Изобретение относится к нефтехимической промышленности и может быть использовано в процессе получения 1,4-цис-изопренового каучука (СКИ-3), являющегося продуктом стереоспецифической растворной полимеризации изопрена в присутствии титанового катализатора TiCl4-Al(i-C4H9)3.
Известен способ получения 1,4-цис-полиизопрена непрерывной полимеризацией изопрена в среде изопентана в присутствии каталитической системы Циглера-Натта TiCl4-Al(i-С4Н9)3. В качестве недостатка способа следует отметить высокий расход катализатора и высокое содержание гель-фракции (20-30 масс.%) [Синтетический каучук. Под ред. И.В.Гармонова. Л.: Химия. 1983. 559 с.]. Все это отрицательно сказывается на качестве и себестоимости продукции.
Наиболее близким к изобретению является непрерывная полимеризация изопрена в среде изопентана в присутствии каталитической системы TiCl4-Al(i-С4Н9)3 с молярным соотношением Al:Ti, равным 1,0:1,0, содержащей в качестве модификаторов дипроксид или хлоранил и пиперилен [Ru 2059657 C1, 10.05.1996]. Полимеризационную смесь предварительно подают в многозонный предреактор, снабженный диффузорами и конфузорами, при скорости потока 0,5 м/с с последующей подачей смеси в полимеризатор. В качестве недостатка данного способа следует отметить, что данный способ полимеризации позволяет получать полимер с содержанием гель-фракции в пределах 9,8 масс.%, что отрицательно сказывается на эксплуатационных показателях полимера.
Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, заключается в получении 1,4-цис-полизопрена с пониженным содержанием гель-фракции, за счет модификации микрогетерогенной каталитической системы TiCl4-Al(i-С4Н9)3.
В заявленном техническом решении указанный результат достигается тем, что в способе получения 1,4-цис-полиизопрена непрерывной полимеризацией изопрена в среде толуола при 25°С в присутствии каталитической системы TiCl4-Al(i-С4Н9)3 осуществляется предварительное кратковременное (2-3 с) турбулентное перемешивание компонентов катализатора в трубчатом турбулентном реакторе диффузор-конфузорной конструкции, установленном непосредственно перед объемным реактором смешения. Скорость турбулентного потока составляет 0,8-1 м/с.
Сущность изобретения заключается в эффективном целенаправленном снижении радиуса частиц титанового катализатора. Этот эффект достигается в пространственном разделении стадии взаимодействия исходных компонентов каталитического комплекса, которая протекает в условиях кратковременного (2-3 с) турбулентного перемешивания. Снижение размеров частиц катализатора под действием турбулентных пульсаций сплошной среды и его равномерное распределение в зоне реакции в условиях высокой турбулентной диффузии приводит к снижению вероятности взаимодействия растущих полимерных цепей с поверхностью катализатора и, как следствие, протекания реакций, приводящих к образованию гель-фракции.
Существенное снижение гель-фракции в 1,4-цис-полиизопрене достигается при смешении толуольных растворов TiCl4 и Al(i-С4Н9)3 при мольном соотношении Al:Ti, равном 1,0:1,0, в шестисекционном трубчатом турбулентном реакторе диффузор-конфузорной конструкции в течение 2-3 с. После чего образующаяся суспензия катализатора выдерживается в течение 30 мин при 0°÷(-10)°С. Затем в выдержанный катализатор вводится раствор изопрена и далее полимеризация проводится при обычном перемешивании при 25°С.
Преимущества данного способа получения 1,4-цис-полиизопрена состоят в снижении содержания гель-фракции до 0,5 масс.% и сужении молекулярно-массового распределения. При этом синтезируется полиизопрен с высоким (96%) содержанием 1,4-цис-звеньев.
Сущность изобретения подтверждается следующими примерами.
Пример 1 (модель традиционной схемы проведения полимеризации в условиях промышленного производства). Отдельно готовят толуольные растворы TiCl4 и Al(i-С4Н9)3, которые смешивают в реакторе, снабженном перемешивающим устройством. Полученный катализатор хранится в условиях постоянного механического перемешивания при температуре (-10)÷(-15)°C и периодически дозируется на полимеризацию. Процесс ведут в изопентане, в котором поддерживается концентрация изопрена 15-17%. Полимеризация проводится при постоянном перемешивании. Температуру процесса увеличивают с 45°С до 55°С. Полученный полимер содержит 20-30 масс.% гель-фракции. Свойства полученного 1,4-цис-полиизопрена по примеру 1 приведены в таблице.
Пример 2 (по прототипу). При 0°С отдельно готовят раствор TiCl4 в толуоле с дифенилоксидом (ДФО), при этом мольное соотношение ДФО:TiCl4 равно 0,1:1,0 и раствор Al(i-С4Н9)3 в толуоле с пипериленом, в котором мольное соотношение пиперилен: Al(i-С4Н9)3 равно 0,1:1,0. Эти растворы смешивают в отдельном объемном аппарате при медленном перемешивании. Мольное соотношение Al:Ti составляет 1,0:1,0. Приготовленный таким образом каталитический комплекс подают в многозонный трубчатый предреактор, туда же вводят 17%-ный раствор изопрена в изопентане. Скорость турбулентного потока составляет 0,5 м/с. Далее шихту со скоростью 20 т/ч подают в стальной объемный реактор полимеризации, объем которого равен 16 м3, при температуре 6° С. Полимеризацию ведут при перемешивании реакционной массы. Полученный полимер содержит 96% 1,4-цис-звеньев и 9,8 масс.% гель-фракции. Свойства полученного 1,4-цис-полиизопрена по примеру 2 приведены в таблице.
