RU2425020C1 - Method of producing isoprene - Google Patents
Method of producing isoprene Download PDFInfo
- Publication number
- RU2425020C1 RU2425020C1 RU2009145850/04A RU2009145850A RU2425020C1 RU 2425020 C1 RU2425020 C1 RU 2425020C1 RU 2009145850/04 A RU2009145850/04 A RU 2009145850/04A RU 2009145850 A RU2009145850 A RU 2009145850A RU 2425020 C1 RU2425020 C1 RU 2425020C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- isobutylene
- isoprene
- butanol
- tert
- formaldehyde
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области основного органического и нефтехимического синтеза, точнее - к способам производства изопрена.The invention relates to the field of basic organic and petrochemical synthesis, more specifically, to methods for the production of isoprene.
Известен способ получения изопрена путем жидкофазного взаимодействия формальдегида и, возможно, веществ, являющихся источником формальдегида, с трет-бутанолом и, возможно, изобутеном в присутствии сильного кислотного 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. 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 и подается вниз. Изопрен отбирают с верха аппарата в составе парового потока, из которого затем его выделяют, см. RU Патент 2203878, МПК6 C07C 11/18, 2003 г.A known method of producing isoprene by liquid-phase interaction of formaldehyde and, possibly, a source of formaldehyde, 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. 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 the 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, when the vapor and liquid move in the reaction zone, is taken up from the top and fed down. Isoprene is taken from the top of the apparatus as part of the steam stream, from which it is then isolated, see RU Patent 2203878, IPC6 C07C 11/18, 2003.
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 по технической сущности является 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 с использованием мольного избытка трет-бутанола или изобутилена к формальдегиду или веществам, являющимся источником формальдегида, при температуре и давлении, обеспечивающих переход изопрена в паровую фазу с последующим его выделением, а большая часть воды, формальдегида и трет-бутанола остается в жидкой фазе, осуществляемый с подводом тепла в реакционную зону реактора, оснащенную массообменной насадкой, и включающим циркуляцию и подогрев образующегося в процессе кислого водного слоя, в котором подвод тепла осуществляют только за счет циркуляции подогреваемого кислого водного слоя, при этом слой подогревают до температуры ниже температуры его кипения, а количество циркулирующего кислого водного слоя должно обеспечивать перепад температуры по высоте реакционной зоны не более 5°С, см. RU Патент 2341508, МПК7 C07C 11/18, C07C 1/20, C07C 2/86, 2008 г.The closest in technical essence is the method of 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 - precursors of isoprene in the presence of a strong acid catalyst and water using a molar excess of tert-butanol or isobutylene to formaldehyde or substances that are the source of formaldehyde at a temperature and pressure, ensuring the transition of isoprene into the vapor phase with its subsequent release, and most of the water, formaldehyde and tert-butanol remains in the liquid phase, carried out with the heat being supplied to the reaction zone of the reactor equipped with a mass transfer nozzle, and including circulation and heating of the acid an aqueous layer in which heat is supplied only by circulating a heated acidic aqueous layer, while the layer is heated to a temperature below its boiling point, and the amount of circulating islogo aqueous layer should provide differential adjustment at the reaction zone temperature not exceeding 5 ° C, see. RU Patent 2341508, MPK7 C07C 11/18,
К недостаткам этого способа можно отнести следующее:The disadvantages of this method include the following:
В реактор синтеза изопрена органический слой и водно-кислотный слой подают единым потоком, что приводит к зарастанию отверстий распределителя реактора вследствие контактирования реакционной массы с горячими стенками распределителя, при этом в нем происходит образование паровой фазы, ухудшающей распределение, нарастание солей на стенках устройства, а также дополнительное образование высококипящих побочных продуктов.The organic layer and the aqueous-acidic layer are fed into the isoprene synthesis reactor in a single stream, which leads to overgrowth of the holes of the reactor distributor due to the contact of the reaction mass with the hot walls of the distributor; in this case, a vapor phase forms that impairs the distribution and the salt build-up on the walls of the device, and also the additional formation of high boiling point by-products.
