RU2167138C2 - Method of synthesis of isoprene from isobutene-containing hydrocarbon mixtures and formaldehyde - Google Patents

Method of synthesis of isoprene from isobutene-containing hydrocarbon mixtures and formaldehyde Download PDF

Info

Publication number
RU2167138C2
RU2167138C2 RU98109855A RU98109855A RU2167138C2 RU 2167138 C2 RU2167138 C2 RU 2167138C2 RU 98109855 A RU98109855 A RU 98109855A RU 98109855 A RU98109855 A RU 98109855A RU 2167138 C2 RU2167138 C2 RU 2167138C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
zone
isobutene
decomposition
synthesis
stream
Prior art date
Application number
RU98109855A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU98109855A (en
Inventor
В.А. Горшков
И.П. Карпов
О.П. Карпов
С.Ю. Павлов
О.С. Павлов
А.А. Суровцев
Э.А. Суровцева
В.Н. Чуркин
М.В. Чуркин
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "НТЦ ХТ"
Общество с ограниченной ответственностью "Нефтехимстарт"
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 Общество с ограниченной ответственностью "НТЦ ХТ", Общество с ограниченной ответственностью "Нефтехимстарт" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "НТЦ ХТ"
Priority to RU98109855A priority Critical patent/RU2167138C2/en
Publication of RU98109855A publication Critical patent/RU98109855A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2167138C2 publication Critical patent/RU2167138C2/en

Links

Images

Landscapes

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

Abstract

FIELD: organic chemistry, chemical technology. SUBSTANCE: invention relates to method of synthesis of isoprene from isobutene-containing C4-hydrocarbon mixtures and formaldehyde by chemical conversion in the presence of acid water-soluble and/or solid catalyst in at least three reaction zones. In the first zone isobutene is extracted from hydrocarbon mixture by hydration process; in the second zone formation of semiproducts is carried out that are able to decompose further to isoprene and in the third zone the decomposition of semiproducts is carried out followed by separation of reaction mixtures obtained in this zone and their recirculation of at least part of isobutene to be isolated into the zone of synthesis of semiproducts. Part of the parent formaldehyde is fed to the zone of isobutene extraction, reaction mass of indicated zone is stratified for an aqueous and organic flows. An aqueous flow containing at least tert.-butanol, 3-methylbutanediol-1,3 and 4,4-dimethyldioxane-1,3 and other part of the parent formaldehyde is fed to the zone of semiproducts synthesis. An aqueous and organic flows are removed from the zone of semiproducts synthesis that are fed to the decomposition zone, possibly passing their through the hydrolysis zone. Organic flow in isobutene extraction zone is fed to the distillation off unit of C4-hydrocarbons and residue after distillation off of C4-hydrocarbons containing at least tert.-butanol and 4,4-dimethyldioxane-1,3 is fed to the zone of synthesis of semiproducts and/or the zone of decomposition, and/or the zone of hydrolysis. Possible variant involves addition of nontertiary alcohol with carbon number atoms from 2 to 6 to the zone of isobutene extraction. EFFECT: optimal technological relationship between processes of isobutene extraction and isoprene synthesis, simplified method, improved efficiency. 8 cl, 2 tbl, 2 dwg, 2 ex

Description

Изобретение относится к области получения изопрена - мономера для синтетических каучуков. The invention relates to the field of production of isoprene - a monomer for synthetic rubbers.

Более конкретно изобретение относится к области получения изопрена из изобутенсодержащих углеводородных смесей и формальдегида. More specifically, the invention relates to the field of production of isoprene from isobutene-containing hydrocarbon mixtures and formaldehyde.

Известен способ [в кн. Синтетический каучук, Л., Химия, 1976, с. 696-709] получения изопрена из изобутенсодержащих смесей углеводородов C4 и формальдегида путем их контактирования в присутствии водных растворов сильных кислот с преимущественным образованием 4,4-диметилдиоксана-1,3 с последующим разделением реакционных смесей, отгонкой непрореагировавших углеводородов, выделением концентрированного 4,4-диметилдиоксана-1,3, его термокаталитическим разложением и выделением изопрена из образовавшейся смеси.The known method [in the book. Synthetic rubber, L., Chemistry, 1976, p. 696-709] obtaining isoprene from isobutene-containing mixtures of C 4 hydrocarbons and formaldehyde by contacting them in the presence of aqueous solutions of strong acids with the predominant formation of 4,4-dimethyldioxane-1,3, followed by separation of the reaction mixtures, distillation of unreacted hydrocarbons, isolation of concentrated 4.4 -dimethyldioxane-1,3, its thermocatalytic decomposition and the allocation of isoprene from the resulting mixture.

Способ имеет существенные недостатки:
- процесс синтеза 4,4-диметилдиоксана-1,3 осуществляют при большом мольном избытке формальдегида по отношению к изобутену (≈2:1) и высокой концентрации формальдегида. Вследствие этого в схему процесса приходится включать дорогостоящий узел выделения и концентрирования формальдегида;
- способ требует затрат на выделение концентрированного 4,4-диметилдиоксана-1,3;
- газофазное разложение 4,4-диметилдиоксана-1,3 проводится при высокой температуре (370-390oC) и является весьма энергоемким.
The method has significant disadvantages:
- the synthesis process of 4,4-dimethyldioxane-1,3 is carried out with a large molar excess of formaldehyde relative to isobutene (≈2: 1) and a high concentration of formaldehyde. As a result, it is necessary to include an expensive unit for the isolation and concentration of formaldehyde in the process scheme;
- the method requires costs for the allocation of concentrated 4,4-dimethyldioxane-1,3;
- gas-phase decomposition of 4,4-dimethyldioxane-1,3 is carried out at high temperature (370-390 o C) and is very energy-intensive.

