Способ получения изопрена

Способ получения изопрена

Реферат

 

Изобретение относится к нефтехимии, в частности к получению изопрена, который используется для получения каучука в органическом синтезе. Цель - упрощение технологии процесса и снижение себестоимости изопрена. Получение ведут путем жидкофазного взаимодействия формальдегида с изобутиленом и триметилкарбинолом в присутствии катализатора в системе из двух последовательно соединенных реакторов газлифтного типа. Процесс в первом реакторе ведут в адиабатическом режиме при дополнительной циркуляции реакционной массы в межтрубном пространстве и подаче в трубное пространство раздельными потоками изобутилена и смеси катализатора с формалином и триметилкарбинолом, предварительно нагретых до 75-90^oС. Предпочтительно процесс в первом реакторе ведут при 90-105^oС и 20-25 атм, а во втором реакторе - в изотермическом режиме при 155-170^oС и 15-19 атм. Выход изопрена на загруженный формальдегид 74,5 мол.%. 2 з. п. ф-лы.

Изобретение относится к области нефтехимии, а именно к способам получения изопрена из изобутилена и формальдегида. Изопрен находит широкое применение в качестве мономера для получения каучука, по свойствам близкого к натуральному, а также в органическом синтезе. Целью изобретения является упрощение технологии процесса и снижение себестоимости изопрена за счет снижения металлоемкости оборудования, упрощения его обслуживания и повышения производительности процесса. П р и м е р 1. Синтез изопрена осуществляют на опытной установке производительностью 8 кг/ч изопрена в реакторном блоке, состоящем из двух последовательно соединенных реакторов, выполненных из титана марки ВТ1-0. Реактор I ступени адиабатического типа состоит из корпуса диаметром 120 х 8 мм и высотой 6000 мм. Внутри реактора размещены три трубы диаметром 38 х 2,5 мм длиной 5600 мм. Объем реакционной зоны 51 л. Масса реактора 138,9 кг. Реактор такого же реакционного объема по прототипу содержит 7 трубок, из них 6 с рубашками, две трубные решетки и весит 198,1 кг. В каждую из труб через сопла диаметром 0,8-1 мм подают изобутилен, в результате чего объем трубного пространства образует подъемную секцию, а межтрубного отпускную, что обеспечивает внутреннюю циркуляцию реакционной массы. Регулирование температуры в реакторе I ступени осуществляют изменением температуры исходных продуктов, подаваемых в реактор. Реактор II ступени изотермического типа, состоит из семи трубок длиной 6000 мм. Шесть трубок диаметром 25 х 2,5 мм имеют рубашки для обогрева паром, седьмая центральная циркуляционная трубка диаметром 38 х 2,5 мм не имеет обогревающей рубашки. Вверху и внизу трубы соединены крышками объемом 8 л. Объем реакционной зоны 26,4 л. В нижней крышке установлено распределительное устройство для равномерного распределения в трубках реактора реакционной массы, поступающей с I ступени. В нижнюю часть реактора I ступени в течение 24 ч подают предварительно смешанные и подогретые до 90^оС 196,2 кг формалина (содержание формальдегида 34,41 мас. метанола 9,6 мас. остальное вода) и 113,4 кг триметилкарбинола азеотропа (содержание триметилкарбинола 85,8 мас. неидентифицированных компонентов 1,12 мас. остальное вода). Одновременно в линию подачи формалина и триметилкарбинола (ТМК) дозируют катализатор: 204,45 г H₂SO₄ и 18,25 г гексаметилентетрамина (уротропина), а также 2,04 г оксиэтилидендифосфоновой кислоты (ОЭДФК) и 240 кг рециклового водного слоя. Предварительно подогретый до 90^оС изобутилен в количестве 742,56 кг подают отдельно от перечисленных компонентов через распределительные сопла. Температура в реакторе I ступени 105^оС, давление 25 ати, время контакта 40,6 мин. С верха реактора I ступени реакционная масса поступает в нижнюю часть реактора II ступени. Температура в реакторе II ступени 165^оС, время контакта 21 мин, давление 17 ати. В условиях работы реактора основное количество продуктов реакции, непрореагировавший изобутилен, а также вода, вводимая с исходным сырьем и образующаяся в процессе реакции, испаряются и выводятся из реактора в паровой фазе. Верхняя крышка реактора имеет два штуцера для вывода продуктов. Через верхний штуцер выводят парообразные продукты, которые конденсируют и расслаивают на масляный и водный слой. Через боковой штуцер, расположенный на 90 мм выше трубной решетки, выводят жидкую фазу рецикловый водный слой, который после извлечения из него высококипящих побочных продуктов (ВПП) направляют в реактор I ступени. Извлечение ВПП из рециклового водного слоя осуществляют путем смешения его с масляным слоем и последующего расслоения смеси, в результате чего большая часть ВПП переходит в масляный слой. Часть рециклового водного слоя после экстракции ВПП 40 кг выводят из системы. Из масляного слоя после нейтрализации отгоняют изобутилен на ректификационной колонне диаметром 150 мм. Нижняя часть