Композиция, предупреждающая преждевременную полимеризацию винилароматических соединений, и способ предупреждения полимеризации винилароматических соединений
Изобретение относится к ингибированию полимеризации винилароматического соединения, такого как стирол, во время его перегонки или очистки в присутствии по крайней мере одного стабильного нитроксильного соединения вместе с по крайней мере одним ароматическим нитросоединением. Изобретение допускает повышение температуры перегонки винилароматических соединений при минимальном образовании полимеров. 2 с.и. и 23 з.п. ф-лы, 2 табл.
Изобретение относится к составу и процессу, предназначенным для уменьшения преждевременной полимеризации легко полимеризующихся винилароматических соединений в процессе производства мономеров.
Известно, что винилароматические соединения, такие как стирол,




1-оксил-2,2,6,6-тетраметилпиперидин-4-ол;
1-оксил-2,2,6,6-тетраметилпиперидин-4-он;
1-оксил-2,2,6,6-тетраметилпиперидин-4-ил-ацетат;
1-оксил-2,2,6,6-тетраметилпиперидин-4-ил-2-этилгексаноат;
1-оксил-2,2,6,6-тетраметилпиперидин-4-ил-стеарат;
1-оксил-2,2,6,6-тетраметилпиперидин-4-ил-бензоат;
1-оксил-2,2,6,6-тетраметилпиперидин-4-ил-4-трет-бутилбензоат;
бис(1-оксил-2,2,6,6-тетраметилпиперидин-4-ил)сукцинат;
бис(1-оксил-2,2,6,6-тетраметилпиперидин-4-ил)адипат;
бис(1-оксил-2,2,6,6-тетраметилпиперидин-4-ил)себацинат;
бис(1-оксил-2,2,6,6-тетраметилпиперидин-4-ил)n-бутилмалонат;
бис(1-оксил-2,2,6,6-тетраметилпиперидин-4-ил)фталат;
бис(1-оксил-2,2,6,6-тетраметилпиперидин-4-ил)изофталат;
бис(1-оксил-2,2,6,6-тетраметилпиперидин-4-ил)тетрефталат;
бис(1-оксил-2,2,6,6-тетраметилпиперидин-4- ил)гексагидротерефталат;
N,N'-бис(1-оксил-2,2,6,6-тетраметилпиперидин-4- ил)адипамид;
N-(1-оксил-2,2,6,6-тетраметилпиперидин-4-ил)-капролактам;
N-(1-оксил-2,2,6,6-тетраметилпиперидин-4-ил)- додецилсукцинимид;
2,4,6-трис-[N-бутил-N-(1-оксил-2,2,6,6-тетраметилпиперидин- 4-ил)] -c-триацин;
4,4'-этиленбис(1-оксил-2,2,6,6-тетраметилпиперазин-3-он). Наиболее предпочтительно, чтобы соединением компонента (i) были:
бис(1-оксил-2,2,6,6-тетраметилпиперидин-4-ил)себацинат;
2,4,6-трис-[N-бутил-N-(1-оксил-2,2,6,6-тетраметилпиперидин-4- ил)] -c-триацин или 4,4'-этиленбис(1-оксил-2,2,6,6- тетраметилпиперазин-3-он). Предпочтительно, чтобы ароматическое нитросоединение компонента (ii) было выбрано из группы, включающей:
1,3-динитробензол;
1,4-динитробензол;
2,6-динитро-4-метилфенол;
2-нитро-4-метилфенол;
2,4-динитро-1-нафтол;
2,4,6-тринитрофенол(пикриновая кислота);
2,4-динитро-6-метилфенол;
2,4-динитрохлорбензол;
2,4-динитрофенол;
2,4-динитро-6-втор-бутилфенол;
4-циано-2-нитрофенол;
3-иодо-4-циано-5-нитрофенол. Предпочтительным является, чтобы ароматическое нитросоединение включало фенольную группу, так же как и нитрогруппу. Наиболее предпочтительно, чтобы ароматическим нитросоединением были:
2,6-динитро-4-метилфенол;
2-нитро-4-метилфенол или 2,4-динитро-6-метилфенол. Настоящее соединение включает также процесс ингибирования преждевременной полимеризации винилароматического соединения во время перегонки или очистки, который включает:
- введение эффективного ингибирующего количества, позволяющего предупредить преждевременную полимеризацию в ходе перегонки или очистки указанного винилароматического соединения, смеси:
(i) 5 - 95 мас.%, на основе суммарной массы компонентов (i) и (ii), стабильного связанного нитроксильного соединения;
