Реактор для жидкофазного синтеза изопрена


 


Владельцы патента RU 2478603:

Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное объединение ЕВРОХИМ" (ООО "НПО ЕВРОХИМ") (RU)

Изобретение относится установке для жидкофазного синтеза изопрена из сырья, включающего изобутилен и формальдегид и/или вещества, являющиеся их источниками, например, триметилкарбинол и 4,4-диметил-1,3-диоксан, в присутствии водного раствора кислотного катализатора. При этом установка представляет собой реакторную систему из обогреваемого паром через межтрубное пространство кожухотрубного реактора, последовательно соединенного с полым вертикальным реактором, возможно оборудованную насосом для принудительной циркуляции реакционной массы между реакторами, при этом в реакторах расположены распределительные устройства для ввода через них сырья. Также установка характеризуется тем, что в установке имеются как минимум три реакционные зоны, определяемые местами ввода сырья, в полом реакторе расположены распределительные устройства для всего потока реакционной массы выше мест ввода сырья, причем расстояние между местом ввода сырья и распределительным устройством всего потока составляет как минимум 0,1 м, предпочтительно 0,5-2,0 м. Использование настоящей установки обеспечивает возможность более гибкого управления процессом синтеза изопрена при пониженном образовании побочных продуктов, а также повысить эффективность использования реакционного объема и тем самым снизить капитальные и эксплуатационные затраты. 4 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к области нефтехимии, точнее к устройствам, используемым в производстве мономеров для синтетического каучука. Более конкретно изобретение относится к реакционным аппаратам, применяемым для синтеза изопрена из изобутилена и формальдегида или веществ (полупродуктов), являющихся их источниками.

Известен реакционный вертикальный аппарат для синтеза изопрена разложением полупродуктов, получаемых жидкофазным взаимодействием изобутилена и формальдегида при кислотном катализе в присутствии воды [RU 2164909 С2, 10.04.2001]. Такой аппарат содержит в нижней части обогреваемую через межтрубное пространство кожухотрубчатую реакционную зону и расположенную над ней барботажно-реакционную зону, соединенную с трубным пространством кожухотрубчатой зоны. Полупродукты подают возможно через распределительное устройство в нижнюю часть кожухотрубчатой зоны и/или в барботажно-реакционную зону, которая содержит возможно массообменные устройства и/или массообменную насадку. Однако в известном аппарате не проводят синтез изопрена непосредственно из изобутилена и формальдегида и требуется предварительный реактор для синтеза полупродуктов. Кроме того, в таком аппарате не обеспечивается достаточно однородное распределение реагентов во всем объеме, что приводит к появлению застойных зон и создает условия для снижения конверсии реагентов и повышенного образования побочных продуктов.

Известен аппарат для синтеза изопрена жидкофазным взаимодействием изобутилена с формальдегидом и возможно веществ, являющихся их источниками, в присутствии кислого катализатора и воды в вертикальной реакционной зоне [RU 2203878 С2, 10.05.2003]. Реакционная зона соединена снизу с обогреваемым через межтрубное пространство многотрубчатым кипятильником, трубки которого непосредственно сообщаются с реакционной зоной. Формальдегид, изобутилен, триметилкарбинол и возможно реакционную смесь из предварительного реактора синтеза полупродуктов подают в аппарат двумя или несколькими потоками на разные уровни реакционной зоны, которая содержит возможно массообменные устройства и/или массообменную насадку. Часть изобутилена, триметилкарбинола и возможно реакционную смесь из предварительного реактора подают в соединенный с реакционной зоной кипятильник. Однако в таком аппарате не осуществляют ввод формальдегида в кипятильник, что не позволяет достаточно эффективно использовать реакционный объем нижней части аппарата и кипятильника. В этом аппарате также не обеспечивается достаточно однородное распределение реагентов во всем объеме, что приводит к появлению застойных зон.

Наиболее близким к предлагаемому является известный реактор для одностадийного жидкофазного синтеза изопрена из изобутилена и формальдегида или веществ, являющихся их источниками, например, триметилкарбинола или диметилдиоксана, в присутствии водного раствора кислотного катализатора [RU 42185 U1, 27.11.2004 - прототип]. Реактор представляет собой вертикальный полый аппарат. Внутри аппарата расположен обогреваемый паром через межтрубное пространство кожухотрубный теплообменник, разделяющий объем аппарата на верхнюю и нижнюю части, соединенные как минимум одной выносной циркуляционной трубой для самотечной или принудительной циркуляции реакционной массы. Сырье подают в верхнюю и нижнюю части аппарата через распределительные устройства.

