CS221298B2 - Method of continuous making seck,butylalcohole - Google Patents

Description

Vynález se týká kontinuální výroby sek.butylalkoholu katalytickou hydratací n-butenů.

Způsob po^dle v^yn^álezu spočívá v tom, že se páry produktu odtažené z horní čáslti reaktoru uvolní na .tlak 2.10⁵ Pa až 60.10^s Pa, za tohoto tlaku -se ochladí na teplotu 13'5 °c nebo' nižší a při tom se, zkapalní, v odlučoval se rozděM. na vo^du a ^ka^patoou směs alkohol-buteny/butan a tato -směs se zahříváním odpaří a v tlakové koloně se při -tlaku 3.10³ Pa až ³o . 10⁵ pa oddělí alkohol.

Vynález přináší velké úspory energie.

Vynález se týká způsobu kontinuální výroby v podstatě bezvodého sek. butylalkoholu h^ydratací n-^butenů v píHomnosti sHně kyselého měniče kationtů jako- katalyzátoru, uspořádaného v pevném loži.

Z DAS 24 219 770 je znám způsob kontinuální výroby nízkých alkoholů na silně kysel^ém měniči kationtfy při kterém ^- se vzniklý alkohol ve formě par spolu s přebytečným, reakčním plynem odtahuje z horní části reaktoru a po odstranění podílu plynu se získá -ve formě 80: % alkoholu. Tímto z^působem· se může- alkohol získávat buď uvolněním v systému odlučovačů jako v DASu 24 29 770; nebo také oddělením v tlakové koloně (stabilní koloně) pracující známým způsobem. V obou případech se získá například sek. butylalkohol s 15 až maximálně 23 % , podílem vody (^po^dle ^plynov^ého průřezov^ého zadření). Tento- alkohol ^-se^- nemůže bez předchozího destilačního sušení — tradičním způsobem s benzenem — přivádět do- ketonisačního reaktoru.

Předložený vynález má za úkol zavést výrobu sek. butylalkoholu hydratací n-buten^ů v reaktoru s ložem umístěným ve spodní čá-sti tak, aby- po oddělení plynné fáze vzniklého alkoholu se mohl získat surový alkohol, který by obsahoval jen velmi malé podíly vody vedle vzniklého etheru. Takový surový sek. butyla^ohol (cca 99 %) b^y bylo možno bez jakékoliv další mezidestilace v^ést do- dehy^ogenačmho reaktoru ^k výrobě methylethylketonu.

Předmětem vynálezu je způsob výroby sek. butylalkoholu, při kterém se plynný alkohol vyrobený přímou hydratací odbírá v horní Mstí reaktoru spolu s prébytočným reakčním ^pl^ynem, za tlaku 2.10⁵ Pa. až -60 . TO⁵ Pa, zejména^- 15.10⁵ až 40.10⁵ Pa se ochladí a při -tom se zkapalňuje. Překvapivě bylo· nal·ezeno^{, ž}e při teplotách mezi 101 a 135 °C, zejm^éna 80^- až 120^- °C -se oddělí až 90- % . vody -roz^pu^štěné v nadkritické ^pl^ynn^é fázk přičemž -rozpuštěný alkohol - zůstává téměř kvantitativně v plynné fázi. Po destilačním oddělení reakčního plynu -od alkoholu v tlakové koloně ^-se -ve^- spodní čMti kolony získá surový alkohol ^který obsahuje značně méně než 0;l % vody. ^Způsob po^dle v^yn^álezu šetři energii, poněvadž získaný surový alkohol se m^ůže bez ^dal^ší nákladné destilačm ^úprav^y ihned vést do- dehydrogenačnílic reaktoru.

^Způso^{b -} po^dle v^yn^álezu je p^říkla^dně pops^án na pnloženém schematickém znázornění. Pomocí ^dávkovacího čerpala PÍ se základní plyn - přes potrubí 1 míchá s cirkuhijtoím olefinem z potrubí fy v o^dpařovači W2 se -odpaří a potrubím 3 se vede do spodn^í -částí reaktoru R. Čerpadlem ^P2 se do reaktoru přivádí reakční voda- potrubím 2 po předehřátí ve výměníku tepla Wl. Reaktor je· napln^ěn stíně k^yselým·^- iontoměniMm na bázi -styren-divinylbenzen.

Obě reakčm slož^ky -se vedou ^- reaktorem od spoda nahoru. Na horním ^konci rea^ktoru -se eventuálně může odebírat malý proud vody (nen^í ztázorněno). ^V horní Msti reaktoru se v^šeche.n vznikN alkohol ve formě par potrubím 4 odtahuje s ^pře^bytečným reakčním plynem (n-butan/n-buteny), za stejného nebo sníženého tlaku se ochladí a zkapalní -a vede se přes výměníky tepla W3 aW4 - odlučovačem A opadaným jemnou (etamínovou) tkaninou. Vyloučená voda, která -obsahuje jen malý podílí alkohofo (< ¹ %) ^-se ddlahuje- potrubím 10 a jako procesní voda -se znovu používá potrubím 2. Kapalná -směs alkohohbuten^y/butan se protivým-čnou ve výmMíku tepla- W3- opět odpaří a potrubím 5 se -v -tlakové koloně D dělí v alkohol (potrubí 9) a reakčm plyn (potruM 6). fterpadlem P4se - malý zpětný tok 11 dává ke koloně. Největší ^část reafóního plynu se ^mocí kompresoru K znovu vrací do reakce potrubím 8. Potrubím 7 -se odebírá malý proud zbytkového plynu.

