Введение 4
Глава 1. Литературно обзор способов очистки изопрена-мономера и его влияние на свойства цис-1,4 полиизопрена 7
1.1 Физико-химические свойства изопрена-мономера 7
1.2 Анализ способов получения изопрена-мономера 10
1.4 Синтетический метод получения изопрена на предприятии ООО «Тольяттикаучук» 20
1.5 Основные процессы производства цис-1,4-полиизопрена
25
1.6 Анализ основных технологических параметров производства цис-1,4
полиизопрена 27
1.7 Подготовка изопентан-изопреновой шихты 36
1.8 Влияние примесей вырабатываемого изопрена-мономера на качество
цис-1,4 полиизопрена 38
Глава 2. Исследования влияния примесей на процесс полимеризации изопрена и качество полученного цис-1,4-полиизопрена 43
2.1 Методика определения влияния примесей на процесс полимеризации 43
2.2 Подготовка исходных реагентов и оборудования 44
2.3 Результаты исследований влияния примесей на кинетику 45
2.4 Методики проведения исследований на содержание
микропримесей в изопрене 48
2.5 Методика определения карбонильных соединений в углеводородах С5
производства изопренового каучука 49
2.6 Оценка полимеризационной активности изопрена на титановм катализаторе 58
Глава 3. Анализ технологии очистки от примесей вырабатываемого изопрена-мономера на предприятии ООО «Тольяттикаучук» 59
3.1 Технология очистки изопрена-мономера на установках ООО
«Тольяттикаучук» 59
3.2 Технология очистки шихты от микропримесей, применяемая на
установке синтеза изопренового каучука 66
3.3 Технологическое предложение очистки изопрена-мономера 66
3.4 Материальный баланс процесса хемосорбции 70
Заключение 74
Список используемых источников
Актуальность настоящего исследования обусловлена высокой чувствительностью процессов стереоспецифической полимеризации изопрена к примесям, содержащимся в мономере и растворителе. Данное явление было установлено еще в период пуска первых отечественных предприятий по производству изопренового каучука. По мере совершенствования «титанового» катализатора, отработки технологии и предъявления более жестких требований к качеству товарной продукции, требования к чистоте сырья также пересматривались.
Вопросы отрицательного влияния микропримесей на выпуск качественной товарной продукции остаются актуальными по сегодняшний день.
Таким образом, для обеспечения требуемого качества полиизопрена и оптимальных условий процесса полимеризации требуется разработка технологии очистки изопрена от содержащихся в нем микропримесей.
Объект исследования - изопрен, производимый предприятием ООО «Тольяттикаучук»;
Предметом исследования является состав микропримесей, содержащихся в изопрене, и их влияние на процесс полимеризации и свойства полиизопрена.
Цель магистерской работы: Повышение качества выпускаемого на предприятии ООО «Тольяттикаучука» цис-1,4-полиизопрена, снижением примесей в исходном мономере и оптимизацией технологии его получения.
Гипотеза исследования: предполагается, что снижение количества микропримесей в составе изопрена улучшит качество получаемого из него изопренового каучука.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
1. Изучить технологию получения ци-1,4-полиизопрена и изопрена-мономера на ООО «Тольяттикаучук».
3. Провести анализ данных о влиянии, содержащихся в изопрене¬мономере примесей на свойства цис -1,4-полиизопрена и на процесс его полимеризации.
2. Проанализировать влияние технологических параметров на процесс полимеризации изопрена и на качество цис-1,4-полиизопрен на ООО «Тольяттикаучук».
4. Провести исследования количественного и качественного содержания микропримесей в изопрене-мономере на предприятии ООО «Тольяттикаучук».
5. Разработать высокоэффективную технологию очистки изопрена от микропримесей.
Теоретико-методологическую основу для работы составили: научные труды отечественных и зарубежных ученых направленные на изучения свойств полиизопренового каучука, изопрена, а также способ очистки органических жидкостей от карбонильных соединений.
Методы исследования. В работе использованы методы исследования изопрена-мономера на содержание кислородосодержащих соединений, а также исследования влияния кислородосодержащих соединений на качество цис-1,4- полиизопрен.
