Способ получения изопрена

 

Изобретение касается изопрена - промышленного мономера для изготовления каучуков. Цель - повышение селективности и упрощение процесса. Его ведут непрерывным взаимодействием изобутилена (или его смесей с третбутанолом и/или метилтретбутиловым эфиром) с формальдегидом в водной среде в присутствии кислотного катализатора при нагревании с проведением процесса в две ступени: на 1-й - при 30-90^oС, на 2-й - при 110-145^oС в присутствии инертного органического растворителя с подачей 50-70 мас.% изобутилена от общего количества и подачей остального количества на 1-ю ступень. При этом лучше третбутиловый спирт и/или метилтретбутиловый эфир подавать на 2-ю ступень процесса. Эти условия повышают селективность процесса на 2 мол.% при снижении затрат тепла за счет эндотермичности дегидратации третбутанола на 2-й ступени реакции и исключения забивок реактора смолами и полимерами изопрена при снижении коррозии реакторов. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.

Изобретение относится к технологии нефтехимического синтеза, а именно к способам получения изопрена из изобутилена и формальдегида. Изопрен применяют в промышленности в качестве мономера для получения синтетического каучука. Целью изобретения является повышение селективности и упрощение технологии процесса за счет снижения энергозатрат, смолообразования и коррозии оборудования. Изобретение иллюстрируется следующими примерами. П р и м е р 1. В обогреваемый змеевиковый трубчатый реактор из стали 12Х17Н13М2Т длиной 5 м и внутренним диаметром 8 мм со скоростью 400 г/ч подают водный раствор, содержащий, мас. формальдегид 2,5, третбутиловый спирт 6, ортофосфорная кислота 25, вода 66,5, а также со скоростью 18 г/ч подают изобутилен. В реакторе первой ступени поддерживают температуру 80^oC и давление 14 атм. Выходящий из реактора поток смешивают с 280 г/ч гептана, 28 г/ч изобутилена и смесь подают в обогреваемый змеевиковый трубчатый реактор из стали 12X17H13M2T длиной 1,6 м и внутренним диаметром 8 мм. В реакторе второй ступени поддерживают температуру 120^oС и давление 10 атм. Таким образом, в реактор первой ступени подают 39,1 мас. общего количества используемого в опыте изобутилена, а остальную часть (60, 9 маc. подают в реактор второй ступени.) В результате получают 18,6 г/ч изопрена. Конверсия формальдегида в опыте 100% селективность превращения формальдегида в изопрен 82,1 мол. изобутилена 92 мол. За время проведения опыта в течение 200 ч смолы в продуктах реакции не обнаруживаются. В выходящем из реактора второй ступени потоке содержание железа составляет в среднем 0,006 мас. (железо появляется в результате коррозии реактора). П р и м е р 2 (на подачу 50 мас. общего количества используемого изобутилена на вторую ступень реакции). Эксперимент проводят по примеру 1, но в реактор первой ступени подают 23 г/ч изобутилена и в реактор второй ступени 23 г/ч изобутилена, т.е. 50 мас. общего количества изобутилена, используемого в опыте. Конверсия формальдегида в опыте 100% селективность превращения формальдегида в изопрен 82 мол. изобутилена 92,1 мол. За время проведения опыта в течение 200 ч смолы в продуктах реакции не обнаруживаются. В выходящем из реактора второй ступени потоке содержание железа составляет в среднем 0,007 мас. П р и м е р 3 (на подачу 70 мас. общего количества используемого изобутилена на вторую ступень реакции). Эксперимент проводят по примеру 1 но в реактор первой ступени подают 13,8 г/ч изобутилена, а в реактор второй ступени 32,2 г/ч изобутилена, т.е. 70 маc. общего количества используемого в опыте изобутилена. Конверсия формальдегида в опыте 100% селективность превращения формальдегида в изопрен 81,8 мол. изобутилен на 91,7 мол. За время проведения опыта в течение 200 ч смолы в продуктах реакции не обнаруживаются. В выходящем из реактора второй ступени потоке содержание железа в среднем составляет 0,005 мас. П р и м е р 4 (на подачу более 70 мас. общего количества используемого изобутилена на вторую ступень реакции). Эксперимент проводят по примеру 1 однако в реактор первой ступени подают 9,2 г/ч изобутилена, а в реактор второй ступени 36, 8 г/ч изобутилена, т.е. 80 мас. общего количества используемого в опыте изобутилена. Конверсия формальдегида в опыте 100% Однако селективность превращения формальдегида в изопрен снижается и составляет 80,7 мол. изобутилена 90,5 мол. За время проведения опыта в течение 200 ч смолы в продуктах реакции не обнаруживается. В выходящем из реактора второй ступени потоке содержание железа составляет в среднем 0,007 мас. П р и м е р 5 (на подачу менее 50 мас. общего количества используемого изобутилена на вторую ступень реакции). Эксперимент проводят по примеру 1, однако в реактор первой ступени подают 27 г/ч изобутилена, а в реактор второй ступени 19 г/ч изобутилена, т.е. 41,3 мас. общего количества изобутилена, используемого в опыте. Конверсия формальдегида в опыте 100% Однако селективность превращения формальдегида в изопрен снижается и составляет 80,2 мол. изобутилена 90,4 мол. За время проведения опыта в течение 200 ч смолы в продуктах реакции не обнаруживаются. В выходящем из реактора второй ступени потоке содержание железа составляет в среднем 0,006 мас. П р и м е р 6 (на проведение второй ступени реакции при 110^oС). В обогреваемый змеевиковый трубчатый реактор из стали 12Х17Н13М2Т длиной 20 м и внутренним диаметром 8 мм со скоростью 200 г/ч подают водный раствор, содержащий мас. формальдегид 10, метилтретбутиловый эфир 5, серная кислота 15 и вода 70, а также со скоростью 45 г/ч подают изобутилен. В peaктор период ступени поддерживают температуру 30^oС и давление 20 атм. Выходящий из реактора поток смешивают с 200 г/ч толуола, 67 г/ч изобутилена и смесь подают в обогреваемый змеевиковый трубчатый реактор из стали 12Х17Н13М2Т длиной 3 м и внутренним диаметром 4 мм. В реакторе второй ступени поддерживают температуру 110^oС и давление 8 атм. Таким образом, в реактор первой ступени подают 40,2 мас. общего количества используемого в опыте изобутилена, а остальная часть (59,8мас.) поступает в реактор второй ступени. В результате получают 37, 1 г/ч изопрена. Конверсия формальдегида в опыте 99,7% селективность превращения формальдегида в изопрен 81,8 мол. изобутилена 91,7 мас. За время проведения опыта в течение 200 ч смолы в продуктах реакции не обнаруживаются. В выходящем из реактора второй ступени потоке содержание железа составляет в среднем 0,01 мас. П р и м е р 7 (на проведение второй ступени реакции при 145^oС). Эксперимент проводят по примеру 6, однако в реакторе второй ступени поддерживают температуру 145^oС и давление 15 атм. Конверсия формальдегида в опыте 100% селективность превращения формальдегида в изопрен 81,3 мол. изобутилена 91,2 мол. За время проведения опыта в течение 200 ч смолы в продуктах реакции не обнаруживаются. В выходящем из реактора второй ступени потоке содержание железа составляет в среднем 0,05 мас. П р и м е р 8 (на проведение второй ступени реакции при ниже 110^oС). Эксперимент проводят по примеру 6, однако в реакторе второй ступени поддерживают температуру 100^oC и давление 6 атм. Однако конверсия формальдегида в опыте снижается и составляет 96,4% селективность превращения формальдегида в изопрен 81,6 мол. изобутилена 91,3 мол. За время проведения опыта в течение 200 ч смолы в продуктах реакции не обнаруживаются. В выходящем из реактора второй ступени потоке содержание железа составляет в среднем 0,007 мас. П р и м е р 9 (на проведение второй ступени реакции при температуре выше 145^oС). Эксперимент проводят по примеру 6, однако в реакторе второй ступени поддерживают температуру 160^oC и давление 20 атм. Конверсия формальдегида в опыте 