RU2341508C1 - Method of obtaining isoprene - Google Patents
Method of obtaining isoprene Download PDFInfo
- Publication number
- RU2341508C1 RU2341508C1 RU2007117640/04A RU2007117640A RU2341508C1 RU 2341508 C1 RU2341508 C1 RU 2341508C1 RU 2007117640/04 A RU2007117640/04 A RU 2007117640/04A RU 2007117640 A RU2007117640 A RU 2007117640A RU 2341508 C1 RU2341508 C1 RU 2341508C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- reactor
- isoprene
- isobutylene
- reaction zone
- formaldehyde
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Настоящее изобретение относится к области основного органического и нефтехимического синтеза, точнее - к способам производства изопрена.The present invention relates to the field of basic organic and petrochemical synthesis, more specifically, to methods for the production of isoprene.
Известен способ получения изопрена взаимодействием триметилкарбинола (ТМК) с 4,4-диметилдиоксаном-1,3 (ДМД) и/или формальдегидом в присутствии водного раствора кислотного катализатора при повышенной температуре и давлении и молярном избытке триметилкарбинола по отношению к суммарному количеству формальдегида (Патент РФ №2266888, опубл. 27.12.2005 г.). Процесс осуществляют в реакторе, внутри которого установлен кожухотрубный теплообменник, разделяющий аппарат на верхнюю и нижнюю части, соединенные наружными циркуляционными трубами. Подвод тепла в зону реакции осуществляют за счет циркуляции реакционной массы по трубам теплообменника, в межтрубное пространство которого подается теплоноситель.A known method of producing isoprene by the interaction of trimethylcarbinol (TMK) with 4,4-dimethyldioxane-1,3 (DMD) and / or formaldehyde in the presence of an aqueous solution of an acid catalyst at elevated temperature and pressure and a molar excess of trimethylcarbinol relative to the total amount of formaldehyde (RF Patent No. 2266888, published on December 27, 2005). The process is carried out in a reactor inside which a shell-and-tube heat exchanger is installed, dividing the apparatus into the upper and lower parts connected by external circulation pipes. Heat is supplied to the reaction zone due to the circulation of the reaction mass through the pipes of the heat exchanger, into the annular space of which the coolant is supplied.
Недостатки этого способа связаны с наличием реакционной массы в трубках теплообменника. На горячих трубках происходят нежелательные процессы как с точки зрения селективности превращений сырья, так и коррозии, усугубляющейся в связи с оголением поверхностей труб в результате интенсивного выделения газообразных продуктов разложения и концентрирования кислотного катализатора.The disadvantages of this method are associated with the presence of the reaction mass in the tubes of the heat exchanger. Undesirable processes occur on hot pipes both from the point of view of selectivity of raw material transformations and corrosion, aggravated by exposure of pipe surfaces as a result of intense evolution of gaseous decomposition products and concentration of acid catalyst.
Как следует из опыта эксплуатации подобных установок, на границе раздела фаз жидкой и газообразной протекает сильная коррозия металла оборудования и его осмоление, особенно на горячих поверхностях трубок теплообменника. При этом может произойти накопление солей коррозии, которые отрицательно влияют на селективность процесса. С этим связана необходимость вывода катализаторного раствора на очистку от солей металлов (продуктов коррозии) с помощью сульфокатионитов, что усложняет технологию.As follows from the operating experience of such installations, severe corrosion of the equipment metal and its resinification, especially on the hot surfaces of the heat exchanger tubes, proceeds at the liquid-gas phase boundary. In this case, corrosion salts can accumulate, which adversely affect the selectivity of the process. This necessitates the withdrawal of the catalyst solution for purification from metal salts (corrosion products) using sulfocationionites, which complicates the technology.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ получения изопрена в соответствии с патентом РФ №2203878, опубл. 05.10.2003 г. Согласно этому патенту осуществляют жидкофазное взаимодействие формальдегида и, возможно, веществ, являющихся источником формальдегида, с трет-бутанолом и, возможно, изобутеном в присутствии сильного кислого катализатора и воды при повышенной температуре и мольном избытке подаваемого трет-бутанола. Процесс проводят в вертикальной реакционной зоне, соединенной снизу с кипятильником. Давление в реакторе поддерживают таким, при котором конденсация изопрена отсутствует. Он отбирается в составе парового потока, из которого затем выделяется. При этом большая часть воды, формальдегида и значительная часть трет-бутанола находятся в жидкой фазе, образуя водный слой, содержащий также сильный кислый катализатор. Подвод тепла в известном способе осуществляют через кипятильник путем испарения реакционной массы, поступающей снизу аппарата, и, возможно, циркуляции через кипятильник части образующегося в процессе кислого водного слоя, который при движении пара и жидкости в реакционной зоне снизу вверх отбирается сверху аппарата.Closest to the proposed invention is a method for producing isoprene in accordance with the patent of the Russian Federation No. 2203878, publ. October 5, 2003. According to this patent, a liquid-phase interaction of formaldehyde and, possibly, a source of formaldehyde is carried out with tert-butanol and possibly isobutene in the presence of a strong acid catalyst and water at elevated temperature and a molar excess of the supplied tert-butanol. The process is carried out in a vertical reaction zone connected from below to a boiler. The pressure in the reactor is maintained such that there is no condensation of isoprene. It is selected as part of the steam stream, from which it is then released. Moreover, most of the water, formaldehyde and a significant part of tert-butanol are in the liquid phase, forming an aqueous layer containing also a strong acidic catalyst. The heat supply in the known method is carried out through a boiler by evaporating the reaction mass coming from the bottom of the apparatus, and possibly circulating through the boiler part of the acidic water layer formed in the process, which is removed from the top of the apparatus when steam and liquid move in the reaction zone from the bottom up.
