ХИМИЯ И
ХИМИЧЕСКИЕ ТЕХНОЛОГИИ/ 6.Органическая химия
Асп.
Леонтьев П.Ю., д.т.н. Дыкман А.С.
ООО
«НПО ЕВРОХИМ»
Разработка новой
технологии получения
4,4-диметил-1,3-диоксана
из концентрированного
изобутилена
и формальдегида
На протяжении полутора веков было разработано большое количество способов синтеза изопрена из самых различных видов сырья, некоторые из них стали промышленными [1]. Один из таких методов, реализованный в России, базируется на изобутилене и формальдегиде.
Так, установка по производству изопрена мощностью 90 тыс. тонн в год функционирует на ООО «Тольяттикаучук» по двухстадийной технологии через 4,4-диметил-1,3-диоксан (ДМД) и его последующем гетерогенно-каталитическом разложением на изопрен и формальдегид.
На ОАО «Нижнекамскнефтехим» под руководством д.т.н. А.С. Дыкмана [2] успешно внедрена современная и более экологичная технология на основе жидкофазного каталитического синтеза изопрена из изобутилена и формальдегида мощностью 180 тыс. тонн в год.
Новая технология предусматривает получение триметилкарбинола, фракции ДМД; синтез изопрена из этой фракции, триметилкарбинола и изобутилена; выделение изопрена, а также переработку побочных продуктов:
В качестве источника изобутилена по любой из технологий, в принципе, может быть использована С4-фракция различного происхождения: продукт дегидрирования изобутана, пиролиза и крекинга нефтяных фракций и т.д. Однако в последнее время существует дефицит изобутана, так как благодаря высокому октановому числу (99 ОЧМ) он применяется в качестве компонента бензина, облегчающего пуск двигателя в холодное время года [3].
Одним из важнейших направлений дальнейшего усовершенствования технологии производства изопрена является разработка процесса с использованием на стадии получения ДМД в качестве исходного сырья концентрированного изобутилена, что, по крайней мере, должно привести к упрощению технологии и снижению себестоимости продукции.
Для сравнения выхода целевых и побочных продуктов на концентрированном изобутилене (99 мас. %) и изобутан-изобутиленовой фракции с содержанием изобутилена 40 мас. % нами была проведена серия опытов на лабораторной установке периодического действия (таблица). В качестве катализатора реакции использовалась фосфорная кислота в количестве 5% на реакционный раствор.
Исходя из обобщенного кинетического анализа процесса конденсации изобутилена с формальдегидом, относительное количество целевых и побочных продуктов должно было возрастать с повышением концентрации изобутилена. Однако результаты экспериментов показывают, что при увеличении соотношения i-C4H8/CH2O происходит уменьшение выхода побочных продуктов, а значит, селективность конденсации изобутилена с формальдегидом увеличивается.
Сравнительные опыты по синтезу 4,4-диметил-1,3-диоксана
из 40 и 99% изобутилена и формальдегида
(температура – 90оС, давление – 20 ати, CH2O – 32%-й раствор параформа)
|
Концентрация
i-C4H8, мас.
% |
40 |
40 |
40 |
99 |
99 |
99 |
99 |
|
|
Массовое
соотношение i-C4H8/CH2O |
1,1 |
2 |
3 |
1,1 |
2 |
3 |
4 |
|
|
Глубина
превращения, % |
CH2O |
80 |
||||||
|
i-C4H8 |
73 |
40 |
26 |
90 |
40 |
35 |
20 |
|
|
Выход
побочных продуктов, кг на 1 т 4,4-диметил-1,3-диоксана |
170 |
161 |
153 |
156 |
140 |
134 |
120 |
|
|
Выход
3-метил-1,3-бутандиола, кг на 1 т 4,4-диметил-1,3-диоксана |
40 |
60 |
100 |
110 |
125 |
133 |
140 |
|
Одновременно с этим наблюдается увеличение
выхода 3-метил-1,3-бутандиола – ценного компонента, который можно переработать
в изопрен путем дегидратации при 100–120оС.
Описанное выше направление
исследования признано перспективным и переведено в ранг технологических.
Литература
1. Огородников С.К., Идлис Г.С. Производство изопрена. – Л.: Химия, 1973. 296 c.
2. Пат. 2478603 РФ, МПК7 С07С 11/18. Реактор для жидкофазного синтеза изопрена / ООО «НПО ЕВРОХИМ»; заявл. 03.11.2011; опубл. 10.04.2013, Бюл. № 10.
3.
Гуреев А.А., Жоров Ю.М., Смидович Е.В. Производство высокооктановых
бензинов. – М.: Химия, 1981. 224 с.