Технологическая установка получения альдегидов, преимущественно из бутенов или пропилена, с применением родиевых катализаторов


 


Владельцы патента RU 2557062:

Общество с ограниченной ответственностью "Объединенный центр исследований и разработок" (ООО "РН-ЦИР") (RU)

Изобретение относится к технологической установке получения альдегидов, преимущественно из бутенов или пропилена, с применением родиевых катализаторов. Установка включает подключенные к реактору через устройства очистки источники синтез-газа и олефинов, последовательно соединенные трубопроводами с выпуском реактора газо-жидкостной сепаратор и испаритель, сборник кубового остатка которого сообщен с реактором обратным трубопроводом рецикла жидкости, а выход альдегидов из испарителя через сборник-сепаратор соединен с ректификационной колонной, а также узел отбора отработанного катализатора и тяжелых продуктов реакции. При этом установка снабжена установленным в сборнике кубового остатка испарителя датчиком уровня жидкости, устройством подготовки свежего катализаторного раствора, соединенным с обратным трубопроводом рецикла жидкости и выполненным в виде смесителя с дозатором компонентов катализатора, а узел отбора отработанного катализатора и тяжелых продуктов реакции выполнен в виде последовательно соединенных насоса с устройством его включения и отключения, измерителя потока жидкости, устройством отгонки альдегидов из отработанного катализаторного раствора и соединенного с измерителем потока жидкости и дозатором компонентов катализатора исполнительного устройства, при этом выход для альдегидов из устройства их отгонки из отработанного катализаторного раствора сообщен со смесителем устройства подготовки свежего катализаторного раствора, а датчик уровня жидкости связан с устройством включения и отключения насоса. Осуществление гидроформилирования на предлагаемой установке позволяет обеспечить постоянное оптимальное количество тяжелых продуктов реакции, оптимальный состав и количество катализаторного раствора. 1 ил., 1 пр.

 

Изобретение относится к органическому синтезу, а именно к установкам для получения альдегидов гидроформилированием олефинов с применением родиевых катализаторов.

Использование при оксосинтезе родиевых катализаторов, в отличие от кобальтовых, позволяет добиваться высокой селективности и выхода конечного продукта. Основным недостатком указанных катализаторов является высокая стоимость родия. Поэтому одной из главных задач снижения себестоимости получаемой продукции является повышение производительности и удельного выхода продуктовых альдегидов, снижение расхода катализатора, максимально возможная утилизация и рецикл катализатора. Одним из путей снижения расхода катализатора и улучшения удельных показателей является постоянное поддержание оптимального его количества в реакторе при возможно высоком уровне активности и оптимальном составе реакционной среды, обеспечивающих высокую производительность процесса.

Известна установка гидроформилирования олефинов, в которой использованы две независимые реакционные системы, каждая из которых имеет собственный катализаторный раствор (катализатор из различных систем не смешивается). Непрореагировавшие газы с первой ступени поступают на вторую ступень, где осуществляется конверсия оставшегося после начальной конвертации сырья (Патент США №4593127).

Недостатками известного устройства является то, что каждая из реакторных ступеней имеет отдельные узлы отделения продукта от катализатора (сепаратор, испаритель, холодильники и т.п.) - т.е. количество подобного оборудования удваивается. При этом оно будет разной мощности, поскольку основная доля конверсии будет приходиться на первую ступень. Каждая из ступеней имеет свои собственные катализаторные растворы, для обслуживания (контроль дезактивации, регенерация и т.п.) и циркуляции которых нужно дублирующее оборудование.

Известна технологическая установка для получения альдегидов, включающая систему из двух реакторов - смешения (первичный реактор) и вытеснения (вторичный реактор), благодаря чему конверсия пропилена достигает 98%. Испарительное отделение продукта от катализаторного раствора происходит непосредственно в верхней части реакторов, а использование специального испарителя не предусматривается. Это требует достаточно высокой температуры (120°С), что неприемлемо для малостабильных фосфитных катализаторов. Испарительное отделение происходит в обоих реакторах, после чего пары альдегидов конденсируются и поступают в сепараторы, а затем в отпарную колонну. Несконденсировавшиеся газы после сепаратора первичного реактора поступают на питание вторичного реактора, а аналогичный поток с сепаратора вторичного реактора - на сброс. Катализаторный раствор циркулирует по контуру первичный реактор - вторичный реактор. Сверху отпарной колонны остаточные углеводороды С3 могут поступать на питание первичного реактора (Патент США №5,367,106).

К недостаткам известной установки следует отнести то, что для достижения высокой конверсии общий объем системы должен быть достаточно большим. Поэтому работа на высоких конверсиях может быть неоправданной. Даже в случае реактора идеального вытеснения работа на высоких конверсиях за один проход через реактор требует значительного увеличения его объема. Нет специального испарителя, поэтому режим отгонки осуществляется в жестких условиях.

Известна технологическая установка гидроформилирования олефинов, включающая реактор и последовательно соединенные с ним сепаратор, пленочный испаритель и емкость для сбора катализатора, сообщенная обратным трубопроводом с реактором для возврата катализаторного раствора (Патент РФ №2270829).

Недостатком данной установки является отсутствие возможности поддерживать высокую активность катализатора в реакторе и его оптимальное количество, а также большие потери катализатора в процессе его рецикла. Это обусловлено деградацией катализатора при высоких температурах разделения жидкой фазы продуктов реакции на непрореагировавшие олефины с альдегидами и кубовую фракцию, содержащую родиевый катализатор - от 90°С до 180°С, или низкой степенью разделения при низких температурах - от 40°С до 90°С, влекущей большие потери катализаторного раствора.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому служит технологическая установка получения альдегидов, включающая подключенные к реактору через устройства очистки источники синтез-газа и олефинов, последовательно соединенный трубопроводом с продуктовым выходом реактора испаритель альдегидов и непрореагировавших олефинов, выход куба которого сообщен с реактором обратным трубопроводом рецикла раствора катализатора, сепаратор и колонну ректификации, а также узел отбора отработанного катализаторного раствора, служащий для компенсации накопления тяжелых продуктов реакции, подключенный непосредственно к реактору (Патент США №4287370).

Недостатком установки выступает необходимость сильного нагрева выходящего из реактора потока, содержащего в том числе катализатор с целью отделения продуктовых альдегидов и непрореагировавшего олефина от раствора катализатора, что приводит к разрушению и потерям последнего. Отбор отработанного катализаторного раствора непосредственно из реактора гидроформилирования также вызывает повышенный расход родия. В этом случае тяжелые продукты значительно разбавлены исходными олефинами и продуктовыми альдегидами, поэтому для компенсации их накопления приходится отбирать большие объемы раствора и, следовательно, катализатора, чем, например, если отводить поток с высокой концентрацией тяжелых. Кроме того, трудно поддерживать оптимальное содержание тяжелых продуктов и катализатора, поскольку проведение специальных химических анализов отводимого потока не обладает достаточной оперативностью.

Задачей настоящего изобретения служит снижение потерь катализаторного раствора и продуктовых альдегидов, повышение производительности реактора и конверсии олефинов, снижение интенсивности образования побочных тяжелых продуктов конденсации альдегидов.

Техническим результатом, достигаемым данным изобретением, является обеспечение постоянного оптимального количества тяжелых продуктов реакции в установки, оптимального состава и количества катализаторного раствора.

Поставленная задача решается, а технический результат достигается тем, что установка снабжена установленным в сборнике кубового остатка испарителя продуктовых альдегидов датчиком уровня жидкости, устройством подготовки катализаторного раствора, соединенным с обратным трубопроводом рецикла жидкости и выполненным в виде смесителя с дозатором компонентов катализатора, а узел отбора отработанного катализатора и тяжелых продуктов реакции выполнен в виде последовательно соединенных насоса с устройством его включения и отключения, измерителя потока жидкости, устройства отгонки альдегидов из отработанного катализаторного раствора и соединенного с измерителем потока жидкости и дозатором компонентов катализатора исполнительного устройства, при этом выход альдегидов из устройства их отгонки из отработанного катализаторного раствора сообщен со смесителем устройства подготовки свежего катализаторного раствора, а датчик уровня жидкости связан с устройством включения и отключения насоса.

Указанные отличительные признаки существенны.

Соединение датчика уровня жидкости в сборнике кубового остатка испарителя с устройством включения и отключения насоса узла отбора отработанного катализаторного раствора и тяжелых продуктов реакции позволяет автоматически регулировать в установке количество тяжелых продуктов, присутствующих в катализаторном растворе. Соединение выхода альдегидов из устройства их отгонки из отработанного катализаторного раствора со смесителем устройства подготовки свежего катализаторного раствора совместно с дозированием компонентов катализатора пропорционально потоку отбираемого кубового остатка испарителя обеспечивает подготовку свежего катализаторного раствора в замен выведенного пропорционально его расходу и количеству отбираемых тяжелых продуктов. Другими словами, такая конструкция обеспечивает выделение из поступающей из испарителя смеси катализаторного раствора, тяжелых продуктов и альдегидов, возврат части катализаторного раствора в трубопровод рецикла с добавлением свежего катализатора нужного количества. Причем это количество находится в пропорциональной зависимости от объема выведенного из системы отработанного катализаторного раствора, а альдегиды, выделенные из этого раствора, поступают в смеситель устройства подготовки свежего катализаторного раствора и используются в качестве растворителя, обеспечивая тем самым автоматическую связь между количеством выведенного из реактора и поступившего в узел регенерации катализатора, объемом повторно возвращаемого в реактор катализатора и необходимым количеством добавляемого свежего катализатора. Такая связь определяется известностью пропорций составляющих выводимой из испарителя по трубопроводу рецикла смеси. Количественный и качественный состав этой смеси определяется режимами работы реактора и связанных с ним устройств, исходным составом сырья. Регулируя количество выводимой смеси и возвращаемой в реактор смеси с катализатором, автоматически регулируется количество приготовляемого свежего раствора катализатора. Таким образом, осуществляется поддержание в реакторе постоянного оптимального количества тяжелых продуктов и катализатора с наибольшей активностью.

На рисунке представлена блок-схема технологической установки получения альдегидов.

Технологическая установка включает параллельно подключенные к реактору 1 через устройства 2 и 3 очистки источники синтез-газа 4 и олефинов 5. Продуктовый выход 6 реактора 1 соединен через газо-жидкостный сепаратор 15 с испарителем 7, сборник кубового остатка 8 которого обратным трубопроводом 9 рецикла жидкости сообщен с реактором 1. К трубопроводу 9 параллельно подключены узел отбора отработанного катализатора и тяжелых продуктов реакции 10 и устройство 11 подготовки катализаторного раствора. В сборнике 8 установлен датчик уровня кубового остатка 12. Испаритель 7 соединен с колонной ректификации 16 через сборник-сепаратор 22. Устройство 11 подготовки катализаторного раствора выполнено в виде смесителя 17 с дозатором 18 компонентов катализатора, а узел 10 отбора отработанного катализатора и тяжелых продуктов реакции выполнен в виде последовательно соединенных насоса 14 с устройством 13 его включения и отключения, измерителя потока жидкости 19, устройства для отгонки альдегидов из отработанного катализаторного раствора 20 и исполнительного устройства 21, соединенного с измерителем потока жидкости 19 и дозатором 18 компонентов катализатора. Выход жидких альдегидов из устройства отгонки 20 сообщен со смесителем 17 устройства подготовки катализаторного раствора 11, а датчик уровня кубового остатка 12 связан с устройством 13 включения и отключения насоса.

Технологическая установка работает следующим образом. Описание работы, условия и характеристики приводятся для установившегося стационарного режима работы установки.

