Файл: Огородников С.К. Производство изопрена.pdf

В СССР с 1954 г. работала опытно-промышленная установка по синтезу изопрена из изобутилена и формальдегида производитель­ ностью около 1 т/сут на Ефремовском заводе. В 1964—1965 г. этот процесс был освоен в промышленном масштабе на заводах в Куйбы­ шеве и Волжском. В 1968 г. была пущена первая промышленная установка по производству изопрена двух стадийным дегидрирова­ нием изопентана. В настоящее время и этот процесс освоен на не­ скольких заводах.

Освоенными в промышленном масштабе можно считать пять ме­ тодов синтеза изопрена: 1). из изобутилена и формальдегида, 2) двух­ стадийным дегидрированием изопентана, 3) дегидрированием изо­ амиленов, 4) димеризацией пропилена, 5) извлечением изопрена из фракции С5 пиролиза нефтепродуктов. В стадии освоения находится

шестой промышленный метод — из ацетилена и ацетона. В рамках почти каждого из перечисленных методов существует несколько тех­ нических вариантов, созданных в разных странах. Так, помимо реализованного в промышленности советского метода синтеза изо­ прена из изобутилена и формальдегида, о разработке собственных вариантов этого, так называемого «диоксанового» синтеза объявили также французский институт нефти, фирма Байер (ФРГ), фирма Курарей (Япония). Известны несколько технических вариантов процессов извлечения изопрена из С5-фракций пиролиза нефти, де­ гидрирования изоамиленов и др.

Возможность получения изопрена не исчерпывается приведен­ ными выше методами. Если учитывать только важнейшие варианты того или иного превращения (в одну или несколько стадий, в жидкой или паровой фазе, основные типы катализаторов и т. п.), то число известных в настоящее время методов синтеза изопрена, безусловно, будет измеряться сотнями. Достаточно сказать, что еще в работе [9], опубликованной в 1938 г., перечислено 39 способов получения изо­ прена. В обзоре Бэйли [8] описано 43 способа, Xajla [10] — более 60 и т. д. Естественно, что одни из этих методов так и не вышли за рамки лабораторных синтезов, другие безнадежно устарели и только часть из них имеет перспективу практического использования.

Говоря о причинах необычного, в общем, для нефтехимических процессов многообразия методов получения изопрена, в первую очередь следует учитывать возможность использования многих видов

прена. Эта фракция образуется в качестве побочного продукта при получении этилена и пропилена, причем в весьма небольших коли­ чествах, не более 15% от выхода этилена. Поэтому, например, для обеспечения сырьем завода по производству изопрена в Дормагенѳ мощностью 80 000 т/год потребуется свозить в этот пункт С5-фрак- ции практически со всех этиленовых установок ФРГ (общая произ­ водительность по этилену 2 млн. т/год) [И , 12]. Изопентан и изоами­ лены, обладающие готовым углеродным скелетом целевого продукта,

находят широкое применение в качестве высокооктановой «пусковой» добавки к качественным автомобильным бензинам. Это ограничи­ вает возможность их применения для получения изопрена, особенно

встранах с умеренным климатом (США, Япония). Расширение сырье­ вой базы изо-углеводородов С5, возможно, осуществится в будущем

врезультате развития новых процессов содимеризации и диспропор­ ционирования олефинов, однако эти методы пока не вышли за пре­ делы стендовых установок.

Получение изопрена по методу фирмы Гудьир — димеризацией пропилена — было связано с наличием достаточных ресурсов про­ пилена в США. Метод не получил дальнейшего развития из-за быст­ рого исчерпывания ресурсов этого вида сырья, широко применяе­

мого в других отраслях химической промышленности. ' Весьма благоприятные перспективы имеет метод, основанный на использовании изобутилена и формальдегида (или, несколько шире”, изобутана и метанола). Оба реагента производятся на основе первич­ ных продуктов переработки нефти и попутного газа,, которые во мно­

гих странах применяются в виде топлива.

Современные процессы синтеза изопрена обладают рядом особен­ ностей: а) массовость производства в сочетании с довольно высокой стоимостью получаемого продукта; б) исключительно высокое ка­ чество вырабатываемого изопрена (чистота мономера не ниже 98,5— 99,0%); в) сложность технологии — применение техники высоких температур и давлений,-агрессивность сред, жесткие требования тех­

химии и химической технологии. Так, в производстве изопрена ши­ роко применяются новые направления синтетической химии, напри­ мер, использование комплексных гомогенных каталитических си­ стем, инициированный крекинг, сопряженное окисление, окислитель­ ное дегидрирование, диспропорционирование углеводородов и др.; наиболее прогрессивные конструкции реакторов (с псевдоожиженным слоем, туннельные с подвижным слоем катализатора, секциониро­ ванные и адиабатические и т. д.), наконец, новейшие методы выделе­ ния и очистки продуктов — четкая, сверхчеткая, азеотропная и экс­ трактивная ректификация, в том числе вакуумная и под давлением, экстракция, тонкие методы химической очистки и т. д.

Исключительную сложность представляет вопрос о' сравнитель­ ных технико-экономических показателях различных методов синтеза изопрена. Этот вопрос рассматривается в целом ряде работ; наиболь­ ший интерес представляют работы [4, 15 — 23]. Следует отметить, что выводы даже весьма компетентных и информированных авторов, являющихся более или менее единодушными в оценке большинства научных или технических аспектов, при решении вопроса о том, какой же метод в действительности является наиболее экономичным, часто противоречивы. Основная причина этих противоречий, помимо известной тенденциозности, вызванной необходимостью защиты интересов той или иной фирмы, заключается в недостаточной

9

надежности и неадекватности исходных данных, которые закладыва­ ются в основу сопоставительных расчетов. Практически ни один из действующих заводов по производству изопрена не публикует факти­ ческих показателей своей работы. Технико-экономические данные заимствуются либо из рекламно-технических, либо из проектных материалов. Большие сомнения вызывают также результаты, полу­ ченные на стендовых и пилотных установках и не проверенные в про­ мышленных масштабах. Фактические цены на сырье и оборудование в различных странах отличаются от условий «среднемировых». Во многих случаях расчеты строятся на косвенных оценках, либо на аналогиях и т. п. Тем не менее большинство авторов приходит к заключению, что укрупненные показатели шести-семи важнейших методов, проверенных в опытном или опытно-промышленном мас­ штабе, в целом достаточно близки и различаются между собой не бо­ лее, чем в пределах 20—30% от оцениваемых величин. Некоторое предпочтение часто отдается диоксановому синтезу, как базиру­ ющемуся на дешевом и доступном сырье. Менее перспективным представляется, например, синтез на основе ацетона и ацетилена, хотя специалисты итальянской фирмы СНАМ Проджети, разработа­ вшей соответствующий процесс, высказывают отличную точку зре­ ния.

Таблица 2

Затраты на производство изопрена, долл/т (расчетные данные

В табл. 2 помещены данные о затратах на производство изопрена по пяти методам, С учетом изложенного, данные этой таблицы можно -рассматривать лишь как ориентировочные. Многие специалисты считают, что в недалеком будущем отпускные цены на изопрен мо-

4 гут быть доведены до уровня 200—220 долл/т.

49(1969).

3.Т у к а я и н с к а я Э. И. и др., Пром. синт. каучука за рубежом, № 7,

3(1971).

10