RU2403969C2 - Method of producing isoprene in tubular reactor and device to this end - Google Patents
Method of producing isoprene in tubular reactor and device to this end Download PDFInfo
- Publication number
- RU2403969C2 RU2403969C2 RU2008147589/07A RU2008147589A RU2403969C2 RU 2403969 C2 RU2403969 C2 RU 2403969C2 RU 2008147589/07 A RU2008147589/07 A RU 2008147589/07A RU 2008147589 A RU2008147589 A RU 2008147589A RU 2403969 C2 RU2403969 C2 RU 2403969C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- isobutylene
- formaldehyde
- stream
- acid catalyst
- tubular reactor
- Prior art date
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
- Y02P20/50—Improvements relating to the production of bulk chemicals
- Y02P20/54—Improvements relating to the production of bulk chemicals using solvents, e.g. supercritical solvents or ionic liquids
Landscapes
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
Abstract
Description
Область техникиTechnical field
Изобретение относится к технологии основного органического и нефтехимического синтеза, а именно к производству диеновых углеводородов, в частности к получению изопрена (2-метил-1,3-бутадиена), используемого в качестве мономера в производстве синтетических каучуков.The invention relates to the technology of basic organic and petrochemical synthesis, namely to the production of diene hydrocarbons, in particular to the production of isoprene (2-methyl-1,3-butadiene), used as a monomer in the production of synthetic rubbers.
Уровень техникиState of the art
Известны многочисленные способы получения изопрена из изобутилена и формальдегида в присутствии кислотных катализаторов, осуществляемые через различные промежуточные продукты. Сущность этих способов состоит в том, что исходные вещества реагируют в присутствии кислотного катализатора при повышенной температуре и давлении, обеспечивающем пребывание реагентов в жидкой фазе, с образованием промежуточных продуктов, которые затем разлагаются под действием температуры и катализатора с образованием изопрена.Numerous methods are known for producing isoprene from isobutylene and formaldehyde in the presence of acid catalysts, carried out through various intermediates. The essence of these methods is that the starting materials react in the presence of an acid catalyst at an elevated temperature and pressure to ensure that the reactants remain in the liquid phase to form intermediate products, which then decompose under the influence of temperature and the catalyst to form isoprene.
Известен способ получения изопрена, заключающийся в том, что кислый водный раствор формальдегида реагирует в одной или, предпочтительно, в двух-четырех последовательных реакционных зонах с изобутиленом и/или ТМК или МТБЭ (мольное отношение изо-С4Н8/СН2О≥3) при температуре 150-220°С и давлении, в 1,1-2,5 раза превышающем давление паров реакционной смеси при этих температурах, причем изобутилен и/или ТМК или МТБЭ подводят в первую реакционную зону, а формалин подводят в каждую зону (European Patent Specification 0106323 В1, 25.04.1984). Изопрен, воду и непревращенные исходные реагенты отгоняют из каждой реакционной зоны и вводят в последующую, и, наконец, отгоняют из последней реакционной зоны. Недостатками способа являются сложность технологического оформления процесса, невысокая селективность, обусловленная длительным пребыванием изопрена в реакционных зонах и высокое смолообразование.A known method of producing isoprene, which consists in the fact that an acidic aqueous solution of formaldehyde reacts in one or, preferably, in two to four successive reaction zones with isobutylene and / or TMK or MTBE (molar ratio of iso-C 4 H 8 / CH 2 O≥ 3) at a temperature of 150-220 ° C and a pressure of 1.1-2.5 times the vapor pressure of the reaction mixture at these temperatures, with isobutylene and / or TMK or MTBE being fed into the first reaction zone, and formalin was fed into each zone (European Patent Specification 0106323 B1, 04.25.1984). Isoprene, water and unconverted starting reagents are distilled off from each reaction zone and introduced into the subsequent one, and finally distilled off from the last reaction zone. The disadvantages of the method are the complexity of the technological design of the process, low selectivity due to the long stay of isoprene in the reaction zones and high gumming.
Известен способ получения изопрена, включающий жидкофазное взаимодействие формальдегида с изобутиленом и/или триметилкарбинолом, в присутствии водного раствора кислотного катализатора, при повышенных температуре и давлении, осуществляемый в двух последовательных реакционных ступенях с подачей в первую реакционную ступень водного слоя реактора синтеза ДМД и/или высококипящих побочных продуктов, выделенных из масляного слоя (RU 2128637, 20.08.1997). Недостатком способа является большое количество рецикловых водных потоков и образование в системе высококипящих побочных продуктов реакции.A known method of producing isoprene, including 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, is carried out in two successive reaction steps with the DMD synthesis reactor and / or high boiling water layer being fed into the first reaction step by-products isolated from the oil layer (RU 2128637, 08.20.1997). The disadvantage of this method is the large number of recycle water flows and the formation in the system of high-boiling reaction by-products.
Известен способ получения изопрена (RU 2116286, 21.07.1997), заключающийся в том, что изопрен получают жидкофазным взаимодействием формальдегида с изобутиленом или со смесями изобутилена с ТБС и/или МТБЭ в водной среде в присутствии кислотного катализатора и инертного органического растворителя в две ступени: на первой ступени при 30-90°С, на второй ступени при 110-145°С, прямотоком через смесители роторного и/или статического типа, после чего реакционную смесь разделяют при 50-90°С на масляный слой, содержащий целевой продукт, и водный слой, содержащий кислотный катализатор, масляный слой промывают водой, затем ректификацией из него выделяют изобутилен, изопрен и инертный органический растворитель и рециркулируют его на вторую ступень, а водный слой упаривают под вакуумом и остаток после упаривания рециркулируют на первую ступень процесса. Недостатком способа является рецикл растворителя, образование побочных продуктов и значительной части сточных вод.A known method of producing isoprene (RU 2116286, 07.21.1997), which consists in the fact that isoprene is obtained by liquid-phase interaction of formaldehyde with isobutylene or with mixtures of isobutylene with TBS and / or MTBE in an aqueous medium in the presence of an acid catalyst and an inert organic solvent in two stages: in the first stage at 30-90 ° C, in the second stage at 110-145 ° C, direct flow through rotary and / or static type mixers, after which the reaction mixture is separated at 50-90 ° C into an oil layer containing the target product, and water layer containing ki a slot catalyst, the oil layer is washed with water, then isobutylene, isoprene and an inert organic solvent are isolated from it and it is recycled to the second stage, and the aqueous layer is evaporated under vacuum and the residue after evaporation is recycled to the first stage of the process. The disadvantage of this method is the recycling of the solvent, the formation of by-products and a significant part of the wastewater.
