膨脹計(jì)法評(píng)價(jià)不同溫度下苯乙烯精餾阻聚劑

吳星林，史鐵鈞，朱文君，劉 暉

（合肥工業(yè)大學(xué) 化工學(xué)院，安徽 合肥 230009)

膨脹計(jì)法評(píng)價(jià)不同溫度下苯乙烯精餾阻聚劑

吳星林，史鐵鈞，朱文君，劉 暉

（合肥工業(yè)大學(xué) 化工學(xué)院，安徽 合肥 230009)

利用膨脹計(jì)法分別對(duì)對(duì)苯二酚（HQ)、對(duì)叔丁基鄰苯二酚（TBC)、4，6－二硝基－2－仲丁基苯酚（DNBP)、高效阻聚劑（PI－70)及其復(fù)配阻聚劑對(duì)苯乙烯的阻聚效果進(jìn)行評(píng)價(jià)。在60，80℃時(shí)，考察了單組分阻聚劑和復(fù)配阻聚劑的阻聚效果。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，60℃時(shí)，DNBP和PI－70對(duì)苯乙烯的阻聚效果較好，阻聚的有效時(shí)間都達(dá)到400 min以上;60℃時(shí)m（TBC)∶m（DNBP)=1∶3和m（TBC)∶m（PI－70)=1∶3復(fù)配對(duì)苯乙烯的阻聚效果最佳，阻聚時(shí)間接近600 min;80℃時(shí)DNBP對(duì)苯乙烯的阻聚效果較好，阻聚的有效時(shí)間為250 min;80℃時(shí)m（DNBP)∶m（PI－70)=1∶1復(fù)配對(duì)苯乙烯的阻聚效果最佳，阻聚時(shí)間接近500 min。

膨脹計(jì)法;苯乙烯;精餾;阻聚劑

苯乙烯是石油化工行業(yè)重要的基礎(chǔ)原料，用途十分廣泛，主要用于合成苯乙烯系列樹(shù)脂及丁苯橡膠，此外還可用于制藥、涂料、紡織及選礦等行業(yè)［1］。但苯乙烯在精制、貯存和使用的各個(gè)階段都會(huì)發(fā)生自聚，尤其是在精制過(guò)程中會(huì)導(dǎo)致苯乙烯損失、管道堵塞，造成生產(chǎn)成本升高。因此，需要在苯乙烯中添加阻聚劑［2－3］。

苯乙烯精餾阻聚劑已經(jīng)歷了數(shù)次更新?lián)Q代［4－5］，20世紀(jì)70 ～80 年代使用的第一代阻聚劑以2，4－二硝基苯酚（DNP)、對(duì)苯二酚（HQ)和苯醌為代表，這類阻聚劑的毒性較大、阻聚效率較低、耐熱性差、對(duì)環(huán)境污染嚴(yán)重，目前已很少使用;20世紀(jì)80年代后，通過(guò)在DNP結(jié)構(gòu)中引入甲基、乙基和丁基等基團(tuán)，使其毒性降低，并且在苯乙烯中的溶解度提高，如2，6－二硝基對(duì)甲酚（DNPC)和4，6－二硝基 －2 －仲丁基苯酚（DNBP)等［6－7］;20 世紀(jì) 90年代以來(lái)，一些新型高效的低毒阻聚劑［8－16］開(kāi)始在苯乙烯裝置上使用，這些阻聚劑多由2～3種組分復(fù)配而成，阻聚效率明顯高于DNBP或DNPC，用量也進(jìn)一步減少，從而降低了生產(chǎn)成本。

由于苯乙烯的生產(chǎn)條件不盡相同，有必要考察不同溫度下阻聚劑的阻聚效果，以期延長(zhǎng)苯乙烯生產(chǎn)裝置的運(yùn)行周期及解決苯乙烯運(yùn)輸過(guò)程中容易發(fā)生自聚的問(wèn)題［17－20］。