Научная новизна исследования:
1. В работе впервые приводятся данные по составу микропримесей изопрена, производимого на ООО «Тольяттикаучук», и его активности в условиях полимеризации с титановым катализатором.
2. Предложен способ очистки изопрена от карбонильных соединений методом хемосорбции.
Теоретическая значимость исследования заключается в изучении свойств изопрена,а также влияния входящих в его состав микропримесей на качество полиизопренового каучука. Рассмотрены способы улучшения качества изопрена путем очистки его от микропримесей. Изучена действующая технология очистки изопрена на предприятии ООО «Тольяттикаучук». Проведен патентный поиск отечественных и зарубежных методов и способов повышения качества изопрена.
Практическая значимость исследования заключается в проведении экспериментальной части, заключающейся в определении состава микропримесей изопрена, получаемого на установке ООО «Тольяттикаучук». Предложен способ улучшения качества изопрена путем включения в действующую технологическую схему колонны хемосорбции карбонильных соединений.
Экспериментальные данные, представленные в данной работе, могут быть использованы для дальнейшего изучения и совершенствования процессов очистки и полимеризации изопрена.
Личное участие автора в организации и проведении исследования состоит в поиске и анализе научной, технической и патентной литературы по теме исследования, проведении экспериментальной части исследования, выборе и обосновании способа очистки изопрена.
Апробация. Публикация «Влияние качества вырабатываемого изопрена и условий его полимеризации на свойства цис-11,4-полиизопрен» в научном журнале «Студенческий вестник» № 22(120), издательство «Интернаука», 2020 г.
На защиту выносятся:
Результаты экспериментальной части исследования по содержанию микропримесей в составе изопрена, производимого ООО «Тольяттикаучук».
Технические решения по совершенствованию технологии очистки изопрена, которые могут быть реализованы на площадке ООО «Тольяттикаучук».
Структура и объем диссертации: Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения, списка используемых источников, включающего 52 наименований. Объем работы составляет 80 страниц машинописного текста, содержит 32 рисунков, 18 таблиц.
В магистерской работе проведен анализ литературного обзора по теме исследования. Изучены литературные данные о влиянии состава и количества микропримесей на качество изопренового каучука. Проведен патентный поиск по способам очистки изопрена от содержащихся в нем примесей.
Проведена экспериментальная работа по определению состава микропримесей изопрена, вырабатываемого на установке получения изопрена ООО «Тольяттикаучук». По результатам исследования можно судить о том, что на состав микропримесей изопрена влияют параметры процесса синтеза, а также возможные неполадки в работе смежных производств (ремонт, останов и т.д.). Проведен анализ полимеризационной активности изопрена на титановом катализаторе.
Основной примесью в изопрене-ректификате является ацетон, дающий легкокипящий азеотроп с изопреном, и поэтому ацетон почти целиком попадает в изопрен-ректификат. Повышение содержания ацетона в изопрене может привести к увеличению содержания карбонильных соединений к товарном изопрене.
Изучены действующие технологии очистки изопрена и изопрен-изопентановой шихты на установках синтеза изопрена и получения изопренового каучука ООО «Тольяттикаучук».
Очистка карбонильных соединений на действующей установке заключается в водно-щелочной отмывке в двух последовательных колоннах.
Как показали результаты экспериментов, данная стадия не является селективной, т.к. в составе изопрена, подаваемого на установку синтеза каучука ввиду различных факторов, связанных с ремонтом, остановкой, авариями сопутствующих процессов, количество карбонильных соединений может быть завышено.
В связи с этим в работе предлагается замена стадии отмывки изопрена от карбонильных соединений на стадию хемосорбции ионитом Purolite A830.
Предлагаемый процесс является высокоселективным к извлечению алдегидов, кетонов и спиртов, содержащихся в жидкой фазе изопрена.
Рассчитан материальный баланс процесса хемосорбционной очистки. Предлагаемая технология позволит снизить содержание карбонильных соединений в изопрене до 0,00001%.
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