(ii) 95 - 5 мас.%, на основе суммарной массы компонентов (i) и (ii), ароматического нитросоединения. Стабилизация ароматического винильного мономера, достигаемая в изобретении путем использования сочетания стабильного связанного нитроксильного соединения (i) с ароматическим нитросоединением (ii), является синергической по характеру, т. е. при одной и той же концентрации стабилизаторов более высокая эффективность стабилизации мономеров достигается при использовании сочетания (i) и (ii), чем при использовании только компонента (i) или (ii). Эффективное количество добавляемых ингибиторов полимеризации может варьироваться в широком диапазоне в зависимости от конкретного винилароматического соединения и условий перегонки и очистки. Предпочтительно, чтобы общее количество нитроксильного радикала и ароматического нитросоединения составляло 1 - 2000 ч./млн., исходя из массы стабилизируемого мономера. Для большинства винилароматических соединений смесь компонентов (i) и (ii) применяется в диапазоне 5 - 1000 ч./млн. При повышении температуры увеличивается потребность в ингибиторе. Во время перегонки винилароматических смесей температура подогревателя находится в диапазоне от 50oC до приблизительно 150oC. Поскольку температура кипения различных составляющий стабильных связанных нитроксильных соединений компонентов (i) и ароматических нитросоединений компонента (ii) различны, можно легко выбрать компоненты с нужной температурой кипения. Составы, являющиеся предметом изобретения, ингибирующие полимеризацию винилароматических соединений, хорошо подходят также для защиты секций подогревателей перегонных колонн в процессе перегонки винилароматических мономеров или компрессорных секций перед входом в перегонную колонну. Состав, ингибирующий полимеризацию, может быть введен в подлежащий защите мономер любым подходящим способом. Он может быть добавлен в форме концентрированного раствора в подходящих растворителях непосредственно за точкой необходимого применения любым подходящим способом. Кроме того, компоненты (i) и (ii) могут вводиться в перегонную установку раздельно, вместе поступающим сырьем, или же через отдельные каналы, обеспечивая таким образом оптимальное распределение ингибиторов. Поскольку в процессе перегонки содержание ингибиторов постепенно уменьшается, обычно возникает необходимость поддерживать нужный уровень содержания ингибирующей смеси в перегонном устройстве путем добавления ингибиторов в ходе процессов перегонки. Такое добавление может осуществляться или на непрерывной основе, или порционно, когда концентрация ингибитора оказывается ниже допустимого уровня. К иным предпочтительным вариантам реализации процесса, являющегося предметом изобретения, относятся описанные выше в связи с химическими составами. Изобретение дает возможность осуществления перегонки и очистки винилароматических соединений на промышленных предприятиях в более безопасных условиях и при более высокой производительности по сравнению с процессами, применявшимися до сих пор, что связано с его более высокой эффективностью как в присутствии кислорода, так и без него. Это допускает повышение температуры перегонки при минимальном образовании полимеров и связанными с этими экономическими и экологическими преимуществами. Пример 1 - 5. Промышленный стирол очищали от применявшегося в качестве стабилизатора хранения трет-бутилкатехина путем промывки однонормальным раствором гидроокиси натрия и водой с последующей перегонкой при пониженном давлении. В трехгорловую колбу объемом 300 мл, оборудованную термометром, конденсатором, резиновой мембраной и магнитной мешалкой, загрузили 100 г очищенного стирола и 20,0 мг испытываемого ингибитора или 20 мг смеси испытываемых ингибиторов, чтобы получить концентрацию ингибиторов в стироле 200 ч. /млн. Безкислородную атмосферу получили путем пятикратного последовательного откачивания и заполнения колбы азотом, с последующей продувкой раствора стирола чистым азотом в течение 15 мин. После этого сосуд поместили в механически перемешиваемую масляную ванну с температурой 120oC с термостатическим контролем, где нагревали в течение 45 мин. После этого путем измерения показателя преломления определили количество образовавшегося полистирола, выполнив калибровку по аналогичным растворам полистирола в стироле с известной концентрацией. Без добавления ингибитора образуется 6,20 мас.