Известен способ [пат. RU N 1216940, 20.03.1996 г.] получения изопрена из концентрированного изобутена и/или третичного бутанола и формальдегида в присутствии кислотного катализатора в двух последовательно соединенных реакторах, работающих при разных температурах: первый предпочтительно при 100-130oC и второй предпочтительно при 165-180oC; в первом реакторе происходит преимущественно образование полупродуктов, способных далее разлагаться с образованием изопрена, а во втором - их разложение с образованием и последующим выделением изопрена.The known method [US Pat. RU N 1216940, March 20, 1996]] producing isoprene from concentrated isobutene and / or tertiary butanol and formaldehyde in the presence of an acid catalyst in two reactors connected in series, operating at different temperatures: the first, preferably at 100-130 o C and the second, preferably at 165 -180 o C; in the first reactor, the formation of intermediates predominantly capable of further decomposing with the formation of isoprene occurs, and in the second, their decomposition with the formation and subsequent release of isoprene occurs.

Недостатком указанного способа является необходимость использовать концентрированный изобутен и/или трет-бутанол. Получение их из доступных сырьевых источников (а ими обычно являются изобутенсодержащие смеси углеводородов C4) требует сложной и весьма энергоемкой процедуры.The disadvantage of this method is the need to use concentrated isobutene and / or tert-butanol. Obtaining them from available raw material sources (and they are usually isobutene-containing mixtures of C 4 hydrocarbons) requires a complex and very energy-intensive procedure.

Известен и наиболее близок к предлагаемому нами изобретению способ [пат. RU N 2099319, 20.12.1997 г.] получения изопрена путем взаимодействия изобутена, содержащегося во фракции углеводородов C4, с водой в присутствии кислотного катализатора с последующим выделением образующегося трет-бутанола ректификацией и взаимодействием его с формальдегидом в присутствии кислотного катализатора при повышенной температуре и давлении с последующим разделением реакционной массы и выделением изобутена, рециркулируемого в зону синтеза изопрена, и образующегося изопрена. При этом, как видно из всех приведенных в патенте RU 2099319 примеров, проведение синтеза изопрена из выделенного трет-бутанола и вводимого формальдегида осуществляется в двух последовательных реакционных зонах, в первой из которых (работающей при меньшей температуре, чем последующая зона) образуются полупродукты, в т.ч. 4,4-диметилдиоксан-1,3, а во второй происходит их разложение с образованием изопрена и изобутена, сопровождающееся образованием также побочных продуктов.Known and closest to our proposed invention method [US Pat. RU N 2099319, 12/20/1997] the production of isoprene by reacting isobutene contained in the C 4 hydrocarbon fraction with water in the presence of an acid catalyst, followed by isolation of the resulting tert-butanol by distillation and reacting it with formaldehyde in the presence of an acid catalyst at an elevated temperature and pressure, followed by separation of the reaction mass and the allocation of isobutene, recycled to the isoprene synthesis zone, and the resulting isoprene. Moreover, as can be seen from all the examples cited in RU 2099319, the synthesis of isoprene from the isolated tert-butanol and the introduced formaldehyde is carried out in two consecutive reaction zones, in the first of which (intermediates operating at a lower temperature than the subsequent zone) are formed, including 4,4-dimethyldioxan-1,3, and in the second they decompose with the formation of isoprene and isobutene, accompanied by the formation of also by-products.

В целом, с учетом зоны взаимодействия изобутена с водой, получение изопрена осуществляется с использованием как минимум трех реакционных зон. Что касается кислотных катализаторов, то в пат. RU 2099319 (в примерах) используются как водорастворимые, так и твердые кислотные катализаторы. In general, taking into account the interaction zone of isobutene with water, isoprene is produced using at least three reaction zones. As for acid catalysts, in US Pat. RU 2099319 (in the examples), both water-soluble and solid acid catalysts are used.

Существенным недостатком способа по пат. RU 2099319 являются большие затраты в зоне извлечения изобутена из углеводородной(ых) смеси(ей) путем гидратации, осуществляемой с подачей большого количества воды. Во всех примерах указанного патента при извлечении изобутена из C4-смеси с его 42,6%-ным содержанием в зону гидратации подают 14500 г чистой воды на 2400 г C4-смеси (т. е. 142 г воды на 1 г изобутена, содержащегося в исходной C4-смеси). Из гидратационной смеси трет-бутанол извлекают путем весьма сложной процедуры, включающей экстракцию части трет-бутанола из водного раствора потоком изобутена и затем две ректификации: одну - для отгонки углеводородов (изобутена) от экстрагированного трет-бутанола и другую - для отгонки оставшегося трет-бутанола из водного раствора (в виде азеотропа с водой).A significant disadvantage of the method according to US Pat. RU 2099319 are high costs in the area of extraction of isobutene from the hydrocarbon (s) mixture (s) by hydration, carried out with the supply of a large amount of water. In all examples of this patent, when extracting isobutene from a C 4 mixture with its 42.6% content, 14,500 g of pure water per 2,400 g of C 4 mixture are fed into the hydration zone (i.e. 142 g of water per 1 g of isobutene, contained in the original C 4 mixture). The tert-butanol is extracted from the hydration mixture by a very complicated procedure, including extraction of a part of tert-butanol from the aqueous solution with an isobutene stream and then two rectifications: one to distill the hydrocarbons (isobutene) from the extracted tert-butanol and the other to distill the remaining tert-butanol from an aqueous solution (in the form of an azeotrope with water).