本工作采用膨脹計(jì)法，在不同溫度下評(píng)價(jià)了HQ、對(duì)叔丁基鄰苯二酚（TBC)、DNBP、高效阻聚劑（PI－70)等阻聚劑以及復(fù)配阻聚劑對(duì)苯乙烯的阻聚效果。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 試劑

苯乙烯：AR，天津市大茂化學(xué)試劑廠;HQ：AR，上海凌峰化學(xué)試劑有限公司;TBC，DNBP，PI－70：工業(yè)級(jí)，遼陽(yáng)鼎鑫化工有限公司;偶氮二異丁腈（AIBN)：CP，上海試四赫維化工有限公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

采用膨脹計(jì)對(duì)單組分阻聚劑HQ、TBC、DNBP、PI－70以及復(fù)配阻聚劑的阻聚效果進(jìn)行考察。

稱取一定量精制后的引發(fā)劑AIBN、阻聚劑加入到膨脹計(jì)的安瓶中，再用量筒加入適量精制后的苯乙烯，將膨脹計(jì)的毛細(xì)管與安瓶連接好后放入恒溫水浴中，到達(dá)預(yù)定的溫度后記錄毛細(xì)管液面上升的最高高度，之后每5 min或10 min記錄一次毛細(xì)管液面的高度，直至液面停止下降為止，并恒定1 h。

1.3 數(shù)據(jù)處理

膨脹計(jì)法的原理是利用聚合過(guò)程中體積收縮與轉(zhuǎn)化率的線性關(guān)系。通過(guò)測(cè)定聚合體系體積的變化計(jì)算苯乙烯的轉(zhuǎn)化率（X)。轉(zhuǎn)化率由式（1)計(jì)算：

式中，r為毛細(xì)管內(nèi)徑，cm;Δh為毛細(xì)管的高度差，cm;V0為體系的初始體積，mL;ρ1，ρ2分別為苯乙烯和聚合物的密度，g/cm3。

通過(guò)毛細(xì)管液面高度的變化計(jì)算苯乙烯的轉(zhuǎn)化率，再由轉(zhuǎn)化率對(duì)時(shí)間做圖。苯乙烯轉(zhuǎn)化率越低，阻聚效果越好;阻聚時(shí)間越長(zhǎng)，阻聚效果越好。

2 結(jié)果與討論

2.1 60℃時(shí)阻聚劑對(duì)苯乙烯阻聚效果的評(píng)價(jià)

60℃時(shí)不同阻聚劑對(duì)苯乙烯的阻聚效果見(jiàn)圖1～4。由圖1可見(jiàn)，HQ 的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3.0×10－4時(shí)對(duì)苯乙烯的阻聚效果較好。由圖2可見(jiàn)，TBC的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4.0×10－4時(shí)對(duì)苯乙烯的阻聚效果較好。由圖3可見(jiàn)，DNBP的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5.0×10－4時(shí)對(duì)苯乙烯的阻聚效果較好。由圖4可見(jiàn)，PI－70的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3.5×10－4時(shí)對(duì)苯乙烯的阻聚效果較好，但隨阻聚劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加阻聚效果反而降低。苯乙烯的阻聚效果較好。由圖16可見(jiàn)，m（TBC)∶m（DNBP)=1∶1時(shí)對(duì)苯乙烯的阻聚效果較好。由圖17可見(jiàn)，m（TBC)∶m（PI－70)=1∶3時(shí)對(duì)苯乙烯的阻聚效果較好。由圖18可見(jiàn)，m（TBC)∶m（DNBP)∶m（PI－70)=2∶2 ∶1時(shí)對(duì)苯乙烯的阻聚效果較好。

圖18 80℃時(shí)TBC－DNBP－PI－70復(fù)配對(duì)苯乙烯的阻聚效果Fig.18 The effect of the complex inhibitor（mass fraction 4.0 ×10 －4)of TBC，DNBP and PI－70 on the inhibition of styrene at 80℃.

