Роль ингибиторов в производстве: Подготовьте сообщение о роли ингибиторов в современном производстве.

alexxlab | 01.01.2023 | 0 | Разное

{\bullet}→ROH + OC6_H_4O}$).

Ин­ги­би­то­ры цеп­ной ре­ак­ции ха­рак­те­ри­зу­ют­ся кон­стан­той ско­ро­сти их ре­ак­ции с ра­ди­ка­лом, ве­ду­щим цепь, и сте­хио­мет­рич. ко­эф. ин­ги­би­ро­ва­ния (в при­ве­дён­ном при­ме­ре ра­вен 2 – од­на мо­ле­ку­ла ин­ги­би­то­ра об­ры­ва­ет две це­пи). Су­ще­ст­ву­ют цеп­ные ре­ак­ции, в ко­то­рых ин­ги­би­то­ры об­ры­ва­ют це­пи мно­го­крат­но. Та­кой цик­лич. ме­ха­низм об­ры­ва це­пей реа­ли­зу­ет­ся при ис­поль­зо­ва­нии сте­ри­че­ски за­труд­нён­ных аро­ма­тич. ами­нов (напр., в ка­че­ст­ве све­то­ста­би­ли­за­то­ров по­ли­ме­ров). При вве­де­нии в окис­ляю­щий­ся суб­страт двух раз­ных ин­ги­би­то­ров час­то на­блю­да­ет­ся вза­им­ное уси­ле­ние тор­мо­зя­ще­го дей­ст­вия – си­нер­гизм (напр., при ста­би­ли­за­ции по­ли­ме­ров пу­тём со­вме­ст­но­го вве­де­ния фе­ноль­но­го и фос­фит­но­го ин­ги­би­то­ров).

Ин­ги­би­то­ры вы­со­ко­ак­тив­ны (вво­дят­ся в ма­лых ко­ли­че­ст­вах – 10^–5–10^–2% по мас­се) и спе­ци­фич­ны для ка­ж­дой груп­пы цеп­ных ре­ак­ций.

Окис­ле­ние уг­ле­водо­ро­дов и жи­ров тор­мо­зят ор­га­нич. суль­фи­ды, ди­суль­фи­ды, фос­фи­ты (взаи­мо­дей­ст­ву­ют с про­ме­жу­точ­ны­ми про­дук­та­ми окис­ле­ния – гид­ро­пе­рок­си­да­ми, пре­пят­ст­вуя про­грес­си­рую­ще­му раз­ви­тию окис­лит. про­цес­са), а так­же фе­нолы, гид­ро­хи­но­ны, аро­ма­тич. ами­ны, тио­фе­но­лы (реа­ги­ру­ют с пе­рок­сид­ны­ми ра­ди­ка­ла­ми). Окис­лит. про­цес­сы в ор­га­низ­ме за­мед­ля­ют при­род­ные ан­ти­ок­си­дан­ты (ви­та­ми­ны $\ce{A,\, C,\, E}$, уби­хи­но­ны и др.). Ра­ди­каль­ную по­ли­ме­ри­за­цию ин­ги­би­ру­ют хи­но­ны, нит­ро­со­еди­не­ния, ста­биль­ные нит­ро­ксиль­ные ра­ди­ка­лы, реа­ги­рую­щие с ак­тив­ны­ми мак­ро­ра­ди­ка­лами. Ин­ги­би­то­ры по­ли­ме­ри­за­ции ис­поль­зу­ют­ся для ста­би­ли­за­ции мо­но­ме­ров и в тех­но­ло­гии про­из-ва по­ли­ме­ров для ре­гу­ли­ро­ва­ния сте­пе­ни пре­вра­ще­ния и раз­ветв­лён­но­сти по­ли­ме­ра. Окис­ле­ние во­до­ро­да тор­мо­зят ал­ке­ны и га­ло­ген­про­из­вод­ные уг­ле­во­до­ро­дов, взаи­мо­дей­ст­вую­щие с ато­ма­ми во­до­ро­да и та­ким об­ра­зом пре­дот­вра­щаю­щие раз­ветв­ле­ние це­пей.