Недостатки прототипа обусловлены теми же явлениями, которые были описаны в аналоге и которые связаны с наличием реакционной массы в трубках кипятильника.The disadvantages of the prototype are due to the same phenomena that were described in the analogue and which are associated with the presence of the reaction mass in the tubes of the boiler.
Задачей, решаемой настоящим изобретением, является повышение эффективности процесса получения изопрена и упрощение его технологии.The problem solved by the present invention is to increase the efficiency of the isoprene production process and simplify its technology.
Предлагается способ получения изопрена путем жидкофазного взаимодействия формальдегида и, возможно, веществ, являющихся источником формальдегида, с трет-бутанолом, возможно, изобутиленом или веществами, являющимися источником изобутилена, и, возможно, полупродуктами - предшественниками изопрена в присутствии сильного кислотного катализатора и воды при мольном избытке трет-бутанола (изобутилена). В процессе поддерживают температуру и давление, обеспечивающие переход образующегося изопрена в паровую фазу с последующим его выделением. При этом большая часть воды, формальдегида, трет-бутанола остается в жидкой фазе, образуя водный слой, содержащий значительное количество кислотного катализатора. Подвод тепла в зону реакции обеспечивают только за счет циркуляции и подогрева образующегося кислого водного слоя. При этом температура подогрева должна быть ниже температуры кипения кислого водного слоя, а количество его должно обеспечивать перепад температуры по высоте реакционной зоны не более 5°С. Реакционная масса, содержащая исходное сырье, в подогреватель не подается.A method for producing isoprene by liquid-phase interaction of formaldehyde and, possibly, substances that are the source of formaldehyde, with tert-butanol, possibly isobutylene or substances that are the source of isobutylene, and, possibly, intermediates - isoprene precursors in the presence of a strong acid catalyst and water during molar excess tert-butanol (isobutylene). In the process, temperature and pressure are maintained, which ensure the formation of isoprene in the vapor phase with its subsequent release. In this case, most of the water, formaldehyde, tert-butanol remains in the liquid phase, forming an aqueous layer containing a significant amount of acid catalyst. The supply of heat to the reaction zone is provided only by circulation and heating of the resulting acidic aqueous layer. In this case, the heating temperature should be lower than the boiling temperature of the acidic water layer, and its amount should ensure that the temperature difference along the height of the reaction zone is not more than 5 ° C. The reaction mass containing the feedstock is not supplied to the heater.
Циркуляция кислого водного слоя в контуре реактор - теплообменник - реактор реализуется за счет разницы плотностей этого слоя и реакционной массы. При этом осуществляется прямоточное движение циркулирующего слоя и сырья.The circulation of the acidic water layer in the reactor - heat exchanger - reactor circuit is realized due to the difference in the densities of this layer and the reaction mass. In this case, a direct-flow movement of the circulating layer and raw materials is carried out.
Как вариант предлагается способ, согласно которому циркуляцию кислого водного слоя осуществляют принудительно с помощью насоса. В этом случае возможно направлять циркулирующий поток противотоком к подаваемому сырью.Alternatively, a method is proposed according to which the circulation of the acidic aqueous layer is carried out by force using a pump. In this case, it is possible to direct the circulating flow countercurrent to the feed.
Возможно подогреватель для циркулирующего кислого водного слоя устанавливать ниже реакционной зоны соосно с ней в одном аппарате.It is possible to install the heater for the circulating acidic aqueous layer below the reaction zone coaxially with it in the same apparatus.
На линии циркуляции кислого водного слоя возможна установка сепаратора. Предпочтительно в качестве такого сепаратора использовать сепаратор циклонного типа.On the circulation line of the acidic aqueous layer, a separator can be installed. It is preferable to use a cyclone type separator as such a separator.
Возможно реакционную зону реактора заполнять массообменной насадкой.It is possible to fill the reaction zone of the reactor with a mass transfer nozzle.
В предлагаемом способе синтеза изопрена могут использоваться:In the proposed method for the synthesis of isoprene can be used:
- в качестве изобутиленсодержащего сырья - концентрированный изобутилен, триметилкарбинол, углеводородные C4-фракции различного происхождения (дегидрирования изобутана, пиролизные, крекинговые). При использовании изобутилена или вышеуказанных C4-фракций необходима стадия извлечения изобутилена через образование ТМК и/или предшественников изопрена;- as isobutylene-containing raw materials - concentrated isobutylene, trimethylcarbinol, C 4 hydrocarbon fractions of various origin (isobutane dehydrogenation, pyrolysis, cracking). When using isobutylene or the above C 4 fractions, the step of recovering isobutylene through the formation of TMC and / or isoprene precursors is necessary;
- в качестве формальдегидного сырья могут использоваться - формальдегид в виде водного раствора и/или продукты, которые в условиях синтеза могут образовывать формальдегид и/или изопрен (так называемые предшественники изопрена). К ним относятся ДМД, метилбутандиол (МБД), непредельные спирты C5 и другие продукты, которые образуются при взаимодействии изобутилена с формальдегидом в условиях синтеза предшественников изопрена.- formaldehyde feedstocks can be used - formaldehyde in the form of an aqueous solution and / or products which under the conditions of synthesis can form formaldehyde and / or isoprene (the so-called isoprene precursors). These include DMD, methylbutanediol (MBD), unsaturated C 5 alcohols and other products that are formed by the interaction of isobutylene with formaldehyde under the conditions of synthesis of isoprene precursors.
