Izopren olish jarayoni uch bosqichda amalga oshiriladi.
Propilenning 2-metilpenten-1 ga dimerizatsiyasi metallorganik katalizatorlarda:
Reaktsiya natijasida beqaror alyuminiy alkil olinadi, u keyinchalik propilen bilan o'zaro ta'sirlanib, sxema bo'yicha parchalanadi:
2-metilpenten-1 dan 2-metilpenten-2 ning kislotali katalizatorlarda izomerlanishi:
Vodorod bromid ishtirokida 2-metilpenten-2 ning pirolizi:
Qo'shimcha mahsulot sifatida normal va izoamilenlar, izopentan, deyarli barcha geksen izomerlari va engil kreking mahsulotlari hosil bo'ladi. Bundan tashqari, atsetilen birikmalari va siklopentadien hosil bo'ladi. Shuning uchun sof izoprenni ajratish murakkab.
Vodorod bromididan 2-metilpenten-2 pirolizining tashabbuskori sifatida foydalanish maxsus issiqlik va korroziyaga chidamli po'latlardan o'choq ishlab chiqarishni talab qiladi. Usulning afzalligi xom ashyo sifatida mavjud va arzon propilendan foydalanish hisoblanadi. Muhim kamchilik - ko'p bosqichli tabiat, past selektivlik, qiyin piroliz sharoitlari, izoprenni tozalash zarurati. Izopren sinteziga qiziqarli yondashuv buten-2 ning propilen va 2-metilbuten-2 hosil qilish metatezidir. Ikkinchisini turli xil ma'lum usullar bilan suvsizlantirish mumkin. Ushbu yondashuvning kamchiligi shundaki, har qanday alkenlar metateza reaktsiyasiga kirishi mumkinligi sababli, turli xil yon mahsulotlar hosil bo'ladi. Bu holat, ayniqsa, ishlab chiqarishning sanoat miqyosida, boshlang'ich reagent sifatida arzonroq texnik buten-2, buten-1 aralashmasidan foydalanilganda yanada og'irlashadi.
Ishlab chiqarilgan izoprenning katta qismi sis-1,4-poliizoprenni sintez qilishda ishlatiladi, u xossalari va tuzilishi bo'yicha tabiiy kauchukga o'xshash va avtomobil shinalari ishlab chiqarishda keng qo'llaniladigan izopren kauchuk. Yana bir izopren polimerizatsiya mahsuloti, trans-1,4-poliizopren, gutta-percha xossalariga ega va sanoatda keng qo'llanilmaydi, golf to'plarini ishlab chiqarish va simli izolyatsiyadan tashqari.
Izoprenni qo'llashning muhim sohasi stirol-izopren-stirol tipidagi blok-sopolimerlarni sintez qilishdir. Shu kabi mahsulotlar termoplastik polimerlar va bosimga sezgir yopishtiruvchi moddalar sifatida ishlatiladi. Izopren izoprenning izobutilen bilan sopolimerizatsiyasi mahsuloti bo'lgan butil kauchukni sintez qilishda ham qo'llaniladi, bu erda izoprenning mol ulushi 0,5 dan 3,0% gacha.
1972 yildan boshlab Rhodia Incorporated (AQSh) izopren, aseton va asetilendan terpenlarni sanoat sintezi usullarini ishlab chiqishni boshladi. Sintetik sxema prenilxlorid hosil qilish uchun izoprenga vodorod xlorid qo'shilishini o'z ichiga oladi, keyin u ikki bosqichda dehidrolinaloolga aylantiriladi. Ikkinchisi linalool, geraniol, sitral, b -ionon va ularning hosilalari kabi turli xil terpenlarni sintez qilish uchun boshlang'ich birikma bo'lib xizmat qildi . Keyinchalik zavod yopildi, ammo yapon ishlab chiqaruvchisi Kuraray ushbu sxema bo'yicha nafaqat ushbu mahsulotlarni, balki skvalan va boshqa aralashmalarni ham ishlab chiqarishni davom ettirdi. Rhodia Incorporated , shuningdek, Grignard sintezi yordamida izoprenning ikki molekulasidan lavandulol sintez qilish usulini ishlab chiqdi.
