丁二烯有兩種結(jié)構(gòu):一種是1,3—丁二烯,另一種是1,2—丁二烯,合成橡膠用的是前者。1,3—丁二烯在常溫下是無(wú)色、略帶芳香氣味的氣體。
從丁二烯的結(jié)構(gòu)式可以看出,用它合成大分子聚合物完全符合合成橡膠的基本要求,即化學(xué)反應(yīng)性較強(qiáng),形成大的分子鏈非常柔順,聚合后每個(gè)單體單元都含有一個(gè)不飽和鍵,易于有控制地進(jìn)行硫化交聯(lián)。
目前生產(chǎn)的合成橡膠中,80%以上要用丁二烯作為主要原料,丁苯橡膠、丁腈橡膠、順丁橡膠以及大部分膠乳都離不開它。國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的丁二烯中有2/3是用來(lái)制造合成橡膠的。
最初大規(guī)模生產(chǎn)丁二烯的原料是乙醇,也就是我們俗稱的酒精。第二次世界大戰(zhàn)之后,用石油生產(chǎn)丁二烯開始占據(jù)主導(dǎo)地位,生產(chǎn)路線主要有兩種:裂解碳四抽提法和丁二烯、丁烷脫氫法。目前抽提法占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。
制取合成材料所需要的最重要單體——乙烯,一般是用輕烴或石油中的石腦油或輕柴油餾分進(jìn)行蒸汽高溫?zé)崃呀獾玫降?,裂解過(guò)程也同時(shí)產(chǎn)生丁二烯和許多其他烴類,其中丁二烯產(chǎn)率的高低取決于原料的性質(zhì)和操作條件,裂解的程度越深,得到的丁二烯越多。目前,裂解制乙烯的規(guī)模越來(lái)越大,一套裝置年產(chǎn)乙烯可達(dá)100萬(wàn)噸,全世界裂解制乙烯的生產(chǎn)能力已經(jīng)達(dá)到上億噸。
裂解得到的丁二烯最初混在碳四餾分中,必須用合適的溶劑將其從中抽提出來(lái)。工業(yè)上常用的三種方法就是以所用溶劑為標(biāo)志的N—甲基吡咯烷酮法、二甲基甲酰胺法和乙腈法。
不論是哪種溶劑,抽提工藝一般都采用兩段萃取精餾,即先用溶劑萃取丁二烯及炔烴,將它們與丁烷—丁烯餾分分開,再用同一溶劑在炔烴萃取精餾塔中萃取掉炔烴,得到丁二烯餾分,丁二烯餾分脫除輕重組分后,便得到丁二烯。最近,選擇加氫除炔烴的技術(shù)開發(fā)成功,可以砍掉炔烴萃取精餾塔,是丁二烯生產(chǎn)技術(shù)的重大進(jìn)步。(運(yùn) 來(lái))