Способ получения изопропилового или втор-бутилового спиртов

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТ,Ф

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

f10 ДелАм изОБРетений и ОтнРытий (21) 3352656/23-04 (22) 26.06.81 (31) Р 3024146.4 (32) 27.06.80 (33) DE (46) 07.08.86. Бюл. Р 29 .(71) Дейче Тексако АГ (РЕ) (72) Вильгельм Найер, Вернер Веберс и Вольф-Юрген Оствальд (DE) (53) 547 ° 263.07(088.8)

:(56) Авторское свидетельство СССР ,Р 115401, кл. С 07 С 29/04, 1956.

Заявка ФРГ Ф 2429770, кл. С 07 С 29/04, опублик. 02.01.76. ,(54)(57) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ИЗОПРОПИЛОВОГО ИЛИ ВТОР-БУТИЛОВОГО СПИРТОВ путем испарения технического пропе<„SU<„, 12503 67 А 3

yg 4 С 07 С 29/04, 31/10, 31/12 на или бутена, подачи его в газообразном состоянии в нижнюю часть,реактора, куда также раздельно подают воду, взаимодействия пропена или бутена с водой при температуре 135170 С, давлении 40-100 атм, молярном соотношении воды, пропена или бутена 1-10:1 в присутствии сильнокислого катионита с последующим выделением целевого продукта, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью упрощения процесса, газообразный про. пен или бутен перед подачей его в ре. актор или пропен или бутен на стадии испарения насыщают водой в количестве 0,3-1,8 мас.X от пропена или бутена.

1250167 изобретение относится к усовершен 423,9 кг/ч и -бутана и рециркулируествованному способу получения низших мый по трубопроводу 12 в верхнюю спиртов, в частности к способу полу- часть колонны 9, и на рециркулируемый чения изопропилового и втор"бутилово- по трубопроводу 6 поток указанного го спиртов, которые могут быть ис- 5 состава. По трубопроводу 13 из колонпользованы в качестве растворителей. ны 9 отводят 201,3 кг/ч (2720 моль)

Цель изобретения — упрощение про- втор-бутилового спирта и 2,1 кг/ч цесса за счет того, что газообразный (16,2 моль) простого ди-втор-бутилопропен или бутен перед подачей его вого спирта и 2,1 кг/ч (16,2 моль) в реактор или пропен или бутен на 10 простого ди-втор-бутилового эфира стадии испарения насыщают водой в ко- в виде 99 -ного сырого спирта. личестве 0,3-1,8 мас, от пропена На 1 л катализатора ежечасно обраили бутена. зуется 1,6 моль втор-бутилового спирНа чертеже изображена установка та и 0,0095 моль простого эфира. для осуществления способа. Во всем реакторе температура реакции

В примерах технический пропилен составляет 155-162 С, при этом не или бутен — смесь этого олефина требуется ни дополнительного обогрес соответствующим алифатическим угле- ва, ни охлаждения. водородом. Данные по расходу тепла: 1?00 л

Пример 1. В реактор 1 с ши- 2О катализатора; производительность риной в свету 500 мм и длиной 10 м, 1,6 моль втор-бутилового спирта, наполненный 1900 л насадки из нержа- 2999,9 кг/ч исходного газа веющией стали и 1700 л сильнокислого .(2699,6 кг/ч рециркулируемого техникатионита в качестве катализатора, ческого олефина и 300,3 кг/ч свежего по трубопроводу 2 подают 300.,3 кг/ч 5 технического олефина) теплота иссодержащей 85 мас. H-бутена смеси парения втор-бутилового спирта бутана и бутена (4534 моль бутена = 477,2 кДж/кг, а воды при 155 С

=253,9 кг/ч), а по трубопроводу 3 . 2102 кДж/кг предварительное насыще150,0 кг/ч воды (8333 моль). Воду на" ние водой 54 кг/ч (1,8 мас. от оле- . гревают в подогревателе 4 до 155- 0 фина); максимальная степень насыще160 С. Кроме того, по трубопроводу 5 ния в условиях реакции 54,9 кг/ч; подают 54 кг/ч (3000 моль) воды, а теплота реакции 102272 кДж/ч; расход по трубопроводу 6 2699,6 кг/ч рецир- тепла на испарение воды в реакторе кулируемого технического олефина, 1892 кДж/ч, на испарение втор-бутилосостоящего из 185 1,9 кг/ч бутена 3g вого спирта 96060 кДж/ч, в сумме и 847 7 кг/ч бутана. Состоящий из 97952 кДж/ч; тепловой баланс (теплота исходного сырья — рециркулируемого реакции минус расход тепла) олефина и воды (1,8 мас, % от техни- 4320 кДж/ч (избыток тепла). ческого бутена) поток испаряют в ис- Пример 2. Повторяют пример 1 парителе 7 и доводят до температуры 40 с той разницей, что процесс проводят

