BE583175A

BE583175A -

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Publication number: BE583175A
Authority: BE

Description

Procédé de production d'isoprène --------------------------------
La présente invention se rapporte à la production d'iso- prène; Plus particulièrement l'invention se rapporte à la production d'isoprène à partir de néohexane et de ses dérivés.

Plus spécifiquement la présente invention se rapporte à des procédés de production d'isoprène à partir de néohexane, qui consiste en les stades de déshydrogénation du néohexane pour produire du néohexène, et de déméthylation du néohexène pour avoir l'isoprène.

On sait dans le présent domaine que l'on peut préparer l'isoprène à partir d'hydrocarbures aliphatiques suivant di- verses méthodes comportant plusieurs combinaisons de stades.

Plusieurs de ces méthodes requièrent de grandes quantités de matières non disponibles et produisent des rendements glo- baux relativement bas, chose qui rend ces procédés inécono- miques.

Une autre difficulté rencontrée dans ce domaine est le grand besoin d'énergie calorifique dans les procédés pour la production de l'isoprène, particulièrement lorsque des stades de déshydrogénation, de cracking et de distillation sont nécessaires pour obtenir le produit désiré.

Une particularité de la présente invention est de pro- duire de l'isoprène à partir de matières disponibles en abondance, comme les fractions hydrocarbures en C6 que l'on peut séparer facilement pour fournir des précurseurs de l'isoprène.

Une autre particularité de la présente invention est d'utiliser des courants de paraffines, comme ceux produits dans l'isomérisation du naphta léger, comme source de néo- hexane. Des mélanges de paraffines isomères à partir des- quels on peut obtenir le néohexane par distillation sont fréquemment produits dans la fabrication d'essence.à haut indice d'octane, et sont procurables à bas prix et en abon- dance, ce qui fait que l'essence peut être utilisée comme matière de départ pour la production de l'isoprène, ce qui constitue une méthode de production économique de l'isoprène.

Une autre particularité de l'invention est d'utiliser les hydrocarbures qui sont formés comme sous-produit dans la production de l'isoprène comme source d'énergie calori- fique pour le procédé, apportant ainsi une méthode écono- mique d'obtention de combustible et réduisant à un minimum les frais d'énergie.

On comprendra qu'une autre particularité de la présente invention est d'apporter un procédé de production d'isoprè- ne qui utilise du néohexane comme charge d'alimentation principale, permet une récupération et un recyclage aisés des portions de la charge d'alimentation qui ne subit pas de conversion dans les premiers stades du procédé.

Une autre particularité de la présente invention est de produire de l'isoprène avec de bons rendements à partir de néohexane, en tirant parti de la structure unique du néo-¯ hexane qui ne forme seulement qu'une oléfine, le néohexène, lors de la déshydrogénation.

Une autre particularité de la présente invention est d'apporter une nouvelle méthode par laquelle on peut déshy- drogéner le néohexane pour produire du néohexène qui, par cracking, fournit de l'isoprène.

Une autre particularité de la présente invention est d'apporter une méthode nouvelle par laquelle le néohexène peut subir un cracking thermique pour produire l'isoprène.

Une forme de réalisation préférée de l'invention compor- te, dans un procédé de production d'isoprène, les stades de déshydrogénation du néohexane pour former un mélange de néo- hexane et de néohexène, de séparation de ce néohexane d'avec le néohexène, de recyclage du néohexane au stade de déshydro- génation, de cracking du néohexène pour produire un mélange d'isoprène et d'autres hydrocarbures, de séparation de l'iso- prène d'avec ces autres hydrocarbures, et d'utilisation de ces hydrocarbures comme source d'énergie calorifique pour le procédé.

