[发明专利]用于烯键式不饱和单体的多组分阻聚剂

说明书

相关申请的交叉引用

无。

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不适用。

发明背景

本发明涉及多种物质组合物以及使用它们来抑制烯键式不饱和单体的不希望的聚合反应的方法。已知阻聚剂在阻止或降低烯键式不饱和单体的不希望的聚合反应中是有用的，这些单体在它们的制造和使用化学过程的不同阶段被处理。特别地，本发明说明了一种抑制剂和阻滞剂的组合物，以及其在处理这些烯键式不饱和单体中的不希望的聚合反应抑制中的用途。

已经开发了两种类别的化合物以阻止不希望的聚合反应，它们是抑制剂和阻滞剂。抑制剂阻止了聚合反应的发生。然而，抑制剂被迅速消耗。在紧急情况下，当由于机械的或其他原因不能添加更多的抑制剂时，先前添加的抑制剂将被迅速消耗并且然后不希望的聚合反应将会迅速地再发生。阻滞剂减缓了聚合反应速率，但是不如抑制剂有效。然而，阻滞剂通常不被如此快速地消耗，所以它们在紧急情况下更可靠。

烯键式不饱和单体就其本质而言是反应性的，并且它们易于通过自由基聚合反应机理聚合。当处理该烯键式不饱和单体时，不希望的聚合反应经常施加操作担忧或困难，因为聚合物的形成可以导致操作设备的沾污以及潜在性停工。对这些单体的制造、运输和储存是同样的情况。在该制造中涉及蒸馏操作以及回收烯键式不饱和单体时，其中提高的操作温度加速了这些单体的聚合反应，这尤其是一个严重的操作问题。将丙烯腈用作一个实例来说明烯键式不饱和单体的处理，但不限于该实例，制造过程在下面描述。

丙烯腈的制造典型地包括三个阶段：反应、回收、和纯化阶段。在反应阶段，丙烯、氧或空气、以及氨被进料到一个流化催化反应器中。在该反应器中，丙烯经历催化氨氧化反应从而通过与氨和氧在升高的温度下反应来形成丙烯腈。然后在一个水性急冷塔中将产生的含丙烯腈的反应器流出物冷却下来。在该急冷塔中，未反应的氨通过与硫酸中和作为硫酸铵被除去。在该回收阶段，该急冷塔塔顶含丙烯腈流出物在一个吸收塔中经历一个水吸收过程，以在该流束中捕获丙烯腈并且处理挥发性组分。然后，该流出物继续到一个回收塔，在该回收塔中通过该回收塔的塔顶馏出物来回收丙烯腈（作为与氰化氢和水的共沸馏出物）。这种塔顶馏出液之后被传递到纯化阶段。

在该纯化阶段中存在三种设备，这三种设备常规地按以下顺序使用。第一，一个初馏塔被用于从进料中回收氰化氢。第二，一个干燥塔使丙烯腈脱水。第三，一个产品塔产生丙烯腈产品。在该初馏塔中，通过一项常规蒸馏操作将氰化氢分离为一种塔顶馏出液。该初馏塔的底部物被送往一个倾析器以除去水。这个倾析器的有机相被按路径送到该干燥塔，以通过共沸蒸馏操作进一步脱水。将该干燥塔塔顶馏出液再循环回到该初馏塔，并且将这些干燥塔底部物被输送到产品塔。在该产品塔中，除去了重的以及轻的杂质，并且获得了一种商业级丙烯腈作为产品。如使用典型的蒸馏操作一样，该初馏、干燥和产品塔的操作涉及加热以及升高的温度。

作为该烯键式不饱和单体的一种，丙烯腈易于聚合，并且在升高的温度下该聚合反应加剧。在丙烯腈制造中，丙烯腈的聚合反应是不希望的，因为产生的聚合物易于从工艺物料流中沉淀出，沉积在工艺设备表面上并且损害该设备的操作。涉及沾污的丙烯腈聚合反应对制造和加工丙烯腈经常是一个操作担忧，并且在丙烯腈制造中的回收和纯化阶段，它尤其是一个严重的问题。丙烯腈生产者不得不例行使用阻聚剂，以缓和在工艺设备中的聚合反应诱发的玷污，或以在运输和储存过程中稳定丙烯腈。氮氧稳定自由基和对苯二酚（HQ）已经被用来着手解决这些聚合反应。

HQ其自身是对不希望的聚合反应不太理想的一种溶液。作为一种阻聚剂，在抑制这些聚合反应时HQ仅仅是部份有效。此外，HQ是一种有环境担忧的有毒化学品。

氮氧稳定自由基类、氮氧羟胺类、N,N’-二烷基/芳基取代羟胺类、酚类抗氧化剂类、苯二胺类、以及吩噻嗪类是阻止烯键式不饱和单体的不希望的聚合反应的熟知的试剂。例如，使用氮氧稳定自由基作为对烯键式不饱和单体的阻聚剂在美国专利3,744,988中被提及，该专利讨论了使用氮氧自由基类（如HTMPO）来抑制不希望的聚合反应以及在丙烯腈制造中产生的玷污。美国专利4,670,131披露了使用稳定自由基，如氮氧自由基，以抑制烯属化合物的聚合反应。