Трет-бутанол, находящийся в циркулирующем кислом водном слое, при нагревании в подогревателе разлагается с образованием газообразного изобутилена. На это затрачивают дополнительное тепло, которое затем не восполняется. Вместе с тем, недостаток трет-бутанола в жидкой фазе вызывает большое количество побочных реакций в кислом водном слое с участием формальдегида и увеличивает образование высококипящих побочных продуктов.Tert-butanol, located in a circulating acidic aqueous layer, decomposes upon heating in a heater to form gaseous isobutylene. It takes extra heat, which is then not replenished. However, the lack of tert-butanol in the liquid phase causes a large number of adverse reactions in the acidic aqueous layer with the participation of formaldehyde and increases the formation of high-boiling by-products.
Задачей изобретения является снижение образования высококипящих побочных продуктов с одновременным снижением энергоемкости процесса получения изопрена.The objective of the invention is to reduce the formation of high-boiling by-products while reducing the energy intensity of the isoprene production process.
Техническая задача решается способом получения изопрена путем жидкофазного взаимодействия компонентов сырья - 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 с использованием мольного избытка трет-бутанола или изобутилена к формальдегиду или веществам, являющимся источником формальдегида, при температуре и давлении, обеспечивающих переход изопрена в паровую фазу с последующим его выделением, осуществляемый с подводом тепла в реакционную зону реактора, оснащенную массообменной насадкой, за счет циркуляции подогреваемого кислого водного слоя с обеспечением перепада температуры по высоте реакционной зоны, в котором реактор имеет одну или более дополнительных последовательно установленных реакционных зон, оснащенных массообменной насадкой, в каждую зону подают сырье через распределительные устройства, при этом тепло в дополнительно установленные реакционные зоны дополнительно подводят паровой фазой через распределительные устройства с предыдущей реакционной зоны с поддержанием температуры и давления в них, обеспечивающих переход основного количества трет-бутанола и изобутилена в паровую фазу и перепад температур по высоте каждой реакционной зоны 3-7°С.The technical problem is solved by the method of producing isoprene by liquid-phase interaction of the components of the feedstock - 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 - precursors of isoprene, in the presence of strong acid catalyst and water using a molar excess of tert-butanol or isobutylene to formaldehyde or substances that are the source of formaldehyde at a temperature and pressure, ensuring the transition of isoprene into the vapor phase with its subsequent release, carried out with the heat supplied to the reaction zone of the reactor equipped with a mass transfer nozzle due to the circulation of the heated acidic water layer with a temperature difference along the height of the reaction zone in which the reactor has one or more additional sequentially installed reaction zones equipped with a mass transfer nozzle, raw materials are supplied to each zone through distribution devices, while heat is additionally installed The renewed reaction zones are additionally supplied with the vapor phase through switchgears from the previous reaction zone with maintaining the temperature and pressure in them, which ensure the transfer of the main amount of tert-butanol and isobutylene to the vapor phase and the temperature difference in height of each reaction zone is 3-7 ° C.
Решение технической задачи позволяет снизить образование побочных продуктов более чем в 2,5 раза по отношению к выходу изопрена с одновременным снижением энергоемкости процесса его получения.The solution to the technical problem reduces the formation of by-products by more than 2.5 times in relation to the yield of isoprene with a simultaneous decrease in the energy intensity of the process of its production.
Настоящее изобретение иллюстрируется фиг.1, 2.The present invention is illustrated in figures 1, 2.
