Сырье для полистирола и синтез полистирола.

1. Сырье для синтеза полистирола

Основным сырьем для получения полистирола является стирол – жидкость без цвета с резким неприятным запахом и молекулярной массой 104. Температура замерзания стирола —31°С, температура кипения 145°С, температура испарения 365 Дж/г. При удельной плотности в 906 кг/м3 его вязкость составляет 0,78 Па с. Стирол крайне горюч и взрывоопасен – при содержании в воздухе 1,1—6,1% по объему взрывается. Не растворяется в воде в отличие органических растворителей.

Стирол отличный растворитель любых видов органических перекисей (п. ацетила, бензоила, этила). При добавлении в раствор стирола хниола п третичного бутипирокатехина реакции полимеризации прекращаются. Стирол имеет ярко выраженные наркотические свойства и при вдыхании паров может вызвать нервные расстройства. При попадании на кожу вызывает химические ожоги.

 

2. Синтез полистирола

Каталитическое дегидрирование этилбензола – является основным методом получения стирола. Реакция выглядит следующим образом бензол алкилируется (алкилированием процесс замещения водорода гидроксильной, карбоксильной или аминогруппы на алкильную группу.)  этиленом в присутствии Катализатора (хлористого алюминия или фосфорной кислоты).
Стирол можно получить еще одним способом: выделяя его из смеси ксилолов (легкая фракция пиролиза нефти). Способ более требовательный к эффективности производственных мощностей, так как компоненты смеси разделяются при разной температуре, но разница кипения составляет всего 4 градуса °С. Катализаторами реакции чаще всего становятся окислы металлов (железо, цинк, медь). Процесс протекает в присутствии водяного пара, понижающего парциальное давление реагентов примерно до 0,01 МПа. В результате уменьшения давления равновесие обратимой реакции дегидрирования сдвигается в сторону образования стирола, поскольку она сопровождается увеличением объема реакционной смеси. Помимо влияния на давление пар приводит к уменьшению количества побочных реакций и улучшает дегидрирование. Непрерывная циркуляция водяного пара и его взаимодействие с коксом катализатора нивелирует необходимость его постоянной регенерации и обеспечивает непрерывность процесс дегидрирования.

Для реакции дегидрирования этилбензола применяются контактные четырехшахтные аппараты изготовленные из стали и покрытые огнеупорными заглушками.  Как правило, топки в таких аппаратах нет. Обычный атмосферный воздух направляется для последующего нагревания до 710°С в газотурбинную печь. Этилбензол нагревается в испарителе. Далее эти пары доводятся до температуры  520°С и подаются в основание контактного аппарата, где смешиваются с разогретыми парами воды. Смесь поднимается вверх по испарителю и проходит через катализаторную решетку из хромоникелевой стали  (chromium-nickel steel, специальная сталь с различным содержанием хрома, никеля и молибдена.)

Продукты химической реакции с температурой 565°С затем охлаждаются в теплообменниках. При охлаждении выделяются смолы – побочные продукты реакции дегидрирования этилбензола при синтезе полистирола. Охлажденная смесь разделяется на газы и углеводороды и отстаивается. Затем полученный стирол 40% от смеси отправляется на ректификацию, вода 60% направляется в холодильник для смешение и охлаждение процесса. Самым сложным процессом в производстве стирола является очистка сырого дегидрогенизата. Сложность процесса заключается в том, что температура кипения этилбензола равна 136°С и практически аналогична температуре кипения стирола. Причем при небольшом перегреве включается реакция быстрой полимеризации. Для проведения реакции применяется вакуумная перегонка с контролем температуры в специальных колонках с добавлением ингибиторов гидрохинона.

Back to top
Яндекс.Метрика