Совершенствование промышленного способа получения 3-хлор-2-метилпропена и утилизации побочных продуктов

Актуальность темы

.

Перспективным направлением развития нефтехимической отрасли является разработка и внедрение комплексных малоотходных технологий, обеспечивающих повышение энергоэкономичности и экологической безопасности производства. При этом модернизация действующего оборудования и совершенствование существующих технологий является основной целью интенсификации производственных процессов. Большое значение имеет так же разработка технологий использования побочных продуктов производства в качестве нефтехимического сырья.

В настоящее время З-хлор-2-метилпропен применяется в качестве высокоэффективного инсектицида для обеззараживания зерновых продуктов. Благодаря своей высокой реакционной способности, З-хлор-2-метилпропен может быть использован в качестве промежуточного продукта при получении широкого ряда соединений, обладающих практически ценными свойствами.

Единственным промышленным способом производства З-хлор-2-метилпропена является газофазное хлорирование изобутилена при температуре 100−150°С. Процесс сопровождается образованием большого количества хлорорганических отходов (до 18%).

В связи с этим совершенствование способа получения З-хлор-2-метилпропена, направленное на модернизацию оборудования, интенсификацию производства, и использование побочных продуктов реакции в качестве нефтехимического сырья является весьма актуальной и перспективной задачей.

Цель и задачи работы.

Цель работы: совершенствование способа получения З-хлор-2-метилпропена и разработка возможных вариантов использования побочных продуктов.

В соответствии с целью исследования были поставлены следующие задачи:

— совершенствование промышленного способа получения З-хлор-2-метилпропена;

— проведение исследований по использованию побочных продуктов хлорирования изобутилена для получения практически ценных продуктов.

Научная новизна.

Исследована реакция гетерофазного хлорирования изобутилена. Установлено, что реакцию целесообразно проводить в среде целевого З-хлор-2-метилпропена при температуре кипения реакционной смеси и при мольном соотношении реагентов изобутилен: хлор 1,01:1. При этом выход З-хлор-2-метилпропена повышается с 86,7 до 93,9%, а выход каждого из побочных продуктов снижается более чем на 40%.

Впервые исследован процесс получения композиционной олифы реакцией сополимеризации а-метилстирола с дихлоризобутиленами, содержащимися в кубовых отходах производства З-хлор-2-метилпропена. Установлено, что процесс необходимо проводить при температуре 90−100°С, количестве катализатора 1% масс, и времени реакции 8 часов.

Практическая ценность.

Усовершенствован промышленный реакторный узел хлорирования изобутилена, позволивший повысить селективность процесса на 7,2%.

Впервые разработаны способы использования отходов производства З-хлор-2-метилпропена для получения продуктов, обладающих практически ценными свойствами:

— олифы композиционной — реакцией а-метилстирола с дихлоризобутиленами, содержащимися в кубовых отходах;

— смесевого нематоцида — смешением легких и тяжелых фракций производства 3 -хлор-2-метилпропенаантикоррозионного гидроизоляционного состава — смешением кубовых остатков процесса с битумом.

Апробация работы.

Основные положения диссертационного исследования были представлены в материалах международных научно-технических конференций «Актуальные проблемы технических, естественных и гуманитарных наук» (г. Уфа, 2008, 2009 ггвып. №№ 3, 4), XIII Международной научно-технической конференции при XIII специализированной выставке «Архитектура. Строительство. Коммунальное хозяйство — 2009» (г. Уфа, 2009 г.) и межвузовских студенческих конференций, проводимых в рамках конференции студентов, аспирантов и молодых учёных УГНТУ (59-я и 60-я конференцииг. Уфа, 2008, 2009 гг).

Публикации.

По теме диссертации опубликовано 11 работ, в том числе 2 статьи в ведущих рецензируемых журналах в соответствии с перечнем ВАК Минобразования и науки РФ.

Структура диссертации.

Работа изложена на 137 страницах машинописного текста и состоит из введения, четырех глав, включая 22 таблицы и 20 рисунков, и приложения.

Список литературы

включает 139 источников.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ.

1. Проведен анализ технологии производства З-хлор-2-метилпропена и показано, что основным недостатком промышленного процесса является недостаточная надежность и эффективность работы реакторного узла.

2. В лабораторных условиях исследовано влияние некоторых факторов на протекание реакции хлорирования изобутилена. Показано, что максимальный выход З-хлор-2-метилпропена (93,9%) достигается при проведении процесса в среде целевого продукта при температуре его кипения, при мольном соотношении изобутилен: хлор 1,01:1 и при объемной скорости подачи реагентов 980 ч" 1.

3. Разработан новый реакторный узел хлорирования изобутилена, предложена усовершенствованная конструкция реактора с новым смесителем, совмещенным с барботером. При этом селективность процесса^повышается на 7,2%, а выход побочных продуктов снижается более чем на 40%.

4. Разработан принципиально новый способ получения композиционной олифы сополимеризацией дихлоризобутиленов, содержащихся в кубовых отходах производства З-хлор-2-метилпропена, с а-метил стиролом.

5. Разработана технология получения смесевого нематоцида, включающего легкие и тяжёлые фракции производства З-хлор-2-метилпропена.

6. Разработан новый антикоррозионный состав для защиты нефтехимического оборудования, обладающий гидроизоляционными и антисептическими свойствами, на основе кубовых остатков производства З-хлор-2-метилпропена и битума.