Согласно фиг.1 сырье, содержащее формальдегид и, возможно, вещества, являющиеся источником формальдегида, с трет-бутанолом, возможно, изобутиленом или веществами, являющимися источником изобутилена, и, возможно, полупродуктами - предшественниками изопрена, подают по линии 1 не менее чем в две реакционные зоны реактора Р-4 (на фиг.1 показаны три зоны З-1, З-2, З-3), заполненные массообменной насадкой, через распределительные устройства.According to figure 1, raw materials containing 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 - precursors of isoprene, are fed through
Раствор кислого катализатора (шихта) по линии 2 подают в рекуператор Т-3 и нагревают до температуры 150°С. Затем подогретую катализаторную шихту по линии 3 подают в последнюю реакционную зону через распределительное устройство, в которой она взаимодействует с сырьем с образованием, в основном, изопрена. Изопрен в условиях реакции переходит в парообразное состояние. В реакционных зонах ректора поддерживают температуру и давление, обеспечивающие переход основного количества трет-бутанола и изобутилена в паровую фазу, которую направляют в последующую реакционную зону для подогрева реакционной массы. Кислый водный слой подают на предыдущие реакционные зоны по уровню через переливные патрубки, а из первой реакционной зоны З-1 по линии 4 выводят из реактора в сепаратор Е-1. Кроме того, в линию 4 подают большую часть катализаторной шихты из рекуператора Т-3 по линии 5 для вывода из кислого водного слоя солей металлов, которые осаждаются в емкости Е-1. В сепараторе Е-1 от кислого водного слоя отделяют большую часть не растворимых в нем высококипящих побочных продуктов и по линии 6 насосом Н-1 направляют его в подогреватель Т-5 для нагрева до температуры ниже температуры кипения (не выше 170°С). Уменьшение количества трет-бутанола в жидкой фазе предотвращает контакт реакционной массы с рабочей поверхностью подогревателя Т-5, что минимизирует негативные воздействия на оборудование, описанные в недостатках аналога. Нагретый циркулирующий кислый водный слой по линии 7 подают в первую реакционную зону З-1, при этом обеспечивают перепад температур по высоте каждой реакционной зоны 3-7°С. Предусмотрена подача циркулирующего кислого водного слоя по линии 8 в последнюю реакционную зону в линию 3 ввода катализаторной шихты. Отделенные в сепараторе Е-1 нерастворимые высококипящие побочные продукты и меньшую часть кислого водного слоя по линии 9 через рекуператор Т-3 подают на переработку.The acid catalyst solution (charge) through
С верха реактора через каплеотбойник КО-1 отбирают продукты реакции в виде паровой фазы по линии 10, из которой впоследствии выделяют изопрен.From the top of the reactor through the KO-1 droplet eliminator, reaction products are taken in the form of a vapor phase along
Рекуперация тепла отходящих из первой реакционной зоны газообразных продуктов реакции во второй и последующих реакционных зонах при барботаже их через жидкий слой реакционной массы, а также предотвращение разложения трет-бутанола в подогревателе Т-5 снижают энергоемкость процесса получения изопрена; секционирование реакционного пространства с обеспечением интенсивного перемешивания реагирующих потоков за счет барботажа, а также рост мольного избытка трет-бутанола по высоте реактора снижают выход побочных продуктов.The heat recovery of the gaseous reaction products leaving the first reaction zone in the second and subsequent reaction zones while sparging them through the liquid layer of the reaction mass, as well as preventing the decomposition of tert-butanol in the T-5 heater, reduces the energy consumption of the isoprene production process; sectioning the reaction space while providing intensive mixing of the reacting streams due to bubbling, as well as an increase in the molar excess of tert-butanol along the height of the reactor, reduce the yield of by-products.
На фиг.2 представлена принципиальная схема процесса синтеза изопрена из формальдегида и изобутилена в варианте использования С4-фракции различного происхождения с промежуточным синтезом трет-бутанола, диметилдиоксана, метилбутандиола и др. Указанные полупродукты синтезируют в 3 реакторах, затем очищают от высококипящих побочных продуктов, смешивают и подают в реактор синтеза изопрена Р-4 не менее чем в 2 реакционные зоны реактора.Figure 2 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 with an intermediate synthesis of tert-butanol, dimethyldioxane, methylbutanediol, etc. These intermediates are synthesized in 3 reactors, then purified from high-boiling by-products, mixed and fed into the isoprene synthesis reactor P-4 in at least 2 reaction zones of the reactor.
