Катионная полимеризация пиролизной С5-фракции
|
Введение 7
1 ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР 9
1.1 Общие сведения о процессе катионной полимеризации ненасыщенных соединений
1.2 Закономерности катионной полимеризации сопряженных диенов 9
1.2.1 Катионная полимеризация 1,3-пентадиена 11
1.2.2 Катионная полимеризация изопрена 14
1.2.3 Катионная полимеризация циклопентадиена 16
1.3 Сведения о процессе пиролиза углеводородов 18
1.4 Состав С5-фракций, образующихся в процессе пиролиза углеводородов. . . 20
1.5 Получение алифатических углеводородных смол из пиролизной С5-фракции
1.5.1 Технологическая схема получения алифатических смол 22
1.5.2 Стадия отделения циклопентадиена 23
1.5.3 Стадия катионной полимеризации пиролизной С5-фракции 26
1.5.4 Стадия выделения алифатической смолы 30
1.6 Заключение 32
2 РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ 33
2.1 Определение состава исходной пиролизной С5-фракции 33
2.2 Поиск оптимальных каталитических систем и условий полимеризации пиролизной С5-фракции
2.3 Оценка реакционной способности ненасыщенных углеводородов пиролизной С5-фракции в процессе катионной полимеризации
2.4 Области применения полимеров пиролизной С5-фракции 43
3 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ 47
3.1 Характеристика исходных веществ 47
3.1.1 Приготовление комплекса Густавсона 48
3.1.2 Приготовление комплексов кислот Льюиса с диизопропиловым эфиром. . . 48
3.2 Проведение процесса полимеризации образца пиролизной С5-фракции 48
3.3 Определение состава углеводородов в исходной пиролизной С s-фракции и во фракциях после реакции полимеризации
3.4 Характеристика полимера 49
3.4.1 Определение нерастворимой фракции в полученном полимере 49
3.4.2 Определение молекулярных характеристик полученных полимеров 49
3.4.3 Определение ненасыщенности полимера 50
3.4.4 Определение эксплуатационных характеристик полимеров 50
Заключение 52
Список используемой литературы 53
1 ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР 9
1.1 Общие сведения о процессе катионной полимеризации ненасыщенных соединений
1.2 Закономерности катионной полимеризации сопряженных диенов 9
1.2.1 Катионная полимеризация 1,3-пентадиена 11
1.2.2 Катионная полимеризация изопрена 14
1.2.3 Катионная полимеризация циклопентадиена 16
1.3 Сведения о процессе пиролиза углеводородов 18
1.4 Состав С5-фракций, образующихся в процессе пиролиза углеводородов. . . 20
1.5 Получение алифатических углеводородных смол из пиролизной С5-фракции
1.5.1 Технологическая схема получения алифатических смол 22
1.5.2 Стадия отделения циклопентадиена 23
1.5.3 Стадия катионной полимеризации пиролизной С5-фракции 26
1.5.4 Стадия выделения алифатической смолы 30
1.6 Заключение 32
2 РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ 33
2.1 Определение состава исходной пиролизной С5-фракции 33
2.2 Поиск оптимальных каталитических систем и условий полимеризации пиролизной С5-фракции
2.3 Оценка реакционной способности ненасыщенных углеводородов пиролизной С5-фракции в процессе катионной полимеризации
2.4 Области применения полимеров пиролизной С5-фракции 43
3 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ 47
3.1 Характеристика исходных веществ 47
3.1.1 Приготовление комплекса Густавсона 48
3.1.2 Приготовление комплексов кислот Льюиса с диизопропиловым эфиром. . . 48
3.2 Проведение процесса полимеризации образца пиролизной С5-фракции 48
3.3 Определение состава углеводородов в исходной пиролизной С s-фракции и во фракциях после реакции полимеризации
3.4 Характеристика полимера 49
3.4.1 Определение нерастворимой фракции в полученном полимере 49
3.4.2 Определение молекулярных характеристик полученных полимеров 49
3.4.3 Определение ненасыщенности полимера 50
3.4.4 Определение эксплуатационных характеристик полимеров 50
Заключение 52
Список используемой литературы 53
Пиролизная С5-фракция является одним из крупнотоннажных побочных продуктов процесса получения этилена и пропилена методом пиролиза углеводородов. В зависимости от состава фракции углеводородов, подаваемой на пиролиз, содержание пиролизной С5-фракции в продуктах пиролиза находится, как правило, в интервале от 4 до 8 мас. %. За рубежом пиролизная С5-фракция используется для получения алифатических углеводородных смол, которые применяются для производства адгезивов, пластификаторов и лакокрасочных материалов. Процесс производства алифатических смол из пиролизной С 5-фракции является технологически сложным и энергоемким, что обуславливает относительно высокую стоимость продукта. На первой стадии проводят димеризацию циклопентадиена с последующим выведением концентрата дициклопентадиена из куба колонны ректификации. На второй стадии смесь углеводородов с верха колонны ректификации поступает на стадию подготовки, на которой от С5-фракции отделяется значительная часть диеновых углеводородов для обеспечения необходимого соотношения диенов к олефинам. Катионная полимеризация протекает в реакторе в присутствии кислот Льюиса, таких как AlCl3, BF3или комплекса Густавсона. Катализатор дезактивируют спиртом, а продукты разложения катализатора удаляют водной отмывкой. Далее раствор полимера поступает на стадию двухступенчатой дегазации, после которой углеводородная алифатическая смола подается на узел упаковки.