Нами неожиданно найден весьма экономичный и простой способ, основанный на использовании оптимальной технологической взаимосвязи между процессами извлечения изобутена и синтеза изопрена. We unexpectedly found a very economical and simple method based on the use of the optimal technological relationship between the processes of isobutene extraction and isoprene synthesis.

Мы предлагаем способ получения изопрена из изобутенсодержащих C4 углеводородных смесей и формальдегида путем химического превращения в присутствии кислотного водорастворимого и/или твердого катализатора как минимум в трех реакционных зонах, в первой из которых осуществляют извлечение изобутена из углеводородной смеси с помощью гидратации, во второй - преимущественное образование полупродуктов, способных далее разлагаться в изопрен, и третьей - преимущественное разложение полупродуктов с последующим разделением полученных в этой зоне реакционных смесей и рециркуляцией как минимум части выделяемого изобутена в зону синтеза полупродуктов, заключающийся в том, что часть исходного формальдегида подают в зону извлечения изобутена, реакционную массу указанной зоны расслаивают на водный и органический потоки, водный поток, содержащий как минимум трет-бутанол, 3-метилбутандиол-1,3 и 4,4-диметилдиоксан-1,3, и остальную часть исходного формальдегида направляют в зону синтеза полупродуктов, из зоны синтеза полупродуктов выводят водный и органический потоки, которые направляют в зону разложения, возможно предварительно пропуская через зону гидролиза, а органический поток зоны извлечения изобутена подают в узел отгонки углеводородов C4 и остаток после отгонки углеводородов C4, содержащий как минимум трет-бутанол и 4,4-диметилдиоксан-1,3, направляют в зону синтеза полупродуктов и/или зону разложения, и/или зону гидролиза.We propose a method for producing isoprene from isobutene-containing C 4 hydrocarbon mixtures and formaldehyde by chemical conversion in the presence of an acidic water-soluble and / or solid catalyst in at least three reaction zones, in the first of which isobutene is extracted from the hydrocarbon mixture by hydration, in the second - predominant the formation of intermediates capable of further decomposing into isoprene, and the third - the predominant decomposition of intermediates with subsequent separation obtained in this non-reaction mixtures and recirculation of at least a portion of the isobutene emitted to the intermediate synthesis zone, namely that part of the starting formaldehyde is fed to the isobutene extraction zone, the reaction mass of this zone is separated into aqueous and organic streams, an aqueous stream containing at least tert-butanol, 3-methylbutanediol-1,3 and 4,4-dimethyldioxane-1,3, and the rest of the starting formaldehyde are sent to the synthesis zone of intermediates, aqueous and organic streams that direct into the decomposition zone, possibly preliminarily passing through the hydrolysis zone, and the organic stream of the isobutene extraction zone is fed to the C 4 hydrocarbon stripping unit and the residue after the C 4 hydrocarbon stripping, containing at least tert-butanol and 4,4-dimethyldioxane-1,3, is directed into the synthesis zone of intermediates and / or the decomposition zone, and / or the hydrolysis zone.

Как вариант предлагается способ, заключающийся в том, что в зону извлечения изобутена вводят нетретичный спирт с числом углеродных атомов от 2 до 6, и после отгонки углеводородов C4 из органического потока указанной зоны остаток, содержащий как минимум трет-бутанол, 4,4-диметилдиоксан-1,3, нетретичный спирт и трет-бутиловый эфир нетретичного спирта, направляют в зону синтеза полупродуктов и/или в зону их разложения, и/или в зону гидролиза.As a variant, a method is proposed, namely, that a non-tertiary alcohol with a number of carbon atoms from 2 to 6 is introduced into the isobutene extraction zone, and after the C 4 hydrocarbons are removed from the organic stream of the specified zone, the residue containing at least tert-butanol, 4,4- dimethyldioxane-1,3, a non-tertiary alcohol and a non-tertiary alcohol tert-butyl ether are sent to the synthesis zone of the intermediates and / or to the zone of their decomposition, and / or to the hydrolysis zone.

Как вариант предлагается способ, заключающийся в том, что в зоне извлечения изобутена осуществляют частичное испарение реакционной массы и испаренный поток возвращают после конденсации на вход в зону извлечения изобутена и/или направляют в узел отгонки углеводородов C4.Alternatively, a method is proposed that consists in the partial evaporation of the reaction mass in the isobutene recovery zone and the vaporized stream is returned after condensation to the inlet of the isobutene extraction zone and / or sent to the C 4 hydrocarbon stripping unit.

Как вариант предлагается способ, заключающийся в том, что перед подачей в зону разложения из органического потока зоны синтеза полупродуктов отгоняют как минимум часть изобутена, которую возвращают в зону синтеза полупродуктов, а из водного потока зоны синтеза полупродуктов возможно отгоняют метилаль и метанол. Alternatively, a method is proposed that consists in the fact that at least part of the isobutene is distilled off from the organic stream into the decomposition zone from the organic stream, which is returned to the intermediate synthesis zone, and methylal and methanol are possibly distilled from the aqueous stream from the intermediate synthesis zone.

Как вариант предлагается способ, заключающийся в том, что после разделения реакционных смесей, выводимых из зоны разложения полупродуктов, нетретичный спирт и возможно часть трет-бутанола возвращают в зону извлечения изобутена. Alternatively, a method is proposed that consists in the fact that after separation of the reaction mixtures removed from the decomposition zone of the intermediates, non-tertiary alcohol and possibly part of tert-butanol are returned to the isobutene recovery zone.

Как вариант предлагается способ, заключающийся в том, что в зоне разложения осуществляют неполное разложение 4,4-диметилдиоксана-1,3 и после разделения органической(их) смеси(ей), выводимой(ых) из зоны разложения, неразложенную часть 4,4-диметилдиоксана-1,3 и, возможно, побочные продукты возвращают в зону синтеза полупродуктов и/или зону извлечения изобутена, и/или зону разложения. Alternatively, a method is proposed that consists in the fact that in the decomposition zone, incomplete decomposition of 4,4-dimethyldioxane-1,3 is carried out, and after separation of the organic mixture (s) removed from the decomposition zone, the undecomposed part 4,4 β-dimethyldioxane-1,3 and, possibly, by-products are returned to the intermediate synthesis zone and / or the isobutene recovery zone and / or the decomposition zone.

Как вариант предлагается способ, заключающийся в том, что в зоне разложения осуществляют непрерывную отгонку образующегося изопрена как минимум с частью воды. Alternatively, a method is proposed, which consists in the fact that in the decomposition zone, the resulting isoprene is continuously distilled off with at least part of the water.

Как вариант предлагается способ, заключающийся в том, что в качестве катализаторов в реакционных зонах используют иммобилизованные формы сильных кислот, например сульфокатиониты, и/или водорастворимые сильные кислоты с добавкой ингибиторов коррозии, водный раствор которых из зоны разложения возвращают в зону извлечения изобутена и/или зону синтеза полупродуктов. Alternatively, a method is proposed in which immobilized forms of strong acids, for example sulfocationites, and / or water-soluble strong acids with the addition of corrosion inhibitors, the aqueous solution of which from the decomposition zone are returned to the isobutene recovery zone and / or are used as catalysts in the reaction zones zone for the synthesis of intermediates.

Возможно использование предлагаемых вариантов в различных взаимных комбинациях при соблюдении основной сути изобретения по п.1 формулы. You can use the proposed options in various mutual combinations, subject to the main essence of the invention according to claim 1 of the formula.

Используемые в формуле и описании изобретения наименования реакционных зон даются условно, исходя из главной целевой функции каждой зоны. Фактически в реакционных зонах происходит совмещение двух или нескольких функций. В первой реакционной зоне совмещаются функции извлечения изобутена и получения как минимум части полупродуктов, способных далее разлагаться с образованием изопрена, а также преобразования полупродуктов и побочных продуктов (если их рециркулируют из узла разделения), например гидролиз 4,4-диметилдиоксана-1,3 в 3-метилбутандиол-1,3. В других реакционных зонах также могут совмещаться функции и протекать различные реакции: гидратации и дегидратации, синтеза и разложения полупродуктов, гидролиза, изобутенолиза и т.п. The names of the reaction zones used in the claims and the description of the invention are given conditionally based on the main objective function of each zone. In fact, in the reaction zones, two or more functions are combined. In the first reaction zone, the functions of extracting isobutene and obtaining at least a portion of the intermediates capable of further decomposing with the formation of isoprene, as well as the conversion of intermediates and by-products (if they are recycled from the separation unit), for example, hydrolysis of 4,4-dimethyldioxane-1,3 in 3-methylbutanediol-1,3. In other reaction zones, functions can also combine and various reactions proceed: hydration and dehydration, synthesis and decomposition of intermediates, hydrolysis, isobutenolysis, etc.

Зона гидролиза (где может протекать также изобутенолиз 4,4-диметилдиоксана-1,3) в сущности также является зоной синтеза полупродуктов, способных разлагаться в изопрен, главным образом 3-метилбутандиола-1,3, разлагающегося в изопрен легче и с меньшим образованием побочных продуктов, чем 4,4-диметилдиоксан-1,3. Однако, учитывая специфику этой зоны, мы обычно указываем ее отдельно. The hydrolysis zone (where the isobutenolysis of 4,4-dimethyldioxane-1,3 can also occur) is also essentially a synthesis zone for intermediates capable of decomposing into isoprene, mainly 3-methylbutanediol-1,3, decomposing into isoprene more easily and with less side formation products than 4,4-dimethyldioxane-1,3. However, given the specifics of this zone, we usually indicate it separately.

В качестве катализаторов могут использоваться высококислотные твердые катализаторы, например катиониты (в частности, сульфокатиониты) и/или сильные водорастворимые кислоты, например фосфорная, борная, щавелевая, серная, либо их смеси. Возможно одновременное использование водорастворимого(ых) и твердого(ых) катализатора(ов). Возможно также использование одного и того же катализатора или различных кислотных (водорастворимых и/или твердых) катализаторов в разных реакционных зонах. As the catalysts, highly acidic solid catalysts can be used, for example cation exchangers (in particular, sulfation cation exchangers) and / or strong water-soluble acids, for example phosphoric, boric, oxalic, sulfuric, or mixtures thereof. The simultaneous use of water-soluble (s) and solid (s) catalyst (s). It is also possible to use the same catalyst or different acidic (water-soluble and / or solid) catalysts in different reaction zones.

Исходный формальдегид предпочтительно подается в виде водного раствора (формалина). The starting formaldehyde is preferably supplied as an aqueous solution (formalin).

В качестве ингибиторов коррозии в составе водного раствора кислотного катализатора могут использоваться различные вещества или смеси веществ: амины, аминоспирты, пиридины, гексаметилентетрамин, имидозолины, химические основания, продукты конденсации азотсодержащих соединений с альдегидами и кетонами, алкилидендифосфоновые кислоты и т.п. Various substances or mixtures of substances can be used as corrosion inhibitors in the aqueous solution of an acid catalyst: amines, amino alcohols, pyridines, hexamethylenetetramine, imidozolines, chemical bases, condensation products of nitrogen-containing compounds with aldehydes and ketones, alkylidene diphosphonic acids, etc.

Могут использоваться реакторы различного типа с различными способами подвода и отвода теплоты: прямоточные, противоточные, рециркуляционные, реакционно-ректификационные, реакционно-экстракционные и т.п. Reactors of various types with different methods for supplying and removing heat can be used: once-through, counter-current, recirculation, reaction-distillation, reaction-extraction, etc.

Могут использоваться различные распределительные (в т.ч. насадки) и смесительные устройства как в реакторах, так и при совместной подаче потоков. Various distribution (including nozzles) and mixing devices can be used both in reactors and in joint feed streams.

Возможно использование нескольких зон преимущественного образования полупродуктов, способных далее разлагаться в изопрен, например включение зон(ы), где в присутствии воды и, возможно, изобутена осуществляется гидролиз или гидроизобутенолиз полупродуктов, в частности 4,4-диметилдиоксана-1,3, с целью получения большего количества 3-метилбутандиола-1,3, последующее разложение которого в изопрен протекает легче, чем 4,4-диметилдиоксана-1,3, и с меньшим образованием побочных продуктов. It is possible to use several zones of predominant formation of intermediates that can further decompose into isoprene, for example, the inclusion of zones (s), where hydrolysis or hydroisobutenolysis of intermediates, in particular 4,4-dimethyldioxane-1,3, is carried out in the presence of water and, possibly, isobutene obtaining more 3-methylbutanediol-1,3, the subsequent decomposition of which into isoprene proceeds more easily than 4,4-dimethyldioxane-1,3, and with less formation of by-products.

Использование предлагаемого изобретения иллюстрируется фиг. 1-2 и примерами 1-2. Приводимые фигуры и примеры не исчерпывают всех возможных приемов и схем реализации изобретения при соблюдении сути изобретения, изложенного в его формуле. The use of the invention is illustrated in FIG. 1-2 and examples 1-2. The figures and examples given do not exhaust all possible techniques and schemes for implementing the invention, subject to the essence of the invention set forth in its claims.

Обозначения потоков на чертежах и в примерах:
F - исходная углеводородная смесь, РФ - водный раствор формальдегида, РК - раствор катализатора, В - вода, ИБ - изобутен, ТБ - трет-бутанол, НТС - нетретичный спирт, ДМД - 4,4-диметилдиоксан-1,3, МБД - 3-метилбутандиол-1,3, МДГП - фракция, содержащая метилдигидропиран, ВПП - смесь высококипящих побочных продуктов, ММ - метанол-метилальная смесь, Р - углеводородный растворитель.
Designations of flows in the drawings and examples:
F is the initial hydrocarbon mixture, RF is an aqueous solution of formaldehyde, RK is a catalyst solution, B is water, IB is isobutene, TB is tert-butanol, NTS is a non-tretic alcohol, DMD is 4,4-dimethyldioxane-1,3, MBD is 3-methylbutanediol-1,3, MDHP - fraction containing methyldihydropyran, WFP - a mixture of high-boiling by-products, MM - methanol-methyl mixture, P - hydrocarbon solvent.

Обозначения аппаратов по целевым (преимущественным) функциям:
РИ - реактор извлечения изобутена из углеводородной смеси, РС - реактор синтеза полупродуктов, РР - реактор разложения полупродуктов в изопрен, РГ - реактор гидролиза, К - ректификационные колонны, О - отстойник-сепаратор.
Designations of devices by target (primary) functions:
RI is the isobutene extraction reactor from the hydrocarbon mixture, RS is the intermediate product synthesis reactor, PP is the isoprene decomposition reactor, RG is the hydrolysis reactor, K is distillation columns, and O is a settling tank.

Согласно фиг. 1 углеводородная смесь F (поток 1) подается в реактор извлечения изобутена. В него также подается возвратный водный поток 2, возможно содержащий кислотный катализатор и ингибиторы коррозии, и водный раствор формальдегида (поток 3), а также, возможно, поток нетретичного спирта(ов) НТС (поток 4) и дополнительные (компенсирующие потери) потоки воды (поток 2А) и раствор кислоты РК (поток 2Б). According to FIG. 1 hydrocarbon mixture F (stream 1) is fed to an isobutene recovery reactor. It also contains a return water stream 2, possibly containing an acid catalyst and corrosion inhibitors, and an aqueous solution of formaldehyde (stream 3), as well as, possibly, a stream of non-tertiary alcohol (s) NTS (stream 4) and additional (compensating losses) water flows (stream 2A) and an acid solution of PK (stream 2B).

После выхода из реакционной зоны осуществляется расслаивание смеси и поток 5, содержащий воду и растворенные в ней компоненты, поступает в реактор синтеза РС, а органический поток 6 поступает в ректификационную колонну К. After leaving the reaction zone, the mixture is delaminated and stream 5, containing water and the components dissolved in it, enters the RS synthesis reactor, and organic stream 6 enters the distillation column K.

Сверху колонны выводят поток непрореагировавших углеводородов (поток 7), а из куба - поток, содержащий преимущественно трет-бутанол, ДМД и, возможно, нетретичный спирт (поток 8), который подают предпочтительно в реактор синтеза РС и/или реактор разложения РР. A stream of unreacted hydrocarbons is withdrawn from the top of the column (stream 7), and a stream containing predominantly tert-butanol, DMD and, possibly, non-tertiary alcohol (stream 8), which is preferably fed to the RS synthesis reactor and / or PP decomposition reactor, is withdrawn from the cube.