100% Однако селективность превращения формальдегида в изопрен снижается и составляет 80,3 мол. изобутилена 90,7 мол. Кроме того, после проведения опыта за 68 ч оказывается забитым выход из реактора второй ступени смолами и полимерами изопрена. После очистки реактора от смол и полимеров эксперимент повторяют снова. Однако после 63 ч опять забивается смолами и полимерами изопрена выход из реактора второй ступени. В выходящем из реактора второй ступени потоке содержание железа составляет в среднем 0,4 мас. что свидетельствует о значительном увеличении коррозии реактора. П р и м е р 10 (на проведение первой ступени реакции при 90^oС). В обогреваемый змеевиковый трубчатый реактор из стали 08Х18Н10Т длиной 10 м и внутренним диаметром 8 мм со скоростью 900 г/ч подают водный раствор, содержащий, мас. формальдегид 6, щавелевая кислота 8 и вода 86, а также со скоростью 69 г/ч подают изобутилен. В реакторе первой ступени поддерживают температуру 90^oС и давление 17 атм. Выходящий из реактора поток смешивают с 500 г/ч бензола, 81 г/ч изобутилена, 40 г/ч метилтретбутилового эфира, 30 г третбутилового спирта и полученную смесь подают в обогреваемый змеевиковый трубчатый реактор из стали 08XI8Н10T длиной 3 м и внутренним диаметром 8 мм. В реакторе второй ступени поддерживают температуру 130^oС и давление 12 атм. Таким образом, в реактор первой ступени подают 46 мас. общего количества используемого изобутилена, а остальное количество (54 мас.) поступает в реактор второй ступени. В результате получают 99,7 г/ч изопрена. Конверсия формальдегида в опыте 100% селективность превращения формальдегида в изопрен 81,5 мол. изобутилена 91,6 мол. За время проведения опыта в течение 200 ч смолы в продуктах реакции не обнаруживаются. В выходящем из реактора второй ступени потоке содержание железа составляет в среднем 0,008 мас. П р и м е р 11 (на проведение первой ступени реакции при температуре выше 90^oС). Эксперимент проводят по примеру 10, однако в реакторе первой ступени поддерживают температуру 100^oС и давление 20 атм. Конверсия формальдегида в опыте 100% однако селективность превращения формальдегида в изопрен снижается и составляет 81 мол. изобутилена 91 мол. За время проведения опыта в течение 200 ч смолы в продуктах реакции не обнаруживаются. В выходящем из реактора второй ступени потоке содержание железа составляет в среднем 0,009 мас. Результаты опытов по примерам 1-11 сведены в таблицу. Таким образом, как видно из таблицы, предложенный способ позволяет повысить селективность превращения формальдегида и изобутилена в изопрен примерно на 2 мол. снизить затраты тепла, связанные эндотермической дегидратацией третбутилового спирта на второй ступени реакции, а также упростить технологию процесса за счет исключения забивок реакторов смолами и полимерами изопрена и уменьшения коррозии реакторов.

Формула изобретения

1. Способ получения изопрена путем непрерывного жидкофазного взаимодействия изобутилена или его смесей с третбутиловым спиртом и/или метилтретбутиловым эфиром с формальдегидом в водной среде в присутствии кислотного катализатора при повышенной температуре с проведением процесса в две ступени при 30-90^oС на первой ступени и в присутствии органического растворителя на второй ступени, отличающийся тем, что, с целью повышения селективности и упрощения технологии процесса, последний проводят при 110-145^oC на второй ступени с подачей 50-70 мас. изобутилена от общего количества на вторую ступень и подачей остального количества изобутилена на первую ступень. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что третбутиловый спирт и/или метилтретбутиловый эфир подают на вторую ступень процесса.

РИСУНКИ

Рисунок 1

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: 30.05.2002

Номер и год публикации бюллетеня: 19-2003

Извещение опубликовано: 10.07.2003        

---