В установку подают синтез-газ 4 и жидкие олефины 5, в частности пропилен или бутен, которые после прохождения устройств очистки 2 и 3 поступают в реактор гидроформилирования 1. Туда же насосом (не показано) из сборника 8 по трубопроводу 9 подается рециркулирующий катализаторный раствор (раствор комплекса родия и лигандов в продуктовых альдегидах и продуктах их уплотнения). Реакция протекает под давлением 0,5-4 МПа и температуре 70-120°С. Сверху реактора газо-жидкостная смесь после охлаждения (холодильник не показан) поступает в газо-жидкостный сепаратор 15, где газы отделяются, а жидкость после понижения давления подают в испаритель 7 для отделения продуктовых альдегидов, направляемых после конденсации (холодильник-конденсатор не показан) и отделения оставшихся газов в сборнике-сепараторе 22 на колонну ректификации 16. Испаритель 7 работает при температуре, не допускающей интенсивной деструкции катализатора. Кубовый остаток из испарителя 7, содержащий раствор катализатора в неотогнанных альдегидах и тяжелых продуктах их уплотнения, скапливается в сборнике 8 и направляется по трубопроводу 9 в реактор 1. Учитывая, что скорость потока в трубопроводе 9 и температурный режим работы испарителя 7 постоянны, а тяжелые продукты уплотнения альдегидов не отгоняются в испарителе 7, уровень жидкости в сборнике 8 по мере накопления тяжелых продуктов в системе повышается. Датчик 12 фиксирует превышение заданного уровня и включает насос 14, который отбирает катализаторный раствор из сборника 8 дор тех пор, пока уровень не опуститься до заданного значения и датчик 12 не отключит насос. Отобранный катализаторный раствор поступает в устройство отгонки альдегидов 20, где разделяется на альдегиды и концентрированный раствор отработанного катализатора в тяжелых продуктах. Последний направляют на утилизацию, а альдегиды подают в смеситель 17. В данный смеситель подают компоненты катализатора из дозатора 18 для растворения в альдегиде и подготовке свежего катализаторного раствора. Количество компонентов катализатора, подаваемого дозатором 18, регулируется исполнительным устройством 21 пропорционально величине потока отбираемого кубового остатка испарителя 7 из емкости 8, который определяется измерителем потока 19, связанным с исполнительным устройством 21. Полученный свежий раствор катализатора подается в трубопровод 9, полностью компенсируя выведенный из установки отработанный катализаторный раствор.

Изменение режима работы установки влечет за собой автоматическое изменение режима возврата катализатора, поддерживая оптимальное соотношение компонентов в реакторе.

Технологическая установка получения альдегидов, преимущественно из бутенов или пропилена, с применением родиевых катализаторов, включающая подключенные к реактору через устройства очистки источники синтез-газа и олефинов, последовательно соединенные трубопроводами с выпуском реактора газо-жидкостный сепаратор и испаритель, сборник кубового остатка которого сообщен с реактором обратным трубопроводом рецикла жидкости, а выход альдегидов из испарителя через сборник-сепаратор соединен с ректификационной колонной, а также узел отбора отработанного катализатора и тяжелых продуктов реакции, отличающаяся тем, что установка снабжена установленным в сборнике кубового остатка испарителя датчиком уровня жидкости, устройством подготовки свежего катализаторного раствора, соединенным с обратным трубопроводом рецикла жидкости и выполненным в виде смесителя с дозатором компонентов катализатора, а узел отбора отработанного катализатора и тяжелых продуктов реакции выполнен в виде последовательно соединенных насоса с устройством его включения и отключения, измерителя потока жидкости, устройством отгонки альдегидов из отработанного катализаторного раствора и соединенного с измерителем потока жидкости и дозатором компонентов катализатора исполнительного устройства, при этом выход для альдегидов из устройства их отгонки из отработанного катализаторного раствора сообщен со смесителем устройства подготовки свежего катализаторного раствора, а датчик уровня жидкости связан с устройством включения и отключения насоса.



 

Похожие патенты:

Изобретение может быть использовано при получении хлористого калия галургическим методом. Способ управления процессом получения хлористого калия путем изменения входного потока воды включает регулировку расхода воды в поступающий на кристаллизацию раствор в зависимости от его весового расхода, содержания в нем хлористого калия, хлористого магния, кристаллического хлористого натрия и его температуры.

Изобретение относится к средствам управления процессом очистки фильтровального элемента водопроводных систем. Технический результат заключается в обеспечении автоматического переключения фильтра из режима фильтрования в режим промывки и обратно, создании возможности автоматического управления промывкой фильтров за счет применения ультразвука и промывки колбы и фильтра.

