Способ получения уксусного и кретонового альдегидов путем парофазной гидратации ацетилена

Способ получения уксусного и кретонового альдегидов путем парофазной гидратации ацетилена

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

№ 138607

Класс 12о, 7юз

120, 703 б; С С 1д

Г» с- -1»

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛ6СТВУ

Подписная :pynna Л% 50

Ю. А. Горин, А. Н. Троицкий, А. Н. Макашина, И. К. Горн, Н. Л. Деревягина, Б. В. Мамонтов, В. М. Светозарова, Л. М. Терещенко, Л. П. Петров, Н. В. Швецов, В. В. Шеховцев, М. М. Шатова, T. Ф. Туркина и М. С. Партутина

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ УКСУСНОГО И КРОТОНОВОГО

АЛЬДЕГИДОВ ПУТЕМ ПАРОФАЗНОЙ ГИДРАТАЦИИ АЦЕТИЛЕНА

Заявлено 22 августа 1960 г. за № 677298/23 в Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Опубликовано в «Бюллетене изобретений» ¹ 11 за 1961 г.

Известен способ гидратации ацетилена с применением в качестве катализатора смеси фосфатов кальция и кадмия, при этом в качестве основного продукта реакции получают уксусный альдегид.

Предлагаемый способ совместного получения уксусного и кротонового альдегидов основан на парофазной гидратации ацетилена при

340 — 400 с применением в качестве катализатора смеси орто- и пирофосфатов кальция и кадмия, Наличие в составе катализатора определенного количества пирофосфатов (15 — 25 /о) повышает его избирательную способность в отношении альдегидов и приводит к снижению выхода масла и кокса, отлагающегося на катализаторе в течение цикла контактирования. Катализатор должен содержать 75 — 85 /о средних и 25 — 15о/о кислых ортофосфатов. В условиях высоких температур, при которых ведется процесс гидратации ацетилена (350 — 400 ), кислые фосфаты переходят в пирофосфаты, содержание которых в катализаторе соответственно составляет 15 — 25%.

Катализатор готовят из смеси растворов чистых нитратов кадмия и кальция или из смеси растворов нитрата кадмия и ацетата кальция путем осаждения смесью двух- и трехзамещенных фосфатов аммония взятых в соотношении, обеспечивающем получение катализатора, состоящего из 15 — 16 /о (вес) фосфата кадмия и 85 — 84% (вес) фосфата кальция.

Процесс гидратации осуществляют при скорости ацетилена 150—

250 л/л катализатора в час в ичтервале температур 340 — 400 и при разбавлении ацетилена водяным паром в объемном соотношении

1: 10 — 1: 7. Степень конверсии ацетилена составляет около 50%. Температуру контактных газов в течение цикла контакт рования постепенно повышают от 340 — 350 в начале цикла до 390 -400 в конце цикла. Длительность одного цикла контактирования 60 — 0 час. Выход альдегидов на прореагировавший ацетилен составляет 89 — 90% для уксусного альдегида и 6 — 7% для кротонового альдегида. Производительность по альдегиду в зависимости от объемной скорости ацетилена равна 140 †2 л/л катализатора в час. После цикла контактирования следует цикл окислительной регенерации катализатора, заключающийся в выжигании кокса и смол, отложившихся на катализаторе, в токе смеси воздуха с водяным паром. Регенерацию проводят при 400 — 450 и объемном соотношении воздух: пар от 1: 10 в начальный период до 1: 5 в конечный. Продолжительность цикла регенерации

10 — 12 час. П ри дезактивации кадмий-кальцийфосфатного катализатора (в результате длительной работы или под влиянием перегревов) последний может быть химически регенерирован растворением в азотной кислоте с последующим осаждением смесью фосфата аммония с аммиаком, взятых в соответствующем соотношении. Активность регенерированного катализатора не отличается от активности свежеприготовленного.

В случае необходимости выход кротонового альдегида (считая на прореагировавший ацетилен) может быть увеличен до 8 — 10% при соответствующем уменьшении выхода уксусного альдегида. С этой целью степень разбавления ацетилена водяным паром снижают до соотношения 1: 6, в ледствие чего степень превращения ацетилена повышается до 55 — 60%. Весьма существенным моментом, обеспечивающим безопасность проведения процесса в производственных условиях, является способ приготовления исходной смеси ацетилена = перегретым водяным паром. Приготовление смеси производят посредством ввода ацетилена в линию перегретого водяного пара, причем труба, подводящая ацетилен, в месте соединения ее с трубопроводом перегретого водяного пара окружается муфтой, через которую пропускают холодную воду, за счет чего достигается охлаждение стенок трубы и устраняется возможность взрывного распада ацетилена под влиянием нагретой поверхно.=ти.