В реактор РС вводят также рециркулируемый из узла разделения поток изобутена (поток 15А), предпочтительно часть водного раствора формальдегида (поток 3') и, возможно, рециркулируемые из узла разделения потоки, содержащие трет-бутанол, ДМД, МДГП и другие побочные продукты. Из реактора РС выводят "водный" поток 9 и органический поток 10, которые направляют в реактор разложения РР, возможно предварительно пропуская через реактор гидролиза РГ (показан пунктиром). Вместе с указанными потоками в РР (возможно предварительно в РГ) может быть направлена часть рециркулируемого из узла разделения потока изобутена (поток 15Б). An isobutene stream recycled from the separation unit (stream 15A), preferably part of an aqueous formaldehyde solution (stream 3 '), and possibly streams recycled from the separation unit containing tert-butanol, DMD, MDHP and other by-products, are also introduced into the RS reactor. An “aqueous” stream 9 and an organic stream 10 are removed from the RS reactor, which are sent to the PP decomposition reactor, possibly having previously passed through the RG hydrolysis reactor (shown by a dotted line). Together with the indicated streams, a portion of the isobutene stream recycled from the separation unit (stream 15B) can be directed to the PP (possibly previously to the WP).

В РР предпочтительно вводят также поток 11, содержащий углеводородный растворитель. Preferably, a stream 11 containing a hydrocarbon solvent is also introduced into the PP.

Из реактора РР выводят жидкофазный "водный" ("водно-кислотный") поток 12, который направляют предпочтительно после отгонки части воды и очистки (обозначено как узел очистки) в РИ и/или РС, и газофазный поток 13 (содержащий изопрен, изобутен и ряд кислородсодержащих веществ) и жидкофазный органический поток 14. Потоки 13 и 14 направляют в узел разделения, включающий несколько ректификационных зон и возможно экстракционные зоны. From the reactor PP, a liquid-phase “water” (“water-acid”) stream 12 is discharged, which is preferably directed, after distillation of part of the water and purification (indicated as a purification unit), to the RI and / or RS, and the gas-phase stream 13 (containing isoprene, isobutene and a number of oxygen-containing substances) and a liquid-phase organic stream 14. Streams 13 and 14 are sent to a separation unit, including several distillation zones and possibly extraction zones.

Из узла разделения выводят несколько потоков с преимущественным содержанием определенных веществ: изобутена ИБ (поток 15), изопрена (поток 16), трет-бутанола ТБ (поток 17), МДГП (поток 18), воды В (поток 19), нетретичного спирта НТС (поток 20), ВПП (поток 21), а также возможно ДМД (поток 22) и углеводородного растворителя (поток 23). Several streams with a predominant content of certain substances are removed from the separation unit: isobutene IS (stream 15), isoprene (stream 16), tert-butanol TB (stream 17), MDHP (stream 18), water B (stream 19), non-tretic alcohol NTS (stream 20), the runway (stream 21), and possibly DMD (stream 22) and a hydrocarbon solvent (stream 23).

Согласно фиг. 2, в отличие от фиг. 1, процесс в реакторе извлечения изобутена (РИ) осуществляют с частичным испарением реакционной массы. Питающие потоки обозначены аналогично фиг. 1. Сверху реактора РИ выводят парообразный поток 6', который после конденсации возвращают на вход в РИ (поток 6А) или/и направляют в ректификационную колонну К-1 (поток 6Б). В К-1 подают органический слой (поток 6), получаемый при разделении в отстойнике-сепараторе "О" жидкой массы, поступающей в него из реактора РИ. According to FIG. 2, in contrast to FIG. 1, the process in the isobutene extraction reactor (RI) is carried out with partial evaporation of the reaction mass. Feed streams are denoted similarly to FIG. 1. A vaporous stream 6 'is withdrawn from the top of the RI reactor, which, after condensation, is returned to the RI inlet (stream 6A) or / and sent to the K-1 distillation column (stream 6B). In K-1 serves the organic layer (stream 6), obtained by separation in the sump-separator "O" of the liquid mass entering it from the reactor RI.

Водный слой (поток 5) из отстойника "О" подают в реактор синтеза РС. The aqueous layer (stream 5) from the sump "O" is fed to the synthesis reactor RS.

Также, в отличие от фиг. 1, выводимые из реактора синтеза РС органический поток 10 и возможно водный поток 9 подвергают ректификации соответственно в колоннах К-2 и К-3. От потока 9 отгоняют метанол-метилальную смесь ММ (поток 9А), а от потока 10 - изобутенсодержащий поток 10А, который возвращают на вход в РС. Кубовые потоки (соответственно 9Б и 10Б) из К-2 и К-3 направляют в реактор РР. Also, unlike FIG. 1, the organic stream 10 and possibly the aqueous stream 9 removed from the RS synthesis reactor are rectified in columns K-2 and K-3, respectively. The methanol-methyl mixture MM (stream 9A) is distilled off from stream 9, and isobutene-containing stream 10A is returned from stream 10, which is returned to the PC inlet. The bottoms flows (9B and 10B, respectively) from K-2 and K-3 are sent to the PP reactor.

Показано использование реактора РР с отгонкой основных продуктов сверху и выводом "водного" потока из куба. The use of the PP reactor with the distillation of the main products from above and the withdrawal of the "water" stream from the cube is shown.

Пример 1. Example 1

Переработку осуществляют в соответствии с фиг. 1. Processing is carried out in accordance with FIG. 1.

В качестве источника изобутена используют изобутан-изобутеновую смесь, получаемую с помощью дегидрирования изобутана и содержащую 45% изобутена. An isobutane-isobutene mixture obtained by isobutane dehydrogenation and containing 45% isobutene is used as the source of isobutene.

Формальдегид подают в виде 40%-ного раствора в воде. Formaldehyde is supplied as a 40% solution in water.

В качестве катализатора в реакторы РИ, РС и РР помещен сульфокатионит Амберлист-35. As a catalyst in the reactors RI, RS and PP placed sulfonation Amberlist-35.

Технологические данные приведены в табл. 1. Technological data are given in table. 1.