Způsobem podle vynálezu se- může ochlazením proudu produkovaného- plynu opou^štějícího za tlaku reaktor na 135 °C neb^o na nižší teplotu odloučit největší díl vody vyná^šen^é plynem. Při navazujfoím· detilačním oddělování zbytkového plynu, v případě výroby sek-butylalkoholu při oddělování směsi butan/buteny, obdrží se alkohol s obsahem vo^dy po^{d 0,}1 •{fy ja^ko 0/005 až - 0/05- %. ,Tento alkohol se může bez jakéhokoliv dalšího zpracování přímo použít ke ketonisaci.

Výhocha mezl·c^hlazení^, popnpaM mezíkondenzace spočívá také v tom, že se poměr zpětného toku ve stabilní koloně může snížit z 1,3. na 0,3. Tím se dosáhne u této kotony úspor^y energie asi 43 %. fóirévacd s^potřeba energie této kolony -tvoří podstatnou ^část -celkové pot^řeb^y ener^gie/ ^-m^{á -} úspora - energle u této kolony velký význam.

Ochlazení se ta^ké m^ůže- provádě při^- hfobších teplotách, -asi —10 °C nebo- — 20 °C. Toto je -ov^šem podstatiré - náMadnějm a zpravila z hospodárskýclh ^důvo^dů neúMlně.

Výhodně -se provádí chlazení proudu plynu produktu jakož i jeho zkapalnění a zahřívání jakož i -odpařování kapalné směsi alkohol/plyn opouštějící odlučovač současně pomocí jednoho výměníku - tepla, výměníku tepla W3.

Následující příklady vysvětlují způsob - podle- vynálezu (příklad - 3) oproti způsobům stavu techniky, které podle DASu 24- 29 770 pracují^- jednak ^-se ^dvěma odlučovači .(pří^klad ¹) a jednak ^pouze s tlakovou kolonou (příklad 2).

Příklad 1 (Stav -techniky)

Svisle postavený trubkový reaktor z jakostní ocele o světlostním průměru 26 mm a 3 m dlouhý se naplní do vý^šk^y ^83. m ^1,5 1 Raschigových kroužků (jakostní ocel 4 X X 4 mm) a pak se až do stejné výšky napl ní 1,2 1 obchodní, makroporésní -kationtoměničové pryskyřice (sulfonovaný styren/divinylbenze-nový kopotymer) ve formě H^{( +} Toto¹ pevné lože- výplňových tělísek katalyzátoru je vespod a nahoře drženo drátěnou sítí z jakostní ocele.

Na dně trubkového reaktoru -se - hodinově vsazuje 232 ^g 87% směsi n-butenů (^3,6 mol n-butenů) a 58 g (3,2 mol) vody. V reaktoru se plástovým vyhříváním udržuje te^plota 15G °C ^a tlak 70.10⁵ Pa.

Z plynového prostoru v horní části reaktoru -se odvádějí páry reakčního- produktu. Část ^-se od ci^ulačrnho (Derpadla ve^de z^pět do reaktoru a- při tom se- smíchává se zbytkovým plynem^ vedeným zpět a s- čerstvým plynem na -směsný plyn -obsahující asi 78az В! % n-^buten^ů.

Dal^{ší čá}s^t par reatárnho produktu ^-se nec^há uvolnit na 25.¹⁰⁵ a^{ž 30}. to^{5 p}a a vede se do prvního odlučovače. V prvním odlučovači - po oddělení ‘Cá-zbytkového plynu vzniká kapalný surový alkohol, který se ve druhém odlučovači uvolní na normální tlak.

^Zbyt^kový pl^yn obsahují^ ⁷⁶ % п-МЫ (reakce plynů vztažena na čerstvý plyn = =5.2,6 %) se z prvního odlučovače (ttakový odlučovač) - vede ke kompresoru, kde se stla^čí na TO. 10'^{5 p}a a ve^de se z^pět do^- reaktoru a to společně -s -cirkulačním proudem -a prou^dem 8'⁷ % ^čers^tv^ého plynu jako směsný ^plyn obsahuji ⁷⁸ a^ž 81 % n-^buten^ů.