Известен способ получения изопрена (RU 2184107, 06.03.2001), заключающийся в том, что изопрен получают из ТМК и формальдегида или из ТМК и формальдегидобразующего вещества, например ДМД, содержащего не более 10 мас.% примесей органических соединений, в единственной реакционной зоне, представляющей собой реакционно-дистилляционную колонну, при температуре в кубе колонны 130-170°С (предпочтительно 150-160°С) и давлении, на 20-30% превышающем давление насыщенных паров воды в указанном интервале температур, с непрерывным удалением из зоны реакции образующихся изопрена и изобутилена, непревращенного сырья и большей части побочных продуктов. Процесс проводят при установленном флегмовом числе при молярном соотношении ТМК/СН2О, равном 5-10, или ТМК/ДМД, равном 4,0-5,0, и при конверсии ТМК, не превышающей 20-60%. Недостатками способа являются большое количество рециклового потока и образование в системе побочных продуктов и сточных вод.A known method of producing isoprene (RU 2184107, 03/06/2001), which consists in the fact that isoprene is obtained from TMK and formaldehyde or from TMK and formaldehyde-forming substances, for example DMD containing not more than 10 wt.% Impurities of organic compounds in a single reaction zone, which is a reaction-distillation column at a temperature in the cube of the column 130-170 ° C (preferably 150-160 ° C) and a pressure 20-30% higher than the pressure of saturated water vapor in the specified temperature range, with the continuous removal of the formed from the reaction zone and oprena isobutylene, unreacted raw materials and most of the byproducts. The process is carried out at a fixed reflux number with a molar ratio of TMK / CH 2 O equal to 5-10, or TMK / DMD equal to 4.0-5.0, and with a conversion of TMK not exceeding 20-60%. The disadvantages of the method are a large number of recycle stream and the formation in the system of by-products and wastewater.
Известен способ получения изопрена (RU 2266888 С1, 27.07.2004), заключающийся в том, что процесс проводят в одном вертикальном аппарате с расположенным внутри его теплообменником при повышенной температуре и давлении, превышающем давление паров воды при этой температуре, при молярном избытке триметилкарбинола по отношению к суммарному количеству формальдегида, с непрерывным выводом образующихся продуктов реакции из реакционной зоны, с последующей их конденсацией и экстракцией органических веществ и выделением изобутилена и изопрена. Недостатками способа являются высокий расход рецикулирующего водного раствора и образование в системе высококипящих побочных продуктов реакции.A known method of producing isoprene (RU 2266888 C1, 07.27.2004), which consists in the fact that the process is carried out in one vertical apparatus with a heat exchanger located inside it at an elevated temperature and a pressure exceeding the vapor pressure of water at this temperature, with a molar excess of trimethylcarbinol with respect to to the total amount of formaldehyde, with a continuous withdrawal of the resulting reaction products from the reaction zone, followed by their condensation and extraction of organic substances and the release of isobutylene and isoprene. The disadvantages of the method are the high consumption of recycle aqueous solution and the formation in the system of high-boiling reaction by-products.
Известен способ получения изопрена (RU 2320627 С2, 24.03.2004), заключающийся в том, что процесс проводят в одну стадию и включает непрерывную или периодическую подачу изобутилена и/или трет-бутанола, формальдегида и воды в кислотный раствор и взаимодействие реакционной смеси при отгонке смеси, содержащей исходные материалы и другие низкокипящие компоненты, из указанной реакционной смеси за пределы реакционной системы, в котором указанная реакция проводится при регулировании концентрации высококипящих побочных продуктов, которые получаются и накапливаются в указанной реакционной смеси, с попаданием в интервал 1,5-40 мас.%. Недостатками способа являются низкая степень дисперсности полученной реакционной смеси и образование в системе высококипящих побочных продуктов реакции.A known method of producing isoprene (RU 2320627 C2, 03.24.2004), which consists in the fact that the process is carried out in one stage and includes a continuous or periodic supply of isobutylene and / or tert-butanol, formaldehyde and water to an acid solution and the reaction mixture is reacted during distillation a mixture containing starting materials and other low-boiling components from the specified reaction mixture outside the reaction system in which the specified reaction is carried out by controlling the concentration of high-boiling by-products, which are obtained on dripping in the specified reaction mixture, falling into the range of 1.5-40 wt.%. The disadvantages of the method are the low degree of dispersion of the resulting reaction mixture and the formation in the system of high-boiling reaction by-products.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому способу является способ получения изопрена (RU 2332394 С1, 23.01.2007), заключающийся в том, что взаимодействие исходных реагентов производят в присутствии водного кислотного катализатора, при повышенной температуре и давлении, с получением продуктов реакции и балансового количества воды в виде парового конденсата, с последующим охлаждением, конденсацией и разделением на водный и органический слой, с переработкой органического слоя и водного слоя, выводом жидкого потока водного раствора на экстракцию. Недостатками способа являются сложное техническое оснащение процесса экстракции и образование в системе значительного количества побочных продуктов.The closest in technical essence to the proposed method is a method of producing isoprene (RU 2332394 C1, 01/23/2007), which consists in the fact that the interaction of the starting reagents is carried out in the presence of an aqueous acid catalyst, at elevated temperature and pressure, to obtain reaction products and a balance amount water in the form of steam condensate, followed by cooling, condensation and separation into an aqueous and organic layer, with the processing of the organic layer and the aqueous layer, the conclusion of the liquid stream of the aqueous solution n and extraction. The disadvantages of the method are the complex technical equipment of the extraction process and the formation in the system of a significant amount of by-products.
Сущность изобретенияSUMMARY OF THE INVENTION
Технической задачей изобретения является разработка и описание одностадийного способа получения изопрена путем взаимодействия изобутилена и/или изобутиленсодержащей углеводородной смеси и/или соединений легко образующими изобутилен, например триметилкарбинола (ТМК) или метилтретбутилового эфира (МТБЭ) и формальдегида и/или формальдегидобразующих соединений, например метанола или 4,4-диметилдиоксана-1,3 (ДМД) в прямоточном трубчатом реакторе при суб- и сверхкритическом состоянии изобутилена в присутствии кислотного катализатора минерального или органического происхождения.An object of the invention is the development and description of a one-step method for producing isoprene by reacting isobutylene and / or isobutylene-containing hydrocarbon mixtures and / or compounds easily forming isobutylene, for example trimethylcarbinol (TMK) or methyl tert-butyl ether (MTBE) and formaldehyde and / or formaldehyde-forming compounds, for example 4,4-dimethyldioxane-1,3 (DMD) in a once-through tubular reactor in the sub- and supercritical state of isobutylene in the presence of an acid catalyst mine natural or organic origin.
Технический результат, достигаемый изобретением, заключается в повышении эффективности процесса за счет значительного увеличения скорости реакции, выхода изопрена, снижения образования побочных соединений, смолообразования и сточных вод.The technical result achieved by the invention is to increase the efficiency of the process by significantly increasing the reaction rate, isoprene yield, reducing the formation of side compounds, gum formation and wastewater.
Технический результат достигается в проведении быстропротекающей автотермической реакции химического взаимодействия предварительно подогретых исходных реагентов с кислотным катализатором, по меньшей мере, в одной реакционной зоне прямоточного адиабатического трубчатого реактора в среде суб- и сверхкритического изобутилена при молярном соотношении реагентов, близким к стехиометрическому, или при незначительном избытке изобутилена, с последующим разделением продуктов реакции на паровой поток, содержащий преимущественно изопрен и жидкий поток, содержащий преимущественно кислотный катализатор.The technical result is achieved by conducting a fast-flowing autothermal chemical reaction of preheated initial reactants with an acid catalyst in at least one reaction zone of a direct-flow adiabatic tubular reactor in a sub- and supercritical isobutylene medium with a molar ratio of reactants close to stoichiometric or with a slight excess isobutylene, followed by separation of the reaction products into a vapor stream containing predominantly isoprene and a liquid stream containing predominantly an acid catalyst.
