Сырье производства и получение изобутилена

Введение

На сегодняшний день мировые мощности по производству полиизобутилена (ПИБ) составляют более 1 млн тонн в год. Основными производственными центрами являются Северная Америка и Европа. В Азии и Южной Америке сосредоточено лишь 25% мировых мощностей. Ведущим мировым производителем ПИБ является компания INEOS Oligomers. В пятерку лидеров также входят Lubrizol Corporation, Infineum International, BASF и Texas Petrochemicals. Такие компании, как Lubrizol и Infineum, выпускают полиизобутилен лишь для собственных нужд. В последние годы существенный подъем испытывает производство ПИБ в Индии и Китае. Здесь появился ряд новых продуцентов, а также увеличили мощности старые. Основным сектором потребления полиизобутилена является производство смазочных масел и топливных добавок.

Полиизобутилен впервые был синтезирован в начале 1940-х годов. В это время наиболее широко используемым каучуком во всем мире был натуральный каучук, полиизопрен. Полиизопрен является превосходным эластомером, и его легко выделять из сока дерева гевеи. Огромные плантации процветали в Малайзии, где выращивали гевеи для обеспечения мировой потребности в каучуке. Была только одна небольшая проблема, которая состояла в том, что Малайзия только что была оккупирована Армией Японской Империи. А знаете ли вы, что так уж получилось, что именно в это время Соединенные Штаты Америки участвовали во второй мировой войне против японской армии. Прежде чем война закончилась, погибло более шестидесяти миллионов человек. Лишившись доступа к натуральному каучуку, нации Союзников по антигитлеровской коалиции стали быстро думать и пришли к мысли о полиизобутилене. Очевидно, эта идея сработала, поскольку армии Союзников победили в этой войне.

Хорошо, на самом деле не американцы изобрели полиизобутилен во время войны. Он был изобретен задолго до войны химиками в Германии. Но от всего этого было не слишком много пользы до тех пор, пока американские химики не открыли способ сшивания полиизобутилена. Что они сделали, так это осуществили сополимеризацию изобутилена с небольшим количеством (скажем, одним процентом) изопрена

Сырье производства и получение изобутилена

Изобутилен. Основным исходным сырьем для получения 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%) м-бутилепы, н-бутаи, изобутан и другие предельные и непредельные газообразные углеводороды.

Изобутилен при нормальных условиях представляет собой бесцветный газ молекулярной массой 56,1, плотностью' 590 кг/м3, температурой воспламенения + 465°С, температурой плавления —140,4°С, температурой кипения —С>,9°С. При содержании изобутнлена 1,7—9,0% (по объему) в воздухе образуется взрывчатая смесь. Хранят и транспортируют изобутилен в жидком виде под давлением в стальных резервуарах.

Изобутилен при вдыхании обладает наркотическим действием, но не вызывает отравления организма.

Катализаторы. Катализаторами при получении высокомолекулярного полиизобутилеиа являются многочисленные неорганические и органические соединения, из которых промышленное применение имеют главным образом галогеннды металлов BF3, А1С13, А1Вгз, TiCU, TiBr4 и др. В табл. 3 приведены результаты полимеризации изобутилена в присутствии различных катализаторов.

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

Трехфторнстый бор представляет собой бесцветный газ, сжижаемый в температурных интервалах от —100 до —127°С; при температуре ниже указанной, он переходит в твердое состояние.

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

Растворители. Для получения высокомолекулярного полиизобутилена реакция должна проходить при пониженной температуре, что осложняется высокой экзотермичиостыо процесса, так как количество выделяемого тепла составляет около 42 кДж/моль. Для уменьшения количества выделяющегося тепла к реакционной смеси добавляют растворители или разбавители. Необходимая для полимеризации низкая температура (около —100°С) поддерживается отводом теплоты с помощью хладоагентов растворителей и разбавителей.

Применяют внутреннее и наружное охлаждение. При внутреннем охлаждении растворитель или разбавитель одновременно служит и хладоагентом, т. е. поступает в реакционную смесь охлажденным и, кроме того, отводит теплоту реакции путем испарения; при наружном охлаждении хладоагент действует на реакционную смесь через поверхность охлаждения. В качестве растворителей, разбавителей и хладоагеитов применяют охлажденные до жидкого состояния этилен, бутилен, этан, бутан и другие предельные углеводороды, а также твердую углекислоту. Для промышленного получения иолтшзобутилена в качестве растворителя используют этилен (СН2 = СН2).

Количество растворителя влияет на молекулярную массу полимера. Оптимальное содержание изобутилеиа в растворителе— 15— 30%.

Ускорители. 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 т. д.), фенолы, хлористый водород. Акти-

ваторами поляризации в присутствии галогеиидов металлов служит вода, уксусная кислота, третбутиловый спирт и др. Ускорители являются источниками ионов, которые, собственно, и оказывают каталитическое действие при получении полинзобутилеиа.

Стабилизаторы. Высокомолекулярный полиизобутилеи легко поддается деструкции под влиянием солнечного света и повышения температуры, приобретая при этом липкость. В качестве стабилизатора применяют 0,1—5% производных фенола, например третбу-тилфенолсульфид, которые вводятся после полимеризации. Стабилизирующее действие на первичный полимеризат оказывают также многочисленные соединения, содержащие ароматические н гидроксильныс амино- и сульфидогруппы; в некоторых случаях рекомендуется элементарная сера, которая добавляется к полиизобу-тилену на вальцах или в растворе.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: