Способ получения изопрена

Способ получения изопрена

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (191 (П1 (б(1 4 C 07 С ll/18 !/20

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К ASTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ с (21) 3309302/23-04 (22) 12.06.81 (46) 30.03,87. Бюл. Ф 12 (72) О.Е. Баталии, А.С. Дыкман, Г.Ф. Балханова, 3.И. Рубинштейн, В.М. Беляев, В.Ф. Москальцов, А.А. Яковенко, Н.Н. Назарова, "Н.Я. Жирнов, Н.В. Галибин, В.В. Орляиский, Л.В. Шпанцева и А.В. Шкребтан (53) 547.315.2(088.8) (56) Огородников С.К. и Идлис Г.С.

Производство изопреиа. Л.: Химия, 1973, с. 36-38.

Там me, с. 58-64.

Авторское свидетельство СССР

У 1188158 кл. С 07 С 11/18, 09.02.81 (непубликуемое). (54)(57) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ИЗОПРЕНА путем расщепления смеси 4,4-диметил-1,3-диоксана с 0,3-6 мас.7 метилдигидропирана на кальцийборфосфатном катализаторе при температуре 250400 С в присутствии водяного пара, о отличающийся тем, что, с целью повышения производительности и селективности,процесса, в исходное сырье дополнительно добавляют 0 510 мас".7 изопропенилэтилового спирта.

1300020 д з в

5 о с в е

10 с м

1

Изобретение относится к нефтехимической технологии, точнее к способу получения изопрена путем расщепления циклических эфиров и спиртов на кальцийфосфатсодержащих катализаторах, и может найти применение в промышленности синтетического каучука.

Известны способы получения изопрена путем расщепления 4,4-диметил-1,3-диоксана (ДМД) на твердых ката лизаторах в присутствии водяного пара при повышенных температурах, нао пример при 225-350 С.

В зависимости от эффективности катализатора и условий его эксплуатации конверсия Д4Д колеблется в интервале 17,1-90,2 а выход изопрена на разложенный ДМД от ll до 99Х.

При разложении ДМД в качестве побочных продуктов образуются изобутилен, метилентетрагидропиран (МТГП), метилдигидропиран (МДГП), изопропенилэтиловый спирт (ИПЭС) в количестве от 0,5 до 30Х в зависимости от типа катализатора и условий его эксплуатации.

Известен промьппленный способ получения изопрена путем расщепления МДМ на кальцийфосфатном катализаторе

КДВ-15 при повышенной температуре, предпочтительно 370-390 С, и присутствии водяного пара.

Процесс обычно проводят при разбавлении исходного сырья водяным 35 паром I:2 по весу и объемной скорос-.

-4 ти подачи сырья 1,2 ч, В этих условиях глубина конверсии ДМД равна

90-92Х, выход изопрена на разложенный ДМД 47,0-51,0 вес.X. 40

Из каталнзатов расщепления, ДМД выделяют поток "возвратного ДМД", который содержит ИПЭС (19,7X).

При совместном расщеплении Д1Щ и 45

ИПЭС увеличивается выход ИПЭС по сравнению с расщеплением чистого ДМД.

Наличие больших количеств ИПЭС в катализате ввиду низкого; коэффициента его извлечения приводит к значительным потерям спирта в цехе выделения изопрена и высоким затратам энергоресурсов. Кроме того, ИПЭС ввиду большой реакционной способности связывает часть формальдегида и других соединений в высококипящие побочные продукты, что также приводит к потерям сырья. Так как образование больших количеств ИПЭС связано со слабой егидратирующей активностью каталиатора, то для снижения его выхода промышленности либо повышают темпеатуру эксплуатации, либо снижают бъемную скорость подачи сырья. Поледнее в производных условиях приодит к снижению производительности диницы реакторного объема.

Наиболее близким к предлагаемому о технической сущности и достигаеому результату является способ поучения изопрена путем расщепления меси 4,4-диметил-1,3-диоксана с етилдигидропираном (0,2-10 вес,X) на кальцийфосфатсодержащих катализаторах, например на кальцийборфосфатном катализаторе при 250-400 С в присутствии водяного пара.