Une autre forme de réalisation préférée comprend les stades de séparation du néohexane et d'autres hydrocarbures en C6 à partir d'une fraction d'hydrocarbures en C6, d'iso- mérisation des hydrocarbures en C6 séparés, de recyclage de l'isomérisat au stade de séparation, de déshydrogénation du néohexane séparé pour former un mélange de néohexane et de néohexène, de séparation du néohexane d'avec le néohexène, de recyclage du néohexane séparé au stade de déshydrogéna- tion, de cracking du néohexane pour produire un mélange d'iso- prène et d'autres hydrocarbures, de séparation de l'isoprène

d'avec les autres hydrocarbures et d'utilisation de ces hydro- carbures comme source d'énergie calorifique pour le procédé.

Une autre forme de réalisation préférée comporte les stades de production de néohexane à partir de précurseurs de néohexane, de séparation du néohexane d'avec ces précur- seurs, de recyclage des.précurseurs séparés au stade de pré- paration de néohexane, de déshydrogénation du néohexane pour former un mélange de néohexane et de néohexène, de sépara- tion du néohexane du néohexène et de cracking du néohexène pour produire un mélange d'isoprène et d'autres hydrocarbu- res, et de récupération de l'isoprène.

D'autres objets de la présente invention apparaîtront au cours de sa description qui suit.

La fig. 1 est une représentation schématique d'une for- me de réalisation de l'invention, dans laquelle l'isoprène est produit à partir d'essence.

La fig. 2 est une représentation schématique d'une forme de réalisation de l'invention, dans laquelle le néohexane est produit à partir d'un courant d'hydrocarbures en C6.

La fig. 3 est une représentation schématique d'une forme de réalisation de l'invention, dans laquelle le néohexane est produit à partir d'un précurseur, le propylène, par di- mérisation et hydrogénation.

Se rapportant à la fig. 1, de l'essence est introduite par la conduite 10 dans le séparateur 12 et du néohexane est retiré sous forme de distillat par la conduite 13. Le ré- sidu est retiré par la conduite 11. Le distillât provenant de la conduite 13 est fourni au déshydrogénateur 15 et les produits de la déshydrogénation sont conduits par la condui- te 16 dans le séparateur 18. Le néohexène est enlevé du séparateur et fourni par la conduite 19 à l'appareil de cracking 20. Le néohexane qui n'a pas réagi est enlevé com-

me fraction de tête à partir du séparateur 18 et est recyclé par la conduite 21 au déshydrogénateur 15. Le néohexène su- bit un cracking dans l'appareil de cracking 20 en vue de for- mer de l'isoprène et d'autres hydrocarbures comne le méthane et l'éthane.

Ce mélange est fourni par la conduite 22 au sé- parateur.23 où l'isoprène produit est enlevé par la conduite 27, le produit néohexène non craqué est recyclé par la con- duite 25 à l'appareil de cracking 20 et les autres hydrocar- bures sont enlevés par la conduite 24 pour être utilisés com- me combustible dans le procédé, par exemple dans l'appareil de cracking 20, le déshydrogénateur ou ailleurs où il faut du combustible dans le procédé.

Se rapportant à la fig. 2, un courant de paraffines en C6 est introduit par la conduite 30 dans le séparateur 31.

Le néohexane est enlevé par la conduite 35 et les autres hydrocarbures en C6 qui sont séparés du courant sont conduits par la conduite 32 dans l'unité d'isomérisation 33. Les hy- drocarbures en C6 sont isomérisés et l'isomérisat est recy- clé au séparateur 31 par la conduite 34. Le néohexane conte- nu dans l'isomérisat est enlevé par la conduite 35 et se rend au déshydrogénateur 15; les stades de déshydrogénation et de cracking sont effectués comme décrit dans la fig. 1.

Se rapportant à la fig. 3, du propylène est fourni par la conduite 40 dans le dimériseur 41. Après dimérisation, les produits sont conduits par la conduite 42 dans le sépara- teur 46. Le propylène qui n'a pas réagi est recyclé vers le dimériseur par la conduite 44. Les produits plus lourds sont retirés par la conduite 45. Les oléfines en C6 conte- nant du néohexène sont fournies par la conduite 47 à l'hydro- génateur 48 où elles sont hydrogénées et on les fait passer par la conduite 49 dans l'isomériseur 50.

