Одностадийный синтез изопрена из 1,3,5-триоксана и триметилкарбинола в присутствии катионообменных смол

• Автор: Буркин, Константин Евгеньевич
• Шифр специальности: 05.17.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Казань
• Количество страниц: 117 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ОГЛАВЛЕНИЕ
УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ ВВЕДЕНИЕ
1 АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР
1Л Методы получения изопрена
1.2 Двухстадийный синтез изопрена из изобутилена и водного раствора формальдегида через 4,4-диметилдиоксан-1
1.3 Двухстадийный синтез изопрена из изобутилена и водного раствора формальдегида через изоамиленовые спирты и 3-метилбутандиол-1
1.4 Синтез изопрена из высококонцентрированного формальдегида и изобутилена
1.5 Одностадийный синтез изопрена из 1,3-диоксолана и триметилкарбинола
1.6 Одностадийный синтез изопрена из триметилкарбинола и водного раствора формальдегида с электромагнитным нагревом модифицированного катализатора
1.7 «Одностадийный» синтез изопрена из триметилкарбинола и водного раствора формальдегида, реализованный на ОАО «Нижнекамскнефтехим»
1.8 Методы синтеза изопрена, предлагавшиеся в XX веке зарубежными фирмами. Совершенствование методов синтеза изопрена из формальдегида и изобутилена в СССР и России
1.10 Химия и технология получения 1,3,5-триоксана
2 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
2.1 Характеристика исходных веществ и продуктов реакции
2.2 Методики синтеза
2.2.1 Синтез изопрена из 1,3,5-триоксана и триметилкарбинола в
присутствии катионообменной смолы
2.2.2 Разделение реакционной массы
2.2.3 Разложение предшественников изопрена
2.3 Методы исследования продуктов реакции
2.3.1 Титриметрическое определение свободного формальдегида
2.3.2 Определение непрореагировавшего триоксана
2.3.3 Газохроматографический и хромато-масс-
спектрометрический анализ состава реакционной смеси
3 Синтез изопрена из 1,3,5-триоксана и триметилкарбинола в присутствии катионообменных смол в аппарате периодического типа
3.1 Исследование влияния типа катионообменной смолы
3.2 Исследование влияния мольного соотношения между триоксаном и триметилкарбинолом
3.3 Исследование влияния концентрации катализатора
3.4 Исследование влияния концентрации н-гексана
3.5 Исследование влияния предварительной подготовки реагентов и катализатора на выход
4 Технологические аспекты одностадийного синтеза изопрена из триоксана и триметилкарбинола на катионообменной смоле КУ-23 ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ
ТО - 1,3,5-триоксан ТМК - триметикарбинол н-Г - н-гексан ФА - формальдегид
ВГФА - высококонцентрированный газообразный формальдегид
ИБ - изобутилен
КОС - катионообменная смола
СК - синтетический каучук
СКИ - синтетический каучук изопреновый
ДМД - 4,4-диметилдиоксан-1
ДО - 1,3-диоксолан
МБД - 3-метилбутандиол-1
ИПЭС - изопропенилэтиловый спирт
ДМАС - диметилаллиловый спирт
ДМВК - диметилвинилкарбинол
ВПП - высококипящие побочные продукты
ХМЭ - хлорметиловый эфир
ХМБМЭ - 3-хлор-3-метилбутилметиловый эфир
НМП - И-метилпирролидон
ДМФА - диметилформамид
ИИФ - изобутан-изобутиленовая фракция
ПИД - пламенно-ионизационный детектор

а) разложение ДМД до изопрена, которое включает в себя образование полупродуктов (МБД, ИПЭС, ДМАС) и их дегидратацию через ДМВК в изопрен [54]:

СНз-С—сн2—сн2

-сн,о
СН2=С-СНг-СНг

ИПЭС
СНг-О
+н2о
-сн2о

с—с [»II он

-сн2о

I " ±НгО Г“- ±НгО Г I
С—СНг~СН2 СЩ-С—СН2-СН2 — СН3-6=СН-СН2 сн-о

СН3-С=СН-СН2 Г* сн3-с-сн=сн2 ()н сн
ДМАС
ДМВК

сн2=с—сн=сн2
изопрен
б) синтез изопрена из ИБ, образующегося при дегидратации ТМК, и ФА, образующегося при гидролизе ДМД, который включает в себя образование полупродуктов и их дегидратацию через ДМВК до изопрена [55]:

н,с— с=сн2 + сн2о_

+н,о

I ±н2о Г"' ±н>о | 3 I ' I
СНг=6-СН2 СН, А* СНз С -СТЩСНг СНз—С=СН—СН2 СН,—С -СН—СН2 СН2=С-СН=СНг
С- <*щ он ОН ОН

ИПЭС МБД ДМАС ДМВК изопрен
Количество ортофосфорной кислоты, вводимой в синтез изопрена, составляет 3,5-4 % от массы исходных реагентов.
Из преимуществ данной «одностадийной» технологии можно отметить значительное сокращение затрат энергии на разложение ДМД до изопрена за счет отсутствия большого количества водяного пара.
Главным недостатком технологии как и прежде сохраняется применение в синтезе изопрена водного раствора ФА, приводящее к образованию большого количества сточных вод (более 6000 кг на тонну изопрена). Кроме того, образование изопрена сопровождается протеканием