Для синтеза диметилдиоксана в реактор Р-1 по линии 1 подают кислый водный слой с экстрактора Э-1, в который добавляют формалин. По линии 2 в реактор Р-1 подают возвратный изобутилен либо изобутан-изобутиленовую фракцию или их смесь из колонн К-3, К-5. Продукты синтеза диметилдиоксана из реактора Р-1 направляют в сепаратор С-1 для отделения части углеводородного слоя от кислого водного слоя.For the synthesis of dimethyldioxane, an acidic aqueous layer from the E-1 extractor, to which formalin is added, is fed to the reactor R-1 through
Кислый водный слой по линии 3 подают в реактор Р-2.The acidic aqueous layer through
По линии 4 углеводородный слой через теплообменник Т-1 подают в экстрактор Э-2, где производят отмывку слоя от карбонильных соединений. Вода для промывки углеводородного слоя в Э-2 поступает из линии 5 от колонны К-4. Воду, содержащую карбонильные соединения, подают по линии 6 в реактор Р-2, а отмытый углеводородный слой по линии 7 отправляют в отстойник С-2. Вывод избыточного количества воды из системы производится также по линии 5.Through
В реакторе Р-2 происходит исчерпывание формальдегида из кислого водного слоя, для этого по линии 2 в реактор подают дополнительное количество возвратного изобутилена или изобутан-изобутиленовой фракции или их смеси из колонн К-3, К-5, а также кислый водный слой реактора Р-1, смешанный с водой, содержащей карбонильные соединения из Э-1.Formaldehyde is exhausted from the acidic aqueous layer in reactor R-2; for this purpose, an additional amount of isobutylene or isobutane-isobutylene fraction or a mixture thereof from columns K-3, K-5, and also the acidic aqueous layer of reactor R are fed to the reactor through line 2 -1 mixed with water containing carbonyl compounds from E-1.
Реакционную массу из реактора Р-2 по линии 8 подают через теплообменник Т-2 в отстойник С-2. Отстоявшийся водный слой из С-2 по линии 9 направляют на экстракцию в Э-1. Углеводородный слой из отстойника С-2 по линии 10 подают в колонну К-1 для выделения изобутан-изобутиленовой фракции, которую возвращают по линии 11 в экстрактор Э-1. Кубовую жидкость колонны К-1 смешивают с кубовой жидкостью колонны К-3, приходящей по линии 12, и направляют в колонну К-2 для выделения предшественников изопрена, а также для удаления высококипящих побочных продуктов в виде кубового остатка. Смесь предшественников изопрена из колонны К-2 по линии 13 направляют в реактор синтеза изопрена Р-4.The reaction mass from the reactor R-2 through
В экстракторе Э-1 происходит экстракция водорастворимых высококипящих продуктов возвратным изобутиленом или изобутан-изобутиленовой фракцией. По линии 14 в экстрактор подают кислый водный слой после отстойника С-2 и реактора Р-4, а по линии 11- возвратную изобутан-изобутиленовую фракцию из К-1. Имеется возможность подачи возвратной изобутан-изобутиленовую фракции из К-4 по линии 15. Через куб экстрактора выводят очищенный кислый водный слой, в который при необходимости добавляют смесь ортофосфорной кислоты и оксиэтилендифосфоновой кислоты по линии 16, а затем подают через рекуператор Т-3 в реактор Р-4. Экстракт из Э-1 подают в колонну К-3 для выделения возвратной изобутан-изобутиленовой фракции, подаваемой в линию 2, через куб колонны выводится углеводородный слой, который по линии 12 подают в колонну К-2 удаления высококипящих побочных продуктов.In the extractor E-1, water-soluble high-boiling products are extracted with return isobutylene or isobutane-isobutylene fraction. The acidic water layer is fed through the
Для синтеза трет-бутанола в реактор Р-3 по линии 17 подают свежую изобутан-изобутиленовую фракцию, а также водный слой из куба колонны К-4 по линии 5. После синтеза продукты реакции направляют в колонну К-4 для отделения воды, выделения возвратной изобутан-изобутиленовой фракции и фракции трет-бутанола, подаваемого в линию 13 для создания избыточного мольного соотношения трет-бутанола к диметилдиоксану. В колонну К-4 также подают водный раствор трет-бутанола с колонны выделения товарного изопрена К-5 по линии 18.For the synthesis of tert-butanol, a fresh isobutane-isobutylene fraction and a water layer from the bottom of the K-4 column through
