Способ выделения изобутилена из изобутиленсодержащих углеводородных смесей

Способ выделения изобутилена из изобутиленсодержащих углеводородных смесей

Реферат

 

Способ выделения изобутилена из изобутиленсодержащих углеводородных смесей путем их гидратации при повышенном давлении в присутствии водного раствора кислотного катализатора с получением трет-бутилового спирта и последующей его дегидратации в присутствии инертного не смешивающегося с водой растворителя с получением чистого изобутилена, отличающийся тем, что, с целью упрощения технологии процесса, стадию гидратации осуществляют осуществляют при давления 1 - 50 ати.

Изобретение относится к области нефтехимической технологии, точнее к способам выделения изобутилена из углеводородных смесей, например из изобутиленсодержащих фракций пиролиза, крекинга, дегидрирования углеводородов. Изобутилен находит широкое применение как мономер для получения изобутилена и как сополимер для получения различных полимерных материалов. Выделение изобутилена ректификацией из углеводородных смесей практически невозможно ввиду близости температур кипения изобутилена и других углеводородов С₄, поэтому для их разделения применяют химические методы. Из химических методов выделения изобутилена, основанных на значительно большей его химической активности по сравнению с другими олефинами, распространение нашли сернокислотный по схеме: третичный бутилсульфат __ третичный бутиловый спирт --L изобутилен, метод по схеме: третичный бутилхлорид --L третичный бутиловый спирт --L изобутилен, метод, основанный на алкилировании фенола изобутиленом с последующим деалкилированием третичного бутилфенола, и метод прямой гидратации изобутилена в третичный бутиловый спирт с последующей его дегидратацией, который является наиболее прогрессивным и представляет интерес для дальнейшей разработки [1] Известен способ выделения изобутилена из углеводородных смесей путем гомогенной гидратации содержащегося в них изобутилена в третичный бутиловый спиpт (ТБС) реакцией с водным раствором кислотного катализатора и гомогенной дегидратации ТБС кипячением полученного водного раствора ТБС с отгонкой образующегося изобутилена и последующим рециклом водного раствора на стадию гидратации [2] Стадию гидратации изобутилена проводят путем контактирования каталитически активного водного раствора с исходной углеводородной смесью при температуре 0-65^oС, при повышенном давлении с последующим его снижением до атмосферного и отделением непрореагировавших углеводородов. Стадию дегидратации проводят, нагревая полученный водный раствор ТБС до температуры 80-140^oС. при нормальном или пониженном давлении с отгонкой от кипящего водного раствора образующегося изобутилена. Каталитически активный водный раствор, свободный от ТБС, рециркулируют на стадию гидратации. В качестве катализаторов используют соли металлов Zn, Cd, Fe, кислоты и др. Стадию дегидратации можно осуществлять в присутствии инертного несмешивающегося с водой растворителя. Недостатками способа является: 1 осуществление стадии гидратации и дегидратации при разных давлениях, что приводит к необходимости дросселирования водного раствора после стадии гидратации и последующего его нагнетания. Целью изобретения является упрощение технологии процесса. Поставленная цель достигается описываемым способом выделения изобутилена из изобутиленсодержащих углеводородных смесей, заключающимся в том, что исходную смесь подвергают гидратации в присутствии водного раствора кислотного катализатора при давлении 1-50 ати с получением катализаторного раствора, содержащего третичный бутиловый спирт, и последующей его дегидратацией под давлением 1-50 ати. Отличием способа является проведение стадий гидратации и дегидратации при давлении 1-50 ати. Способ может быть осуществлен по следующей схеме. Изобутиленсодержащую углеводородную смесь контактируют с водным раствором кислотного катализатора при температуре 0-150^oС и давлением 1-50 ати. Далее, полученный водный катализаторный раствор, содержащий трет-бутиловый спирт, дегидратируют при температуре 80-150^oС и давлении 1-50 ати в присутствии инертного несмешивающегося с водой растворителя, при этом объемное соотношение водный раствор растворитель поддерживают от 1:0,2 до 1:20. В качестве растворителя может быть использован н-гексан, бензол и т.