В настоящее время в России такая схема переработки пиролизной С 5- фракции не реализована ни на одном из нефтеперерабатывающих предприятий, использующих процесс пиролиза углеводородов. На ряде предприятий эта фракция возвращается на стадию пиролиза углеводородов. Это приводит к отложению кокса и сажи в реакционной зоне и закалочных аппаратах, что связано с полимеризацией ненасыщенных углеводородов, преимущественно диенов, при высоких температурах процесса пиролиза. В этой связи актуальной задачей является разработка простых технологических методов существенного сокращения содержания ненасыщенных углеводородов в пиролизной С5-фракции, возвращаемой на стадию пиролиза. Для этого в настоящей работе использовался метод катионной полимеризации пиролизной С5-фракции без предварительного отделения циклопентадиена. Литературные сведения о полимеризации такой фракции ограничиваются несколькими работами, в которых не была достигнута высокая степень превращения ненасыщенных углеводородов, при этом в ряде случаев наблюдается образование нерастворимых продуктов реакции.
Целью настоящей работы является поиск методов сокращения содержания диеновых углеводородов в пиролизной С5-фракции, возвращаемой на стадию пиролиза углеводородов.
Для достижения поставленной цели были разработаны следующие задачи:
1. исследовать возможность снижения диеновых углеводородов в пиролизной С5-фракции методом катионной полимеризации без предварительного отделения циклопентадиена;
2. подобрать условия получения полностью растворимых полимеров;
3. найти области применения полученных из пиролизной С5-фракции полимеров.
В настоящее время в России такая схема переработки пиролизной С 5- фракции не реализована ни на одном из нефтеперерабатывающих предприятий, использующих процесс пиролиза углеводородов. На ряде предприятий эта фракция возвращается на стадию пиролиза углеводородов. Это приводит к отложению кокса и сажи в реакционной зоне и закалочных аппаратах, что связано с полимеризацией ненасыщенных углеводородов, преимущественно диенов, при высоких температурах процесса пиролиза. В этой связи актуальной задачей является разработка простых технологических методов существенного сокращения содержания ненасыщенных углеводородов в пиролизной С5-фракции, возвращаемой на стадию пиролиза. Для этого в настоящей работе использовался метод катионной полимеризации пиролизной С5-фракции без предварительного отделения циклопентадиена. Литературные сведения о полимеризации такой фракции ограничиваются несколькими работами, в которых не была достигнута высокая степень превращения ненасыщенных углеводородов, при этом в ряде случаев наблюдается образование нерастворимых продуктов реакции.
Целью настоящей работы является поиск методов сокращения содержания диеновых углеводородов в пиролизной С5-фракции, возвращаемой на стадию пиролиза углеводородов.
Для достижения поставленной цели были разработаны следующие задачи:
1. исследовать возможность снижения диеновых углеводородов в пиролизной С5-фракции методом катионной полимеризации без предварительного отделения циклопентадиена;
2. подобрать условия получения полностью растворимых полимеров;
3. найти области применения полученных из пиролизной С5-фракции полимеров.
1. В работе изучена катионная полимеризация пиролизной С5-фракции под действием различных каталитических систем на основе AlCl3, VOCl3, BF3’O(C2H5)2и комплекса Густавсона (AlCl3• м-ксилол • 0.5HC1).
2. Впервые показано, что полимеризация пиролизной С5-фракции под действием комплекса Густавсона, модифицированного диизопропиловым эфиром, позволяет с высоким выходом синтезировать полностью растворимые полимеры.
3. Впервые проведена оценка реакционной способности компонентов пиролизной С5-фракции в реакции катионной полимеризации. Установлено, что реакционная способность диеновых углеводородов уменьшается в следующем ряду:
циклопентадиен > изопрен > транс-1,3-пентадиен > цис-1,3-пентадиен > 1,4-пентадиен.
Из олефиновых углеводородов пиролизной С5-фракции наибольшую активность проявляют 2-метилбутен-1, 2-метилбутен-2 и циклопентен.
4. Показано, что проведение процесса катионной олигомеризации позволяет более чем в 5 раз, уменьшить в пиролизной С5-фракции содержание наиболее нежелательных диеновых углеводородов, что предположительно обеспечит стабильное проведение процесса пиролиза углеводородов при возврате такой фракции на стадию пиролиза.
5. Установлено, что синтезированные олигомеры характеризуются высокой ненасыщенностью, проявляют свойства пленкообразующих соединений и могут быть рекомендованы к использованию в лакокрасочной промышленности.
2. Впервые показано, что полимеризация пиролизной С5-фракции под действием комплекса Густавсона, модифицированного диизопропиловым эфиром, позволяет с высоким выходом синтезировать полностью растворимые полимеры.
3. Впервые проведена оценка реакционной способности компонентов пиролизной С5-фракции в реакции катионной полимеризации. Установлено, что реакционная способность диеновых углеводородов уменьшается в следующем ряду:
циклопентадиен > изопрен > транс-1,3-пентадиен > цис-1,3-пентадиен > 1,4-пентадиен.
Из олефиновых углеводородов пиролизной С5-фракции наибольшую активность проявляют 2-метилбутен-1, 2-метилбутен-2 и циклопентен.
4. Показано, что проведение процесса катионной олигомеризации позволяет более чем в 5 раз, уменьшить в пиролизной С5-фракции содержание наиболее нежелательных диеновых углеводородов, что предположительно обеспечит стабильное проведение процесса пиролиза углеводородов при возврате такой фракции на стадию пиролиза.
5. Установлено, что синтезированные олигомеры характеризуются высокой ненасыщенностью, проявляют свойства пленкообразующих соединений и могут быть рекомендованы к использованию в лакокрасочной промышленности.
Подобные работы
- Разработка нового подхода к получению алифатических углеводородных смол
Магистерская диссертация, химия. Язык работы: Русский. Цена: 5500 р. Год сдачи: 2018