Способ получения сульфокатионитов

Способ получения сульфокатионитов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СУЛЬФОКАТИОНИТОВ суспензионной сополимериР t зацией винилароматических соединений легкой фракции производства дивинилбеизола в присутствии радикального инициатора при нагревании с последующим сульфированием выделенного сополимера, отличающийс я тем, что, с целью повышения обменной емкости сульфокатионитов в легкую фракцию состава, мас.%: Бензол, толуол, ксилол20-30 Этилбензол 25-35 Стирол30-42 Диэтилбензол3-5 вводят дивинштбензол и полимеризацию (О осуществляют при весовом соотношении дивинилбензола и винилароматических соединений, содержащихся в реакционной смеси, равном соответствен§ но

СОЮЗ СОВЕТСНИК

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРНТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHQMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

25-35

30-42

Этилбензол

Стирол

Диэтилбензол

3-5 (21) 3505374/23-05 (22) 25. 10.82 (46) 23.06.84. Бюл. И - 23 (72) С.Н. Ильичев, В.П. Калачанов, В.А. Петров, Е.С. Савченко, А.А. Бардик и А.M. Прохорова (71) Черкасский научно-исследовательский институт пластических масс Научно-производственного объединения

"Пластмассы" (53) 678.745(088 ° 8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

И- 233900, кл. С 08 F 8/12, 1969.

2. Авторское свидетельство СССР

В 172494, кл. С 08 F 212/14, 1965.

3. Авторское свидетельство СССР

У 149570, кл. С 08 F 212/36, 1962 (прототип). (54) (57) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СУЛЬФОКАТИОНИТОВ суспензионной сополимериSUÄÄ 1098940 А

З(59 С 08 F 212/36; С 08 J 5/20, зацией винилароматических соединений

"легкой" фракции производства, дивинилбензола в присутствии радикального инициатора при нагревании с последующим сульфированием выделенно:го сополимера, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повьппения обменной емкости сульфокатионитов в

"легкую" фракцию состава, мас.%:

Бензол, толуол, ксилол 20-30

O вводят дивинилбензол и полимеризацию осуществляют при весовом соотношении дивинилбензола и винилароматичес- %фф ких соединений, содержащихся в реакционной смеси, равном соответственно (0,12-0,20):1.

20-30

25-35

30-40

Этилбензол

Стирол

1 10

Изобретение относится к получению. полимерных сульфокатионитов, широко используемых в процессах водоподготов ки, обессоливания воды и др., в частности, к способам, позволяющим исполь зовать в синтезе ионообменных смол доступные химические реагенты взамен дефицитных.

Известен способ получения сульфокислотного катионита путем сульфохлорирования сополимера стирола и

-дивинилбензола с последующим омылением P1 g.

Известен также способ получения сульфокатионитов методом прямого сульфирования сополимвра .стирола и дивинилбензола серной кислотой или олеумом. Сополимер перед сульфированием подвергают набуханию в ограниченном количестве дихлорэтана P 2).

Однако по этим способам в качестве исходного винилароматического соединения используется товарный стирол, являющийся дефицитным продуктом.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является способ получения сульфокатионитов суспензионной сополимеризацией винилароматических соединений (этилстирола с дивинилбензолом? производства дивинилбензола в присутствии радикального инициатора (перекидки бензола при 45-90 С) с последующим сульфированием выделенного полимера хлорсульфоновой кислотой и омыпением при 90-95 С. При этом используют

"легкую" фракцию, содержащую 4045 вес.Е этилстирола и 10-12 вес.Ж дивинилбензола (3 3.

Однако в связи с усовершенствованием промьш ленной технологии ректификации "печного масла" (дивинилбенэола-сырца) дивинилбензол и этилстирол практически полностью отделяются от остальной части продуктов дегидрирования и поэтому "легкая" фракция имеет другой состав. Кроме того, при сополимеризации и последующем сульфировании сополимера этилстирола с дивинилбензолом по известному способу получают сульфокатионит, который по свойствам существенно отличается от сульфокатионита, полученного на основе сополимера стирола и дивинилбензола по обменной емкости (СОЕ по NaOH 4,34,6 мг-экв/г против 4,8-5,2 мг-экв/г).

