异戊二烯

异戊二烯是碳五馏分的重要组分。碳五馏分主要来自炼厂催化裂化汽油得到的异戊烷脱氢和异戊烯脱氢,以及各种石油原料经裂解制乙烯时的副产物。碳五馏分沸点为27.9-49.3℃。碳五馏分组成复杂,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碳五馏分中分离高纯度异戊二烯(称为抽提法)。已经工业化的萃取精馏溶剂有乙腈、二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮。除碳五馏分分离得到异戊二烯外,工业上还采用合成法生产。例如采用碳五以下的有机原料,如丙烯、异丁烯、甲醛、丙酮和乙炔来合成;也可从碳五馏分中的异戊烷、异戊烯脱氢制得。还有一种方法是脱氢法。工艺流程:
(1)抽提法(C5馏分分离法) C5是石油烃类裂解制乙烯过程的副产物,其组分含量随裂解原料、裂解深度、工艺条件不同而异。C5产率一般为裂解原料的5%-8%(质量),其中异戊二烯含量为15%-25%,异戊二烯产率为裂解原料的0.5%-1.0%。常用的溶剂有乙腈、二甲基酰胺(DMT)和N-甲基吡咯烷酮(NMP)等。 以日本合成橡胶公司(JSR)乙腈法生产装置为例,其工艺过程:含9%-13%环戊二烯的C5先经二聚反应器,于100-130℃进行二聚,再经蒸馏除去大量环戊二烯,然后经两个蒸馏塔除去轻组分和较重组分,使异戊二烯进一步提浓,得97%异戊二烯粗品,再经乙腈萃取蒸馏塔分出C5烷、烯烃;继之经蒸馏、金属钠处理脱除炔烃、微量环戊二烯、硫化物等杂质,最后由异戊二烯脱重塔顶分出聚合级异戊二烯,产品含量≥99%,异戊二烯回收率可达95%。过程中采用高级醇阻聚剂。 消耗定额:含15%异戊二烯的C5馏分7.4t,蒸汽(1.08MPa)0.2t,蒸汽(0.44MPa)12.3t,冷却水(△t10℃)635t,钠1-6(一般
为1)kg,电5.4×100000KJ/t。
(2)脱氢法 该法分为催化剂脱氢法和氧化脱氢法。其中异戊烷和异戊烯脱氢法,已应用于工业生产。氧化脱氢法尚末实现工业化。
1、异戊烷脱氢法 此法分一步法和两步法。两步法是以从汽油直接蒸馏出来的工业异戊烷或正戊烷、异构化的异戊烷馏分为原料,经两步脱氢制得异戊二烯。第一步,异戊烷脱氢制异戊烯的反应在流化床中进行,催化剂为微粒状铝-铬型(大多数用于烃类的脱氢催化剂也有效)。反应温度540-610℃空速100-300h-1,压力≤63.74KPa。异戊烯和少量异戊二烯的总收率为28%-33%,总选择性为66%-73%。反应系统包括反应器和再生器,两器用U形管连接,再生温度为610-650℃,催化剂起热载体作用;在两器中循环,反应产物经洗涤压缩、吸收和分离后,即得含异戊二烯的异戊烯馏分。第二步,异戊烯脱氢制异戊二烯,采用含钨、铬等磷酸盐复合催化剂,反应温度550-650℃,压力39.23-98.06KPa,异戊烯与蒸汽比为1:20(mol),胶氢产物经两个萃取蒸馏塔,用无水DMF溶剂萃取蒸馏而得粗异戊二烯,粗异戊二烯再用环乙酮和丁醇在苛性碱液存在下进行化学处理除去环戊二烯。然后在催化剂存在下,经加氢反应除去炔烃,分离后即得异戊二烯产品,含量>99%。
2、异戊烯催化脱氢法原料异戊烯来自催化裂化C5馏分,所用的催化剂为氧化铁、氧化铬和碳酸盐,反应温度550-650℃压力39.2-98.06KPa。异戊二烯收率96%-98%(以转化的异戊烯计)。
(3)合成法有多种合成方法,主要介绍丙烯二聚法。合成反应分丙烯二聚、异构化和脱甲基三步。第一步:丙烯二聚反应催化剂为三丙基铝,反应温度为150-200℃,反应压力20MPa。;第二步:异构化反应所用催化剂为固体磷酸,反应温度为150-300℃;第三步:裂解所用催化剂为溴化氢,反应温度650-800℃,接触时间0.005-0.35。 该法对原料纯度要求不高,一般40%丙烯即可。第一步反应丙烯转化率60%-95%,收率达95%,第二步收率可达99%,最后异戊二烯收率以原料计为70%,产品含量>99.4%。 消耗定额:丙烯1.52t,蒸汽27t,冷却水10000平方立米,电300KW·h/t。 此外,还可采用丙烯二聚法、乙炔-丙酮法及异丁烯-甲醛法制取异戊二烯。
(2)异丁烯-甲醛法 由二步反应组成
(3)乙炔-丙酮法 由三步反应组成 乙烯装置副产C5馏分分离异戊二烯,C5馏分的产率一般为裂解原料的5%～8%(wt),其中异戊二烯含量为15%～25%。异戊二烯产率为裂解原料的0.5%～1.0%。用普通蒸馏法难以得到高纯产品,一般采用萃取蒸馏和共沸蒸馏法,已工业化的萃取蒸馏方法有乙腈法、N,N-二甲基酰胺法、N-甲基吡咯烷酮法等。

1.主要用于生产聚异戊二烯橡胶,也是丁基橡胶的第二单体,还用于制造农药、医药、香料及黏结剂等。
2.聚合反应的单体,用于合成聚异戊二烯橡胶、异戊橡胶、丁基橡胶,与苯乙烯共聚合成SIS热塑性弹性体等。也是制备精细化学品的重要原料,用于制造胶黏剂、合成香料、杀虫剂、阻聚剂、医药品等。
3.重要的有机化工原料,用作合成橡胶、丁基橡胶单体等。