При нормальных условиях изобутилен и водный раствор формальдегида являются гетерогенными фазами и плохо растворимы между собой. В данном способе формальдегид и кислотный катализатор образуют в среде сверхкритического изобутилена реакции гомогенный раствор, что обеспечивает практически полную конверсию формальдегида и исключает необходимость в проведении его рекуперации.Under normal conditions, isobutylene and an aqueous solution of formaldehyde are heterogeneous phases and are poorly soluble. In this method, formaldehyde and an acid catalyst form a homogeneous solution in supercritical isobutylene reaction medium, which ensures almost complete conversion of formaldehyde and eliminates the need for its recovery.
Сверхкритический изобутилен характеризуется такими свойствами, как низкая вязкость, высокая проницающая способность и растворимость на порядок больше традиционных растворителей, что способствует его высокой скорости переноса. При расширении сверхкритический изобутилен диффундирует в малейшие поры как газ, с другой стороны, из-за того, что сверхкритический изобутилен обладает высокой плотностью как у жидкости, он может растворять многие вещества и уносить их.Supercritical isobutylene is characterized by properties such as low viscosity, high permeability and solubility an order of magnitude greater than traditional solvents, which contributes to its high transfer rate. When expanded, supercritical isobutylene diffuses into the smallest pores as a gas, on the other hand, due to the fact that supercritical isobutylene has a high density like that of a liquid, it can dissolve many substances and carry them away.
Сверхкритический флюид - состояние вещества, в котором давление и температура превышают критические параметры. Понижение температуры ниже критической точки выводит вещество из сверхкритического состояния в жидкое, а понижение давления ниже критической точки выводит вещество из сверхкритического состояния в газообразное состояние, т.е. субкритическое состояние. В качестве источника изобутилена применяют изобутиленсодержащие углеводородные смеси и/или соединения легко образующие изобутилен, например триметилкарбинол (ТМК) или метилтретбутиловый эфир (МТБЭ). В качестве источника формальдегида применяют смеси, содержащие водный раствор формальдегида, и/или формальдегидобразующие соединения и/или соединения его предшественников, например метанол или 4,4-диметилдиоксан-1,3 (ДМД). В качестве кислотного катализатора применяют любую кислоту минерального или органического происхождения, например серную, фосфорную, щавелевую или их смеси, расход которого составляет в пределах 1-50% (объем.) в расчете на суммарный поток.Supercritical fluid is a state of matter in which pressure and temperature exceed critical parameters. Lowering the temperature below the critical point removes the substance from the supercritical state to the liquid, and lowering the pressure below the critical point removes the substance from the supercritical state to the gaseous state, i.e. subcritical state. Isobutylene-containing hydrocarbon mixtures and / or compounds easily forming isobutylene, for example trimethylcarbinol (TMK) or methyl tert-butyl ether (MTBE), are used as a source of isobutylene. Mixtures containing an aqueous solution of formaldehyde and / or formaldehyde-forming compounds and / or compounds of its precursors, for example methanol or 4,4-dimethyldioxane-1,3 (DMD), are used as a source of formaldehyde. As the acid catalyst, any acid of mineral or organic origin is used, for example sulfuric, phosphoric, oxalic or mixtures thereof, the flow rate of which is in the range of 1-50% (volume.) Based on the total flow.
Для достижения сверхкритического состояния изобутилена его сначала сжимают до сверхкритического давления, которое, по существу, более 4,1 МПа, и нагревают до сверхкритической температуры, которая, по существу, более 155°С. Сверхкритическое давление изобутилена создают средством его подачи, причем остальные реагенты подают также с указанным давлением, для чего используют насосные агрегаты высокого давления. Сверхкритическую температуру изобутилена получают его нагревом с использованием наружного теплообмена или воздействием электрического поля. Сохранение сверхкритической температуры изобутилена, по меньшей мере, в начальной реакционной зоне трубчатого реактора после объединения его с формальдегидом и кислотным катализатором с учетом теплового эффекта реакции обеспечивается дополнительным нагревом формальдегида и, необязательно, нагревом кислотного катализатора.To achieve the supercritical state of isobutylene, it is first compressed to a supercritical pressure, which is essentially more than 4.1 MPa, and heated to a supercritical temperature, which is essentially more than 155 ° C. The supercritical pressure of isobutylene is created by means of its supply, and the remaining reagents are also supplied with the indicated pressure, for which high pressure pump units are used. The supercritical temperature of isobutylene is obtained by heating it using external heat transfer or by exposure to an electric field. Maintaining the supercritical temperature of isobutylene at least in the initial reaction zone of the tubular reactor after combining it with formaldehyde and an acid catalyst, taking into account the thermal effect of the reaction, is ensured by additional heating of formaldehyde and, optionally, heating of the acid catalyst.
Объединение потоков изобутилена, формальдегида и кислотного катализатора производят в струйном смесителе при осесимметричном турбулентном режиме движения. В струйном смесителе при высокой скорости движения возникает кратковременный импульс пониженного (субкритического) давления изобутилена, выбрасывающий кумулятивные струйки, которые создают условия для мгновенного образования множества парогазовых пузырьков кавитационной смеси. Процесс перемешивания существенно ускоряется при уменьшении динамической вязкости и сил трения между частицами. Этим объясняется повышение эффективности при увеличении относительной скорости движения частиц и их градиента.The combination of flows of isobutylene, formaldehyde and acid catalyst is carried out in a jet mixer with an axisymmetric turbulent mode of motion. In a jet mixer at a high speed of movement, a short-term impulse of reduced (subcritical) pressure of isobutylene occurs, ejecting cumulative trickles, which create the conditions for the instantaneous formation of many vapor-gas bubbles of a cavitation mixture. The mixing process is significantly accelerated with a decrease in dynamic viscosity and friction between particles. This explains the increase in efficiency with an increase in the relative velocity of particles and their gradient.