Les produits d'iso- mérisation sont fournis par la conduite 57 au séparateur 52

et le néohexane est enlevé par la conduite 54 et se rend au déshydrogénateur 15 ; onexécute les stades de déshydrogéna- tion et de cracking comme décrit dans la fig. 1. Les paraf- fines restantes en C6 sont recyclées par la conduite 53 à l'isomériseur 50.

Le néohexane peut être aussi produit par isomérisation d'hydrocarbures paraffiniques en C6 sur un catalyseur au chlorure d'aluminium en présence de HCl, L'isomérisation est ordinairement exécutée à une température d'environ 100 C en présence d'hydrogène à une pression de 70 kg/cm2 au mano- mètre. L'hyodrogène est employé pour/inhiber la dismutation. et le cracking. On peut utiliser du naphtène ou du benzène au lieu d'hydrogène pour inhiber le cracking. On peut uti- liser d'autres catalyseurs, comme les oxydes métalliques, pqr exemple du nickel ou cobalt sur silice-alumine, pour l'isomérisation à des pressions d'environ 25 atmosphères en présence d'hydrogène. Ces réactions peuvent être effectuées à des températures dans l'intervalle d'environ 300-450 C.

-Une autre méthode de production du néohexène que l'on peut employer est 1'isomérisation de diméthylbutène en néo- hexène. Le néohexane peut également être produit en faisant réagir l'isobutane avec l'éthylène.

Dans une autre méthode encore, le néohexène est produit en faisant réagir du chlorure de butyle tertiaire avec de l'éthylène sur un catalyseur au chlorure d'aluminium ou au chlorure ferrique, en hydrôlysant le produit résultant en l'hexanol tertiaire correspondant et en pyrolysant l'hexanol pour produire du néohexène.

Dans une autre forme de réalisation de l'invention, le néohexène est produit directement à partir de méthyl-t- butyl-carbinol par déshydratation et ensuite cracking en isoprène.

D'autres méthodes de production d'isoprène à partir de précurseurs de néohexane en utilisant les enseignements de la présente invention seront apparentes à la suite de ce qui est révélé ; désire que l'invention embrasse la formation de néohexane à partir d'autres précurseurs de ce genre, c'est- à-dire de substances qui précèdent la formation du néohexane.

L'invention est illustrée mais non limitée par les for- mes de réalisation suivantes.

Sauf indication contraire, les parties et pourcentages utilisés ici sont exprimés en poids.

Exemple 1
On fait passer un échantillon de néohexane sur un cata- lyseur platine-alumine à une température d'environ 600 C avec un temps de contact d'environ 2,8 secondes.

Le condensat produit est séparé en néohexène, bouillant à 41,2 C, et en tous les autres constituants, dont surtout du néohexane qui n'a pas réagi, et certaines autres oléfines et isomères paraffiniques. On peut les saturer d'hydrogène dans un stade catalytique séparé et les recycler à l'iso- mériseur.

Le néohexène résultant est dilué avec de l'azote, avec un rapport molaire azote :néohexène de7,6:1 et est introduit dans un tube réacteur ayant un rapport longueur:diamètre d'environ 50:1, comportant un empilement de granules en car- bure de silicium sur environ la moitié de sa longueur à l'extrémité de décharge, à un taux de 10,7 volumes de liquide par heure par volume de réacteur. Le cracking est effectué à une température d'environ 800 C et l'on obtient une conver- sion de 77,5% et une sélectivité en isoprène de 34,6.

Exemple 2
On reproduit l'exemple 1 en utilisant un catalyseur chrome :alumine au lieu d'un catalyseur platine :alumine.

Onobtient des résultats pratiquement similaires.

Le stade de déshydrogénation est exécuté dans un systè- me catalytique exempt d'acide à une température grosso modo de 450 à 900 C, de préférence de 500 à 650 C et surtout de
575 à 625 C. La pression est en gros de 0,1 à 10 atmosphères, de préférence de 0,5 à 1,5 atmosphères et surtout voisine de la pression atmosphérique. Le temps de contact est en gros de 0,2 à 100 seconàes, de préférence de 0,5 à 20 secondes, et surtout de 0,8 à 10 secondes. La température et le temps de contact sont interdépendants, des temps de contact court étant préférés pour les températures élevées, et vice-versa.

Le catalyseur est du platine :alumine, del'oxyde de chrome: alumine ou tout autre catalyseur de déshydrogénation exempt d'acide approprié avec lequel on évite une isomérisation de structure indésirable.

Le stade de cracking est effectué à une température en gros d'environ 650 à 900 C, de préférence de 700 à 850 C et surtout de 760 à 800 C. Le temps de contact pour le cracking peut être en gros de 0,01 à 1,0 seconde. On peut employer un empilement tel qu'en granules de carbure de silicium ou toute autre matière équivalente. Le diluant peut être de la vapeur ou de l'azote ou autre gaz inerte. La vapeur d'eau est pré- férée dans les opérations industrielles, tandis que l'azote est utilisé pour la commodité dans beaucoup d'expériences de laboratoire. La pression est grosso modo de 0,1 à la atmos- phères, de préférence de 0,5 à 1,5, et surtout voisine de la pression atmosphérique.

Concernant la matière révélée ci-dessus, certaines va- riations et modifications apparaîtront à l'homme de métier; on désire inclure dans l'invention toutes ces variations et modifications, à l'exception de ce qui n'est pas à la portée des revendications ci-après.

Claims

REVENDICATIONS --------------------------- 1. Procédé de production d'isoprène, caractérisé en ce qu'on déshydrogénise du néohexane pour former un mélange de néohexane et de néohexène, on sépare le néohexane d'avec le néohexène, on effectue le cracking du néohexène pour produire un mélange d'isoprène et d'autres hydrocarbures et on récupère l'isoprène.

2. Procédé de production d'isoprène, caractérisé en ce qu'on déshydrogénise du néohexane pour former un mélange de néohexane et de néohexène, on sépare le néohexane d'avec le néohexène, on recycle le néohexane au stade de déshydrogéna- tion, on effectue le cracking du néohexène pour produire un mélange d'isoprène et d'autres hydrocarbures et on récupère l'isoprène.

3. Procédé de production d'isoprène, caractérisé en ce qu'on déshydrogénise du néohexane pour former un mélange de néohexane et de néohexène, on sépare le néohexane d'avec le néohexène, on effectue le cracking du néohexène pour produire un mélange d'isoprène et d'autres hydrocarbures, on sépare l'isoprène d'avec les autres hydrocarbures et utilise ces au- tres hydrocarbures comme source d'énergie calorifique pour le procédé.

4. Procédé de préparation d'isoprène, caractérisé en ce qu'on déshydrogénise du néohexane pour former un mélange de néohexane et de néohexène, on sépare le néohexane d'avec le néohexène, on recycle le néohexane au stade de déshydro- génation, on effectue le cracking du néohexène pour produi- re un mélange d'isoprène et d'autres hydrocarbures, on sépare l'isoprène d'avec ces autres hydrocarbures et utilise ces hydrocarbures comme source d'énergie calorifique pour le procédé. <Desc/Clms Page number 10>

5. Procédé de production d'isoprène, caractérisé en ce qu'on sépare le néohexane à partir d'une fraction d'hydrocar- bures en C6, on déshydrogénise le néohexane pour former un mélange de néohexane et de néohexène, on sépare le néohexane d'avec le néohexène, on effectue le cracking du néohexène pour produire un mélange d'isoprène et d'autres hydrocarbures et on récupère l'isoprène.