Пример 3 (по изобретению). Готовят толуольные растворы TiCl4 и Al(i-С4Н9)3. Эти растворы, исходя из того что мольное соотношение Al:Ti равно 1,0:1,0, смешивают в трубчатом турбулентном реакторе диффузор-конфузорной конструкции, где в турбулентном режиме протекает быстрая реакция с образованием каталитически активного осадка. Скорость турбулентного потока составляет 1 м/с. Время пребывания каталитического комплекса в трубчатом аппарате составляет 2-3 секунды. Приготовленный таким образом каталитический комплекс выдерживают 30 минут при 0°С. Далее каталитический комплекс подается в стальной реактор полимеризации с мешалкой, куда вводится 17% раствор изопрена в толуоле. Полимеризацию ведут при медленном перемешивании реакционной массы при 25°С. Полученный полимер содержит 96% 1,4-цис-звеньев и 0,5% гель-фракции. Свойства полученного полиизопрена по примеру 3 приведены в таблице.
название | год | авторы | номер документа |
---|---|---|---|
СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ТИТАНОВОГО КАТАЛИЗАТОРА ДЛЯ СТЕРЕОСПЕЦИФИЧЕСКОЙ ПОЛИМЕРИЗАЦИИ ИЗОПРЕНА | 2011 |
|
RU2479351C1 |
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ТИТАНОВОГО КАТАЛИЗАТОРА ДЛЯ СТЕРЕОСПЕЦИФИЧЕСКОЙ ПОЛИМЕРИЗАЦИИ ИЗОПРЕНА И ЦИС-1,4-ИЗОПРЕНОВЫЙ КАУЧУК, ПОЛУЧЕННЫЙ НА ЭТОМ КАТАЛИЗАТОРЕ | 2017 |
|
RU2645160C1 |
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЛАНТАНОИДНОГО КАТАЛИЗАТОРА ДЛЯ СТЕРЕОСПЕЦИФИЧЕСКОЙ ПОЛИМЕРИЗАЦИИ ИЗОПРЕНА И ЦИС-1,4-ПОЛИИЗОПРЕН, ПОЛУЧЕННЫЙ НА ЭТОМ КАТАЛИЗАТОРЕ | 2019 |
|
RU2693474C1 |
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СИНТЕТИЧЕСКОГО ПОЛИИЗОПРЕНА | 2015 |
|
RU2578610C1 |
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СОЛЬВАТА ХЛОРИДА НЕОДИМА С ИЗОПРОПИЛОВЫМ СПИРТОМ ДЛЯ НЕОДИМОВОГО КАТАЛИЗАТОРА ПОЛИМЕРИЗАЦИИ ИЗОПРЕНА | 2012 |
|
RU2526981C2 |
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОЛИБУТАДИЕНА С НИЗКИМИ МОЛЕКУЛЯРНЫМИ МАССАМИ | 2010 |
|
RU2439087C1 |
Способ получения 1,4-цис-полиизопрена | 1975 |
|
SU528749A1 |
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КАТАЛИЗАТОРА СТЕРЕОСПЕЦИФИЧЕСКОЙ ПОЛИМЕРИЗАЦИИ ИЗОПРЕНА | 2003 |
|
RU2247602C2 |
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КАТАЛИЗАТОРА ПОЛИМЕРИЗАЦИИ ИЗОПРЕНА | 2008 |
|
RU2354450C1 |
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЦИС-1,4-ПОЛИИЗОПРЕНА | 2008 |
|
RU2366667C1 |
Изобретение относится к нефтехимической промышленности и направлено на получение 1,4-цис-полиизопрена на каталитической системе TiCl4-Al(i-C4H9)3. В способе получения 1,4-цис-полиизопрена непрерывной полимеризацией изопрена в среде толуола при 25°С осуществляют кратковременное (2-3 с) турбулентное перемешивание компонентов катализатора в трубчатом турбулентном реакторе диффузор-конфузорной конструкции, затем катализатор выдерживают 30 минут при температуре ноль - минус десять градусов и подают его в полимеризатор. Технический результат данного способа получения 1,4-цис-полиизопрена состоит в снижении содержания гель-фракции до 0,5 масс.% и сужении молекулярно-массового распределения. При этом синтезируется полиизопрен с высоким (96%) содержанием 1,4-цис-звеньев. 1 табл.
Способ получения 1,4-цис-полиизопрена непрерывной полимеризацией изопрена в среде органического растворителя в присутствии каталитической системы TiCl4-Al(i-С4Н9)3 при мольном соотношении Al:Ti, равном 1,0:1,0, отличающийся тем, что полимеризацию проводят при температуре 25°С, в качестве органического растворителя используют толуол, компоненты катализатора подвергают предварительному кратковременному (2-3 с) турбулентному перемешиванию в трубчатом турбулентном реакторе диффузор-конфузорной конструкции при скорости турбулентного потока 0,8-1,0 м/с с последующим выдерживанием катализатора в течение 30 мин при 0÷(-10)°С и подачей его в полимеризатор.
RU 2059657 C1, 10.05.1996 | |||
JP 58093707 A, 03.06.1983 | |||
СИНТЕТИЧЕСКИЙ КАУЧУК // ПОД РЕД | |||
И.В.ГАРМОНОВА | |||
- Л.: ХИМИЯ, 1983, 559 С. |
Авторы
Даты
2012-01-10—Публикация
2010-06-02—Подача