Способ совместного получения изопрена и 3-метилбутена-1

 

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, выделение из полученного конденсата изопентан-изоамиленовой фракции и разделение ее на изопентановую и изоамиленовую фракции; конденсацию контактного газа второй стадии дегидрирования, стабилизацию полученного конденсата ректификацией с выделением в дистилляте фракции, содержащей C₃-C₄- углеводороды, и в кубовом продукте - изопрен-изоамиленовой фракции. Разделение последней ведут экстрактивной ректификацией на изоамиленовую фракцию, возвращаемую на вторую стадию дегидрирования, и изопреновую фракцию. При этом из изопентановой фракции четкой ректификацией выделяют 3-метилбутен-1, который вместе с изоамиленовой фракцией подают на вторую стадию дегидрирования. На стадии стабилизации конденсата второй стадии дегидрирования в дестилляте вместе с C₃-C₄ -углеводородами отбирают 3-метилбутен-1 и из полученного дистиллята четкой ректификацией выделяют 3-метилбутен-1.

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

Наиболее близким к предлагаемому по своей технической сущности является способ получения изопрена и 3-метилбутена двухстадийным дегидрированием изопентана, включающий конденсацию контактного газа первой стадии дегидрирования, выделение из полученного конденсата изопентан-изоамиленовой фракции и разделение ее экстрактивной ректификацией на изопентановую и изоамиленовую фракции, конденсации, конденсацию контактного газа второй стадии дегидрирования с последующей ректификацией конденсата второй стадии дегидрирования с выделением в дистилляте фракции, содержащей углеводороды С₃-С₄, и в кубовом продукте изопрен-изоамиленовой фракции, разделение изопрен-изоамиленовой фракции экстрактивной ректификацией на изоамиленовую фракцию, возвращаемую на вторую стадию дегидрирования, и изопреновую фракцию.

Недостатком известного способа является низкое качество получаемого 3-метилбутена-1 (содержание основного вещества не более 80-95 мас.).

Технической задачей является повышение качества 3-метилбутена-1 и снижение энергетических затрат.

Поставленная задача достигается предлагаемым способом получения изопрена и 3-метилбутена-1 двухстадийным дегидрированием изопентана, включающим конденсацию контактного газа первой стадии дегидрирования, выделение из полученного при этом конденсата первой стадии дегидрирования изопентан-изоамиленовой фракции и разделение ее экстрактивной ректификацией на изопентановую и изоамиленовую фракции, конденсацию контактного газа второй стадии дегидрирования, стабилизацию полученного при этом конденсата второй стадии дегидрирования ректификацией с выделением в дистилляте фракции, содержащей углеводороды С₃-С₄, и в кубовом продукте изопрен-изоамиленовой фракции, разделение изопрен-изоамиленовой фракции экстрактивной ректификацией на изоамиленовую фракцию, возвращаемую на вторую стадию дегидрирования, и изопреновую, отличительной особенностью которого является то, что из изопентановой фракции четкой ректификацией выделяют 3-метилбутен-1 и его вместе с изоамиленовой фракцией подают на вторую стадию дегидрирования, на стадии стабилизации конденсата второй стадии дегидрирования в дистилляте 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, содержащей, мас. углеводороды С₃-С₄ 2,1; изопентан 97,21 н-пентан 0,63.

Процесс проводят в кварцевом реакторе проточного типа, обогреваемом электропечью, с кипящим слоем алюмохромового катализатора. Объем загружаемого катализатора 40 см³. Катализатор предварительно разрабатывают в течение 2 ч в токе воздуха при 650^оС с постепенным снижением температуры до 580^оС. Опыты ведут циклами.

Цикл включает: дегидрирование 15 мин, продувку азотом 5 мин, постепенное повышение температуры до 650^оС в токе азота 20 мин, регенерацию катализатора в данном режиме 30 мин, снижение температуры в токе воздуха до 580^оС 20 мин, продувку азотом 5 мин. Объемные скорости подачи азота, воздуха и сырья составляют 400 ч^-1.