對(duì)復(fù)配阻聚劑的比較可知，80℃時(shí)，m（DNBP)∶m（PI－70)=1∶1時(shí)對(duì)苯乙烯的阻聚效果最佳，阻聚的有效時(shí)間達(dá)到500 min以上，苯乙烯轉(zhuǎn)化率在0.2%以下。

2.3 不同阻聚劑對(duì)苯乙烯阻聚效果的綜合比較

60℃時(shí)，TBC－DNBP復(fù)配（m（TBC)∶m（DNBP)=1∶3)與TBC－ PI－70復(fù)配（m（TBC)∶m（PI－70)=1∶3)對(duì)苯乙烯的阻聚效果最佳，阻聚時(shí)間最長(zhǎng);PI－70、DNBP－HQ－TBC復(fù)配（m（DNBP)∶m（HQ)∶m（TBC)=1 ∶1 ∶1)、TBC、DNBP的阻聚效果依次降低。

80℃時(shí)，復(fù)配阻聚劑對(duì)苯乙烯的阻聚效果優(yōu)于單組分阻聚劑，其中 DNBP－PI－70復(fù)配（m（DNBP)∶m（PI－70)=1 ∶1)對(duì)苯乙烯的阻聚效果最佳;HQ －PI－70，HQ －DNBP，TBC － DNBP，TBC－DNBP－PI－70，TBC － PI－70，HQ －TBC復(fù)配對(duì)苯乙烯的阻聚效果依次降低。

3 結(jié)論

（1)60 ℃時(shí)，DNBP（質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5.0×10－4)和PI－70（質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3.5×10－4)對(duì)苯乙烯的阻聚效果較好，阻聚的有效時(shí)間都達(dá)到400 min以上;TBC－DNBP和TBC－PI－70復(fù)配對(duì)苯乙烯的阻聚效果最佳，阻聚的有效時(shí)間都接近600 min。

（2)80 ℃時(shí)，DNBP（質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3.5×10－4)對(duì)苯乙烯的阻聚效果較好，阻聚的有效時(shí)間為250 min;DNBP－PI－70復(fù)配對(duì)苯乙烯的阻聚效果最佳，阻聚的有效時(shí)間接近500 min。

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Evaluation of Inhibitors for Styrene Distillation at Different Temperatures by Dilatometer Method

Wu Xinglin，Shi Tiejun，Zhu Wenjun，Liu Hui

（School of Chemical Engineering ，Hefei University of Technology，Hefei Anhui 230009，China)

Styrene distillation inhibitors，namely hydroquinone（HQ)，4 －tert－butylcatechol（TBC)，4，6－dinitro－2－sec－butylphenol（DNBP)and PI－70，were evaluated by the dilatometer method.The inhibition effects of the inhibitors and their compound inhibitors at 60℃and 80℃were investigated with the inhibitor mass fractions of（3.0 － 5.0) × 10－4.The results showed that for single － component inhibitors，the inhibition effects of DNBP with mass fraction of 5.0 ×10－4and PI－70 with mass fraction of 3.5 ×10－4were good and the effective inhibition time could reach more than 400 min at 60 ℃.The multicomponent inhibitorsm（TBC)∶m（DNBP)1 ∶3 andm（TBC)∶m（PI－70)1 ∶3 were also good in the inhibition and their inhibition times all were close to 600 min at 60℃.Among the single－component inhibitors DNBP with mass fraction of 3.5 ×10－4is the best in the inhibition at 80 ℃ and its effective inhibition time is 250 min.Among the multi－component inhibitors inhibition ofm（DNBP)∶m（PI－70)1∶1 is best and its effective inhibition time can reach about 500 min at 80℃.

dilatometer method;styrene;distillation;inhibitor

1000－8144（2011)04－0397－06

TQ 314.244

A

2010－10－15;［修改稿日期］2011－12－21。

吳星林（1984—)，男，安徽省安慶市人，碩士生。聯(lián)系人：史鐵鈞，電話 0551 －2905158，電郵 stjhfut@163.com。

（編輯 李治泉)