Отправьте статью сегодня! Журнал выйдет 12 июля, печатный экземпляр отправим 16 июля
Опубликовать статью

Молодой учёный

Современные методы получения изопрена

Научный руководитель
Химия
31.05.2021
3439
Поделиться
Библиографическое описание
Салямова, А. У. Современные методы получения изопрена / А. У. Салямова. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2021. — № 23 (365). — С. 84-86. — URL: https://moluch.ru/archive/365/81808/.


В статье рассмотрены способы получения изопрена и его применения, рынок производителей изопрена в России.

Ключевые слова: изопрен, изопреновый каучук, фракция С 5.

Изопрен — это ненасыщенный углеводород, который представляет собой бесцветную летучую жидкость с характерным запахом. Имеет хорошую растворимость во многих органических растворителях, но плохо растворим в воде.

Вот уже более века известно, что изопрен — основное звено макромолекул натурального каучука. Но лишь в середине 20 века ученым удалось синтезировать каучук, который является структурным аналогом и заменителем натурального каучука.

На сегодняшний день изопрен — один из основных продуктов нефтехимического синтеза. До 95 % всего получаемого изопрена используется для производства изопреновых каучуков, среди которых наиболее известные марки — это СКИ-3 и СКИ-3С. Основным потребителем изопреновых каучуков является производство автомобильных шин и резино-технических изделий различного назначения. Мировые мощности по производству синтетического изопренового каучука сегодня превышают 1,3 млн. т/год. [1]

Еще одна область применения изопрена — это использование его в качестве сомономера при производстве бутилкаучуков и изопрен-стирольных термоэластомеров.

Исходным сырьем для производства изопрена является углеводородная фракция С 5 , изопентан и изобутилен с формальдегидом, в зависимости от применяемой технологии.

Сегодня изопрен в России выпускают следующие предприятия — ПАО «Нижнекамскнефтехим», ОАО «Синтез-Каучук» (город Стерлитамак) и ООО «Тольяттикаучук». Крупнейшим из них, на долю продукции которого приходится больше половины всероссийского выпуска при этом является «Нижнекамскнефтехим». Менее значительные объемы изопрена нарабатывают в компании «Синтез-Каучук» и минимальные — на «Тольяттикаучуке».

Ныне в производственном масштабе реализованы и используются следующие технологии получения изопрена:

– извлечение изопрена из С 5 -фракций пиролиза;

– дегидрирование изопентана;

– синтез изопрена из изобутилена и формальдегида через 4,4-диметилдиоксан-1,3 (ДМД);

– «одностадийный» синтез из изобутилена и формальдегида.

Рассмотрим подробнее данные технологии получения изопрена.

Переработка С 5 пиролизной фракции нефти является наиболее простым методом получения изопрена, где его содержание достигает 15–20 %. Эта фракция образуется в качестве побочного продукта при получении этилена и пропилена в количествах, не превышающих 15–20 % от выхода этилена. Но сложность данного метода заключается в том, что данную фракцию необходимо транспортировать с различных нефтеперерабатывающих заводов. [3]

Также изопрен можно получить двухстадийным дегидрированием изопентана. На первой стадии образуется смесь изоамиленов, а уже на второй все три изоамилена дегидрируются в изопрен. Первая стадия процесса осуществляется в кипящем слое пылевидного алюмохромового катализатора, промотированного оксидами щелочных или редкоземельных металлов. Дегидрирование изоамиленов в изопрен в настоящее время происходит на железооксидном катализаторе со стационарным слоем при температуре 580–600 °С в присутствии водяного пара. [3]

Синтез изопрена из изобутилена и формальдегида включает в себя такие стадии, как:

– синтез формальдегида;

– конденсацию изобутилена с формальдегидом с образованием диметилдиоксана (ДМД);

– каталитическое разложение ДМД.

Изобутилен и формальдегид являются доступным сырьем для получения изопрена. Реакция изобутилена и формальдегида осуществляется, намного быстрее по сравнению с другими алкенами. Именно это дает возможность использовать как сырье не чистый изобутилен, а более дешевые С 4 – фракции каталитического крекинга или пиролиза, где содержатся не только изобутилен и алканы, но еще и н-бутилены и бутадиен. [4]

При «одностадийном» синтезе из изобутилена и формальдегида образуется фракция диоксанов — 1, 3, которые далее в жидкой фазе взаимодействуют с триметилкарбинолом, в результате чего происходит образование изопрена. Итак, принципиальным различием «классического» метода и нового получения изопрена заключается в следующем. И в диоксановом методе, и в жидкофазном методе на первой стадии как промежуточный продукт образуется ДМД. Далее в первом случае ДМД разлагается с образованием одной молекулы изопрена и одной молекулы формальдегида.Во втором случае разложение ДМД происходит в присутствии изобутилена или третбутилового спирта, и в результате реакции образуются две молекулы изопрена. [1]

Таким образом, можно сделать вывод, что получение изопрена жидкофазным способом дает возможность увеличения производительности по изопрену в два раза, что позволяет рассматривать данный метод как наиболее перспективный для наращивания мировых объемов производства изопренового каучука.

Литература:

  1. ИТС 18–2016 Информационно-технический справочник по наилучшим доступным технологиям «Производство основных органических химических веществ».
  2. Башкатов, Т.В., Жигалин, Я. Л. Технология синтетических каучуков.- М.: Химия, 1980,-336с., ил.
  3. Платэ Н. А., Сливицкий Е. В. Основы химии и технологии мономеров. — М. «Наука», 2002. — 715 с.
  4. Брагинский О. Б., Мировая нефтехимическая промышленность. — М.: Наука, 2003. — 556 с.
Можно быстро и просто опубликовать свою научную статью в журнале «Молодой Ученый». Сразу предоставляем препринт
и справку о публикации.
Опубликовать статью
Ключевые слова
изопрен
изопреновый каучук
фракция С5
Молодой учёный №23 (365) июнь 2021 г.
Скачать часть журнала с этой статьей(стр. 84-86):
Часть 2 (стр. 77-153)
Расположение в файле:
стр. 77стр. 84-86стр. 153

Молодой учёный