異戊二烯
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概述：
中文名稱：異戊二烯 ；2-甲基-1,3-丁二烯
英文名稱：isoprene
分子式：C5H8;CH2=C(CH3)-CH=CH2
分子量:68.11
其它：本品為碳五（C5）餾分的重要組分,是合成橡膠的重要單體。是一種共軛二烯烴，分子式為C5H8。對於天然產(chǎn)物萜類化合物，它們就是以分子中含有的異戊二烯單元個(gè)數(shù)分類的。
基本性質(zhì)：
熔點(diǎn)：-120℃
沸點(diǎn)：沸點(diǎn)34.07C
性狀與味道：常溫下為無色易揮發(fā)的液體。
其它：聚合級異戊二烯對雜質(zhì)含量有較嚴(yán)格的控制,通常是異戊二烯純度>99.4％、環(huán)戊二烯含量<3ppm、炔烴含量<10ppm。
關(guān)于此物的故事：
1860年，美國人C.G.威廉斯把天然橡膠和杜仲桿裂解首次得到異戊二烯。第二次世界大戰(zhàn)期間，由于丁基橡膠的需要量增大，德國以松節(jié)油為原料生產(chǎn)異戊二烯，這是早期的異戊二烯工業(yè)生產(chǎn)方法。60年代初，異戊二烯定向聚合生產(chǎn)聚異戊橡膠研制成功，這種合成橡膠的性能及結(jié)構(gòu)最類似天然橡膠。這一發(fā)現(xiàn)大大促進(jìn)了異戊二烯的生產(chǎn)，先后出現(xiàn)了多種生產(chǎn)方法。70年代乙烯工業(yè)的發(fā)展及裝置大型化，為異戊二烯生產(chǎn)提供了豐富的原料C餾分。80年代初，世界異戊二烯年產(chǎn)量已超過1Mt，其中一半以上是由裂解C餾分分離得到的。
生產(chǎn)方法
工業(yè)上有多種方法生產(chǎn)異戊二烯。除C餾分分離得異戊二烯外，工業(yè)上還采用合成法生產(chǎn)。例如：采用C以下的有機(jī)原料如丙烯、異丁烯、甲醛、丙酮和乙炔來合成；也可從C餾分中的異戊烷、異戊烯脫氫制得。由于各國原料價(jià)格和供應(yīng)情況不同，不同國家采取的合成方法也有所不同，但更多的異戊二烯還是直接來自碳五餾分分離。
還有以下方法：
丙烯二聚法：由美國固特異輪胎和橡膠公司及科學(xué)設(shè)計(jì)公司開發(fā)。過程分為三步:丙烯催化二聚成 -甲基-1-戊烯，-甲基-1-戊烯異構(gòu)成 2-甲基-2-戊烯，后者再脫甲基生成異戊二烯。采用此法生產(chǎn)每噸異戊二烯需丙烯2t，在丙烯來源豐富、價(jià)格便宜的地區(qū)采用此法有利，1962年在美國曾建成一套年產(chǎn)60kt的生產(chǎn)裝置，1976年因爆炸事故而停產(chǎn)。
異丁烯-甲醛法： 1969年,蘇聯(lián)首先建成此法工業(yè)生產(chǎn)裝置，主要生產(chǎn)過程分為兩步：異丁烯和甲醛在酸性催化劑存在下縮合成4，4-二甲基-1,3-二氧六環(huán)；縮合物在固體磷酸鈣催化劑存在下，于250～280C用蒸汽稀釋熱分解成異戊二烯。第一步反應(yīng)異丁烯和甲醛轉(zhuǎn)化率可達(dá)90％以上，第二步4，4-二甲基-1,3-二氧六環(huán)的轉(zhuǎn)化率為80％～90％；異戊二烯總收率為50％～80％。此法原料來源廣泛，反應(yīng)條件緩和，但副產(chǎn)物（主要為間戊二烯）較多，產(chǎn)品成本較高。
乙炔-丙酮法：由意大利斯納姆公司開發(fā),過程由三步組成：乙炔與丙酮合成炔醇，炔醇選擇加氫和烯醇脫水生成異戊二烯。此法的優(yōu)點(diǎn)是三步反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率及選擇性均較高，異戊二烯純度高，但是乙炔價(jià)格高，只有在乙炔來源豐富的地區(qū)才有利。意大利曾用此法建成一套年產(chǎn)30kt異戊二烯生產(chǎn)裝置。