% полистирола. Содержание полимера, достигнутое при различных ингибиторах, указано в табл. 1. Смеси ингибиторов значительно более эффективно обеспечивают снижение количества образующегося полимера, чем любой компонент по отдельности при той же самой суммарной концентрации ингибитора. Проявляется синергическое воздействие на ингибирование полимеризации одновременного использования стабильного связанного нитроксильного соединения и ароматического нитросоединения. При использовании смеси соединений A и B наблюдается явный синергический ингибирующий эффект по сравнению с раздельным применением A и B при той же суммарной концентрации ингибирующего соединения. Пример 6. Когда процедура 3 происходит в присутствии воздуха, полистирол образуется более медленно, и время, необходимое для достижения того же процентного содержания полимера, что и в примере 3 (а именно 0,33 мас.%) удваивается с 45 до 90 мин. Примеры 7 - 9. Процедуры примеров 1,3 и 5 повторили, использовав только 10,0 мг ингибитора или 10,0 мг смеси ингибиторов, так что суммарная концентрация ингибитора в стироле составила 100 ч./млн. Результаты испытания приведены в табл. 2. При использовании смеси соединений A и B наблюдается явный синергический ингибирующий эффект по сравнению с раздельным применением A или B при той же суммарной концентрации ингибирующего соединения. Пример 10. Процедура из примера 1 повторена с использованием 25 ч./млн. бис(1-оксил-2,2,6,6-тетраметилпиперидин-4-ил)себацината вместе с 25 ч./млн 2,6-динитро-4-метилфенола в атмосфере азота при 120oC. После нагрева в течение 45 мин содержание полистирола составило всего 1,64 мас.%. Пример 11. Процедура из примера 1 повторена с использованием 100 ч./млн. 1-оксил-2,2,6,6-тетраметилпиперидин-4-ил-бензоата вместе со 100 ч. /млн. 1,3-динитробензола, в атмосфере азота при 120oC. После нагрева в течение 45 мин содержание полистирола составило всего 2,20 мас.%. Пример 12. Процедура из примера 1 повторена с использованием 100 ч./млн. 2,4,6-трис[N-бутил-N(1-осил-2,2,6,6-тетраметилпиперидин-4- ил)] -c-триазина вместе со 100 ч. /млн. 4,6-динитро-2-метилефенола в атмосфере азота при 120oC. После нагрева в течение 45 мин содержание полистирола составило всего 0,16 мас.%. Пример 13. Процедура из примера 1 повторена с использованием 100 ч./млн. 4,4'-этиленбис-(1-оксил-2,2,6,6-тетраметилпиперазин-3-он) вместе со 100 ч. /млн. 2,6-динитро-4-метилфенола в атмосфере азота при 120oC. После нагрева в течение 45 мин содержание полистирола составило всего 0,16 мас.%. Пример 14. Процедура из примера 1 повторена с использованием 100 ч./млн 1-оксил-2,2,6,6-тетраметилпиперидин-4-ола вместе со 100 ч./млн. 2-нитро-4-метилфенола в атмосфере азота при 120oC. После нагрева в течение 45 мин содержание полистирола составило всего 0,49 мас.%. Пример 15. Процедура из примера 1 повторена с использованием 50 ч./млн. 1-оксил-2,2,6,6-тетраметилпиперидин-4-она вместе с 50 ч./млн. 2,4-динитрофенола в атмосфере азота при 120oC. После нагрева в течение 45 мин содержание полистирола составило всего 0,5 мас.%. Пример 16. Процедура из примера 1 повторена с использованием 50 ч./млн. 1-оксил-2,2,6,6-тетраметилпиперидина вместе с 50 ч./млн. 2,4,6-тринитрофенола (пикриновой кислоты) в атмосфере азота при 120oC. После нагрева в течение 45 мин содержание полистирола составило всего 0,3 мас.%. Пример 17. Когда эффективное ингибирующее количество стабильного связанного нитроксильного соединения вместе с ароматическим нитросоединением добавляется в стиролосодержащее сырье непрерывной перегонной установки, образование полистирола эффективно подавляется и сводится к минимуму.