Дальнейшее автотермическое взаимодействие полученной кавитационной смеси исходных реагентов осуществляют, по меньшей мере, в одной реакционной зоне трубчатого реактора при сверхкритическом давлении изобутилена. При резком снижении скорости кавитационной смеси, под действием повышенного давления и сил поверхностного натяжения происходит коллапсирование (охлопывание) парогазовых кавитационных пузырьков (их конденсация), находящихся в метастабильном состоянии. В моменты адиабатического сжатия и схлопывания происходит мгновенное разрушение оболочек кавитационных пузырьков с выделением импульса энергии. При этом создаются зоны в сверхкритическом флюиде с достаточно высокой плотностью свободной поверхностной энергией и повышенной химической активностью, под действием которых молекулы переходят в возбужденное состояние. В начальной реакционной зоне реактора происходит «диффузионное зажигание» реакции, т.е. температура реакционной смеси резко повышается и происходит переход от изотермического режима к адиабатическому, с образованием промежуточных соединений, которые совместно разлагаются с образованием изопрена. По мере коллапсирования образуется гомогенная среда, что позволяет значительно уменьшить диффузионное сопротивление и интенсифицировать взаимодействие реакционной смеси.Further autothermal interaction of the obtained cavitation mixture of the starting reagents is carried out in at least one reaction zone of the tubular reactor at supercritical pressure of isobutylene. With a sharp decrease in the cavitation mixture velocity, under the influence of increased pressure and surface tension forces, collapse (collapse) of vapor-gas cavitation bubbles (their condensation), which are in a metastable state, occurs. At the moments of adiabatic compression and collapse, the shells of cavitation bubbles are instantly destroyed with the release of an energy impulse. In this case, zones are created in a supercritical fluid with a sufficiently high density of free surface energy and increased chemical activity, under the influence of which the molecules become excited. In the initial reaction zone of the reactor, diffusion ignition of the reaction occurs, i.e. the temperature of the reaction mixture rises sharply and there is a transition from isothermal to adiabatic, with the formation of intermediate compounds, which together decompose with the formation of isoprene. As the collapse occurs, a homogeneous medium is formed, which can significantly reduce diffusion resistance and intensify the interaction of the reaction mixture.
При переходе в область высоких температур и давлений обеспечиваются высокие скорости изменения физических и термодинамических параметров среды, чрезвычайно усиливается реакционная способность веществ. Проведение процесса в прямоточном реакторе создает условия, исключающие возможность химического связывания продуктов реакции с поступающим исходным сырьем. Процесс химического взаимодействия реакционной среды протекает без значительного индукционного периода реакции в диффузионной области при ее движении в нисходящем или восходящем потоке трубчатого реактора, при этом реакция, определяемая взаимным переносом реагирующих компонентов, полностью завершается за время примерно менее 360 секунд.Upon transition to the region of high temperatures and pressures, high rates of change in the physical and thermodynamic parameters of the medium are provided, and the reactivity of substances is extremely enhanced. The process in a once-through reactor creates conditions that exclude the possibility of chemical bonding of the reaction products with incoming feedstock. The process of chemical interaction of the reaction medium proceeds without a significant induction period of the reaction in the diffusion region when it moves in the downward or upward flow of the tubular reactor, while the reaction, determined by the mutual transfer of the reacting components, is completely completed in less than 360 seconds.
После взаимодействия продукты реакции мгновенно диспергируют в испарительный сепаратор, в котором за счет резкого сброса давления и снижения температуры происходит конденсация раствора кислотного катализатора. При дросселировании под действием начальных возмущений и сил аэродинамического сопротивления происходит распад струи, что интенсифицирует быстрое испарение органических компонентов и исключает их нежелательные взаимодействия.After interaction, the reaction products are instantly dispersed into an evaporation separator, in which, due to a sharp pressure drop and a decrease in temperature, the acid catalyst solution is condensed. When throttling under the influence of initial perturbations and aerodynamic drag forces, the jet decomposes, which intensifies the rapid evaporation of organic components and eliminates their undesirable interactions.
Возможно применение фракционной конденсации - ступенчатое охлаждение продуктов реакции с отбором конденсируемых фракций. Степень открытия редуцирующего устройства определяется регулятором давления, датчик которого устанавливается в верхней части реактора.It is possible to use fractional condensation - stepwise cooling of reaction products with the selection of condensable fractions. The degree of opening of the reducing device is determined by the pressure regulator, the sensor of which is installed in the upper part of the reactor.
Из верхней части испарительного сепаратора отбирают паровой поток, содержащий преимущественно изопрен, а также непрореагировавшие исходные реагенты, которые выделяют известным способом. Из нижней части испарительного сепаратора отбирают жидкий поток, содержащий преимущественно кислотный катализатор и некоторое количество растворенных органических веществ, с температурой кипения более высокой, чем у изопрена, который после выделения известным способом рециркулируют.From the upper part of the evaporative separator, a steam stream is selected, containing mainly isoprene, as well as unreacted starting reagents, which are isolated in a known manner. A liquid stream is selected from the lower part of the evaporation separator, which contains mainly an acid catalyst and a certain amount of dissolved organic substances, with a boiling point higher than that of isoprene, which is recirculated after isolation in a known manner.
Для обеспечения необходимой температуры в испарительном сепараторе возможно его дополнительное охлаждение или охлаждение парового потока на выходе из испарительного сепаратора. Возможно проведение реакции разложения промежуточных соединений в испарительном сепараторе или ректификационной колонне.To ensure the required temperature in the evaporative separator, it is possible to additionally cool it or cool the steam stream at the outlet of the evaporative separator. It is possible to carry out the decomposition reaction of the intermediate compounds in an evaporation separator or distillation column.
С целью содействовать удалению органических компонентов, преимущественно изопрена, из испарительного сепаратора перед редуцирующим устройством к потоку продуктов реакции добавляют поток растворителя-экстрагента, возможно изобутилена, изобутиленсодержащего вещества или другого растворителя в соотношении примерно в пределах 10-200% (объем.) в расчете на суммарный поток. Отобранный из верхней части испарительного сепаратора паровой поток, содержащий растворитель-экстрагент, рециркулируют.In order to facilitate the removal of organic components, mainly isoprene, from the evaporator separator, a stream of solvent-extractant, possibly isobutylene, isobutylene-containing substance or other solvent, is added to the reaction product stream in a ratio of about 10-200% (volume) based on total flow. The steam stream containing the solvent-extractant taken from the upper part of the evaporation separator is recycled.
Способ получения изопрена путем жидкофазного взаимодействия изобутилена и формальдегида или веществ, являющихся их источниками, в присутствии кислотного катализатора, при стехиометрическом избытке изобутилена по отношению к суммарному количеству формальдегида, осуществляемого в одну или нескольких реакционных зонах прямоточного трубчатого реактора, при повышенной температуре и давлении, с непрерывной отгонкой паровой смеси, содержащей преимущественно изопрен и непрореагировавшие исходные реагенты, их разделением на органический и водный слой, выделением изопрена и рецикловых потоков, имеет несколько отличительных существенных признаков (конструктивных особенностей):A method of producing isoprene by liquid-phase interaction of isobutylene and formaldehyde or their source substances in the presence of an acid catalyst, with a stoichiometric excess of isobutylene in relation to the total amount of formaldehyde carried out in one or more reaction zones of a straight-through tube reactor at elevated temperature and pressure, s continuous distillation of the vapor mixture containing predominantly isoprene and unreacted starting reagents, their separation into organic and the water layer, the allocation of isoprene and recycle streams, has several distinctive essential features (design features):
- сначала осуществляют раздельную подачу текущих потоков изобутилена, формальдегида и кислотного катализатора средствами подачи (1, 2, 3), способными устанавливать давление, равное сверхкритическому давлению изобутилена, причем подачу изобутилена и формальдегида осуществляют при стехиометрическом избытке изобутилена в пределах 1,1-3 молей в расчете на 1 моль формальдегида, а подачу кислотного катализатора в пределах 1-50% (объем.) в расчете на суммарный поток;- first, separate flow of isobutylene, formaldehyde and acid catalyst flows is carried out using feed means (1, 2, 3) capable of setting a pressure equal to the supercritical pressure of isobutylene, moreover, isobutylene and formaldehyde are supplied with a stoichiometric excess of isobutylene in the range of 1.1-3 moles based on 1 mol of formaldehyde, and the supply of acid catalyst in the range of 1-50% (vol.) based on the total flow;
- затем нагревают указанный поток изобутилена до сверхкритической температуры, которая более 155°С, предпочтительно более 160°С и особенно предпочтительно более 170°С, средством нагрева (4), способным устанавливать сверхкритическую температуру изобутилена, соединенным линией со средством подачи (1) потока изобутилена, дополнительно нагревают указанный поток формальдегида средством нагрева (5), соединенным линией со средством подачи (2) потока формальдегида, и, необязательно, нагревают указанный поток кислотного катализатора до таких температур, которые обеспечивают протекание реакции химического взаимодействия реакционной смеси в трубчатом реакторе (7) в среде сверхкритического изобутилена, причем нагрев указанных потоков производят преимущественно с использованием наружного теплообмена или воздействием электрического поля;- then the specified stream of isobutylene is heated to a supercritical temperature that is more than 155 ° C, preferably more than 160 ° C and particularly preferably more than 170 ° C, with a heating means (4) capable of setting the supercritical temperature of isobutylene, connected by a line to the means of supply (1) of the stream isobutylene, additionally heat the specified stream of formaldehyde with a heating means (5) connected by a line to the means (2) of the stream of formaldehyde, and, optionally, heat the specified stream of acid catalyst to such temperatures ur, which provide the reaction of the chemical interaction of the reaction mixture in the tubular reactor (7) in supercritical isobutylene, wherein heating said stream produced advantageously using external heat or an electric field;
- затем объединяют указанный поток изобутилена в сверхкритическом состоянии и указанные потоки формальдегида и кислотного катализатора в струйном смесителе (6), с обеспечением в нем совместного турбулентного истечения полученной гомогенной реакционной смеси с линейной скоростью, равной 10-350 м/с, предпочтительно 15-100 м/с, причем период времени, в течение которого происходит объединение, по существу, составляет менее чем 0,1 секунды, предпочтительно менее чем 0,01 секунды;- then combine the specified stream of isobutylene in a supercritical state and the specified flows of formaldehyde and acid catalyst in a jet mixer (6), providing a joint turbulent outflow of the resulting homogeneous reaction mixture with a linear velocity of 10-350 m / s, preferably 15-100 m / s, and the period of time during which the Association occurs, is essentially less than 0.1 seconds, preferably less than 0.01 seconds;
- затем в прямоточном трубчатом реакторе (7) резко снижают линейную скорость указанной реакционной смеси до 0,01-10 м/с, предпочтительно до 0,02-0,05 м/с, и по меньшей мере в одной реакционной зоне адиабатического трубчатого реактора (7) в среде сверхкритического изобутилена с давлением более 4,1 МПа, предпочтительно более 5 МПа, особенно предпочтительно более 9 МПа, и температурой более 155°С, предпочтительно более 160°С, особенно предпочтительно более 170°С, осуществляют автотермическую реакцию химического взаимодействия указанной реакционной смеси с образованием промежуточных соединений, в начальный период которого происходит мгновенное повышение температуры указанной реакционной смеси, по меньшей мере, примерно на 20°С, по скорости и степени увеличения которой осуществляют контроль протекающей в реакторе экзотермической реакции, причем период времени, в течение которого осуществляют указанное взаимодействие, по существу, составляет менее чем 360 секунд, предпочтительно менее чем 240 секунд, особенно предпочтительно менее чем 120 секунд, затем в указанных условиях осуществляют реакцию химического разложения промежуточных соединений с образованием изопрена, в течение которого происходит снижение температуры указанной реакционной смеси, по меньшей мере, примерно на 10°С, по скорости и степени снижения которой осуществляют контроль протекающей в реакторе эндотермической реакции, причем период времени, в течение которого осуществляют указанное взаимодействие, по существу, составляет менее чем 360 секунд, предпочтительно менее чем 240 секунд, особенно предпочтительно менее чем 120 секунд;- then, in a straight-through tubular reactor (7), the linear velocity of said reaction mixture is sharply reduced to 0.01-10 m / s, preferably to 0.02-0.05 m / s, and in at least one reaction zone of the adiabatic tubular reactor (7) in a medium of supercritical isobutylene with a pressure of more than 4.1 MPa, preferably more than 5 MPa, particularly preferably more than 9 MPa, and a temperature of more than 155 ° C, preferably more than 160 ° C, particularly preferably more than 170 ° C, an autothermal reaction of a chemical the interaction of the specified reaction mixture with the formation of intermediate compounds, in the initial period of which an instantaneous increase in the temperature of the specified reaction mixture occurs by at least about 20 ° C, the rate and degree of increase of which control the exothermic reaction occurring in the reactor, and the period of time during which this interaction is carried out essentially less than 360 seconds, preferably less than 240 seconds, particularly preferably less than 120 seconds, then under these conditions, the reaction chemical decomposition of intermediate compounds with the formation of isoprene, during which the temperature of the specified reaction mixture decreases by at least about 10 ° C, the rate and degree of decrease of which monitor the endothermic reaction in the reactor, and the period of time during which carry out the specified interaction is essentially less than 360 seconds, preferably less than 240 seconds, particularly preferably less than 120 seconds;
- затем дросселируют указанный поток продуктов реакции через редуцирующее устройство (8) в испарительный сепаратор (9) с меньшим давлением, в котором за счет резкого уменьшения плотности указанных продуктов реакции происходит снижение его температуры, причем одновременно степенью открытия редуцирующего устройства (8) сохраняют сверхкритическое давление изобутилена в реакционной зоне трубчатого реактора (7), после чего отводят паровой поток, содержащий преимущественно изопрен из верхней части испарительного сепаратора (9), и жидкий поток, содержащий преимущественно кислотный катализатор из его нижней части;- then the indicated stream of reaction products is throttled through a reducing device (8) into an evaporation separator (9) with a lower pressure, in which due to a sharp decrease in the density of these reaction products, its temperature decreases, while supercritical pressure is maintained by the degree of opening of the reducing device (8) isobutylene in the reaction zone of the tubular reactor (7), after which a steam stream is removed, containing mainly isoprene from the upper part of the evaporation separator (9), and a liquid stream, containing predominantly an acid catalyst from its lower part;
- струйный смеситель (6) выполнен, по существу, в виде цилиндрической трубы, которая имеет длину не менее пяти эквивалентных диаметров, имеющую, по меньшей мере, три впускных отверстия для потоков изобутилена, формальдегида и кислотного катализатора, соединенных соответствующими линиями со средствами нагрева (4, 5) потоков изобутилена и формальдегида и средством подачи (3) кислотного катализатора, и одно выпускное отверстие для реакционной смеси, соединенное с внутренней полостью трубчатого реактора (7), причем впускное отверстие для потока изобутилена в цилиндрической трубе струйного смесителя (6) расположено осесимметрично по отношению к впускным отверстиям для потоков формальдегида и кислотного катализатора, также, по меньшей мере, часть цилиндрической трубы струйного смесителя (6) находится во внутренней полости трубчатого реактора (7), причем ось указанной цилиндрической трубы совпадает с осью трубчатого реактора (7), и также цилиндрическая труба струйного смесителя (6) заканчивается расширяющимся диффузором;- the jet mixer (6) is made essentially in the form of a cylindrical pipe, which has a length of at least five equivalent diameters, having at least three inlets for flows of isobutylene, formaldehyde and an acid catalyst, connected by corresponding lines to heating means ( 4, 5) flows of isobutylene and formaldehyde and means for feeding (3) an acid catalyst, and one outlet for the reaction mixture, connected to the internal cavity of the tubular reactor (7), the inlet for the stream and zobutylene in the cylindrical pipe of the jet mixer (6) is located axisymmetrically with respect to the inlets for the flows of formaldehyde and acid catalyst, also at least part of the cylindrical pipe of the jet mixer (6) is located in the inner cavity of the tubular reactor (7), and the axis of the specified the cylindrical pipe coincides with the axis of the tubular reactor (7), and also the cylindrical pipe of the jet mixer (6) ends with an expanding diffuser;
- трубчатый реактор (7) выполнен, по существу, в виде цилиндрического полого корпуса высокого давления без внутренних устройств, расстояние между поверхностями которого не превышает 150 мм, закрытый с одного торца крышкой, через которую пропущена цилиндрическая труба струйного смесителя (6) для потока реакционной смеси, а с другого торца закрытый днищем, имеющим одно выпускное отверстие для потока продуктов реакции, при этом трубчатый реактор (7) содержит, по меньшей мере, одно измерительное средство для контроля температуры и, по меньшей мере, одно измерительное средство для контроля давления, и, по меньшей мере, одно средство регулирования редуцирующего устройства (8), функционально связанное с указанным измерительным средством для контроля давления и с редуцирующим устройством (8);- the tubular reactor (7) is made essentially in the form of a cylindrical hollow high-pressure housing without internal devices, the distance between the surfaces of which does not exceed 150 mm, closed at one end by a lid through which the cylindrical pipe of the jet mixer (6) is passed for the reaction stream mixture, and from the other end closed by a bottom having one outlet for the flow of reaction products, while the tubular reactor (7) contains at least one measuring means for temperature control and at least , one measuring means for controlling pressure, and at least one means for regulating a reducing device (8), operatively associated with said measuring means for controlling pressure and with a reducing device (8);
- редуцирующее устройство (8) содержит регулирующую форсунку или регулирующий вентиль, соединенные линией с выпускным отверстием трубчатого реактора (7) и с испарительным сепаратором (9) таким образом, чтобы угол конуса редуцирующего устройства (8) был выполнен в пределах примерно от 30 до 180°, предпочтительно от 90 до 140°, причем конус струи находится в испарительном сепараторе (9);- the reducing device (8) contains a control nozzle or control valve connected by a line to the outlet of the tubular reactor (7) and to the evaporation separator (9) so that the cone angle of the reducing device (8) is made in the range from about 30 to 180 °, preferably from 90 to 140 °, and the cone of the jet is in the evaporation separator (9);
- испарительный сепаратор (9) имеет в верхней части, по меньшей мере, одно первое выходное отверстие для парового потока, и в нижней части, по меньшей мере, одно второе выходное отверстие для жидкого потока, причем испарительный сепаратор (9) или паровой поток на выходе из испарительного сепаратора (9) дополнительно охлаждают, причем, возможно, испарительный сепаратор содержит ректификационную колонну;- the evaporation separator (9) has in the upper part at least one first outlet for the steam stream, and in the lower part, at least one second outlet for the liquid stream, the evaporator separator (9) or the steam stream the outlet of the evaporation separator (9) is further cooled, and, possibly, the evaporation separator contains a distillation column;
- для наиболее полного взаимодействия формальдегида перед реакционной зоной разложения промежуточных соединений к потоку реакционной смеси добавляют поток изобутилена или вещества, являющегося его источником примерно в пределах 0,2-1 моль в расчете на 1 моль формальдегида.- for the most complete interaction of formaldehyde in front of the reaction zone for the decomposition of intermediate compounds, a stream of isobutylene or a substance that is its source in the range of about 0.2-1 mol per 1 mol of formaldehyde is added to the stream of the reaction mixture.
- с целью содействовать удалению органических компонентов, преимущественно изопрена из испарительного сепаратора (9), перед редуцирующим устройством (8) к потоку продуктов реакции добавляют поток растворителя-экстрагента, возможно изобутилена или изобутиленсодержащего вещества, необязательно находящегося в сверхкритическом состоянии, в соотношении примерно в пределах 10-200% (объем.) в расчете на суммарный поток, причем указанный поток рециркулируют.- in order to facilitate the removal of organic components, mainly isoprene, from the evaporation separator (9), a stream of solvent-extractant, possibly isobutylene or an isobutylene-containing substance, optionally in a supercritical state, is added to the flow of reaction products to a stream of reaction products, approximately in the range of approximately 10-200% (volume.) Calculated on the total flow, and the specified stream is recycled.
Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings
Изобретение раскрывается в технологической схеме получения изопрена, включающее подачу потоков изобутилена, формальдегида и кислотного катализатора, нагрев потоков изобутилена и формальдегида, их совместное объединение с кислотным катализатором и взаимодействие в трубчатом реакторе с последующим выделением парового и жидкого потока. Устройство для получения изопрена содержит средства подачи (1) и средства нагрева (4) потока изобутилена, средства подачи (2) и средства нагрева (5) потока формальдегида, средства подачи (3) потока кислотного катализатора, струйный смеситель (6), трубчатый реактор (7), редуцирующее устройство (8) и испарительный сепаратор (9). Основным конструктивным элементом является трубчатый реактор (7), имеющий вид цилиндрического корпуса, закрытый с торцов крышкой и днищем. На крышке трубчатого реактора (7) установлен струйный смеситель (6), содержащий цилиндрическую трубу, имеющую три впускных отверстия, соединенных соответствующими линиями со средствами нагрева (4, 5) потоков изобутилена и формальдегида и средством подачи (3) кислотного катализатора, и одно выпускное отверстие для реакционной смеси, соединенное с внутренней полостью трубчатого реактора (7).The invention is disclosed in a flow chart for the production of isoprene, including the supply of flows of isobutylene, formaldehyde and an acid catalyst, heating the flows of isobutylene and formaldehyde, their combination with an acid catalyst and interaction in a tubular reactor, followed by separation of the vapor and liquid stream. A device for producing isoprene contains means of supply (1) and means of heating (4) of isobutylene stream, means of supply (2) and means of heating (5) of formaldehyde stream, means of supply (3) of acid catalyst stream, jet mixer (6), tubular reactor (7), a reducing device (8) and an evaporative separator (9). The main structural element is a tubular reactor (7), having the form of a cylindrical body, closed from the ends by a lid and a bottom. On the lid of the tubular reactor (7), a jet mixer (6) is installed, containing a cylindrical pipe having three inlet openings, connected by corresponding lines to heating means (4, 5) of isobutylene and formaldehyde streams and means (3) for supplying an acid catalyst, and one outlet a hole for the reaction mixture connected to the internal cavity of the tubular reactor (7).