98940 2

Цель изобретения — повышение обменной емкости сульфокатионитов прн возможности утилизации промышленных отходов °

Указанная цель достигается тем, что по способу получения сульфокатионитов суспензионной сополимеризацией винилароматических соединений

"легкой" фракции производства дивинилбензола в присутствии радикального инициатора при нагревании с последующим сульфированием выделенного сополимера, в "легкую" фракцию состава, мас.7.:

15 Бензол, толуол, ксилол

Диэтилбензол 3-5 вводят дивинилбензол и сополимеризацию осуществляют при весовом соотношении дивинилбензола и винилароматических соединений, содержащихся в реакционной смеси, равном соответственно (0,12-0,20):1.

По предлагаемому способу наличие в ."легкой" фракции смеси. растворителей сольватирующего типа позволяет получать совершенно новую, отличную от известных, структуру сополимера и катионита на его основе. Кроме того, это позволяет значительно (30507) увеличить рабочую динамическую обменную емкость катионитов на основе полученных сополимеров.

Одновременно решается вопрос по утилизации отходов "легкой" фракции производства дивинилбензола, которая в настоящее время сжигается.

Предлагаемый способ осуществляется следующим образом.

"Легкую" фракцию указанного состава смешивают с товарным дивинилбенэолом, имеющим состав, мас.Ж: дивинилбензол 54,94; этилстирол 40,26, диэтилбензол 4,8, таким образом, чтобы количество дивинилбензола составило 12-207 от веса винилароматических соединений (стирола и этил-. стирола), содержащихся в "легкой" фракции и товарном дивинилбензоле.

Полученную смесь подвергают суспензионной сополимеризации в среде 1Х-ного раствора крахмала в присутствии

5 инициаторов перекисного типа по следующему технологическому режиму:

Подъем температуры до 80 С, ч 1

4 при 92 + З С в течение 5 ч. На

1 вес.ч. сополимера берут 0,45 вес.ч. дихлорэтана и 5 вес.ч. серной кислоты, После постепенного разбавления сульфомассы до рН 4,5 водой получают катнонит, имеющий следующие,показатели: содержание влаги 59,5Х, удельный объем 2,9 см /r, динамическая обменная емкость с заданным расходом регенерирующего вещества

881 r-экв/мЗ.

Пример 2. Процесс проводят аналогично примеру 1. Используют

"легкую" фракцию состава, 7.:

Бензол, толуол, ксилол 20

Этилбенэол 35

Стирол 42

Диэтилбензол 3

"Легкую" фракцию помещают.в реактор в количестве 224,4 мл.

Получают катионит, имеющий следующие показатели: содержание влаги 58Х, удельный объем 2,75 см /г, динамическая обменная емкость с заданным расходом регенерирующего вещества 890 r-экв/м3.

Пример 3. Процесс проводят аналогично примеру 1. В реактор помещают "легкую" фракцию в количестlee 232,3 мл состава, Х:

Бензол, толуол, 30 ксилол

З5 Этилбензол

Стирол

Диэтилбензол

1-я выдержка при

80oС, 2

Подъем температуры до90С,ч 0 5-1

2-я выдержка при

90 С, ч 5

По окончании процесса сополнмеризации сополимер подвергают обработке острым паром с целью удаления из гранул предельных ароматических углеводородов и незначительного количества непрореагировавших мономеров. Затем продукт сушат при 80100 С а после сушки подвергают прямому сульфированию концентрированной серной кислотой.

При использовании соотношений дивинилбензола и винилароматических соединений, меньших указанного диапазона, получаемый катионит имеет низкую осмотическую стабильность (50-60Х). Использование больших соот ношений (чем 0,2:1) нецелесообразно экономически, так как не приводит к улучшению свойств катионитов.