Ин­ги­би­то­ры ка­та­ли­тич. ре­ак­ций де­зак­ти­ви­ру­ют ка­та­ли­за­то­ры: сор­би­ру­ют­ся на ак­тив­ных цен­трах ка­та­ли­за­то­ров ге­те­ро­ген­ных про­цес­сов или бло­ки­ру­ют ак­тив­ные цен­тры ка­та­ли­за­то­ров го­мо­ген­ных про­цес­сов. В фер­мен­та­тив­ных про­цес­сах реа­ли­зу­ют­ся разл. ме­ха­низ­мы ин­ги­би­ро­ва­ния: пря­мое кон­ку­рент­ное (мо­ле­ку­лы ин­ги­би­то­ра и суб­стра­та кон­ку­ри­ру­ют за при­сое­ди­не­ние к ак­тив­но­му цен­тру фер­мен­та), не­кон­ку­рент­ное (ин­ги­би­тор при­сое­ди­ня­ет­ся к ком­плек­су фер­мен­та с суб­стра­том с об­ра­зо­ва­ни­ем ка­та­ли­ти­че­ски не­ак­тив­ной фор­мы) и вне­кон­ку­рент­ное (ин­ги­би­тор об­ра­зу­ет с суб­стра­том ка­та­ли­ти­че­ски не­ак­тив­ный ком­плекс).

Применение ингибиторов в промышленности | ВВТ-РУС

26.12.2019Применение ингибиторов в промышленности

Специфика нефтедобывающей отрасли требует эффективных антикоррозионных решений для обеспечения длительной эксплуатации металлоконструкций, а также предупреждения риска нанесения вреда окружающей среде. Добыча и переправка углеводородов постоянно связаны с разрушающим воздействием сероводорода, углекислоты, воды и кислорода. В результате этого наблюдаются коррозионные процессы, которые постепенно приводят к выходу магистралей, трубопроводного и другого оборудования из строя. На данный момент самыми доступными и практичными противокоррозионными средствами являются ингибиторы.

Особенности коррозионного разрушения

Технологические процессы нефтегазовой отрасли неразрывно связаны с температурными перепадами, что приводит к образованию 2-фазного конденсата. Водная фаза по показателю коррозионной агрессивности довольно опасна для трубопроводных систем и оборудования, хотя паровая наносит больше ущерба, учитывая обширную площадь контакта. В ходе экспериментов было выявлено, что в среде с содержанием до 400 мг/л сероводорода коррозионная активность в паровой фазе несколько выше или примерно равна показателям в водяной. Поверхность образца периодически смачивалась, что провоцировало ускоренное появление участков коррозионного покрытия со слабыми показателями сцепления.

Аналогичный эффект наблюдается в процессе перегонки неосушенного газа, что представляет высокий уровень угрозы для целостности трубопроводов и существенно увеличивает взрывоопасность. Коррозионное воздействие усиливается при повышении концентрации сероводорода. При этом происходит снижение пластичности и ускоренное разрушение стали из-за проникновения водорода в его структуру. Поэтому, кроме анализа уровня коррозионной агрессии, большое значение имеет отслеживание процента водорода в металлоконструкциях.

Применение ингибиторов в зависимости от их разновидности

Работа с новыми месторождениями почти всегда связана с такими трудностями, как высокие показатели сероводорода и температурные скачки. Поэтому ингибиторы должны не только обладать надежными защитными свойствами, но и не мешать выполнению технологических процессов в обычном режиме. В случаях, когда нефтяные флюиды не содержат сероводорода или показывают его малый процент, применение обычных ингибиторов нецелесообразно. В частности, отпадает необходимость в следующих составах: «Катамин АБ», «Sepacorr-3375».

На данный момент проведено множество исследований, где тестировались средства от всех крупных производителей. По их результатам можно сделать вывод об отсутствии универсальных видов ингибиторов. Таким образом, необходимо подбирать вещества в соответствии с условиями на конкретном объекте. Например, уже упомянутый «Sepacorr-3375» в целом показывает достойный результат при применении, но не может похвастаться нейтрализацией коррозионных процессов при высоком уровне минерализации.

Данный вопрос актуален для нефтедобывающей и транспортирующей сферы, поскольку при минерализации флюида в 66 г/л ни один из выпускаемых сейчас ингибиторов не дает оптимального результата. Неплохой эффект демонстрируют смеси фосфононовой кислоты и реагента растительного происхождения. Довольно высоким спросом также пользуются азотосодержащие ингибиторы. Однако сегодня потребность в качественном, универсальном и доступном варианте остается неудовлетворенной.