В качестве катализатора могут использоваться, например, органические (щавелевая и др.), и/или минеральные (серная, фосфорная, борная и др.), и/или фосфоновые (оксиэтилидендифосфоновая (ОЭДФК), нитрилтриметиленфосфоновая и др.) кислоты с различными добавками (амины, соединения пиперидинового ряда и их производные).As a catalyst, for example, organic (oxalic, etc.) and / or mineral (sulfuric, phosphoric, boric, etc.) and / or phosphonic (hydroxyethylidene diphosphonic (HEDPA), nitrile trimethylene phosphonic, and other) acids with various additives can be used. (amines, piperidine compounds and their derivatives).
Отличительными признаками заявляемого способа по отношению к прототипу являются:Distinctive features of the proposed method in relation to the prototype are:
- отсутствие циркуляции реакционной массы, содержащей исходное сырье, через подогреватель;- lack of circulation of the reaction mass containing the feedstock through a heater;
- подогрев кислого водного слоя до температуры, меньшей температуры его кипения;- heating the acidic aqueous layer to a temperature lower than its boiling point;
- количество циркулирующего кислого водного слоя, обеспечивающее перепад температуры по высоте реакционной зоны не более 5°С.- the amount of circulating acidic aqueous layer, providing a temperature difference along the height of the reaction zone of not more than 5 ° C.
В заявляемом способе получения изопрена зона реакции отделена от зоны подвода тепла. В этом случае в трубках подогревателя реакции синтеза изопрена не протекают. Не происходит образования паровой фазы и местного концентрирования кислоты на поверхности трубок. Таким образом, исключаются условия для протекания процессов коррозии на границе раздела фаз пар - жидкость на горячей стенке теплообменника. Не происходит накопления солей коррозии в циркулирующем кислом водном слое, и за счет этого не происходит снижение показателей в процессе эксплуатации установки.In the inventive method for producing isoprene, the reaction zone is separated from the heat supply zone. In this case, isoprene synthesis reactions do not proceed in the heater tubes. There is no formation of a vapor phase and local concentration of acid on the surface of the tubes. Thus, the conditions for the occurrence of corrosion processes at the interface between the vapor - liquid phases on the hot wall of the heat exchanger are excluded. There is no accumulation of corrosion salts in the circulating acidic aqueous layer, and due to this, there is no decrease in performance during operation of the installation.
Заявляемое ограничение перепада температур по высоте реакционной зоны позволяет смягчить условия ведения процесса, а высокая интенсивность циркуляции кислого водного слоя с температурой ниже температуры кипения обеспечивает более низкую температуру стенки трубок теплообменника, что снижает долю образования побочных продуктов.The claimed limitation of the temperature difference along the height of the reaction zone allows to soften the process conditions, and the high intensity of the circulation of the acidic water layer with a temperature below the boiling point provides a lower wall temperature of the heat exchanger tubes, which reduces the formation of by-products.
Таким образом, предлагаемый способ получения изопрена обеспечивает повышение эффективности процесса и упрощение его технологии.Thus, the proposed method for producing isoprene provides an increase in the efficiency of the process and simplification of its technology.
Настоящее изобретение иллюстрируется фиг.1-5.The present invention is illustrated in figures 1-5.
Приведенные чертежи не исчерпывают всех возможностей осуществления данного изобретения. Возможны и другие технические решения при соблюдении его сути, изложенной в формуле изобретения.The drawings do not exhaust all the possibilities of implementing this invention. Other technical solutions are possible, subject to its essence, as set forth in the claims.
Согласно фиг.1 исходное сырье и раствор кислого катализатора поступают в реактор Р-1 по линии 1. В реакторе в зоне смешения (ЗС) на линии 1 установлено распределительное устройство.According to figure 1, the feedstock and the acid catalyst solution enter the reactor R-1 through
В зоне реакции (ЗР) происходит взаимодействие компонентов исходного сырья с образованием в основном изопрена. Изопрен в условиях реакции переходит в парообразное состояние, отделяется от образующегося кислого водного слоя в зоне сепарации (СЗ) и выводится из реактора вместе с частью воды по линии 3 в систему разделения.In the reaction zone (ZR), the components of the feedstock react with the formation of mainly isoprene. Isoprene under the reaction conditions passes into a vapor state, is separated from the resulting acidic aqueous layer in the separation zone (C3) and is discharged from the reactor along with part of the water through
Кислый водный слой после освобождения от продуктов реакции в зоне сепарации (СЗ) и дополнительно в сепараторе С-3 поступает по линии 2 в подогреватель Т-2, в котором нагревается до температуры ниже температуры его кипения через стенку с помощью водяного пара.The acidic water layer, after being released from the reaction products in the separation zone (C3) and additionally in the C-3 separator, passes through
В этом варианте реализуется прямоточная схема движения реакционной массы и циркулирующего кислого водного слоя. Кислый водный слой поступает из подогревателя в зону смешения (ЗС) с исходным сырьем, где за счет распределительного устройства обеспечивается их хороший массобмен, и далее в зону реакции (ЗР).In this embodiment, a direct-flow scheme of the movement of the reaction mass and the circulating acidic aqueous layer is implemented. The acidic aqueous layer enters from the heater into the mixing zone (ZS) with the feedstock, where due to the distribution device their good mass transfer is ensured, and then to the reaction zone (ZR).
