Способ совместного получения изопрена и 3-метилбутена-1

Способ совместного получения изопрена и 3-метилбутена-1

Реферат

 

Использование: в нефтехимии, в частности в производстве мономеров синтетического каучука - изопрена и 3-метилбутена-1. Сущность изобретения: способ совместного получения изопрена и 3-метилбутена-1 предусматривает двухступенчатое дегидрирование изопентана, конденсацию контактного газа первой стадии дегидрирования, стабилизацию полученного конденсата ректификацией с выделением в дистилляте фракции, содержащей C₃-C₄-углеводороды и 3-метилбутен-1. Из последней четкой ректификацией 3-метилбутен-1. Кубовый продукт стабилизации - изопентан - изоамиленовую фракции разделяют на изопентановую, возвращаемую на первую стадию дегидрирования, и изоамиленовую фракцию, подаваемую на вторую стадию дегидрирования.

Изобретение относится к усовершенствованному способу получения совместного получения изопрена и 3-метилбутена-1, которые находят применение в промышленности СК и нефтехимии.

Наиболее близким к заявленному по своей технической сущности является способ получения изопрена и 3-метилбутена-1 двухстадийным дегидрированием изопентана, включающий конденсацию контактного газа первой стадии дегидрирования, стабилизацию полученного при этом контактного газа первой стадии дегидрирования ректификацией с выделением в дистилляте фракции, содержащей углеводороды С₃-С₄, и в кубовом продукте изопентан-изоамиленовой фракции, разделение изопентан-изоамиленовой фракции на изопентановую, возвращаемую на первую стадию дегидрирования, и изоамиленовую фракцию, подаваемую на вторую стадию дегидрирования [1]. Недостатком известного способа является низкое качество получаемого 3-метилбутена-1 (содержание основного вещества не более 80-95 мас.%), повышенные энергозатраты на стадии экстрактивной ректификации.

Целью изобретения является повышение качества 3-метилбутена-1 и снижение энергозатрат.

Данная задача решается заявленным способом совместного получения изопрена и 3-метилбутена-1 двухстадийным дегидрированием изопентана, включающим конденсацию контактного газа первой стадии дегидрирования, стабилизацию полученного при этом контактного газа первой стадии дегидрирования ректификацией с выделением в дистилляте фракции, содержащей углеводороды С₃-С₄, и в кубовом продукте изопентан-изоамиленовой фракции, разделение изопентан-изоамиленовой фракции на изопентановую, возвращаемую на первую стадию дегидрирования, и изоамиленовую фракции, подаваемую на вторую стадию дегидрирования, отличительной особенностью которого является то, что на стадии стабилизации конденсата первой стадии в дистиллят вместе с углеводородами С₃-С₄ отбирают 3-метилбутен-1 и из полученного дистиллята путем четкой ректификации выделяют 3-метилбутен-1.

П р и м е р 1. На дегидрирование подают 150 г/ч изопентановой фракции состава, мас.%: Углеводороды С₁-С₄ 2,16 Изопентан 97,21 н-Пентан 0,63 Процесс проводят в кварцевом реакторе проточного типа, обогреваемом электропечью, с кипящим слоем алюмохромового катализатора (ИМ-2201). Объем загружаемого катализатора 40 см³. Катализатор предварительно разрабатывают в течение 2 ч в токе воздуха при 650^оС и снижают ее постепенно до 580^оС. Опыты проводят циклами. Цикл включает дегидрирование - 15 мин, продувку азотом - 5 мин, постепенное повышение температуры до 650^оС в токе воздуха - 20 мин, регенерацию катализатора в данном режиме - 30 мин, снижение температуры в токе воздуха до 580^оС - 20 мин, продувку азотом - 5 мин. Объемная скорость подачи азота, воздуха и сырья составляет 400 ч^-1.

Получают контактный газ состава 1 мас.%: Водород 3,19 Углеводороды С₁-С₄ 7,44 Изопентан 48,20 Изоамилены 36,30 н-Пентан 1,90 н-Пентен 0,06 Изопрен 2,91 Пиперилен Следы в количестве 149,08 г/ч.

Суммарный выход изопрена и изоамиленов составляет, мас.%: на пропущенный изопентан 40,08 на превращенный изопентан 79,04 Процент сырья, превращенного в кокс, 0,62 мас.%.

Конденсат первой стадии дегидрирования в количестве 141,35 г/ч состава 2 мас.%: Углеводороды С₃-С₄ 5,55 Изопентан 50,88 Изоамилены 35,88 3МБ1 2,37 Изопрен 3,07 Углеводороды С₅ 2,25 подают в колонну стабилизации на отделение 3МБ1 вместе с фракцией углеводородов С₃-С₄. При этом сверху колонны отбирают 21,4 г/час фракции состава 3 мас.%: Углеводороды С₃-С₄ 36,64 3МБ1 9,30 Изоамилены 22,62 Изопентан 28,46 Изопрен 2,48 Углеводороды С₅ 0,50 а снизу отбирают 119,95 г/ч изопентан-изоамиленовой фракции состава 4 мас.%: Изопентан 54,88 Изоамилены 38,24 3МБ1 1,13 Изопрен 3,18 Углеводороды С₅ 2,57 которую подают на экстрактивную ректификацию, где разделяют на изоамиленовую фракцию состава 5 мас.%: Углеводороды С₄ 0,27 Изопентан 1,27 Изоамилены 81,38 н-Пентан 6,09 н-Пентен 0,53 Изопрен 1,46 и изопентановую фракцию, которую возвращают на первую стадию дегидрирования. Дегидрирование изоамиленовой фракции (состав 5) проводят в проточном металлическом реакторе, заполненном промышленным хромкальцийникельфосфатным катализатором (фракция 2-3 мм, объем 40 см³), и помещенном в вертикальную трубчатую печь. Опыты проводят циклами: дегидрирование - регенерация. Изоамиленовую фракцию разбавляют водяным паром в соотношении 1: 20 и со скоростью 144,75 г/ч подают в реактор. На выходе из реакторе получают контактный газ (без учета воды) в количестве 142,96 г/ч состава 6 мас. %: Водород 1,62 Углеводороды С₁-С₅ 5,66 Изопентан 1,26 Изоамилены 46,36 Пиперилен 0,94 н-Пентены 5,66 н-Пентан 6,46 Изопрен 31,94 Циклопентадиен 0,03 Выход изопрена на пропущенные изоамилены составил 38,7 мас. % , на превращенные изоамилены - 88,5 мас.%. Процент сырья, превращенного в кокс - 1,65.

Далее полученную фракцию состава 6 после получения конденсата направляют на экстрактивную ректификацию, где уже выделяют товарный изопрен.

Фракцию, содержащую 3-метилебутен-1 (состав 3), подвергают ректификации, которую проводят на лабораторной колонке периодического действия, в куб которой загружают 500 г указанной фракции и при температуре куба +30^оС и верха - 50^оС отбирают 187 г фракции состава 7 мас.%: Углеводороды С₃-С₄ 97,93 3-метилбутен-1 0,5 Изопентан 1,13 Изопрен 0,03 Изоамилены 0,22 Углеводороды С₅ 0,19 Затем после отбора указанной фракции температуру куба поднимают до 53^оС и верха до 32^оС и отбирают 38 г целевой фракции 3-метилбутена-1 состава 8 мас.%: Углеводороды С₄ 0,14 3-метилбутен-1 97,0 Изопентан 2,78 Изопрен Следы 2-Метилбутен-1 0,04 Пентен-1 0,04 Продукты разложения ДМФА (в частности диэтиламин) в этой фракции отсутствуют.

В кубе колонки остается 275 г фракции состава 9 мас.%: Углеводороды С₄ Следы 3МБ1 3,16 Изопентан 50,59 Изопрен 4,48 Изоамилены 40,97 Др.углеводороды С₅-С₆ 0,8 Выход 3МБ1 на стадии выделения в расчете на полученный конденсат (состава 2) составляет: Ф = 100% = 100% = 47,1% мас где G₃ и G₈ - количество взятой и полученной после ректификации фракций; Х² и Х⁸ - содержание 3МБ1 во фракциях 2 и 8, мас.доли; W₂ и W₃ - скорость накопления конденсата состава 2 и 3, г/ч.

