RU2158725C1 - Способ получения изопропилового спирта - Google Patents

Способ получения изопропилового спирта Download PDF

Info

Publication number
RU2158725C1
RU2158725C1 RU2000108045/04A RU2000108045A RU2158725C1 RU 2158725 C1 RU2158725 C1 RU 2158725C1 RU 2000108045/04 A RU2000108045/04 A RU 2000108045/04A RU 2000108045 A RU2000108045 A RU 2000108045A RU 2158725 C1 RU2158725 C1 RU 2158725C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
reactor
propylene
isopropyl alcohol
reaction mixture
mixture
Prior art date
Application number
RU2000108045/04A
Other languages
English (en)
Inventor
М.И. Нагродский
Г.И. Рылеев
С.А. Луговской
Т.А. Михайлова
Original Assignee
Закрытое акционерное общество "Химтэк Инжиниринг"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Закрытое акционерное общество "Химтэк Инжиниринг" filed Critical Закрытое акционерное общество "Химтэк Инжиниринг"
Priority to RU2000108045/04A priority Critical patent/RU2158725C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2158725C1 publication Critical patent/RU2158725C1/ru

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/50Improvements relating to the production of bulk chemicals
    • Y02P20/584Recycling of catalysts

Landscapes

  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Abstract

Изобретение относится к синтезу низших спиртов прямой каталитической гидратацией олефинов, а именно - к способам получения изопропилового спирта гидратацией пропилена. Способ заключается в гидратации пропилена при повышенных температуре и давлении в реакторе, заполненном сильнокислым сульфокатионитным катализатором, путем подачи смеси, состоящей из части рециркулируемой реакционной смеси, возвратных продуктов, воды и жидкого пропилена. При этом в поток жидкой фазы перед реактором вводят жидкий пропилен в количестве, необходимом для насыщения этого потока до равновесного состояния при температуре и давлении в реакторе. Способ позволяет повысить производительность процесса при одинаковых температуре и давлении в реакторе. 1 з.п. ф-лы, 1 табл., 1 ил.

