浅谈碳五石油树脂的生产工艺

徐文华，卜 群，王志远

(南京源港精细化工有限公司，江苏 南京 210047)

碳五石油树脂数均相对分子质量为300～3000，该类树脂主要链节为脂肪性结构，具有酸值低、混溶性好、耐水、耐乙醇和耐化学品腐蚀等特性，并具备调节黏性和热稳定性好等特点，广泛应用于橡胶和黏和剂的增黏剂、涂料、交通漆、油墨、造纸等行业。碳五石油树脂是以经分离预处理去除环戊二烯、碳六等重组份的，以间戊二烯、异戊二烯、单烯烃为主要成分的碳五为主要原料的[1-5]。

1 碳五石油树脂合成艺

碳五石油树脂化学反应很复杂，多数认为其聚合属于阳离子聚合，工业生产上主要有两种制备碳五石油树脂的工艺：

一种是催化聚合工艺，如用BF3或AlCl3作催化剂；其工艺包括：配料、聚合、中和水洗、常压脱溶剂、减压汽提、熔融造粒、包装等工段。优点是反应速度快、反应温和；缺点是中和水洗时易乳化、产生碱渣、并产生大量废水。

另一种是热聚合工艺，不用催化剂，优点是工艺简单，无需中和水洗，不会乳化、不产生碱渣、和大量废水；缺点是反应温度、压力较高，产品颜色较深，应用范围窄。

目前国内碳五石油树脂的生产大多采用催化聚合工艺。

2 碳五石油树脂原料要求

2.1 裂解碳五附加值化工产品

(1)乙烯副产裂解碳五可得到多种高附加值化工产品，如异戊二烯、环戊二烯、间戊二烯、异戊烯、1-戊烯、2-丁炔、3-甲基-1-丁烯、环戊烷、环戊烯、异戊烷、正戊烷等；其中异戊二烯、环戊二烯(双环戊二烯)和间戊二烯这3种双烯烃含量约占一半左右。裂解碳五主要成分及含量见表1。

表1 裂解碳五主要成分及含量

2.2 原料预处理

环戊二烯及C6与C6+是合成碳五石油树脂的有毒杂质，含量高，会使聚合效果差，聚合液在中和水洗时乳化严重，并产生凝胶、影响中和水洗效果，从而影响产品色度，见表2、3。因此碳五石油树脂原料中环戊二烯要求<1%，C6与C6+<5.5%。碳五石油树脂的原料由分离装置先去除轻组分C3、C4，再通过一聚、二聚去除环戊二烯、双环戊二烯、C6与C6+等重组分。

表2 原料中环戊二烯对碱洗效果的影响

表3 原料中C6+C6+对碱洗效果的影响

3 生产工艺简介

石油树脂可以用在很多不同的领域，根据用途的不同，其主要指标也略有差异。碳五石油树脂主要指标见表4。

表4 碳五石油树脂主要指标

3.1 聚合工段对产品指标的影响

石油树脂的主要指标由聚合工段控制，主要由树脂原料组成、催化剂浓度、聚合时间和聚合温度等因素控制。树脂原料中单烯烃浓度一般控制在20%～25%，双烯烃浓度一般也控制在20%～25%，2-甲基-1-丁烯、2-甲基-2-丁烯为主要单烯烃；催化剂的浓度一般控制在1.0%～1.5%；聚合温度一般控制在55～75℃，聚合时间控制在2.5～4.0h。根据大量的实验结果及生产经验，聚合工段对产品指标的影响，见表5。

表5 聚合工段对主要产品指标的影响

3.2 中和水洗过程控制

中和水洗工段，目前国内生产厂家大部分采用先碱洗、再水洗、最后醇洗(或氨洗)的工艺；也有采用先水洗、再碱洗、最后氨洗的工艺。这两种工艺各有优缺点，但都能较好的中和处理掉催化剂，得到良好的树脂聚合液。

碱液一般选用氢氧化钠水溶液，碱液浓度太高易乳化，浓度太低碱洗效果差，浓度一般选为5%，碱液浓度不应超过10%。

为确保碱洗效果达到预期的目的，洗涤过程温度控制在60～80℃，因为在此温度下，聚合液中未反应的C5处于沸腾状态，而水相却不沸腾，此时加入氢氧化钠使未反应的催化剂很快失活，并溶解在水相中。

碱洗后的树脂聚合液，仍含有残余催化剂，再经过水洗、醇洗(或氨洗)进一步去除残余催化剂，降低氯离子含量，减少对后续系统的腐蚀。

碱洗、水洗、醇洗(或氨洗)水应及时置换，去除系统盐份、氯离子；碱洗、水洗发现乳化时，除加强原料控制外，可加破乳剂，减轻乳化。

3.3 精制工段

洗至中性的树脂聚合液，进入常压塔。采用常压闪蒸的方法，塔顶将未聚合的C5组份蒸出，通过塔顶冷凝器冷凝收集，塔底聚合液去减压塔。

减压塔采用减压蒸馏方法，塔顶蒸出低聚物，经塔顶冷凝器冷凝收集；塔底树脂熔融液经加改性剂、抗氧剂去造粒、包装。

4 结论

目前国内石油树脂生产厂家较多，但规模化生产普遍不高，年产2万吨以上的不多。各厂家产品质量之间差距较大，如何提高树脂产品质量，减少污水量，降低物耗、能耗是每个从事树脂生产人员的责任所在。