П р и м е р 2. Конденсат первой стадии промышленного процесса дегидрирования в количестве 44978,4 кг/час состава 1 мас.%: Углеводороды С₁-С₂ 0,1 Углеводороды С₃-С₄ 4,0 3МБ1 1,8 Изопентан 58,2 Изоамилены 27,2 Изопрен 2,3 н-Пентены 3,6 н-Пентан 1,2 Пиперилен 1,0 Углеводороды С₆ 0,6 подают в колонну 1, работающую в следующем режиме: Количество теоретических тарелок, шт. 20 Количество теоретических тарелок в укрепляющей части, шт. 10 Флегмовое число 6 Давление, ата: верха 3,2 куба 3,4 Температура, ^оС: верха 40 куба 70,6 питания 65 Снизу колонны 1 отбирают изопентан-изоамиленовую фракцию в количестве 36150,55 кг/час состава 2 мас.%: 3МБ1 0,9 Изопентан 58,5 Изоамилены 30,6 Изопрен 2,51 н-Пентены 4,10 н-Петан 1,43 Пиперилен 1,22 Углеводороды С₆ 0,74 которую направляют на выделение изопентан-изоамиленовой фракции экстрактивной ректификацией, аналогично прототипу и примеру 1.

Сверху колонны 1 отбирают фракцию в количестве 8782,85 кг/ч, состава 3 мас.%: Углеводороды С₃-С₄ 20,48 3МБ1 5,47 Изопентан 57,26 Изоамилены 13,30 Изопрен 1,44 н-Пентены 1,68 н-Петан 0,27 Пиперилен 0,10 которую подают в колонну 2, работающую в следующем режиме.

Количество теоретических тарелок, шт. 20 Количество теоретических тарелок в укрепляющей части, шт. 10 Флегмовое число 15 Давление, ата: верха 8,0 куба 8,2 Температура, ^оС: верха 40 куба 106,4 питания 99,5 Сверху колонны 2 отбирают фракцию в количестве 1837,64 кг/ч состава 4 мас.%: Углеводороды С₃-С₄ 97,84 3МБ1 0,32 Изопентан 1,49 Изоамилены 0,17 н-Пентены 0,13 Изопрен 0,01 Пиперилен 0,04 а снизу колонны 2 отбирают фракцию в количестве 6945,21 кг/час состава 5 мас.%: Углеводороды С₄ 0,01 3МБ1 6,83 Изопентан 72,02 Изоамилены 16,77 н-Пентены 2,09 Изопрен 1,82 Пиперилен 0,12 н-Пентан 0,34 которую направляют в колонну 3, работающую в следующем режиме: Количество теоретических тарелок, шт. 55 Количество теоретических тарелок в укрепляющей части, шт. 35,5 Флегмовое число 40 Давление, ата верха 2,0 куба 3,1 Температура, ^оС верха 40 куба 61,5 питания 57 Сверху колонны 3 отбирают товарную фракцию 3МБ1 в количестве 479,38 кг/час, состава 6 мас.%: 3МБ1 96,06 Изопентан 3,66 Углеводороды С₄ 0,15 Изоамилены 0,06 н-Пентаны 0,07 Изопрен Следы Из куба колонны 3 отбирают изопентан-изоамиленовую фракцию, которую возвращают на стадию дегидрирования.

Выход 3МБ1 на стадии выделения в расчете на полученный конденсат первой стадии составляет: Ф = 100 = 56,88 мас.% Продукты разложения ДМФА в товарной фракции отсутствуют.

Проведение процесса описанным способом позволяет повысить качество получаемого 3МБ1 (содержание основного вещества с 80-95 до 964-97 мас.%, продукты разложения ДМФА отсутствуют) и снизить энергозатраты на стадии экстрактивной ректификации (за счет уменьшения потока и упрощения его состава, поступающего на стадию ректификации).

Формула изобретения

СПОСОБ СОВМЕСТНОГО ПОЛУЧЕНИЯ ИЗОПРЕНА И 3-МЕТИЛБУТЕНА-1 двустадийным дегидрированием изопентана, включающий конденсацию контактного газа первой стадии дегидрирования, стабилизацию полученного при этом контактного газа первой стадии дегидрирования ректификацией с выделением в дистилляте фракции, содержащей углеводороды C₃-C₄, и в кубовом продукте изопентан-изоамиленовой фракции, разделение изопентан-изоамиленовой фракции на изопентановую, возвращаемую на первую стадию дегидрирования, и изоамиленовую, подаваемую на вторую стадию дегидрирования, отличающийся тем, что на стадии стабилизации конденсата первой стадии дегидрирования в дистиллят вместе с углеводородами C₃ - C₄ отбирают 3-метилбутен-1 и из полученного дистиллята путем четкой ректификации выделяют 3-метилбутен-1.