异戊二烯

跳转到: 导航, 搜索

目录

概述:

中文名称:异戊二烯 ;2-甲基-1,3-丁二烯

英文名称:isoprene

分子式:C5H8;CH2=C(CH3)-CH=CH2

分子量:68.11

其它:本品为碳五(C5)馏分的重要组分,是合成橡胶的重要单体。是一种共轭二烯烃,分子式为C5H8。对於天然产物萜类化合物,它们就是以分子中含有的异戊二烯单元个数分类的。  

基本性质:

熔点:-120℃

沸点:沸点34.07C

性状与味道:常温下为无色易挥发的液体。

溶解情况:不溶于水,溶于苯,易溶于乙醇乙醚

其它:聚合级异戊二烯对杂质含量有较严格的控制,通常是异戊二烯纯度>99.4%、环戊二烯含量<3ppm、炔烃含量<10ppm。  

关于此物的故事:

1860年,美国人C.G.威廉斯把天然橡胶和杜仲杆裂解首次得到异戊二烯。第二次世界大战期间,由于丁基橡胶的需要量增大,德国以松节油为原料生产异戊二烯,这是早期的异戊二烯工业生产方法。60年代初,异戊二烯定向聚合生产聚异戊橡胶研制成功,这种合成橡胶的性能及结构最类似天然橡胶。这一发现大大促进了异戊二烯的生产,先后出现了多种生产方法。70年代乙烯工业的发展及装置大型化,为异戊二烯生产提供了丰富的原料C馏分。80年代初,世界异戊二烯年产量已超过1Mt,其中一半以上是由裂解C馏分分离得到的。  

生产方法

工业上有多种方法生产异戊二烯。除C馏分分离得异戊二烯外,工业上还采用合成法生产。例如:采用C以下的有机原料如丙烯、异丁烯、甲醛丙酮和乙炔来合成;也可从C馏分中的异戊烷、异戊烯脱氢制得。由于各国原料价格和供应情况不同,不同国家采取的合成方法也有所不同,但更多的异戊二烯还是直接来自碳五馏分分离。

还有以下方法:

丙烯二聚法:由美国固特异轮胎和橡胶公司及科学设计公司开发。过程分为三步:丙烯催化二聚成 -甲基-1-戊烯,-甲基-1-戊烯异构成 2-甲基-2-戊烯,后者再脱甲基生成异戊二烯。采用此法生产每吨异戊二烯需丙烯2t,在丙烯来源丰富、价格便宜的地区采用此法有利,1962年在美国曾建成一套年产60kt的生产装置,1976年因爆炸事故而停产。

异丁烯-甲醛法: 1969年,苏联首先建成此法工业生产装置,主要生产过程分为两步:异丁烯和甲醛在酸性催化剂存在下缩合成4,4-二甲基-1,3-二氧六环;缩合物在固体磷酸钙催化剂存在下,于250~280C用蒸汽稀释热分解成异戊二烯。第一步反应异丁烯和甲醛转化率可达90%以上,第二步4,4-二甲基-1,3-二氧六环的转化率为80%~90%;异戊二烯总收率为50%~80%。此法原料来源广泛,反应条件缓和,但副产物(主要为间戊二烯)较多,产品成本较高。

乙炔-丙酮法:由意大利斯纳姆公司开发,过程由三步组成:乙炔与丙酮合成炔醇,炔醇选择加氢和烯醇脱水生成异戊二烯。此法的优点是三步反应的转化率及选择性均较高,异戊二烯纯度高,但是乙炔价格高,只有在乙炔来源丰富的地区才有利。意大利曾用此法建成一套年产30kt异戊二烯生产装置。

异戊烷及异戊烯脱氢 由异戊烷二步脱氢生成异戊二烯的方法是苏联生产异戊二烯的主要方法。两步脱氢反应均为可逆吸热反应,反应受热力学平衡限制。

为了得到有利于工业生产的转化率,反应必须在高温(500~600C以上)并有催化剂存在下进行,由于反应温度较高,所不希望的热解、异构化等副反应也以比较明显的速度进行。因此,在异戊烷脱氢的过程中,除生成三种异戊烯异构体外,还生成戊烷、1-戊烯、2-戊烯、环戊烯等。在第二步脱氢时,这些副产物又生成相应的脱氢产物,例如间戊二烯、环戊二烯、炔烃等。此外,还生成裂解产物C~C低碳烃。原料异戊烷来自炼厂拔头油及催化裂化过程的C馏分,过程采用流化床反应器。异戊烷在铝-铬催化剂存在和 630~650C高温下脱氢生成异戊烯。异戊烯再脱氢生成异戊二烯,所用催化剂为氧化铁-氧化铬-碳酸钾。脱氢产物经二甲基甲酰胺萃取精馏得到聚合级异戊二烯,采用此法生产每吨异戊二烯约需异戊烷2.4t。主要副产物为间戊二烯及C~C烷烃。

由美国壳牌公司开发的异戊烯脱氢法是以异戊烯为原料,1959年投产,装置年生产能力为100kt。原料异戊烯来自催化裂化装置的C馏分,由于烯烃的活性高,在烷烃之前先脱氢,因此,首先用冷硫酸由C馏分吸收分离出纯度为93%~97%的异戊烯,然后异戊烯脱氢生成异戊二烯,所用催化剂有氧化铁、氧化铬、碳酸钾组分。异戊二烯单程收率为35.5%。脱氢后产物经乙腈萃取精馏得到聚合级异戊二烯,各类异戊二烯的总收率为原料的85%。

裂解馏分分离 当采用石脑油、轻柴油等液体原料进行裂解时,副产C馏分中含有大量异戊二烯(约15%~25%),异戊二烯的产率约为乙烯产率的1/30。裂解C馏分价格低廉,来源广泛,因而利用裂解C馏分不但促进了异戊二烯的生产,也同时提高了乙烯装置的经济效益。但裂解C馏分组分复杂,直接精馏难以得到纯度较高的异戊二烯产品。通常采取萃取精馏及共沸精馏法由裂解C馏分中分离高纯度异戊二烯。已经工业化的萃取精馏溶剂有乙腈、二甲基甲酰胺、N-甲吡咯烷酮。  

用途

此外,还有以正戊烷为共沸剂的共沸精馏法,但得到的产品是约含异戊二烯75%、正戊烷25%的共沸混合物。

异戊二烯是合成橡胶的重要单体,其用量占异戊二烯总产量的95%,主要用于合成异戊橡胶,其产量仅次于丁苯橡胶和顺丁橡胶而居合成橡胶第三位。其次,用作合成丁基橡胶的一种共聚单体,以改进丁基橡胶的硫化性能,但用量很少。异戊二烯还用于合成树脂、液体聚异戊二烯橡胶等。近年来,用异戊二烯合成里那醇、角鲨烯等,这些是进一步合成香料、药品、农药等的中间体。这方面的用量虽然占的比例较少,但已受到重视。  

参考书目

W.J.Bailey,Vinyl and Diene Monomer,Part 2,JohnWiley & Sons,New York,1977.

白庚辛

关于“异戊二烯”的留言: Feed-icon.png 订阅讨论RSS

目前暂无留言

添加留言
个人工具
名字空间
动作
导航
推荐工具
功能菜单
工具箱