Летучие ингибиторы коррозии

Сравнительно недавнее появление этих средств на рынке вызвало большой интерес ввиду способности этих составов самостоятельно покрывать металлические конструкции, требующие защиты. При использовании обычных ингибиторов нужно постоянно следить за их регулярным нанесением на поверхности. Учитывая необходимость в нейтрализации коррозионной агрессии в обеих фазах (водной, паровой) производство летучих ингибиторов коррозии связано с определенными сложностями.

Основные разновидности:

• Аминные составы. Отличаются ограниченным применением, так как оказывают негативное влияние на перерабатывающие и подготовительные технологии при работе с углеводородами.
• Азотосодержащие соединения, синтезирующиеся по реакции Шиффа. Имеют хороший уровень адсорбции и обеспечивают эффективность в случаях с высокой минерализацией. Одним из лучших представителей данной разновидности ингибиторов является «ИФХАН-62». Среди его главных преимуществ отмечается удовлетворительная летучесть и снижение процента водорода в стальных конструкциях, что позволяет сохранять их пластичность и прочность в течение длительного периода.
  Кроме того, положительное действие наблюдается еще некоторое время после окончания введения состава. Средства «ИФХАН-63» и «ИФХАН-64» обладают сходными параметрами.

Летучие ингибиторы коррозии отлично справляются с защитой пустых резервуаров и трубопроводных магистралей от конденсата воздушной массы, который появляется в результате температурных перепадов и оседает на внутренних металлических поверхностях. Такие средства часто применяются во время строительных и ремонтных работ. Высокую защиту именно в таких условиях обеспечивает вещество «ИФХАН-8». Лабораторные исследования подтверждают полное отсутствие коррозии на тестируемом образце при правильной концентрации данного летучего ингибитора. Также высокая эффективность наблюдается при раздельном введении средства и воды в качестве растворителя.

Общее заключение вышеприведенной информации:

• Коррозионные повреждения в 2-фазной системе с сероводородом более активно появляются в паровой фазе, но темп и процент насыщения стали водородом практически одинаковы в обеих.
• Максимальный эффект при высоком уровне минерализации можно получить при использовании смесей ингибиторов, а не отдельных компонентов или составов.
• Азотосодержащие вещества, производимые по реакции Шиффа, обладают комплексным эффектом (снижают коррозионную агрессию в паровой фазе, замедляют процесс впитывания водорода сталью и сохраняют полезное действие еще некоторое время после прекращения применения).

Также существуют специальные ингибиторы для подготовки

воды, которые производятся для сетей коммунального водоснабжения, паровых котлов, систем ГВС и т.д. Они эффективно борются с коррозией и образованием накипи. Кроме того, существуют составы, разрешенные для использования на предприятиях пищевой отрасли. Их применение вместе с покупкой природной воды, прошедшей качественную промышленную очистку, является залогом сохранения функциональности оборудования.

Что такое ингибиторы ферментов и их значение

от [email protected] | Ферменты

Ингибиторы ферментов можно определить как молекулы, которые связываются с ферментами и снижают их активность. Они связываются с активным центром ферментов и снижают их совместимость с субстратами, что вызывает ингибирование образования комплексов фермент-субстрат. Следовательно, предотвращение образования продуктов за счет снижения катализа реакции. Активность фермента или образующийся продукт обратно пропорциональна концентрации ингибиторов. Это связано с тем, что по мере увеличения концентрации ингибиторов активность фермента снижается. Многие лекарства действуют как ингибиторы, потому что, блокируя активность ферментов, можно убить болезнетворные микроорганизмы или скорректировать метаболический дисбаланс. Ингибиторы также могут использоваться в пестицидах. Ингибиторы действуют двояко: они либо препятствуют попаданию субстрата в активный центр фермента, либо не позволяют ферменту катализировать реакцию. Ингибиторы бывают двух типов: обратимые и необратимые. Обратимые ингибиторы связываются нековалентно и вызывают различные виды ингибирования в зависимости от того, с чем они связываются: с ферментом, комплексом фермент-субстрат или с тем и другим. Необратимые ингибиторы, с другой стороны, реагируют с ферментом, например, посредством ковалентной связи и изменяют его химический состав, изменяя важные аминокислоты, необходимые для ферментативной активности.