Синтез изопрена проводят в реакторе Р-4, для чего в него по линии 19 подают кислый водный слой, который предварительно подогревают в рекуператоре Т-3 кубовой жидкостью реактора (линия 20), а по линии 13 в реактор подают реакционную смесь предшественников изопрена. Подачу кислого водного слоя и реакционной смеси в Р-4 производят не менее чем в две реакционные зоны реактора. Из емкости отделения высококипящих побочных продуктов, установленной на линии циркуляции кислого водного слоя в реакторе (на схеме фиг.2 не указана) выводят нерастворимые высококипящие побочные продукты и меньшую часть кислого водного слоя, которые охлаждают в рекуператоре Т-3 и направляют на переработку в экстрактор Э-1 по линии 20. Продукты синтеза изопрена из Р-4 через холодильник Т-4 подают в колонну выделения товарного изопрена К-5. В колонне К-5 выделяют изопрен и изобутилен, который при необходимости смешивают со свежей изобутан-изобутиленовой фракцией, поступающей по линии 21, а затем подают в реакторы Р-1, Р-2. Из куба колонны К-5 выводят водный слой, который по линии 18 подают в колонну К-4 для укрепления раствора трет-бутанола и вывода избыточного количества воды.Isoprene is synthesized in the R-4 reactor, for which an acidic aqueous layer is fed through
Предлагаемая схема синтеза изопрена позволяет устранить недостатки прототипа, в частности:The proposed scheme for the synthesis of isoprene eliminates the disadvantages of the prototype, in particular:
присутствие высококипящих побочных продуктов в сырьевом потоке реактора разложения диметилдиоксана, приводящее к блокированию межфазной поверхности, что негативно сказывается на селективности процесса, увеличивая образование высококипящих побочных продуктов;the presence of high-boiling by-products in the feed stream of the dimethyldioxane decomposition reactor, which leads to blocking of the interface, which negatively affects the selectivity of the process, increasing the formation of high-boiling by-products;
затрудненность регулирования избыточного мольного соотношения трет-бутанола к диметилдиоксану, обусловленная совместным синтезом промежуточных продуктов (трет-бутанола, диметилдиоксана и др.) в одних и тех же аппаратах;the difficulty of controlling the excess molar ratio of tert-butanol to dimethyldioxane due to the joint synthesis of intermediate products (tert-butanol, dimethyldioxane, etc.) in the same apparatus;
повышенное образование высококипящих побочных продуктов на стадии исчерпывания формальдегида из водно-кислотного слоя, содержащего трет-бутанол и высококипящие побочные продукты, чистым изобутиленом на второй ступени синтеза промежуточных продуктов из-за отсутствия инертного растворителя (например, изобутана) и повышенной растворимости диметилдиоксана в водном слое, связанной с наличием в реакционной системе большого количества трет-бутанола.increased formation of high-boiling by-products at the stage of exhausting formaldehyde from the aqueous acid layer containing tert-butanol and high-boiling by-products with pure isobutylene in the second stage of the synthesis of intermediate products due to the absence of an inert solvent (for example, isobutane) and the increased solubility of dimethyldioxane in the aqueous layer associated with the presence in the reaction system of a large amount of tert-butanol.
Примеры конкретного выполненияCase Studies
Пример 1Example 1
Синтез изопрена осуществляют согласно описанию к фиг.1. Реактор представляет собой цилиндрический аппарат диаметром 200 мм, поделенный на реакционные зоны полуглухими тарелками и снабженный распределительными устройствами. Каждая зона заполнена массообменной насадкой.The synthesis of isoprene is carried out as described in figure 1. The reactor is a cylindrical apparatus with a diameter of 200 mm, divided into reaction zones by half-deaf plates and equipped with distribution devices. Each zone is filled with mass transfer nozzle.