Процесс проводят при объемной

-М скорости подачи сырья 1,0 ч, раэбавлении исходного сырья 1:2 по ве-" су. Конверсия ДМ31 согласно этому способу составляет 45,4-97,0Х в зависимости от температуры проведения процесса.

Недостатком известного способа является большой выход ИПЭС (до

10,00 вес.X) и связанное с этим снижение выхода изопрена.

Цель изобретения - повышение производительности и селективности процесса.

Поставленная цель достигается . предлагаемым способом получения изопрена путем расщепления смеси

4,4--диметил-l,3-диоксана с 0,36 мас.Х метилдигидропирана и 0,510 мас.Х изонропенилэтилового спирта на кальцийборфосфатном катализаторе о при 250-400 С в присутствии водяного пара.

Отличие способа заключается в том, что в исходное сырье дополнительно добавляют 0,5-10 мас.Х изопропенилэтилового спирта.

В таблице приведены показатели процесса получения изопрена по примерам 1-19. Разбавление сырье: вода=

1:2 по весу.

Пример 1. На 24 см кальцийборфосфатного катализатора КВФ-76, содержащего, мас.Х: Са0 50-84; P 0

43,11; Cj. О,lб, В Оз 0,025, вода остальное, осуществляют процесс получения изопрена путем расщепления ДМД о в атмосфере водяного пара при 250 С с регенерациями (выжиг кокса) после каждого цикла контактирования (2 ч).

1300020

Объемная скорость подачи сырья

-1 -1

l,0 ч, воды 2,0 ч, давление атмосферное.

На основе аналитических данных рассчитывают состав контактного газа (катализата). Результаты опыта приведены в таблице (опыт 1).

Пример 2. Процесс получения изопрена осуществляют на том же ка- 1{) тализаторе и в тех же условиях, как описано в примере 1, однако в качестве сырья используют смесь, содержащую 99,7 мас.% ДМД и 0 3 мас.% МДГП.

Результаты испытаний приведены в 15 таблице (опыт 2).

Пример 3. Процесс получения изопрена осуществляют на том же катализаторе и в тех же условиях, как описано в примере 1, эа исключением того, что в качестве сырья используют смесь, содержащую 99,5 мас.Ж ДМД и

0,5 мас.Ж ИПЭС.

Результаты испытаний приведены в таблице (опыт 3). 25

Пример 4. Процесс получения изопрена осуществляют по примеру 1, за исключением того, что объемная скорость подачи сырья составляет

1,15 ч ЗО

Результаты испытаний приведены в таблице (опыт 4), Пример 5. Процесс получения изопрена осуществляют на том же катализаторе и в тех же условиях, как описано в примере 4, за исключением того, что в качестве сырья используют смесь, состоящую из 99,7 мас.Ж ДМД и 0,3 мас.Ж МДГП.

Результаты испытаний приведены в 40 таблице (опыт 5).

Пример 6. Процесс получения изопрена осуществляют на том же катализаторе и в тех же условиях, как описано в примере 4, однако в качест-45 ве сырья используют смесь, состоящую из 99,5 мас.X ДМД и 0,5 мас.% ИПЭС.

Результаты испытаний приведены в таблице (опыт 6).

Пример 7. Процесс получения изапрена осуществляют на том же катализаторе и в тех же условиях, как описано в примере 4, за исключением того, что в качестве сырья использу- 55 ют смесь состоящую из 99,2 мас.Ж

ДМД, 0,3 мас.% МДГП и 0,5 мас.X ИПЭС.

Результаты испытаний приведены в таблице (опыт 7).

Пример 8. Процесс получения изопрена осуществляют на том же катализаторе и в тех же условиях, как описано в примере 1, за исключением того,что температура контактирования 320 С, объемная скорость подачи сырья 1,50 ч

Результаты испытаний приведены в таблице (опыт 8).

Пример 9. Процесс получения изопрена осуществляют на том же катализаторе и в тех же условиях, как описано в примере 8, за исключением того, что в качестве сырья используют смесь, состоящую из 94,9 мас.%

ДМД и 5,1 мас.% ИПЭС.

