CS232061B1 - Způsob výroby methylisobutylketonu - Google Patents

Description

Vynález se týká způsobu výroby methylisobutylketonu z acetonu v kapalné fázi na bifunkčním katalyzátoru paladium na iontoměniči v přítomnosti vodíku.

Sulfonované divinylbenzen-styrenové kopolymery, které se používají jako nosič paladia se při vyšších teplotách /nad 170 °C/ znehodnocují. Protože se při tvorbě methylisobutylketonu z acetonu uvolňuje teplo, musí být reakční systém navržen tak, aby se dalo snadno odvést a nedošlo ke zvýšení teploty nad uvedenou hranici. To je možno v kapalné fázi dosáhnout tím, že se pracuje se zkrápěným reaktorem, kde katalyzátor je rozložen do trubek z vnějšku chlazených. Např. podle holandského patentu 6 812 327 se pracuje v takovém reakčním systému s katalyzátorem 0,08 % Pd/Amberlite 200 při tlaku 5 MPa a při teplotě kolem 135 °C. Nevýhodou tohoto způsobu je náročná konstrukce reaktoru, kterou diktuje vysoký tlak a také potřeba dobře rozdělit nástřik do jednotlivých reakční ch trubek. Jiný způsob výroby /franc. patent 1 579 809/ používá rovněž pevnou vrstvu katalyzátoru. Ten je uložen v jediné vrstvě a vodík se dávkuje v přebytku vzhledem k acetonu protiproud ně spodem. Odparem acetonu do vodíku se odvádí reakční teplot.

Při malé hustotě zkrápění může být velký podíl acetonu v parách, což zhoršuje selektivitu, protože za těchto podmínek vzniká velké množství diizobutylketonu. Podle německého patentu 1 238 453 se pracuje se směsí iontoměniče a hydrogenačního katalyzátoru, kde obě složky jsou suspendovány v acetonu a promíchávání se dosahuje probubláváním vodíku. V tomto případě se musí použít velký průtok vodíku, aby došlo k dobrému promíchávání směsi, ale tím se zhorší selektivita díky vysokému stupni axiálního promíchávání. Jestliže se na druhé straně pracuje s malým průtokem vodíku, dochází k rozdělování obou složek katalyzátoru a to vede rovněž

232 0B1 ke zhoršení selektivity. V tomto případě vzniká více isopropylalkoholu. Práce s přebytkem vodíku má nevýhodu také v tom, že je nutné jej recyklovat do výroby, cóž vyžaduje náročné zařízeni.

Způsob výroby methylisobutylketonu z acetonu a vodíku v kapalné fázi na pevném loži katalysátoru pd/iontoměnič podle vynálezu spočívá v tom, že se vodík a aceton o molárním poměru 0,03 až 0,15 přivádí do reaktoru spodem za tlaku 2 až 5 MPa s teplotou 80 až 130 °G, reakce se uskutečňuje za adiabatických podmínek, při konversi 8 až 15 % acetonu. Tato získaná reakční směs s výhodou expanduje adiabaticky dó destilační kolony pro oddělení recyklovaného acetonu. Další výhodou způsobu výroby je, že se aceton přiváděný do reakce předehřívá parami recyklujíčího acetonu. Aceton 1 i vodík 2 se uvádějí do reaktoru J souproudně od spodu vzhůru.

Plyny oddělené od kapalné směsi přímo v reaktoru se vedou do chladiče £, který pracuje pod stejným tlakem jako reaktor a zkondenzovaná kapalina se vrací zpět do reaktoru. Odpadní plyn 11 odpouštěný z reakčního systému ventilem 13 obsahuje převážně inerty a spaluje se.

Kapalná reakční směs je expandována ventily £ do destilační kolony £, která pracuje za normálního tlaku. Expanzí se odpaří většina acetonu a zároveň se sníží teplota nastřikované směsi na 80 až 60 °C. Aceton 12 ^odcházející jako destilát se vrací zpět do výroby a destilační zbytek 10 obsahující aceton, methylisobutylketon, vodu a vedlejší reakční produkty se vede na další sepraci.

