Спосіб одержання нафтополімерної смоли

Спосіб одержання нафтополімерної смоли полімеризацією ненасичених сполук фракцій продуктів піролізу нафтової сировини з використанням гомогенного каталізатора на основі хлориду алюмінію, який відрізняється тим, що полімеризацію здійснюють при 80-85°С протягом 2.5-4 год., як продукт піролізу нафтової сировини використовують фракцію С9 піроконденсату дизельного палива (149-200°С), як гомогенний каталізатор - аквакомплекс хлориду алюмінію в толуолі (КХАТ) в кількості 2,0-3,0% мас. від фракції С9. (19) (21) 96072600 (22) 02.07.1996 (24) 15.11.2000 (33) UA (46) 15.11.2000, Бюл. № 6, 2000 р. (72) Мокрий Євген Миколайович, Романенко Олег Миколайович, Хабер Микола Васильович, Білоус Олексій Іванович, Ковальчук Микола Григорович, Бугай Богдан Іванович, Дзіняк Богдан Остапович, Никулишин Ірена Євгенівна, Баран Мирослав Михайлович, Курпіль Богдан Степанович, Цюшок Мирослав Михайлович (73) ДЕРЖАВНИЙ УНІВЕРСИТЕТ "ЛЬВІВСЬКА ПОЛІТЕХНІКА", ВІДКРИТЕ АКЦІОНЕРНЕ ТОВАРИСТВО "ОРІАНА" 29661 користовують фракцію С9 рідких продуктів піролізу дизельного палива (150-200°С), як гомогенний каталізатор - аквакомплекс хлориду алюмінію в толуолі. Завдяки невеликому значенню енергії координаційного зв'язку між молекулою толуолу та іоном Аl3+ в бітетраедрі АІ2СІ6 (ЕAl...C6Н5CH3 = = -26240 Дж×моль-1) аквакомплексу хлориду алюмінію в толуолі (КХАТ) забезпечується рухомість молекул толуолу і легкість їх обміну з іншими молекулами. Це дозволяє підтримувати необхідну концентрацію карбокатіонів протягом всього процесу полімеризації і дає можливість підвищити вихід НПС. Для синтезу НПС використовували фракцію С9, яка є побічним продуктом виробництва етилену піролізом дизельного палива та має такі характеристики: 1. Зовнішній вигляд Прозора рідина світло-жовтого кольору без сторонніх включень 2. Густина, кг/м3 908 3. Молекулярна маса 125 4. Бромне число, г Br2/100 г 112 5. Колір, мг J2 на 100 см3 6. Показник заломлен20 ня, nD 1,5143 7. Масова частка води, % 0,3 8. Фракційний склад, К: Початок кипіння 149 50% 160 95% 194 Кінець кипіння 200 9. Вуглеводневий склад, % мас.: Етилбензол 1,65 Ксилоли 16,84 Стирол 18,93 Кумол 0,41 Н-Пропілбензол 0,80 Етилтолуоли 7,02 Алілбензол 0,86 Мезитилен 2,18 a-Метилстирол 1,97 Псевдокумол 6,73 Вінілтолуоли 8,13 Гемимелітол 1,84 Індан 0,56 Дициклопентадієн 17,78 Інден 1,93 Неідентифіковані вуглеводні, 12,37 в т. ч. ненасичені 8,02. Для одержання каталітичного комплексу були використані толуол марки "осч" (ГОСТ 11144-65) та хлорид алюмінію марки "ч" (ГОСТ 3759-75). Приклад 1. Синтез каталітичного комплексу КХАТ здійснюють в тригорловій колбі, обладнаній зворотним холодильником, мішалкою і термометром. Нагрівання проводять за допомогою колбонагрівача. Каталітичний комплекс одержують при змішуванні 5,53 г (0,06 моль) толуолу (температура кипіння 110°С) з 4,61 г (0,047 моль) хлориду алюмінію та 0,37 г (0,021 моль) води, витримують при температурі реакції 45-50°С протягом 0,5 год. В чотиригорловий реактор, обладнаний зворотним холодильником, мішалкою, термометром та барботером інертного газу, подають 350 г фракції С9 (температура кипіння 149-200°С, нагрівають до 75°С, додають каталітичний комплекс КХАТ в кількості 10,5 г (3% мас. в розрахунку на вихідну сировину). Полімеризацію здійснюють в середовищі аргону при атмосферному тиску протягом 3 год. Для розкладу каталітичного комплексу та його вилучення одержаний полімеризат промивають гарячою водою, відстоюють, ще двічі промивають 15%-ним