Осуществление изобретенияThe implementation of the invention
Изобутилен (99 мас.%) подают насосом (1) с расходом 1,6 м3/ч в теплообменник (4), где происходит его нагрев до температуры 250-300°С. Формальдегид (40 мас.%) подают насосом (2) с расходом 0,4 м3/ч в теплообменник (5), где происходит его нагрев до температуры 200-300°С. Кислотный катализатор (80-90 мас.%, фосфорной кислоты) подают насосом (3) с расходом 0,06 м3/ч. Далее подогретые потоки совместно объединяют в струйном смесителе (6), после чего реакционная смесь поступает в трубчатый реактор (7), где линейную скорость реакционной среды мгновенно снижают и осуществляется взаимодействие реакционной смеси в среде сверхкритического изобутилена. Сверхкритическое давление изобутилена в реакционной зоне реактора (7) поддерживают в пределах 7,0-1,2 МПа редуцирующим устройством (8), степень открытия которого определяется измерительным средством контроля давления трубчатого реактора (7). После редуцирующего устройства (8) поток продуктов реакции дросселируют в испарительный сепаратор (9) с меньшим давлением, из верхней части которого отводят паровой поток, содержащий преимущественно изопрен, а из нижней части - жидкий поток, содержащий преимущественно кислотный катализатор и некоторое количество растворенных органических веществ.Isobutylene (99 wt.%) Is pumped (1) with a flow rate of 1.6 m 3 / h to the heat exchanger (4), where it is heated to a temperature of 250-300 ° C. Formaldehyde (40 wt.%) Is pumped (2) with a flow rate of 0.4 m 3 / h to the heat exchanger (5), where it is heated to a temperature of 200-300 ° C. An acidic catalyst (80-90 wt.%, Phosphoric acid) is pumped (3) with a flow rate of 0.06 m 3 / h. Next, the heated streams are combined together in a jet mixer (6), after which the reaction mixture enters a tubular reactor (7), where the linear velocity of the reaction medium is instantly reduced and the reaction mixture interacts in supercritical isobutylene. The supercritical pressure of isobutylene in the reaction zone of the reactor (7) is maintained within 7.0-1.2 MPa by a reducing device (8), the degree of opening of which is determined by a measuring means for monitoring the pressure of the tubular reactor (7). After the reducing device (8), the reaction product stream is throttled to the evaporation separator (9) with a lower pressure, from the upper part of which a steam stream is removed, containing mainly isoprene, and from the lower part, a liquid stream, containing mainly an acid catalyst and a certain amount of dissolved organic substances .
Claims (23)
а) осуществляют раздельную подачу текущих потоков изобутилена, формальдегида и кислотного катализатора, причем указанные потоки подают со сверхкритическим давлением изобутилена, затем
б) нагревают указанный поток изобутилена до сверхкритической температуры изобутилена, дополнительно нагревают указанный поток формальдегида и, необязательно, нагревают указанный поток кислотного катализатора до таких температур, которые обеспечивают протекание реакций в среде сверхкритического изобутилена, затем
в) объединяют указанные потоки изобутилена, формальдегида и кислотного катализатора в струйном смесителе (6) с обеспечением в нем линейной скорости полученной реакционной смеси, равной 10-350 м/с, предпочтительно 15-100 м/с, причем период времени, в течение которого происходит объединение, по существу, составляет менее чем 0,1 с, предпочтительно менее чем 0,01 с, затем
г) в прямоточном трубчатом реакторе (7) резко снижают линейную скорость указанной реакционной смеси до 0,01-10 м/с, предпочтительно до 0,02-0,05 м/с и, по меньшей мере, в одной реакционной зоне адиабатического трубчатого реактора (7) в среде сверхкритического изобутилена осуществляют автотермическую реакцию химического взаимодействия реакционной смеси с образованием промежуточных соединений, причем период времени, в течение которого осуществляют указанное взаимодействие, по существу, составляет менее чем 360 с, предпочтительно менее чем 240 с, особенно предпочтительно менее чем 120 с, затем в указанных условиях осуществляют реакцию химического разложения промежуточных соединений с образованием изопрена, причем период времени, в течение которого осуществляют указанное взаимодействие, по существу, составляет менее чем 360 с, предпочтительно менее чем 240 с, особенно предпочтительно менее чем 120 с, и затем
д) дросселируют полученный поток продуктов реакции через редуцирующее устройство (8) в испарительный сепаратор (9) с меньшим давлением, в котором за счет резкого уменьшения плотности указанных продуктов реакции происходит снижение его температуры, причем одновременно степенью открытия редуцирующего устройства (8) сохраняют сверхкритическое давление изобутилена в реакционной зоне трубчатого реактора (7), после чего отводят паровой поток, содержащий преимущественно изопрен из верхней части испарительного сепаратора (9), и жидкий поток, содержащий преимущественно кислотный катализатор, из его нижней части.1. The method of producing isoprene by liquid-phase interaction of isobutylene and formaldehyde or the substances that are their sources, in the presence of an acid catalyst, with a stoichiometric excess of isobutylene in relation to the total amount of formaldehyde carried out in one or more reaction zones of a straight-through tube reactor at elevated temperature and pressure , with continuous distillation of the vapor mixture containing predominantly isoprene and unreacted starting reagents, their separation into organic s and aqueous layers, the release of isoprene and recycle streams, characterized in that the first
a) carry out a separate supply of current flows of isobutylene, formaldehyde and an acid catalyst, moreover, these flows are supplied with supercritical pressure of isobutylene, then
b) heat the specified stream of isobutylene to the supercritical temperature of isobutylene, additionally heat the specified stream of formaldehyde and, optionally, heat the specified stream of acid catalyst to such temperatures that ensure the reaction in supercritical isobutylene, then
c) combine these streams of isobutylene, formaldehyde and acid catalyst in a jet mixer (6) with ensuring in it a linear velocity of the resulting reaction mixture equal to 10-350 m / s, preferably 15-100 m / s, and a period of time during which combining occurs, essentially less than 0.1 s, preferably less than 0.01 s, then
d) in a once-through tubular reactor (7), the linear velocity of the reaction mixture is sharply reduced to 0.01-10 m / s, preferably to 0.02-0.05 m / s and in at least one reaction zone of the adiabatic tubular a reactor (7) in an environment of supercritical isobutylene carry out an autothermal reaction of chemical interaction of the reaction mixture with the formation of intermediate compounds, and the period of time during which this interaction is carried out is essentially less than 360 s, preferably less than 240 s, it is preferably less than 120 s, then, under the indicated conditions, a chemical decomposition of the intermediates is carried out to form isoprene, the period of time during which said interaction is essentially less than 360 s, preferably less than 240 s, particularly preferably less than 120 s and then
e) throttle the resulting stream of reaction products through a reducing device (8) into an evaporation separator (9) with a lower pressure, in which due to a sharp decrease in the density of these reaction products, its temperature decreases, while supercritical pressure is maintained by the degree of opening of the reducing device (8) isobutylene in the reaction zone of the tubular reactor (7), after which a steam stream is removed, containing mainly isoprene from the upper part of the evaporation separator (9), and a liquid stream, soda rzhaschy preferably an acid catalyst, from the bottom.