Часть циркулирующего кислого водного слоя выводится из реактора через сепаратор С-3 по линии 4 на переработку с целью вывода балансового избытка воды и высококипящих побочных продуктов (ВПП), после чего возвращается в реактор по линии 5.Part of the circulating acidic aqueous layer is removed from the reactor through the C-3 separator via
На фиг.2 в отличие от фиг.1 циркуляция кислого водного слоя осуществляется с помощью циркуляционного насоса Н-3.In figure 2, in contrast to figure 1, the circulation of the acidic water layer is carried out using a circulation pump H-3.
На фиг.3 в отличие от фиг.1 подогреватель Т-2 расположен непосредственно под зоной реакции соосно с ней в едином аппарате.In Fig. 3, in contrast to Fig. 1, the T-2 heater is located directly below the reaction zone coaxially with it in a single apparatus.
На фиг.4 в отличие от фиг.2 реализуется противоточная схема движения реакционной массы и циркулирующего кислого водного слоя. Циркулирующий кислый водный слой с помощью насоса Н-3 подается в верхнюю часть реакционной зоны навстречу поднимающимся продуктам реакции. Такой прием позволяет улучшить показатели процесса.In Fig. 4, in contrast to Fig. 2, a countercurrent flow pattern of the reaction mass and the circulating acidic aqueous layer is realized. A circulating acidic water layer is pumped to the upper part of the reaction zone towards the rising reaction products by means of a pump N-3. This technique can improve process performance.
На фиг.5 представлена принципиальная схема процесса синтеза изопрена из формальдегида и изобутилена в варианте использования С4-фракций различного происхождения. В указанной схеме в реакторах Р-1 и Р-2 получают предшественники изопрена, которые направляют в реактор разложения Р-3. В качестве реактора Р-3 могут использоваться реакторы, представленные на фиг.1-4.Figure 5 presents a schematic diagram of a process for the synthesis of isoprene from formaldehyde and isobutylene in an embodiment using C 4 fractions of various origins. In this scheme, isoprene precursors are obtained in reactors R-1 and R-2, which are sent to the decomposition reactor P-3. As the reactor P-3, the reactors shown in FIGS. 1-4 can be used.
Согласно фиг.5 в первую ступень синтеза предшественников изопрена реактор Р-1 по линии 1 подают раствор формальдегида, а по линии 2 изобутиленсодержащую С4-фракцию углеводородов. Свежий катализатор подают по линии 3 в реактор Р-1 и, возможно, в реактор Р-3.According to Fig. 5, a formaldehyde solution is fed to
Реактор Р-1 в зависимости от производительности установки может состоять из одного или нескольких аппаратов, работающих последовательно или параллельно, в режиме прямотока или противотока. При работе в прямотоке из реактора Р-1 выводят поток реакционной массы (линия 4), который расслаивают в сепараторе-отстойнике O-1. Углеводородный слой из отстойника O-1 напрямую (линия 5) и/или после промежуточной отмывки водой в колонне К-0 подают в ректификационную колонну К-1 (линия 6), из которой в качестве дистиллята выводят непрореагировавшие углеводороды C4 (линия 7). Кубовый продукт колонны К-1 направляют в колонну К-2 (линия 8) для отделения от продуктов с температурой кипения выше 135°С (линия 9). Дистиллят колонны К-2 направляют в реактор разложения Р-3 (линия 10).The R-1 reactor, depending on the performance of the installation, may consist of one or more devices operating in series or in parallel, in the forward or counterflow mode. When working in the direct flow from the reactor R-1, the reaction mass stream is withdrawn (line 4), which is layered in the O-1 separator settler. The hydrocarbon layer from the sump O-1 directly (line 5) and / or after intermediate washing with water in a K-0 column is fed to a K-1 distillation column (line 6), from which unreacted C 4 hydrocarbons are removed as a distillate (line 7) . The bottoms product of the K-1 column is sent to the K-2 column (line 8) to separate from products with a boiling point above 135 ° C (line 9). The distillate of the K-2 column is sent to the decomposition reactor P-3 (line 10).
Водный слой из сепаратора-отстойника O-1 и/или из реактора Р-1 (при работе в противотоке) вместе с промывной водой из колонны К-0 (линия 11) подают во вторую ступень синтеза - реактор Р-2. Туда же подают рецикловый изобутилен из узла выделения изопрена и из колонны К-3 (линия 12) или концентрированный изобутилен со стороны. При работе в прямотоке сверху реактора Р-2 выводят поток 13, который расслаивают в отстойнике O-2. Углеводородный слой направляют в колонну К-3 (линия 14) для отгонки всего или части изобутилена, направляемого в рецикл в реактор Р-2 и, возможно, в небольшом количестве периодически в реактор Р-1. Снизу отстойника O-2 и, возможно, из реактора Р-2 (при работе в противотоке) выводят водный поток 16, который направляют в реактор разложения Р-3.The aqueous layer from the separator-settler O-1 and / or from the reactor R-1 (when working in countercurrent) together with the wash water from the column K-0 (line 11) is fed into the second stage of synthesis - reactor R-2. Recycled isobutylene is also fed from the isoprene recovery unit and from the K-3 column (line 12) or concentrated isobutylene from the side. When working in the direct flow from the top of the reactor R-2
Кубовый продукт колонны К-3 (поток 17) направляют также в реактор разложения Р-3.The bottoms product of the K-3 column (stream 17) is also sent to the decomposition reactor P-3.
Реактор Р-2 по конструктивному оформлению аналогичен реактору Р-1, но работает на принципиально другом сырье (водном слое реактора Р-1 и чистом рецикловом изобутилене).The R-2 reactor is similar in design to the R-1 reactor, but operates on a fundamentally different raw material (the aqueous layer of the R-1 reactor and pure recycled isobutylene).