6. Procédé de production d'isoprène, caractérisé en ce qu'on sépare le néohexane à partir d'une fraction d'hydrocar- bures en C6, on déshydrogénise le néohexane pour former un mélange de néohexane et de néohexène, on sépare le néohexane d'avec le néohexène, on recycle le néohexane au stade de déshy- drogénation, on effectue un cracking du néohexène pour pro- duire un mélange d'isoprène et d'autres hydrocarbures et on récupère l'isoprène.

7. Procédé de production d'isoprène, caractérisé en ce qu'on sépare le néohexane à partir d'une fraction d'hydrocar- bures en C6, on déshydrogénise le néohexane pour former un mélange de néohexane et de néohexène, on sépare le néohexane d'avec le néohexène, on effectue le cracking dunéohexène pour produire un mélange d'isoprène et d'autres hydrocarbu- res, on sépare l'isoprène d'avec les autres hydrocarbures et on utilise ces hydrocarbures comme source d'énergie calori- fique pour le procédé.

8. Procédé de production d'isoprène, caractérisé en ce qu'on sépare le néohexane à partir d'une fraction d'hydro- carbures en C6, on déshydrogénise le néohexane pour former un mélange de néohexane et de néohexène, on sépare le néo- hexane d'avec le néohexène, on recycle le néohexane au stade de déshydrogénation, on effectue le cracking du néohexène pour produire un mélange d'isoprène et d'autres hydrocarbu- res, on sépare l'isoprène d'avec ces autres hydrocarbures <Desc/Clms Page number 11> et on utilise ces hydrocarbures comme source d'énergie calo- rifique pour le procédé.

9. Procédé de production d'isoprène, caractérisé en ce qu'on sépare le néohexane et d'autres fractions d'hydrocar- bures en C6, on isomérise les hydrocarbures en C6 séparés, on recycle l'isomérisat au stade de séparation; on déshydrogéni- se le néohexane séparé pour former un mélange de néohexane et de néohexène, on sépare le néohexane d'avec le néohexène, on effectue le cracking du néohexène pour produire un mélan- ge d'isoprène et d'autres hydrocarbures et on récupère l'iso- prène.

10. Procédé de production d'isoprène, caractérisé en ce qu'on sépare du néohexane et d'autres hydrocarbures en C6 à partir d'une fraction d'hydrocarbures, on isomérise les hy- drocarbures en C6 séparés, on recycle l'isomérisat au stade de séparation, on déshydrogénise le néohexane séparé pour former un mélange de néohexane et de néohexène, on sépare le néohexane résiduel d'avec le néohexène, on recycle le néo- hexane résiduel au stade de déshydrogénation, on effectue le cracking du néohexène pour produire un mélange d'isoprène et d'autres hydrocarbures et on récupère l'isoprène.

11. Procédé de production d'isoprène, caractérisé en ce qu'on sépare du néohexane et d'autres hydrocarbures en C6 à partir d'une fraction d'hydrocarbures en C6, on isomé- rise les hydrocarbures en C6 séparés, on recycle l'isoméri- sat au stade de séparation, on déshydrogénise le néohexane séparé pour former un mélange de néohexane et de néohexène, on sépare le néohexane d'avec le néohexène, on effectue le cracking du néohexène pour produire un mélange d'isoprène et d'autres hydrocarbures, on sépare l'isoprène des autres hydrocarbures et on utilise ces hydrocarbures comme source d'énergie calorifique pour le procédé. <Desc/Clms Page number 12>

. 12. Procédé de production d'isoprène, caractérisé en ce qu'on sépare du néohexane et d'autres hydrocarbures en C6 à partir d'une fraction d'hydrocarbures en C6, on isomérise les hydrocarbures en C6 sépa@és, on recycle l'isomérisat au stade de séparation, on déshydrogénise le néohexane séparé pour former un mélange de néohexane et de néohexène, on sé- pare le néohexane d'avec le néohexène, on recycle le néo- hexane séparé au stade de déshydrogénation, on effectue le cracking du néohexène pour produire un mélange d'isoprène et d'autres hydrocarbures, on sépare l'isoprène des autres hydrocarbures et on utilise ces hydrocarbures comme source d'énergie calorifique pour le procédé.