Исходное сырье в количестве 120,98 кг/ч, содержащее диметилдиоксан, трет-бутанол и воду, по линии 1 подают в каждую из трех реакционных зон реактора.Feedstock in an amount of 120.98 kg / h, containing dimethyldioxane, tert-butanol and water, is fed through
Катализаторную шихту 47,76 кг/ч, представляющую собой 5%-ный раствор ортофосфорной кислоты с добавлением оксиэтилендифосфоновой кислоты в соотношении 1:0,3, по линии 2 подают в рекуператор Т-3 и нагревают до температуры 150°С. Затем ее часть (18,53 кг/ч) по линии 3 подают в третью реакционную зону З-3, в которой протекает взаимодействие исходного сырья с катализаторной шихтой в слое массообменной насадки с образованием в основном изопрена и изобутилена, а также незначительных количеств высококипящих побочных продуктов. Дополнительное тепло, необходимое для поддержания температуры в реакционной зоне, подводят паровой фазой, отходящей со второй реакционной зоны З-2 и барботирующей через слой жидкой реакционной массы. Температуру и давление поддерживают равными:A catalyst charge of 47.76 kg / h, which is a 5% solution of phosphoric acid with the addition of hydroxyethylene diphosphonic acid in a ratio of 1: 0.3, is fed through
Температура:Temperature:
В верхней части реакционной зоны 149°СIn the upper part of the reaction zone, 149 ° C
В нижней части реакционной зоны 152°СIn the lower part of the reaction zone is 152 ° C
Давление над барботажным слоем 6,7 кгс/см2 The pressure above the bubbling layer of 6.7 kgf / cm 2
Такие режимные условия обеспечивают переход основного количества трет-бутанола в паровую фазу.Such operating conditions ensure the transition of the main amount of tert-butanol to the vapor phase.
Газообразные продукты реакции выводят из ректора через встроенный каплеотбойник КО-1 по линии 10.Gaseous reaction products are removed from the rector through the integrated KO-1 droplet eliminator via
Кислый водный слой через переливные патрубки по уровню и распределительное устройство направляют на вторую реакционную зону З-2, в которой он взаимодействует с поступающим сырьем в слое массообменной насадки. Дополнительное тепло, необходимое для поддержания температуры в реакционной зоне, подводят через распределительную тарелку паровой фазой, отходящей из первой реакционной зоны З-1 и барботирующей через слой жидкой реакционной массы. Температуру и давление поддерживают равными:The acidic water layer through the overflow pipes at the level and the distribution device is sent to the second reaction zone Z-2, in which it interacts with the incoming raw materials in the layer of the mass transfer nozzle. The additional heat necessary to maintain the temperature in the reaction zone is supplied through the distribution plate to the vapor phase leaving the first reaction zone Z-1 and sparging through the layer of liquid reaction mass. The temperature and pressure are maintained equal:
Температура:Temperature:
Такие режимные условия обеспечивают переход основного количества трет-бутанола в паровую фазу.Such operating conditions ensure the transition of the main amount of tert-butanol to the vapor phase.
В первую реакционную зону З-1 подают кислый водный слой из второй реакционной зоны З-2, а тепло, необходимое для поддержания температуры в реакционной зоне, подводят подогретым циркулирующим кислым водным слоем по линии 7. Температуру и давление поддерживают равными:In the first reaction zone Z-1, an acidic aqueous layer is supplied from the second reaction zone Z-2, and the heat necessary to maintain the temperature in the reaction zone is supplied with a heated circulating acidic water layer along
Температура:Temperature:
Такие режимные условия обеспечивают переход основного количества трет-бутанола в паровую фазу.Such operating conditions ensure the transition of the main amount of tert-butanol to the vapor phase.
Кислый водный слой выводится из реактора по линии 4 в емкость Е-1, в которую также подают большую часть катализаторной шихты по линии 5 из рекуператора Т-3 для вывода из кислого водного слоя солей металлов, которые осаждаются в емкости Е-1. Кроме того, в емкости Е-1 производят отделение от кислого водного слоя нерастворимых высококипящих побочных продуктов, которые в смеси с меньшей частью кислого водного слоя через рекуператор Т-3 выводят на переработку по линии 9.The acidic aqueous layer is discharged from the reactor through
Очищенный от нерастворимых высококипящих побочных продуктов кислый водный слой направляют по линии 6 с помощью насоса Н-1 в подогреватель Т-5 и нагревают до температуры 169°С, и подают по линии 7 через распределительное устройство в нижнюю часть первой реакционной зоны З-1 ниже распределительного устройства сырья.Purified from insoluble high-boiling by-products, the acidic aqueous layer is sent via
Материальный баланс процесса синтеза изопрена представлен в таблице 1.The material balance of the synthesis of isoprene is presented in table 1.
Из представленной таблицы 1 видно, что относительный выход высококипящих продуктов составляет 0,0574 кг/кг изопрена (отношение выхода высококипящих побочных продуктов к выходу изопрена). При этом из представленных в описании прототипа данных по материальному балансу процесса, осуществляемого с использованием аналогичного сырья, относительный выход высококипящих продуктов составляет 0,165 кг/кг изопрена.From the presented table 1 it is seen that the relative yield of high-boiling products is 0.0574 kg / kg of isoprene (the ratio of the yield of high-boiling by-products to the yield of isoprene). Moreover, from the data presented in the description of the prototype material balance of the process carried out using similar raw materials, the relative yield of high-boiling products is 0.165 kg / kg of isoprene.
Пример 2Example 2
Способ синтеза изопрена осуществляют по схеме, представленной на фиг.2.The method of synthesis of isoprene is carried out according to the scheme shown in figure 2.
Для синтеза диметилдиоксана в реактор Р-1 по линии 1 подают кислый водный слой из экстрактора Э-1 18,35 кг/ч, добавляют формалин 33,554 кг/ч (40 мас.% водный раствор). По линии 2 в реактор Р-1 подают смесь возвратной изобутан-изобутиленовой фракции из колонны К-3 и возвратного изобутилена из колонны К-5 (28,663 кг/ч) с массовой концентрацией изобутилена 50%. Продукты синтеза диметилдиоксана из реактора Р-1 направляют в сепаратор С-1 для отделения части углеводородного слоя от кислого водного слоя.For the synthesis of dimethyldioxane, an acidic aqueous layer from the E-1 extractor 18.35 kg / h is fed to the R-1 reactor through
Кислый водный слой по линии 3 подают в реактор Р-2.The acidic aqueous layer through
Углеводородный слой в количестве 38,829 кг/ч (20,209 кг/ч диметилдиоксана; 0,177 кг/ч непредельных спиртов; 1,533 кг/ч высококипящих побочных продуктов; 1,188 кг/ч трет-бутанола, 0,087 кг/ч метилбутандиола, 14,332 кг/ч изобутана, 1,303 кг/ч изобутилена) по линии 4 через теплообменник Т-1 подают в экстрактор Э-2, где производят отмывку слоя от карбонильных соединений. Вода для промывки углеводородного слоя в Э-2 поступает из линии 5 (2,912 кг/ч) от колонны К-4. Воду (4,365 кг/ч), содержащую карбонильные соединения (непредельные спирты, трет-бутанол, метилбутандиол), подают по линии 6 в реактор Р-2, а отмытый углеводородный слой (37,376 кг/ч), содержащий диметилдиоксан и высококипящие побочные продукты, по линии 7 отправляют в отстойник С-2. Вывод избыточного количества воды из системы производится по линии 5 (23,922 кг/ч).The hydrocarbon layer in an amount of 38.829 kg / h (20.209 kg / h of dimethyldioxane; 0.177 kg / h of unsaturated alcohols; 1.533 kg / h of high-boiling by-products; 1.188 kg / h of tert-butanol, 0.087 kg / h of methylbutanediol, 14.332 kg / h of isobutane, 1.303 kg / h of isobutylene) through
В реакторе Р-2 происходит исчерпывание формальдегида из кислого водного слоя, для этого по линии 2 в реактор подают дополнительное количество смеси возвратного изобутилена и свежей изобутан-изобутиленовой фракции (3,652 кг/ч) из колонн К-3 и К-5 с концентрацией изобутилена 50 мас.%, а также кислый водный слой реактора Р-1, смешанный с водой, содержащей карбонильные соединения из Э-2.Formaldehyde is depleted from the acidic aqueous layer in reactor R-2; for this purpose, an additional amount of a mixture of return isobutylene and fresh isobutane-isobutylene fraction (3.652 kg / h) from columns K-3 and K-5 with an isobutylene concentration is fed to the reactor through