Tabiiy terpenlar bosh-quyruq printsipi bo'yicha bir-biriga bog'langan izopren bo'laklaridan iborat. Sintetik analoglar ham ushbu tuzilishga ega bo'lishi kerak, shuningdek, ma'lum pozitsiyalarda qo'sh aloqalarni o'z ichiga olishi kerak. Shu munosabat bilan, terpenlarni oligomerizatsiya va telomerizatsiya usullari bilan sanoat sintezi qiyin va odatda boshqa yondashuvlar qo'llaniladi. Shunga qaramay, katalizatorda (natriy/dialkilamin) izopren dimerizatsiyasi orqali mirsenni sintez qilish usuli taklif qilingan. Ushbu jarayon Nissan Chemical Industries tomonidan tijoratlashtirilmoqda. Katalizator sifatida dietilamin va butillitiy ta'sirida izoprenning telomerlanishi N, N-dietilnerilaminga olib keladi, keyinchalik u linalool, geraniol, nerol, sitronellal, gidroksitranellal va mentolga aylanishi mumkin
Suyuq fazada yuqori haroratda izobutenning formaldegid bilan o'zaro ta'sirida (Shahzoda reaksiyasi) izopren hosil bo'lishi bilan 4,4-dimetil-1,3-dioksan (DMD), to'yinmagan spirtlar va diolning asta-sekin parchalanishi kuzatiladi. Buni 2-rasmdan ko‘rish mumkin, unda mahsulot unumining 160°C da reaksiya vaqtiga bog‘liqligi ko‘rsatilgan.
- formaldegid; 2 - 4,4-dimetildioksan-1,3; 3 - izopren; 4-3-metilbuten-3-ol-1; 5 - 3-metilbuten-2-ol-1; 6 - 5-metildihidropiran-5,6; 7 - tert-butil metil efir; 8 - 3-metilbutandiol-1,3.
2-rasm - Formaldegidning izobuten bilan reaksiyasi mahsuloti unumining reaksiya vaqtiga bog'liqligi grafigi.
Shu asosda 150-160 ° S, ≈ 3 MPa da suyuq fazada izoprenning bir bosqichli sintezi va suvda eruvchan Lyuis kislotalari bilan kataliz ishlab chiqildi. Bir bosqichli jarayonda apparatlar sonini va kapital xarajatlarni kamaytirishdan tashqari, muvozanat holatida bo'lgan reaktsiyaga qaytarilishi mumkin bo'lgan qo'shimcha mahsulotlar, shu jumladan tert-butanolni utilizatsiya qilish muammosini hal qilish osonroq. izobuten bilan [7, s.348].
Izobuten o'rniga ham, xom ashyo sifatida tert-butanoldan foydalanish taklif qilindi (C4 fraktsiyasidan izobutin olish yoki propilen epoksidlanishining izobuten varianti bilan olingan):
Izobuten fraktsiyasi va formaldegiddan izopren ishlab chiqarishning soddalashtirilgan texnologik sxemasi 3-rasmda keltirilgan:
, 2 - I bosqich reaktorlari; 3, 7, 10-13, 18, 19 - distillash ustunlari; 4 - deflegmator; 5 - qozon; 6 - gaz kelebeği klapanlari; 8 - nasoslar; 9 - neytrallashtiruvchi; 14 - issiqlik almashtirgich; 15 - reaktorning II bosqichi; 16 - muzlatgich; 17 - ajratuvchi.
3-rasm - Izobuten va formaldegiddan izopren ishlab chiqarishning sxematik diagrammasi.
Birinchi bosqich suv bilan sovutilgan ikkita quvurli 1 va 2 reaktorlarda amalga oshiriladi. Izobuten fraktsiyasi va resirkulyatsiya bilan suyultirilgan formaldegidning suvli eritmasi ularda teskari oqim bilan harakat qiladi: og'irroq, suvli qatlam pastga tushadi, engil, uglevodorod qatlami ko'tariladi va suyuqliklarning tarqalishi katta fazali aloqa yuzasini yaratishga imkon beradi . Ushbu reaktorlarning yuqori va pastki qismlari mos ravishda uglevodorod va suv qatlamlari ajratilgan separator vazifasini bajaradi. Birinchi qatlamga dioksan va to'yinmagan spirtlar deyarli to'liq o'tadi, ikkinchi qatlamda o'zgarmagan formaldegid, metanol va diolning bir qismi qoladi [17, 59-bet].
