Альбом технологических схем основных производств промышленности синтетического каучука - Кирпичников П.А.
Скачать (прямая ссылка):
Данная схема позволяет получать бутадиен-ректификат с концентрацией не менее 99% (масс). Содержание примесей соответствует требованиям, предъявляемым к бутадиену, предназначенному для стереорегулярной полимеризации.
Режим работы колонн установки выделения бутадиена после одностадийного дегидрирования бутана
Колонна 14 Колонна 19 Колонна 27
Температура верха, °С 40—44 110—115 38—40
Температура низа, °С 125—135 165 130—135
Давление в кубе, МПа 0,48—0,50 0,13 0,44—0,49
Число тарелок 156 15 60
Флегмовое число 1,5 0,5 1
Колонна 36 Колонна 41 Колонна 47
Температура верха, °С 110—130 40—46 41—47
Температура низа, °С 155—165 44—51 57—63
Давление в кубе, МПа 0,12—0,13 0,48—0,58 0,55—0,63
Число тарелок 15 30 85
Флегмовое число 16 250—275 5,0
ПРОИЗВОДСТВО ИЗОПРЕНА
Изопрен (2-метилбутадиен-1,3) в настоящее время приобрел большое значение как исходный мономер для получения стереорегуляр-ного изопренового каучука, не уступающего по свойствам натуральному каучуку. Кроме того, изопрен применяется в производстве бутилкаучука.
Изопрен — бесцветная подвижная легколетучая жидкость с характерным запахом. Молекула изопрена CH2=C (CH3)—CH=CH2 представляет собой основной структурный элемент натурального каучука. Изопрен в воде нерастворим, хорошо растворяется в большинстве органических растворителей. Изопрен характеризуется высокой реакционной способностью: вступает в большинство реакций, характерных для олефинов, легко полимеризуется и сополиме-ризуется. На воздухе изопрен легко окисляется, образуя взрыво-
2"
35
опасные пероксиды. Хранят изопрен в присутствии ингибиторов: т/?ет-бутилпирокатехина, гидрохинона, древесносмоляного анти-оксиданта и др. Токсичен. При высоких концентрациях действует как наркотик; в малых концентрациях вызывает раздражение слизистых оболочек. Предельно допустимая концентрация изопрена в воздухе рабочих помещений 40 мг/м3.
Из большого числа известных способов получения изопрена промышленное применение получили: 1) синтез из изобутилена и формальдегида и 2) двухстадийное дегидрирование изопентана. Разрабатываются также процессы получения изопрена на основе одностадийного вакуумного дегидрирования изопентана, окислительного дегидрирования изопентана и изопентенов, жидкофазного окисления изопентана и выделения изопрена из пиролизных фракций.
ПОЛУЧЕНИЕ ИЗОПРЕНА НА ОСНОВЕ ИЗОБУТИЛЕНА И ФОРМАЛЬДЕГИДА
Синтез изопрена из изобутилена и формальдегида осуществляется в две стадии. Первая стадия состоит в конденсации изобутилена с формальдегидом в присутствии щавелевой кислоты с образованием 4,4-диметилдиоксана-1,3 (ДМД):
CH3 CH3
I I
CH3-C=CH2 + 2CH2O —> CH3-C-CH2-CH2
О—CH2-O
На второй стадии ДМД расщепляется на изопрен и формальдегид с выделением воды на фосфорном катализаторе:
CH3 CH3
I I
CH3-C-CH2-CH2 —> СН„--=С-СН=СНа + CH2O+ H2O
1 [
О—CH2-O
Выделяющийся формальдегид возвращается на первую стадию.
Сырьем для производства изопрена по данному методу является водный раствор формальдегида (формалин) и фракция C4, содержащая изобутилен. Формальдегид получают каталитическим окислением метилового спирта кислородом воздуха при 600—700 0C с применением катализатора «серебро на пемзе»:
2CH3OH + O2 —> 2CH3O + 2H2O + 159 кДж/моль
Технический формалин представляет собой водный раствор с содержанием формальдегида не менее 40% (масс), содержание метилового спирта в нем не более 0,6% (масс). В качестве источника изобутилена могут быть использованы фракции C4 различного происхождения: продукты дегидрирования изобутана, пиролиза и крекинга нефтяных фракций и т. д. Содержание изобутилена в исходной фракции не менее 42%о (масс).
Наряду с основными реакциями как на первой, так и на второй стадии протекают побочные реакции, в результате которых образу-
ются многочисленные продукты различного состава и строения. Наиболее сложной стадией процесса является конденсация изобутилена с формальдегидом, когда наряду с ДМД получается промежуточный продукт З-метилбутандиол-1,3, находящийся в равновесии с ДМД:
CH3 , CH3
I I
CH3-C=CH2+ CH3O+H2O —> CH3-C-CH2-CH2
I I он он
CH3 CH3
I I
CH3-C-CH2-CH2 + CH2O ч=і CH3-C-CH2-CH2 + H2O
II Il
OH OH 0-CH2-O
Кроме этих двух реакций, приводящих к образованию целевого продукта ДМД, в процессе протекают следующие побочные превращения.
Гидратация изобутилена с образованием триметилкарбинола (TMK):
CH3 CH3
! I
CH3-C=CH2 + H2O +=> CH3-C-OH
I
CH3
Взаимодействие метилового спирта, присутствующего в качестве примеси в исходном формалине, с формальдегидом с образованием метилаля:
OCH3
2CH3OH + CH2O —*¦ СН/ + H2O
^OCH3
Взаимодействие метилового спирта с триметилкарбинолом с образованием метил-т/7с?/и-бутилового эфира:
CH3 CH3
I I
CH3OH + CH3-C-OH —> CH3O-C-CH3 + H2O
CH3 CH3
Взаимодействие изобутилена с формальдегидом с образованиел непредельного спирта З-метил-З-бутен-1-ола:
