Способ получения изопрена

 

Изобретение касается производства углеводородов, в частности получения изопрена, используемого для синтеза синтетического каучука. Процесс ведут расщеплением 4,4-диметил-1,3-диоксана при 250 - 450^oC в присутствии водяного пара и кальцийборфосфатсодержащего катализатора, который во время цикла подпитывают смесью. Последняя содержит, г/т катализатора в 1 ч: фосфорная кислота 30 - 85; борная кислота 2 - 14 аммиак 4 - 22. Затем катализатор подвергают окислительной регенерации с использованием подпитки указанной смесью. Эти условия увеличивают конверсию исходного сырья до 5,9% при времени эксплуатации катализатора более 1500 ч, выходе изопрена 76,80% и формальдегида 66,9%. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.

Изобретение относится к области нефтехимической технологии, точнее к способу получения изопрена путем расщепления 4,4-диметил-1,3-диоксана (ДМД) на кальцийборфосфатсодержащих катализаторах, и может найти применение в промышленности синтетического каучука. Целью изобретения является увеличение конверсии ДМД и продление срока службы катализатора путем увеличение его активности за счет подпитки катализатора во время цикла контактирования и регенерации подпиточной смесью, содержащей фосфорную, борную кислоты и аммиак, при следующем расходе компонентов, г/т катализатора в 1 ч: Фосфорная кислота 30 85 Борная кислота 2 12 Аммиак 4 22 Пример 1. На 24 см³ кальцийборфосфатного катализатора КБФ 76, содержащего мас. CaO 48,96, P₂O₅ 42,80, Cl 0,10, B₂O₃ 0,005 и остальное вода, осуществляют процесс получения изопрена путем разложения ДМД в атмосфере водяного пара при 250^oC с регенерациями (выжиг кокса) при температуре 450^oC после каждого цикла контактирования (2 ч). Объемная скорость подачи ДМД 1,0 ч^-1, воды 2,0 ч^-1, давление атмосферное. В ходе цикла контактирования катализатор подпитывают смесью фосфорной и борной кислот, а также аммиака в количестве, г/т катализатора в 1 ч: H₃PO₄ 30; H₃BO₃ 2, NH₃ 4. Подпитку осуществляют как во время цикла контактирования, так и в ходе регенерации. Материальный баланс процесса и результаты работы катализатора через 1500 ч эксплуатации приведены в таблице. Пример 2. Процесс получения изопрена осуществляют на катализаторе КБФ - 76, содержащем, мас. CaO 52,23, P₂O₅ 45,03, Cl 0,9, B₂O₃ 0,15 и остальное вода, так же, как описано в примере 1, за исключением того, что температура контактирования 450^oC, объемная скорость подачи ДМД 8,0 ч^-1, воды 16,0 ч^-1. В ходе эксплуатации (контактирования и регенерации) катализатор подпитывают смесью фосфорной и борной кислот, а также аммиака в количестве, г/т катализатора в 1 ч: H₃PO₄ 85; H₃BO₃ 12; NH₃ 22. Результаты работы катализатора через 1500 ч эксплуатации приведены в таблице. Пример 3. Процесс получения изопрена осуществляют на том же катализаторе и в тех же условиях, как описано в примере 2, за исключением того, что катализатор подпитывают смесью фосфорной и борной кислот и аммиака в количестве, г/т катализатора в 1 ч: H₃PO₄ 63; H₃BO₃ 6,3, NH₃ 14. Результаты работы катализатора через 1500 ч эксплуатации приведены в таблице. Пример 4 (сравнительный). Процесс получения изопрена осуществляют на том же катализаторе и в тех же условиях, как описано в примере 2, за исключением того, что катализатор подпитывают смесью фосфорной и борной кислот и аммиака в количестве, г/т катализатора в 1 ч: H₃PO₄ 18, H₃BO₃ 0,9, NH₃ 0,9. Результаты работы катализатора через 1500 ч эксплуатации приведены в таблице. Пример 5 (сравнительный). Процесс получения изопрена осуществляют на том же катализаторе и в тех же условиях, как описано в примере 2, за исключением того, что катализатор подпитывают смесью фосфорной и борной кислот и аммиака