Формула изобретения
Нитроксильное соединение - 5 - 95
Ароматическое нитросоединение - 5 - 95
2. Композиция по п.1, отличающаяся тем, что содержание ингибитора в составе композиции равно 1 - 2000 ч./млн. 3. Композиция по п.1, отличающаяся тем, что ингибитор на основе оксидных соединений азота содержит смесь нитроксильного соединения и ароматического нитросоединения при следующем содержании компонентов в составе ингибитора, мас.%:
Нитроксильное соединение - 10 - 90
Ароматическое нитросоединение - 10 - 90
4. Композиция по п.3, отличающаяся тем, что ингибитор на основе окисных соединений азота содержит смесь нитросоединения и ароматического нитроксильного соединения при следующем содержании компонентов в составе ингибитора, мас.%:
Нитроксильное соединение - 20 - 80
Ароматическое нитросоединение - 20 - 80
5. Композиция по п. 1, отличающаяся тем, что в качестве винилароматического соединения она содержит соединение, выбранное из группы, включающей стирол,


ди-трет-бутил нитроксил,
1-оксил-2,2,6,6-тетраметилпиперидин,
1-оксил-2,2,6,6-тетраметилпиперидин-4-ол,
1-оксил-2,2,6,6-тетраметилпиперидин-4-он,
1-оксил-2,2,6,6-тетраметилпиперидин-4-ил-ацетат,
1-оксил-2,2,6,6-тетраметилпиперидин-4-ил-2-этилгексаноат,
1-оксил-2,2,6,6-тетраметилпиперидин-4-ил-стеарат,
1-оксил-2,2,6,6-тетраметилпиперидин-4-ил-бензоат,
1-оксил-2,2,6,6-тетраметилпиперидин-4-ил-4-трет-бутил-бензоат,
бис(1-оксил-2,2,6,6-тетраметилпиперидин-4-ил)сукцинат,
бис(1-оксил-2,2,6,6-тетраметилпиперидин-4-ил)адипат,
бис(1-оксил-2,2,6,6-тетраметилпиперидин-4-ил)себацинат,
бис(1-оксил-2,2,6,6-тетраметилпиперидин-4-ил)н-бутилмалонат,
бис(1-оксил-2,2,6,6-тетраметилпиперидин-4-ил)фталат,
бис(1-оксил-2,2,6,6-тетраметилпиперидин-4-ил)изофталат,
бис(1-оксил-2,2,6,6-тетраметилпиперидин-4-ил)терефталат,
бис(1-оксил-2,2,6,6-тетраметилпиперидин-4-ил)гексагидротерефталат,
N,N'-бис(1-оксил-2,2,6,6-тетраметилпиперидин-4-ил)адипамид,
N-(1-оксил-2,2,6,6-тетраметилпиперидин-4-ил)капролактам,
N-(1-оксил-2,2,6,6-тетраметилпиперидин-4-ил)додецилсукцинимид,
2,4,6-трис-[N-бутил-N-(1-оксил-2,2,6,6-тетраметилпиперидин-4-ил)]-с-триазин,
4,4'-этиленбис-(1-оксил-2,2,6,6-тетраметилпиперазин-3-он). 9. Композиция по п.8, отличающаяся тем, что в качестве нитроксильного соединения она содержит соединение, выбранное из группы, включающей
бис(1-оксил-2,2,6,6-тетраметилпиперидин-4-ил)себацинат,
2,4,6-трис-[N-бутил-N-(1-оксил-2,2,6,6-тетраметилпиперидин-4-ил)]-с-триазин,
4,4'-этиленбис-(1-оксил-2,2,6,6-тетраметилпиперазин-3-он). 10. Композиция по п.1, отличающаяся тем, что в качестве ароматического нитросоединения она содержит соединение, выбранное из группы, включающей 1,3-динитробензол, 1,4-динитробензол, 2,6-динитро-4-метилфенол, 2-нитро-4-метилфенол, 2,4-динитро-1-нафтол, 2,4,6-тринитрофенол(пикриновая кислота), 2,4-динитро-6-метилфенол, 2,4-динитрохлорбензол, 2,4-динитрофенол, 2,4-динитро-6-втор-бутилфенол, 2,4-циано-2-нитрофенол, 2,4-иодо-4-циано-5-нитрофенол. 11. Композиция по п.10, отличающаяся тем, что в качестве ароматического нитросоединения она содержит соединение, выбранное из группы, включающей 2,6-динитро-4-метилфенол, 2-нитро-4-метилфенол, 2,4-динитро-6-метилфенол. 12. Способ предупреждения преждевременной полимеризации винилароматического соединения в ходе его перегонки или очистки, предусматривающий контактирование смеси, содержащей винилароматическое соединение, с ингибитором на основе окисных соединений азота, отличающийся тем, что в качестве ингибитора на основе окисных соединений азота используют смесь нитроксильного соединения и ароматического нитросоединения при следующем содержании компонентов в составе ингибитора, мас.%:
Нитроксильное соединение - 5 - 95
Ароматическое нитросоединение - 5 - 95