Пример 1. В литровый трехгорлый реактор, снабженный мешалкой, помещают смесь, состоящую из 25,7 мл товарного дивинилбензола следующего состава, мас.Х, Дивинилбензол 54, 94

Этилстирол 40,26

Диэтилбензол 4,8

264,9 мл "легкой" фракции состава, Х:

Стирол 35,6

Этилбензол 29,4

Диэтилбензол 5

Бензол, толуол, ксилол 30,0

0,864 г перекиси бензоила и 240 мл

lX-ного раствора крахмала. Весовое соотношение дивинилбензол:винилароматические соединения равно 0,12:1.

Процесс сополимеризации проводят по следующему режиму: 1-я выдержка при 80 С в течение 2 ч, 2-я выдерж- 45 ка при 90 С в течение 5 ч.

Затем удаляют непрореагировавшие органические соединения, продукт отмывают водой от крахмала и сушат при

80-100 С. Получают сополимер с 12Х сшивки и удельным объемом 4,4 см /г, 3 насыпной массой 0,65 г/см . Выход сополимера в пересчете на сухой продукт от смеси мономеров (стирол + .дивинилбензол) составляет 82,5Х и ра- 55 вен 99 r. Полученный сополимер после набухания (6 ч) в дихлорэтане сульфируют серной кислотой (й = 1,84г/см )

Получают катионит, имеющий следую". щие показатели: содержание влаги

58,5Х, удельный объем 2,8 см /г, ди-, 3

;намическая обменная емкость с заданным расходом регенерирующего вещества

885 r-экв/м

Пример 4. Процесс проводят аналогично примеру 1. В реактор помещают 312,5 мл "легкой" фракции, состава, Х:

Бензол, толуол, ксилол 30

Этилбензол 35

Стирол 30

Диэтилбензол 5

Получают катионит, имеющий следующие показатели: содержание влаги

62Х, удельный объем 3,1 см /г, динамическая обменная емкость с задан1098940

Весовое соотношение дивинилбензол:винилароматические соединения

Динамич е ск ая обменная емкость, г-экв/м

Сульфокатионит

500

Известный (2) 550

881

0,12: 1

0,12: 1

0,12: 1

0,12: 1

890

885

860

835,2

814,2

0,15: 1

0,20 : 1

ВЯИИИИ Заказ 43 18/2 1 Тираж 469 Подаисиое

Филиал ППП Патвит", г,Ужгород, ул.Проектиая, 4 ным расходом регенерирующего вещества 860 r-экв/м .

Пример 5. Процесс проводят аналогично примеру t. Помещают в реактор смесь их 26,6 мл дивинилбен- 5 зола, 163,48 мл "легкой" фракции состава. по примеру 1, 0,864 г перекиси бензоила и 240 мл 1Х"ного раствора крахмала. Полученный сополимер имеет 15Х сшивки, удельный объем

3,3 см /r насыпную массу 0,66 г/смЗ.

Выход сополимера в пересчете на сухой продукт 81Х что составляет

97,2 г. Сополимер сульфируют, как в примере 1, и получают сульфокатионит со следующими показателями: содержание влаги 49,55Х, удельный объем 2, 5 см 3/r, динамическая обменная емкость с заданным расходом регенерирующего вещества 835,2 r-экв/мЗ.

Пример 6, Аналогично примеру 1 помещают в реактор смесь из

42,3 мл дивинилбензола, 2 18,3 мл

На основе сополимера стирола и дивинилбенэола (марка КУ-2-8) (11

На основе сополимера "легкой" фракции по примеру

"легкой" фракции состава, аналогичного примеру 1, 0,864 r перекиси бензоила и 240 мл 1Х.-ного раствора крахмала.

Полученный сополимер имеет 20Х сшивки, удельный объем 2,7 см З/г, насыпную массу 0,65 г/см>. Выход сополимера 100 г, что составляет

83,3Х.

Сульфокатионит имеет следующие свойства: содержание влаги 45,9Х, удельный объем 2,18 смз/г, динамическая обменная емкость с заданным расходом регенерирующего вещества

814,2 r-экв/м .

В таблице представлены показатели динамической обменной емкости катионитов на основе известных и предлагаемого сополимеров.

Как видно из таблицы, предлагаемый способ позволяет значительно увеличить динамическую обменную емкость сульфокатионитов.