Способ сушки сульфокатионитов на основе сополимеров стирола с дивинилбензолом

Способ сушки сульфокатионитов на основе сополимеров стирола с дивинилбензолом

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к технологии полимеров и позволяет проводить сушку сульфокатионитов на основе сополимеров стирола с дивинилбензолом до остаточной влажности 0,2 - 0,8% за 5 - 8 ч с увеличением пористости сульфокатионитов на 10 - 47%, что достигается путем контактного теплообмена сульфокатионита в сушильном аппарате C<SB POS="POST">1</SB> - C<SB POS="POST">3</SB> - спиртом-теплоносителем, содержащим ≤0,1% влаги при объемной скорости подачи спирта 0,5 - 2,0 ч<SP POS="POST">-1</SP> при 30 - 60°С, последующего отделения воды и возврата теплоносителя в нижнюю часть аппарата.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

М (21) 4607638/05 (22) 22 11.88 (46) 30.07.91. Бюл. ¹ 28 (71) Московский институт нефти и газа им.

И.M.Ãóáêèíà и Производственное объединение "Нижнекамскнефтехими (72) П.П.Капустин, А.П.Ворожейкин, l0.È.Ðÿ3àHîB, К.Д.Коренев, П.С.Белов, В.А.Заворотный, А.Н.Егоров, Г.С.Гаврилов, Н.И.Кожин и Н.И.Ухов (53) 675.744(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 681304, кл, F 26 В 5/16, 1979. (54) СПОСОБ СУШКИ СУЛЬФОКАТИОНИТОВ НА ОСНОВЕ СОПОЛИМЕРОВ СТИРОЛА С ДИВИНИЛБЕНЗОЛОМ

Изобретение относится к технологии полимеров, а именно к способу сушки сульфокатионитов на основе сополимеров стирола с дивинилбензолом, и может быть использовано в промышленности синтетических смол, Целью изобретения является интенсификация процесса и повышение пористости высушенных сульфокатионитов.

Сущность изобретения иллюстрируют примеры.

Пример 1. В вертикальную теплоизолированную колонку загружают 198,5 г влажного сульфокатионита КУ-23/15/100/ (по ГОСТ 20298-74), содержащего 92,4 г сухого вещества (по данным титрования воды реактивом Фишера и термогравиметрического анализа). Через колонку снизу вверх пропускают нагретый до 60 С метанол, содержащий 0,05% влаги. с обьемной скоростью 1,5 ч при температуре в колонке 55 С.

Через 5 ч такой сушки содержание влаги в сульфокатионите составляет 0,5%, Влажный отходящий метанол осушают ректифи„„Ы) „, 1666460 Al (я)л С 08 F 6/00, F 26 В 5/16 (57) Изобретение относится к технологии полимеров и позволяет проводить сушку сульфокатионитов на основе сополимеров стирола с дивинилбензолом до остаточной влажности 0,2-0,8% за 5-8 ч с увеличением пористости сульфокатионитов на 10-47%, что достигается путем контактного теплообмена сульфокатионита в сушильном аппарате С i-Cz-спиртом-теплоносителем, содержащим 0,1 влаги при объемной скорости подачи спирта

0,5-2 ч " при 30-60 С, последующего отделения воды и возврата теплоносителя в нижнюю часть аппарата. кацией до остаточного содержания влаги

0,05% и возвращают в процесс. Слой сульфокатионита в колонке дренируют от метанола и вакуумируют при остаточном давлении 0,4 кПа. Количество высушенного катионита равно 92,9 r. Удельная поверх- О ность высушенного катионитэ равна

46,7 + 1,3 м /г, суммарный объем пор 0,62 О см /г при их среднем радиусе 265 А, О

При высушивании того же образца, 4Ъ влажного катионита по способу-прототипу О удельная поверхность составляет лишь (43,5 + 1,2 м /г, суммарный объем пор 0,56 см I г при их среднем радиусе 2с7 д . Следовательноо, сушка по предложенному способу повышает пористость высушенного сульфиЪ дированного сополимера стирола и дивинилбензола на 10%. 3,76 г высушенного при обработке метанолом сульфокатионита испытано в качестве катализатора процесса алкилирования 18 8 r фенола 1,4 г н-децена при 100 С в течение 2 ч. Состав продуктов алкилирования установлен с помощью газожидкостной хроматографии. Содержание

1666460 децилпроизводных фенола достигает через

0,5 ч 39,7 ; через 1 ч 48,9, через 2 ч 59,7 Я .

Согласно полученным данным средняя скорость образования смеси децилфенолов равна 4,6 г/r катализатора в 1 ч. Испытание того же сульфокатионита, высушенного при обработке углеводородами с т,кип, 80100 С согласно способу-прототипу, в аналогичных условиях алкилирования позволяет достичь средней скорости образования смеси децилфенолов 4 г/г катализатора в 1 ч.

Пример 2. Высушивают, как описано в примере 1, 64,9 г воздушно-сухого (содержание влаги 23,4 ) сульфокатионита типа

КУ-23/10/60/, помещенного в вертикальную металлическую колонку с внутренним диаметром 25 мм и высотой 900 мм на слой инертной насадки высотой 400 мм. Метанол

-1 подают с объемной скоростью 0,5 ч при температуре в колонке 30 С в течение 8 ч, после чего отбирают пробу катионита на анализ (в сухом состоянии 10,9 г). Содержание влаги в высушенном катионите 0,2, удельная поверхность 9,5 + 0 5 м /г, суммарный объем пор 0,2 см /г при среднем з их радиусе около 450 . При высушивании того же катионита по способу-прототипу удельная поверхность равна 6 8 + 0,3 м /г, суммарный объем пор 0,15 см /r при среднем их радиусе 442 Я, Сушка по предложенному способу повышает пористость высушенного катионита на 47 .

Остаток набухшего в матаноле высушенного катионита (41,6 г в расчете на сухое вещество) испытывают в качестве катализатора синтеза метил-трет-бутилового эфира (МТБЭ). Для этого пропускают через слой катионита в колонке жидкую смесь метанола и изобутилсодержащей фракции углеводородов С (состав, мас. ; углеводороды

С -Сз 0,9; изобутан 3,2; н-бутан 12,5; а-бутилен 25,4; изобутилен 44,6; Р-транс-бутилен 8,9; Р-цис-бутилен 4,2; дивинил 0,3 (при мольном отношении реагентов 1,3:1, температуре 90 С и давлении 2 МПа). Содержание

МТБЭ в продуктах реакции составляет

48,5, что соответствует 92 кон версии изобутилена. Производительность процесса — 19,3 r МТБЭ/г катализатора в 1 ч, Аналогичное испытание сульфокатионита, высушенного по способу-прототипу, дает 87 -ную конверсию изобутилена и производительность процесса 13,1 г

МТБЭ/r катализатора в 1 ч.

Пример 3, Обрабатывают, как описаHG в примере 1, в термоизолированной колонке 74,3 г влажного (48,7 влаги) сульфокатионита KY-23/12/80/ этиловым спиртом, содержащим 0,1 влаги, при объ-1 емной скорости его подачи 2 ч и температуре 60 С в течение 8 ч. Остаточная влажность обработанного катионита равна 0,7, удельная поверхность 31,7 0,9 м /r, сум5 марный объем пор 0,48 см /г при среднем з их радиусе около 302 Х. При высушивании того же катионита по способу-прототипу удельная поверхность равна 27,5+ 0,3 м /г, суммарный объем пор 0,37 см /г при средз

10 нем их радиусе 269 A. Сушка по предложенному способу повышает пористость высушенного катионита на 30 .

25 r набухшего в этиловом спирте высушенного катионита (10 r сухого вещества)

15 помещают в реактор с мешалкой, куда также вводят 46 г этилового спирта, 90 г уксусной кислоты и 100 мл бензола. Реакцию этерификации проводят при 70 С 1 ч при отделении воды, образующейся в реакции, с

20 помощью азеотропной отгонки с бензолом, Средняя скорость образования этилацетата согласно данным ГЖХ-анализа продуктов этерификации достигает около 8,2 г эфира/г сухого катализатора в 1 ч. Испытание того

25 же сульфокатионита, высушенного согласно способу-прототипу, в аналогичных условиях этерификации позволяет достичь средней скорости образования этилацетата 5,5 г/r катализатора в 1 ч.

30 Пример 4. Сушку проводят, как описано в примере 2, используя 66,3 r воздушно-сухого (содержание влаги 26,2 ) сульфокатионита КУ-2 ФПП и подавая метанол, содержащий 0,08 влаги, с объемной

35 скоростью 1 ч в течение 8 ч при 45 С.

Остаточная влажность высушенного катионита равна 0,8, удельная поверхность 7,6

4- 0,3 м /г. При высушивании того же катионита rlo способу-прототипу удельная по40 верхность достигает лишь 5,7 +. 0,3 м /г, т.е. почти на 40 ниже.

