Способ получения изопренового каучука

 

Использование: для получения синтетических каучуков, в частности изопренового каучука. Сущность изобретения: осуществляют азеотропную сушку (АС) возвратной изопентан-изопреновой фракции (Ф) и отгонку углеводородов Ф С₄, отделяют возвратную Ф от растворителя катализатора и олигомеров изопрена. Смешивают очищенную Ф с изопреном-ректификатом с последующими АС полученной углеводородной смеси, ее охлаждением и алюмогелевой сушкой и направляют на полимеризацию. Введение изопрена-ректификата на смешение с возвратной изопентан-изопреновой Ф осуществляют двумя потоками. Первый поток в количестве 15 - 60% от общей массы изопрена направляют в процесс АС возвратной изопентан-изопреновой Ф и отгонки углеводородов Ф С₄. Второй поток, оставшуюся часть, подают в процесс АС углеводородной смеси и направляют на полимеризацию. Количество первого потока изменяют в зависимости от количества микропримесей в изопрене-ректификате. 1 ил., 3 табл.

Изобретение относится к области получения синтетических каучуков, в частности изопренового каучука, используемого для производства шин и резинотехнических изделий, и может быть применено в нефтехимической промышленности.

Известен способ получения изопренового каучука полимеризацией изопрена, заключающийся в смешении изопрена-ректификата с возвратной изопентан-изопреновой фракцией и в последующих сушке приготовленной смеси (шихты) в колонне азеотропной ректификации, охлаждении и алюмогелевой осушке, и направлении в каскад из двух (или более) последовательно соединенных реакторов, при управлении процессом используют расход изопрена на шихтование и степень удаления влаги из шихты в процессе ее азеотропной осушки (В.М. Соболев, И.В. Бородина. Промышленные синтетические каучуки. М. Химия, 1977, с. 87 88, 99 103).

Недостатком указанного способа является сложность удаления микропримесей, превышающих определенный уровень, из углеводородной смеси, что приводит к колебаниям дозировок катализатора и, следовательно, пласто-эластических свойств каучука.

Известен и другой способ получения изопренового каучука путем полимеризации изопрена в присутствии катализатора, при котором осуществляют азеотропную сушку возвратной изопентан-изопреновой фракции и отгонку углеводородов фракции С₄, отделяют возвратную фракцию от растворителя и катализатора и олигомеров изопрена и смешивают очищенную фракцию с изопреном-ректификатом с последующими азеотропной сушкой полученной углеводородной смеси, ее охлаждением и алюмогелевой сушкой и направляют на полимеризацию (П.А. Кирпичников, В. В. Береснев, Л.М. Попова. Альбом технологических схем основных производств промышленности синтетического каучука. Л. Химия, 1986, с. 130 138).

Этот способ также не позволяет повысить степень очистки углеводородной смеси, содержащей растворитель и мономер, от микропримесей, что приводит к снижению величины сухого остатка раствора полимера, повышению энергетических затрат на выделение полимера и к перерасходу катализатора. Ухудшаются также пластоэластические свойства каучука.

Удаление же микропримесей при азеотропной осушке шихты затруднительно, особенно при использовании привозного изопрена, так как тяжелокипящие микропримеси остаются в шихте при азеотропной осушке. Степень их отгона невелика. По этой причине колебания уровня микропримесей в шихте значительны, что вызывает изменения дозировок катализатора и молекулярной массы полимера.

Техническим результатом предложенного способа является снижение расхода катализатора, уменьшение энергозатрат и улучшение пласто-эластических свойств полимера.

Для достижения технического результата в способе получения изопренового каучука путем полимеризации изопрена в присутствии катализатора, при котором осуществляют азеотропную сушку возвратной изопентан-изопреновой фракции и отгонку углеводородов фракции С₄, отделяют возвратную фракцию от растворителя катализатора и олигомеров изопрена и смешивают очищенную фракцию с изопреном-ректификатом с последующими азеотропной сушкой полученной углеводородной смеси, ее охлаждением и алюмогелевой сушкой и направляют на полимеризацию, вводят изопрен-ректификат на смешение с возвратной изопентан-изопреновой фракцией двумя потоками, первый поток в количестве 15 - 60% от общей массы изопрена направляют в процесс азеотропной сушки возвратной изопентан-изопреновой фракции и отгонки углеводородов фракции С₄, а второй поток, оставшуюся часть, подают в процесс азеотропной сушки углеводородной смеси и направляют на полимеризацию, причем количество первого потока изменяют в зависимости от количества микропримесей в изопрене-ректификате.

Способ получения изопренового каучука осуществляют по схеме, приведенной на фиг. 1, следующим образом.