160 С. при мольном соотношении воды к олефину, равном 1: 1. При этом на стаРеакцию проводят при давлении дию испарения бутена подают 54 кг

70 атм и мольном соотношении воды дь (,8 . 3000,2 / ц ри бутена, равном 2,5:i. Образующийся воды 1,8 мас. от 3000,2 кг/ч цирвтор-бутиловый спирт 201,3 кг/ч вмес-, 4 кулирующего и свежего газа) и подают те с избыточным газом С (1953 4 кг/ч

P бутмана и 894,1 кг/ч бутана) и 51 кг/ч Благодаря насыщению исходного гаводы отводят из верхней части реакто-, за водой по всей длине реактора подра по трубопроводу 8 и после сброса держивается температура 150-155 С. давления и отделения воды в сепарато- 0 Давление в реакторе составляет ре подают в колонну 9, иэ которой по 60 бар. Среднее количество спирта, трубопроводу 10 отводят 1318,0 кг/ч которое ежечасно отводят по трубоИ -бутана и 2631,0 кг/ч н -бутена. проводу 13 из колонны 9, составляет

Этот головной поток разделяют на по- 199 кг (2689 моль). Содержание просток, состоящий из 101,5 кг/ч й-буте" >5 того ди-втор-бутилового эфира составна и 46,4 кг/ч н-бутана и, отводимый ляет 2,03 кг/ч (15,6 моль). Таким ,по трубопроводу 11, на поток, состоя- образом, производительность составщий из 976,0 кг/ч и -бутена и ляет 1,58 моль/л катализатора в час.

Данные по расходу тепла: 1700 л катализатора; производительность

1,58 моль втор-бутилового спирта, 3000,2 кг/ч исходного газа (2699,9 кг/ч свежего технического олефина); теплота гидратации

37,6 кДж/моль втор-бутилового спирта; теплота испарения втор-бутилового спирта 477,2 кДж/кг, а воды при о

155 С 2102 кДж/кг; предварительное насыщение водой 54 кг/ч (1,8 мас. от олефина); максимальная степень насыщения в условиях реакции

54,9 кг/ч; теплота реакции

100993,6 кДж/ч; расход тепла на испарение воды в реакторе 1892 кДж/ч, на испарение втор-бутилового спирта

96060 кДж/ч, в сумме 97952 кДж/ч; тепловой баланс (теплота реакции минус расход тепла)3041,6 кДж/ч (избы ток тепла).

Пример 3. Повторяют пример 1 с той разницей, что процесс проводят при 60 атм и мольном соотношении

10:1. Используемое количество свежего газа .составляет 30,3 кг/ч (4,56 кмоль), а общее количество газа (по трубопроводам 2 и 6)

3000,1 кг/ч Общее количество воды, подаваемое в реактор ежечасно, сос:тавляет 821 кг (45,6 кмоль). Из этого количества по трубопроводу 5 отводят 54 кг/ч (1,8 мас. от бутена) и подают на стадию испарения. При . этом во всем реакторе поддерживают температуру 155 С без дополнительа ного нагрева. В нижней части колонны 9 по трубопроводу 13 ежечасно .в среднем получают 201,3 кг (2720 моль) вторичного бутилового спирта и 2,1 кг (16,2 моль) простого ди-втор-бутилового эфира в виде 99 ного сырого спирта. Таким образом, на 1 л катализатора ежечасно получа-. ют 1,6 моль втор-бутилового спирта .

-.д и 9,5 10 моль простого эфира.

Расход тепла соответствует расходу, приведенному в примере 1.

Пример 4. Повторяют пример 3 с той разницей, что на стадию испарения подают 9 кг/ч (0,3 мас. от бутена) воды. 1 .ри этом во всем реактоо ре поддерживают температуру 155 С без дополнительного нагрева. На 1 л катализатора ежечасно получают 1,6 моль втор-бутилового спирта и 1 10 гголь простого Ди-втор-бутилового эфира.