в количестве, г/т катализатора в 1 ч: H₃PO₄ 99, H₃BO₃ 18; NH₃ 36. Результаты работы катализатора через 1500 ч эксплуатации приведены в таблице. Пример 6 (сравнительный). Процесс получения изопрена осуществляют на том же катализаторе и в тех же условиях, как описано в примере 1, за исключением того, что только в ходе цикла контактирования катализатор подпитывают смесью фосфорной и борной кислот, а также диаммонийфосфатом (ДАФ) в качестве источника аммиака в количестве, г/т катализатора в 1 ч: H₃PO₄ 62, H₃BO₃ 62, ДАФ 40. Результаты работы катализатора через 1500 ч эксплуатации приведены в таблице. Пример 7 (сравнительный). Процесс получения изопрена осуществляют на том же катализаторе и в тех же условиях, как описано в примере 2, за исключением того, что только в цикле контактирования катализатор подпитывают смесью фосфорной и борной кислот, а также ДАФ в количестве источника аммиака в количестве, г/т катализатора в 1 ч: H₃PO₄ 62; H₃BO₃ 62; ДАФ 40. Результаты работы катализатора через 1500 ч эксплуатации приведены в таблице. Пример 8 (сравнительный). На 24 см³ кальцийборфосфатного катализатора КБФ 76, содержащего мас. CaO 52,23, P₂O₅ 45,03; Cl 0,9; B₂O₃ 0,15 и остальное вода, осуществляют процесс получения изопрена путем разложения ДМД в атмосфере водяного пара при температуре 400^oC с регенерациями (выжиг. кокса) после каждого цикла контактирования (2 ч). Объемная скорость подачи ДМД 4,0 ч^-1, воды 2,0 ч^-1, давление атмосферное. В ходе эксплуатации катализатор подпитывают смесью фосфорной и борной кислот и ДАФ в качестве источника аммиака в количестве, г/т катализатора в 1 ч: H₃PO₄ 83; H₃BO₃ 61; ДАФ 12. Результаты опыта приведены в таблице. Пример 9. Процесс получения изопрена осуществляют так же, как описано в примере 8, за исключением того, что в ходе эксплуатации катализатор подпитывают смесью фосфорной и борной кислот и аммиака при следующем соотношении компонентов, г/т катализатора в 1 ч: H₃PO₄ 63; H₃BO₃ 6,3, NH₃ 14. Результаты опыта приведены в таблице. Как видно из приведенных в таблице данных, при подпитке катализатора смесью фосфорной и борной кислот, а также дополнительно аммиака в количестве, г/т катализатора в 1 ч: H₃PO₄ 30 85; H₃BO₃ 2 - 12, NH₃ 4 22, после 1500 ч эксплуатации конверсия ДМД выше на 4,2% что соответственно позволяет увеличить срок службы катализатора. При этом за счет повышения конверсии ДМД увеличивается выход возвратного формальдегида на 30 35 кг на 1 т изопрена при сохранении высокого выхода изопрена, что позволяет снизить удельный расход метанола на получение формальдегида для первой стадии процесса синтеза ДМД. Повышение конверсии ДМД позволяет также снизить энергозатраты на стадии ректификации возвратного ДМД. Увеличение подпитки фосфорной и борной кислот и аммиака выше и ниже указанных пределов не приводит к заметному улучшению показателей работы катализатора (примеры 4, 5).

Формула изобретения

1. Способ получения изопрена путем контактирования 4,4-диметил-1,3-диоксана с кальцийборфосфатсодержащим катализатором в присутствии водяного пара при повышенной температуре с подпиткой катализатора во время цикла контактирования подпиточной смесью, содержащей фосфорную, борную кислоты и аммиак, с последующей окислительной регенерацией катализатора, отличающийся тем, что, с целью увеличения конверсии 4,4-диметил-1,3-диоксана и продления срока службы катализатора, используют указанную подпиточную смесь при следующем расходе компонентов, г/т катализатора в 1 ч: Фосфорная кислота 30 85 Борная кислота 2 12 Аммиак 4 22 и подпитку катализатора проводят дополнительно и во время окислительной регенерации. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что процесс контактирования ведут при 250 450^oС.