Сополимер стирола и @ -ацетофенонакрилата для газоразделительных мембран при очистке природного газа от сероводорода

 

Сополимер стирола и п-ацетофенонакрйлата формулы -fCH2-CH- 4CH2-CH y где V 70-80 мол.%; у 20-30 мол.%, с молекулярной массой 12400-14400 для газоразделительных мембран при очистке природного газа от серово- - дорода. (Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

РЕСПУБЛИН аа а» (5»4; С g8 F 212/08, 220/30, В 01 D 53/22

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3788584/23-05 (22) 10.07.84 (46) 28.02.86. Бвл. Р 8 (71) Институт хлофорганического синтеза АН АэССР и Всесовэный научно-исследовательский и проектный институт по подготовке к транспортировке и переработке природного газа (72) М. М. Гусейнов, T. К. Ханмамедов, Ф. Д. Агаев, Н. P. Рахимова, С. Ю. Рзаева, В. И. Дарага и А, А. Гюльмалией (53) 678.646-013(088,8) (56) Авторское свидетельство В 876650, кл. С 08 F 212/12, 1979.

Патент США У 3534528, кл. 55-16, опублик. 1971.

МЕМБРАН ПРИ ОЧИСТКЕ ПРИРОДНОГО ГАЗА

ОТ СЕРОВОДОРОДА (57) Сополимер стирола и и-ацетофенонакрилата формулы

+СИ СН+ СН2 СН

С=О

С= 0

СНЗ где х = 70-80 мол.Ж; = 20-30 мол.Ж, с молекулярной массой 12400-14400 для газоразделительных мембран при очистке природного газа от сероводорода. (54) СОПОЛИИЕР СТИРОЛА И и -АЦЕТОФЕ НОНАКРИЛАТА ДЛЯ ГАЗОРАЭДЕЛИТЕЛЬНЫХ

8(р(ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕния "8 .;,3/

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1214676

Изобретение относится к высокомолекулярным соединениям на основе сополимеров стирола и акрилата, которые могут найти применение в качестве пленкообраэующих материалов для газоразделительных мембран и использованы в газовой промышленности в процессе очистки природного газа от сероводорода.

Цель изобретения — получение сополимеров стирола и акрилового мономера, которые могут использоваться в качестве пленкообразующих материалов для гаэоразделительных мембран, обладающих высоким значением фактора газоразделения (селективности).

Сополимеры получают совместной полимеризацией стирола и 11 -ацетофенонакрилата в бензоле с помощью рао дикальных инициаторов при 60 С.

Сополимеры растворимы в обычных органических растворителях (в ацетоне хлороформе, ацетофеноне, четыреххлористом углероде, диоксане) из

2%.-ного раствора которых методом полива на целлофановую подложкуготовят полимерную пленку (монолитную мембрану), Структурные особенности предлагаемого сополимера позволяют использовать его в качестве пленкообразующего материала для газоразделительных:мембран с высоким фактором гаэоразделения по сероводороду.

Пример 1. Получение сополимера формулы

В ампулу загружают 0,0138 r ДИНИЗА, 4,085 r q -ацетофенонакрилата, 10 мл сухого бенэола и 5,?0 г свежеперегнанного отирола. Ампулу откачи-S вают под вакуумом (1О мм рт.ст.) и запаивают. Затем ее помещаю;. в о термостат и при 60 С выдерживают

4 ч. Полученный сополимер высаживают метанолом. Получают белый порошок, который несколько раз промывают метанолом на фильтре Шотта И> 3. Затем

:10

35 полимер сушат н вакуумном пистолете до постоянного веса. Выход сополимера 64% от теоретического.

Мол. масса 13400> температура размягчения ниже 230 С °

IIo данным элементного анализа сополимер содержит 70 моль,% звеньев стирола и 30 моль, % звеньев

11-ацетофенонакрилата, Химическая структура полученного сополимера подтверждается данными

ИК-, ПМР- и УФ-спектроскопии, В

ИК-спектре (пленка) сополимера наблюдаются полосы поглощения при

1500 и 1590 F см, характерные для

> -1 фенильного ядра, 1680 см и 1245 см, характерные для валентных колебаний карбонила ацетильной и сложноэфирной групп соответственно, Полоса поглошения при 2925-2930 см и серия полос поглощения при 3000 см и выше с убывающей интенсивностью, характерные для валентных колебаний

CCf, групп и фенильных.ядер соответственно.

