Способ получения изопрена
Владельцы патента RU 2276663:
Закрытое акционерное общество "Новокуйбышевская нефтехимическая компания" (RU)
Изобретение относится к области нефтехимии, в частности к дегидрированию изоамиленов в изопрен на железоокисных саморегенерирующихся катализаторах. Сущность: в исходные изоамилены до дегидрирования добавляют до 4 мас.% пипериленов, являющихся побочным продуктом в процессе производства изопрена указанным способом. Технический результат заявленного изобретения - повышение селективности способа дегедрирования изоамиленов в изопрен в присутствии железоокисных саморегенерирующихся катализаторов. 1 табл.
Изобретение относится к области нефтехимии, в частности к дегидрированию изоамиленов в изопрен на железоокисных саморегенерирующихся катализаторах.
В настоящее время при дегидрировании изоамиленов в изопрен применяются железоокисные саморегенерирующиеся катализаторы как отечественные (например, К-24И, КИМ, К-28), так и импортные (например, 035 CY CATALYST, Flexicat Blue CATALYST фирмы "Shell-Chemicals CRL Catalyst"). Их основными компонентами являются α-Fe2О3, содержание которого составляет 55-85 мас.%, и какое-либо соединение калия (например, К2О, К2СО3, KSiO3), концентрация которого составляет 2-20 мас.% в пересчете на К2О. В большинстве катализаторов присутствуют соединения трехвалентного хрома и кремния в количестве нескольких процентов. Кроме того, в железоокисные катализаторы могут вводиться один или более металлы-промоторы. В качестве промоторов предлагается использовать Са, Mg, Mo, W, Се, V, Cr, Co, Ni, Mn, Си, Zn, Cd, Al, Sn, Bi, Y, La (см., например, С.К.Огородников, Г.С.Идлис. Производство изопрена. - Л.: Химия, 1973, с.124; Авт. с. СССР 426412, опубл. 1974; RU 2137741 С1, опубл. 20.09.1999; А. И. Бокин, Ю.П.Баженов и др. Катализ в промышленности. №4. 2003, с.24-28). Дегидрирование изоамиленов на этих катализаторах проводится непрерывно в адиабатических реакторах при объемной скорости 70-130 час-1, разбавлении сырья водяным паром в соотношении 1:5-10 по массе, температуре 580-640°С и избыточном давлении перед слоем катализатора 0,5-0,9 ати. Несмотря на достоинства процесса дегидрирования изоамиленов с применением железосодержащих катализаторов ( по сравнению с фосфатными катализаторами), в целом он остается дорогим и энергоемким. Повышение селективности процесса является одним из основных направлений для получения конкурентоспособного изопрена - мономера.
Наиболее близким по сущности является процесс получения изопрена из 2-метилбутана через трет-амилены дегидрированием их в присутствии улучшенных катализаторов дегидрирования, приготовленных путем комбинирования железосодержащего соединения, состоящего на 10%-100% из слюдяной окиси железа, и калийсодержащего соединения для формования гранул с последующим прокаливанием (см., например, патент США 5171914, 15.12.1992).
Технический результат заявленного изобретения - повышение селективности процесса дегидрирования изоамиленов в изопрен в присутствии железоокисных саморегенерирующихся катализаторов.
Сущность изобретения характеризуется тем, что в исходные изоамилены добавляют до 4 мас.% пипериленов, являющихся побочным продуктом в процессе производства изопрена указанным способом.
Изобретение иллюстрируется следующими примерами.
Пример №1 (по прототипу).
Дегидрирование углеводородной фракции с содержанием изоамиленов 80-85 мас.% и пипериленов 0,01-0,03 мас.% проводят на лабораторной проточной установке в присутствии катализатора 035 CY (3.2) CATALYST фирмы «Shell-Chemicals CRL Catalyst». Углеводородная фракция данного состава применяется в промышленных условиях в процессе получения изопрена.
Условия проведения опыта:
- объем загруженного катализатора 28 см3 (фракция 1-2 мм);
- объемная скорость по жидкому сырью 1 час-1;
- массовое разбавление сырья водяным паром 1:5;
- температура дегидрирования 600°С;
- давление атмосферное.
Состав сырья и контактного газа приведены в таблице.
При этом получены следующие показатели процесса:
- выход изопрена на пропущенные изоамилены (ВП) - 48,4%;
- выход изопрена на разложенные изоамилены (ВР) - 85,4%;
- конверсия изоамиленов (К) - 56,7%.
Пример 2.
Условия проведения опыта по дегидрированию изоамиленов в изопрен аналогичны условиям, описанным в примере 1, но в качестве сырья на дегидрирование подается изоамиленовая фракция с добавлением пипериленов до содержания 2.14 мас.%.
Состав сырья и контактного газа приведены в таблице.