Получают контактный газ в количестве 148,77 г/ч состава, мас. водород 3,47; углеводороды С₃-С₄ 3,88; изопентан 48,60; изоамилены 35,91; н-пентан 1,90; н-пентен 0,06; изопрен 2,88; пиперилен 0,18. Суммарный выход изопрена и изоамиленов составляет: на пропущенный изопентан 39,6 мас. на превращенный 79,5 мас. Процент сырья, превращенного в кокс, 0,82 мас. Далее из конденсата первой стадии дегидрирования экстрактивной ректификацией выделяют изоамиленовую фракцию состава, мас. углеводороды С₄ 0,2; изопентан 0,3; изоамилены 84,8; н-пентан 4,8; н-пентен 8,5; изопрен 1,4 и изопентановую фракцию, содержащую 3,5 мас. 3-метилбутилена-1. Изопентановую фракцию подвергают четкой ректификации на двух колонках, работающих как одна (К=1 и К=2). Режим и параметры процесса следующие: Расход питания 20-50 г/ч Общее число тарелок 71 шт.

Флегмовое число 95-130 Температура в кубе колон- ны К-1 60-65^оС по верху К-2 40-45^оС Давление в кубе К-1 0,15-0,19 МПа Давление по верху К-2 0,12-0,14 МПа В данном режиме получают дистиллят, содержащий 80-95 мас. 3-метилбутена-1 при остаточном содержании его в кубе колонны К-1 0,1-0,5 мас. Выделенный 3-метилбутен-1 с изоамиленовой фракцией при содержании его в изоамиленовой фракции 3,3 мас. подают на вторую стадию дегидрирования.

Дегидрирование изоамиленовой фракции (подача изоамиленовой фракции 144,75 г/ч) проводят в проточном металлическом реакторе из стали марки Х25Т. Реактор с кальцийхромникельфосфатным катализатором (фракция 2-3 мм) помещают в вертикальную печь с кипящим слоем песка и системой косвенного регулирования температуры (температура дегидрирования 590-650^оС).

Опыты проводят циклами: дегидрирование регенерация. Цикл включает операции: дегидрирование 15 мин, продувку паром 1 мин. Изоамиленовую фракцию разбавляют водяным паром при соотношении 1:20. Объем загружаемого катализатора 40 см³. Объемная скорость подачи сырья 350 ч^-1.

Получают контактный газ в количестве 144,75 г/ч состава, мас. Водород 1,58 Углеводороды С₁-С₂ 3,50 Углеводороды С₃-С₄ 2,06 Изопентан 0,59 Изоамилены 48,00 н-Пентены 5,38 н-Пентены 6,15 Изопрен 31,90 Циклопентадиен 0,02 Пиперилен 0,82 Выход изопрена составляет, мас.

На пропущенные изоамилены 38,78 на превращен- ные 88,56 Сырье, превра- щенное в кокс 1,91
Конденсат второй стадии дегидрирования в количестве 137,4 г/ч состава, мас. Углеводороды С₃-С₄ 2,17 Изопентан 0,62 Изоамилены 47,47 ЗМБ1 3,1 Изопрен 33,61 Циклопентадиен 0,02 Пиперилен 0,87 н-Пентены 5,66 н-Пентан 6,48
подают в колонку стабилизации на отделение ЗМБ1 вместе с фракцией углеводородов С₃-С₄. При этом сверху колонны отбирают 10,38 г/ч фракции состава, мас. Углеводороды С₃-С₄ 28,71 ЗМБ1 21,20 Изоамилены 40,56 Изопентан 2,88 Изопрен 1,83 н-Пентены 4,82 а снизу отбирают 127,02 г/ч изопрен-изоамиленовый фракции состава, мас. Изоамилены 48,03 Изопрен 36,21 ЗМБ1 1,62 Изопентан 0,43 н-Пентан 7,01 н-Пентен 5,74 Циклопентадиен 0,02 Пиперилен 0,94 которую направляют на экстрактивную ректификацию, где отделяют изопрен, а изоамиленовую фракцию возвращают на вторую стадию дегидрирования.

