异戊二烯在间戊二烯石油树脂实际生产中的运用
2016-03-13新疆工程学院新疆乌鲁木齐830000新疆独山子天利实业总公司新疆克拉玛依838600
何 芳,田 玲,余 杰(.新疆工程学院,新疆乌鲁木齐 830000;.新疆独山子天利实业总公司,新疆克拉玛依 838600)
异戊二烯在间戊二烯石油树脂实际生产中的运用
何 芳1,田 玲1,余 杰2
(1.新疆工程学院,新疆乌鲁木齐 830000;2.新疆独山子天利实业总公司,新疆克拉玛依 838600)
综述了间戊二烯石油树脂的主要性质、用途、生产工艺及步骤。原料中加入7.75%异戊二烯,其转化率为96.87%,树脂粘度由120~160mm2/s提高到180~220mm2/s,同时并不会影响树脂产品的其他主要指标,还可大大降低原料成本。
异戊二烯;间戊二烯;石油树脂
石油树脂一般分为C5、C9、脂环族石油树脂(DCPD)及纯单体四种型态,其组成分子皆是碳氢化合物,故又称之为碳氢树脂,主要用于增黏剂,属低分子量高热塑性物质,由裂解汽油馏分经由热或触媒聚合而得。主要应用领域为涂料、粘着剂、热熔胶、感压热熔胶、感压胶、道路漆(路标漆)、油墨与橡胶。我国石油树脂产量较低,生产成本高,尤其是原料成本高,同时生产技术落后[1]。
C5馏分的另一个主要成分是异戊二烯,其结构是典型的共轭双键,化学性质较为活泼,主要用于生产异戊橡胶等[2]。但是价格相对于间戊二烯要便宜。若在原料中添加异戊二烯,能降低间戊二烯用量,从而降低原料成本。
1 石油树脂主要性质用途
①软化点—石油树脂抗热程度及硬度,一般由于应用种类的要求而有不同的软化点。如路标漆要求软化点为98~101℃,而胶黏剂则要求为95~98℃。
②色度—通常纯单体树脂的色泽最佳,色度≤1;C5树脂次之,色度≤6;而C9及DCPD最深,一般≥8。
③流平性—与涂料的黏度、表面张力和使用的溶剂等有关。黏度越大,流平性越差,只有粘度适中,流平性才越好,而不是粘度越小流平性越好。
本研究为间戊二烯-异戊二烯参混石油树脂,主要用于路标漆和胶黏剂,其软化点要求分别为98.5~101.5℃和95.5~98.5℃,粘度要求分别为160~220mm2/s和80~160mm2/s,色度均≤6,生产路标漆的同时加入抗氧剂以提高抗氧化性,加入改性剂改变软化点。
2 石油树脂生产步骤
1)原料混配
间戊二烯、异戊二烯和单烯烃及饱和C5溶剂以一定比例混合,同时在原料混合罐中切除水分,含量小于200×10-6。
2)反应聚合
反应釜中提前注入30%液位的饱和C5溶剂,启用搅拌器。当混合物料进入反应釜时,加入0.7%的催化剂。由于是放热反应,启用外循环泵进行降温。当反应釜液位在60%左右,启用采出泵采出粗树脂。
3)水洗沉降
粗树脂进入沉浸槽,启用搅拌器,加入热水和蒸汽,控制水洗温度在90℃,同时加入碱液和破乳剂。粗树脂依次经过第一、二、三急冷沉降槽,三次沉降均加入热水和蒸汽,加入适量5%的碱液,使污水pH在13以内。生产过程中需彻底脱除粗树脂中残留的催化剂,防止催化剂进入后续单元,产生强酸损坏设备。
4)脱溶精制单元
碱洗和水洗后的粗树脂经预热器进入脱溶塔,塔釜加入一定量蒸汽,通过精馏汽提脱除树脂中的饱和C5溶剂,溶剂经塔顶冷凝器冷凝后部分循环使用,部分送至C5分离上游装置。塔釜中的树脂进入减压塔,塔釜加入一定量中压蒸汽,脱除树脂中的低聚物。塔釜产品即为树脂产品。
5)造粒包装
从减压塔出来的树脂加入改性剂后进入树脂储罐,经钢带冷凝造粒机造粒包装。
3 间戊二烯和异戊二烯混配生产
异戊二烯本身是不能单独用于生产树脂的,且在最初的工艺包中,以纯间戊二烯为原料生产间戊二烯石油树脂,但研究发现在生产间戊二烯石油树脂的同时,混配一定比例的异戊二烯不仅可以降低工艺成本,而且可改进产品性能。
混配后的原料来源有三股,分别是异戊二烯、间戊二烯和单烯烃,除了异戊二烯中的异戊二烯含量较大外,其他组分含量均小于间戊二烯和单烯烃中的含量。即除异戊二烯外,其他组分对反应的影响可以忽略不计,故只需将异戊二烯当作单烯烃和间戊二烯中的异戊二烯进行处理即可,在计算进料混配比例中的双烯烃和单烯烃比值时,将异戊二烯纳入双烯含量,同时控制反应器中双烯烃含量和单烯烃含量的总和≤67%。
经计算,混配原料中异戊二烯质量分数为7.75%,转化率为96.87%,转化率较高。
粘度测定实验结果表明,以纯间戊二烯为原料生产的树脂,粘度为120~160mm2/s,混入异戊二烯后,粘度提高到180~220mm2/s,同时并不会影响树脂产品中其他主要指标,如软化点,色度,流平性。
间戊二烯价格为5 079元/t,异戊二烯为3 042元/t,在混配原料中加入一定数量的异戊二烯,不仅可减少间戊二烯用量,还可以大大降低石油树脂原料成本。
4 结论
1)综述了间戊二烯石油树脂的主要性质、用途、生产工艺及步骤;
2)混配原料中异戊二烯质量分数为7.75%,转化率为96.87%;
3)加入异戊二烯后树脂粘度由120~160mm2/s提高到180~220mm2/s,同时并不会影响树脂产品的其他主要指标,还可大大降低原料成本。
[1] 高国军.5000吨/年间戊二烯石油树脂的生产研究[J].中国石油和化工标准与质量,2014,15(2):262-262.
[2] 李江利,任海伦.异戊二烯生产工艺技术研究进展[J].弹性体,2011,21(1):82-88.
Pentadiene Isoprene Used in the Actual Production of Petroleum Resin
He Fang,Tian Ling,Yu Jie
The main properties of piperylene petroleum resin,uses,production processes and procedures.Formulated with 7.75% of isoprene,the conversion rate was 96.87%,the resin viscosity 120 ~ 160mm2/s up to 180 ~ 220mm2/s,while the other does not affect the main indicators of the resin product,but also greatly reduce the feedstock cost.
isoprene;piperylene;petroleum resin
TQ320.1
A
1003-6490(2016)05-0164-01
2016-05-03
何芳(1988—),女,新疆塔城人,主要研究方向为煤化工。