PL104783B1 - Sposob selektywnego uwodornienia alifatycznych aldehydow do alkoholi w fazie parowej - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób selektywnego katalitycznego uwodornienia w fazie parowej aldehydów alifatycznych do odpowiednich alkoholi przy uzyciu wodoru jako czynnika uwodorniajacego.

W procesie selektywnego uwodornienia aldehydów alifatycznych nasyconych i nienasyconych do alkoholi, koniecznym jest stosowanie scisle okreslonych parametrów reakcji, takich jak cisnienie, temperatura, czas zetkniecia sie reagentów na powierzchni katalizatora a nade wszystko, scisle ustalonego stosunku wodoru do uwodarnianych aldehydów i odpowiednio wysokiego stezenia tego wodoru.

Stosowanie lagodnych warunków reakcji prowadzi do uzyskania nadmiernych ilosci nie uwodornionych aldehydów zas stosowanie ostrzejszych warunków miedzy innymi wysokich cisnien, moze prowadzic do otrzymywania produktów krancowych, to jest weglowodorów a nie posrednich jakimi sa alkohole. Nadmierne zwiekszanie szybkosci reakcji przez stosowanie, na przyklad wysokich cisnien, wysokich temperatur lub bardzo aktywnych katalizatorów z reguly prowadza do obnizenia selektywnosci procesu. Dzieje sie to glównie dlatego, ze w reakcjach egzotermicznych, takich jak uwodarnianie aldehydów na powierzchni katalizatora temperatury lokalne moga osiagac bardzo wysokie wartosci. Sterowanie zatem szybkoscia reakcji z równoczesnym skutecznym odbiorem ciepla z powierzchni katalizatora, glównie przez wodór posiadajacy wysokie przewodnictwo cieplne, ma zasadnicze znaczenie jesli chodzi o selektywnosc procesu. Cieplo reakcji uwodornienia aldehydów wynosi okolo 40 kcal/mol.

W przemysle znane i stosowane sa rózne sposoby selektywnego uwodornienia aldehydów do alkoholi w fazie parowej. Najczesciej stosuje sie uklad kilku lub kilkunastu reaktorów wypelnionych katalizatorem uwodorniajacym do których wprowadza sie pary aldehydu i które zasila sie wodorem w sposób szeregowy.

Znany sposób z szeregowym zasilaniem trzech reaktorów wodorem przedstawia schemat 1.

Wodór swiezy doprowadza sie przewodem 6 na ssanie dmuchawy 4a, która utrzymuje gaz w obiegu. Do urzadzenia (ódparownika) 2a przewodem 5a wprowadza sie aldehyd i wodór z dmuchawy 4a. Wodór nasycony parami aldehydu kieruje sie nastepnie do reaktora la, gdzie nastepuje reakcja uwodornienia aldehydów do2 104 783 alkoholi. Mieszanina poreakcyjna przechodzi nastepnie do skraplacza 3a gdzie wykropleniu ulega alkohol;który odprowadza sie z ukladu, Wodór z wykraplacza czesciowo kieruje sie na ssanie dmuchawy 4a a czesciowo na ssanie dmuchawy 4b itd, Wodór bedacy w obiegu zuzywa sie w trakcie reakcji i zmienia sie jego zawartosc w gazie cyrkulacyjnym, a przez to zmienia sie stosunek wodoru do aldehydu, zwlaszcza w kolejnych reaktorach. Nastepuje wzrost produktów ubocznych. Selektywnosc procesu maleje. Aby temu zapobiec, stosuje sie rózne sposoby, na przyklad poszczególne reaktory zasila sie mniejsza iloscia aldehydu albo tez,przy tej samej ilosci aldehydu, podnosi sie stopniowo temperature reakcji.

W obu przypadkach trudno jest jednak uzyskac staly stosunek wodoru do uwodornianych aldehydów przy zachowaniu stalego czasu przeplywu przez zloze katalizatora i stalej optymalnej temperatury, tak niezbednych, by reakcja przebiegala w sposób selektywny. Mozna równiez stosowac duzy nadmiar wodoru ale wtedy wydajnosc procesu w stosunku do zuzytego wodoru jest bardzo niska.

Celem wynalazku bylo opracowanie takiego sposobu selektywnego uwodornienia nasyconych i nienasyconych aldehydów alifatycznych do odpowiednich alkoholi, aby przy szeregowym zasilaniu reaktorów wodorem mozna bylo uzyskac dobre rezulataty uwodornienia przy minimalnej ilosci produktów ubocznych, niezaleznie od zmieniajacego sie stezenia wodoru w poszczególnych reaktorach.

Sposób wedlug wynalazku polega na tym, ze reakcje uwodornienia prowadzi sie w fazie parowej w ukladzie kilku reaktorów wypelnionych katalizatorem uwodorniajacym, do których wprowadza sie pary aldehydu i które w sposób szeregowy zasila sie wodorem uzytym w nadmiarze przy równoczesnym stopniowym podwyzszaniu cisnienia tego wodoru od 0,05 kg/cm2 do 0,7 kg/cm2 w miare jak obniza sie jego stezenie w obiegu. Kazdy z reaktorów zasila sie ta sama iloscia aldehydu, wynoszaca okolo 300 do 400 kg na 1 m3 katalizatora. Stopniowe podwyzszanie cisnienia wodoru w poszczególnych reaktorach uzyskuje sie za pomoca tych samych urzadzen,na przyklad dmuchaw, które utrzymuja wodór w obiegu.