Description

Изобретение относится к органической химии, точнее - к синтезу низших спиртов прямой каталитической гидратацией олефинов, а именно - к способам получения изопропилового спирта (изопропанола) гидратацией пропилена.
Способы получения спиртов прямой гидратацией олефинов широко известны [Справочник нефтехимика, т.2. Л.: Химия, 1978, с. 226-227]. Для проведения процесса в качестве катализаторов могут использоваться: 60%-ная жидкая серная кислота [там же, с.230]; фосфорнокислый катализатор на носителе-боросиликате [авт. св. СССР 267616, кл.C 07 С 31/10, оп.15.05.1972]; сульфокислоты, например, формулы ACF2SO3H [патент СССР 442592, кл. C 07 С 29/04, оп. 05.09.74] ; коллоидные растворы катионитов [авт. св. СССР 562544, C 07 C 31/12, 29/04, оп. 25.06.77], сульфированные сополимеры стирола и дивинилбензола, характеризующиеся определенными показателями [патент СССР 512695, кл. C 07 C 31/10, оп. 30.04.1976].
В настоящее время в промышленности широко используются способы синтеза изопропилового спирта прямой гидратацией пропилена с использованием в качестве катализаторов ионообменных смол. Было установлено [патент СССР 512695, кл. C 07 C 31/10, оп. 28.06.76, приор. ФРГ 2233967 от 11.07.72], что выход изопропилового спирта улучшается, если соотношение воды на каждый моль олефина составляет более 11 моль при проведении процесса с подачей воды 800-1300 г/час на 1 см2 сечения катализатора при длине слоя катализатора 3-12 м, причем вода подается в несколько точек по высоте реактора.
Впоследствии [патент СССР 1417792, кл. C 07 C 31/02, 31/10, оп. 16.05.1985, патент ФРГ 3419392, кл. C 07 C 29/04, оп. 05.12.1985] было предложено рециркулировать побочный продукт - диизопропиловый эфир в реактор синтеза отдельно от остальных реагентов, причем его ввод осуществляют в месте, расположенном на расстоянии 6,6-29,3% от границы окончания реакционной зоны в пересчете на ее общую длину.
Процесс проводят в трубчатом реакторе, наполненном кислым катализатором, куда подают смесь олефина с углеводородами и воду. Воду можно подавать в различных местах по высоте реактора. В результате взаимодействия при температуре около 140-150oC и давлении 100 атм образуется спирт. Выделенный в сепараторе не прореагировавший олефин возвращают в реактор; диизопропиловый эфир тоже возвращают в процесс, как указано ранее. Реагенты могут подаваться и в кубовую часть реактора, а рециклизуемый эфир - в его верхнюю часть. При этом реактор снабжается обогревающей рубашкой. Степень конверсии пропилена составляет 76-77% при производительности 2,8 моль/л катализатора в час, а выход 98- 100%.
Известен [патент СССР 1581216, кл. C 07 C 29/04, оп. 18.08.1987; патент ФРГ 3628007, кл. C 07 C 29/04, 19.08.1986] способ получения изопропанола, который проводится при повышенных температуре и давлении в цепи из трех-шести последовательно расположенных реакторов при подаче олефинового сырья на одном конце цепи, а воды - на другом. Процесс гидратации ведут в присутствии сильнокислого катионита при подаче реагентов в зону реакции прямотоком с последующим отводом остаточного газа, выделением целевого продукта из полученной водной фазы ректификацией и возвратом воды в реактор.
Аналогичный прием - проведение процесса гидратации олефинов в спирты в ряде последовательных реакторов применен в патенте США 4956506 [патент США 4956506, кл. C 07 C 029/04, оп. 11.09.1990], причем спирт выделяется из потока газов, выходящих с каждого реактора.
Известен [патент США 4456776, кл. C 07 C 029/04, оп. 26.06.1984] процесс непрерывного получения низших алифатических спиртов гидратацией низших олефинов в присутствии сильнокислых ионообменных смол, отличием которого является то, что поток олефинов перед подачей в реактор предварительно насыщают водой в количестве от 0,3 до 1,8 вес. %. Процесс ведут при температуре от 120 до 180oC, давлении от 40 до 200 бар и соотношении вода: олефин от 0,5 до 10 моль/моль. Процесс ведут в реакторе, диаметр которого более чем 150 мм, с фиксированным слоем катализатора. Предварительное насыщение реагентов водой позволяет избежать возникновения неактивных зон в слое катализатора, сравнительно снизить температуру процесса и увеличить конверсию олефина.
Для проведения этого процесса воду предварительно нагревают в теплообменнике. Исходный газ предварительно перемешивают с рециркулируемыми газами, испаряют в испарителе и нагревают до 135oC. Полученный изопропиловый спирт извлекается из верха реактора с избытком газов. После сброса давления спирт отделяется, пропан-пропеновая смесь извлекается и возвращается в процесс. В результате образуется около 0,5 моль изопропилового спирта на литр катализатора в час.
Известен также процесс гидратации пропилена [патент США 5714646, кл. C 07 C 029/04, оп. 03.02.1998 ] с непрерывной подачей воды в соотношении 1-30 моль к реагирующему пропилену с вводом насыщенных углеводородов в количестве, соответствующем 4-200 моль% от вводимого пропилена. При этом в реакторе, заполненном твердым катализатором, поддерживается концентрация изопропилового спирта в реакционной смеси от 6 до 30 вес.%, и процесс проводится при температуре от 50 до 200oC и давлении 60-250 атм. Часть жидкой фазы из реакционной жидкости после отделения паровой фазы рециркулируется на ввод в реактор с такой скоростью, чтобы содержание воды в жидкой фазе составляло не менее 10 моль на моль реагирующего пропилена. Продукты реакции, не прореагировавшие вещества и насыщенные углеводороды выводятся из верха реактора в парообразном виде; из них после сброса давления извлекается сырой изопропанол, который подвергается дальнейшей очистке. Не прореагировавший пропилен в смеси с пропаном рециркулируется в реактор. Данный процесс позволяет получать целевой продукт на выходе из реактора синтеза в виде азеотропной смеси, что облегчает его дальнейшее выделение, однако конверсия пропилена не превышает 39%.
Наиболее близким по технической сущности является способ [Справочник нефтехимика, т. 2. Ленинград, "Химия", 1978, с.230-232] получения изопропилового спирта, который организован следующим образом: пропан-пропиленовая фракция, содержащая 75-93% пропилена, вместе с потоком воды пропускается сверху вниз через реактор, в котором находится сульфокатионитный катализатор. Кроме того, вода дополнительно вводится в нескольких точках по высоте реактора. Катализатор расположен в реакторе на фиксированных уровнях. Температура реакции не должна превышать 130-150oC, оптимальное мольное соотношение вода: пропилен составляет 12,5-15,0:1. В реакторе поддерживается давление, достаточное для поддержания пропилена в жидкой фазе в необходимой концентрации, достаточной для интенсивного проведения процесса. В реакторе присутствуют две параллельно движущиеся фазы - жидкая (вода и спирт) и газовая (углеводороды). Жидкая фаза постепенно обогащается изопропиловым спиртом, содержание которого в воде на выходе из реактора составляет 12-15 мас. %. Степень превращения пропилена за один проход составляет около 75%. Из нижней части реактора реакционная масса поступает в сепаратор высокого давления, где отделяется большая часть газа, рециркулируемая в реактор. После охлаждения жидкая фаза направляется в сепаратор низкого давления, в котором окончательно выделяется растворенный газ, а жидкость нейтрализуется, ректифицируется, из первой ректификационной колонны отгоняется диизопропиловый эфир, а кубовый продукт поступает в колонну азеотропной ректификации. Вода из куба этой колонны возвращается на стадию гидратации пропилена. При значительной конверсии этого процесса его производительность недостаточна.
Задачей, стоящей перед автором предлагаемого изобретения, была разработка высокопроизводительного процесса получения изопропанола прямой гидратацией пропилена на сильнокислом сульфокатионите и упрощение аппаратурного оформления реакторного узла.
В рассмотренных выше способах проблема интенсификации массообмена решалась путем повышения давления в реакторе, организацией процесса в реакторе полочного типа, суспендированием катализатора. Однако возможности катализатора все равно оказывались не использованы.
Сущность изобретения состоит в том, что процесс гидратации пропилена, проводимый при известных температуре и давлении, осуществляют при подаче в реактор смеси, состоящей из части рециркулируемой реакционной смеси, возвратных продуктов, воды и жидкого пропилена.
В поток жидкой фазы перед реактором при интенсивном перемешивании вводится жидкий пропилен в количестве, необходимом для насыщения этого потока до равновесного состояния при данных температуре и давлении в реакторе.
В результате повышается средняя по объему реактора концентрация пропилена в реакционной смеси и соответственно увеличивается по сравнению с известными способами производительность процесса при одинаковых температуре и давлении в реакторе.
Подача пропилена в виде жидкой, а не газовой фазы исключает достаточно медленную стадию абсорбции и заменяет ее простым смешением двух жидкофазных потоков. Данная схема реакторного узла дает возможность вести синтез изопропилового спирта на сплошном стационарном слое катализатора, полнее используя объем реактора по сравнению с реактором колонного типа.
На чертеже приведена схема реакторного узла, построенная в соответствии с предлагаемым способом синтеза изопропилового спирта. В реактор подается жидкофазная смесь (линия 1), состоящая из воды, рециркулируемых продуктов взаимодействия, насыщенная жидким пропиленом до равновесного состояния. Эта смесь проходит через слой катализатора, обогащаясь образующимся изопропанолом. Из реактора выходит реакционная смесь (линия 2), содержащая накопленный в реакторе изопропанол. Часть этой смеси (линия 3) рециркулируется в реактор, а остальное ее количество направляется на стадию разделения. Рециркулируемая часть смешивается с водой (линия 4) и возвратной (линия 6) водой, исходным пропиленом (линия 5) и подается в реактор по линии 1.
Параметром, определяющим эффективность способа, является кратность рециркуляции K, равная отношению количества рециркулируемой смеси к количеству смеси, направляемой на стадию разделения:
K=G1/G2,
где k - кратность рециркуляции, равна 5-14
G1 - количество рециркулируемой смеси
G2 - количество смеси, подаваемой на разделение.
Экспериментально установлено, что с увеличением значения K при неизменном количестве подаваемой воды возрастает производительность реактора по изопропанолу с одновременным повышением его концентрации на выходе из реакторного узла.
Установлено, что наиболее эффективной является кратность рециркуляции от 5 до 14.
Отличием предлагаемого способа является то, что часть реакционной смеси, выходящей из реактора, рециркулируется в него без разделения, она смешивается с исходной и возвратной водой и жидким пропиленом.
При этом соотношение вводимого пропилена к общему количеству воды в смеси, подаваемой на гидратацию, как и в известных способах, находится в пределах 1:30 моль/моль, однако вводится он в жидком виде в количестве, необходимом для насыщения до равновесного состояния смеси, состоящей из воды, рециркулируемых и возвратных продуктов.
Далее приводятся примеры осуществления способа, причем селективность реакции гидратации в примерах 1-3 и 6 практически равна 100%, а в примерах 4, 5 и 7 в реакционной смеси обнаружены следы диизопропилового эфира, в примерах 8, 9, 10 - содержание диизопропилового эфира находится в допустимых пределах.
Пример 1 (сопоставительный).
В цилиндрический реактор диаметром 70 мм и длиной 320 мм загружают 1 л сильнокислого сульфокатионитного катализатора. При давлении в реакторе 50 атм и температуре 130oC в его верхнюю часть подается смесь 675 г/ч деминерализованной воды и 28 г/ч жидкого пропилена. Рециркуляции реакционной смеси не производится, т.е. k=0. Реакционная смесь на выходе из реактора содержит 4 вес. % изопропилового спирта. Конверсия пропилена составляет 99%, средняя производительность катализатора - 0,45 моль/л час (0,45 моль изопропилового спирта на литр катализатора в час).
Пример 2.
Опыт проводится в условиях, описанных в примере 1, при соотношении рециркулируемой смеси к смеси, направляемой на разделение, равном 2:1, и расходе жидкого пропилена 49 г/ч. Из реактора выводится реакционная смесь, содержащая 9% изопропилового спирта при конверсии пропилена 91% при средней производительности катализатора 1,07 моль/л•час.
Пример 3.
Опыт проводится в условиях, описанных в примере 1, при соотношении рециркулируемой смеси к смеси, направляемой на разделение, равном 5:1, и расходе жидкого пропилена 70 г/ч. Из реактора выводится реакционная смесь, содержащая 12 вес. % изопропилового спирта, при конверсии пропилена 87% со средней производительностью катализатора 1,46 моль/л•час.
Пример 4
Опыт проводится в условиях, описанных в примере 1, при соотношении рециркулируемой смеси к смеси, направляемой на разделение, равном 9:1, и расходе жидкого пропилена 83 г/ч. Из реактора выводится реакционная смесь, содержащая 13,7 вес.% изопропилового спирта, при конверсии 85% при средней производительности катализатора 1,69 моль/л•час.
Пример 5
Опыт проводится в условиях, описанных в примере 1, при соотношении рециркулируемой смеси к смеси, направляемой на разделение, равном 14:1, и расходе жидкого пропилена 91 г/ч. Из реактора выводится реакционная смесь, содержащая 14,5 вес. % изопропилового спирта, при конверсии 84% при средней производительности катализатора 1,82 моль/л•час.
Пример 6 (сопоставительный)
Опыт проводится в условиях, описанных в примере 1, кроме того, что давление в реакторе составляет 100 атм, без рецикла реакционной смеси, при расходе жидкого пропилена 54 г/ч. Из реактора выводится реакционная смесь, содержащая 8 вес. % изопропилового спирта, при конверсии 99%; при низкой средней производительности катализатора - 0,9 моль/л•час.
Пример 7
Опыт проводится в условиях, описанных в примере 6, при соотношении рециркулируемой смеси к смеси, направляемой на разделение, равном 2:1, и расходе жидкого пропилена 96 г/ч. Из реактора выводится реакционная смесь, содержащая 16,5 вес. % изопропилового спирта, при конверсии 92% и средней производительности катализатора 2,10 моль/л•час.
Пример 8
В условиях, описанных в примере 6, проводят процесс при соотношении рециркулируемой смеси к смеси, направляемой на разделение, равном 5:1, и расходе жидкого пропилена 146 г/ч. Из реактора выводится реакционная смесь, содержащая 22,0 вес. % изопропилового спирта, при конверсии 88% и средней производительности катализатора 2,9 моль/л•час. Содержание побочного диизопропилового эфира 1,1 вес. %, что находится в пределах допустимого уровня селективности процесса по изопропиловому спирту.
Пример 9
В условиях, описанных в примере 6, проводят процесс при соотношении рециркулируемой смеси к смеси, направляемой на разделение, равном 9:1, и расходе жидкого пропилена 174 г/ч. Из реактора выводится реакционная смесь, содержащая 24,8 вес. % изопропилового спирта, при конверсии 86% и средней производительности катализатора 3,4 моль/л•час. Содержание побочного диизопропилового эфира 1,5 вес. %, что находится в пределах допустимого уровня селективности процесса по изопропиловому спирту.
Пример 10
В условиях, описанных в примере 6, проводят процесс при соотношении рециркулируемой смеси к смеси, направляемой на разделение, равном 14:1, и расходе жидкого пропилена 189 г/ч. Из реактора выводится реакционная смесь, содержащая 26,1 вес.% изопропилового спирта, при конверсии пропилена 84% и средней производительности катализатора 3,6 моль/л•час. Содержание побочного диизопропилового эфира 1,8 вес. %, что находится в пределах допустимого уровня селективности процесса по изопропиловому спирту.
Данные примеров 1-10 представлены в таблице. Из них следует, что наиболее высокая производительность при данных температуре и давлении достигается при соотношении потоков рециркулируемой смеси и смеси, подаваемой на разделение, равной 5-14:1 (примеры 3-5 и 8-10).