Пример 2. Example 2

Переработку осуществляют в соответствии с фиг. 2. Processing is carried out in accordance with FIG. 2.

В качестве источника изобутена используют C4-фракцию пиролиза (после извлечения 1,3-бутадиена), содержащую 45% изобутена.As a source of isobutene, a C 4 pyrolysis fraction (after recovery of 1,3-butadiene) containing 45% isobutene is used.

Формальдегид подают в виде 40%-ного раствора в воде. Formaldehyde is supplied as a 40% solution in water.

В качестве катализатора используют фосфорную кислоту (ФК) с добавкой ингибиторов коррозии. As a catalyst, phosphoric acid (FC) with the addition of corrosion inhibitors is used.

В качестве вещества, повышающего взаимную растворимость углеводородов и воды, в реактор РИ вводят н-бутанол. As a substance that increases the mutual solubility of hydrocarbons and water, n-butanol is introduced into the RI reactor.

В качестве углеводородного растворителя в реакторе РР используют смеси алкенов с температурой кипения 150-200oC.As a hydrocarbon solvent in the reactor PP use a mixture of alkenes with a boiling point of 150-200 o C.

Технологические данные приведены в табл. 2. Technological data are given in table. 2.

Claims (8)

1. Способ получения изопрена из изобутенсодержащих С4 углеводородных смесей и формальдегида путем химического превращения в присутствии кислотного водорастворимого и/или твердого катализатора как минимум в трех реакционных зонах, в первой из которых осуществляют извлечение изобутена из углеводородной смеси с помощью гидратации, во второй - преимущественное образование полупродуктов, способных далее разлагаться в изопрен, и третьей - преимущественное разложение полупродуктов с последующим разделением полученных в этой зоне реакционных смесей и рециркуляцией как минимум части выделяемого изобутена в зону синтеза полупродуктов, отличающийся тем, что часть исходного формальдегида подают в зону извлечения изобутена, реакционную массу указанной зоны расслаивают на водный и органический потоки, водный поток, содержащий как минимум трет-бутанол, 3-метилбутандиол-1,3 и 4,4-диметилдиоксан-1,3, и остальную часть исходного формальдегида направляют в зону синтеза полупродуктов, из зоны синтеза полупродуктов выводят водный и органический потоки, которые направляют в зону разложения, возможно, предварительно пропуская через зону гидролиза, а органический поток зоны извлечения изобутена подают в узел отгонки углеводородов С4 и остаток после отгонки углеводородов С4, содержащий как минимум трет-бутанол и 4,4-диметилдиоксан-1,3, направляют в зону синтеза полупродуктов, и/или в зону разложения, и/или в зону гидролиза.1. A method of producing isoprene from isobutene-containing C 4 hydrocarbon mixtures and formaldehyde by chemical conversion in the presence of an acidic water-soluble and / or solid catalyst in at least three reaction zones, in the first of which isobutene is extracted from the hydrocarbon mixture by hydration, in the second - predominant the formation of intermediates capable of further decomposing into isoprene, and the third is the predominant decomposition of intermediates with subsequent separation of the reaction obtained in this zone mixtures and recirculation of at least part of the isobutene emitted to the intermediate synthesis zone, characterized in that part of the initial formaldehyde is fed to the isobutene extraction zone, the reaction mass of this zone is separated into aqueous and organic streams, an aqueous stream containing at least tert-butanol, 3- methylbutanediol-1,3 and 4,4-dimethyldioxane-1,3, and the rest of the starting formaldehyde are sent to the synthesis zone of intermediates, aqueous and organic streams are removed from the synthesis zone of intermediate products, which are sent to the decomposition zone tions may previously by passing through the hydrolysis zone, the organic stream isobutene extraction zone is fed to the stripping unit C 4 hydrocarbons and the residue after distillation of the C 4 hydrocarbons containing at least tert-butanol and 4,4-dimethyl dioxane-1,3, directed to a zone for the synthesis of intermediates, and / or a decomposition zone, and / or a hydrolysis zone. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в зону извлечения изобутена вводят нетретичный спирт с числом углеродных атомов от 2 до 6 и после отгонки углеводородов С4 из органического потока указанной зоны остаток, содержащий как минимум трет-бутанол, 4,4-диметилдиоксан-1,3, нетретичный спирт и трет-бутиловый эфир нетретичного спирта, направляют в зону синтеза полупродуктов, и/или в зону их разложения, и/или в зону гидролиза.2. The method according to p. 1, characterized in that a non-tertiary alcohol is introduced into the isobutene extraction zone with the number of carbon atoms from 2 to 6 and, after distillation of C 4 hydrocarbons from the organic stream of the specified zone, a residue containing at least tert-butanol, 4.4 -dimethyldioxane-1,3, non-tertiary alcohol and tert-butyl ether of non-tertiary alcohol are sent to the synthesis zone of the intermediates, and / or to the zone of their decomposition, and / or to the hydrolysis zone. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в зоне извлечения изобутена осуществляют частичное испарение реакционной массы и испаренный поток возвращают после конденсации на вход в зону извлечения изобутена и/или направляют в узел отгонки углеводородов С4.3. The method according to claim 1, characterized in that in the extraction zone of isobutene, partial evaporation of the reaction mass is carried out and the vaporized stream is returned after condensation to the entrance to the extraction zone of isobutene and / or sent to the C 4 hydrocarbon stripping unit. 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что перед подачей в зону разложения из органического потока зоны синтеза полупродуктов отгоняют как минимум часть изобутена, которую возвращают в зону синтеза полупродуктов, а из водного потока зоны синтеза полупродуктов возможно отгоняют метилаль и метанол. 4. The method according to claim 1, characterized in that at least part of isobutene is distilled off from the organic stream of the intermediate synthesis zone before being fed to the decomposition zone, which is returned to the intermediate synthesis zone, and methylal and methanol are possibly distilled from the aqueous stream of the intermediate synthesis zone. 5. Способ по пп.1 и 2, отличающийся тем, что после разделения реакционных смесей, выводимых из зоны разложения полупродуктов, нетретичный спирт и, возможно, часть трет-бутанола возвращают в зону извлечения изобутена. 5. The method according to claims 1 and 2, characterized in that after separation of the reaction mixtures withdrawn from the decomposition zone of the intermediates, non-tertiary alcohol and, possibly, part of tert-butanol are returned to the isobutene extraction zone. 6. Способ по п.1, отличающийся тем, что в зоне разложения осуществляют неполное разложение 4,4-диметилдиоксана-1,3 и после разделения органических веществ, выводимых из зоны разложения, неразложенную часть 4,4-диметилдиоксана-1,3 и, возможно, побочные продукты возвращают в зону синтеза полупродуктов, и/или в зону извлечения изобутена, и/или в зону разложения. 6. The method according to claim 1, characterized in that in the decomposition zone carry out the incomplete decomposition of 4,4-dimethyldioxane-1,3 and after separation of the organic substances removed from the decomposition zone, the undecomposed part of 4,4-dimethyldioxane-1,3 and perhaps the by-products are returned to the intermediate synthesis zone, and / or to the isobutene recovery zone, and / or to the decomposition zone. 7. Способ по п.1, отличающийся тем, что в зоне разложения осуществляют непрерывную отгонку образующего изопрена как минимум с частью воды. 7. The method according to claim 1, characterized in that in the decomposition zone carry out continuous distillation of the forming isoprene with at least part of the water. 8. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве катализаторов в реакционных зонах используют иммобилизованные формы сильных кислот, например сульфокатиониты, и/или водорастворимые сильные кислоты с добавкой ингибиторов коррозии, водный раствор которых из зоны разложения возвращают в зону извлечения изобутена и/или в зону синтеза полупродуктов. 8. The method according to claim 1, characterized in that the catalysts in the reaction zones use immobilized forms of strong acids, for example sulfocationites, and / or water-soluble strong acids with the addition of corrosion inhibitors, the aqueous solution of which from the decomposition zone is returned to the isobutene recovery zone and / or into the synthesis zone of intermediates.
RU98109855A 1998-05-19 1998-05-19 Method of synthesis of isoprene from isobutene-containing hydrocarbon mixtures and formaldehyde RU2167138C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU98109855A RU2167138C2 (en) 1998-05-19 1998-05-19 Method of synthesis of isoprene from isobutene-containing hydrocarbon mixtures and formaldehyde

