Как компании зарабатывают деньги. Производство изопрена

ПАО «Нижнекамскнефтехим»
Предыдущие статьи:

1. Как компании зарабатывают деньги. Каталитический крекинг и производство бутан-бутиленовой фракции (ББФ)
2. Как компании зарабатывают деньги. Производство изобутилена

Для получения Изопренового каучука, являющегося полимером, необходимо создать мономер — изопрен (2-метилбутадиен-1,3). Изопрен похож на дивинил, только с тем отличием, что из его молекулы «торчит» лишняя метильная группа:

Нижнекамскнефтехим использует три способа получения изопрена.
1. Уже знакомое каталитическое дегидрирование. Сырьём в этом случае служит изопентан (CH3)2CHCH2CH3. Этот метод подобен получению дивинила дегидрированием: на газофракционирующей установке получают изопентан, от которого «отрывают» лишние атомы водорода. Метод применяется на заводе по производству изопрена-мономера (ИМ) и заводе по производству синтетических каучуков (СК).
2. Выделение из продуктов пиролиза. Аналогично дивинилу.
3. Синтез из изобутилена (СН3)2С=СН2 и формальдегида HCHO. Производство изобутилена рассматривали в прошлой статье, а водный раствор формальдегида — формалин уже освещался в цикле статей про производства Акрона. Производство формалина на Нижнекамскнефтехиме своё собственное.

Да! С метанолом и лаборантками!
Третий метод применяется на заводе по по производству изопрена-мономера (ИМ) и этот метод рассмотрим поподробнее.
Получение изопрена по третьему способу идёт через образование промежуточного соединения — диметилдиоксана (ДМД).
Синтез ДМД проводят путем конденсации части изобутилена и формальдегида в реакторах синтеза ДМД в присутствии ортофосфорной H3PO4 и щавелевой (COOH)2 кислот в качестве катализатора процесса.
Перед подачей в реактор формалин и изобутилен смешивают с раствором катализатора и подогревают. Реакционную массу после реакторов синтеза ДМД подают на охлаждение и сепарацию в трёхфазный сепаратор на органический и водный слои. Как известно, многие органические жидкости плохо смешиваются с водой (возьмите масло, например). Если водно-органическую эмульсию поместить в бочку-сепаратор, то произойдёт разделение жижи на два отдельных слоя жижи. В водном слое остаётся растворённая фосфорная кислота. В органическом — диметилдиоксан.
Водный слой выводят на дегазацию и упарку, после чего концентрированный водный раствор фосфорной кислоты возвращают в реакторы синтеза ДМД.
Масляный слой направляют на узел перегонки, где происходит выделение ДМД.
Ещё одну часть изобутилена направляют на взаимодействие с водой для синтеза триметилкарбинола (CH3)3COH (ТМК). Я уже упоминал о нём в статье о получении изобутилена, поскольку превращение изобутилена в ТМК используется для его выделения из бутилен-бутадиеновой фракции. Синтез ТМК из изобутилена и воды проводят в реакторах синтеза ТМК. Перед подачей в реактор исходные компоненты подогревают. После реактора синтеза ТМК реакционную массу охлаждают и перегоняют в колонне для отгонки изобутановой фракции от фракции ТМК.
Синтез изопрена проводят в больших кожухотрубных аппаратах.
В реакторе протекают гидролиз и конденсация углеводородов с получением изопрена, изобутилена, тяжелых побочных продуктов.
В реактор синтеза изопрена в качестве питания подают кислый водный слой со стадии получения диметилдиоксана и смесь ДМД и ТМК.
После реакторов синтеза изопрена углеводороды конденсируют, охлаждают и подают на выделение непрореагировавшего изобутилена в ректификационную колонну. Изобутилен с верха колонны подают на узел синтеза ТМК, а изопренсодержащую фракцию с куба подают в отделение выделения и очистки изопрена.
Изопренсодержащую фракцию подвергают последовательной перегонке в ректификационных колоннах с выделением тяжелых углеводородов, изобутилена, далее изопрен подвергают отмывке от побочных альдегидов в экстракционных колоннах и химической очистке. Очищенный изопрен откачивают на склад.

На пульте управления завода изопрена-мономера ПАО «Нижнекамскнефтехим»
Теперь о цифрах. На Нижнекамскнефтехиме мощность производства изопрена методами дегидрирования изопентана и выделением из продуктов пиролиза составляет 180 тыс. тонн/год, а по методу синтеза из изобутилена — 200 тыс. тонн/год. Изопрен полностью потребляется внутри предприятия — на производство изопренового каучука, бутиловых каучуков и пластмасс. Нижнекамскнефтехим — крупнейший производитель изопрена в России. Помимо него изопрен производят Тольяттикаучук (Татнефть, синтез из изобутилена) — 90 тыс. тонн/год и ООО «Синтез-Каучук» (г. Стерлитамак, дегидрирование изопентана) — 100 тыс. тонн/год. Практически 95% производимого в РФ изопрена идет на производство изопреновых каучуков различных марок.