Claims (2)

1. Способ получения изопропилового спирта прямой гидратацией пропилена при повышенных температурах и давлении в реакторе, заполненном сильнокислым сульфокатионитным катализатором, с последующим разделением реакционной смеси и возвратом в реактор непрореагировавших продуктов, отличающийся тем, что процесс ведется с рециклом части неразделенной реакционной смеси и смешением исходного жидкого пропилена с объединенным потоком, подаваемым в реактор.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что объемное соотношение потоков рециркулируемой реакционной смеси и реакционной смеси, направляемой на разделение, составляет 5 - 14 : 1 соответственно.
RU2000108045/04A 2000-03-23 2000-03-23 Способ получения изопропилового спирта RU2158725C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2000108045/04A RU2158725C1 (ru) 2000-03-23 2000-03-23 Способ получения изопропилового спирта

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2000108045/04A RU2158725C1 (ru) 2000-03-23 2000-03-23 Способ получения изопропилового спирта

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2158725C1 true RU2158725C1 (ru) 2000-11-10

Family

ID=20232665

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2000108045/04A RU2158725C1 (ru) 2000-03-23 2000-03-23 Способ получения изопропилового спирта

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2158725C1 (ru)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ОГОРОДНИКОВ С.К. Справочник нефтехимика. - Л.: Химия, 1978, с.230-323. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101122516B1 (ko) 3급 부탄올의 제조방법
US4469905A (en) Process for producing and extracting C2 to C6 alcohols
SU1417792A3 (ru) Способ непрерывного получени алифатических спиртов с числом атомов углерода 3-4
US4570026A (en) Production of isobutene from methyl tertiary butyl ether
SU1132787A3 (ru) Способ получени изобутена
US10047035B2 (en) Process for continuously preparing di-C1-3-alkyl succinates
JP5305036B2 (ja) ジメチルエーテルの製造方法
JP2002515000A (ja) 第三級アルコールからエーテルの二段階製造
RU2158725C1 (ru) Способ получения изопропилового спирта
SU1301307A3 (ru) Способ получени низших алифатических спиртов
JPH08245433A (ja) t−ブチルアルコールの分解法
CN1835902A (zh) 叔丁醇的制造方法
EP0717022B1 (en) Process for producing isopropyl alcohol by hydrating propylene
RU2388740C1 (ru) Способ получения изобутена, изопрена и, возможно, трет-бутанола
RU2076091C1 (ru) Способ получения третичного бутанола
RU2233259C1 (ru) Способ получения изобутена
US5463157A (en) Process for preparing 3-methyl-2-pentene
RU2104993C1 (ru) Способ получения метил-трет-бутилового эфира
RU2032657C1 (ru) Способ получения метил-трет-бутилового эфира
RU2137807C1 (ru) Способ получения высокооктановых компонентов и смесей
RU2099318C1 (ru) Способ получения изопрена
RU2114096C1 (ru) Способ получения третичного бутанола и c1-c5-алкил трет.бутиловых эфиров
RU2270828C1 (ru) Способ совместного получения метил-трет-бутилового эфира и димеров изобутилена
RU2030383C1 (ru) Способ получения метил-трет-бутилового эфира
RU2147019C1 (ru) Способ выделения трет-алкенов c4-c5

Legal Events

Date Code Title Description
PD4A Correction of name of patent owner
HE4A Notice of change of address of a patent owner
PD4A Correction of name of patent owner