Zatem, nieoczekiwanie okazalo sie, ze stopniowe, niewielkie oraz kontrolowane podwyzszanie cisnienia wodoru, bedacego w obiegu, zapobiega negatywnym skutkom, to jest, powstawaniu produktów ubocznych czyli prowadzi do uzyskania wymaganej selektywnosci procesu przez utrzymywanie stalego stosunku ilosci wodoru do uwodornianych aldehydów w kazdym reaktorze mimo zmniejszania sie jego stezenia oraz utrzymuje staly przeplyw gazu przez warstwe katalizatora.

W sposobie wedlug wynalazku uzyskuje sie prawie identyczne i odpowiednio wysokie przereagowanie aldehydów do alkoholi na wszystkich reaktorach,przy niewielkich ilosciach produktów ubocznych. Wydajnosc procesu wynosi srednio okolo 98,6% w przeliczeniu na uwodarniany aldehyd i jest wyzsza o okolo 0,7% od wydajnosci uzyskiwanej w sposobie znanym bez stopniowego podwyzszania cisnienia wodoru. Proporcjonalnie do wzrostu wydajnosci procesu zmniejsza sie ilosc produktów odpadowych, co powoduje pewna poprawe czystosci produktu koncowego. Ilosc nieprzereagowanego aldehydu w poszczególnych reaktorach w sposobie wedlug wynalazku nie przekracza 0,3%.

W sposobie wedlug wynalazku uzyskuje sie równiez obnizenie zuzycia wodoru. I tak, stosujac wodór swiezy o koncentracji okolo 96%, 6/7 zostaje zuzyta w procesie a tylko 1/7 odprowadza sie z ukladu, zas w sposobie znanym — zuzywa sie 4/5 96% wodoru a 1 /5 odprowadza jako wodór resztkowy.

Sposób wedlug wynalazku przedstawiono blizej w przykladzie postepowania w powiazaniu ze schematem technologicznym - schemat 2.

Przyklad Do zespolu trzech reaktorów rurowych 1 -1 do 1 -3 o pojemnosci przestrzeni rurowej 10501 wypelnionych katalizatorem uwodorniajacym i zaopatrzonych w urzadzenia do nasycania wodoru uwodornianym aldehydem 2—1 do 2—3, w urzadzenia 3-1 do 3-3 wykraplajace wytworzony alkohol, w dmuchawy utrzymujace gaz w obiegu 4—1 do 4—3 oraz w klapy regulacyjne 5—1 do 5—3, wprowadza sie przewodami 6—1 do 6—3 równe ilosci, to jest po 350 kg/h mieszaniny aldehydów o skladzie 86,5% aldehydu krotonowego i 13,5% aldehydu maslowego a przewodami 7—1 do 7—3, poprzez dmuchawy 4—1 do 4—3 — wodór w ilosci 145 kg/h do reaktora 1-1,153 kg/h do reaktora 1-2 i 150 kg/h do reaktora 1 -3.

W urradzeniach nasycajacych 2—1 do 2-3, zaopatrzonych w wezownice grzejne, nastepuje odparowanie aldehydów, które wraz z wodorem wprowadza sie przewodami 8-1 do 8-3 do reaktorów 1—1 do 1-3, w których nastepuje uwodornienie aldehydów do alkoholu butylowego. Cisnienia gazów na wlocie do reaktorów wynosza: 0,2 kg/cm2 do reaktora 1-1, 0,32 kg/cm2 do reaktora 1-2 i 0,43 kg/cm2 do reaktora 1-3. Uzyskana mieszanine poreakcyjna przesyla sie nastepnie przewodami 9-1 do 9-3 do urzadzen wykrpalajacych 3-1 do 3-3 gdzie nastepuje kondensacja wytworzonego alkoholu, który odbiera sie z ukladu przewodami 10—1 do -3 w ilosci 351 kg/h po reaktorze 1-1? 367,5 kg/h po reaktorze 1-2, 370 kg/h po reaktorze 1-3. Wodór poreakcyjny czesciowo w ilosci 99 kg/h po reaktorze 1-1, 115 kg/h po reaktorze 1-2 i 131 kg/h po reaktorze 1—3 podaje sie przez klapy regulacyjne 5-1 do 5—3 na ssanie dmuchaw 4-1 do 4—3. Pozostala czesc wodoru104 783 3 poreakcyjnego po urzadzeniu 3—1 doprowadza sie przewodem 13 w ilosci 47,2 kg/h na ssanie dmuchawy 4-2 a po urzadzeniu 3—2 w ilosci 28,4 kg/h przewodem 14 na ssanie dmuchawy 4-3. Przewodem 12 doprowadza sie wodór swiezy o koncentracji 96% w ilosci 66 kg/h na ssanie dmuchawy 4—1. Zuzyty wodór resztkowy w ilosci 9,5 kg/h odprowadza sie z ukladu przewodem 15. Srednia wydajnosc takiego ukladu wynosi 98,6, a ilosc nieprzereagowanego aldehydu wynosi 0,2%.

Claims (1)

1. Zastrzezenie patentowe Sposób selektywnego uwodornienia aledhydów alifatycznych do alkoholi w fazie parowej przy uzyciu katalizatora uwodorniajacego i przy szeregowym zasilaniu reaktorów wodorem uzytym w nadmiarze, znamienny tym, ze w miare obnizania sie stezenia wodoru w obiegu stopniowo podwyzsza sie jego cisnienie w granicach od 0,05 kg/cm2 do 0,7 kg/cm2. Schemat 1 8-1 Schemat 2 82