Результаты испытаний приведены в таблице (опыт 9).

Пример 10. Процесс получения изопрена осуществляют на том же катализаторе и в тех же условиях, как описано в примере 8, эа исключением того, что объемная скорость подачи сырья l 70 ч

Результаты испытаний приведены в таблице (опыт IO).

Пример ll; Процесс получения изопрена осуществляют на том же катализаторе и в тех же условиях, как описано в примере 10, за исключением того, что в качестве сырья используют смесь, состоящую из 97,2 мас.Ж

ДМД и 2,8 мас.X МДГП.

Результаты испытаний приведены в таблице (опыт 11).

Пример 12. Процесс получения изопрена осуществляют на том же ка- . тализаторе и в тех же условиях, как описано в примере 10, за исключением того,что в качестве сырья используют смесь, состоящую из 94,9 мас.Ж

ДМД и 5,1 мас.X ИПЭС.

Результаты испытаний приведены в таблице (.опыт 12).

Пример 13. Процесс получения изопрена осуществляют на том же катализаторе и в тех же условиях, как описано в примере 10 однако в качестве сырья используют смесь, состоящую из 92,2 мас.X /MAL,2,7 мас.Ж

МДГП и 5,1 мас.X ИПЭС.

Результаты испытаний приведены в таблице (опыт 13).

Пример 14. Процесс получения изопрена осуществляют на том же катализаторе и в тех же условиях, как описано в примере 1, за исключением того, что температура контактирова" о б

Анализ данных, приведенных в таблице, показывает, что совместное расщепление ДМД и МДГП не изменяет конверсию ДМД и в то же время не снижает выхода ИПЭС (опыты 1 и 2, 4 и 5, 10 и ll, 16 и 17).

При увеличении объемной скорости подачи ДМД уменьшается конверсия ДМД, с снижается выход изопрена и увеличивается выход ИПЭС (опыты 1 и 4, 8 и 10, 14 и 16). В опытах 2 и 5, 8 и li, 14 и 17 показано, что добавка МДГП и ДМД не приводит к сохранению конверсии диоксана на постоянном уровне при увеличении объемной скорости.

Соответственно в опытах 3 и 6, 9 и. 12, 15 и 18 показано, что добавление ИПЭС в ДМД также не приводит к сохранению конверсии диоксана на постоянном уровне при увеличении объемной скорости подачи сырья, кроме того при этом происходит еще снижение выхода изопрена.

Преимущества предлагаемого способа заключаются в том, что при совместном расщеплении ДМД и МДГП и ИПЭС повышение объемной скорости подачи сырья не приводит к снижению конверсии ДМД и выхода изопрена. Однако при этом снижается выход ИПЭС. Так, о например, при 250 С и подаче ДМД

1,0 ч конверсия составляет 55 4Х, а содержание изопрена 24,28Х (опыт 1).

Повьппение объемной скорости до 1,15 приводит к снижению конверсии до

52,4%, содержанию изопрена до 22,76Х (опыт 4). При совместном расщеплении

ДМД, ИПЭС и МДГП (опыт 7) конверсия

Д14Щ такая же, как и в примере 1, -Ф хотя объемная скорость вьппе (!,15 ч вместо 1,0 ч ), а содержание изопрена также выше, чем в примере 1.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет повысить производительность процесса эа счет увеличения объемной скорости подачи сырья и повысить селективность расщепления ДМД эа счет снижения выхода ИПЭС.

5 130002 ния 400 С и объемная скорость подачи сырья 4,00 ч .

Результаты испытаний приведены в таблице (опыт 14).

Пример 15. Процесс получения изопрена осуществляют на том же катализаторе и в тех же условиях, как описано в примере 14, эа исключением того, что в качестве сырья используют смесь, состоящую иэ 10

90,0 мас.% /фЩ и 10,0 мас.Х ИПЭС.

Результаты испытаний приведены в таблице (опыт 15).

Пример 16. Процесс получения изопрена осуществляют на том же катализаторе и в тех же условиях, как описано в примере 14, эа исключением того что объемная скорость подачи сырья составляет 4,25 ч .

