ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Промышленные способы получения полиизобутилена из "Изобутилен и его полимеры " В промышленности для получения олиго- и нотизобутиленов применяют сырье, состав которого изменяется от изобутилена высокой чистоты до изобутан-изобутиленовых смесей и фракций углеводородов С4. Полимеризацию проводят на различных каталитических системах (преимущественно AIGI3- 2H5 I, AI I3- H3 I, Al lj-HjO, BF3), при повышенных и низких давлениях, с использованием различных по конструкции реакторов-полимеризаторов, разных способов дезактивации, и регенерации катализаторов и непрореагировавшего мономера, отвода тепла реакции и т.д. Процессы проводятся по периодической, полунепрерывной и непрерывной технологическим схемам. Все способы производства включают следующие общие стадии 1) подготовка исходного сырья (очистка, обезвоживание, удаление ингибирующих примесей, доведение концентрации нзобутилена до необходимых значений и т. д.) 2) приготовление катализатора (каталитических комплексов или сочетаний, растворов катализатора и пр.) 3) полимеризация мономера до оли-гомеров или полимерных продуктов 4) дезактивация, удаление и регенерация катализаторов 5) дегазация полимера и, ути.лизация непрореагировавших компонентов реакции. [c.148] В технологическом отношении наиболее трудной стадией является полимеризация изобутилена, наиболее сильно зависящая даже от малейших колебаний состава исходного сырья, температуры сырья и катализатора, характера введения катализатора в зону реакции, что выражается в резком изменении свойств полимерного продукта и его соответствия техническим требованиям. [c.148] Вследствие этого в процессе образуются относительно большие количества нестандартных продуктов и технологаческих отходов. [c.148] Изобутилен-ректификат, освобожденный от примесей [99,99% (масс.)] и охлажденный до 233 К, подается в трубное пространство холодильника 3, где охлаждается до 188 К жидким этиленом, поступающим из сепаратора 2. Пары этилена из сепаратора 2 через межтрубное пространство рекуперативного теплообменника 1 направляются на компремирование и возвращаются в процесс через трубное пространство холодильника i, сепаратор 2 и межтрубное пространство холодильника 3. [c.149] Жидкий этилен выходит из межтрубного пространства холодильника 3 двумя потоками первый поток смешивается в заданном соотношении в трубопроводе с охлажденным изобутиленом и поступает на движущуюся ленту полимеризатора 5 второй поток смешивается с катализатором BF3, который готовится в мернике 4. Разбавленный катализатор (0,3% BF3) поступает на ленту полимеризатора 5-металлический герметичный короб цилиндрической формы, внутри которого со скоростью от 0,25 до 1 м/с непрерывно движется бесконечная лента из специальной нержавеющей стали. Время полимеризации колеблется от долей до нескольких секунд. Время пребывания каучука на ленте может изменяться от 9 до 36 с. За счет выделяющегося при полимеризации тепла испаряется ббльшая часть этилена, а на ленте остается слой полимера толщиной 2-3 см. В конце горизонтального участка пути ленты в полимеризатор из мерника б подается раствор стабилизатора в изобутилене. С ленты полимер снимается специальным ножом и направляется на дегазацию в двухчервячный смеситель-пресс 7, обогреваемый паром, в котором одновременно происходит и гомогенизация полимера. После обработки (при необходимости) на горячих вальЦах (415-425 К) в течение 5-10 мин готовый продукт подается на упаковку. [c.149] Газообразный этилен и изобутилен, отходящие из полимеризатора 5, объединяются с продуктами, выделяющимися при дегазации, и поступают в адсорбер 8 на поглощение остаточного BF3 (0,2-0,3%) и олигомеров изобутилена, по-. еле чего компремируются и направляются на ректификацию. [c.149] Большой проблемой в производстве высокомолекулярного ПИБ является устранение обрастания стенок полимеризатора слоем полимера, которое затрудняет непрерывное ведение процесса и приводит к необходимости остановки процесса для чистки полимеризатора. Таким образом, реализуется практически периодический процесс с циклом в лучшем случае до нескольких суток. Целесообразно иметь два или несколько параллельно включенных полимеризаторов для осуществления непрерывной технологии производства ПИБ. [c.149] Установлено, что с увеличением дозировки BF3 скорость полимеризации возрастает, повышается выход ПИБ (рис. 4.15). [c.149] Вли5шие сокаталитических добавок на катионную полимеризацию предъявляет жесткие требования к промышленным процессам синтеза ПИБ, поэтому необходима тщательная очистка и сунжа исходных веществ. [c.150] Большое значение при производстве высокомолекулярного ПИБ имеет соотношение этилен изобутилен. От содержания мономера зависят скорость полимеризации, температура в зоне реакции и молекулярная масса полимера (табл. 4.18). Часть этилена вводится в смеси с изобутиленом, а часть-с раствором катализатора. [c.150] Уменьшение выхода и молекулярной массы ПИБ с уменьшением содержания растворителя (этилен) обусловлено испарением значительной части мономера (с растворителем) и повыщением локальных температур в зоне реакции. [c.150] ПИБ заметное влияние оказывает температура полимеризации (рис. 4.17). [c.151] Раствор катализатора готовят пропусканием очищенного метилхлорида через аппарат, заполненный гранулированным безводным AI I3 при 243 К. ]3след-ствие ограниченной растворимости получается раствор катализатора в метил-хлориде постоянной концентрации [1% (масс.)]. Раствор AI I3 непосредственно в трубопроводе разбавляется до заданной рабочей концентрации около 0,1% (масс.), охлаждается в этиленовом холодильнике до 180 К и подается на полимеризацию. Все операции проводятся в атмосфере сухого инертного газа. [c.151] Компоненты реакционной смеси непрерывно подаются в нижнюю часть реактора и поступают во всасывающие патрубки циркуляционного насоса. В результате интенсивной циркуляции происходит турбулизация потоков, способствующая, как предполагается, лучшему теплообмену. Реакционная масса циркулирует снизу вверх. Определенное количество раствора или дисперсии полимера непрерывно выводится из верхней части полимеризатора и направляется в вакуумный дегазатор 9, в котором из полимерного продукта удаляется изобу-тилен-метилхлоридна фракция. Возвратная изобутилен-метилхлоридная смесь подается после конденсации в соответствующие сборники. Товарный полиизобутилен расфасовывается и направляется потребителю. [c.152] Хотя реакция полимеризации изобутилена протекает практически мгновенно, среднее время пребывания сырья в реакторе равняется 30-120 мин, при этом степень превращения изобутилена составляет 75-90%. Температура в зоне реакции регулируется изменением температуры шихты и подачей катализаторного раствора. Этим приемом удобно регулировать молекулярную массу ПИБ. Можно использовать и регуляторы молекулярной массы (диеновые углеводороды, диизобутилен) (см. рис. 4.16). [c.152] Кинетические особенности процесса таковы, что температура внутри полимерно-мономерных частиц (в микрообластях растущих полимерных молекул) всегда выше температуры реакционной среды, что предопределяет образование полимера с меньшей, чем следует из расчета на основании кинетических данных р = Kp/(XF(, - - SFn), молекулярной массой и более широким ММР. [c.153] Вернуться к основной статье