Недостатками данного реактора является осуществление синтеза изопрена в одной реакционной зоне и недостаточно однородное распределение сырья в реакционном объеме, что приводит к появлению застойных зон и создает условия для снижения конверсии реагентов и повышенного образования побочных продуктов. Еще одним недостатком является недостаточно эффективное использование реакционного объема, что приводит к повышению металлоемкости аппарата.

Задачей изобретения является разработка реактора (реакционного аппарата) для синтеза изопрена, в котором устранены указанные недостатки прототипа.

Указанная задача решается при использовании предлагаемого реактора для жидкофазного синтеза изопрена из сырья, включающего изобутилен и формальдегид и/или вещества, являющиеся их источниками, например, триметилкарбинол (ТМК) и 4,4-диметил-1,3-диоксан (ДМД), в присутствии водного раствора кислотного катализатора. Реактор представляет собой колонный аппарат (вертикальный аппарат цилиндрической формы) с расположенной внутри него обогреваемой паром через межтрубное пространство кожухотрубной теплообменной частью, разделяющей объем аппарата на верхнюю и нижнюю части, соединенные как минимум одной выносной циркуляционной трубой для самотечной или принудительной циркуляции реакционной массы. В реакторе имеются как минимум три реакционные зоны, определяемые местами ввода сырья в реактор через распределительные устройства. В верхней части реактора расположены распределительные устройства для всего потока реакционной массы выше мест ввода сырья, причем расстояние между местом ввода сырья и распределительным устройством всего потока составляет как минимум 0,1 м, предпочтительно 0,5-2,0 м.

Как вариант, реактор снабжен средствами ввода сырья на разные уровни верхней части и в нижнюю часть.

Как вариант, в реакторе в качестве распределительных устройств для всего потока реакционной массы используют одно или более устройств, выбранных из распределительных решеток, ситчатых тарелок, желобчатых перфорированных распределителей.

Как вариант, в верхней части реактора на разных уровнях расположены массообменные устройства и/или массообменная насадка, например, кольца Рашига.

Как вариант, массообменная насадка расположена выше распределительных устройств для всего потока реакционной массы или непосредственно на этих распределительных устройствах.

Существенное отличие предлагаемого реактора от прототипа состоит в том, что в аппарате имеются как минимум три реакционные зоны, определяемые местами ввода сырья. В частности, количество реакционных зон может составлять от 3 до 7. Реактор снабжен средствами ввода сырья в каждую реакционную зону через распределительные устройства. Эти устройства для распределения сырья могут представлять собой, например, барботеры с патрубками с прорезями, кольцевые коллекторы с форсунками, трубки с отверстиями, параллельно установленные на центральной трубе.

Другое существенное отличие заключается в том, что в верхней части реактора выше мест ввода сырья расположены распределительные устройства для всего потока реакционной массы. В качестве распределительных устройств для всего потока могут использоваться, например, распределительные решетки, ситчатые тарелки, желобчатые перфорированные распределители.

Еще одно существенное отличие состоит в том, что расстояние между местом ввода сырья и распределительным устройством для всего потока реакционной массы составляет как минимум 0,1 м, предпочтительно 0,5-2,0 м.

Нами установлено, что в предлагаемом реакторе образование изопрена начинается и интенсивно происходит вблизи места ввода сырья в реактор, то есть вблизи каждого места ввода сырья существует соответствующая реакционная зона. Реакционные зоны имеются в верхней части (не менее двух зон) и в нижней части аппарата, куда предусмотрена подача сырья. Наличие в реакторе средств подачи сырья в каждую реакционную зону, выполненных с возможностью регулирования каждой подачи, позволяет более гибко управлять процессом синтеза изопрена, не допуская возникновения таких нежелательных явлений как перегрев, проскок реагентов, появление застойных зон, и тем самым обеспечить более эффективное использование реакционного объема.

Дополнительное смешивание компонентов сырья вместе со всем потоком реакционной массы при указанном расстоянии между местом ввода сырья и распределительным устройством всего потока обеспечивает существенно более равномерное распределение реагентов в реакционном объеме по сравнению с аналогичными аппаратами, что позволяет значительно улучшить массообмен и исключить появление застойных зон.