д. Дегидратацию проводят либо в аппаратах колонного типа, используя разницу в плотностях растворителя и водного раствора (например, пропуская через водный раствор снизу вверх гексан), либо в аппаратах с мешалками. Водный раствор, содержащий катализатор, затем вновь направляют на стадию гидратации. Растворитель, содержащий изобутилен направляют в колонну отгонки изобутилена, работающую под давлением 1-50 ати, и далее снова на стадию дегидратации. В качестве катализатора в предлагаемом способе используют различные кислоты, например щавелевую или фосфорную. Катализатор берут в количестве 0,1-30 мас. в водном растворе. Селективность гидратации изобутилена и селективность дегидратации трет-бутилового спирта в изобутилен составляет 95-100% завися в основном от температуры, природы применяемого катализатора. Глубина извлечения изобутилена составляет 90-99% Получаемый изобутилен имеет чистоту более 99,5% По данному способу стадии гидратации, дегидратации и отгонки изобутилена от растворителя проводят при одном и том же давлении, что упрощает технологию. При контактировании растворителя и водного раствора, содержащего трет-бутиловый спирт, при повышенной температуре трет-бутиловый спирт дегидрируется и образующийся изобутилен переходит в растворитель. Отгонка от растворителя чистого изобутилена проводится при повышенном давлении, что позволяет легко его сконденсировать оборотной водой (температура воды около 20^oС). В процессе работы примеси из углеводородной смеси и побочные продукты в водном растворе не накапливаются, переходя в растворитель, за счет чего каталитически активный водный раствор можно использовать многократно без снижения его активности. Примеси и побочные продукты можно вывести путем частичной замены растворителя. Пример 1. В тарельчатую колонну-реактор с 10 колпачковыми тарелками высотой 10 м подают сверху-вниз водный раствор, содержащий 15,0 мас. щавелевой кислоты, с объемной скоростью 1 ч^-1, и снизу противотоком жидкую С₄-фракцию дегидрирования изобутана, содержащую 47,0 мас. изобутилена, с объемной скоростью 1 ч^-1 при температуре в реакторе гидратации 80^oС и давлении 20 ати. Сверху колонны выводят отработанную C₄-фракцию, содержащую 5,7 мас. изобутилена и 3,3 мас. трет-бутилового спирта (ТБС). Снизу колонны выводят водный раствор, содержащий 25,0 мас. трет-бутилового спирта и 12,2 мас. щавелевой кислоты. Трет-бутиловый спирт, содержащийся в отработанной C₄-фракции, отделяют и присоединяют к водному раствору, при этом содержание трет-бутилового спирта в нем становится равным 25,6 мас. щавелевой кислоты 12,1 мас. Полученный водный раствор подают вниз в колонну-реактор, аналогичный первому, с объемной скоростью 1 ч^-1, снизу противотоком бензол с объемной скоростью 1 ч^-1. Температура в реакторе дегидратации составляет 100^oС, давление 20 ати. Сверху колонны выводят бензол, содержащий 1,4 мас. трет-бутилового спирта и 25,8 мас. изобутилена и снизу колонны выводят водный раствор, содержащий 15,0 мас. щавелевой кислоты. Водный раствор щавелевой кислоты направляют вновь в реактор гидратации. Бензол с изобутиленом направляют в колонну отгонки изобутилена, работающую под давлением 20 ати, где отбирают изобутилен. Бензол далее снова направляют в реактор дегидратации. Глубина