колонны заполнена кольцами Рашига 15 х 15 мм. Высота насадки 6000 мм. Верхняя часть заполнена бусами 6 х 10 мм, высота слоя бус 4600 мм. Режим работы колонны: давление 2 ати, температура куба 85-86^оС, температура верха 15-20^оС, флегма 1,5. Отогнанный изобутилен направляют в реактор I ступени. Получено 306,99 г дебутанизированного масляного слоя, содержащего 40,12 мас. изопрена и 110,11 г водного слоя. Состав продуктов реакции определяют хроматографическим методом анализа, формальдегид потенциометрическим титрованием. Конверсия формальдегида 99,8% Выход изопропена на загруженный формальдегид 80,5 мас. П р и м е р 2. Методика проведения опыта и реакционная аппаратура, как в примере 1. В течение 24 ч в нижнюю часть реактора I ступени подают предварительно смешанные и подогретые до 85^оС 345,53 кг формалина (содержащие формальдегида 35,0 мас. метанола 9,6 мас. остальное вода) и 636,48 кг триметилкарбинола-азеотропа (содержание ТМК 83,5 мас. неидентифицированных компонентов 0,5 мас. остальное вода). Одновременно в линию подачи формалина и ТМК дозируют катализатор: 686 г Н₂SO₄ и 145 г 20%-ного водного раствора аммиака, а также 6,08 г ОЭДФК и 288 кг рециклового водного слоя. Предварительно подогретый до 85^оС изобутилен в количестве 1071 кг подают в реактор через распределительные сопла. Температура в реакторе I ступени 100^оС, давление 22 ати, время контакта 23 мин. Температура в реакторе II ступени 170^оС, давление 19 ати, время контакта 11,9 мин. Продукты реакции выводят с верха реактора II ступени. Получено 524,73 кг дебутанизированного масляного слоя, содержащего 41,02 мас. изопрена и 285 кг водного слоя, 200 кг рециклового водного слоя после экстракции ВПП выводят из системы. Конверсия формальдегида 99,3% Выход изопропена на загруженный формальдегид 78,0 мол. П р и м е р 3. Методика проведения опыта и реакционная аппаратура, как в примере 1. В течение 24 ч в нижнюю часть реактора I ступени подают предварительно смешанные и подогретые до 75^оС 177,67 кг формалина (содержание формальдегида 34,6 мас. метанола 9,6% остальное вода) и 114,24 кг триметилкарбинола-азеотропа (содержание ТМК 84,7 мас. неидентифицированных компонентов 0,1 мас. остальное вода). Одновременно в линию подачи формалина и ТМК дозируют катализатор: 240 г Н₂SO₄ и 21 г уротропина, а также 2,4 г ОЭДФК и 288 кг рециклового водного слоя. Предварительно подогретый до 75^оС изобутилен в количестве 742,56 кг подают в реактор через распределительные сопла. Температура в реакторе I ступени 90^оС, давление 20 ати, время контакта 39,9 мин. Температура в реакторе II ступени 155^оС, давление 15 ати, время контакта 20,6 мин. Продукты реакции выводят с верха реактора II ступени. Получено 257,72 кг дебутанизированного масляного слоя, содержащего 40,42 мас. изопрена и 122,0 кг водного слоя, 40 кг рециклового водного слоя после экстракции ВПП выводят из системы. Конверсия формальдегида 99,6% Выход изопрена на загруженный формальдегид 74,5 мол. Из примеров следует, что предлагаемый способ позволяет в более мягких условиях получать изопрен с высокими выходами в менее металлоемких реакторах. Так, расход дорогостоящего титана марки ВТ1-0 на изготовление реактора I ступени снижается на 30% по сравнению с известным способом, снижается также расход титана на изготовление реактора II ступени, так как снижается давление в реакторе. При этом производительность процесса в среднем возрастает в 3 раза с единицы полного объема реактора.

Формула изобретения

1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ИЗОПРЕНА путем жидкофазного взаимодействия формальдегида с изобутиленом и триметилкарбинолом в присутствии катализатора на основе серной кислоты и гексаметилентетрамина или аммиака при повышенных температуре и давлении в системе из двух последовательно соединенных реакторов газлифтного типа, включающий подачу исходных реагентов в трубное пространство первого реактора, циркуляцию реакционной массы в трубном пространстве обоих реакторов, отбор продукции реакции с верха второго реактора и выделение из них изопрена, отличающийся тем, что, с целью упрощения технологии процесса и снижения себестоимости изопрена, процесс в первом реакторе ведут в адиабатическом режиме при дополнительной циркуляции реакционной массы в межтрубном пространстве и подаче в трубное пространство раздельными потоками изобутилена и смеси катализатора с формалином и триметилкарбинолом, предварительно нагретых до 75-90^oС. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что процесс в первом реакторе ведут при 90-105^oС и 20-25 атм. 3. Способ по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что процесс во втором реакторе ведут в изотермическом режиме при 155-170^oС и 15-19 атм.

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 15.02.2003

Номер и год публикации бюллетеня: 8-2004

Извещение опубликовано: 20.03.2004