Так как процесс гидратации ацетилена протекает с значительным тепловым эффектом, то возникает необходимость интенсивного отвода. тепла из зоны реакции (во избежание повышения темперагуры контактирования и перегрева катализатора). С этой целью слой катализатора делят на несколько частей (секций), отделенных друг от друга пространством, не одержащим катализатора. При прохождении нагретой смеси ацетилена с водяным паром через секцию с катализатором происходит превращение части ацетилена в альдегид и выделяется соответствующее количество тепла. Охлаждение контактных газов до начальной температуры осуществляется за счет испарения воды, впрыскиваемой в пространство между секциями. При этом установлено, что съем тепла указанным способом можно производить при степени превращения ацетилена (в каждой секции) около 5%.

Таким образом, для достижения общей конверсии ацетилена в 50% требуется 10 секций.

Схема предлагаемого ступенчатого реактора представлена на чертеже.

Реактор выполнен в виде вертикального цилиндрического àïïàрата 1, в котором смонтировано (О секции, =остоящих из полок 2 для — 3—

¹ 135607

Предмет изобретения

1. Способ получения уксусного и кротонового альдегидов путем парофазной гидратации ацетилена на катализаторах, состоящих из фосфатов кальция и кадмия, отличающийся тем, что, с целью интенсификации процесса, в качестве катализаторов используют смесь орто- и пирофосфатов кальция и кадмия.

2. Прием выполнения способа по п. 1, о тл и ч а ю щ и йс я тем, катализатора механических форсунок для распыления воды 8 и колпачковых тарелок. 4. Смесь ацетилена с перегретым водяным паром через штуцер 5 иоступает в первую секцию реактора и проходит через слой катализа ра б, расположенного на полке 2, при этом происходит частичная койверсия ацетилена и температура паро-газовой смеси повышается. Для того, чтобы охладить паро-газовую смесь до начальной температуры, в пространство, расположенное ниже полок 2 через форсунки 8, непрерывно впрыскивают воду, которая, смешиваясь с горячими газами, испаряется и охлаждает их до температуры, с которой газы должны поступать в следующую секцию контактного аппарата. Для того, чтобы исключить возможность попадания капельножидкой воды на катализатор следующей секции (при попадании жидкой воды на нагретый катализатор происходит его растрескивание и измельчение в пыль), ниже форсунок 8 помещают колпачковые тарелки 4, выполняющие роль каплеотбойника и испарителя капельножидкой воды, не успевшей испариться в газовом пространстве. Наряду с этим наличие колпачковых тарелок улучшает условия смешения газов и съема тепла реакции. Охлаждение контактных газов между полками 2 может производиться также за счет глухих элементов, охлаждаемых циркулирующей водой. В последующих секциях реактора процесс контактирования и охлаждения паро-газовой смеси повторяется в той же последовательности, По выходе из реактора контактные газы проходят котел-утилизатор и систему конденсации альдегидов и воды и промывную колонку 7. Непрореагировавший ацетилен после отмывки водой от следов уксусного альдегида смешивают со свежим ацетиленом и вновь возвращают в реактор.

Применение в технологической схеме ступенчатого реактора позволяет значительно интенсифицировать процесс гидратации, обеспечивает достаточно высокую конверсию ацетилена и производительность по альдегиду.

Пример 1. В течение 72 час через реактор пропускают 1080 и,из ацетилена с средней объемной скоростью 150 л/л катализатора в час.

Температура реакции 350 †4, молярное соотношение ацетилен: водяной пар = 1: 8,5. Для съема тепла реакции в контактный аппарат вводят на каждый моль ацетилена 1,5 моля воды. Средняя конверсия ацетилена 50 2%

В результате реакции получают 960 кг уксусного альдегида (выход 90,2% ), 55 кг кротонового альдегида (выход 6,5% ) . В качестве побочного продукта с выходом 0,7% получают уксусную кислоту.

Производительность катализатора по сумме альдегидов около

140 г/л катализатора в час. Регенерация катализатора в токе смеси воздуха с водяным паром проходит в течение 5 час при 140 и соотношении воздух: пар = 1: 10, и в течение 5 час при 450 и соотношении воздух: пар = 1: 5.

¹ 138607

Редактор С. А. Барсуков Техред А. Л.,Сосина .Корректор Н. В. Щербакова

Объем 0,44 изд, л, .Цена 9 коп

Формат бум. 70Х108 /i6

Тираж 700

ЦБТИ при Комитете по.делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, Центр М. Черкасский пер., д..2/6

Подп. к печ. 28Х!!!-61 г

Зак. 7982

Типография ЦБТИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР, Москва, 11етровка, 14, что, с целью отвода избыточного тепла реакции и более полной конверсии ацетилена, реакция его гидратации проводится ступенчато с отнятием тепла реакции между ступенями, на которых проводится гидратация, путем впрыскивания и испарения воды или посредсгвом глухих элементов, охлаждаемых водой.