異戊烷及異戊烯脫氫 由異戊烷二步脫氫生成異戊二烯的方法是蘇聯(lián)生產(chǎn)異戊二烯的主要方法。兩步脫氫反應(yīng)均為可逆吸熱反應(yīng)，反應(yīng)受熱力學(xué)平衡限制。
為了得到有利于工業(yè)生產(chǎn)的轉(zhuǎn)化率，反應(yīng)必須在高溫（500～600C以上）并有催化劑存在下進(jìn)行，由于反應(yīng)溫度較高，所不希望的熱解、異構(gòu)化等副反應(yīng)也以比較明顯的速度進(jìn)行。因此，在異戊烷脫氫的過程中，除生成三種異戊烯異構(gòu)體外，還生成戊烷、1-戊烯、2-戊烯、環(huán)戊烯等。在第二步脫氫時(shí)，這些副產(chǎn)物又生成相應(yīng)的脫氫產(chǎn)物，例如間戊二烯、環(huán)戊二烯、炔烴等。此外,還生成裂解產(chǎn)物C～C低碳烴。原料異戊烷來自煉廠拔頭油及催化裂化過程的C餾分，過程采用流化床反應(yīng)器。異戊烷在鋁-鉻催化劑存在和 630～650C高溫下脫氫生成異戊烯。異戊烯再脫氫生成異戊二烯，所用催化劑為氧化鐵-氧化鉻-碳酸鉀。脫氫產(chǎn)物經(jīng)二甲基甲酰胺萃取精餾得到聚合級異戊二烯，采用此法生產(chǎn)每噸異戊二烯約需異戊烷2.4t。主要副產(chǎn)物為間戊二烯及C～C烷烴。
由美國殼牌公司開發(fā)的異戊烯脫氫法是以異戊烯為原料，1959年投產(chǎn),裝置年生產(chǎn)能力為100kt。原料異戊烯來自催化裂化裝置的C餾分，由于烯烴的活性高，在烷烴之前先脫氫,因此,首先用冷硫酸由C餾分吸收分離出純度為93％～97％的異戊烯，然后異戊烯脫氫生成異戊二烯，所用催化劑有氧化鐵、氧化鉻、碳酸鉀組分。異戊二烯單程收率為35.5％。脫氫后產(chǎn)物經(jīng)乙腈萃取精餾得到聚合級異戊二烯，各類異戊二烯的總收率為原料的85％。
裂解餾分分離 當(dāng)采用石腦油、輕柴油等液體原料進(jìn)行裂解時(shí),副產(chǎn)C餾分中含有大量異戊二烯(約15％～25％),異戊二烯的產(chǎn)率約為乙烯產(chǎn)率的1/30。裂解C餾分價(jià)格低廉，來源廣泛，因而利用裂解C餾分不但促進(jìn)了異戊二烯的生產(chǎn)，也同時(shí)提高了乙烯裝置的經(jīng)濟(jì)效益。但裂解C餾分組分復(fù)雜，直接精餾難以得到純度較高的異戊二烯產(chǎn)品。通常采取萃取精餾及共沸精餾法由裂解C餾分中分離高純度異戊二烯。已經(jīng)工業(yè)化的萃取精餾溶劑有乙腈、二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮。
用途
此外，還有以正戊烷為共沸劑的共沸精餾法，但得到的產(chǎn)品是約含異戊二烯75％、正戊烷25％的共沸混合物。
異戊二烯是合成橡膠的重要單體，其用量占異戊二烯總產(chǎn)量的95％，主要用于合成異戊橡膠，其產(chǎn)量僅次于丁苯橡膠和順丁橡膠而居合成橡膠第三位。其次，用作合成丁基橡膠的一種共聚單體，以改進(jìn)丁基橡膠的硫化性能，但用量很少。異戊二烯還用于合成樹脂、液體聚異戊二烯橡膠等。近年來，用異戊二烯合成里那醇、角鯊烯等，這些是進(jìn)一步合成香料、藥品、農(nóng)藥等的中間體。這方面的用量雖然占的比例較少，但已受到重視。
參考書目
W.J.Bailey,Vinyl and Diene Monomer,Part 2,JohnWiley & Sons,New York,1977.
白庚辛
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