Результаты испытаний приведены 20 в таблице (опыт 16).

Пример 17. Процесс получения иэопрена осуществляют на том же катализаторе и в тех же условиях, как описано в примере 16„ за исключе- 25 нием того, что в качестве сырья используют смесь, состоящую из 94,0Мас.Х

ДМД и 6,0 мас.X МДГП.

Результаты испытаний приведены в таблице (опыт 17). 30

Пример 18. Процесс получения иэопрена осуществляют на том же катализаторе и в тех же условиях, как описано в примере 16, однако в качестве сырья используют смесь, сос- 35 тоящую иэ 90,0 мас.Х ДМД и 10,0 мас.Х

ИПЭС..

Результаты испытаний приведены в таблице (опыт 18).

П. р и м е р 19. Процесс получения 40 изопрана осуществляют на том же катализаторе в тех же условиях, как описано в примере 16, эа исключением того что в качестве сырья используют смесь, состоящую из 84,0 мас.Х ДМД, 15

6,0 мас.Х МДГП и ГО,О мас.% ИПЭС.

Результаты испытаний приведены в таблице (опыт 19).!

300020

Состав сырья, мас.X

ТемпеОпыт, )р

Конверсия дИД, 2

Содеряанне основных продуктов в контактном газе, мас. Х

Объемная ратура контак скорость подачи

Патон- Иэобу- ИДГП ИПЭС Кокс рен тнлен тнровання, С сырья, ч

250

24,28 2,13 2,82 5,42 0,20

55,4

1,00

1 ДИД 100,0

2 ДИД 99,7, ИДГП 0,3

2,)5 2,!3 5,45 0,21

55,4

24,52

24,13

250

I,00

3 Д)Д 99,5, ИПЭС 0,5 250

2,14

55,3

1,00

52,4

250

22,76 1,99!,15

250

52,3 22,86 2,00

I,I5

250

52,0

22,45 2,00

I,l5

7 д.)Д 99,2> ИДГП 0,3

ИПЭС 0,5

24,59 2,11 2,82 5,41 0,19

250

5,5

I,15

48,06 3, 79 1, 52 0,89 0,45

1,50

320

94,6 320

47,02 3,80 ),55 2;29 0,38

46,75 3,67 1,57 1,39 0,40

47,48 3,68 1,59 1,42 0,40

45,90 3,67 1,58 2,39 0,34

94,3

1,50

320

I,70

92,5

320

92,5!,70

320

91,8

1,70

13 18)Д 92,2, ИДГП 2,7, ИПЗС 5,1

48,64 3,79. 1,54 0,95 0,39

320

l,70

94,7

14 ДИД 100,0

400

4,00

96,9

I5 le 90,0, ИПЭС 10,0 400

4,00

96,6

16 Д"Щ 100,0

400

4,25

94,7

17 ДИД 94,0, 18 ЩД 90,0, ИДГП 6,0

400

4,25

94,8 . 48,72 3,82

ИПЗС )0,0 400

4,25

93,6

46,30 3,80

l9 ДИД 84,0, ИДГП 6,0, ИПЭС 10,0

4,25

96,8 49,84 3,92 1,38 0,87 0,52

Составитель Г. Гуляева

Редактор В. Ковтун Техред А.Кравчук Корректор Л. Патай

Заказ lll8/25 Тираж 372 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1!3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

4- ДИД 100,0

5 ДЯД 99,7 ° ИДГП 0,3 б ДИД 99,5, ИПЭС 0,5

8 йЩ 100,0

9 ДИД 94,9, ИПЭС 5,1

10 ДИД 100,0

11 ДИД 97,2, ИДГП 2,8

)2. УЯ 94,9, ИПЭС 5,1

49,20 3,94

48,09 3,97

47,92 3,79

2,84 5,56 0,19

2,72 5,45 0,)8

2,73 5,45 . 0,)8

2,74 5,59 0,17

l,35 0,84 0,76

1,40 2,63 0,53

1,42 1,38 0,65

I>,44 l,42 0,65

l,44 3,28 . 0,40