Синтез изопрена на основе триметилкарбинола и 1,3,5-триоксана
Буркин К.Е.
Аспирант кафедры Технологии синтетического каучука
Казанский Государственный Технологический Университет, Казань, Россия
Сегодня в РФ изопрен - мономер в основном получают либо дегидрированием
изопентана, либо взаимодействием изобутилена и формальдегида, причем формальдегид
используют в качестве 37-40%-ного водного раствора ввиду трудности хранения и
транспортировки
высококонцентрированного
формальдегида. Применение водного
раствора формальдегида приводит к наличию в системе большого количества воды, которая
непосредственно
участвует
в
образовании
побочных
продуктов
или
способствует
протеканию побочных реакций и к необходимости рекуперировать (концентрировать)
разбавленные растворы формальдегида, что также повышает энергоемкость процесса и
является причиной образования большого количества сточных вод в данном процессе.
Поэтому представляет научный интерес и имеет практическую значимость проблема поиска
новых эффективных методов синтеза изопрена, в том числе с использованием безводного
формальдегида в качестве исходного реагента.
В проведенной нами научно-исследовательской работе исследована возможность
получения изопрена – мономера для производства изопренового каучука в одну
технологическую стадию, путем взаимодействия 1,3,5-триоксана (ТО), являющегося
источником безводного формальдегида (ФА), и триметилкарбинола (ТМК) в присутствии
промышленного кислого катализатора и экстрагента непредельных углеводородов.
В основе проведенного синтеза изопрена лежат следующие реакции:
- разложение ТО до ФА в присутствии кислого катализатора;
- дегидратация ТМК под действием кислого катализатора до изобутилена (ИБ);
- взаимодействие ФА и ИБ с образованием смеси продуктов, среди которых можно
выделить изопрен (целевой продукт) и изомерные изоамиленовые спирты, 4,4-
диметилдиоксан-1,3, 3-метилбутандиол-1,3 (полупродукты), которые при дегидратации
также дают изопрен.
Продукты реакции анализировались методом газо-жидкостной хроматографии на
хроматографе “Кристаллюкс-4000М”. Было обнаружено значительное количество изопрена,
ИБ, непрореагировавший
ТМК, небольшое количество 4,4-диметилдиоксана-1,3 и
изомерных изоамиленовых спиртов.
Синтез проводился в металлической ампуле в стационарных условиях и в реакторе с
мешалкой. Температура варьировалась от 90 до 130 °С, содержание катализатора – от 5 до
20 % масс., концентрация экстрагента – от 25 до 70 % масс., продолжительность реакции –
от 60 до 300 минут.
Были установлены зависимости выхода изопрена на загруженный ТО от температуры
проведения эксперимента, количества катализатора, длительности синтеза, концентрации
экстрагента, степень конверсии ТО и ФА.
В исследованном интервале варьирования параметров синтеза были подобраны
наиболее оптимальные условия, обеспечивающие максимальный выход изопрена, равный.
Конверсия ТО и образующегося из него ФА была практически полной.
Литература
1 Огородников С. К. Производство изопрена / С. К. Огородников, Г. С. Идлис. – Л.:
Химия, 1973. – 296 с.
___________________
Автор выражает признательность профессору, д.т.н. Ахмедьяновой Р.А. за помощь в
подготовке тезисов.