RU2177469C1 - Isoprene production process - Google Patents

Isoprene production process Download PDF

Info

Publication number
RU2177469C1
RU2177469C1 RU2000123931/04A RU2000123931A RU2177469C1 RU 2177469 C1 RU2177469 C1 RU 2177469C1 RU 2000123931/04 A RU2000123931/04 A RU 2000123931/04A RU 2000123931 A RU2000123931 A RU 2000123931A RU 2177469 C1 RU2177469 C1 RU 2177469C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
isobutylene
isoprene
formaldehyde
reactor
stage
Prior art date
Application number
RU2000123931/04A
Other languages
Russian (ru)
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "ЕВРОХИМ - СПб"
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 "ЕВРОХИМ - СПб" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "ЕВРОХИМ - СПб"
Priority to RU2000123931/04A priority Critical patent/RU2177469C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2177469C1 publication Critical patent/RU2177469C1/en

Links

Landscapes

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

Abstract

FIELD: industrial organic synthesis. SUBSTANCE: isoprene is prepared in two stage process involving liquid-phase condensation of formalin blend containing 20-30 wt % of formaldehyde with isobutylene in presence of acid catalyst at 85-105 C and pressure 18-20 atm. Intermediate fraction consisting largely of 4,4-dimethyl-1,3-dioxane and high-boiling by- products is subjected to decomposition in second reactor in presence of tert-butyl alcohol at 140-150 C and pressure 3-5 atm. Process is accompanied by continuous distillation of isoprene formed in vapor phase and recycle of liquid phase containing water, tert-butyl alcohol, and high-boiling products into decomposition stage. Vat product containing acid catalyst is evaporated, mixed with fresh formalin blend, and returned into condensation reactor. Condensation is carried out at isobutylene-to-formaldehyde molar ratio (0.8-1.1):1 and decomposition at tert-butyl alcohol-to-4,4-dimethyl-1,3-dioxane molar ratio (3- 4):1. EFFECT: reduced consumption of reactants and power. 4 ex

Description

Изобретение относится к области основного органического и нефтехимического синтеза, более точно к способам получения изопрена из изобутилена и формальдегида. The invention relates to the field of basic organic and petrochemical synthesis, more specifically to methods for producing isoprene from isobutylene and formaldehyde.

Изопрен является исходным продуктом для получения синтетического полиизопренового каучука, наиболее близкого по комплексу физико-механических свойств к натуральному. Isoprene is the initial product for the production of synthetic polyisoprene rubber, which is closest to the natural one in terms of the complex of physical and mechanical properties.

Известны многочисленные способы получения изопрена из изобутилена и формальдегида в присутствии кислотных катализаторов, осуществляемые при повышенной температуре и давлении, обеспечивающем пребывание реагентов в жидкой фазе, с образованием промежуточных продуктов, содержащих 5 или 6 углеродных атомов, которые затем тем или иным образом разлагаются под действием температуры и катализаторов с образованием изопрена. Наибольшее распространение в промышленности получил способ синтеза изопрена через промежуточную стадию образования 4,4-диметил-1,3-диоксана (ДМД), включающий стадию жидкофазной конденсации изобутилена, содержащегося во фракции углеводородов C4, с формальдегидом в виде 20-40%-ного водного раствора с последующим выделением образовавшегося ДМД и разложением его над твердым кислотным катализатором в присутствии водяного пара [Огородников С.К., Идлис Г.С. Производство изопрена. Л.: Химия, 1973].Numerous methods are known for producing isoprene from isobutylene and formaldehyde in the presence of acid catalysts, carried out at elevated temperature and pressure, ensuring that the reactants are in the liquid phase, with the formation of intermediate products containing 5 or 6 carbon atoms, which then decompose in one way or another under the influence of temperature and catalysts to form isoprene. The most widely used in industry was a method for the synthesis of isoprene through an intermediate stage of the formation of 4,4-dimethyl-1,3-dioxane (DMD), which includes the stage of liquid-phase condensation of isobutylene contained in the C 4 hydrocarbon fraction with formaldehyde in the form of 20-40% aqueous solution, followed by isolation of the resulting DMD and its decomposition over a solid acid catalyst in the presence of water vapor [Ogorodnikov SK, Idlis GS Isoprene production. L .: Chemistry, 1973].

Применение данного способа обеспечивает получение изопрена мономерной чистоты, позволяет совместить получение ДМД с извлечением изобутилена из С4-фракций, обеспечивает высокую производительность контактной аппаратуры. Однако принципиальным недостатком этого способа являются повышенные энергозатраты, связанные с расходом перегретого водяного пара на второй стадии (мас. отношение H2O/ДМД не менее 2,0) и при укреплении разбавленных растворов формалина, образующихся на обеих стадиях процесса.The use of this method provides the production of isoprene of monomeric purity, allows you to combine the production of DMD with the extraction of isobutylene from C 4 fractions, provides high performance contact equipment. However, the principal disadvantage of this method is the increased energy costs associated with the consumption of superheated water vapor in the second stage (wt. Ratio of H 2 O / DMD not less than 2.0) and with the strengthening of diluted formalin solutions formed at both stages of the process.

Известен способ получения изопрена из изобутилена и формальдегида, заключающийся в том, что изобутилен, предварительно выделенный из С4-фракций, в смеси с соединениями, легко образующими изобутилен, например триметилкарбинолом (ТМК), реагирует с разбавленным раствором формальдегида при молярном соотношении изо-C4H8/CH2O большем 2,5-3,0 и температуре ≥100oC, а затем вся реакционная масса перемещается во второй реактор, где образовавшиеся промежуточные продукты - предшественники изопрена, такие как ДМД, 3-метилбутандиол-1,3 (МВД), изобутенилкарбинол (ИБК, 3-метил-3-бутен-1-ол), диоксановые спирты (ДС) и др., разлагаются при температуре ≥130-150oC с образованием изопрена, который отгоняют из зоны реакции вместе с непревращенным изобутиленом и частью воды. Этот поток вновь направляется в реактор синтеза предшественников изопрена.A known method of producing isoprene from isobutylene and formaldehyde, which consists in the fact that isobutylene, previously isolated from C 4 fractions, in a mixture with compounds that easily form isobutylene, for example trimethylcarbinol (TMK), reacts with a dilute formaldehyde solution in a molar ratio of iso-C 4 H 8 / CH 2 O greater than 2.5-3.0 and a temperature of ≥100 o C, and then the entire reaction mass is transferred to a second reactor, where the resulting intermediate products are isoprene precursors such as DMD, 3-methylbutanediol-1, 3 (MIA), isobutenylcarb inol (IBC, 3-methyl-3-buten-1-ol), dioxane alcohols (DS), etc., decompose at a temperature of ≥130-150 o C with the formation of isoprene, which is distilled from the reaction zone together with unconverted isobutylene and part water. This stream is again sent to the isoprene precursor synthesis reactor.

Поскольку технология не включает стадии выделения промежуточных продуктов, указанный процесс условно назван одностадийным синтезом изопрена из изобутилена и формальдегида (ОИФ) [Павлов С.Ю., Суровцев А.А. Хим. пром-сть, 1997, N 7, с. 466]. Способ предусматривает предварительное выделение изобутилена из фракции углеводородов C4 путем гидратации его в реакторе, заполненном формованным катионитом, с подачей образующегося ТМК в реакторы I или II ступени. Наличие избытка изобутилена в реакционной массе в обоих реакторах обеспечивает практически полную конверсию формальдегида, что исключает необходимость в проведении его рекуперации.Since the technology does not include the stage of separation of intermediate products, this process is conventionally called the one-stage synthesis of isoprene from isobutylene and formaldehyde (OIF) [Pavlov S.Yu., Surovtsev A.A. Chem. industry, 1997, N 7, p. 466]. The method provides for the preliminary isolation of isobutylene from the C 4 hydrocarbon fraction by hydrating it in a reactor filled with molded cation exchange resin, with the resulting TMC being fed into stage I or II reactors. The presence of an excess of isobutylene in the reaction mass in both reactors provides an almost complete conversion of formaldehyde, which eliminates the need for its recovery.

Применение данного способа также обеспечивает получение изопрена мономерной чистоты, позволяет существенно снизить энергозатраты по сравнению с двухстадийным процессом, однако принципиальными недостатком ОИФ является низкая производительность контактной аппаратуры, связанная с использованием большого избытка изобутилена (мольное отношение изо-C4H8/CH2О не менее 2,5-3,0). Низкая конверсия изобутилена, не превышающая 33-40%, приводит к значительным затратам на конденсацию и возврат непревращенного олефина в зону реакции. Кроме того, необходимость применения больших количеств изобутилена обуславливает повышенную нагрузку по углеводородной фазе в реакторе гидратации этого олефина на стадии выделения его из С4-фракции.The application of this method also ensures the production of isoprene of monomeric purity, it can significantly reduce energy consumption compared to the two-stage process, however, the principal disadvantage of the UIF is the low productivity of the contact equipment associated with the use of a large excess of isobutylene (the molar ratio of iso-C 4 H 8 / CH 2 O does not less than 2.5-3.0). The low conversion of isobutylene, not exceeding 33-40%, leads to significant costs for condensation and the return of the unconverted olefin to the reaction zone. In addition, the need for the use of large quantities of isobutylene causes an increased load on the hydrocarbon phase in the hydration reactor of this olefin at the stage of its separation from the C 4 fraction.

Известен также способ получения изопрена, включающий жидкофазное взаимодействие формальдегида с изобутиленом и/или триметилкарбинолом в присутствии водного раствора кислотного катализатора при повышенной температуре и давлении, осуществляемый в двух последовательных реакционных зонах с отбором по верху реактора второй ступени продуктов реакции и выделением из них изопрена. Дополнительно в первую реакционную ступень подают высококипящие побочные продукты (ВПП) синтеза ДМД, выкипающие выше 140oC, в количестве от 1:10 до 3:1 (по массе) по отношению к подаваемому формальдегиду.There is also a known method for producing isoprene, comprising the liquid-phase interaction of formaldehyde with isobutylene and / or trimethylcarbinol in the presence of an aqueous solution of an acid catalyst at elevated temperature and pressure, carried out in two successive reaction zones with the selection of the second stage reaction products from the top of the reactor and the isolation of isoprene from them. Additionally, high boiling point by-products (WFP) of DMD synthesis are boiled into the first reaction stage, boiling above 140 ° C., in an amount of from 1:10 to 3: 1 (by weight) with respect to the formaldehyde feed.

При этом в I реакционной ступени температура 30-110oC, давление 4-25 атм, во II ступени - температура 110-200oC и давление 3-25 атм, после I ступени реакционную массу дросселируют при давлении не ниже давления во II ступени, паровую фазу отделяют, конденсируют и подают в I реакционную ступень, триметилкарбинол подают полностью или частично во II ступень (патент РФ N 2128637, кл. C 07 C, опубл. 1999).In this case, in the first reaction stage, the temperature is 30-110 o C, pressure 4-25 atm, in the second stage - temperature 110-200 o C and pressure 3-25 atm, after the first stage, the reaction mass is throttled at a pressure not lower than the pressure in the second stage , the vapor phase is separated, condensed and fed into the first reaction stage, trimethylcarbinol is fed in whole or in part to the second stage (RF patent N 2128637, class C 07 C, publ. 1999).