В реактор разложения Р-3 подают по линии 18 смесь продуктов в нижнюю часть реакционной зоны.To the decomposition reactor P-3, a mixture of products is fed via
Сверху реактора Р-3 выводят по линии 20 поток, который конденсируют в конденсаторе Т-3 и конденсат направляют в фазоразделитель O-4, где он расслаивается на водный и углеводородный слои. Водный слой из фазоразделителя O-4 (поток 21), возможно после экстракции чистым изобутиленом, выводят на очистку.At the top of the P-3 reactor, a stream is output via
Образующийся в верхней части реактора Р-3 кислый водный слой, освобожденный от продуктов реакции в сепарационной зоне и дополнительно в циклонном сепараторе С-4, циркулируют через систему реактор Р-3 - подогреватель Т-2 с помощью насоса Н-3 в таком количестве, чтобы перепад температур по высоте реакционной зоны не превышал 5°С. При этом в подогревателе кислый водный слой нагревают до температуры ниже температуры его кипения. Часть циркулирующего кислого водного слоя (поток 19) выводят из циклонного сепаратора С-4, охлаждают в теплообменнике (на схеме не указан) и смешивают с органическим слоем из фазоразделителя O-4 (поток 22). Смесь направляют в емкость Е-1, в которой происходит расслаивание слоев.The acidic water layer formed in the upper part of the R-3 reactor, freed from the reaction products in the separation zone and, optionally, in the C-4 cyclone separator, is circulated through the R-3 reactor-T-2 heater system using the N-3 pump in such an amount so that the temperature difference along the height of the reaction zone does not exceed 5 ° C. In this case, the acidic aqueous layer in the heater is heated to a temperature below its boiling point. A part of the circulating acidic aqueous layer (stream 19) is removed from the C-4 cyclone separator, cooled in a heat exchanger (not shown in the diagram) and mixed with the organic layer from the O-4 phase separator (stream 22). The mixture is sent to a container E-1, in which the layers are delaminated.
Органический поток 24 из емкости Е-1 выводят в систему разделения, где выделяют рецикловый изобутилен (поток 25), товарный изопрен (поток 26), а также фракции метилдигидропирана (МДГП) (поток 27), ТМК с ДМД (поток 30) и ВПП (поток 28).
Поток 25 рециклового изобутилена направляют в реактор Р-2 и, возможно, на экстракцию водных потоков, выводимых снизу реакторов Р-1, Р-2 и отстойника O-4.
Водный слой из емкости Е-1 выводят частично на переработку (поток 31), а частично подают в реактор Р-1 (поток 32) и/или в реактор Р-3 (поток 29) в линию перед подогревателем Т-2.The aqueous layer from the tank E-1 is partially removed for processing (stream 31), and partially fed into the reactor P-1 (stream 32) and / or into the reactor P-3 (stream 29) in a line in front of the T-2 heater.
Поток 30 фракции ТМК и ДМД возвращают в реактор Р-3 в составе потока 18.
Пример 1.Example 1
Синтез изопрена осуществляют согласно описанию к чертежу фиг.2. Реактор представляет собой цилиндрический полый аппарат с внутренним диаметром 0,25 м, высотой 5,5 м, оборудованный распределительным устройством для подачи сырья. Распределительное устройство расположено на 0,1 м выше нижней крышки реактора Р-1, образуя зону смешения ЗС. Остальная часть аппарата делится на зону реакции (высота 4,4 м) и зону сепарации (высота 1 м). Зона подогрева Т-2 представляет собой кожухотрубчатый теплообменник (внутренний диаметр трубок 20 мм, высота труб 2 м, количество труб 28 штук). Зона подогрева связана с зоной реакции трубой диаметром 50 мм. Циркуляционный насос Н-3 обеспечивает подачу кислого водного слоя в количестве до 4,2 м2/ч. При этом перепад температур по высоте реакционной зоны не превышает 3°С.The synthesis of isoprene is carried out as described in the drawing of figure 2. The reactor is a cylindrical hollow apparatus with an inner diameter of 0.25 m, a height of 5.5 m, equipped with a distribution device for supplying raw materials. The switchgear is located 0.1 m above the bottom cover of the R-1 reactor, forming a mixing zone of the ZS. The rest of the apparatus is divided into a reaction zone (4.4 m high) and a separation zone (1 m high). The T-2 heating zone is a shell-and-tube heat exchanger (inner diameter of
Исходное сырье, содержащее ТМК, формальдегид (Ф), ДМД и катализатор подают в реактор по линии 1.The feedstock containing TMK, formaldehyde (F), DMD and the catalyst are fed to the reactor through
Катализатор представляет собой 5%-ный водный раствор фосфорной кислоты с добавкой ОЭДФК и гексаметилентетрамина в массовом соотношении 1:0,1:0,1.The catalyst is a 5% aqueous solution of phosphoric acid with the addition of HEDPA and hexamethylenetetramine in a mass ratio of 1: 0.1: 0.1.