Изобретение относится к мясоперерабатывающей промышленности, в частности к производству мясных консервов. Способ предусматривает изменение величин давления воздуха в автоклаве, температуры в автоклаве, давления воды в автоклаве, уровня воды в автоклаве путем сравнения их с заданными значениями и поддержания на оптимальном уровне.

Изобретение относится к автоматизации технологических процессов и может быть использовано при автоматизации процесса производства варено-сушеных круп. Способ предусматривает гидротермическую обработку продукта в последовательно расположенных камерах мойки, варки и сушки; отвод отработанной воды из камеры мойки сначала на очистку в фильтр, затем в теплообменник-утилизатор с подпиткой свежей водой и подогревом отработанным из камеры варки паром; варку продукта с подачей распыливающей воды; сушку сваренного продукта с рециркуляционным использованием части перегретого в пароперегревателе пара и с отводом другой его части в количестве испарившейся из высушиваемого продукта влаги в камеру варки; измерение значений начальной влажности и расхода исходного продукта на входе в камеру мойки, расхода и температуры моечной воды на входе в камеру мойки, расхода и влажности продукта на входе в камеру варки, расхода и температуры насыщенного пара из камеры варки в теплообменник-утилизатор, расхода излишней части перегретого пара, влажности высушенного продукта и сбалансированное регулирование расходов и температур материальных и тепловых потоков в камерах мойки, варки и сушки.

Изобретение относится к способу управления по показателям качества в производстве этиленпропиленовых каучуков на основе моделей расчета показателей качества, которые адаптируются к текущему технологическому режиму.

Изобретение относится к химической промышленности, а именно к способу управления процессом сушки бутилкаучука. Способ заключается в подаче влажной крошки бутилкаучука в экспеллер, подаче осушающего агента в экспандер, перемешивании в экспандере, осуществлении процесса дросселирования, получении осушенной крошки каучука, при этом подают в экспандер предварительно осушенную в экспеллере крошку, осуществляют разделение потока крошки каучука после экспеллера на два потока, в соотношении 9:1, подают один поток в количестве 90% от общего непосредственно на вход экспандера, второй поток в количестве 10% от общего орошают на транспортере водным раствором осушающего агента, в качестве которого используют гидрокарбонат аммония (порофор), синтезируемый смешением раздельных потоков аммиака, углекислого газа и воды при температуре от 0°С до +5°С в колонне с насадкой.

Изобретение относится к области химии и может быть использовано для управления процессом восстановления кислородсодержащих сернистых газов с получением элементарной серы в цветной металлургии, химической и нефтеперерабатывающей промышленности.

Изобретение относится к устройству и способу управления работой электростатического осадителя. Способ управления электростатическим осадителем (6) для удаления частиц пыли из технологического газа содержит этапы, на которых: используют алгоритм управления для мощности, прикладываемой между, по меньшей мере, одним осадительным электродом (28) и, по меньшей мере, одним коронирующим электродом (26), причем алгоритм управления содержит прямое или косвенное регулирование, по меньшей мере, одного из диапазонов (VR1, VR2) мощностей и скорости (RR1, RR2) линейного изменения мощности; измеряют температуру (T1, T2) технологического газа; выбирают, когда алгоритм управления содержит регулирование диапазона мощностей, диапазон (VR1, VR2) мощностей на основе измеренной температуры (T1, T2), а значение (VT1, VT2) верхнего предела диапазона (VR1, VR2) мощностей при высокой температуре (T2) технологического газа ниже, чем при низкой температуре (T1) технологического газа; выбирают, когда алгоритм управления содержит регулирование скорости линейного изменении мощности, скорость (RR1, RR2) регулирования мощности на основе измеренной температуры (T1, T2), причем скорость (RR1, RR2) линейного изменения мощности при высокой температуре (T2) технологического газа ниже, чем при низкой температуре (T1) технологического газа, и регулируют мощность, прилагаемую между, по меньшей мере, одним осадительным электродом (28) и, по меньшей мере, одним коронирующим электродом (26), в соответствии с алгоритмом управления.

Изобретение предназначено для автоматического управления процессом ректификации и может быть использовано в химической, фармацевтической, нефтеперерабатывающей и пищевой промышленности.