Данные по расходу тепла: характеристика процесса: — 1700 л катализа1250167 тора; производительность: 1,6 моль втор-бутилового спирта, 3000,1 кг/ч исходного газа (2699,8 кг/ч рециркулируемого технического олефина и 300,3 кг/ч свежего технического олефина); теплота гидратации

37,6 кДж/моль втор-бутилового спирта теплота испарения втор-бутилового спирта 477,2 кДж/кг, а воды при !55 С

10 2102 кДж/кг; предварительное насыщение водой 9 кг/ч (0,3 мас. от олефина); максимальная степень насыщения в условиях реакции 54,9 кг/ч; теплота реакции 102272 кДж/ч; расход тепла на испарение воды в реакторе

96481 кДж/ч,на испарение втор-бутилового спирта 96060 кДж/ч, в сумме

192541 кДж/ч.

Тепловой баланс (теплота реакции 0 минус расход тепла) - 90269 кДж/ч (недостаток тепла компенсируется в подогревателе 4 и испарителе 7).

Пример 5. Повторяют пример 4 с той разницей, что процесс проводят

Z5 при 170 С и 40 атм. При этом на 1 л катализатора ежечасно получают

1,8 моль втор-бутилового спирта и и

2 10 моль простого ди-втор-бутилового эфира.

Данные по расходу тепла: характеристика процесса — 1700 л катализатора; производительность 1,8 моль вторбутилового спирта, 3000 кг/ч исходного газа (2699,7 кг/ч рециркулируемо35 го технического олефина и 300,3 кг/ч свежего технического олефина), теплота гидратации 37,6 кДж/моль втор-бутилового спирта; теплота испарения втор-бутилового спирта 477,2 кДж/кг, о .а воды при 170 С 2133 кДж/кг предварительное насьпцение водой 9 кг/ч (0,3 мас. от олефина); максимальная степень насьпцения в условиях реакции

;54,9 кг/ч; теплота реакции

115056 кДж/ч, расход тепла на испарение воды в реакторе 97904 кДж/ч, на испарение втор-бутилового спирта

108181 кДж/ч, всего 206085 кДж/ч тепловой баланс (теплота реакции минус расход тепла) -91029 кДж/ч

50 (недостаток тепла компенсируется в подогревателе 4 и испарителе 7).

Пример 6. Повторяют пример 4 с той разницей, что процесс проводят при 135 С и 100 атм. При этом на 1 л о

55 катализатора ежечасно получают

1,65 моль втор-бутилового спирта

-3 и 5 10 моль простого ди-втор-бутилового эфира.

1250167 б изопропилового спирта, 555,8 кг/ч исходного газа (498,1 кг/ч рециркулируемого технического олефина и 57,7 кг/ч свежего технического олефина); теплота гидратации

50,2 кДж/моль изопропилового спирта; теплота испарения изопропилового е спирта 586 кДж/кг, а воды при 135 С

2143 кДж/кг; предварительное насьпце10 ние водой 3,5 кг/ч (0,63 мас.7) теплота реакции 24036 кДж/ч; расход тепла на испарение воды в реакторе

6858 кДж/ч, на испарение изопропило-. вого спирта 16865 кДж/ч, всего

23723 кДж/ч; тепловой баланс (теплота реакции минус расход тепла)

313 кдж/ч (избыток тепла), Пример 8. Повторяют пример 7 с той разницей, что реакцию проводят при 160 С и 40 атм. Кроме того, пропен насыщают 7 кг/ч (1,32 мас.Е от пропена) воды. При этом производительность процесса составляет 4,2 моль изойропилового спирта на 1 л катализатора в час.

Данные по расходу тепла: характе ристика процесса — 1700 л катализатора; производительность 1,65 моль втор-бутилового спирта, 2999,9 кг/ч исходного газа (2699,6 кг/ч рециркулируемого технического олефина и 300,3 кг/ч свежего технического олефина); теплота гидратации

37,6 кДж/моль втор-бутилового спирта; теплота испарения втор-бутилово го спирта 4i 7,2 кДж/кг, а воды при

135 С 2143 кДж/кг; предварительное насьпцение водой 9 кг/ч (0,3 мас.Х от олефина); максимальная степень насьпцения в условиях реакции

54,9 кг/ч; теплота реакции 105468 кДж/ч, расход тепла на испарение воды в реакторе 98364 кДж/ч, на испарение втор-бутилового спирта

99162 кДж/ч, в сумме 197526 кДж/ч; тепловой баланс (теплота реакции минус расход тепла) -92058 кДж/ч (недостаток тепла компенсируется в подогревателе 4 и испарителе 7).