розчином гідроксиду натрію і водою при інтенсивному перемішуванні та кип'ятінні. Вуглеводні, що не прореагували, вилучали відгонкою з водяною парою при тиску 0…11 МПа, температурі 190°С. Одержують 147 г (42,0% мас. в розрахунку на вихідну фракцію С9) НПС з молекулярною масою 650 (кріоскопія, бензол), температурою розм'якшення 88°С, бромним числом 31,3 г Вr2/100 г і кольором за йодометричною шкалою 125 мг J2/100 см3. Приклад 2. Процес здійснюють аналогічно прикладу 1, за виключенням того, що полімеризацію ведуть при температурі реакції 80°С протягом 4 год. Одержують 178 г (вихід 50,9% мас.) НПС з молекулярною масою 600, температурою розм'якшення 90°С, бромним числом 30,8 г Вr2/100 г і кольором за йодометричною шкалою 130 мг J2/100 см3. Приклад 3. Процес здійснюють аналогічно прикладу 1, за виключенням того, що для полімеризації використовують 15,8 г (4,5% мас. в розрахунку на вихідну сировину) каталітичного комплексу КХАТ і реакцію проводять при температурі 80°С протягом 4 год. Одержують 180,3 г (вихід 51,5% мас.) НПС з молекулярною масою 580, температурою розм'якшення 85°С, бромним числом 29,5 г Вr2/100 г і кольором 130 мг J2/100 см3. Приклад 4. Процес здійснюють аналогічно прикладу 1, за виключенням того, що для полімеризації використовують 350 г попередньо осушеної на молекулярних ситах (або цеолітах) фракції С9 та 7 г (2,0% мас. в розрахунку на вихідну сировину) каталітичного комплексу КХАТ. Реакцію проводять при температурі 85°С протягом 2,5 год. Одержують 192,5 г (вихід 55,0% мас.) НПС з молекулярною масою 690, температурою розм'якшення 96°0, бромним числом 31,9 г Вr2/100 r і кольором за йодометричною шкалою 100 мг J2/100 см3. Приклад 5 (прототип). Процес здійснюють аналогічно прикладу 1, за виключенням того, що для полімеризації використовують 10,5 г (3,0% мас. в розрахунку на вихідну сировину) гомогенного каталізатора - комплексу хлориду алюмінію в ксилолі. Реакцію проводять при температурі 80°С протягом 2,0 год. Одержують 164,5 г (вихід 47,0% мас.) нафтополімерної смоли з молекулярною масою 580, температурою розм'якшення 88°С, бромним числом 28,7 r Br2/100 r і кольором за йодометричною шкалою 150 мг J2/100 см3. Результати досліджень свідчать про те, що подальше більшення концентрації каталітичного 2 29661 чного комплексу (менше 2,0% мас.) одержують НПС з низьким виходом. Наведені приклади підтверджують, що запропонований спосіб, в порівнянні з прототипом, дозволяє значно збільшити вихід нафтополімерних смол, фізико-хімічні характеристики яких повністю відповідають вимогам промисловості до синтетичних замінників продуктів природного походження. комплексу (вище 3,0% мас.), температури (85°С чи тривалості полімеризації (більше 4 год) не призводить до суттєвого зростання виходу полімеру, проте при цьому погіршується колір НПС та зменшується їх температура розм'якшення. При пониженні температури і тривалості полімеризації (нижче 80°С та 2,5 год, відповідно), концентрації каталіти __________________________________________________________ ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Україна, 01133, Київ-133, бульв. Лесі Українки, 26 (044) 295-81-42, 295-61-97 __________________________________________________________ Підписано до друку ________ 2002 р. Формат 60х84 1/8. Обсяг ______ обл.-вид. арк. Тираж 35 прим. Зам._______ ____________________________________________________________ УкрІНТЕІ, 03680, Київ-39 МСП, вул. Горького, 180. (044) 268-25-22 ___________________________________________________________ 3