13. Способ по п.12, отличающийся тем, что ингибитор используют в качестве 1 - 2000 ч./млн. 14. Способ по п.12, отличающийся тем, что перегонку и очистку винилароматического соединения осуществляют при 50 - 150oC. 15. Способ по п.12, отличающийся тем, что контактирование смеси, содержащей винилароматическое соединение, с ингибитором осуществляют непрерывно или порционно выше точки, где происходит перегонка или очистка. 16. Способ по п. 12, отличающийся тем, что контактирование в потоке смеси, содержащей винилароматическое соединение, с компонентами ингибитора осуществляют раздельно через разные каналы до точки, где происходит перегонка или очистка. 17. Способ по п.12, отличающийся тем, что в качестве ингибитора на основе окисных соединений используют ингибитор, который содержит смесь нитроксильного соединения и ароматического нитросоединения при следующем содержании компонентов в составе ингибитора, мас.%:
Нитроксильное соединение - 10 - 90
Ароматическое нитросоединение - 10 - 90
18. Способ по п.17, отличающийся тем, что в качестве ингибитора на основе окисных соединений используют ингибитор, который содержит смесь нитроксильного соединения и ароматического нитросоединения при следующем содержании компонентов в составе ингибитора, мас.%:
Нитроксильное соединение - 20 - 80
Ароматическое нитросоединение - 20 - 80
19. Способ по п.12, отличающийся тем, что в качестве винилароматического соединения используют соединение, выбранное из группы, включающей стирол,


ди-трет-бутил нитроксил,
1-оксил-2,2,6,6-тетраметилпиперидин,
1-оксил-2,2,6,6-тетраметилпиперидин-4-ол,
1-оксил-2,2,6,6-тетраметилпиперидин-4-он,
1-оксил-2,2,6,6-тетраметилпиперидин-4-ил-ацетат,
1-оксил-2,2,6,6-тетраметилпиперидин-4-ил-этилгексаноат,
1-оксил-2,2,6,6-тетраметилпиперидин-4-ил-стеарат,
1-оксил-2,2,6,6-тетраметилпиперидин-4-ил-бензоат,
1-оксил-2,2,6,6-тетраметилпиперидин-4-ил-4-трет-бутил-бензоат,
бис(1-оксил-2,2,6,6-тетраметилпиперидин-4-ил)сукцинат,
бис(1-оксил-2,2,6,6-тетраметилпиперидин-4-ил)адипат,
бис(1-оксил-2,2,6,6-тетраметилпиперидин-4-ил)себацинат,
бис(1-оксил-2,2,6,6-тетраметилпиперидин-4-ил)н-бутилмалонат,
бис(1-оксил-2,2,6,6-тетраметилпиперидин-4-ил)фталат,
бис(1-оксил-2,2,6,6-тетраметилпиперидин-4-ил)изофталат,
бис(1-оксил-2,2,6,6-тетраметилпиперидин-4-ил)терефталат,
бис(1-оксил-2,2,6,6-тетраметилпиперидин-4-ил)гексагидротерефталат,
N,N'-бис(1-оксил-2,2,6,6-тетраметилпиперидин-4-ил)адипамид,
N-(1-оксил-2,2,6,6-тетраметилпиперидин-4-ил)капролактам,
N-(1-оксил-2,2,6,6-тетраметилпиперидин-4-ил)додецилсукцинимид,
2,4,6-трис-[N-бутил-N-(1-оксил-2,2,6,6-тетраметилпиперидин-4-ил)] -с-триазин,
4,4'-этиленбис-(1-оксил-2,2,6,6-тетраметилпиперазин-3-он). 23. Способ по п.22, отличающийся тем, что в качестве нитроксильного соединения используют соединение, выбранное из группы, включающей
бис(1-оксил-2,2,6,6-тетраметилпиперидин-4-ил)себацинат,
2,4,6-трис-[N-бутил-N-(1-оксил-2,2,6,6-тетраметилпиперидин-4-ил)] -с-триазин,
4,4'-этиленбис-(1-оксил-2,2,6,6-тетраметилпиперазин-3-он). 24. Способ по п. 12, отличающийся тем, что в качестве ароматического нитросоединения используют соединение, выбранное из группы, включающей 1,3-динитробензол, 1,4-динитробензол, 2,6-динитро-4-метилфенол, 2-нитро-4-метилфенол, 2,4-динитро-1-нафтол, 2,4,6-тринитрофенол (пикриновая кислота), 2,4-динитро-6-метилфенол, 2,4-динитрохлорбензол, 2,4-динитрофенол, 2,4-динитро-6-втор-бутилфенол, 2,4-циано-2-нитрофенол, 2,4-иодо-4-циано-5-нитрофенол. 25. Способ по п. 24, отличающийся тем, что в качестве ароматического нитросоединения используют соединение, выбранное из группы, включающей 2,6-динитро-4-метилфенол, 2-нитро-4-метилфенол, 2,4-динитро-6-метилфенол.
РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2PD4A - Изменение наименования обладателя патента Российской Федерации на изобретение
Номер и год публикации бюллетеня: 32-2002
(73) Новое наименование патентообладателя:
ОНДЕО НАЛКО ЭНЕРДЖИ СЕРВИСИЗ, ЭЛ. ПИ. (US)
Извещение опубликовано: 20.11.2002