стовується для отримання синтетичних ізопренових каучуків:
Згідно з даними спектроскопічних досліджень, при 50 ° C більшість молекул ізопрену знаходиться в більш стійкою s-транс-конформації, і тільки 15% молекул мають s-цис-конформацію. Різниця енергій між цими станами становить 6,3 кДж/моль [10, с.175].
Полімеризація ізопрену під дією таких ініціаторів, як натрій або калій в малополярних розчинниках, призводить до утворення 1,2-, 3,4- і транс - 1,4-поліізопрену. Ініціювання полімеризації літієм в неполярному розчиннику веде до отримання каучуку, що містить 94% цис-ланок:
Використання каталізаторів Циглера-Натта дозволяє отримати каучук, практично ідентичний натуральному. При полімеризації ізопрену в відсутність стереохімічні контролю в принципі можливе утворення різних полімерних продуктів. Для запобігання мимовільної полімеризації, ізопрен зберігають у присутності інгібіторів, наприклад гідрохінону [3, с. 197].
1.2 Способи виробництва ізопрену
Відомі такі промислові методи отримання ізопрнена:
Синтез ізопрену з ацетону і ацетилену;
Синтез ізопрену з пропілену (димеризація пропілену);
Метатезис бутена.
1.2.1 Синтез ізопрену з ацетону і ацетилену
Процес розроблявся академіком А.Е.Фаворскім, а потім І.М. Назаровим і протікає в три стадії. Цей спосіб малопріменім через дорогої сировини. ізопрен ізобутіл формальдегід пропілен
Синтез діметілацетіленілкарбінола (метілбутінола) з ацетону і ацетилену в присутності лужного каталізатора-порошкоподібного КОН і розчиннику - діетилового ефіру:
З метою попередження утворення побічних продуктів на першій стадії застосовується надлишок ацетилену. В якості каталізатора використовується ацетіленід лужного або лужноземельного металу. Вихід метілбутінола становить 50-60 моль на 1 моль каталізатора.
Гідрування метілбутінола (МБІ) в діметілвінілкарбінол (метілбутенол):
Гідрування МБІ здійснюється під тиском водню 0,5-1 МПа і температурі 30-80 ° С. Каталізатор - колоїдний паладій на носії.
Каталітична дегідратація метілбутенола в ізопрен:
Дегідратація діметілвінілкарбінола здійснюються шляхом пропущення парів ДМВК з водою над технічною окисом алюмінію при 260-3000 С.
На малюнку 1 наведена принципова технічна схема виробництво ізопрену реакцією ацетилену з ацетоном:
- реактор етилування; 2 - апарат для обриву реакції; 3 - сепаратор; 4 - колона регенерації ацетону; 5 - колона виділення важкого залишку; 6 - реактор гідрування; 7-сепаратор каталізатора; 8 - випарник метілбутенола; 9 - ректор дегідратації; 10 - скрубер водної відмивання; 11 - колона ректифікації.
Рисунок 1 - Принципова технологічна схема отримання ізопрену з ацетилену і ацетону
Аммиачно-ацетиленовий суміш компріміруется до робочого тиску, зріджується і разом з ацетоном і каталізатором вводиться в реактор 1. Продукт реакції направляється потім у реактор 2 для розкладання каталізатора. Після реактора 2 тиск знижується до атмосферного і відбувається випаровування аміаку і надлишку ацетилену, який повертається в ре-цикл. Випаровування рідини піддається ректифікації у двох колонах 4 і 5. Перша, з яких призначена для виділення невеликої кількості непрореагировавшего ацетону, а друга - для видалення важких побічних продуктів і солі, що залишилася після розкладання каталізатора, у вигляді розчину. З верху колони 5 відбирається азеотроп МБІ (метілбутінол - вода), який разом з каталізатором і надлишком водню, направляється в реактор 6 для селективного гідрування. Непрореагіровавшій водень повертається в ре цикл, тиск гідрованого продукту знижується до атмосферного, потім на центрифузі від нього відділяється каталізатор, який у свою чергу повертається в ре-цикл [3, с.290].
Отримана за вищеописаною схемою суміш метілбутенола і води випаровується в апараті 8 і направляється в реактор 9. Виділені тут пари ізопрену промиваються в скрубері 10 водою від невеликої кількості непрореагировавшего метілбутенола та інших побічних продуктів. У результаті виходить ізопрен (сирий), який піддається остаточної ректифікації для видалення як легких, так і важких фракцій, в колоні 2. Склад ізопрену-ректіфікатора становить - 98,5%, олефіни - 1,5%.
1.2.2 Синтез ізопрену з пропілену
Процес отримання ізопрену проводиться в три стадії.