Схематическое изображение исполнения реактора жидкофазного синтеза изопрена с тремя реакционными зонами согласно изобретению представлено на чертеже, где обозначено: 1 - реактор (колонный аппарат), 2 - массообменная насадка, 3 - распределительные устройства для всего потока реакционной массы, 4 - кожухотрубная теплообменная часть реактора, 5 - выносная циркуляционная труба, соединяющая верхнюю и нижнюю части реактора, 6 - циркуляционный насос, А - расстояние между местом ввода сырья и распределительным устройством для всего потока реакционной массы.

Предлагаемый реактор работает следующим образом. Исходное сырье (изобутилен и формальдегид, возможно ТМК, ДМД) возможно смешивают с водным раствором кислотного катализатора и подают в реактор (1) через распределительные устройства в три реакционные зоны: в зону, которая находится в нижней части реактора, и в две зоны, которые находятся на разных уровнях в верхней части реактора. Движение реакционной массы в реакторе происходит снизу вверх. Реакционная масса с верхней части реактора поступает по циркуляционной трубе (5) в нижнюю часть реактора. Циркуляционная труба (5) оборудована циркуляционным насосом (6) для принудительной циркуляции реакционной массы. В верхней части реактора весь поток реакционной массы проходит через распределительные устройства (3), расположенные как минимум на 0,1 м выше мест ввода сырья (расстояние А). В межтрубное пространство кожухотрубной части реактора (4) подают водяной пар для подвода тепла, необходимого для поддержания заданной температуры и осуществления синтеза изопрена. В верхней части реактора на разных уровнях для улучшения массообмена расположена массообменная насадка (2). В реакторе в условиях процесса (температура 150-200°С, давление 6-17 атм) происходит образование изопрена. Газовый поток продуктов реакции, содержащих изопрен, и части воды выводят с верха реактора с последующим его разделением и выделением изопрена.

Предлагаемый реактор обеспечивает возможность более гибкого управления процессом синтеза изопрена при пониженном образовании побочных продуктов, а также повысить эффективность использования реакционного объема, снизить металлоемкость и тем самым уменьшить капитальные и эксплуатационные затраты.

1. Реактор для жидкофазного синтеза изопрена из сырья, включающего изобутилен и формальдегид и/или вещества, являющиеся их источниками, например триметилкарбинол и 4,4-диметил-1,3-диоксан, в присутствии водного раствора кислотного катализатора, представляющий собой колонный аппарат с расположенной внутри него обогреваемой паром через межтрубное пространство кожухотрубной теплообменной частью, разделяющей объем аппарата на верхнюю и нижнюю части, соединенные как минимум одной выносной циркуляционной трубой для самотечной или принудительной циркуляции реакционной массы, при этом в аппарате расположены распределительные устройства для ввода через них сырья, отличающийся тем, что в аппарате имеются как минимум три реакционные зоны, определяемые местами ввода сырья, в верхней части аппарата расположены распределительные устройства для всего потока реакционной массы выше мест ввода сырья, причем расстояние между местом ввода сырья и распределительным устройством всего потока составляет как минимум 0,1 м, предпочтительно 0,5-2,0 м.

2. Реактор по п.1, отличающийся тем, что аппарат снабжен средствами ввода сырья на разные уровни верхней части и в нижнюю часть.

3. Реактор по п.1, отличающийся тем, что в качестве распределительных устройств для всего потока реакционной массы используют одно или более устройств, выбранных из распределительных решеток, ситчатых тарелок, желобчатых перфорированных распределителей.

4. Реактор по п.1, отличающийся тем, что в верхней части аппарата на разных уровнях расположены массообменные устройства и/или массообменная насадка, например кольца Рашига.

5. Реактор по п.1, отличающийся тем, что в аппарате массообменная насадка расположена выше распределительных устройств для всего потока реакционной массы или непосредственно на этих распределительных устройствах.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способу получения 1,4-дизамещенных [1.1.1b.1.1] пентиптиценов R = С С-Аr; тиенил-2. .
Изобретение относится к способу переработки метилгидропирана и/или побочных продуктов синтеза изопрена из изобутилена и формальдегида путем термокаталитического разложения их над алюмосиликатсодержащим катализатором с предварительным нагревом (или без него) исходного сырья в присутствии водяного пара с последующей конденсацией полученного контактного газа с образованием водного и масляного слоев.

