Спосіб отримання нафтополімерної смоли

Реферат: Спосіб отримання нафтополімерної смоли включає коолігомеризацію фракції С 9 рідких продуктів піролізу в присутності гетерогенного каталізатора при інтенсивному перемішуванні, наступне відфільтровування каталізатора, послідовні атмосферну та вакуумну дистиляцію олігомеризату. Як каталізатор використовують палигорськіт, який попередньо активують шляхом обробки 10-15 % розчином мінеральної кислоти при температурі 80-100 °С протягом 46 год. Коолігомеризацію проводять при температурі 60-140 °С, атмосферному тиску, тривалості 1-6 год. та вмісті каталізатора 1-15 %. UA 67875 U (54) СПОСІБ ОТРИМАННЯ НАФТОПОЛІМЕРНОЇ СМОЛИ UA 67875 U UA 67875 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до нафтохімії і може бути використана для утилізації рідких продуктів піролізу (РПП) вуглеводневої сировини шляхом отримання із них коолігомерних продуктів (нафтополімерних смол), які мають широкий спектр застосувань. Відомий спосіб отримання нафтополімерної смоли (НПС), що включає коолігомеризацію фракції С9 рідких продуктів піролізу в присутності гетерогенного каталізатора при інтенсивному перемішуванні, наступне відфільтровування каталізатора, атмосферну та вакуумну дистиляцію коолігомеризату до отримання в залишку кінцевого продукту. Як каталізатор використовують цеоліт Бадінського родовища, який містить мінерали клиноптилоліт та морденіт, у кількості 1,5-2 % на вихідну сировину. Процес проводять при температурі 180-230 °С і тиску 0,2-0,6 МПа протягом 2-4 год. [Способ получения ненасыщенной светлой нефтеполимерной смолы: Пат 7 2221815 RU, МПК С08Ρ240/00. Думский Ю.В, Корчагин Л.Ф., Думский С.Ю., Чередникова Г.Ф. № 2002100767/04, Заявл. 08.01.2002; Опубл. 20.01.2004]. Але недостатньо висока кислотність природного цеоліту, зумовлена високим вмістом іонів 2+ + + Са , К , Na , а також недостатньо великий розмір пор (клиноптилоліт та морденіт відносяться до мікропористих цеолітів), що не дозволяє реагентам взаємодіяти із активними центрами внутрішньої поверхні каталізатора, зумовлюють те, що для досягнення задовільного виходу НПС процес необхідно проводити при високих температурах. Використання високих температур, а також високі значення тиску роблять даний процес дуже енергоємним. Висока енергоємність процесу отримання НПС зумовлює підвищення їх собівартості. В основу корисної моделі поставлено задачу створити спосіб отримання нафтополімерної смоли, в якому використання нового каталізатора забезпечило б можливість проведення процесу при більш низькій температурі та атмосферному тиску, що дозволить знизити енергоємність при збереженні властивостей отримуваних продуктів на задовільному рівні та суттєво знизить собівартість НПС. Поставлена задача вирішується тим, що в способі отримання нафтополімерної смоли, що включає коолігомеризацію фракції С9 рідких продуктів піролізу в присутності гетерогенного каталізатора при інтенсивному перемішуванні, наступне відфільтровування каталізатора, послідовні атмосферну та вакуумну дистиляцію олігомеризату, згідно з корисною моделлю, як каталізатор використовують палигорськіт, який попередньо активують шляхом обробки 10-15 % розчином мінеральної кислоти при температурі 80-100 °С протягом 4-6 год., а коолігомеризацію проводять при температурі 60-140 °С, атмосферному тиску, тривалості 1-6 год. та вмісті каталізатора 1-15 %. При хімічній обробці палигорськіту зростає його кислотність, оскільки цей глинистий матеріал здатний до іонного обміну і при кислотній активації іони лужних металів здатні + заміщуватися іонами H . Крім того, відбувається утворення додаткових пор, збільшується діаметр пор, загальна пористість та питома площа поверхні, що пояснюється частковим розчиненням таких структуроутворюючих іонів, як Аl, Mg, Fe. Це забезпечує досягнення достатньо високих виходів продукту при відносно низьких температурах і атмосферному тиску та отримання коолігомерів із хорошими властивостями: високим бромним числом, порівняно високими температурою розм'якшення та молекулярною масою. Такий каталізатор є дуже дешевим, не потребує складних і дорогих стадій приготування. Це також забезпечує зниження собівартості отриманих коолігомерів. Для приготування каталізатора використовували природний палигорськіт. Його піддавали активації розчином мінеральної кислоти. Активацію палигорськіту розчином кислоти здійснювали при температурі 80-100 °С протягом 4-6 год. при інтенсивному перемішуванні. Після завершення активації, каталізатор відфільтровували, промивали дистильованою водою та сушили. Для одержання нафтополімерних смол використовували фракцію С 9 рідких продуктів піролізу дизельного палива, яку отримують на етиленовій установці ЗАТ "Лукор" (м. Калуш, Івано-Франківська обл.), із наступними властивостями: 3 густина при 20°С - 923 кг/м ; бромне число - 88,5 мг Вr2/100г; середня молярна маса - 107 г/моль. Для приготування каталізатора використовували палигорськіт Черкаського родовища. H2SO4, х.ч. (ГОСТ 4204-77); НСl х.