В ПМР-спектре сополимера (в СС f< ) зарегистрированы сигналы с химсдвигами 1, 50 h 2, 50>>, 2, 90, характеризующимими СН-СО-СН и СН-СО (СН-РЬ) протоны соответственно. В слабом поле спектра ПМР наблюдаются сигналы феl нильных протонов. УФ-спектр сополимера (диоксан) характеризуется полосами поглощения с."х 250 мм и 270 мм, »>ах

% характерными для П - П переходов фенильных ядер и и П переходов карбонила СО-СН группы сопряжен)ф > ной с фенильным ядром, I

Из 2%-ного раствора-сополимера в ацетоне готовят полимерную пленку методом полива из раствора (монолитную мембрану) путем нанесения раствора на целлофановую подложку, обтягивающую стеклянный цилиндр, После

30 мин выпаривания и кратковременного смачивания подложки водой отделяют полученную пленку сополимера, (толщина 80-100 мкм), сушат в вакуумном пистолете и помещают в диффузионную ячейку для определения гаэопроницаемости волюмометрическим методом, усовершенствованном и широко применямым, Газ опроницаемость сополимера по сероводороду (Н S) и метану (СН ) состав>. 1 ляет 11 2 ° !0 и0,4 ° 10 см с-см. рт.ст, соответственно, C=O

С Э

15 с=о

20 сн, 25

C=O

I си

Фактор газоразделения a Н S/ÑÍ =28 °

Пример 2. В условиях примера 1 получают полимер формулы

+СН -СН - +СН -СН+

1 20 г C=O !

О иэ 15,6 г стирола, 4,08 г (1-ацетофенонакрилата. Выход сополимера

7,2102 r (75X}.

Мол масса 12400. Т „=200 С.

По данным элементного анализа сополимер содержит 80 мол.X стирола и

20 мол.Ж -ацетофенонакрилата. Газопроницаемость по Н S фактор газоразделения 4- H

-9

= 27 и СН соответственно 11,34 10 см см и 0,42 10

Пример 3. В условиях примера 1 получают сополимер формулы из 6,25 г стирола, 3,06 г h -ацетофенонакрилата, Выход сополимера 6,52 r (707}.

Мол. масса 14400. Т „, = 260 С.

Данные элементного анализа соответствуют сополимеру с содержанием

60 сол.7 стирола и 40 мол. X. 11 -ацеЬ тофенонакрилата. Газопроницаемость

1214676 4 по Н S и СН < соответственно 11 10 9

3 и044 ° 10 см . с "см. рт. ст.

Фактор газоразделения o(Н S/СН

5 =25, Пример 4. В условиях примера 1 получают сополимер формулы (+СН CH+ -(СН вЂ” CH 85 1 15 г

С=О

О из ?,083 г стирола, 4,0846 и -ацетофенонакрилата.

Выход сополимера 5,8 r (90X}.

М л. масса 11900. Т, = 180 С.

Данные элементного а1 алИза СоОт30 ветствуют сополимеру с содержанием

857. стирала и 15Х h -ацетофенонакрилата.

Газопроницаемости мембран по

35 Н Б и СН4 12,0 ° 1О и 1,09 1О

Н S/ÑÍ,-II.

Состав сополимера ограничивается свойствами гаэоразделения, а уменьшение содержания (1 -ацетофеонакри40 латных звеньев (менее 20X) приводит к резкому уменьшению газопроницаемости по сероводороду и фактора газоразделения о(, Н Б/СН4. Чрезмерное, увеличение содержания и -ацетофенон45 акрилатных звеньев (более 30X) также приводит к ухудшению основных свойств мембран, Характеристика газоразделительных мембран дана в таблице.

Коэффициент газопроницаемости 10

9 см си

Фактор

Газо

Пленкообразующие для газоразделительной мембраны

Содержание в сополимере, Ж разделения

НаЗ стирола II-ацетофенонакриJMTB

Ч си ° с асме рт е ст е

H S СН„

II 34 0,42 27

90

11,,0

1,09 11

5 Полидиметилсилоксан (известный) 0,44 !7

Редактор P., Кастрян

Заказ 853/35 и-ояж Д 1 Подписное

ВНИИПИ Государс1веннсгс комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035> Москва, Ж-35, Рауновская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, ч

Сополимер стироля M H-яцетофенонакри" .

ЛЯ ГB

2 Сополнмер стирола H Й яце тафенонакриJXBTB

Мол. масса

Т =200 С

3 СОПОлимер сти рола и н-яцетофенОнякри" лятя

Мол. масса

Т,„260 С

4 Сополимер сти PQP B N 9 ЯЦP тофенонакриJMTB

NQL, МЯссЯ

1190Î

Тр „=180 С

Составитель В, Полякова

Техред A,ÁB6HHåö Корректор Л. Пилипенко