Изобретение относится к органическому соединению, представленному общей формулой (1) где каждый из R1-R8, R10 и R13 представляет собой атом водорода; каждый из R9 и R14 представляет собой группу, выбранную из атома водорода, трет-бутильной группы, фенильной группы и нафтильной группы, причем фенильная группа содержит, по меньшей мере, один заместитель, выбранный из метальной группы, трет-бутильной группы и фенильной группы, или является незамещенной; один из R11 и R12 представляет собой атом водорода, а другой из R11 и R12 представляет собой группу, выбранную из нафтильной группы, фенантренильной группы, антраценильной группы, периленильной группы, хризенильной группы, бензо-с-фенантренильной группы, флуоренильной группы, флуорантенильной группы, бензофлуорантенильной группы и нафтофлуорантенильной группы, причем нафтильная группа содержит в качестве заместителя фенильную группу или является незамещенной, антраценильная группа содержит в качестве заместителя фенильную группу или является незамещенной, хризенильная группа содержит в качестве заместителя фенильную группу или является незамещенной, флуоренильная группа содержит в качестве заместителя метальную группу, флуорантенильная группа содержит, по меньшей мере, один заместитель, выбранный из трет-бутильной группы и фенильной группы, или является незамещенной, и бензофлуорантенильная группа содержит, по меньшей мере, один заместитель, выбранный из фенильной группы, фенильной группы, замещенной метальной группой, и фенильной группы, замещенной трет-бутильной группой, или является незамещенной.
Изобретение относится к способу получения изопрена, включающему жидкофазную конденсацию изобутилена в виде изобутиленсодержащей фракции C4 с водным раствором формальдегида в присутствии кислотного катализатора при повышенных температуре и давлении с образованием 4,4-диметил-1,3-диоксана и смеси высококипящих побочных продуктов, с последующим жидкофазным разложением полученного 4,4-диметил-1,3-диоксана в изопрен в присутствии триметилкарбинола и/или изобутилена и водного раствора кислотного катализатора при повышенных температуре и давлении.

Изобретение относится к способу получения изопрена путем жидкофазного взаимодействия изобутилена и формальдегида или веществ, являющихся их источниками, например 4,4-диметил-1,3-диоксана и триметилкарбинола, в присутствии водного раствора кислотного катализатора при температуре 140-180°С и давлении 0,8-1,6 МПа в реакционно-разделительном аппарате, включающем зону подвода тепла, зону контактирования, последовательные зоны сепарации, контур циркуляции реакционной массы с отбором продуктов реакции и балансового количества воды из зоны сепарации в виде парового потока с последующим охлаждением, конденсацией и разделением, выводом жидкого потока водного раствора катализатора на экстракцию и последующим возвратом в зону нагрева, причем давление в реакционной зоне поддерживают выше, чем давление насыщенных паров воды, соответствующее температуре в реакционной зоне, характеризующемуся тем, что давление в зонах сепарации поддерживают выше, чем давление насыщенных паров воды, соответствующее температуре контактирования, при этом выходящий из зоны контактирования реакционный поток направляют в первую зону сепарации без дросселирования, из которой паровой поток поступает в газовую часть второй зоны сепарации со снижением давления на 0,05-0,4 МПа с последующим выводом на охлаждение и конденсацию, а жидкий поток из первой зоны сепарации направляют в жидкостную часть второй зоны сепарации, из которой 30-70% отсепарированного от высококипящих органических соединений жидкого потока возвращают в реакционно-разделительный аппарат, а остальную часть жидкого потока направляют на охлаждение, экстракцию и рециркулируют в реакционно-разделительный аппарат.