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU98109855A RU2167138C2 (en) 1998-05-19 1998-05-19 Method of synthesis of isoprene from isobutene-containing hydrocarbon mixtures and formaldehyde

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU98109855A RU98109855A (en) 2000-03-20
RU2167138C2 true RU2167138C2 (en) 2001-05-20

Family

ID=20206388

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU98109855A RU2167138C2 (en) 1998-05-19 1998-05-19 Method of synthesis of isoprene from isobutene-containing hydrocarbon mixtures and formaldehyde

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2167138C2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007126329A1 (en) * 2006-05-02 2007-11-08 Bogatyrjov Vladimir Fjodorovic Isoprene producing method

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007126329A1 (en) * 2006-05-02 2007-11-08 Bogatyrjov Vladimir Fjodorovic Isoprene producing method

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2109003C1 (en) Method of producing methanol, ethanol, n-propanol, and isobutyl alcohol streams for use chiefly in production of anti-knock products from mixtures containing above-mentioned alcohols, water, and other low- and high-boiling substances
US7468456B2 (en) Azeotropic distillation process for separating acetic acid, methylacetate and water in the production of an aromatic carboxylic acid
EP3063117B1 (en) Process for preparing methyl methacrylate
KR20030060979A (en) Process and apparatus for the work-up by distillation of cleavage product mixtures produced in the cleavage of alkylaryl hydroperoxides
RU96123848A (en) METHOD FOR PRODUCING ALKYL ACRYLATE
JP2003026633A (en) Method for producing methacrylic ester
EP0068785A1 (en) Process for the decomposition of methyl-tert-butyl ether
RU2167138C2 (en) Method of synthesis of isoprene from isobutene-containing hydrocarbon mixtures and formaldehyde
RU2280022C1 (en) Process of producing isoprene from isobutene and formaldehyde
RU2373176C1 (en) Method of producing isoprene from formaldehyde and isobutene-containing c4-fraction
JPH11302224A (en) Purification of methyl methacrylate
JPS6327332B2 (en)
JPS58183641A (en) Purification of methyl (meth)acrylate
US2673222A (en) Separation of isomeric alcohols by selective acetalization
RU2203878C2 (en) Isoprene production process
RU2622044C1 (en) Method for production of isoprene using isobutene c4-fraction(s) and formaldehyde
RU2128637C1 (en) Method of preparing isoprene
RU2099318C1 (en) Method for production of isoprene
RU2131863C1 (en) Method of preparing isoprene by liquid phase reaction of isobutene and formaldehyde
RU2319686C2 (en) Method of processing isobutene-containing hydrocarbon mixture
JP3285439B2 (en) Method for producing reaction crude liquid and method for producing 1,3-butylene glycol
RU2202530C2 (en) Method of production of isoprene
JP2003321419A (en) Method for producing high-purity (meth)acrylic acid
RU2304135C1 (en) Isoprene production process
RU2265587C1 (en) Method for processing tertiary-alkene-containing hydrocarbon mixture

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20090520