^Z cirkulace se hodinově odebírá ^7l6^iO/o z^bytkový plyn obsahující 95,2 g n-butenů - (1,7 mol) a -30,4 g n-butanu (0,52 mol), ve dru^hém -otoučovači ^-se uvotoí na normám Ua^k a -odvádí - - - -' - ' - 3 druhém odlučovači vzniká hodinově 140 g (1,9 - mol) sek. butylalkoholu a -0,7 až 1,4- g di-sekbblyletheru po odstranění -Сс-ро^Ш ^-ve ^formě ⁷⁷ až ⁸⁹ % surov^ého a^ohoto, ^který oteahuje jest^ě 10 — 22- % vody. Výtěžek sek. butylalkoholu, počítáno na prosior/čas činí 1,6 mol na litr katalyzátoru ia hodinu, selettiviito vme než %.

Příklad 2 (Stav techniky)

Proud plynového produktu - odtažený z horní části reaktoru podle příkladu 1 se po uvolněn¹ na 8.1^{05 p}a vede ^do tlakov^é kotony a- zde- se rozdělí na· sek.butyla-lkohol a pře^bytecný -rea^kčm pl^yn. ^pře^bytecný rea^kčrn plyn se jako dříve popsáno vede zpět do reaktoru. Malá čás-t se- odebere- jako zbytvý plyn. Za jinak stejných reakčních podmínek se získá stejný výkon katalyzátoru a stejná selektivita. Získaný surový alkohol obsahuje ješté ¹⁵ až 10 % vo^dy.

Příklad 3 (Provedení podle vynálezu)

Způsob popsaný v příkladech 1 a 2 se- změní tak, že se vzniklý sek. butylalkohol odtažený z horní části reaktoru spolu s přebytečným reakčním plynem ochladí za tlaku 30.^{105 P}a na te^plotu 100 °C a ^kapahný se vede odlučovačem naplněným jemnou tkaninou. Odlučovač sestává z tlakové trubky průměru 26 mm, která je vyplněna 6 vrstvami jemné tkaniny o tloušťce vrstev 50- mm. Mezi vrstvami tkanin je vždy volný prostor 100 mm. Na spodku -odlučovače- se může odlučovat asi ⁹⁰ % ^-vo^dy vyn^ášen^é naďkritmkým reakčním plynem z reaktoru. Tato vodn^{á fá}ze obsahuje pouze ^0,6 až 0^,8 % sek ^butyta^oholu a- etoeru. ^{V h}orm ^části odlučoval se odtahuje směs p^ře^bytečn^ého reakčního plynu - a. reakčních produktů, -sek. butykltoMu a di-sek ^suty^le^theru^, v ^- protivýměně -se odpařuje ve výměníku tepla W3- a po uvolnění na 8.1⁰’⁵ Pa se vede do Uakové kolony k dělení v alkohol a reakční plyn. Přes potrubí 8 se přebytečný reakční plyn znovu komprimuje -v kompresoru a vrací se do reaktoru. Na -spodku kolony je možno získat surový .alkohol, který obsahuje pouze ^0,O1 a^ž 0,05. % vo^dy. ^Výt:ěže^{k a} selelkivita jsou jak uvedeno v příkladu 1.

Claims (4)

1. PŘEDMĚT

   1. Způsob kontinuální výroby sek. butylalkoholu ^kata^lytic^kou hydrataci n-Mto^ v pHtomnosti sitoě ^kyse^lého měniče tohonrá jako kataly rotoru, který ,ο ropořádán jako pevné lože -a- reakční -složky jim procházejí při teplotě asi 120 až 180 °C za tlaku asi 40. . 10^{5 p}a a^ž 200·. W³ Pa o^d s^po^da nahoru, pri^čemž motový poměr vody ^k oleíinům je^- asi O,⁵ a^ž 1°^- a zejm^éna 1,0 až ^3,0: 1, vyznačený tím, že se proud produktu -odtažený z horní části reaktoru ve formě par uvolní na tlak 2.10^{5 Pa} až 6).^{105 P}a a- za tohoto^- .Ua^ku se ocMad¹ na tohoto 135 °C neho nfésí a při. tom se zkapalní, rozdělí se na vodu a kapalnou směs alkohol-Suten/Sutaп a směs alkoho^utenbutan ^-se zahnvmum od^paiř¹ a ^pa^k se ^při tla^ku ³.10·^{5 p}a a^{ž 39}.10⁵ P'a alkoM oddělí.
2. 2. ^Způso^{b p}o^dle ho^du 1 významný tm že se- proud plynu za tlaku ochladí na 10 až 135 C, zejména na 80 až 120i °C.

   8. Způsob podle- -bodu 1 nebo 2, vyznačený že se při o^učovrní udržuje- tlak ².10^{5 P}a a^ž -⁶⁰. ^{10 P}a, zejm^éna 15 . to^{5 P}a až 40^- . . 1G
3. 3 Pa.
4. 4. ^způso^{s p}odle ně^kte^:r^ého z bod^ů 1 a^ž 3^ vyznačený tím, že -se proud produktu odtažený ve formě par z horní části reaktoru pomocí výměny tepla ochladí jakož i zkapalní a současn^{ě ;}se ^kapaln^{á -}směs alkomtouten/ /butan opouštějící odlučovač zahřeje- a odpaří.