Отогнанную в процессе дегазации изопренового каучука изопентан-изопреновую фракцию (содержащую изопентан-растворитель, непрореагировавший изопрен растворитель катализатора толуол, углеводороды С₄, олигомеры изопрена, а также микропримеси спирта, воды, альдегида и т.д.) после ее водно-щелочной отмывки по линии 1 направляют в колонну 2 для азеотропной осушки и отгонки углеводородов фракции С₄. В линию питания колонны 2 (или на одну из ее тарелок) вводят по линии 3 от 15 до 60% от общей массы изопрена-ректификата, подаваемого на приготовление шихты для полимеризации. Отогнанные легкие углеводороды (фракции С₄), вода, микропримеси по линии 4 направляют в дефлегматор 5, охлаждаемый промышленной водой, подаваемой по линии 6. Несконденсированные газы (газы отдувок), в том числе и углеводороды фракции С₄, по линии 7 подают на переработку (например, на стадию компримирования контактного газа второй стадии дегидрирования изопентана), а углеводородный конденсат после отделения от воды (на схеме не показано) возвращают в виде флегмы по линии 8 в колонну 2. Кубовый продукт колонны 2, представляющий собой смесь первого потока изопрена-ректификата, подаваемого на приготовление шихты для полимеризации, с осушенной изопентан-изопреновой фракцией, по линии 9 направляют в колонну 10 для отделения от растворителя катализатора (толуола) и олигомеров изопрена, образовавшихся в процессе полимеризации изопрена. Возвратную изопентан-изопреновую фракцию в смеси с первым потоком изопрена-ректификатора по линии 11 выводят в дефлегматор 12, охлаждаемый промышленной водой, подаваемой по линии 13, и возвращают по линии 14 в виде флегмы на колонну 10, а по линии 15 направляют на смешение со вторым потоком, оставшимся количеством изопрена-ректификатора, вводимым для приготовления шихты для полимеризации по линии 16, и подают по линии 17 в колонну 18 азеотропной сушки шихты. Общий поток изопрена-ректификата, вводимого для приготовления шихты, подают по линии 19. Кубовый продукт колонны 10, смесь толуола и олигомеров изопрена выводят по линии 20 на извлечение толуола-возврата (на схеме не показано). Погон колонны 18 по линии 21 направляют в дефлегматор 22, охлаждаемый промышленной водой, подаваемой по линии 23, а углеводородный конденсат после отделения от воды по линии 24 возвращают в виде флегмы на колонну 18 азеотропной сушки шихты. Осушенную шихту по линии 25 выводят на охлаждение, алюмогелевую сушку и пропановые или аммиачные холодильники (на схеме не показано) и направляют в каскад из 2 3 последовательно соединенных реакторов на полимеризацию изопрена. Катализатор вводят обычно в первый по ходу процесса реактор. Раствор полимера подают на дезактивацию катализатора, отмывку и стабилизацию полимера, дегазацию каучука, выделение и сушку (на схеме не показано). При необходимости углеводороды С₅, отгоняемые из кубового продукта колонны 10 по линии 20 при выделении толуола, подают на химочистку совместно с изопреном-ректификатом (на схеме не показано).

В отличие от известных способов получения изопренового каучука предлагаемый способ позволяет за счет вывода части микропримесей, содержащихся в изопрене-ректификаторе, снизить на 10 30% расход катализатора, повысить пластоэластические свойства каучука. Прилагаемый способ иллюстрируют следующие примеры.

Примеры 1 5.

Изопреновый каучук получают по данному способу. Изопрен-ректификат дозируют в линию питания колонны 2 в количестве от 5 до 75% от общей массы каучука, подаваемой на приготовление шихты. Оставшееся количество изопрена-ректификата подают в линию питания колонны 18 для азеотропной осушки шихты. Общая нагрузка по углеводородам на колонну 2 для азеотропной осушки изопентан-изопреновой фракции и отгонки углеводородов С₄ составила 130 т/ч.

Состав микропримесей в продуктах, используемых в процессе полимеризации, мас. приведен в табл.1.

Степень отгона углеводородов С₄, C₅ в колонне 2 выдерживалась равной 10% от количества питания.

В каскаде реакторов находились два последовательно соединенных реактора объемом 20 м³ с двухзаходными ленточными мешалками.

В качестве катализатора использовали катализатор Циглера-Натта, модифицированный дифенилоксидом и пипериленом.

Содержание изопрена в шихте, подаваемой на полимеризацию, составляло 15 мас. Температура шихты минус 3,0^oC. Расход шихты на батарею полимеризации 35 т/ч.

Основные показатели процесса приведены в табл. 2.

Примеры 6 7.

Изопреновый каучук получают по данному способу. Содержание микропримесей в шихте суммарно составило 0,0019 мас. Дозировка изопрена в линию питания колонны 2 составляла 15% от общего количества изопрена, подаваемого на приготовление шихты. Дозировка катализатора в процессе полимеризации находилась на высоком уровне.

Основные показатели процесса даны в табл. 3.

Как видно из примеров, использование данного способа получения изопренового каучука позволяет снизить расход катализатора на (10 40)% повысить величину сухого остатка раствора полимера и снизить общий расход пара на производство одной тонны изопренового каучука в среднем на 0,1 Гкал/т каучука.

При увеличении доли изопрена-ректификата, подаваемого в виде первого потока в линию питания колонны 2 более 60% от общего количества, дозировка катализатора практически остается на прежнем уровне, хотя начинает возрастать общий расход водяного пара и вывод изопрена с отдувками из колонны 2. При дозировке изопрена в линию питания колонны 2 менее 15% от общего количества изопрена, подаваемого на приготовление шихты для полимеризации, показатели процесса изменяются незначительно по сравнению с известными способами.

Формула изобретения

Способ получения изопренового каучука путем полимеризации изопрена в присутствии катализатора, при котором осуществляют азеотропную сушку возвратной изопентан-изопреновой фракции и отгонку углеводородов фракции С₄, отделяют возвратную фракцию от растворителя катализатора и олигомеров изопрена и смешивают очищенную фракцию с изопреном-ректификатом с последующими азеотропной сушкой полученной углеводородной смеси, ее охлаждением и алюмогелевой сушкой и направляют на полимеризацию, отличающийся тем, что введение изопрена-ректификата на смешение с возвратной изопентан-изопреновой фракцией осуществляют двумя потоками, первый поток в количестве 15-60% от общей массы изопрена направляют в процесс азеотропной сушки возвратной изопентан-изопреновой фракций и отгонки углеводородов фракции C₄, а второй поток, оставшуюся часть, подают в процесс азеотропной сушки углеводородной смеси и направляют на полимеризацию, причем количество первого потока изменяют в зависимости от количества микропримесей в изопрене-ректификате.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3