Особенности производства полиизобутилена из изобутилена

Полимеризация изобутилена как сырья для производства синтетических каучуков

 

Основным исходным сырьем для получений полиизобутилена служит изобутилен, извлекаемый из газовых смесей - побочных продуктов при переработке нефти (крекинга и пиролиза нефтяных фракций).

Газовую, смесь подвергают фракционированию в целях выделения фракции, содержащей, кроме изобутилена (10-20%), н-бутилены, н-бутан, изобутан и другие предельные и непредельные газообразные углеводороды. После выделения изобутилена производят изомеризацию оставшейся смеси, в результате чего наряду с изобутиленом образуется изобутан (СН₃)₃СН, который путем дегидрогенизации дает смесь газов, содержащих изобутилен. Для извлечения последнего из газовых смесей существует ряд химических и физических методов, как, например, выделение с по мощью серной кислоты, медных солей, фенолов и других реагентов, а также извлечение путем абсорбции, экстракции, дистилляции, ректификации. Изобутилен должен быть тщательно очищен, так как примеси влияют на ход процесса полимеризации. полиизобутилен изобутилен полимеризация каучук

Изобутилен при нормальных условиях представляет собой бесцветный газ. Молекулярный вес изобутилена - 56,1, плотность - 0,59 г/см³, температура воспламенения плюс 465°С, температура плавления - 140,4° С, температура кипения - 6,9° С. При содержании изобутилена от 1,7 до 9,0 объемных процентов в воздухе образуется взрывчатая смесь. Изобутилен при вдыхании обладает наркотическим действием, но не вызывает отравления организма [2].

Хранят и транспортируют изобутилен в жидком виде под давлением в стальных резервуарах.

Катализаторами при получении высокомолекулярного полиизобутилена являются многочисленные неорганические и органические соединения, из которых промышленное применение имеют главным образом галогениды металлов. В таблице приведены результаты полимеризации изобутилена в присутствии различных катализаторов.

 

Таблица 2.1 - Полимеризации изобутилена в присутствии различных катализаторов

Катализатор	Дозировка катализатора, %	Содержание изобутилена, %	Время полимеризации	Выход полимера, %	Молекулярный вес
BF3	0,05	10	Доли секунд	10	120 000-150 000
AlBr3	0,05	20	1-5 мин	70-90	120 000-150 000
TiCl4	0,12-0,25	30	20-70 мин	35-50	100 000-130 000
TiBr4	1,0-1,5	30-50	12-18 ч	30-50	70 000-90 000
BCl3	0,9-1,5	40-50	12-18 ч	0,5-1,5	30 000-50 000
BBr3	0,6-1,0	50	12-18 ч	0,5-1,5	20 000-30 000
SnCl4	1,5-4,5	50	17-50 ч	10-18	12 000-25 000

 

Наиболее активным катализатором является трехфтористый бор, в присутствии которого скорость реакции полимеризации граничит со взрывной. Регулировка скорости полимеризации про изводится путем понижения температуры реакционной смеси и концентрации катализатора.

Трехфтористый бор представляет собой бесцветный газ, сжижаемый в температурных интервалах от минус 100 до минус 127° с; ниже указанной температуры он переходит в твердое состояние.

Фтористый бор имеет ряд преимуществ перед другими катали заторами: как газообразное вещество он легко дозируется и смешивается с компонентами, участвующими в полимеризации, путем нагревания быстро удаляется из полимера [6,8].

Для получения высокомолекулярного полиизобутилена реакция должна проходить при пониженной температура, что осложняется высокой экзотермичностью процесса (количество выделяемого тепла составляет около 10 000 кал/моль).

Для уменьшения количества выделяющегося тепла к реакционной смеси добавляют растворители или разбавители.

Необходимая для полимеризации низкая температура (около минус 100° С) поддерживается отводом теплоты с помощью хладоагентов растворителей и разбавителей).

Применяют внутреннее и наружное охлаждение. Внутреннее, - когда растворитель или разбавитель одновременно служит и хладоагентом, т. е. поступает в реакционную смесь охлажденным и, кроме того, отводит теплоту реакции путем испарения; наружное, - когда хладоагент действует на реакционную смесь через поверхность охлаждения.

В качестве растворителей, разбавителей и хладоагентов при меняют охлажденные до жидкого состояния этилен, бутилен, этан, бутан и другие предельные углеводороды, а также твердую угле кислоту.

Для промышленного получения полиизобутилена в качестве растворителя используют этилен (СН₂=СН₂)

Количество растворителя влияет на молекулярный вес полимера. Оптимальное содержание изобутилена в растворителе 15-30%.

Ускорители (сокатализаторы) добавляют в реакционную смесь в небольших количествах (0,001-1%). Они не только ускоряют реакцию, но также снижают потребное количество катализатора и способствуют получению высокомолекулярного полимера.

В качестве ускорителей рекомендуются кислоты (серная, азотная, трихлоруксусная, плавиковая и др.), спирты (метиловый, этиловый, бензоловый и так далее), фенолы, хлористый водород.

Активаторами поляризации в присутствии галогенидов металлов являются воды, уксусная кислота, третбутиловый спирт и другие.

Ускорители являются источниками ионов, которые, собственно, и оказывают каталитическое действие при получении полиизобутилена.

Высокомолекулярный полиизобутилен легко поддается деструкции под влиянием солнечного света и повышения температуры, приобретая при этом липкость [8].

В качестве стабилизатора применяют 0,1-5% производных фенола, например третбутилсульфид, которые вводятся сразу же после полимеризации. Стабилизирующее действие на первичный полимеризат оказывают также многочисленные соединения, содержащие амино-, сульфидо-, ароматические и гидроксильньте группы; в некоторых случаях рекомендуется элементарная сера, которая добавляется к полиизобутилену на вальцах или в растворе [7].

 

⇐ Предыдущая12345Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: