Способ получения изопрена, изобутилена и формальдегида


 


Владельцы патента RU 2436756:

Общество с ограниченной ответственностью "Тольяттикаучук" (RU)

Изобретение относится к способу разложения высококипящих побочных продуктов производства изопрена из изобутилена и формальдегида путем смешения высококипящих побочных продуктов с перегретым водяным паром и контакта с катализатором в одно- или двухполочных реакторах при нагревании с получением изопрена, формальдегида и изобутилена, характеризующемуся тем, что жидкие высококипящие побочные продукты сначала испаряют и перегревают до температуры 300-350°С совместно с водяным паром в соотношении 1:1,0-1,2 в конвекционной части пароперегревательной печи в системе прямых труб, снабженных выносным коллектором, затем смешивают в смесителе с перегретым водяным паром до весового соотношения 1:3,0-4,0, после чего с температурой 400-450°С подаются в реактор, в надкатализаторной зоне которого расположена отбойно-распределительная решетка с общим живым сечением 15%, снабженная отверстиями 20 мм и колпачками диаметром 100 мм и высотой 80 мм. Использование настоящего способа позволяет снизить удельный расход водяного пара при расщеплении высококипящих побочных продуктов с одновременным увеличением выхода целевых продуктов. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение касается способа получения изопрена, изобутилена и формальдегида путем расщепления высококипящих побочных продуктов (ВПП) производства изопрена из изобутилена и формальдегида через 4,4-диметил-1,3-диоксан (ДМД) и может быть использовано в других процессах нефтехимической промышленности.

Известен способ расщепления высококипящих побочных продуктов синтеза 4,4-диметил-1,3-диоксана на катализаторе К-70 при средних температурах 320-335°С, объемной скорости подачи сырья 1 час-1 и разбавлении высококипящим паром в весовом соотношении 1:4-6. По мере закоксовывания катализатора проводится его регенерация паровоздушной смесью (Авт. свидетельство СССР №401122, 1970, авт. свидетельство СССР №460729, 1973).

Недостатком способа является высокий удельный расход водяного пара и топливного газа для его перегрева, а также пониженные выходы изопрена, формальдегида и изобутилена.

Наиболее близким по своей технической сущности является способ получения изопрена, изобутилена и формальдегида путем расщепления высококипящих побочных продуктов синтеза 4,4-диметил-1,3-диоксана на катализаторе при повышенных температурах, который предусматривает после контактирования регенерацию катализатора ВПП при температуре 500°С (Патент РФ 1695631, 1996).

Недостатком этого способа также является высокий расход водяного пара, топливного газа, пониженный выход целевых продуктов и ограниченный срок эксплуатации катализатора.

В промышленных условиях испарение и перегрев ВПП, температура кипения некоторых компонентов достигает 400°С, проводят в токе водяного пара непосредственно перед входом в реактор. При отсутствии эффективного смесительного устройства возникает перепад температуры по горизонтальному сечению перед слоем катализатора в реакторе 1. При этом испарение высококипящих происходит не полностью, в результате чего часть жидких продуктов достигает слоя катализатора и уже на нем полностью испаряется, тем самым ухудшая его свойства и сокращая срок его эксплуатации.

Все это в промышленных условиях приводит к понижению выходов целевых продуктов и необходимости завышения разбавления сырья перегретым водяным паром до величины 1:6 и даже 1:8.

Предлагаемый способ лишен указанных недостатков, так как позволяет испарение и перегрев ВПП до 300-350°С проводить совместно с водяным паром в соотношении 1:1,0-1,2 по весу в конвекционной части пароперегревательной печи за счет тепла выходящих дымовых газов и, тем самым, экономить водяной пар, после чего сырье разбавляется и смешивается в смесителе с перегретым водяным паром до соотношения 1:3,0-4,0 и с температурой 400-450°С направляется в реактор, в надкатализаторной зоне которого располагается распределительная решетка, на которой происходит полное испарение проскочивших жидких продуктов и распределение потока шихты по слою катализатора. Как вариант, в двухступенчатом реакторе разбавление высококипящих побочных продуктов выдерживают на первой полке в соотношении 1:3, а на второй 1:3,5-4,0.

Целью изобретения является снижение удельного расхода водяного пара, повышение выходов изопрена, изобутилена и формальдегида при разложении ВПП, а также увеличение срока эксплуатации катализатора.

Поставленная цель достигается способом, согласно которому расщепление высококипящих побочных продуктов в присутствии водяного пара на катализаторе при повышенной температуре проводят путем испарения и перегрева паров ВПП до температуры 300-350°С совместно с водяным паром в соотношении 1:1,0-1,2 в конвекционной части пароперегревательной печи в системе прямых труб, снабженных выносными коллекторами, затем разбавлением этой шихты и смешением в смесителе с перегретым водяным паром до весового соотношения 1:3,0-4,0 и с температурой 400-450°С и подачей этой смеси в реактор, в надкатализаторной зоне которого расположена отбойно-распределительная решетка с живым сечением 15% и снабженная колпачками диаметром 100 мм и высотой 80 мм с отверстиями в полотне решетки диаметром 15 мм и шагом 30 мм.

Высококипящие побочные продукты, в основном, представляют собой смесь пиранового спирта и эфира, диоксановых спиртов и их эфиров, метилбутандиола, а также продуктов, кипящих выше диоксановых спиртов.

Все эти продукты получены при синтезе диметилдиоксана, температура кипения отдельных компонентов этой смеси достигает 400°С. Зачастую эту смесь подают на разложение совместно с так называемой метилдигидропирановой фракцией, получаемой при выделении изопрена, предварительно отогнав из нее продукты, кипящие ниже 85°С.

В качестве катализатора используют алюмосиликатные катализаторы, содержащие также оксиды железа, магния, кальция, калия и натрия (Патент РФ 1695631, 1996). В последнее время широкое распространение получил алюмосиликатный катализатор под маркой К-84.

Задача повышения эффективности процесса разложения ВПП решается сразу в 3 направлениях:

- предварительные испарение и перегрев жидких ВПП до 300-350°С с водяным паром в соотношении 1:1,0-1,2 в конвекционной части пароперегревательной печи за счет тепла отходящих дымовых газов. Система прямых труб связана с выносными из печи коллекторами, обеспечивающими возможность, в случае необходимости, оперативной очистки отдельных секций труб;

- испарение и перегрев до 400-450°С шихты с перегретым водяным паром в смесителе перед реактором за счет повышения величины весового разбавления до 1:3,0-4,0;

- окончательное испарение проскочивших жидких ВПП и равномерное распределение шихты по слою катализатора при попадании шихты на отбойно-распределительную решетку, снабженную отверстиями и колпачками. Возможное образование кокса и смол на решетке легко устраняется при очередной регенерации. Устройство снабжено компенсатором линейного расширения. Между стенкой реактора и устройством устанавливается уплотнение в виде скрученной стальной сетки.

По данному способу (см. чертеж) высококипящие побочные продукты по линии 1 подают в конвекционную часть печи 2, через выносной коллектор в систему прямых труб 3, где они испаряются и перегреваются до 300-350°С, после чего по линии 4 направляются на смеситель 5, представляющий собой систему конических дисков и конусов, расположенный перед входом в реакционную зону. Водяной пар поступает на перегрев по линии 6 в радиальную часть пароперегревательной печи 2 (линия 7) и с температурой 670-700°С по линии 8 также поступает в смеситель 5, откуда уже в виде шихты с сырьем с температурой 400-450°С направляется в реактор 10, в верхней части которого находится отбойно-распределительная решетка 11, и далее, пройдя слой колец Рашига 12, в слой катализатора 13. Контактный газ по линии 14 направляют на охлаждение и конденсацию. При двухступенчатой схеме разложения ВПП часть водяного пара подают по линии 9 на вторую ступень реактора.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами:

Пример №1 (по существующему способу)

Разложение высококипящих побочных продуктов синтеза изопрена в промышленных условиях проводят в одно- или двухступенчатых реакторах на алюмосиликатном катализаторе К-84 при температуре в зависимости от срока службы катализатора - 400-450°С, объемной скорости 0,4 час-1 и разбавлении сырья водяным паром в весовом соотношении 1:6-8. Смешение сырья и пара производится непосредственно перед входом в реактор. Продолжительность контактирования составляет 8 часов, после чего реактор переключается на регенерацию катализатора паровоздушной смесью при 450-550°С.

При этом получены следующие результаты:

Конверсия ВПП 81,0%
Выходы на пропущенные ВПП:
изопрена 22,0%
изобутилена 15,8%
формальдегида 29,3%
Итого целевых продуктов: 67,1%

Пример №2 (по предлагаемому способу)

Высококипящие продукты в смеси с водяным паром в весовом соотношении 1:1,0-1,2 сначала испаряют и перегревают до температуры 300-350°С в конвекционной части печи за счет тепла отходящих дымовых газов и направляют в смеситель, расположенный перед входом в реактор. Туда же подается перегретый в пароперегревательной печи до 670-700°С водяной пар. Полученная шихта поступает на отбойно-распределительную решетку и далее через слой колец Рашига на катализатор К-84.