В зоне реакции (ЗР) протекает взаимодействие компонентов исходного сырья с образованием в основном изопрена и изобутилена с небольшим количеством побочных продуктов: МДГП, ВПП и др. Изобутилен и изопрен в условиях реакции переходят в парообразное состояние и выводятся из реактора вместе с частью воды и непрореагировавшими продуктами (ТМК, ДМД и др.) по линии 3 в систему разделения. Циркулирующий кислый водный слой после освобождения от паров в сепарационной зоне (СЗ) и дополнительно в циклонном сепараторе С-4 по линии 2 поступает в зону подогрева (Т-2), в которой нагревается через стенку с помощью водяного пара, подаваемого в межтрубное пространство подогревателя.In the reaction zone (ZR), the components of the feedstock interact with the formation of mainly isoprene and isobutylene with a small amount of by-products: MDHP, WFP, etc. Isobutylene and isoprene under the reaction conditions pass into a vapor state and are removed from the reactor together with some water and unreacted products (TMK, DMD, etc.) through
Подогретый циркулирующий кислый водный слой поступает в зону смешения (ЗС) с исходным сырьем и далее в зону реакции (ЗР). Часть циркулирующего кислого водного слоя выводится из реактора по линии 4 на переработку с целью вывода балансового избытка воды и ВПП, после чего возвращается в реактор по линии 5.The heated circulating acidic aqueous layer enters the mixing zone (ZS) with the feedstock and then into the reaction zone (ZR). Part of the circulating acidic aqueous layer is removed from the reactor via
Параметры работы реактора и получаемые результаты приведены в табл.1.The parameters of the reactor and the results are shown in table 1.
Пример 2Example 2
Синтез изопрена осуществляют согласно описанию к чертежу фиг.1. Отличие от примера 1 состоит в том, что в реакционном узле циркуляция кислого водного слоя обеспечивается за счет разности плотностей без использования циркуляционного насоса.The synthesis of isoprene is carried out as described in the drawing of figure 1. The difference from example 1 is that in the reaction unit, the circulation of the acidic water layer is provided due to the difference in densities without using a circulation pump.
В качестве сырья используются ТМК и ДМД.TMK and DMD are used as raw materials.
Перепад температуры по высоте реакционной зоны не превышает 5°С.The temperature difference along the height of the reaction zone does not exceed 5 ° C.
Параметры работы реактора и получаемые результаты приведены в табл.1.The parameters of the reactor and the results are shown in table 1.
Пример 3Example 3
Синтез изопрена осуществляют согласно описанию к чертежу фиг.4. Отличие от примера 1 состоит в том, что в качестве сырья используются ТМК и формальдегид. Также меняется направление циркуляции кислого водного слоя на противоположное (вариант противотока). При этом точка ввода исходного сырья переносится выше на расстояние 1 м от нижней крышки реактора Р-1. За счет этого высота реакционной зоны уменьшается на 0,9 м, а часть реактора Р-1 ниже распределительного устройства (ЗС) соответственно увеличивается и меняет свое назначение, превращаясь в зону исчерпывания. Циркулирующий кислый водный слой с низа реактора Р-1 с помощью насоса Н-3 прокачивается через подогреватель Т-2 в количестве 6,2 м3/час и по линии 2 подается в верхнюю часть реакционной зоны реактора Р-1 навстречу поднимающимся продуктам реакции. Перепад температуры по высоте реакционной зоны не превышает 2°С.The synthesis of isoprene is carried out as described in the drawing of figure 4. The difference from example 1 is that TMK and formaldehyde are used as raw materials. The direction of circulation of the acidic water layer also reverses (counterflow option). In this case, the input point of the feedstock is transferred higher by a distance of 1 m from the bottom cover of the reactor R-1. Due to this, the height of the reaction zone decreases by 0.9 m, and the part of the reactor R-1 below the switchgear (ZS) increases accordingly and changes its purpose, turning into an exhaustion zone. The circulating acidic water layer from the bottom of the R-1 reactor is pumped through the T-2 heater in an amount of 6.2 m 3 / h using the N-3 pump and is fed through
Параметры работы реактора и получаемые результаты приведены в табл.1.The parameters of the reactor and the results are shown in table 1.
Пример 4.Example 4
Синтез изопрена осуществляют согласно фиг.5. В реактор первой ступени синтеза по линии 1 подают 14,5 кг/час раствора формальдегида в воде, содержащего 40 мас.% формальдегида и 0,5 мас.% метанола.The synthesis of isoprene is carried out according to figure 5. 14.5 kg / h of a solution of formaldehyde in water containing 40 wt.% Formaldehyde and 0.5 wt.% Methanol are fed to the first stage synthesis reactor through
В качестве изобутиленсодержащего сырья подают по линии 2 в количестве 27,1 кг/час изобутан-изобутиленовую фракцию (ИИФ), содержащую 40 мас.% изобутилена.As isobutylene-containing raw materials fed through
В реакционный узел Р-1 подают также 2,5 кг/час водного раствора катализатора, содержащего фосфорную кислоту, ОЭДФК и гексаметилентетрамин в массовом соотношении 1:0,1:0,1, и рецикловый водный слой по линии 32 в количестве 9,8 кг/час.2.5 kg / hr of an aqueous catalyst solution containing phosphoric acid, HEDPA and hexamethylenetetramine in a mass ratio of 1: 0.1: 0.1, and a recycle aqueous layer along
В реакционном узле Р-1 поддерживают температуру 85-90°С, давление 16 атм. Конверсия изобутилена составляет 94,9%, конверсия формальдегида 52%. В реакторе Р-1 образуются ДМД, метилбутандиол (МБД), непредельные спирты С5, а также ТМК. Из реакционного узла Р-1 выводят по линии 5 в количестве 29,2 кг/час органический поток, содержащий углеводороды C4, ДМД (15,2%), трет-бутанол (23,6%), непредельные спирты С5, незначительное количество метил-трет-бутилового эфира, ВПП (0,6%) и др. примеси. По линии 11 выводят в количестве 23,0 кг/час водный поток, содержащий воду (62,2%), катализатор с добавками, ТМК и формальдегид (11,3%) с незначительным количеством ВПП.In the reaction unit P-1 maintain a temperature of 85-90 ° C, a pressure of 16 atm. The conversion of isobutylene is 94.9%, the conversion of formaldehyde is 52%. In reactor R-1, DMD, methylbutanediol (MBD), C 5 unsaturated alcohols, and TMK are formed. An organic stream containing hydrocarbons C 4 , DMD (15.2%), tert-butanol (23.6%), unsaturated C 5 alcohols is negligible from the reaction unit P-1 through
Органический поток 5 после отмывки водой (поток 6) подают в ректификационную колонну К-1. Из колонны К-1 выводят в количестве 16,8 кг/час дистиллят (поток 7), содержащий углеводороды C4 (в т.ч. 3,4% изобутилена). Снизу из К-1 выводят по линии 8 в количестве 11,2 кг/час поток, содержащий 38,9% ДМД, 55,9% ТМК, непредельные спирты С5, небольшое количество ВПП (1,5%) и др., в колонну К-2.