Изобретение относится к способу получения изопрена жидкофазным взаимодействием формальдегида и изобутилена и/или веществ, являющихся их источниками, например, 4,4-диметил-1,3-диоксана и триметилкарбинола, в присутствии водного раствора кислотного катализатора при повышенной температуре и давлении, с отбором из реакционной зоны парожидкостного потока продуктов реакции и воды, который сепарируют, охлаждают, конденсируют и разделяют на водный и масляный слои с последующим выделением изопрена и рециркулированием водного раствора кислотного катализатора в процесс, характеризующемуся тем, что 1-10% рециркулирующего водного раствора кислотного катализатора смешивают при температуре 40-80°С и массовом соотношении (0,01-0,1):1 с 4,4-диметил-1,3-диоксаном и триметилкарбинолом в емкости, откуда выводят раствор, содержащий кислотный катализатор, 4,4-диметил-1,3-диоксан и триметилкарбинол, который направляют в реакционную зону синтеза изопрена, и осажденные соли, которые выводят из процесса.
Изобретение относится к способу переработки побочных продуктов синтеза изопрена из изобутилена и формальдегида или формальдегидсодержащих продуктов, в частности 4,4-диметил-1,3-диоксана, на промышленном алюмосиликатсодержащем катализаторе К-84 или К-97 при температуре от 400-480°С, с возможным предварительным нагревом сырья до температуры 400-480°С, с разбавлением сырья водяным паром, характеризующемуся тем, что разбавление сырья водяным паром увеличивают постепенно по ходу контактирования, в начале на 3-15% ниже средней величины разбавления и в конце контактирования на 3-15% выше средней величины разбавления, при этом при переработке в качестве побочного продукта технической фракции 4-метил-5,6-дигидро- -пирана разбавление водяным паром осуществляют при массовом соотношении 4-метил-5,6-дигидро- -пиран : пар, равном 1:(0,7-2,4) соответственно, а при переработке высококипящих побочных продуктов или их смеси с технической фракцией 4-метил-5,6-дигидро- -пирана разбавление водяным паром осуществляют при массовом соотношении сырье : пар, равном 1:(2,5-7,0) соответственно.

Изобретение относится к способу получения изопрена жидкофазным взаимодействием формальдегида и изобутилена и/или веществ, являющихся их источниками, например 4,4-диметил-1,3-диоксана и триметилкарбинола, в присутствии водного раствора кислотного катализатора при повышенной температуре и давлении с отбором из реакционной зоны парожидкостного потока продуктов реакции и воды.

Изобретение относится к способу получения оптически активных спиро-гомофуллеренов формулы (1) и (2) характеризующийся тем, что С60 -фуллерен взаимодействует с оптически активными диазосоединениями, генерируемыми in situ окислением гидразонов (-)-ментона и D-(+)-камфоры с помощью MnO2, в о-дихлорбензоле в присутствии трехкомпонентной каталитической системы Pd(асас)2-PPh3-Et 3Al, взятыми в мольном соотношении С60: оптически активный гидразон: Pd(acac)2:PPh3:Et 3Al=0.01:(0.01-0.02):(0.0015-0.0025):(0.003-0.005):(0.006-0.01), при комнатной температуре (~20°С) в течение 1-2 ч.

Изобретение относится к конденсированному полициклическому соединению, представленному общей формулой (I): где радикалы R1-R18 , каждый независимо, выбирают из группы, состоящей из атома водорода, фенильной группы и фенильной группы, замещенной двумя трет-бутильными группами.
Изобретение относится к области нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности и к созданию катализаторов, используемых в переработке алифатических углеводородов С 2-С12 и метанола в высокооктановый бензин и ароматические углеводороды.
Изобретение относится к гетерогенным катализаторам для получения ароматических углеводородов ряда бензола. .

Изобретение относится к способу получения 1,4-дизамещенных [1.1.1b.1.1] пентиптиценов R = С С-Аr; тиенил-2. .

Изобретение относится к двум вариантам способа получения смеси С4-30 соединений. .
Изобретение относится к способу селективного получения углеводородов, пригодных для использования в качестве дизельного топлива, заключающийся в декарбонилировании/декарбоксилировании смеси карбоновых кислот С8-С24 (насыщенных и ненасыщенных) в растворителе в атмосфере водорода в присутствии гетерогенного катализатора, представляющего собой палладий на оксиде алюминия при температуре 200-400°С и давлении 0,1-5 МПа.

Изобретение относится к электрокаталитическому способу получения углеводородов, в частности диенов, олефинов, алканов и спиртов, путем гальваностатического электролиза смеси 10-ундециленовой и уксусной кислот, которые частично нейтрализованы и находятся в виде соли.
Изобретение относится к способу получения алкан-ароматической фракции. .

Изобретение относится к реакторной системе (10) для получения ксилола. .
Изобретение относится к способу переработки метилгидропирана и/или побочных продуктов синтеза изопрена из изобутилена и формальдегида путем термокаталитического разложения их над алюмосиликатсодержащим катализатором с предварительным нагревом (или без него) исходного сырья в присутствии водяного пара с последующей конденсацией полученного контактного газа с образованием водного и масляного слоев.
Наверх