ч. (ГОСТ 3118-77). Колір НПС визначали шляхом порівняння 10 % розчину смоли в бензолі із стандартною йодометричною шкалою (ОСТ 1430-77). Бромне число визначали за стандартною методикою. Температуру розм'якшення визначали методом кільця і кулі (ГОСТ 10506-73). Середню молярну 1 UA 67875 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 масу НПС визначали кріоскопічним методом у бензолі. Густину НПС визначали за допомогою ваг Вестфаля-Мора (ГОСТ 3900-85). Приклад 1. Приготування каталізатора. В тригорлову колбу об'ємом 500 мл, обладнану холодильником та мішалкою, помістили 100 г сухого палигорськіту. Залили 390 г 13 %-го розчину H2SO4. Помістили в термостат, нагрітий до 100 °С. Витримали при інтенсивному перемішуванні протягом 6 год. Після цього дали суміші охолонути на повітрі, після чого відфільтрували каталізатор під вакуумом. Каталізатор промивали дистильованою водою. Після промивки каталізатор помістили у вакуум-сушильну шафу і висушували під вакуумом до сталої маси при 150 °С протягом 2 год. Приклад 2. Приготування каталізатора здійснюють аналогічно до прикладу 1, тільки замість сірчаної використовується соляна кислота. Приклад 3. Приготування каталізатора здійснюють аналогічно до прикладу 1 при тривалості активації 4 год. Приклад 4. Приготування каталізатора здійснюють аналогічно до прикладу 1 при температурі активації 80 °С. Приклад 5. Приготування каталізатора здійснюють аналогічно до прикладу 1 при концентрації кислоти 10 %. Приклад 6. Приготування каталізатора здійснюють аналогічно до прикладу 1 при концентрації кислоти 15 %. Приклад 7. Одержання нафтополімерної смоли. В тригорлову колбу об'ємом 250 мл, обладнану холодильником та мішалкою, помістили наважку каталізатора (15 г), приготованого за методикою прикладу 1, який був попередньо просушений в сушильній шафі при 150 °С протягом 1 години. Долили 85 г (92 мл) фракції С9. Повітря із колби витіснили аргоном. Помістили в термостат, нагрітий до 80 °С і витримали при постійному інтенсивному перемішуванні протягом 3 год. Після завершення коолігомеризації каталізатор відфільтрували під вакуумом. Коолігомеризат перелили в колбу для відгонки і провели спочатку атмосферну (макс. температура 180°С, тривалість 40 хв.), а потім вакуумну відгонку (макс. температура 185 °С, тривалість 5 хв.). В залишку отримано 17,12 г нафтополімерної смоли. Вихід без врахування втрат 20,96 %. Отримана смола являє собою тверду прозору склоподібну речовину оранжевого кольору. Характеристики НПС наведені в таблиці. Приклад 8. Коолігомеризацію фракції С9 здійснюють аналогічно до прикладу 7 при вмісті каталізатора 1 % мас. Приклад 9. Коолігомеризацію фракції С9 здійснюють аналогічно до прикладу 7 при вмісті каталізатора 5 % мас. Приклад 10. Коолігомеризацію фракції С9 здійснюють аналогічно до прикладу 7 при тривалості коолігомеризації 1 год. Приклад 11. Коолігомеризацію фракції С9 здійснюють аналогічно до прикладу 7 при тривалості коолігомеризації 6 год. Приклад 12. Коолігомеризацію фракції С9 здійснюють аналогічно до прикладу 7 при температурі процесу 60 °С. Приклад 13. Коолігомеризацію фракції С9 здійснюють аналогічно до прикладу 7 при температурі процесу 100 °С. Приклад 14. Коолігомеризацію фракції С9 здійснюють аналогічно до прикладу 7 при температурі процесу 120 °С. Приклад 15. Коолігомеризацію фракції С9 здійснюють аналогічно до прикладу 7 при температурі процесу 140 °С. 2 UA 67875 U Таблиця Виходи та властивості отриманих НПС Показник Умови процесу: Температура, °С Вміст каталізатора, % Тривалість, год Вихід, % Властивості коолігомеру: Колір, мгІ2/100мл Бромне число, мгВr2/100г Температура розм'якшення, °С Середня молярна маса, г/моль 3 Густина, кг/м 5 10 15 7 8 9 Номер прикладу 10 11 12 13 14 15 80 80 80 80 80 60 100 120 140 15 1 5 15 15 15 15 15 15 3 3 3 1 6 3 3 3 3 20,96 10,27 13,24 19,26 22,20 17,72 24,37 29,56 38,92 140 140 140 110 150 130 150 220 260 72,54 67,03 69,87 68,01 66,10 66,03 71,80 69,76 73,81 85 116 99 93 93 93 86 89 90 684 951 780 758 715 719 661 701 722 1073 1068 1071 1070 1073 1069 1073 1078 1078 Отримана НПС відповідає практично всім вимогам ТУ У 6-05743160.020-99 та може використовуватись в лакофарбовій, гумовотехнічній промисловості, виробництві антикорозійних покриттів, дорожніх покриттів, для обробки деревини та виробництва ДВП, у виробництві різноманітних будівельних та композиційних матеріалів і т. п. Зміна умов приготування каталізатора у вказаних межах не змінює істотно його активності в даному процесі. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ Спосіб отримання нафтополімерної смоли, що включає коолігомеризацію фракції С 9 рідких продуктів піролізу в присутності гетерогенного каталізатора при інтенсивному перемішуванні, наступне відфільтровування каталізатора, послідовні атмосферну та вакуумну дистиляцію олігомеризату, який відрізняється тим, що як каталізатор використовують палигорськіт, який попередньо активують шляхом обробки 10-15 % розчином мінеральної кислоти при температурі 80-100 °С протягом 4-6 год., а коолігомеризацію проводять при температурі 60-140 °С, атмосферному тиску, тривалості 1-6 год. та вмісті каталізатора 1-15 %. Комп’ютерна верстка В. Мацело Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3