а) средства подачи (1) потока изобутилена, средства подачи (2) потока формальдегида и средства подачи (3) кислотного катализатора, способные устанавливать давление, равное сверхкритическому давлению изобутилена;
б) средство нагрева (4) потока изобутилена, способное устанавливать сверхкритическую температуру изобутилена, соединенное линией со средством подачи (1) потока изобутилена, средство нагрева (5) потока формальдегида, соединенное линией со средством подачи (2) потока формальдегида и, необязательно, средство нагрева кислотного катализатора;
в) струйный смеситель (6), выполненный по существу, в виде цилиндрической трубы, которая имеет длину не менее пяти эквивалентных диаметров, имеющую, по меньшей мере, три впускных отверстия для потоков изобутилена, формальдегида и кислотного катализатора, соединенные соответствующими линиями со средствами нагрева (4, 5) потоков изобутилена и формальдегида и средством подачи (3) кислотного катализатора, и одно выпускное отверстие для реакционной смеси, соединенное с внутренней полостью трубчатого реактора (7);
г) трубчатый реактор (7), выполненный по существу в виде цилиндрического полого корпуса высокого давления без внутренних устройств, закрытый с одного торца крышкой, через которую пропущена цилиндрическая труба струйного смесителя (6) для потока реакционной смеси, а с другого торца закрытый днищем, имеющий одно выпускное отверстие для потока продуктов реакции;
д) редуцирующее устройство (8), содержащее регулирующую форсунку или регулирующий вентиль, соединенные линией с выпускным отверстием трубчатого реактора (7);
е) испарительный сепаратор (9), соединенный с редуцирующим устройством (8) таким образом, чтобы конус струи редуцирующего устройства (8) находился в испарительном сепараторе (9), и имеющий в верхней части, по меньшей мере, одно первое выходное отверстие для парового потока и в нижней части, по меньшей мере, одно второе выходное отверстие для жидкого потока.14. A device for producing isoprene, comprising means for supplying isobutylene and formaldehyde, means for heating them and a tubular reactor, characterized in that the device comprises
a) means for supplying (1) an isobutylene stream, means for feeding (2) a stream of formaldehyde and means for feeding (3) an acid catalyst capable of setting a pressure equal to the supercritical pressure of isobutylene;
b) means for heating (4) the isobutylene stream, capable of setting the supercritical temperature of isobutylene, connected by a line to the means for feeding (1) the isobutylene stream, heating means (5) for the formaldehyde stream, connected by a line to the means (2) for feeding the formaldehyde stream, and, optionally, means heating an acid catalyst;
c) a jet mixer (6), made essentially in the form of a cylindrical pipe, which has a length of at least five equivalent diameters, having at least three inlets for flows of isobutylene, formaldehyde and an acid catalyst, connected by corresponding lines to heating means (4, 5) flows of isobutylene and formaldehyde and an acid catalyst feed means (3), and one outlet for the reaction mixture, connected to the internal cavity of the tubular reactor (7);
d) a tubular reactor (7), made essentially in the form of a cylindrical hollow high-pressure casing without internal devices, closed at one end with a cap through which the cylindrical pipe of the jet mixer (6) is passed for flowing the reaction mixture, and closed at the other end, having one outlet for the flow of reaction products;
d) a reducing device (8) containing a control nozzle or control valve connected by a line to the outlet of the tubular reactor (7);
e) an evaporator separator (9) connected to the reducing device (8) so that the cone of the jet of the reducing device (8) is in the evaporation separator (9), and having at least one first steam outlet in the upper part flow and at the bottom of at least one second outlet for liquid flow.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008147589/07A RU2403969C2 (en) | 2008-12-02 | 2008-12-02 | Method of producing isoprene in tubular reactor and device to this end |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008147589/07A RU2403969C2 (en) | 2008-12-02 | 2008-12-02 | Method of producing isoprene in tubular reactor and device to this end |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2008147589A RU2008147589A (en) | 2010-06-10 |
| RU2403969C2 true RU2403969C2 (en) | 2010-11-20 |
Family
ID=42681217
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2008147589/07A RU2403969C2 (en) | 2008-12-02 | 2008-12-02 | Method of producing isoprene in tubular reactor and device to this end |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2403969C2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2020049111A1 (en) | 2018-09-05 | 2020-03-12 | Basf Se | Process for producing isoprenol |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110452082B (en) * | 2019-08-05 | 2021-11-02 | 中国石油天然气集团有限公司 | Method and device for producing diisobutylene by taking mixed C4 as raw material |
-
2008
- 2008-12-02 RU RU2008147589/07A patent/RU2403969C2/en active
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2020049111A1 (en) | 2018-09-05 | 2020-03-12 | Basf Se | Process for producing isoprenol |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2008147589A (en) | 2010-06-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101206214B1 (en) | System For Producing Alcohol From Olefin | |
| RU2448082C2 (en) | Method for direct oxidation of gaseous alkanes | |
| US5081321A (en) | Preparation of isopropanol | |
| CA2370808A1 (en) | Condensation of aldehydes with ketones by multiphase reaction | |
| AU2008339360B2 (en) | Method of regulating temperature in reaction vessel, reactor, and process for producing dimethyl ether | |
| KR20140042402A (en) | Apparatus and method for preparing alcohols from olefins | |
| RU2403969C2 (en) | Method of producing isoprene in tubular reactor and device to this end | |
| CN107614464A (en) | The manufacture method of conjugated diene | |
| Garcia-Verdugo et al. | In situ generation of hydrogen for continuous hydrogenation reactions in high temperature water | |
| JP6767535B2 (en) | Manufacture of methylolalkanes with increased heat transfer and improved temperature control | |
| EP2157072A1 (en) | Isoprene production method | |
| An et al. | Simulation and design of a heat-integrated double-effect reactive distillation process for propylene glycol methyl ether production | |
| RU2404171C2 (en) | Method for continuous synthesis of 2-mercaptobenzothiazole in tube reactor and device for realising said method | |
| CN109071394B (en) | Hydroformylation process | |
| Taipabu et al. | Improvement of Cyclohexene/Cyclohexane separation process design via chemical looping technology using reactive distillation and thermally coupled configurations | |
| JP5717280B2 (en) | Purification method of acrylonitrile | |
| WO2018031749A1 (en) | Ozone-facilitated selective oxidation of alkanes in liquid carbon dioxide | |
| CN101104580B (en) | Production method for continuous synthesizing vinylmethylketone by one-step and device thereof | |
| RU2116286C1 (en) | Method for producing isoprene | |
| CN114040905B (en) | Enhanced process for synthesizing dialkyl ethers using tapered stage-by-stage reactor | |
| JPH10504812A (en) | Method for producing 3- (methylthio) propanal | |
| US2133735A (en) | Method of reacting fluid reagents | |
| JP2010523705A5 (en) | ||
| RU2807871C1 (en) | Installation and method for producing petrochemical products from butane-butene fraction without using catalyst | |
| RU2786072C1 (en) | Method for thermal production of 3-methyl-3-butene-1-ol and reactor for its implementation |