Ингибиторы ферментов могут существовать в природе и участвуют в регуляции метаболизма. Ферментам в метаболическом пути могут препятствовать последующие продукты. Это называется отрицательной обратной связью, которая замедляет производственную линию, когда продукция начинает увеличиваться. Это важный способ поддержания гомеостаза в клетке. Клеточные ингибиторы также могут быть белками, обладающими селективным связыванием и связывающимися только с ферментом-мишенью. Это важно для помощи в контроле ферментов, повреждающих клетку, например, нуклеаз и протеаз. Хорошо известным примером этого ингибитора является ингибитор рибонуклеаз. Он работает путем связывания с рибонуклеазами, что является одним из самых тесных межбелковых взаимодействий. Встречающиеся в природе ингибиторы также используются в качестве яда для сдерживания хищников от добычи или могут использоваться для убийства добычи. Первым шагом к разработке новых лекарств является открытие новых ингибиторов. Один из способов сделать это — методом проб и ошибок, то есть путем скрининга больших библиотек соединений на соответствие выбранному ферменту в надежде на успешные выводы. Альтернативным методом является метод рационального дизайна лекарств. Это использует трехмерную структуру активного центра, чтобы постулировать, какие молекулы могут быть потенциальными ингибиторами. Гипотеза проверяется, чтобы определить, какой из них является новым ингибитором. Структура фермента определяется с помощью нового ингибитора в комплексе ингибитор-фермент, чтобы отобразить изменения, внесенные в фермент, чтобы можно было модифицировать ингибитор для максимального связывания. Цикл испытаний и улучшений повторяется до тех пор, пока не будет получен достаточно сильный ингибитор.

Почему важны ингибиторы ферментов?

Они могут встречаться в природе или быть получены с помощью фармакологии или биохимии. Они важны для человека из-за их различных применений, которые перечислены ниже:

1. Ингибиторы ферментов, используемые в качестве лекарств для лечения заболеваний:

Это наиболее распространенное применение ингибиторов ферментов, поскольку они нацелены на ферменты человека и пытаются исправить патологическое состояние. Например, препарат Виагра содержит силденафил, который представляет собой ингибитор фермента, используемый для лечения мужской эректильной дисфункции. Силденафил сильно ингибирует фермент (цГМФ-специфическая фосфодиэстераза типа 5), который денатурирует сигнальную молекулу, называемую циклическим гуанозинмонофосфатом. Циклический гуанозинмонофосфат активирует расслабление гладкой мускулатуры, позволяя потоку удара в кавернозное тело, что приводит к эрекции. Препарат работает за счет снижения активности фермента, что останавливает сигнал и продлевает его действие. Ингибиторы также часто используются в химиотерапии рака. Это связано с тем, что ингибитор метотрексат блокирует действие дигидрофолатредуктазы, фермента, участвующего в производстве нуклеотидов. Блокирование биосинтеза нуклеотидов токсично для быстрорастущих клеток, но не токсично для неделящихся клеток. Это связано с тем, что быстрорастущая клетка должна выполнять репликацию ДНК, поэтому метотрексат используется в химиотерапии. Для анестезии и лечения миастении используют обратимые конкурентные ингибиторы, такие как эдрофоний, физостигмин и неостигмин. Вирусные инфекции также можно вылечить с помощью ингибиторов, поскольку они ингибируют протеазу вирусного фермента. Это предотвращает образование новых белковых оболочек вируса, и поэтому они не могут размножаться.

2. Контроль метаболизма:

Ингибиторы ферментов также используются для контроля метаболизма. Неконтролируемые ферментативные реакции могут привести к летальному исходу. При рассеянном склерозе деструктивные ферменты атакуют нервные клетки, потому что иммунная система начинает разрушать нервы, что вызывает паралич. Метаболиты ингибируют метаболические пути в клетке. Метаболиты регулируют активность ферментов путем аллостерической регуляции субстратного ингибирования. Одним из примеров этого является аллостерическая регуляция гликолитического пути, при котором глюкоза потребляется для производства АТФ, пирувата и НАДН. Важным шагом для контроля гликолиза является предшествующая реакция на пути, который катализируется фосфофруктокиназой-1 (PFK1). Когда количество АТФ увеличивается, АТФ связывается с аллостерическим участком на PFK 1 и снижает скорость ферментативной реакции, что приводит к ингибированию гликолиза и последующему снижению продукции АТФ. Отрицательная обратная связь поддерживает постоянную концентрацию АТФ в клетке.