Температуру шихты до слоя катализатора выдерживают в зависимости от срока его эксплуатации на уровне 400-450°С, объемной скорости 0,5 час-1, разбавлении сырья паром 1:3,0-4,0 по весу.

Как вариант, при работе на двухполочном реакторе разбавление ВПП на первой полке выдерживают на уровне 1:3 по весу, на второй доводят до весового соотношения 1:3,5-4,0.

При этом получены следующие результаты:

Конверсия ВПП 85,0%
Выходы на пропущенные ВПП:
изопрена 23,2%
изобутилена 16,7%
формальдегида 30,3%
Итого целевых продуктов: 70,2%

Пример №3

Разложение высококипящих побочных продуктов синтеза ДМД проводится совместно с фракцией метилдигидропирана при весовом соотношении в шихте 9:1, при условиях, описанных в примере №2.

При этом получены следующие результаты:

Конверсия ВПП 83,5%
Выходы на пропущенные ВПП:
изопрена 22,8%
изобутилена 16,7%
формальдегида 29,8%
Итого целевых продуктов: 69,3%

Таким образом, внедрение новой схемы разложения ВПП позволяет за счет предварительного испарения и перегрева высококипящих продуктов отходящими из печи дымовыми газами снизить в промышленных условиях расход водяного пара на разбавление сырья не менее чем в 1,3-1,5 раза и повысить конверсию на 1,5-2,0%, а выход целевых продуктов на пропущенные фракции ВПП, соответственно, на 2,2-3,1% абс.

1. Способ разложения высококипящих побочных продуктов производства изопрена из изобутилена и формальдегида путем смешения высококипящих побочных продуктов с перегретым водяным паром и контакта с катализатором в одно- или двух полочных реакторах при нагревании с получением изопрена, формальдегида и изобутилена, отличающийся тем, что жидкие высококипящие побочные продукты сначала испаряют и перегревают до температуры 300-350°С совместно с водяным паром в соотношении 1:1,0-1,2 в конвекционной части пароперегревательной печи в системе прямых труб, снабженных выносным коллектором, затем смешивают в смесителе с перегретым водяным паром до весового соотношения 1:3,0-4,0, после чего с температурой 400-450°С подаются в реактор, в надкатализаторной зоне которого расположена отбойно-распределительная решетка с общим живым сечением 15%, снабженная отверстиями 20 мм и колпачками диаметром 100 мм и высотой 80 мм.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в двухполочном реакторе весовое разбавление высококипящих побочных продуктов перегретым водяным паром выдерживают на первой полке на уровне 1:3, на второй доводят разбавление до 1:3,5-4,0 по весу.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к нефтехимической промышленности и касается гомогенного окисления метаносодержащего газа с целью получения из него метанола, формальдегида и других продуктов.

Изобретение относится к способам получения нефтехимических продуктов каталитическим дегидрированием углеводородов и их производных, в частности к получению формальдегида дегидрированием метанола.

Изобретение относится к способу получения формальдегидного сырья, который включает отделение содержащего формальдегид продукта от раствора формальдегида, содержащего формальдегид, воду и метанол, где указанный содержащий формальдегид продукт содержит значительно меньше воды, чем указанный раствор формальдегида, перегонкой указанного раствора формальдегида в присутствии захватывающего воду соединения, где захватывающее воду соединение выбирают из группы, состоящей из насыщенной или ненасыщенной карбоновой кислоты, сложного эфира и карбонильного соединения.

Изобретение относится к способу непрерывного получения формалина и карбамидоформальдегидного концентрата. .

Изобретение относится к способу непрерывного получения глиоксальсодержащих продуктов заданной концентрации в одностадийном технологическом цикле. .

Изобретение относится к способу производства метанольного раствора формальдегида (формалина), С2-С 4-спиртов и синтетического моторного топлива и установке для его осуществления.

Изобретение относится к способу получения формалина или карбамидоформальдегидного раствора. .

Изобретение относится к способу производства формальдегида, включающему окисление углеводородсодержащего газа кислородсодержащим газом при повышенных температуре и давлении, последующее охлаждение реакционной смеси и отделение целевого жидкого продукта.

Изобретение относится к способу производства жидких оксигенатов (кислородсодержащих органических соединений), в том числе метанола, С2-С4-спиртов, формальдегида, низших органических кислот или их смеси, прямым гомогенным окислением природного газа, и установке для его осуществления.

Изобретение относится к способу получения трет-пентена(ов) и/или алкил С1-С2-трет-пентилового эфира из смесей преимущественно С5-углеводородов, содержащих как минимум трет-пентены, изопентан и примесь пентадиена(ов), и спирта С1-С2, включающему взаимодействие трет-пентена(ов) со спиртом С1-С2 на твердом кислом катализаторе и выделение продуктов ректификацией, характеризующемуся тем, что в исходной смеси проводят как минимум катализируемую изомеризацию 2-метил-1-бутена в 2-метил-2-бутен [возможно в присутствии водорода], образующуюся смесь подвергают ректификации и выводят дистиллят, содержащий преимущественно изопентан, и кубовый остаток, содержащий преимущественно 2-метил-2-бутен, часть которого предпочтительно подвергают в зоне(ах) синтеза эфира(ов) катализируемому взаимодействию со спиртом C1-C2, из образующейся смеси отгоняют дистиллят, содержащий смесь непрореагировавших С 5-углеводородов со спиртом, который далее используют для получения эфира(ов), предпочтительно возвращая в зону синтеза эфира(ов), и выводят кубовый остаток, содержащий алкил С 1-С2-трет-пентиловый эфир, который отбирают в качестве продукта и/или подвергают катализируемому разложению и с помощью ректификации и очистки от спирта выделяют смесь чистых трет-пентенов.

Изобретение относится к вариантам способа превращения оксигенированных органических соединений в углеводороды, один из которых включает стадии: (а) введения сырьевого потока синтез-газа в секцию синтеза для получения легко конвертируемых оксигенатов, (b) пропускания выходящего из указанной секции синтеза потока, содержащего легко конвертируемые оксигенаты, в секцию синтеза бензина, (с) пропускания выходящего из указанной секции синтеза бензина потока в сепаратор и извлечения из указанного сепаратора углеводородов, кипящих в интервале кипения бензиновой фракции, (d) смешения рециркулирующего из сепаратора потока, содержащего непрореагировавший синтез-газ и летучие углеводороды, с сырьевым потоком синтез-газа стадии (а), (е) введения сырьевого материала, содержащего трудно конвертируемые оксигенаты, в секцию синтеза стадии (а), в котором легко конвертируемые оксигенаты включают соединения, выбранные из группы, состоящей из метанола, этанола, диметилового эфира, ацетона, пропанола, диэтилового эфира, изобутанола, пропиональдегида или их смесей, и в котором сырье, содержащее трудно конвертируемые оксигенаты, включает соединения, выбранные из группы, состоящей из формальдегида, ацетальдегида, гидроксиалдегида, глиоксаля, ацетола, уксусной кислоты, МеОАс, EtOAc, фурфурола, фурилового спирта, фенола, анизола, пирокатехина, гваякола, крезола, крезолола, эвгенола, нафтола или их смесей.

Изобретение относится к способу получения разветвленных насыщенных углеводородов, характеризующемуся тем, что на первой стадии сырье, содержащее, по меньшей мере, одну жирную кислоту, имеющую общее количество атомов углерода от 8 до 26, этерифицируют, по меньшей мере, одним жирным спиртом, имеющим общее количество углерода от 8 до 26, с получением сложных эфиров, на второй стадии полученные сложные эфиры гидрируют до жирных спиртов, на третьей стадии полученные жирные спирты дегидратируют до альфа-олефинов, на четвертой стадии альфа-олефины олигомеризуют в олигомеры, а на пятой стадии олигомеры гидрируют.

Изобретение относится к способу сепарации газа крекинга метанола и производства малоуглеродистого алкена полимеризационного уровня, содержащему: (1) стадию сжатия, в которой газ крекинга метанола поступает в компрессорную систему с многоступенчатым сжатием, при этом давление газа крекинга метанола, подверженного трехступенчатому или четырехступенчатому сжатию, достигает до 1,1-2,5 МПаГ; (2) стадию обезвреживания, в которой газ крекинга метанола, сжатый в стадии (1), очищается от примесей на системе обезвреживания, в результате получается рафинированный газ крекинга, при этом концентрация CO2 в газе крекинга метанола, обработанном в стадии обезвреживания, составляет менее 1 ppm, и/или общее содержание алкина составляет менее 5 ppm; (3) стадию абсорбции и сепарации, при которой рафинированный газ крекинга, полученный в стадии (2), поступает поочередно в колонну предыдущего удаления этилена, абсорбер этилена, деметанизатор и дефлегматор этилена, в результате получаются этиленовый продукт полимеризационного уровня и фракция С4 и/или тот же самый газ поступает поочередно в колонну предыдущего удаления этилена, деэтанизатор, депропанизатор и колонну ректификации пропилена, в результате получается пропиленовый продукт полимеризационного уровня и продукт С5.