извлечения изобутилена составляет 93,0% селективность гидратации 99,7% селективность дегидратации 99,3% Полученный изобутилен имеет чистоту 99,65% Водный раствор после 10-кратного рецикла не меняет каталитической активности. Пример 2. Эксперимент проводят по примеру 1 с использованием в качестве водного раствора кислотного катализатора водного раствора, содержащего 20 мас. фосфорной кислоты. Температура в реакторе гидратации 90^oС, давление 25 ати. Температура в реакторе дегидратации 110^oС, давление 25 ати. В качестве растворителя используют гексан. Глубина извлечения изобутилена составляет 95% селективность гидратации 98,3% селективность дегидратации 97,9% Водный раствор после 20-кратной рециркуляции не меняет каталитической активности. Пример 3. В колонну-реактор с 5 перфорированными тарелками высотой 10 м подают сверху вниз водный раствор, содержащий 50 мас. ортофосфорной кислоты, с объемной скоростью 1,5 ч^-1 и снизу противотоком С₄-фракцию пиролиза бензина, содержащую 36,4 мас. изобутилена, с объемной скоростью 0,5 ч^-1. Температура в реакторе гидратации составляет 10^oС, давление 1 ати. Сверху колонны выходит отработанная C₄- фракция, содержащая 4,7 мас. изобутилена и 1,8 мас. ТБС. Снизу колонны выводят водный раствор, содержащий 5,67 мас. ТБС и 47,8 мас. ортофосфорной кислоты. От ТБС, содержащегося в отработанной C₄- фракции, отгоняют углеводороды и ТБС присоединяют к водному раствору, при этом содержание ТБС в нем равно 5,82 мас. а ортофосфорной кислоты 47,7 мас. Полученный водный раствор подают в реактор, аналогичный первому, сверху вниз с объемной скоростью 1 ч^-1 и снизу противотоком прямогонный бензин (т. кип. 62-140^oС) с объемной скоростью 2 ч^-1. Температура в реакторе дегидратации составляет 80^oС, давление 1 ати. Сверху колонны выходит бензин, содержащий 4,2 мас. изобутилена, снизу колонны выходит водный раствор, содержащий 50,0 мас. ортофосфорной кислоты. Водный раствор ортофосфорной кислоты направляют вновь в реактор гидратации. Бензин с изобутиленом направляют в колонну отгонки изобутилена, где сверху отбирают изобутилен. Бензин далее снова направляют в реактор дегидратации ТБС. Глубина извлечения изобутилена составляет 91,2% селективность гидратации 99,8% селективность дегидратации 99,5% Полученный изобутилен имеет чистоту 99,9% Водный раствор после 10-кратного рецикла не меняет каталитической активности. Пример 4. Эксперимент проводят аналогично примеру 3 с использованием каталитически активного водного раствора, содержащего 2 мас. треххлористой сурьмы, 5 мас. хлористоводородной кислоты. Температура в реакторе гидратации равна 75^oС, давление 50 ати, объемная скорость подачи каталитически активного водного раствора 0,5 ч^-1, С₄-фракции 0,5 ч^-1. Температура в реакторе дегидратации ТБС равна 140^oС, давление 50 ати, скорость подачи водного раствора ТБС (снизу-вверх) 2 ч^-1, растворителя тетрахлорэтилена (сверху-вниз) 1 ч^-1. Глубина извлечения изобутилена составляет 93,7% селективность гидратации 97,5% селективность дегидратации 97,7% Полученный изобутилен имеет чистоту 99,6% Водный раствор после 10-кратного рецикла не меняет каталитической активности.

Формула изобретения

Способ выделения изобутилена из изобутиленсодержащих углеводородных смесей путем их гидратации при повышенном давлении в присутствии водного раствора кислотного катализатора с получением трет-бутилового спирта и последующей его дегидратации в присутствии инертного не смешивающегося с водой растворителя с получением чистого изобутилена, отличающийся тем, что, с целью упрощения технологии процесса, стадию гидратации и дегидратации осуществляют при давления 1 50 ати.

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

Номер и год публикации бюллетеня: 36-2000

Извещение опубликовано: 27.12.2000