Ингибиторы белков также могут вызывать физиологическое ингибирование ферментов. Такое торможение происходит в поджелудочной железе, которая вырабатывает много зимогенов (ферментов-предшественников пищеварения). Значительное количество зимогенов активируется протеазой трипсина, и поэтому жизненно важно ингибировать активность трипсина, чтобы поджелудочная железа не переваривала себя. Это можно сделать, регулируя синтез сильного ингибитора трипсина, который прочно связывается с трипсином и снижает активность трипсина, которая может разрушить орган.

3. Антибиотики:

Лекарства также используются для ингибирования ферментов, т.е. ферментов, необходимых для выживания патогенов. Примером этого являются антибиотики пенициллин и ванкомицин, которые ингибируют ферменты, продуцирующие полимерный пептидогликан. Этот сетчатый полимер представляет собой клеточную стенку, окружающую бактерии. Если фермент ингибируется, прочность клеточной стенки снижается, что приводит к разрыву бактерий. Антибиотики разрабатываются, когда ферменты, имеющие решающее значение для выживания патогенов, либо отсутствуют, либо находятся в другой форме у людей. Например, в приведенном выше примере люди не продуцируют пептидогликан. Следовательно, ингибиторы пептидогликана избирательно вредны только для бактерий. Используя различия в структурах рибосом у бактерий или процессы, посредством которых они производят жирные кислоты, можно вызвать избирательную токсичность.

4. Природные яды:

Эволюция растений и животных должна привести к тому, что они будут производить различные ядовитые вещества, такие как пептиды, белки и вторичные метаболиты, действующие как ингибиторы. Природные яды обычно представляют собой небольшие молекулы, которые настолько разнообразны, что почти каждый метаболический процесс имеет естественные ингибиторы. Эти естественные ингибиторы не только нацелены на ферменты, но также могут воздействовать на функции структурных белков и рецепторные каналы. Другое применение естественных ядов, как упоминалось выше, — защита от хищников или поимка добычи. Это потому, что эти нейротоксины могут вызвать паралич и привести к смерти. В более низких дозах эти нейротоксины могут иметь терапевтическую ценность.

5. Пестициды и гербициды:

Ингибиторы ферментов также могут действовать как пестициды. Животные содержат фермент под названием ацетилхолинэстераза (АХЭ), который имеет решающее значение для функционирования нервных клеток. Это связано с тем, что он расщепляет нейротрансмиттер ацетилхолин с образованием его составляющих, то есть ацетата и холина. Медицина и сельское хозяйство используют ингибиторы АХЭ. Примером этого являются карбаматные пестициды, которые являются обратимыми ингибиторами АХЭ. Ацетилхолинэстераза также необратимо ингибируется малатионом, паратионом и хлорпирифосом, которые являются фосфорорганическими пестицидами. Глифосат, который является гербицидом, ингибирует 3-фосфошикимат-1-карбоксивинилтрансферазу. Этот фермент используется для производства аминокислот с разветвленной цепью в растениях. Другие ферменты, которые ингибируются гербицидами, включают ферменты, необходимые для производства каротиноидов и липидов, ферменты, используемые в процессе фотосинтеза и окислительного фосфорилирования.

Это завершает список того, почему ингибиторы ферментов так важны. Поскольку многие лекарства являются ингибиторами ферментов, биохимия и фармакология активно пытаются обнаружить и усовершенствовать ингибиторы. Об этих ингибиторах судят по двум факторам: эффективности (константа диссоциации) и специфичности. Лекарство должно обладать высокой активностью и специфичностью, чтобы гарантировать низкие побочные эффекты и токсичность. Это наиболее распространенное использование ингибиторов, но, как упоминалось выше, они используются для самых разных целей и, следовательно, чрезвычайно важны для жизни человека.

