Спосіб одержання циклопентадієну

Корисна модель відноситься до способу одержання циклопентадієну (ЦПД), який є вихідним продуктом для синтезу ефективних металоорганічних антидетонаторів моторних палив, ядохімікатів, алкідних смол, поверхнево - активних речовин и т.д. Відомий спосіб одержання циклопентадієну шляхом газофазного термічного розщеплення при 280-380°С дициклопентадиену (ДЦП), який попередньо випаровувається при 170-175°С з подальшім різким охолодженням паров циклопентадієну до температури від 0 до -20°С. Дициклопентадієн перед випаровуванням фільтрують і промивають інертним газом при 30-70°С, бажано при 50-55°С до залишкового вмісту води і кисню відповідно 0,020,1 i 0,001-0,02%. Вихід циклопентадієну 98,3-99% [1]. Недоліками способу є висока температура термічного розщеплення дициклопентадієну (280-380°С), необхідність попередньої очистки ДЦП від вологи і кисню та його подальше випаровування при 170-175°С перед подачею на термічне розщеплення. Відомий спосіб одержання циклопентадієну шляхом термічної деполімеризації димеру циклопентадієну при 300-400°С над стаціонарним шаром окисного алюмосилікатного каталізатору складу, мас. %: SiO2 30-45, А12О3 53-68, СаО 0,5-1,0, К2О 0,7-0,8, ТіО2 - решта, при атмосферному тиску й об'ємної швидкості подачі сировини 15год-1, з одержанням каталізату. На другій стадії каталізат піддають атмосферній перегонці з відбором фракції циклопентадієну (начало кипіння - 45°С) з наступними характеристиками: щільність d420=0,8049г/см 3, показник заломлення nD20=1,4450. Вихід цільового продукту - 70,0-86,8%, конверсія димеру циклопентадієну - 75,1-99% [2]. Недоліками способу є використання високих температур (300-400°С) а також двостадійність процесу одержання циклопентадієну. Даний спосіб обрано як прототип, оскільки за суттю технічного рішення (термічна деполімеризация) є найбільш близьким до способу, що заявляється. В основу корисної моделі поставлена задача покращення технологічності одержання циклопентадієну за рахунок зниження температури деполімеризації димеру циклопентадієну й одностадійності процесу. Поставлена задача досягається шляхом термічної деполімеризації димеру циклопентадієну під впливом надвисокочастотного електромагнітного випромінювання (НВЧ - випромінювання) частотою 2450±50МГц в присутності часток графіту, взятого в кількості 1-3% від маси димеру циклопентадієну. Деполімеризацію здійснюють при 170-180°С в реакторі, який має прилад для вводу НВЧ - енергії ті відводу газоподібних продуктів реакції, в якому розміщують суміш димеру циклопентадієну і графіту. Для деполімеризації використовувався димер циклопентадієну (стабілізований) виробництва фірми «Merck» зі вмістом основної речовини 92,5%, d420=0,979г/см 3 та природний графіт марки ГЛ-1 по ГОСТ СРСР 4596-75 виробництва Завал'євського графітового комбінату (Україна) фракція 0,2-0,3мм. Використання частоти 2450±50МГц обумовлено високим коефіцієнтом корисної дії та простотою конструкції НВЧ - генератора електромагнітного випромінювання даної частоти. Крім того, дана частота підпадає під діапазон частот, які дозволено до використання в промисловості. Розкид коливань частоти в межах ±50МГц, що складає 2% от середнього значення частоти (2450МГц), визначається технічними характеристиками НВЧ - генератора електромагнітного випромінювання, який був використаний. В результаті термічної деполімеризації одержують циклопентадієн з виходом 90,2-91,7% при конверсії димеру циклопентадієну 97,5-99,1%, який википає в межах 41-43°С (d420=0,804г/см 3, nD20=1,4450). Суттєвими відмінностями способу, що пропонується, є використання НВЧ - електромагнітного випромінювання для проведення процесу термічної деполімеризації димеру циклопентадієну, застосування графіту в якості добавки, що сприяє ефективному перетворенню електромагнітної енергії в теплову і забезпечує рівномірний та швидкий нагрів сировини, що переробляється. Найважливішим результатом НВЧ - впливу при синтезі циклопентадієну є високий вихід цільового продукту за рахунок стримування побічних піролітичних процесів, які призводять до утворення смоло- і коксоподібних продуктів. Експериментально установлено, що процентний вміст графіту в реакційній суміші в межах 1-3мас.% є оптимальним і призводить к високим виходам циклопентадієну з добрими якісними показниками. Зниження кількості графіту в суміші призводить до зменшення виходу цільового продукту, тоді як збільшення вмісту графіту в суміші є недоцільно, бо не збільшує ви хід циклопентадієну (див. Табл. 1). Приклад 1. В реактор, який має пристрій для вводу НВЧ - енергії, дефлегматор, з'єднаний з ефективним теплообмінником для конденсації продуктів, що утворюються, загружають суміш 26,4г димеру циклопентадієну і 0,13г (0,5%) графіту ГЛ-1 (фракція 0,2-0,3мм), піддають її впливу електромагнітного випромінювання частотою 2450±50МГц протягом 25хв. При температурі в реакторі 170-180°С відбирають в приймач фракцію циклопентадієну з межами википання 41-43°С (d420=0,804г/см 3, nD20=1,4450). Вихід циклопентадієну 22,8г (86,4%), конверсія димеру циклопентадієну 93,3%. Приклади 2-8 здійснюють аналогічно прикладу 1, використовуючи різний процентний вміст графіту в суміші. Виходи циклопентадієну та фізико - хімічні показники процесу наведені в Табл. 1. Таблиця 1 № прикладу 1 2 3 4 5 6 кількість графіту в суміші, мас. % 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 температура, °С 170-180 170-180 170-180 170-180 170-180 170-180 конверсія ДЦП,% 93,3 97,5 97,8 98,7 99,1 98,2 вихід на сировину, мас. % 86,4 90,2 90,4 91,3 91,7 90,8 7 8 прототип 3,5 4,0 170-180 170-180 300-400 93,4 92,7 75,1-99,0 86,4 85,6 70-86,8 До переваг способу, що заявляється, слід віднести: - одностадійність процесу; - зниження температури деполімеризації димеру циклопентадієну до 170-180°С. Джерела інформації 1. А.с. СССР 1328343, МКИ 4 С07С 13/15. Способ получения циклопентадиена. Заяв. 28.11.85, опубл. 07.08.87. Бюл. №29. 2. А. с. СССР 1109371, МКИ 3 С07С 13/15, С07С 4/22. Способ получения циклопентадиена или метилциклопентадиена. Заяв. 30.05.83, опубл. 23.08.84. Бюл. №31.