Пример 7. В- реактор 1 с шир ной в свету 200 мм и длиной 3 м, наполненный 147 л насадки из. нержавеющей стали и 126 л сильнокислого катионита, по трубопроводу 2 подают

5/,7 кг/ч 96Х-ного пропена (1,32 кмоль), а по трубопроводу 6 498,2 кг/ч рециркулируемого технического пропена.

Кроме того, по трубопроводу 3 подают

233 кг/ч (45,6 кмоль) воды, часть которой (3,5 кг/ч или 0,63 мас.Ж от технического пропена) по трубопровоцу 5 добавляют к сырью, подаваемому на стадию испарения. Реакцию проводят при 135 С, 100 атм и мольном соотношении воды и пропена, равном

1,05: 1, При этом температура реакции поддерживается постоянной во всем реакторе без необходимости наружного обогрева или охлаждения.

Ежечасно получают 28,78 кг изопропнлового спирта (3,8 моль спирта на 1 л катализатора в час) и 0,22 кг простого диизопропилового эфира).

Данные по расходу тепла: характеристика процесса — 126 л катализато" ра; производительность 3,8 моль

Данные по расходу тепла: характеристика процесса — 126 л катализатора; производительность 4,2 моль изото пропилового спирта, 528,7 кг/ч исходного газа (471 кг/ч рециркулируемого технического олефина и 57,7 кг/ч свежего технического олефина); тепло" та гидратации 50,2 кДж/моль изопропилового спирта; теплота испарения изопропилового спирта 586 кДж/кг, а воды при 160 С 2112 кДж/кг, предварительное насьпцение водой 7 кг/ч (1,32 мас.Ж от технического олефина); максимальная степень насьпцения в условиях реакции 7,1 кг/ч; теплота реакции 26566 кДж/ч; расход тепла на испарение воды в реакторе

211 кДж/ч, на испарение изопропилового спирта 18635 кДж/ч, всего

18846 кДж/ч; тепловой баланс (теплота реакции минус расход тепла)

7720 кДж/ч (избыток тепла).

Данные по полному материальному балансу по примерам 2-8 приведены в таблице.

12501б7

Поток по трубопроводу 8> хг/ч

Вода, кг/ч

Пример Поток по трубопроводу 2 - смес нз, кг/ч

Вутан Вода Целевой Побочный спирт эфир убо- по трубо- н -бутеи ду 3 прводу 5

-бутена бутана

2 03!

2ООО,8 841,8

1977,8 868

2 ° 1

54

1977,8 868

2 2

1834,4 992 !

951,Э 890,3

51

5t

1 ° 1

31>1 6,7

26,78 0,22

504,4

3,5

55 4

2,3 199 5

6 8

31 8

1 3

469 7

35 7

Продолжение таблицы

° !

ПОток ПО т воду 11 кг/ч

Поток по грубо ример проводу 6 — Ом

as Kr/

-бутен бутан н-бутен б

2,03

2 1902,6 797,3

2960,1 1240,4 106 2 44,5

2916 1279,8 101,5 44,5

2915>9 1279 ° 7 101>5 44>5

951,3 398,6

938 2 411,8

199

1876,3 823,5

1876,3 829,5

2 ° !

938,1 411,7

2,1

473,7

5 1752,2- 947,5

2610,5 t265,7

82,2 44,5

776,1

2,2

423

927

73э>! 45 5 35,1

469,3 28,8

437,6 33,4

28 ° 78

2,3

234, 7

14,4

16,7

0,22

688 5 52,4 32,1

218,8

2,3

31 8 ° 1,3

Составитель А>Евстигнеев

Редактор А>Шишкина Техред Н.Бонкало Корректор М. Демчик

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

255,8 44,5 38,1

255,8 44,5 767

255,8 44,5 812

255,8 44,5 8!2

255,8 44,5 812

55,4 2,3 233

6 t853,8 845>8 2878,3 1357,8 . 97,5 44,5

Заказ 4341/60 Тираж 379 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

201 ° 3

201,3

226,7

207,8

201,3

201,3

226,7

207,8