Роль ингибиторов в хранении, транспортировке, производстве и – Fluoryx Labs

Мономеры должны содержать ингибитор для предотвращения полимеризации во время обработки или хранения. Кислород может играть много ролей в переработке и хранении мономеров, в основном в зависимости от температурных условий, что и приводит к выбору ингибитора. Существует два основных типа ингибиторов: 1) ингибиторы хранения и транспорта и 2) ингибиторы производства и процесса.

ИНГИБИТОРЫ ДЛЯ ХРАНЕНИЯ И ТРАНСПОРТИРОВКИ

При хранении мономеры обычно не подвергаются воздействию высоких температур, но подвергаются воздействию кислорода при перемещении, обращении и общем открытии и закрытии контейнеров. Следовательно, необходим ингибитор, который лучше всего работает в присутствии кислорода. При хранении при комнатной температуре мономеры сами по себе медленно образуют свободные радикалы (R•), которые, если их не контролировать, могут образовывать полимеры (RRRRRRRRRR. …). Когда присутствует кислород, свободный радикал мономера реагирует с кислородом с образованием перекиси:

R• + O ₂ –> ROO•

Эта реакция протекает на несколько порядков быстрее, чем R• самополимеризация. Следовательно, необходим ингибитор, который обрывает радикал ROO•, поскольку ROO• превосходит по количеству радикалы R• в запасенном мономере на несколько порядков. Ингибиторы фенольного типа очень быстро реагируют с пероксидным радикалом (ROO•) на стадии обрыва. Фенольные ингибиторы не реагируют со свободным радикалом мономера (R•), поэтому для работы этих ингибиторов необходим кислород.

Обычные фенольные ингибиторы включают бутилированный гидрокситолуол (BHT), трет -бутилкатехол (ТБС), гидрохинон (HQ), метиловый эфир гидрохинона (MEHQ) и 2,4-диметил-6- трет -бутилфенол (2 ,4-диме-6-третбутилфенол).

 

butylated hydroxytoluene (BHT)

tert -butylcatechol (TBC)

hydroquinone (HQ)

Hydroquinone methyl ether (MEHQ)

 

2,4-dimethyl-6- tert -butyl фенол (2,4-DiMe-6-tBu фенол)

 

Следовых количеств кислорода достаточно для работы ингибитора. Механизм ингибирования указывает на то, что потребуется количество, эквимолярное фенольному ингибитору – 10 ppm растворенного O ₂ эквимолярны 40 ppm фенольного ингибитора. Минимально рекомендуемым уровнем является эквимолярное отношение растворенного O ₂ к фенольному ингибитору. В промышленности при хранении и транспортировке мономеров поддерживается контакт с воздухом или азотно-воздушной смесью 50/50.

Наиболее часто используемым промышленным фенольным ингибитором является монометиловый эфир гидрохинона (MEHQ) из-за его бесцветности и эффективности, который обычно используется в диапазоне от 10 до 300 частей на миллион.

ПРОИЗВОДСТВО И ОБРАБОТКА ИНГИБИТОРЫ

При производстве и переработке мономера необходимы высокие температуры во время реакции и/или дистилляции. Из-за высоких температур мономеры сами по себе быстро образуют свободные радикалы (R•), что может привести к быстрой полимеризации. В этой высокотемпературной среде кислород ведет себя в основном как окислитель, который окисляет мономер, вызывая сильное пожелтение и образование смолы. Поэтому для уменьшения окисления продукта (пожелтение и смолообразование) необходимо исключить кислород из высокотемпературных процессов. Поскольку кислород нельзя полностью исключить, он будет реагировать с небольшими количествами R• с образованием ROO•. Следовательно, необходима система ингибиторов, способная гасить как радикалы R•, так и ROO•. Мы уже обсуждали фенольные ингибиторы, которые могут терминировать ROO•-радикалы.

Ингибиторы процессов, реагирующие с радикалами R• (в отсутствие кислорода), включают хиноны, нитрозосоединения, соли металлов, производные дибензофульвена, ароматические азосоединения, фенилацетилен, пиридиновые производные, ароматические амины (например, фенотиазин). В промышленности для акрилатов и метакрилатов примерами используемых ингибиторов процесса являются p -бензохинон, купферрон, соли марганца или церия, гидроксиламин, алкилдитиокарбамат меди, фенотиазин и т. д. Концентрация ингибитора процесса обычно находится в диапазоне от 2 до 2000 частей на миллион.