13. Procédé de production d'isoprène, caractérisé en ce qu'on sépare du néohexane à partir d'une fraction d'hydro- carbures, on déshydrogénise le néohexane pour former un mé- lange de néohexane et de néohexène, on sépare le néohexane d'avec le néohexène, on effectue le cracking du néohexène pour produire un mélange d'isoprène et d'autres hydrocarbures et on récupère l'isoprène.

14. Procédé de production d'isoprène, caractérisé en ce qu'on produit du néohexane à partir de précurseurs du néohexane, on sépare le néohexane d'avec les précurseurs, on déshydrogénise le néohexane pour former un mélange de néo- hexane et de néohexène, on sépare le néohexane d'avec le néohexène, on effectue le cracking du néohexène pour produire un mélange d'isoprène et d'autres hydrocarbures et on récu- père l'isoprène.

15. Procédé de production d'isoprène, caractérisé en ce qu'on produit du néohexane à partir de précurseurs du néohexane, on sépare le néohexane d'avec ces précurseurs, on déshydrogénise le néohexane pour former un mélange de néohexane et de néohexène, on sépare le néohexane d'avec <Desc/Clms Page number 13> le néohexène, on recycle le néohexane séparé au stade de déshydrogénation, on effectue le cracking du néohexène pour produire un mélange d'isoprène et d'autres hydrocarbures, on sépare l'isoprène de ces hydrocarbures et on utilise ces hydrocarbures comme source d'énergie calorifique pour le procédé.

16. Procédé de production d'isoprène, caractérisé en ce qu'on produit du néohexane à partir de précurseurs du néohexane, on sépare le néohexane d'avec ces précurseurs, on recycle les précurseurs séparés au stade de préparation de néohexane, on déshydrogénise le néohexane pour former un mé- lange de néohexane et de néohexène, on sépare le néohexane d'avec le néohexène et on effectue le cracking du néohexène pour produire un mélange d'isoprène et d'autres hydrocarbures, et on récupère l'isoprène.

17. Procédé de production d'isoprène, caractérisé en ce qu'on effectue un cracking du néohexène pour produire un mélange d'isoprène et d'autres hydrocarbures et on récupère l'isoprène.

18. Procédé de production d'isoprène, caractérisé en ce qu'on effectue le cracking du néohexène à une températu- ré dans l'intervalle d'environ 650 à 900 C sous une pression dans l'intervalle d'environ 0,1 à 10 atmosphères, avec un temps de contact d'environ 0,01 à 1,0 seconde pour produire un mélange d'isoprène et d'autres hydrocarbures, et on ré- cupère l'isoprène.

19. Procédé de production de néohexène à partir de néo- hexane, caractérisé en ce qu'on déshydrogénise le néohexane dans un système exempt d'acide à une température dans l'in- tervalle d'environ 450 à 900 C sous une pression dans l'in- tervalle d'environ 0,1 à 10 atmosphères, en présence d'un catalyseur exempt d'acide et avec une durée de contact d'en- <Desc/Clms Page number 14> viron 0,2 à 10 secondes.

20. Procédé suivant la revendication 19, caractérisé en ce que le catalyseur exempt d'acide consiste en du platine: alumine.

21. Procédé suivant la revendication 19, caractérisé en ce que le catalyseur exempt d'acide consiste en du chrome: alumine.

22. Tous procédés, produits ou appareillages, ou toute combinaison de ceux-ci, substantiellement comme décrit ici.