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:
- ИТС 18–2016 Информационно-технический справочник по наилучшим доступным технологиям «Производство основных органических химических веществ».
- Башкатов, Т.В., Жигалин, Я. Л. Технология синтетических каучуков.- М.: Химия, 1980,-336с., ил.
- Платэ Н. А., Сливицкий Е. В. Основы химии и технологии мономеров. — М. «Наука», 2002. — 715 с.
- Брагинский О. Б., Мировая нефтехимическая промышленность. — М.: Наука, 2003. — 556 с.
