24 0,17 – 0,37 0,35 – 0,65 up to 0,3 up to 0,04 up to 0,035 up to 0,25 up to 0,3 up to 0,08 The following results were obtained by testing the temperature range. A 15% solution of hydrochloric and corrosion inhibitor at various concentrations over a specific sulfuric acids was used to create an acidic environment. Table 2. Effectiveness of steel acid corrosion inhibitors Сorrosive environment Temperature, ◦C Inhibitor Concentration Degree 15% hydrochloric acid solution of inhibitor, % of protection 15% sulfuric acid solution 25-80 Nitrogen-retaining 30-75 corrosion inhibitors 0,5 92-94 0,4 91-93 (AMKI) 0,3 86-88 0,2 81-83 0,1 75-80 The following results were obtained when the syn- thesized corrosion inhibitor was used at different con- centrations at room temperature. Figure 1. Dependence of steel corrosion degree of protection on AMKI concentration As a result, when the inhibitor concentration was 90% for water-oil emulsions, not less than 80% for 0,1%, the degree of protection was 92,3%. the aqueous part of the water-oil environment. ACKNOWLEDGEMENT. We thank to the Ministry AMKI corrosion inhibitor document complies with of Higher and Secondary Specialized Education of the the requirements of NGH (RH)39.0-051:2007, their Republic of Uzbekistan and Bukhara Engineering protective ability in water-oil emulsion with a Technological Institute. concentration of 500 g/ml was 90,2-93,5%. The results obtained show the prospects of research on the develop- DISCUSSION. NGH (RH) 39.0-051:2007 according ment of corrosion inhibitors. to paragraph 5.4 of the state standard, the protective ability of corrosion inhibitors should not be less than 45

№ 4 (94) апрель, 2022 г. References: 1. Назаров Шомурод, Ахмедов Вохид, Олимов Бобир, Ҳаитов Садулло синтез мономеров при участии винила- цетилена из одноатомных фенолов содержащих ариловую группу // Universum: химия и биология. 2020. №11- 2 (77). URL: https://cyberleninka.ru/article/n/sintez-monomerov-pri-uchastii-vinilatsetilena-iz-odnoatomnyh- fenolov-soderzhaschih-arilovuyu-gruppu (дата обращения: 16.04.2021). 2. Olimov, B., & Akhmedov, V. (2020). The effect of reaction duration and catalyst on the synthesis of arylvinyl es- ters. Збірник наукових праць ΛΌГOΣ, 33-37. https://doi.org/10.36074/20.11.2020.v2.07 3. Bahodirovich, Olimov B., et al. \"Synthesis of Resorcinol Vinyl Ether in the Mono-position, Influence of the Catalyst, Temperature and Solvent on the Reaction Yield.\" JournalNX, 2020, pp. 44-51. 4. Б.Б. Олимов, В.Н. Ахмедов, Ш.К. Назаров. Электронная структура и квантово-химические расчёты виниловых эфиров фенолов. U55 Universum: химия и биология: научный журнал. – № 4(70). М., Изд. «МЦНО», 2020. – 53-57с. 5. B.B. Olimov, V.N. Ahmedov, S. Hayitov. Ikki atomli fenollar asosida vinilli efirlarni olish usullari. Fan va texnologiyаlar taraqqiyoti ilmiy – texnikaviy jurnal. - № 1/2020. 6. Б.Б. Олимов, В.Н. Ахмедов. Винилацетилен асосида фенолларнинг винил эфирлари синтези. “Замонавий ишлаб чикаришнинг мухандислик ва технологик муаммоларини инновацион ечимлари” Халкаро илмий анжуман материаллари Бухоро. 2019. 37-39 б. 7. Олимов Б.Б., Гафурова Г.А., Кудратов О.Х. Production and properties of corrosion inhibitors in the oil and gas industry // Universum: химия и биология: электрон. научн. журн. 2022. 2(92). URL: https://7univer- sum.com/ru/nature/archive/item/13009 8. Olimov B.B., Akhmedov V.N., Gafurova G.A., Application of derivatives of diatomic phenols as corrosion inhibitors. Euro Asian Conference on Analytical Research (Germany) ISBN: 978-1-913482-99-2. 2021. 15 October. p. 136-138. 9. Olimov B., Akhmedov V., Gafurova G. Production and use of corrosion inhibitors on the basis of two-atomic phenols and local raw materials // Universum: химия и биология : электрон. научн. журн. 2021. 11(89). URL: https://7uni- versum.com/ru/nature/archive/item/12473 10. Olimov B.B., Sadiqova M.I., Beshimov I.A. Technology of obtaining effective corrosion inhibitors in the oil and gas industry // Universum: технические науки: электрон. научн. журн. 2022. 1(94). URL: https://7univer- sum.com/ru/tech/archive/item/12950 46

ДЛЯ ЗАМЕТОК

Научный журнал UNIVERSUM: ХИМИЯ И БИОЛОГИЯ № 4(94) Апрель 2022 Часть 2 Свидетельство о регистрации СМИ: ЭЛ № ФС 77 – 55878 от 07.11.2013 Издательство «МЦНО» 123098, г. Москва, улица Маршала Василевского, дом 5, корпус 1, к. 74 E-mail: [email protected] www.7universum.com Отпечатано в полном соответствии с качеством предоставленного оригинал-ма- кета в типографии «Allprint» 630004, г. Новосибирск, Вокзальная магистраль, 3 16+