2-reaktorning pastki qismidagi suvli qatlam ishqor bilan neytrallanadi va undan uglevodorod qatlami bilan birlashtirilgan 3-ustunda barcha uchuvchi moddalar distillanadi. Keyin, 7-ustunda, 3-ustunning QQS qoldig'idan va jarayonning ikkinchi bosqichidan qayta ishlangan formalindan formaldegidning suyultirilgan suvli eritmasi uni og'ir qoldiqlardan ajratib, distillanadi. Bu eritmaga yangi formalin qo`shib reaksiyaga qaytariladi [17, 35-bet]. Reaktor 1 ning yuqori qismidagi uglevodorod qatlami va suvli qatlamning engil distillashi birlashtiriladi va neytrallashtirgichda 9 qarshi oqimdagi suvli ishqor eritmasi bilan ishlov beriladi, so'ngra u reaktor 2 dan chiqib, bo'g'inga oziqlanadigan suvli qatlam bilan aralashtiriladi. yuqorida tavsiflangan qayta ishlash. Konvertatsiya qilinmagan izobuten yuvilgan uglevodorod qatlamidan 10-ustunda distillanadi va uni reaktsiyaga qaytaradi (butan va n-butenlarni o'z ichiga olgan fraksiyadan foydalanganda, ularning resirkulyatsiyada to'planishiga yo'l qo'ymaslik uchun izobutenni "mustahkamlash" uchun qo'shimcha distillash kerak bo'ladi. ). Keyin, 11-ustunda, reaksiya mahsulotlaridan ko'proq uchuvchi metanol va metilal distillangan, 12-ustunda esa tert-butanol distillangan. Dioksan (to'yinmagan spirtlar bilan birga) 13-ustunda og'ir qoldiqdan ajratiladi va jarayonning ikkinchi bosqichiga yuboriladi [16, b.34].
Dioksan issiq reaksiya massasining issiqligi hisobiga issiqlik almashtirgichda 14 isitiladi va bug'lanadi, o'ta qizdirilgan bug 'bilan aralashtiriladi va ikkinchi bosqichning 15-reaktoriga (heterogen katalizatorning statsionar qatlami bilan adiabatik tip) beriladi. Reaksiya aralashmasi issiqlik almashtirgich 14 orqali o'tadi, soviydi va muzlatgichda 16 kondensatsiyalanadi, organik qatlam suvli qatlamdan 17 ajratgichda ajratiladi . Reaksiyaning birinchi bosqichi:
- formaldegid demetanollash ustuni; 2, 3 - reaktorlar; 4 - qazib olish ustuni; 5 - uchuvchi uglevodorodlarni distillash uchun ustun; 6 - suvli qatlamning bug'lanish ustuni; 7 - formaldegid kontsentratsiyasi ustuni; 8 - suv qatlamini tozalash uchun birlik; 9 - reaksiyaga kirishmagan formaldegidni yuvish uchun ustun; 10 - yorug'lik fraktsiyasining distillash ustuni C 4 ; II - DMD va TMK ajratish ustuni.
Separator 17 ning yuqori qismidagi organik qatlam ketma-ket ikkita distillash ustuniga beriladi. Birinchisida (18) dioksanning parchalanishi paytida hosil bo'lgan izobuten distillanadi, u sintezning birinchi bosqichiga qaytariladi. Keyin izopren 19-ustunda yuqori qaynash qoldig'idan (konvertatsiya qilinmagan dioksan va qo'shimcha mahsulotlar) ajratiladi. Yakuniy tozalash uchun izopren suv bilan yuviladi, azeotrop distillash bilan quritiladi va yakuniy rektifikatsiya amalga oshiriladi. Ushbu bosqichlarda polimerizatsiyani oldini olish uchun unga inhibitor qo'shiladi:
- pishirish; 2 - reaktor; 3 - kondansatör; 4 - suv ombori; 5, I0 - yuvish ustunlari; 6 - C 4 va C 5 uglevodorodlarini distillash uchun ustun ; 7 - izobutilenni tozalash ustuni; 8,9 - izopren uchun ustunlar - rektifikatsiya qilingan; II - distillash ustuni MDGP; II2 - DMD ajratish ustunini qaytarish; I3 - absorber; I4 - desorber; I5 - suvli qatlamdan uchuvchi organik moddalarni distillash uchun ustun; I6 - CH 2 O tiklash ustuni.
5-rasm - DMD ning katalitik parchalanishi va izopren ishlab chiqarishning sxematik diagrammasi.
Yuqori selektivlik (formaldegid uchun 80% va izobuten uchun 90% gacha), uskunaning korroziyasini kamaytirish va natijada izoprenning yuqori sifati haqida xabar berilgan [10, p.396].
|
