聚异丁烯胺绿色制备技术若干关键问题的研究

摘要

聚异丁烯胺是一种表面活性剂，用它调制的汽油清净分散剂能有效清除发动机关键部位，如喷嘴、进气阀和燃烧室里的沉积物和积碳，不仅能延长发动机的使用寿命，而且可以减少尾气排放和降低油耗，是目前广泛使用的油品清洁剂中性能最为优异的产品之一。随着我国汽车产业的发展，燃油清洁剂产品将具有十分广阔的市场前景和旺盛的生命力。
　　 在文献调研的基础上，经过长期研究形成了具有自主知识产权的聚异丁烯胺绿色合成技术。首先采用HAc-H2O2体系将高活性聚异丁烯环氧化合成出环氧聚异丁烯，然后在丁醇催化作用下，直接胺解获得聚异丁烯胺目的产品。本文针对聚异丁烯胺绿色制备技术若干关键问题进行了研究：(1)环氧聚异丁烯胺解工艺优化及动力学研究。在前人工作的基础之上结合工业化的具体要求，着重考察了配料比、反应温度和环氧聚异丁烯含水量等因素对胺解转化率的影响，最终确定了最优的工艺合成路线：配料比--1：10:6；反应温度：150℃；反应时间6h；原料含水量：控制在约2.5％以内，并在此基础上研究了胺解过程动力学，证明环氧聚异丁烯的胺解反应为一级串联反应。(2)乙二胺--正丁醇--水三元体系的分离技术研究。在聚异丁烯胺生产过程中将不可避免地产生含正丁醇及乙二胺的大量母液，考虑到母液中两者的浓度较高，在工业生产过程中必须实现正丁醇和乙二胺的回收利用。本文利用aspen plus软件进行工艺过程模拟并结合实验室模拟实验，设计出三元体系分离过程工艺，通过该工艺方法可以得到纯度为99％以上的正丁醇和95％以上的乙二胺。(3)聚异丁烯胺产品稳定性研究。通过对聚异丁烯胺产品存放过程中生成物质的研究，分析产生这种现象的原因--产品中乙二胺和正丁醇的残留量偏大。乙二胺是碱性物质，容易吸收空气中的酸性气体生成盐，并且容易氧化，使产品颜色加深。另外由于乙二胺和正丁醇的密度与产品聚异丁烯胺的密度存在差异，久置后在重力作用下会逐渐出现分层现象。针对这个问题，通过理论分析，采用水蒸气蒸馏的方法将体系内残余的乙二胺和正丁醇带出，将二者的含量降低到能影响产品稳定性的最小量以下，从而使产品保持较好的外观和优良的性能。
　　 通过对制备过程若干关键问题的研究，解决了产品工业化过程中存在的一些问题，实现了整个过程无三废排放和原料醇、胺等物质的循环使用。本论文的研究为聚异丁烯胺产品的绿色生产提供了技术基础。