Способ получения цис-1,4-полиизопрена

 

Использование: в нефтехимической промышленности для производства каучука марки СКИ-3. Сущность изобретения: осуществляют непрерывную полимеризацию изопрена в среде изопентана в присутствии каталитической системы Циглера-Натта, содержащей модификатор. Полимеризационную смесь предварительно подают в многозонный трубчатый предреактор, снабженный диффузорами и конфузорами, при скорости турбулентного потока 0,5 - 10,0 м/с с последующей подачей смеси в полимеризатор. 1 табл.

Изобретение относится к технологии получения синтетических стереорегулярных каучуков, в частности цис-1,4-полиизопрена, и может найти применение в нефтехимической промышленности при производстве каучука марки СКИ-3.

Известен способ получения цис-1,4-полиизопрена полимеризацией изопрена в углеводородном растворителе при температуре (-10)-(-50)^оС, где в качестве катализатора используют продукт взаимодействия четыреххлористого титана и алюминийорганических соединений, содержащих один радикал с двойными связями в -положении к атому алюминия, и активаторов алкоксиалкилалюминийгалогенидов. Недостатком способа является его периодичность и длительность.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является известный способ получения цис-1,4-полиизопрена непрерывной полимеризацией изопрена в среде изопентана в присутствии каталитической системы Циглера-Натта (ТiCl₄ + (C₄H₉)₃Al), содержащей модификатор. Процесс полимеризации осуществляют при 0-65^оС и давлении 0,15-0,70 МПа. В качестве недостатка указанного способа следует отметить высокий расход катализатора и наличие геля (до 21 мас.) все это отрицательно сказывается на качестве и себестоимости продукции.

Технической задачей изобретения является снижение дозировки катализатора и повышение качества продукта путем получения однородного полимера с узким молекулярно-массовым распределением, с пониженным содержанием гель фракции.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе получения полиизопрена непрерывной полимеризацией изопрена в среде изопентана полимеризационную смесь предварительно подают в многозонный трубчатый предреактор, снабженный диффузорами и конфузорами, при скорости турбулентного потока от 0,5 м/с до 10,0 м/с с последующей подачей смеси в полимеризатор.

Сущность изобретения заключается в том, что взаимодействие катализатора с шихтой осуществляют в условиях, при которых реакционный поток, проходя через последовательно расположенные диффузоры, разъединенные цилиндрическим участком и конфузором, резко расширяется, что приводит к автогенерации турбулентного вихря. Геометрию предреактора, в частности, отношения диаметра основания наименьшего сечения диффузорного участка к диаметру и длине цилиндрического участка, а также угол раскрытия диффузорного участка подбирают экспериментально для каждыx конкретных условий, что способствует формированию недеформированного турбулентного вихря, т.е. турбулентного вихря, имеющего оптимальные интенсивность и напряженность, что резко увеличивает турбулентную энергию потока и коэффициент турбулентной диффузии. Это, в свою очередь, приводит к безградиентному распределению катализатора в объеме мономера вдоль радиуса предреактора и гарантированной стабилизации теплового поля реакции, что является основной проблемой проведения процесса, так как реакция полимеризации изопрена, являясь существенно быстрой, сопровождается интенсивным тепловыделением.

Процесс полимеризации осуществляют в одном или нескольких последовательно соединенных полимеризаторах при 0-65^оС и давлении 0,15-0,70 МПа. В качестве модификатора используют дипроксид или хлоранил.

П р и м е р 1 (по изобретению). При 0^оС готовят каталитический комплекс для полимеризации: отдельно готовят толуольный раствор четыреххлористого титана с дифенилоксидом (ДФО), соотношение ДФО:TiCl₄ (моль) 0,1:1,0 и раствор триизобутилалюминия (ТИБА) с пипериленом при соотношении пиперилен:ТИБА (моль) 0,1: 1,0, при этом концентрация ТИБА в толуоле составляет 0,130 г/л. Растворы TiCl₄ и ТИБА сливают, при этом молярное соотношение ингредиентов полученной системы составляет ТИБА:TiCl₄ 1:1. Приготовленный таким образом катализатор подают в многозонный предреактор для его взаимодействия с 17%-ным раствором изопрена в изопентане. Скорость турбулентного потока составляет 0,5 м/с; число зон равно 5; соотношение диаметра основания наименьшего сечения диффузорного участка и диаметра цилиндрического участка составляет 1:2, а с длиной цилиндрического участка 1:3. Далее шихту со скоростью 20 т/ч подают в стальной полимеризатор, объем которого составляет 16 м³, при температуре +6^оС. Полимеризацию ведут при перемешивании реакционной массы; расход катализатора на изопрен составляет 0,30 мас. по ТiCl₄. Давление в первом полимеризаторе составляет 0,5 МПа при температуре 15^оС, во втором 0,4 МПа при температуре 58^оС. Конверсию (по изопрену) определяют по сухому остатку, характеризующему концентрацию полимера в полимеризате, и она составляет 66% Полученный полимер содержит 96% цис-1,4-звеньев и 9,8 мас. гель-фракции.

Свойства полученного полиизопрена приведены в таблице.

П р и м е р 2. Процесс осуществляют по примеру 1, но скорость турбулентного потока в предреакторе составляет 10 м/с. Расход катализатора составляет 0,25 мас. на изопрен по ТiCl₄.

П р и м е р 3 (по известному). Процесс проводят аналогично примеру 1 с тем отличием, что смешение катализатора с мономером до подачи шихты на полимеризацию осуществляют непосредственно в трубопроводе. При скорости подачи шихты 20 т/ч расход катализатора составляет 0,51 мас. на изопрен по ТiCl₄.

Формула изобретения

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЦИС-1,4-ПОЛИИЗОПРЕНА непрерывной полимеризацией изопрена в среде изопентана в присутствии каталитической системы Циглера-Натта, содержащей модификатор, отличающийся тем, что полимеризационную смесь предварительно подают в многозонный трубчатый предреактор, снабженный диффузорами и конфузорами, при скорости турбулентного потока 0,5 10,0 м/с с последующей подачей смеси в полимеризатор.

РИСУНКИ

Рисунок 1