В колонне К-2 углеводороды отделяют полностью или частично от высококипящих углеводородов с температурой кипения выше ДМД. Высококипящие продукты выводятся в виде кубового продукта в количестве 0,45 кг/час и используются в качестве сырья для флотореагентов и пластификаторов.In the K-2 column, hydrocarbons are separated completely or partially from high-boiling hydrocarbons with a boiling point above DMD. High boiling products are removed in the form of a cubic product in an amount of 0.45 kg / h and are used as raw materials for flotation reagents and plasticizers.
Потоки 11 и 12 подают в реакционный узел Р-2, в котором происходит дальнейшее превращение формальдегида при взаимодействии его с концентрированным изобутиленом. В реакторе Р-2 поддерживают температуру 80-85°С, давление 16 атм.
Конверсия формальдегида 80%, изобутилена - 75,4%. В реакторе Р-2 также образуются ДМД, МБД, непредельные C5 спирты и ТМК.The conversion of formaldehyde is 80%, of isobutylene - 75.4%. In reactor R-2, DMD, MBD, unsaturated C 5 alcohols and TMK are also formed.
Из реактора Р-2 выводят продукты по линии 13 в фазоразделитель О-2, где происходит расслаивание на органический и водный слои. Органический поток 14, содержащий изобутилен, ДМД (23,2%), ТМК (34,8%), непредельные спирты, незначительное количество ВПП (1,0%) и др., направляется в колонну К-3 для отгонки рециклового изобутилена. Рецикловый изобутилен из колонны К-3 по линии 15 в подают в реактор Р-2 и незначительное количество - в реактор Р-1 (поток 15а).From reactor R-2, products are withdrawn through
Водный слой из реактора Р-2 и фазоразделителя О-2, содержащий воду (71,4%), катализатор с добавками, ТМК и формальдегид (2,5%) с незначительным количеством ВПП, выводят по линии 16 в реактор Р-3 в количестве 20,7 кг/час. В реактор Р-3 также направляют кубовый продукт колонны К-3 по линии 17 в количестве 10,4 кг/час. Все продукты, подаваемые в реактор Р-3 из реакторов Р-1 и Р-2, колонн К-2 и К-3, перед вводом в реактор смешиваются и подаются одним потоком 18 в нижнюю часть реакционной зоны.The water layer from the R-2 reactor and the O-2 phase separator, containing water (71.4%), a catalyst with additives, TMK and formaldehyde (2.5%) with a small amount of runway, is withdrawn through
Молярное отношение суммы ТМК и изобутилена к сумме формальдегида и ДМД в потоке, поступающем на стадию разложения в реактор Р-3, составляет 2,2:1.The molar ratio of the sum of TMC and isobutylene to the sum of formaldehyde and DMD in the stream entering the decomposition stage in the P-3 reactor is 2.2: 1.
Конструкция реактора Р-3 аналогична конструкции, приведенной на фиг.2.The design of the reactor R-3 is similar to the design shown in figure 2.
В Р-3 поддерживают температуру в нижней части реакционной зоны ~153°С, - в верхней ~150°С за счет циркуляции кислого водного слоя, освобожденного от продуктов реакции, через подогреватель Т-2. Давление в реакторе Р-3 поддерживают 9 атм. Сверху реактора Р-3 выводят по линии 20 паровой поток в количестве 29,5 кг/час, содержащий 36,1% изопрена, 20,6% изобутилена, 34,4% воды, а также примеси. Паровой поток конденсируют в конденсаторе Т-3, конденсат расслаивают в фазоразделителе О-4 и выводят по линии 22 органический слой и по линии 21 водный слой. Органический слой состоит из изобутилена, изопрена, воды, ТМК. Водный слой состоит в основном из воды (91,9%).In P-3, the temperature in the lower part of the reaction zone is maintained at ~ 153 ° C, in the upper ~ 150 ° C due to the circulation of the acidic aqueous layer freed from the reaction products through the T-2 heater. The pressure in the reactor R-3 support 9 ATM. A steam stream in the amount of 29.5 kg / h, containing 36.1% of isoprene, 20.6% of isobutylene, 34.4% of water, and also impurities is discharged from
Кислый водный слой, освобожденный от продуктов реакции в сепарационной зоне реактора Р-3 и, дополнительно, в циклонном сепараторе С-4, циркулируют через систему реактор Р-3 - подогреватель Т-2 с помощью насоса Н-3 в количестве 3,5 м3/ч. Это обеспечивает перепад температур по высоте реакционной зоны не более 3°С. Часть кислого водного слоя в количестве 1,3 кг/час (поток 19) выводят из циклонного сепаратора С-4 реактора Р-3, охлаждают в теплообменнике (на схеме не указан) и смешивают с органическим слоем из фазоразделителя O-4 (поток 22). Смесь направляют в емкость Е-1, в которой происходит расслаивание слоев.The acidic aqueous layer freed from the reaction products in the separation zone of the R-3 reactor and, in addition, in the S-4 cyclone separator, is circulated through the R-3 reactor system - the T-2 heater using an N-3 pump in an amount of 3.5 m 3 / h This ensures that the temperature difference along the height of the reaction zone is not more than 3 ° C. A part of the acidic water layer in an amount of 1.3 kg / h (stream 19) is removed from the cyclone separator C-4 of the R-3 reactor, cooled in a heat exchanger (not shown in the diagram) and mixed with the organic layer from the O-4 phase separator (stream 22) ) The mixture is sent to a container E-1, in which the layers are delaminated.