Испытание катионита, высушенного экстракционной обработкой метанолом, в качестве катализатора синтеза МТБЭ, как

45 описано в примере 2, при температуре реакции 70 С и давлении 2,5 МПа позволяет достичь 87,3 -ной конверсии изобутилена и производительности процесса 5,7 г

МТБЭ/г сухого катализатора в 1 ч. При вы50 сушивании того же катионита по способупрототипу его каталитическая активность в аналогичных условиях заметно ниже; конверсия изобутилена составляет 83,5, а производительность — 4,2 г МТБЭ/r катали55 затора в 1ч.

Пример 5, Высушивают, как описано в примере 1, 65,7 r воздушно-сухого (содержание влаги 23 4o ) сульфокатионита типа

КУ-23/10/60/, обрабатывая его изопропа1666460 нолом. содержащим 0,1 влаги, с объемной скоростью 0,75 ч " при 60 С в течение 8 ч.

Остаточная влажность обработанного катионита равна 0,7%, удельная поверхность

23 + 1,2 м /r, суммарный объем пор 0.4Я см /г при среднем их радиусе около 365 А. При высушивании того же катионита по способу-прототипу удельная поверхность равна 18,5 + 1 1 м /г, суммарный объем пор

0,32 см /г при среднем их радиусе около

345 А. Сушка по предложенному способу повышает пористость высушенного катионита на 30%.

3,55 г высушенного при обработке изоflpollGHolloM сульфокатионита испытывают в качестве катализатора процесса алкилирования 18,8 г фенола 13 г тримеров пропилена (т.кип. 125-150 при 100 С в течение 2 ч), Средняя скорость образования смеси изононилфенолов, согласно данным анализа продуктов алкилирования с помощью высокоэффективной жидкостной хроматографии, достигает 5,4 г/r катализатора в 1 ч. Испытание того же сульфокатионита, высушенного по способупрототипу, в аналогичных условиях алкилирования позволяет достичь средней скорости образования смеси изононилфенолов 4,3 г/r катализатора в 1 ч.

Пример 6. Высушивают, как описано в примере 1, 65,7 г воздушно-сухого (содержание влаги 23,4%) сульфокатионита КУ23/10/60/, обрабатывая его н-пропанолом, содержащим 0,097 влаги, с объемной скоростью 0,5 ч при 50 С в течение 8 ч. Остаточная влажность обработанного катионита равна 0,8, удельная поверхность 20,3 ф и 1,2 м /г, суммарный объем пор 0,37 см /r при среднем их радиусе около 355 А.

8 контрольных условиях высушивания того же катионита достигается удельная поверхность 18,5 +é 1,1 м /r, суммарный объем пор 0,32 см /г при среднем их радиусе около 345 А.

При енение в качестве теплоносителя спирта с числом углеродных атомов> Сз, например С4-Cs-спиртов, не улучшает эффективность процесса, но затрудняет отделение от высушенного катионита указанных спиртов вследствие их более высокой т.кип, Увеличение влагосодержания в С1-Сзспиртах 0,1 значительно снижает эффективность сушки. Так, применение в условиях примера 1 метанола с влажностью

0,15о приводит к получению катионита с остаточной влажностью 3,5-4, что хуже, чем при осушке по способу-прототипу.

Уменьшение влагосодержания в C>-C>

10 спиртах интенсифицирует процесс сушки, однако достижимый технический уровень влагосодержания составляет 0,05-0,08 .

Снижение скорости подачи Ci-Cg-спиртов менее 0,5 ч не оказывает существенного влияния на результаты осушки, но

15 увеличивает ее длительность (более 10 ч) 20

Повышение подачи С>-Сз-спирта-теплоносителя с 2 до 5 ч " не увеличивает эффективность процесса, а более 5 ч снижает ее, так как резко возрастает расход теплоносителя при сокращении количества извлекаемой из катионита влаги.

Снижение температуры процесса (менее 30 С) увеличивает его длительность (более 10 ч), а повышение (свыше 60 С) вызывает вскипание спирта-теплоносителя

30 и снижает эффективность сушки.

Формула изобретения

Способ сушки сульфокатионитов на основе сополимеров стирола с дивинилбензолом путем их контактного теплообмена в сушильном аппарате с теплоносителем, последующего отделения воды и возврата теплоносителя в нижнюю часть аппарата, о т -. л и ч а ю шийся тем, что, с целью интенсификации процесса и повышения пористости высушенных сульфокатионитов, в качестве теплоносителя используют С1-Сз-спирты, содержащие не более 0,1 ь влаги, и процесс проводят при объемной скорости подачи спирта 0,5-2 ч " при 30-60 С.

Составитель В.Чупов

Техред М.Моргентал

Редактор 3.Ходакова

Корректор Т.Палий

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 2494 Тираж 328 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5