Изобретение относится к способу управления процессом получения бутилкаучука. Способ осуществляют путем сополимеризации в реакторе изопрена и изобутилена в инертном растворителе в присутствии катализатора.

Изобретение относится к способу регулирования процесса гидроформилирования для получения альдегидов нормального строения (N) и изо-строения (I) при отношении N:I. Данный способ включает контактирование ненасыщенного олефинового соединения с синтез-газом и катализатором, содержащим переходный металл и органополифосфитный и органомонофосфитный лиганд, при этом контактирование проводят в условиях гидроформилирования, включающих парциальное давление синтез-газа, где способ включает повышение парциального давления синтез-газа для снижения отношения N:I или снижение парциального давления синтез-газа для повышения отношения N:I.

Изобретение относится к способу гидроформилирования и может использоваться в химической промышленности. Предложен способ гидроформилирования для получения альдегидного продукта, включающий в себя взаимодействие в режиме непрерывной реакции в жидкой среде для гидроформилирования ненасыщенных олефиновых соединений, моноксида углерода и водорода в присутствии смеси трифенилфосфина и органо-бисфосфитного лиганда формулы где R1 и R2 представляют собой одновалентный арильный радикал, содержащий от 6 до 40 атомов углерода, R28 представляет собой С1-20-алкильный или циклоалкильный радикал или алкоксирадикал; и R29 может представлять собой атом водорода, C1-20-алкильный или циклоалкильный радикал или алкоксирадикал.

Изобретение относится к способу региоселективного получения н-пентаналя, который используют для получения пластификаторов, растворителей, присадок к моторным маслам, синтетических смазочных материалов.

Изобретение относится к новому ациклическому альдегиду, имеющему 16 атомов углерода, содержащему, по меньшей мере, три разветвления и выбранному из группы, состоящей из: 3-этил-7,11-диметилдодеканаля, 2,3,7,11-тетраметил-додеканаля, 7,11-диметил-3-винилдодека-6,10-диеналя и 4,8,12-триметилтридека-4,7,11-триеналя, к композиции веществ, пригодной для использования в качестве исходного материала для получения поверхностно-активных веществ и содержащей, по меньшей мере, один из заявленных ациклических альдегидов, к композиции моющих спиртов, пригодной для получения композиции поверхностно-активных веществ и содержащей, по меньшей мере, один ациклический спирт, конвертированный из заявленного ациклического альдегида, и к композиции поверхностно-активного вещества, пригодной для использования в моющей или чистящей композиции и содержащей одно или более поверхностно-активных производных изомеров ациклического моющего спирта, конвертированного из заявленного ациклического альдегида.

Изобретение относится к способу получения альдегидов гидроформилированием терминальных или внутренних олефинов в присутствии каталитической системы, содержащей родий и моно- или полифосфитный лиганд.

Изобретение относится к способу переработки жидкого потока, выходящего из реакции гидроформилирования, содержащего по меньшей мере один альдегид как продукт гидроформилирования, непрореагировавшие олефиново-ненасыщенные соединения, растворенный синтез-газ, гомогенно растворенный катализатор гидроформилирования, а также побочные продукты реакции гидроформилирования.
Изобретение относится к способу прямой конверсии низших парафинов С1-С4 в оксигенаты, такие как спирты и альдегиды, которые являются ценными промежуточными продуктами органического синтеза и могут применяться в качестве компонентов моторного топлива и/либо исходного сырья для получения синтетического бензина и других моторных топлив.

Изобретение относится к области основного органического синтеза и может быть использовано для производства альдегидов по реакции гидроформилирования. .

Изобретение относится к способу регулирования процесса гидроформилирования для получения альдегидов нормального строения (N) и изо-строения (I) при отношении N:I. Данный способ включает контактирование ненасыщенного олефинового соединения с синтез-газом и катализатором, содержащим переходный металл и органополифосфитный и органомонофосфитный лиганд, при этом контактирование проводят в условиях гидроформилирования, включающих парциальное давление синтез-газа, где способ включает повышение парциального давления синтез-газа для снижения отношения N:I или снижение парциального давления синтез-газа для повышения отношения N:I.
Наверх