При этом показатели процесса получены следующие:
ВП - 49,4%;
ВР - 87,25%;
К - 56,6%.
Пример 3.
Аналогичен примеру 2.
Отличие заключается в том, что дегидрируется изоамиленовая фракция с добавлением пипериленов до содержания 3,12 мас.%.
Состав сырья и контактного газа приведены в таблице.
Показатели процесса получены следующие:
ВП - 48,1%;
ВР - 87,5%;
К - 55,0%.
Пример 4.
Аналогичен примерам 2, 3.
Отличие заключается в том, что на дегидрирование подается изоамиленовая фракция с добавлением пипериленов до содержания 4,87 мас.%.
Состав сырья и контактного газа приведены в таблице.
При этом получены следующие показатели процесса:
ВП - 44,95%;
ВР - 87,0%;
К - 51,7%.
Пример 5 (по прототипу).
Аналогичен примеру 1.
Отличие заключается в том, что процесс проводится при температуре 620°С.
Состав сырья и контактного газа приведены в таблице.
Показатели процесса получены следующие:
ВП - 57,1%;
ВР - 85,05%;
К - 67,1%.
Пример 6.
Аналогичен примеру 2.
Отличие заключается в том, что процесс проводится при температуре 620°С.
Состав сырья и контактного газа приведены в таблице.
Получены следующие показатели процесса:
ВП - 57,7%;
ВР - 86,7%;
К - 66,5%.
Как видно из результатов, полученных в примерах 2-4 и 6, при добавлении в изоамиленовую фракцию пипериленов до содержания около 4 мас.% увеличивается селективность процесса дегидрирования изоамиленов в изопрен без заметного снижения конверсии. Дальнейшее повышение содержания пипериленов приводит к ухудшению показателей процесса.
| Таблица | |||||||||||||||
| Пример | Температура °С | Анализируемая проба | Состав, % масс. | Показатели процесса | |||||||||||
| ∑ легких * | C5H12 | С5Н10 | С5Н8 | ЦПД | X | тяжелый остаток | ВП, % | ВР, % | К, % | ||||||
| i | n | i | n | i | n | ||||||||||
| 1 (по прототипу) | 600 | сырье | 0,03 | 1,26 | 10,67 | 82,35 | 4.32 | 1,35 | 0,02 | ||||||
| контактный газ | 7,48 | 1,94 | 10,98 | 35,46 | 1,4 | 39,6 | 2,54 | 0,16 | 0,1 | 0,34 | 48.4 | 85,4 | 56,7 | ||
| 2 | 600 | сырье | 0,06 | 0,91 | 11,03 | 80,55 | 4,25 | 1,0 | 2,14 | 0,02 | 0,04 | ||||
| контактный газ | 6,96 | 1,58 | 11,09 | 34,64 | 1,58 | 39,41 | 3,87 | 0,34 | 0,15 | 0,38 | 49,4 | 87,25 | 56,6 | ||
| 3 | 600 | сырье | 0,02 | 1,14 | 10,18 | 79,82 | 4,13 | 1,49 | 3,12 | 0,04 | 0,06 | ||||
| контактный газ | 7,13 | 1,87 | 10,49 | 35,67 | 1,59 | 38,16 | 4,06 | 0,37 | 0,2 | 0,46 | 48,1 | 87,5 | 55,0 | ||
| 4 | 600 | сырье | 0,02 | 1,13 | 9,96 | 78,13 | 4,11 | 1,57 | 4,87 | 0,06 | 0,15 | ||||
| контактный газ | 8,51 | 1,95 | 10.11 | 37,25 | 1,66 | 34,64 | 4,7 | 0,39 | 0,26 | 0,53 | 44,95 | 87,0 | 51.7 | ||
| 5 (по прототипу) | 620 | сырье | 0,07 | 0,95 | 11,25 | 81,99 | 4,79 | 0,95 | 0,01 | ||||||
| контактный газ | 9,73 | 1,98 | 11,26 | 26,46 | 0,93 | 45,91 | 2,64 | 0,4 | 0,13 | 0,57 | 57,1 | 85,05 | 67.1 | ||
| 6 | 620 | сырье | 0,06 | 0,91 | 10,93 | 80,39 | 4,5 | 1,01 | 2,14 | 0,02 | 0,05 | ||||
| контактный газ | 9,41 | 1,95 | 10,91 | 26,40 | 1,00 | 45,48 | 3,54 | 0.53 | 0,22 | 0,56 | 57,7 | 86,7 | 66,5 | ||
| * ∑легких=∑Н2+N2+C1+CO+С2+CO2+∑С3+∑С4 |
Процесс получения изопрена дегидрированием изоамиленов в присутствии железоокисных саморегенерирующихся катализаторов, отличающийся тем, что в исходные изоамилены добавляют до 4 мас.% пипериленов, являющихся побочным продуктом при производстве изопрена указанным способом.