Фракция ВПП представляет собой смесь гидроксилсодержащих производных 1,3-диоксана и тетрагидропирана, которые в условиях I ступени частично подвергаются гидролизу, а затем в условиях II ступени расщепляются с образованием дополнительных количеств изопрена. Подача ВПП синтеза ДМД положительно отражается на величине выхода изопрена, однако не устраняет принципиального недостатка метода - низкой производительности реактора I ступени и необходимости крупных затрат на возврат непревращенного изобутилена. Мольное отношение изо-C4H8/CH2О в этом способе составляет 3-15:1 и соответственно конверсия олефина не превышает 6,7-33%.The runway fraction is a mixture of hydroxyl-containing derivatives of 1,3-dioxane and tetrahydropyran, which are partially hydrolyzed under conditions of stage I, and then split under conditions of stage II to form additional amounts of isoprene. The submission of the runway for the synthesis of DMD positively affects the yield of isoprene, but does not eliminate the fundamental drawback of the method — low productivity of the first stage reactor and the need for large costs for the return of unconverted isobutylene. The molar ratio of iso-C 4 H 8 / CH 2 O in this method is 3-15: 1 and, accordingly, the olefin conversion does not exceed 6.7-33%.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является способ получения изопрена, заключающийся в том, что жидкофазную конденсацию изобутилена и водного раствора формальдегида проводят при температуре 30-110oC и давлении 4-25 атм в присутствии кислоты, а затем без выделения образующегося ДМД и других побочных и промежуточных продуктов, содержащихся в реакционной смеси, разлагают полученную реакционную массу при 140-150oC и давлении 3-5 атм в присутствии изобутилена и/или ТМК с непрерывной отгонкой образующегося изопрена.The closest in technical essence to the present invention is a method for producing isoprene, which consists in the fact that the liquid-phase condensation of isobutylene and an aqueous solution of formaldehyde is carried out at a temperature of 30-110 o C and a pressure of 4-25 atm in the presence of acid, and then without the formation of the resulting DMD and other side and the intermediate products contained in the reaction mixture, the reaction mass is decomposed at 140-150 o C and a pressure of 3.5 atm in the presence of isobutylene and / or TMK with continuous distillation of the resulting isoprene .

Дополнительно на I ступень ОИФ (в реактор синтеза предшественников изопрена) подают водный слой реакционной массы реактора синтеза ДМД в количестве от 1:10 до 3:1 (по массе) по отношению к воде, подаваемой на I ступень ОИФ (патент РФ N 2128636, кл. C 07 C, опубл. 1999 г. - прототип). Водный слой реактора синтеза ДМД содержит формальдегид (5-7%), кислоту-катализатор (≈3%) и растворенные в воде органические соединения: ДМД, МВД, ИБК, ВПП, ТМК). В условиях реактора I ступени (100-110oC) протекает частично или полностью гидролиз ДМД и ВПП, дегидратация МБД и ИБК и далее в условиях реактора II ступени (110-200oC) гидролизованные продукты расщепляются с образованием изопрена. Повышение выхода изопрена достигается, в частности, за счет вовлечения в реакцию с изобутиленом формальдегида, образующегося при распаде диоксановых колец ДМД и ВПП. Однако, несмотря на положительный эффект, достигаемый за счет увеличения выхода изопрена, в результате подачи водного слоя в реактор I ступени еще более снижается его производительность (как и установки в целом) и соответственно возрастают энергозатраты на переработку дополнительного количества воды. Поскольку мольное отношение изо-C4H8/CH2О в данном способе - прототипе также составляет 3-15:1, для способа характерны большие затраты на возврат непревращенного изобутилена и повышенная нагрузка на реактор гидратации изобутилена.In addition, an aqueous layer of the reaction mass of the DMD synthesis reactor in an amount of 1:10 to 3: 1 (by weight) with respect to the water supplied to the first stage of the UIF (RF patent N 2128636, is fed to the first stage of the UIF (in the isoprene precursor synthesis reactor) C. C 07 C, publ. 1999 - prototype). The aqueous layer of the DMD synthesis reactor contains formaldehyde (5-7%), an acid catalyst (≈3%) and organic compounds dissolved in water: DMD, MVD, IBC, runway, TMK). Under conditions of a stage I reactor (100-110 ° C), DMD and runway are partially or completely hydrolyzed, MBD and IBC are dehydrated, and then, under conditions of a stage II reactor (110-200 ° C), hydrolyzed products break down to form isoprene. An increase in the yield of isoprene is achieved, in particular, due to the involvement of formaldehyde in the reaction with isobutylene formed during the decomposition of dioxane rings DMD and runway. However, despite the positive effect achieved by increasing the yield of isoprene, as a result of supplying the aqueous layer to the stage I reactor, its productivity (as well as the installation as a whole) is further reduced and, accordingly, energy costs for processing additional water are increased. Since the molar ratio of iso-C 4 H 8 / CH 2 O in this prototype method is also 3-15: 1, the method is characterized by high costs for the return of unconverted isobutylene and an increased load on the isobutylene hydration reactor.

Задачей изобретения является повышение производительности контактной аппаратуры, снижение мощности реактора гидратации изобутилена повышением выхода ТМК на стадии синтеза предшественников изопрена, упрощение технологии процесса, максимальное использование оборудования цеха синтеза ДМД и повышение выхода изопрена. The objective of the invention is to increase the productivity of contact equipment, reducing the capacity of the isobutylene hydration reactor by increasing the yield of TMC at the stage of synthesis of isoprene precursors, simplifying the process technology, maximizing the use of the equipment of the DMD synthesis shop and increasing the yield of isoprene.

Задача решается при проведении процесса предлагаемым способом синтеза изопрена из изобутилена и формальдегида, осуществляемым в двух последовательно установленных реакторах, в первом из которых проводят кислотно-катализируемую конденсацию исходных реагентов с получением промежуточных продуктов - предшественников изопрена, главным образом, ДМД, а во втором - разложение предшественников изопрена в присутствии ТМК. Процесс проводят следующим образом. Изобутилен или С4-фракция, содержащая не менее 70% изобутилена, контактирует в присутствии любой кислоты минерального или органического происхождения (предпочтительней фосфорной или щавелевой) при температуре 85-105oC с формалиновой шихтой, содержащей 20-30 мас.% формальдегида, причем молярное соотношение изо-С4H8/CH2О на входе в I реактор составляет 0,8-1,1, т.е. больше чем в традиционном двухстадийном процессе (0,60-0,65), но существенно меньше, чем в способе-прототипе (3-15).The problem is solved during the process of the proposed method for the synthesis of isoprene from isobutylene and formaldehyde, carried out in two successive reactors, in the first of which acid-catalyzed condensation of the starting reagents is carried out to obtain intermediate products - precursors of isoprene, mainly DMD, and in the second - decomposition isoprene precursors in the presence of TMK. The process is carried out as follows. Isobutylene or C 4 fraction containing not less than 70% isobutylene is contacted in the presence of any acid of mineral or organic origin (preferably phosphoric or oxalic) at a temperature of 85-105 o C with a formalin charge containing 20-30 wt.% Formaldehyde, and the molar ratio of iso-C 4 H 8 / CH 2 O at the inlet to the I reactor is 0.8-1.1, i.e. more than in the traditional two-stage process (0.60-0.65), but significantly less than in the prototype method (3-15).

На выходе из I реактора реакционную массу без предварительной переработки направляют во II реактор, представляющий собой реакционно-отгонную колонну, в которой при температуре 140-150oC и давлении 3-5 атм разлагают продукты, содержащиеся в ней, в присутствии кислоты-катализатора, воды и ТМК, поступающего из реактора гидратации изобутилена, с непрерывной отгонкой по верху колонны выделяющегося изопрена и изобутилена в паровой фазе и выводом в жидкой фазе боковым отбором 60-65% воды, поступающей в колонну. Молярное отношение ТМК/ДМД составляет на входе в II реактор 3-4/1. Отогнанную воду вместе с содержащимися в ней органическими соединениями (в том числе и ТМК) вновь возвращают в куб реакционно-отгонной колонны (реактор II), а кубовый продукт направляют на упарку, смешивают со свежей формалиновой шихтой, содержащей 40-42 мас. % формальдегида, и возвращают в реактор I. Разбавление изопрена водой и ТМК позволяет избежать термополимеризации этого диена, а во избежание накопления тяжелых продуктов в кубе отслоившуюся часть кубовой жидкости периодически выводят на сжигание.At the outlet of the I reactor, the reaction mass is sent without pre-processing to the II reactor, which is a reaction distillation column in which the products contained in it are decomposed at a temperature of 140-150 o C and a pressure of 3-5 atm, in the presence of an acid catalyst, water and TMC coming from the isobutylene hydration reactor, with continuous distillation of the isoprene and isobutylene in the vapor phase at the top of the column and lateral extraction of 60-65% of the water entering the column in the liquid phase. The molar ratio of TMK / DMD is 3-4/1 at the inlet of the II reactor. The distilled water, together with the organic compounds contained in it (including TMK), is again returned to the cube of the reaction-distillation column (reactor II), and the bottled product is sent to the evaporator, mixed with a fresh formalin mixture containing 40-42 wt. % of formaldehyde, and returned to the reactor I. Dilution of isoprene with water and TMK avoids the thermopolymerization of this diene, and in order to avoid the accumulation of heavy products in the cube, the exfoliated part of the bottom liquid is periodically taken out for burning.

Благодаря повышению соотношения изо-С4H8/CH2О на входе в реактор синтеза ДМД от 0,60-0,65 до 0,8-1,1 и возрастанию содержания изобутилена в исходной С4-фракции от 40-50 до 70-100%, достигается увеличение выхода ТМК, по сравнению с традиционным диоксановым процессом, от 10-12 до 20-24 кг/100 кг ДМД. Образование дополнительных количеств ТМК на стадии синтеза предшественников изопрена снижает нагрузку на реактор гидратации изобутилена.Due to an increase in the ratio of iso-C 4 H 8 / CH 2 O at the inlet of the DMD synthesis reactor from 0.60-0.65 to 0.8-1.1 and an increase in the content of isobutylene in the initial C 4 fraction from 40-50 to 70-100%, an increase in the yield of TMC is achieved, compared with the traditional dioxane process, from 10-12 to 20-24 kg / 100 kg of DMD. The formation of additional amounts of TMC at the stage of synthesis of isoprene precursors reduces the load on the isobutylene hydration reactor.

Одновременно повышение соотношения изо-С4Н8/CH2О приводит к резкому увеличению выхода МВД, по сравнению с "диоксановым" способом. Если в традиционном способе выход МБД на превращенный формальдегид не превышает десятых долей процента, то в предлагаемом способе соответствующая величина составляет 6-10%, что существенно смягчает условия получения изопрена во II реакторе. Повышение соотношения олефин/альдегид приводит также к качественному изменению химического состава фракции ВПП, выкипающих выше ДМД, и образующихся при синтезе предшественников изопрена. Во-первых, резко возрастает доля МБД в составе этой фракции, во-вторых, повышается выход сравнительно легко разлагающихся простых эфиров, образуемых ТМК с другими спиртами, и, в третьих, снижается молекулярная масса, так называемого, тяжелого остатка, т. е. соединений, выкипающих выше диоксановых спиртов (ДС). Если в традиционном процессе в условиях "голодания" по олефину основную часть тяжелого остатка составляют полиформали ДС - RO(CH2O)nOR, где n ≥ 4-6, то в предлагаемом способе образуются полиформали, в молекулах которых n ≤ 3. Эти соединения (так называемый, легкий оксаль) сравнительно легко гидролизуются в условиях II реактора и в образование изопрена вовлекаются не только промежуточные продукты, содержащие 5 или 6 углеродных атомов (МБД, ИБК, ДМД и др.), но и соединения с числом C-атомов, равным 7 и более. Формальдегид, выделяющийся при распаде этих соединений и ДМД, вступает во взаимодействие с изобутиленом, образовавшемся при дегидратации ТМК, давая дополнительные количества изопрена. Все эти факторы позволяют перерабатывать во II реакторе всю реакционную массу реактора I без предварительного разделения. Существенно также, что в условиях получения изопрена в II реакторе разлагается значительная часть одной из наиболее трудноотделяемой примесей к изопрену - метилаля, что позволяет исключить из схемы узел очистки изопрена-ректификата от кислородсодержащих соединений.At the same time, an increase in the ratio of iso-C 4 H 8 / CH 2 O leads to a sharp increase in the yield of the Ministry of Internal Affairs, compared with the "dioxane" method. If in the traditional method the yield of MDB on the converted formaldehyde does not exceed tenths of a percent, then in the proposed method the corresponding value is 6-10%, which significantly softens the conditions for the production of isoprene in II reactor. An increase in the olefin / aldehyde ratio also leads to a qualitative change in the chemical composition of the runway fraction boiling above DMD and formed during the synthesis of isoprene precursors. Firstly, the fraction of MBD in the composition of this fraction sharply increases, secondly, the yield of relatively easily decomposable ethers formed by TMC with other alcohols increases, and thirdly, the molecular weight of the so-called heavy residue decreases, i.e. compounds boiling above dioxane alcohols (DS). If in the traditional process under the conditions of "starvation" of an olefin, the main part of the heavy residue is made up of polyformals ДС - RO (CH 2 O) n OR, where n ≥ 4-6, then in the proposed method polyformals are formed, in the molecules of which n ≤ 3. These Compounds (the so-called light oxal) are relatively easily hydrolyzed under conditions of reactor II and not only intermediate products containing 5 or 6 carbon atoms (MDB, IBC, DMD, etc.) are involved in the formation of isoprene, but also compounds with the number of C atoms equal to 7 or more. Formaldehyde released during the decomposition of these compounds and DMD reacts with isobutylene formed during the dehydration of TMC, giving additional amounts of isoprene. All these factors make it possible to process the entire reaction mass of reactor I in reactor II without prior separation. It is also significant that under the conditions of isoprene production, a significant part of one of the most difficult to separate impurities to isoprene, methylal, decomposes in reactor II, which makes it possible to exclude the purification unit of isoprene-rectified oxygen-containing compounds from the scheme.

Конверсия формальдегида и изобутилена в реакторе синтеза ДМД составляет соответственно 95-97 и 75-78%. В реакционно-отгонной колонне конверсия формальдегида приближается к 100%, а конверсия ТМК не превышает 40-50%. Таким образом, снижаются затраты на рецикл изобутилена, поскольку резко уменьшается количество возвратного олефина, а рецикл ТМК не требует больших энергозатрат и также снижает нагрузку на реактор гидратации олефина. The conversion of formaldehyde and isobutylene in a DMD synthesis reactor is 95-97 and 75-78%, respectively. In the reaction-distillation column, the formaldehyde conversion approaches 100%, and the conversion of TMC does not exceed 40-50%. Thus, the cost of recycling isobutylene is reduced, since the amount of return olefin is sharply reduced, and TMK recycling does not require large energy costs and also reduces the load on the olefin hydration reactor.

Существенными отличительными признаками предлагаемого способа получения изопрена из изобутилена и формальдегида являются:
- синтез на ступени предшественников изопрена (в основном, ДМД) при молярном соотношении изо-С4H8/CH2О, равном 0,8-1,1, концентрации изобутилена в С4-фракции, равной 70-100%, и содержании CH2О в формалиновой шихте 20-25 мас.% при температуре 85-105oC и давлении 18-20 атм;
- разложение до изопрена в реакторе II ступени полученной в реакторе I ступени реакционной массы, включающей ТМК, ДМД, МВД и ВПП, без предварительного разделения при контактировании с ТМК, поступающим из реактора гидратации изобутилена, при молярном соотношении ТМК/ДМД равном 3-4 при температуре 140-155oC и давлении 3-10 атм, с отгонкой образующегося изопрена и 60-65% воды, введенной в реактор II.
Salient features of the proposed method for the production of isoprene from isobutylene and formaldehyde are:
- synthesis of isoprene precursors (mainly DMD) at the iso-C 4 H 8 / CH 2 O molar ratio of 0.8-1.1, the concentration of isobutylene in the C 4 fraction of 70-100%, and the content of CH 2 O in the formalin charge 20-25 wt.% at a temperature of 85-105 o C and a pressure of 18-20 atm;
- decomposition to isoprene in the reactor of the second stage of the reaction mass obtained in the reactor of the first stage, including TMK, DMD, MVD and runway, without prior separation upon contact with the TMK coming from the isobutylene hydration reactor, with a molar ratio of TMK / DMD equal to 3-4 at a temperature of 140-155 o C and a pressure of 3-10 ATM, with the distillation of the resulting isoprene and 60-65% of the water introduced into the reactor II.

Преимуществами предлагаемого способа, по сравнению с прототипом, являются:
- более высокая производительность контактной аппаратуры, поскольку в реакцию с изобутиленом вступает 20-30%-ный раствор формалина, а молярное отношение изо-C4H8/CH2О не превышает 1,1;
- снижение нагрузки на реактор гидратации изобутилена, поскольку на стадии разложения предшественников изопрена в реакцию вовлекается ТМК, образующийся в значительных количествах при контактировании изобутилена с формалином, а конверсия ТМК в реакторе II ступени не превышает 40%;
- упрощение технологии получения изопрена за счет отсутствия операций по переработке реакционной массы I ступени и технологии очистки мономера за счет снижения содержания в нем метилаля.
The advantages of the proposed method, compared with the prototype, are:
- higher productivity of contact equipment, since a 20-30% formalin solution reacts with isobutylene, and the molar ratio of iso-C 4 H 8 / CH 2 O does not exceed 1.1;
- reducing the load on the isobutylene hydration reactor, since at the stage of isoprene precursor decomposition, TMC is involved in the reaction, which is formed in significant quantities when isobutylene is contacted with formalin, and the conversion of TMC in the stage II reactor does not exceed 40%;
- simplification of the technology for the production of isoprene due to the lack of operations for the processing of the reaction mass of the first stage and the purification technology of the monomer by reducing the content of methyl in it.

Промышленная применимость предлагаемого способа иллюстрируются следующими примерами. Industrial applicability of the proposed method are illustrated by the following examples.

Пример 1. Example 1

В автоклав емкостью 1 л, снабженный электрообогревом и мешалкой с герметичным электроприводом, загружают 400 г формалиновой шихты, содержащей 30% CH2О и 3,5% H3PO4, и 192 г изобутилена (99,85%-ной чистоты). Массовое отношение изо-C4H8/CH2О составляет 1,6 (молярное 0,86). Содержимое автоклава нагревают до 95oC и по достижении этой температуры включают перемешивающее устройство (момент отсчета времени опыта) и выдерживают реакционную массу в течение 2,5 ч при 95oC и P = 20 атм. Затем прекращают перемешивание, охлаждают автоклав до 50oC и отбирают пробы на анализ из обеих фаз реакционной жидкости. Анализ проводят методом ГЖХ, а концентрацию кислоты и формальдегида определяют методом потенциометрического титрования.In a 1 liter autoclave equipped with electric heating and an agitator with a sealed electric drive, 400 g of formalin mixture containing 30% CH 2 O and 3.5% H 3 PO 4 and 192 g of isobutylene (99.85% purity) are charged. The mass ratio of ISO-C 4 H 8 / CH 2 O is 1.6 (molar 0.86). The contents of the autoclave are heated to 95 ° C and, upon reaching this temperature, a stirrer is turned on (the time point of the test) and the reaction mass is kept for 2.5 hours at 95 ° C and P = 20 atm. Then stirring is stopped, the autoclave is cooled to 50 ° C. and samples are taken for analysis from both phases of the reaction liquid. The analysis is carried out by GLC, and the concentration of acid and formaldehyde is determined by potentiometric titration.

В соответствии с результатами анализа в реакторе I получено (г): ДМД - 182,9; МВД - 37,8; ВПП - 14,9; ТМК - 45,7. Конверсия формальдегида и изобутилена соответственно составляет 91,5 и 77,6%. In accordance with the results of the analysis in the reactor I obtained (g): DMD - 182.9; Ministry of Internal Affairs - 37.8; Runway - 14.9; TMK - 45.7. The conversion of formaldehyde and isobutylene is respectively 91.5 and 77.6%.

Реакционную массу из реактора I подают насосом в куб реактора II, представляющего собой трехсекционную реакционно-отгонную колонну, заполненную насадкой (кольца Рашига), эффективность которой соответствует примерно 50 т. т., а объем куба равен 1,35 л. В куб предварительно залито 363 г ТМК и 91 г воды. The reaction mass from reactor I is pumped into the cube of reactor II, which is a three-section reaction-distillation column filled with a nozzle (Rashig rings), the efficiency of which corresponds to about 50 tons, and the volume of the cube is 1.35 l. 363 g of TMK and 91 g of water were preliminarily filled into the cube.

Таким образом с учетом ТМК, поданного с сырьем из реактора I, молярное отношение ТМК/ДМД составляет 3,1. Thus, taking into account the TMK supplied with the feed from reactor I, the molar ratio TMK / DMD is 3.1.

Содержимое куба нагревают до 150oC, устанавливают давление на уровне 4-5 атм и в течение 2,5 ч через дроссельный вентиль отбирают при температуре 140oC в паровой фазе из верхней части колонны поток, содержащий, в основном, углеводороды в количестве 392 г, а через боковой вывод, установленный несколько ниже точки отбора пара, отбирают 420 г жидкости. Паровой поток охлаждают водой и конденсируют в толуольной ловушке, помещенной в бане, заполненной льдом с солью.The contents of the cube are heated to 150 o C, the pressure is set at 4-5 atm, and a stream containing mainly 392 hydrocarbons is taken from the top of the column at a temperature of 140 o C in the vapor phase for 2.5 hours through a throttle valve g, and 420 g of liquid are taken through a lateral outlet mounted slightly below the steam sampling point. The steam stream is cooled with water and condensed in a toluene trap placed in a bath filled with ice and salt.

По данным ГЖХ-анализа конверсия ДМД, МВД и ВПП соответственно составляет 96,8; 99,2 и 85,8%. Конверсия ТМК равна 30%. В ловушке собрано 260 г изопрена и 102 г изобутилена. Остаточное количество формальдегида 0,74 г. Содержание метилаля в изопрене 0,007%. According to GLC analysis, the conversion of DMD, MVD and runway, respectively, is 96.8; 99.2 and 85.8%. The conversion of TMK is 30%. 260 g of isoprene and 102 g of isobutylene were collected in a trap. The residual amount of formaldehyde is 0.74 g. The content of methylal in isoprene is 0.007%.

Таким образом, выход изопрена в расчете на превращенный формальдегид равен 94% при конверсии последнего 98,8%. Thus, the yield of isoprene calculated on converted formaldehyde is 94% with a conversion of the latter of 98.8%.

420 г жидкости, отогнанной в виде бокового погона, разделяют в делительной воронке на водную (198 г) и органическую (222 г) фазы. По данным ГЖХ-анализа состав органической фазы следующий (% мас.): ТМК - 89,7; ДМД - 2,1; ВПП - 0,9; МВД - 0,2, вода - остальное. 420 g of liquid, distilled as a side stream, are separated in a separatory funnel into the aqueous (198 g) and organic (222 g) phases. According to GLC analysis, the composition of the organic phase is as follows (% wt.): TMK - 89.7; DMD - 2.1; Runway - 0.9; Ministry of Internal Affairs - 0.2, water - the rest.

230 г жидкости, выгруженной из куба реакционно-отгонной колонны, смешивают с 300 г свежей формалиновой шихты, содержащей 40 мас.% формальдегида, и переносят в куб вакуумной лабораторной колонки эффективностью 15-20 т.т. При остаточном давлении 100-120 мм рт.ст. и температуре в кубе 75-80oC отгоняют 130 г дистиллята, а 400 г кубового продукта, содержащего 3,5% кислоты и 30% CH2O, вновь загружают в автоклав и повторяют опыт с начала по той же методике с тем лишь отличием, что в куб реакционно-отгонной колонны загружают 222 г органического слоя жидкости, выгруженной в виде бокового погона, содержащей 89,7% ТМК, и соответственно уменьшают количество ТМК, загружаемого в куб.230 g of liquid discharged from the cube of the reaction-distillation column are mixed with 300 g of fresh formalin mixture containing 40 wt.% Formaldehyde and transferred to a cube of a vacuum laboratory column with an efficiency of 15-20 tons With a residual pressure of 100-120 mm Hg 130 g of distillate are distilled off at a cube temperature of 75-80 o C, and 400 g of a cubic product containing 3.5% acid and 30% CH 2 O are reloaded into the autoclave and the experiment is repeated from the beginning according to the same procedure with the only difference that 222 g of the organic layer of liquid discharged in the form of a side stream containing 89.7% TMK are loaded into the cube of the reaction-distillation column, and accordingly, the amount of TMK loaded into the cube is reduced.

Пример 2. Example 2

Процесс проводят аналогично примеру 1, однако в качестве сырья в автоклав загружают 400 г формалиновой шихты, содержащей 30 мас.% формальдегида и 3,5 мас.% фосфорной кислоты и 297 г С4-фракции, содержащей 75% изобутилена. Молярное отношение изо-С4H8/CH2О равно 0,98. Температура в реакторе I 85oC, давление 18 атм. Выход изопрена на превращенный формальдегид равен 92,8% при конверсии последнего 97,8%.The process is carried out analogously to example 1, however, 400 g of formalin mixture containing 30 wt.% Formaldehyde and 3.5 wt.% Phosphoric acid and 297 g of C 4 fraction containing 75% of isobutylene are loaded into the autoclave as raw materials. The molar ratio of iso-C 4 H 8 / CH 2 O is 0.98. The temperature in the reactor I 85 o C, a pressure of 18 atm. The yield of isoprene on the converted formaldehyde is 92.8% with a conversion of the latter of 97.8%.

Пример 3. Example 3

Процесс проводят аналогично примеру 1, однако в качестве сырья в автоклав загружают 420 г формалиновой шихты, содержащей 20 мас.% формальдегида и 4 мас. % фосфорной кислоты, и 192 г С4-фракции, содержащей 90% изобутилена. Молярное отношение изо-С4H8/CH2О равно 1,1. Температура в реакторе 105oC, давление 22 атм. Выход изопрена на превращенный формальдегид равен 91,9% при конверсии последнего 99,1%.The process is carried out analogously to example 1, however, as a raw material in the autoclave load 420 g of formalin mixture containing 20 wt.% Formaldehyde and 4 wt. % phosphoric acid, and 192 g of a C 4 fraction containing 90% isobutylene. The molar ratio of iso-C 4 H 8 / CH 2 O is 1.1. The temperature in the reactor is 105 o C, pressure 22 atm. The yield of isoprene on converted formaldehyde is 91.9% with a conversion of the latter of 99.1%.

Пример 4. Example 4

Процесс проводят аналогично примеру 3, однако молярное отношение ТМК/ДМД в реакторе II равно 4 и температура в кубе реактора II 140oC, а верха 130oC. Давление в реакторе II поддерживают на уровне 3-4 атм. Выход изопрена на превращенный формальдегид равен 90,5% при конверсии последнего 98,9%.The process is carried out analogously to example 3, however, the molar ratio TMK / DMD in reactor II is 4 and the temperature in the cube of reactor II is 140 ° C. and the top is 130 ° C. The pressure in reactor II is maintained at 3-4 atm. The yield of isoprene on the converted formaldehyde is 90.5% with a conversion of the latter of 98.9%.

Claims (1)

Способ получения изопрена из изобутилена и формальдегида путем жидкофазной конденсации в присутствии водного раствора кислотного катализатора при температуре 85-105oС и давлении 16-22 атм с последующим разложением полученной реакционной массы, состоящей в основном из 4,4-диметилдиоксана-1,3 и высококипящих побочных продуктов его синтеза, в присутствии триметилкарбинола при температуре 140-150oС и давлении 3-5 атм с непрерывной отгонкой целевого продукта в паровой фазе и рециклом отгоняемой жидкой фазы, содержащей по крайней мере воду, триметилкарбинол и высококипящие побочные продукты, на стадию разложения, и кубового продукта, содержащего кислотный катализатор, после упарки и смешения со свежей формалиновой шихтой в реактор конденсации, отличающийся тем, что в качестве источника формальдегида используют формалиновую шихту, содержащую 20-30 мас.% формальдегида, и конденсацию проводят при молярном соотношении изобутилен/формальдегид, равном 0,8-1,1, а разложение при молярном соотношении триметилкарбинол/ 4,4-диметилдиоксан-1,3, равном 3-4/1.The method of producing isoprene from isobutylene and formaldehyde by liquid phase condensation in the presence of an aqueous solution of an acid catalyst at a temperature of 85-105 o C and a pressure of 16-22 atm, followed by decomposition of the resulting reaction mass, consisting mainly of 4,4-dimethyldioxane-1,3 and high-boiling by-products of its synthesis, in the presence of trimethyl carbinol at the temperature of 140-150 o C and a pressure of 3-5 atm with continuous distillation of the desired product in the vapor phase is distilled off and recycled liquid phase containing at least water, trimethyl arbinol and high boiling point by-products, at the decomposition stage, and a bottoms product containing an acid catalyst, after evaporation and mixing with a fresh formalin charge in a condensation reactor, characterized in that a formalin charge containing 20-30 wt.% formaldehyde is used as a source of formaldehyde and condensation is carried out at an isobutylene / formaldehyde molar ratio of 0.8-1.1, and decomposition at a trimethylcarbinol / 4.4-dimethyldioxane-1.3 molar ratio of 3-4 / 1.
RU2000123931/04A 2000-09-18 2000-09-18 Isoprene production process RU2177469C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2000123931/04A RU2177469C1 (en) 2000-09-18 2000-09-18 Isoprene production process

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2000123931/04A RU2177469C1 (en) 2000-09-18 2000-09-18 Isoprene production process

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2177469C1 true RU2177469C1 (en) 2001-12-27

Family

ID=20240174

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2000123931/04A RU2177469C1 (en) 2000-09-18 2000-09-18 Isoprene production process

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2177469C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1614671A4 (en) * 2003-03-31 2010-03-24 Kuraray Co Process for producing isoprene
CN103626620A (en) * 2012-08-22 2014-03-12 湖南百利工程科技股份有限公司 Method used for joint production of butadiene and isoprene from mixed C4

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1614671A4 (en) * 2003-03-31 2010-03-24 Kuraray Co Process for producing isoprene
CN103626620A (en) * 2012-08-22 2014-03-12 湖南百利工程科技股份有限公司 Method used for joint production of butadiene and isoprene from mixed C4
CN103626620B (en) * 2012-08-22 2016-05-18 湖南百利工程科技股份有限公司 A kind of method of preparing butadiene and isoprene of being combined by hybrid C 4

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5210354A (en) Propylene oxide-styrene monomer process
US5276235A (en) Residual stream upgrading in a propylene oxide-styrene monomer process
US6478929B1 (en) Dewatering process
RU2663292C1 (en) Method for the preparation of 4,4-dimethyl-1,3-dioxane
US8142661B2 (en) Residual stream upgrading in a propylene oxide-styrene monomer process
RU2177469C1 (en) Isoprene production process
US6080894A (en) propylene oxide and styrene monomer co-production procedure
RU2197461C2 (en) Isoprene production process
US5426239A (en) Continuous process for the industrial manufacture of dimethoxyethanal
JPS6327332B2 (en)
CN106588597A (en) Method for purifying polyoxyethene dimethyl ether
RU2280022C1 (en) Process of producing isoprene from isobutene and formaldehyde
RU2255936C1 (en) Method for preparing 4,4-dimethyl-1,3-dioxane
EP0030109B1 (en) Process for producing isoprene
RU2230054C2 (en) Method for preparing isoprene
RU2330009C1 (en) Method of obtaining isoprene
JPH03218332A (en) Preparation of ether from c4-c7 tertiary alkene and divalent - hexavalent alcohol
RU2235709C2 (en) Isoprene production process
US2808429A (en) Synthesis of carbonyl compounds
JP3285439B2 (en) Method for producing reaction crude liquid and method for producing 1,3-butylene glycol
RU2184107C1 (en) Isoprene production process
RU2258690C1 (en) Method for preparing isoprene
RU2330007C1 (en) Method of obtaining isoprene
RU2128635C1 (en) Method of preparing isoprene
RU2248961C1 (en) Isoprene production process

Legal Events

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

Effective date: 20030919