Фракцию, содержащую 21,2 мас. ЗМБ1 подвергают ректификации, которую проводят на лабораторной установке периодического действия. В куб загружают 500 г фракции и при температуре куба 20^оС и верха -50^оС отбирают 146,78 г фракции следующего состава, мас. Углеводороды С₃-С₄ 97,7 ЗМБ1 1,07 Изоамилены 1,2 Изопентан Следы Изопрен 0,03
После чего поднимают температуру куба до 53^оС и верха до 32^оС и отбирают 95,73 г целевой фракции ЗМБ1 состава, мас. Углеводороды С₄ 0,13 ЗМБ1 98,2 Изопентан 0,5 Изопрен следы Изоамилены 1,17 Пентен-1 Следы Продукты разложения ДМФА в этой фракции отсутствуют.

Выход ЗМБ1 на стадии выделения в расчете на полученный конденсат второй стадии составляет:
Ф · 100 45,82 мас
П р и м е р 2. Конденсат второй стадии промышленного процесса дегидрирования в количестве 31717,9 кг/ч состава, мас. Углеводороды С₁-С₂ Следы Углеводороды С₃-С₄ 3,5 Изопентан 0,62 Изоамилены 46,77 ЗМБ1 3,8 Изопрен 32,61 Циклопентадиен 0,03 Пиперилен 0,90 н-Пентены 6,10 н-Пентан 5,67 подают в колонну 1, работающую в следующем режиме:
Количество те-
оретических тарелок, шт. 20
Количество те-
оретических
тарелок в укреп- ляющей части, шт 10 Флегмовое число 6
Давление, ата: верха 3,2 куба 3,4
Температура, ^оС верха 40 куба 70,6 питания 65 При этом сверху колонны отбирают 3489,0 кг/ч фракции состава, мас. Углеводороды С₁-С₂ Следы Углеводороды С₃-С₄ 31,82 ЗМБ1 23,51 Изоамилены 34,29 Изопентан 2,01 Изопрен 2,5 н-Пентены 5,87 а снизу 28228,9 кг/ч изопрен-изоамиленовой фракции состава, мас. Изоамилены 48,31 Изопрен 36,33 ЗМБ1 1,36 Изопентан 0,45 н-Пентан 6,37 н-Пентен 6,13 Циклопентадиен 0,03 Пиперилен 1,02 которую направляют на экстрактивную ректификацию, где отделяют изопрен, а изоамиленовую фракцию возвращают на вторую стадию дегидрирования.

Фракцию, содержащую 23,51% ЗМБ1 подают в колонку, работающую в следующем режиме:
Количество те-
оретических тарелок шт. 20
Количество те-
оретических
тарелок в укреп- ляющей 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 этой колонны отбирают фракцию в количестве 1137,5 кг/ч состава, мас. Углеводороды С₃-С₄ 97,5 ЗМБ1 0,75 Изоамилены 1,7 Изопентан Следы Изопрен 0,05 а снизу 2351,2 кг/ч фракции состава, мас. Углеводороды С₃-С₄ 0,04 ЗМБ1 34,52 Изопентан 2,98 Изоамилены 50,06 Изопрен 3,69 н-Пентены 8,71 которую направляют в колонну 3, работающую в следующем режиме:
Количество те-
оретических тарелок, шт. 55
Количество те-
оретических
тарелок в укреп- ляющей 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 данной колонны отбирают товарную фракцию ЗМБ1 в количестве 731,7 кг/ч состава, мас. ЗМБ1 97,6 Изоамилены 0,36 Изопентан 1,6 Углеводороды С₃-С₄ 0,14 п-Пентены 0,3 Изопрен Следы Из куба отводят изоамиленовую фракцию, которую возвращают на вторую стадию дегидрирования.

Выход ЗМБ1 на стадии выделения в расчете на полученный конденсат второй стадии составляет:
Ф · 100 59,25
Продукты разложения ДМФА в товарной фракции отсутствуют.

Проведение процесса описанным способом позволяет повысить качество получаемого ЗМБ1 (содержание основного вещества увеличилось с 80-95 мас. до 97,6-98,2 мас. продукты разложения ДМФА в товарной фракции отсутствуют) и снизить энергозатраты на стадии ректификации за счет выделения ЗМБ1 из более концентрированных растворов.

Формула изобретения

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