淺談碳五石油樹(shù)脂的生產(chǎn)工藝

徐文華，卜 群，王志遠(yuǎn)

(南京源港精細(xì)化工有限公司，江蘇 南京 210047)

碳五石油樹(shù)脂數(shù)均相對(duì)分子質(zhì)量為300～3000，該類樹(shù)脂主要鏈節(jié)為脂肪性結(jié)構(gòu)，具有酸值低、混溶性好、耐水、耐乙醇和耐化學(xué)品腐蝕等特性，并具備調(diào)節(jié)黏性和熱穩(wěn)定性好等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于橡膠和黏和劑的增黏劑、涂料、交通漆、油墨、造紙等行業(yè)。碳五石油樹(shù)脂是以經(jīng)分離預(yù)處理去除環(huán)戊二烯、碳六等重組份的，以間戊二烯、異戊二烯、單烯烴為主要成分的碳五為主要原料的[1-5]。

1 碳五石油樹(shù)脂合成藝

碳五石油樹(shù)脂化學(xué)反應(yīng)很復(fù)雜，多數(shù)認(rèn)為其聚合屬于陽(yáng)離子聚合，工業(yè)生產(chǎn)上主要有兩種制備碳五石油樹(shù)脂的工藝：

一種是催化聚合工藝，如用BF3或AlCl3作催化劑；其工藝包括：配料、聚合、中和水洗、常壓脫溶劑、減壓汽提、熔融造粒、包裝等工段。優(yōu)點(diǎn)是反應(yīng)速度快、反應(yīng)溫和；缺點(diǎn)是中和水洗時(shí)易乳化、產(chǎn)生堿渣、并產(chǎn)生大量廢水。

另一種是熱聚合工藝，不用催化劑，優(yōu)點(diǎn)是工藝簡(jiǎn)單，無(wú)需中和水洗，不會(huì)乳化、不產(chǎn)生堿渣、和大量廢水；缺點(diǎn)是反應(yīng)溫度、壓力較高，產(chǎn)品顏色較深，應(yīng)用范圍窄。

目前國(guó)內(nèi)碳五石油樹(shù)脂的生產(chǎn)大多采用催化聚合工藝。

2 碳五石油樹(shù)脂原料要求

2.1 裂解碳五附加值化工產(chǎn)品

(1)乙烯副產(chǎn)裂解碳五可得到多種高附加值化工產(chǎn)品，如異戊二烯、環(huán)戊二烯、間戊二烯、異戊烯、1-戊烯、2-丁炔、3-甲基-1-丁烯、環(huán)戊烷、環(huán)戊烯、異戊烷、正戊烷等；其中異戊二烯、環(huán)戊二烯(雙環(huán)戊二烯)和間戊二烯這3種雙烯烴含量約占一半左右。裂解碳五主要成分及含量見(jiàn)表1。

表1 裂解碳五主要成分及含量

2.2 原料預(yù)處理

環(huán)戊二烯及C6與C6+是合成碳五石油樹(shù)脂的有毒雜質(zhì)，含量高，會(huì)使聚合效果差，聚合液在中和水洗時(shí)乳化嚴(yán)重，并產(chǎn)生凝膠、影響中和水洗效果，從而影響產(chǎn)品色度，見(jiàn)表2、3。因此碳五石油樹(shù)脂原料中環(huán)戊二烯要求<1%，C6與C6+<5.5%。碳五石油樹(shù)脂的原料由分離裝置先去除輕組分C3、C4，再通過(guò)一聚、二聚去除環(huán)戊二烯、雙環(huán)戊二烯、C6與C6+等重組分。

表2 原料中環(huán)戊二烯對(duì)堿洗效果的影響

表3 原料中C6+C6+對(duì)堿洗效果的影響

3 生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)介

石油樹(shù)脂可以用在很多不同的領(lǐng)域，根據(jù)用途的不同，其主要指標(biāo)也略有差異。碳五石油樹(shù)脂主要指標(biāo)見(jiàn)表4。

表4 碳五石油樹(shù)脂主要指標(biāo)

3.1 聚合工段對(duì)產(chǎn)品指標(biāo)的影響

石油樹(shù)脂的主要指標(biāo)由聚合工段控制，主要由樹(shù)脂原料組成、催化劑濃度、聚合時(shí)間和聚合溫度等因素控制。樹(shù)脂原料中單烯烴濃度一般控制在20%～25%，雙烯烴濃度一般也控制在20%～25%，2-甲基-1-丁烯、2-甲基-2-丁烯為主要單烯烴；催化劑的濃度一般控制在1.0%～1.5%；聚合溫度一般控制在55～75℃，聚合時(shí)間控制在2.5～4.0h。根據(jù)大量的實(shí)驗(yàn)結(jié)果及生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，聚合工段對(duì)產(chǎn)品指標(biāo)的影響，見(jiàn)表5。

表5 聚合工段對(duì)主要產(chǎn)品指標(biāo)的影響

3.2 中和水洗過(guò)程控制

中和水洗工段，目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)廠家大部分采用先堿洗、再水洗、最后醇洗(或氨洗)的工藝；也有采用先水洗、再堿洗、最后氨洗的工藝。這兩種工藝各有優(yōu)缺點(diǎn)，但都能較好的中和處理掉催化劑，得到良好的樹(shù)脂聚合液。

堿液一般選用氫氧化鈉水溶液，堿液濃度太高易乳化，濃度太低堿洗效果差，濃度一般選為5%，堿液濃度不應(yīng)超過(guò)10%。

為確保堿洗效果達(dá)到預(yù)期的目的，洗滌過(guò)程溫度控制在60～80℃，因?yàn)樵诖藴囟认?，聚合液中未反?yīng)的C5處于沸騰狀態(tài)，而水相卻不沸騰，此時(shí)加入氫氧化鈉使未反應(yīng)的催化劑很快失活，并溶解在水相中。

堿洗后的樹(shù)脂聚合液，仍含有殘余催化劑，再經(jīng)過(guò)水洗、醇洗(或氨洗)進(jìn)一步去除殘余催化劑，降低氯離子含量，減少對(duì)后續(xù)系統(tǒng)的腐蝕。

堿洗、水洗、醇洗(或氨洗)水應(yīng)及時(shí)置換，去除系統(tǒng)鹽份、氯離子；堿洗、水洗發(fā)現(xiàn)乳化時(shí)，除加強(qiáng)原料控制外，可加破乳劑，減輕乳化。

3.3 精制工段

洗至中性的樹(shù)脂聚合液，進(jìn)入常壓塔。采用常壓閃蒸的方法，塔頂將未聚合的C5組份蒸出，通過(guò)塔頂冷凝器冷凝收集，塔底聚合液去減壓塔。

減壓塔采用減壓蒸餾方法，塔頂蒸出低聚物，經(jīng)塔頂冷凝器冷凝收集；塔底樹(shù)脂熔融液經(jīng)加改性劑、抗氧劑去造粒、包裝。

4 結(jié)論

目前國(guó)內(nèi)石油樹(shù)脂生產(chǎn)廠家較多，但規(guī)?；a(chǎn)普遍不高，年產(chǎn)2萬(wàn)噸以上的不多。各廠家產(chǎn)品質(zhì)量之間差距較大，如何提高樹(shù)脂產(chǎn)品質(zhì)量，減少污水量，降低物耗、能耗是每個(gè)從事樹(shù)脂生產(chǎn)人員的責(zé)任所在。