Верхний органический слой (поток 24) в количестве 19,3 кг/час из емкости Е-1 направляют на разделение. Нижний водный слой в количестве 9,8 кг/час (поток 32) подают в реактор Р-1 и в количестве 1,7 кг/час (поток 29) в реактор Р-3 в линию циркуляции перед подогревателем Т-2. Небольшую часть (поток 31) выводят на переработку.The upper organic layer (stream 24) in the amount of 19.3 kg / h from the tank E-1 is sent to the separation. The lower aqueous layer in the amount of 9.8 kg / h (stream 32) is fed into the reactor R-1 and in the amount of 1.7 kg / hour (stream 29) into the reactor R-3 in the circulation line in front of the T-2 heater. A small portion (stream 31) is recycled.
Изопрен полимеризационной чистоты (поток 26) выделяют простой ректификацией в количестве 10,6 кг/час.Polymerization isoprene (stream 26) is isolated by simple distillation in an amount of 10.6 kg / h.
По предлагаемому способу кроме изопрена дополнительно получают ценные товарные продукты - сырье для флотореагентов и пластификаторов (поток 9) в количестве 0,45 кг/час.According to the proposed method, in addition to isoprene, valuable commodity products are additionally obtained - raw materials for flotation reagents and plasticizers (stream 9) in an amount of 0.45 kg / hour.
Выход изопрена на 1 т исходного формальдегида, подаваемого в реактор Р-1, составляет 1,83 т.The yield of isoprene per 1 ton of the starting formaldehyde fed to the P-1 reactor is 1.83 tons.
Claims (6)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2007117640/04A RU2341508C1 (en) | 2007-05-14 | 2007-05-14 | Method of obtaining isoprene |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2007117640/04A RU2341508C1 (en) | 2007-05-14 | 2007-05-14 | Method of obtaining isoprene |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2341508C1 true RU2341508C1 (en) | 2008-12-20 |
Family
ID=40375191
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2007117640/04A RU2341508C1 (en) | 2007-05-14 | 2007-05-14 | Method of obtaining isoprene |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2341508C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2478603C1 (en) * | 2011-11-03 | 2013-04-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное объединение ЕВРОХИМ" (ООО "НПО ЕВРОХИМ") | Reactor for liquid-phase synthesis of isoprene |
-
2007
- 2007-05-14 RU RU2007117640/04A patent/RU2341508C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2478603C1 (en) * | 2011-11-03 | 2013-04-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное объединение ЕВРОХИМ" (ООО "НПО ЕВРОХИМ") | Reactor for liquid-phase synthesis of isoprene |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5890850B2 (en) | Method for producing glycol mono-tert-butyl ether compound | |
JPH0639408B2 (en) | Alkyl tert. -Methods for cleaving alkyl ethers | |
RU2341508C1 (en) | Method of obtaining isoprene | |
RU2373176C1 (en) | Method of producing isoprene from formaldehyde and isobutene-containing c4-fraction | |
RU2116286C1 (en) | Method for producing isoprene | |
RU2280022C1 (en) | Process of producing isoprene from isobutene and formaldehyde | |
WO2009082260A1 (en) | Plant for the liquid phase synthesis of isoprene from isobutylene and formaldehyde | |
RU2319686C2 (en) | Method of processing isobutene-containing hydrocarbon mixture | |
RU2332394C1 (en) | Method of isoprene production | |
RU2458900C1 (en) | Method of producing isoprene | |
CN102442892A (en) | Preparation method of unsaturated aldehyde by aldehyde condensation | |
RU2203878C2 (en) | Isoprene production process | |
RU2164909C2 (en) | Method for production of isoprene from formaldehyde and isobutene | |
RU2330007C1 (en) | Method of obtaining isoprene | |
RU2388740C1 (en) | Method for synthesis of isobutene, isoprene and possibly tertbutanol | |
RU2765441C2 (en) | Method for producing isoprene | |
RU2425020C1 (en) | Method of producing isoprene | |
RU2330010C2 (en) | Method of obtaining isoprene | |
RU2330009C1 (en) | Method of obtaining isoprene | |
RU2099318C1 (en) | Method for production of isoprene | |
RU2147019C1 (en) | Method of isolation of tert-c4-c5. alkenes | |
RU2622044C1 (en) | Method for production of isoprene using isobutene c4-fraction(s) and formaldehyde | |
RU2202530C2 (en) | Method of production of isoprene | |
RU2261855C1 (en) | Isoprene production process | |
RU2248961C1 (en) | Isoprene production process |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20090515 |
|
NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20110210 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190515 |