Изобретение относится к способу получения изопрена путем жидкофазного взаимодействия компонентов сырья - формальдегида и, возможно, веществ, являющихся источником формальдегида, с трет-бутанолом, возможно, изобутиленом или веществами, являющимися источником изобутилена, и, возможно, полупродуктами - предшественниками изопрена, в присутствии сильного кислотного катализатора и воды с использованием мольного избытка трет-бутанола или изобутилена к формальдегиду или веществам, являющимся источником формальдегида, при температуре и давлении, обеспечивающих переход изопрена в паровую фазу с последующим его выделением, осуществляемый с подводом тепла в реакционную зону реактора, оснащенную массообменной насадкой, за счет циркуляции подогреваемого кислого водного слоя с обеспечением перепада температуры по высоте реакционной зоны, характеризующемуся тем, что реактор имеет одну или более дополнительных последовательно установленных реакционных зон, оснащенных массообменной насадкой, в каждую зону подают сырье через распределительные устройства, при этом тепло в дополнительно установленные реакционные зоны дополнительно подводят паровой фазой через распределительные устройства с предыдущей реакционной зоны с поддержанием температуры и давления в них, обеспечивающих переход основного количества трет-бутанола и изобутилена в паровую фазу и перепад температур по высоте каждой реакционной зоны 3-7°С.

Изобретение относится к способу разложения гидроперекиси кумола кислотным катализатором на фенол и ацетон в системе полого реактора с обратным смешением и вихревым движением в нем продуктов реакции, с охлаждением реакционной массы разложения в теплообменнике-холодильнике, с применением каталитической системы в виде 0,3-0,5 мас.% раствора серной кислоты в ацетоне, при подаче катализатора в линию всаса циркуляционного насоса в среду реакционной массы, регулированием остаточного содержания гидроперекиси в конце цикла обратного смешения с помощью «трубы контрольного разложения», в котором небольшая часть реакционной массы смешивается со всем количеством кислотного катализатора, вводимого в систему разложения, с разложением продуктов реакции, отобранных из системы обратного смешения, путем нагрева их, выдержки в аппарате структурного потока и ступенчатым снижением кислотности в этом аппарате путем подачи воды в конце первой четверти длины аппарата и быстрого охлаждения реакционной смеси на выходе из аппарата структурного потока.
Изобретение относится к способу получения изобутилена разложением метил-третично-бутилового эфира на гетерогенном катализаторе при повышенной температуре, характеризующемуся тем, что в качестве катализатора используют кальций-боро-фосфатный катализатор и процесс проводят при атмосферном давлении, в присутствии водяного пара при следующих условиях: температура 200-250°С, объемная скорость подачи МТБЭ 1,0-2,0 ч-1.

Изобретение относится к применению катализаторов для превращения кислородсодержащих соединений до низших олефинов. .

Изобретение относится к одностадийному способу газофазного получения изопрена, включающему взаимодействие формальдегида с изобутиленом, или изобутилен содержащим сырьем, или производными изобутилена в присутствии катализатора, характеризующемуся тем, что взаимодействие проводят в присутствии твердофазного катализатора, содержащего фосфаты, выбранные из ряда фосфатов циркония, ниобия или тантала.

Изобретение относится к способу получения изопрена путем жидкофазного взаимодействия компонентов сырья - формальдегида и, возможно, веществ, являющихся источником формальдегида, с трет-бутанолом, возможно, изобутиленом или веществами, являющимися источником изобутилена, и, возможно, полупродуктами - предшественниками изопрена, в присутствии сильного кислотного катализатора и воды с использованием мольного избытка трет-бутанола или изобутилена к формальдегиду или веществам, являющимся источником формальдегида, при температуре и давлении, обеспечивающих переход изопрена в паровую фазу с последующим его выделением, осуществляемый с подводом тепла в реакционную зону реактора, оснащенную массообменной насадкой, за счет циркуляции подогреваемого кислого водного слоя с обеспечением перепада температуры по высоте реакционной зоны, характеризующемуся тем, что реактор имеет одну или более дополнительных последовательно установленных реакционных зон, оснащенных массообменной насадкой, в каждую зону подают сырье через распределительные устройства, при этом тепло в дополнительно установленные реакционные зоны дополнительно подводят паровой фазой через распределительные устройства с предыдущей реакционной зоны с поддержанием температуры и давления в них, обеспечивающих переход основного количества трет-бутанола и изобутилена в паровую фазу и перепад температур по высоте каждой реакционной зоны 3-7°С.
Наверх