Технологические решения. 
Переработка сульфатного скипидара с получением политерпенов

Выбор и обоснование технологической схемы производства

Способы получения терпеновых полимеров, Первый способ: в промышленности политерпены синтезируют по технологии, включающей изомеризацию скипидара, полимеризацию мономеров и их отгонку от полимеризата (рисунок 2.1).

Рисунок 2.1 Схема производства политерпенов 1 — подогреватель; 2 — изомеризатор; 3, 11 — конденсатор-холодильник: 4,7 — флорентина; 5 — полимеризатор; 6 — обратный холодильник; 8 — холодильник; 9 — сборник полимеризата; 10 — куб-испаритель; 12 — вакуум — приемник; 13 — сборник мономеров; 14 — сборник политерпенов; 15 — насос.

На первой стадии скипидар через подогрева гель подают в контактный аппарат — изомеризатор, наполненный шариковым алюмосиликатным катализатором. Изомеризацию проводят при 90 — 140 °C, Пары воды и скипидара через сепаратор поступают в конденсатор — холодильник. Конденсат разделяется во флорентине, при этом скипидар может быть использован для повторной изомеризации, а вода сбрасывается в канализацию [4].

На второй стадии изомеризованный скипидар из нижней части контактного изомеризатора поступает в полимеризатор, также наполненный шариковым алюмосиликатным катализатором. Реакция полимеризации протекает при 130 — 160 °C между двумя молекулами мономера с образованием димера и небольшой примеси трии тетрамерных молекул, являющихся следствием дальнейшей реакции димеров друг с другом или мономерами. Паровоздушную смесь из полимеризатора направляют в обратный холодильник. Сконденсировавшийся прдукт разделяется во флорентине, мономеры возвращают в полимеризатор, а воду направляют в канализацию.

Полученный в результате реакции полимеризат через холодильник отводят из полимеризатора в сборник [4].

На третьей стадии при температуре 130 — 160 °C и остаточном давлении 0,1 — 0,25 МПа от полимеризата в кубе-испарителе отгоняются непрореагировавшие мономеры. Через конденатор-холодильник и вакуум-приемник мономеры направляются на повторную полимеризацию, а полученные в результате отгонки политерпены из кубаиспарителя поступают в приемный сборник для розлива в качестве готового продукта [4].

Процесс отгонки мономеров контролируют по вязкости политерпенов в кубе-испарителе, которая должна быть не менее 8 — 10' м"/с [5].

Второй способ: изобретение относится к лесохимической промышленности, в частности к получению политерпенов, которые могут быть использованы в качестве замасливателя стекловолокна, при производстве клеев, чувствительных к давлению, при изготовлении твердых и жидких масел и др. Получают политерпены непрерывной полимеризацией терпеновых углеводородов в присутствии катализатора, путем подачи исходных углеводородов в верхнюю часть реактора через перфорированный патрон, с последующим поступлением паров мономера в заполненную катализатором реакционную зону, при скорости движения паров мономера в полном сечении реактора 0,3 — 0,4 м/с, непрерывной дефлегмацией непрореагировавшей части мономера и возвращением последнего в зону реакции. В качестве катализатора используют цеолит «Сахаптин». Процесс проводят при температуре 160 — 170 °C в течение 7 — 9 ч. Способ позволяет получить политерпены однородного состава (98% димера) с выходом 72 — 80% 15].

Установка для получения политерпенов показана на рисунке 2.2 Она включает в себя подогреватель (1), патрон с катализатором (2), установленный в верхней части реактора — полимеризатора (3), сборник полимеризата (4) и холодильник-конденсатор (51 В реакционной зоне реактора-полимеризатора (3) поддерживается постоянная температура 160−170 °С, пары скипидара со скоростью 0,3 — 0,4 м/с непрерывно в течение 7 — 9 ч проходят через слой катализатора (2), где идет реакция изомеризации, и изомеризат в виде флегмы возвращается в реактор (3) (об окончании реакции полимеризации судят по плотности и показателю.

Полученный изомеризат разделяют методом дистилляции по температурам кипения: мономеры-до 220 °C, полимеры-выше 220 °C. Кубовый остаток полимеров охлаждают до 50 °C. Полученные полимеры представляют собой светло-коричневую маслообразную жидкость, состоящую из 98 дитерпеновых углеводородов с молекулярной массой 300−330. Выход полимеров 72%.

В качестве исходного сырья для получения политерпенов можно использовать любой вид скипидара, в качестве катализатора — различные фракции цеолита «Сахаптин». [6].

Третий способ: производство полимеров терпенов на Борисовском бумажно-лесохимическом заводе. Сырьем для получения полимеров терпенов вначале служил отход производства пинена — скипидар второго сорта. В качестве катализатора используют промышленный алюмосиликнтный шариковый катализатор (ТУ 38−10−226−71), широко применяемый в практике нефтехимического производства. Катализатор стабилен, в случае «отравления» легко регенерируется прокаливанием при температуре 600−800 °С.

Политерпены получают путем отгонки мономеров под вакуумом при остаточном давлении 8−16 кПа при 150 °C, Мономеры отгоняют до вязкости полимеров, равной не менее 800 Ст. Выход целевых продуктов от сырья составляет 45−50%.

Из всех рассмотренных схем наиболее рациональной является схема с использованием в качестве катализатора процесса полимеризации цеолита «Сахаптин». Так как получаемые продукты по качеству не отличаются от тех что получают при использовании алюмосиликатного катализатора. А цеолит является дешевым, нетоксичным и наиболее доступным катализатором.