Aceton 1 vstupující do procesu se předehřívá parami z kolony 2 ve výměníku 6. Zbytek tepla potřebný k předehřátí acetonu na reakční teplotu se dodá v ohřívači 2·

Způsob podle vynálezu má oproti známým postupům několik výhod. Vzhledem k nízkému molárnímu poměru vodík/aceton vzniká málh vedlejších produktů, zejména isopropylalkoholu a diisobutylketonu. Katalyzátor je stále obklopen kapalnou reakční směsí. Dosahuje se

232 061 tedy vysoká selektivita procesu i s katalyzátorem, který by za srovnatelných podmínek měl u výše uvedených způsobů horší selektivitu a také i při nízkém zatížení katalyzátoru, Odpadní plyn obsahující převážně inerty není třeba recyklovat, což zmenšuje nároky na zařízení i spotřebu energie. Reaktor má jednoduchou konstrukci, takže je levný. Snadno se plní katalyzátorem a vyprazdňuje. Teplo uvolněné reakcí, kterým se zvýší entalpie kapalné směsi vystupující z reaktoru a vstupující do kolony na oddělení recyklovaného acetonu se využije k odparu většiny acetonu, takže spotřeba energie na separaci recyklovaného acetonu se podstatně sníží oproti způsobům, kde se kapalná směs z reaktoru nejdříve chladí. Spotřeba tepla se omezuje také využitím kondenzačního tepla par acetonu odcházejících z destilační kolony k předehřátí acetonu vstupujícího do procesu.

Příklad 1

Aceton 1 o teplotě 25 °C se smísí s recyklovaným acetonem 12 a předehřeje ve výměníku 6, na teplotu 53 °C a ve výměníku £ na teplotu 80 °C. Vstupuje spodem do reaktoru 2 s objemovým průtokem 0,8 m5/m^_at h. Na 1 mol acetonu do reaktoru přichází rovněž spodem 0,15 molu vodíku. Tlak v reaktoru je 5 MPa. Aceton zreaguje z 15 % a teplota v reaktoru na výstupním konci katalytické vrstvy stoupne na 165 °C. Reakční směs obsahuje 14,5 % methylisobutylketonu, 0,25 % mesityloxidu, 0,2 % diisobutylketonu, 0,05 % isopropylalkoholu a 85 % acetonu, nezshrnujeme-li do bilance reakční vodu. Expanzí se směe ochladí na 60 °C a s touto teplotou, ve směsi kapaliny a par, vstupuje do destilační kolony 2·

Příklad 2

Aceton 1 se předehřeje ve výměnících 4 a 7 na 100 °C. S touto teplotou vstupuje do reaktoru 2 θ objemovým průtokem 1,6 h“¹ Molární poměr vodík/aceton je 0,04 a tlak v reaxtoru je 3 MPa. Aceton zreaguje z 8 % a reakční směs obsahuje kromě acetonu a vody 7,7 % methylisobutylketonu, 0,15 % mesityloxidu, 0,12 % diisobutylketonu a 0,03 % isopropylalkoholu. Teplota reakční směsi stoupne na 150 °C, expanzí se zchladí na 80 °C a s touto teplotou vstupuje do kolony 2» kde se oddestiluje recyklovaný aceton.

Claims (3)

1. Způsob výroby methylisobutylketonu z acetonu a vodíku v kapalné fázi na pevném loži katalyzátoru pd/iontoměnič, vyznačující se tím, že se vodík a aceton o molárním poměru 0,05 až 0,15 pri tlaku 2 až 5 MPa přivádí do reaktoru spodem s teplotou

80 až 130 °G a reakce se uskutečňuje za adíabatických podmínek, při konverzi 8 až 15 % acetonu.

2. Způsob podle bodu 1, vyznačující se tím, že se získaná reakční směs expanduje adiabaticky do destilační kolony pro oddělení recyklovaného acetonu.

5. Způsob podle bodu 1, vyznačující se tím, že se aceton přiváděný do reaktoru předehřívó parami acetonu.