Реакционную массу (49,756 кг/ч) из реактора Р-2 по линии 8 подают через теплообменник Т-2 в отстойник С-2. Отстоявшийся водный слой из С-2 (42,615 кг/ч) по линии 9 направляют на экстракцию в Э-1. Углеводородный слой (44,518 кг/ч) из отстойника С-2 по линии 10 подают в колонну К-1 для выделения возвратной изобутан-изобутиленовой фракции (17,627 кг/ч), которую возвращают по линии 11 в экстрактор Э-1. Кубовую жидкость колонны К-1 смешивают с кубовой жидкостью колонны К-3, приходящей по линии 12, и направляют в колонну К-2 для выделения предшественников изопрена, а также для удаления высококипящих побочных продуктов (4,242 кг/ч) в виде кубового остатка. Смесь предшественников изопрена из колонны К-2 по линии 13 в количестве 25,626 кг/ч (23,95 кг/ч - диметилдиоксана, 1,676 кг/ч - трет-бутанола) направляют в реактор синтеза изопрена Р-4.The reaction mass (49.756 kg / h) from the reactor R-2 through
В экстракторе Э-1 происходит экстракция водорастворимых высококипящих продуктов возвратной изобутан-изобутиленовой фракцией. По линии 14 в экстрактор подают кислый водный слой после отстойника С-2 и реактора Р-4 (56,115 кг/ч), а по линии 11 (17,627 кг/ч) и 15 (18,384 кг/ч) - возвратную изобутан-изобутиленовую фракцию из К-1 и К-4. Через куб экстрактора выводят очищенный кислый водный слой, а затем подают через рекуператор Т-3 в реактор Р-4. Экстракт из Э-1 подают в колонну К-3 для выделения возвратной изобутан-изобутиленовой фракции, подаваемой в линию 2, через куб колонны выводится углеводородный слой, который по линии 12 (2,978 кг/ч) подают в колонну К-2 удаления высококипящих побочных продуктов.In the extractor E-1, water-soluble high-boiling products are extracted with the return isobutane-isobutylene fraction. Acid water layer is fed through the
Для синтеза трет-бутанола в реактор Р-3 по линии 17 подают свежую изобутан-изобутиленовую фракцию (36,769 кг/час 50 мас.% изобутилен, 50% изобутан), а также водный слой из куба колонны К-4 по линии 5 (17,728 кг/ч исходя из мольного соотношения изобутилен: вода, равного 1:3). После синтеза продукты реакции направляют в колонну К-4 для отделения воды, выделения возвратной изобутан-изобутиленовой фракции (18,384 кг/ч) и фракции трет-бутанола в количестве 62,49 кг/ч (51,804 кг/ч трет-бутанола и 10,686 кг/ч воды), подаваемого в линию 13 для создания избыточного мольного соотношения трет-бутанола к диметилдиоксану. В колонну К-4 также подают водный раствор трет-бутанола с колонны выделения товарного изопрена К-5 по линии 18 в количестве 70,93 кг/ч (27,51 кг/ч трет-бутанола и 43,43 кг/ч воды).For the synthesis of tert-butanol, a fresh isobutane-isobutylene fraction (36.769 kg / h 50 wt.% Isobutylene, 50% isobutane), as well as an aqueous layer from the cube of the K-4 column via line 5 (17.728 kg / h based on the molar ratio of isobutylene: water equal to 1: 3). After synthesis, the reaction products are sent to a K-4 column to separate water, isolate the return isobutane-isobutylene fraction (18.384 kg / h) and the tert-butanol fraction in the amount of 62.49 kg / h (51.804 kg / h of tert-butanol and 10.686 kg / h of water) supplied to
Синтез изопрена проводят в реакторе Р-4, для чего в него по линии 19 подают катализаторную шихту (34,787 кг/час), которую предварительно подогревают в рекуператоре Т-3 кубовой жидкостью реактора (линия 20), а по линии 13 в реактор подают реакционную смесь предшественников изопрена (88,116 кг/час). Подачу кислого водного слоя и реакционной смеси в Р-4 производят в три реакционные зоны реактора. Из емкости отделения высококипящих побочных продуктов, установленной на линии циркуляции кислого водного слоя в реакторе (на схеме не указана) выводят нерастворимые высококипящие побочные продукты и меньшую часть кислого водного слоя (13,5 кг/час), которые охлаждают в рекуператоре Т-3 и направляют на переработку в экстрактор Э-1 по линии 20. Продукты синтеза изопрена из Р-4 через холодильник Т-4 подают в колонну выделения товарного изопрена К-5. В колонне К-5 выделяют изопрен (23,44 кг/час) и изобутилен (15,02 кг/час), а затем подают в реакторы Р-1, Р-2. Из куба колонны К-5 выводят водный слой в количестве 70,93 кг/ч (27,51 кг/ч трет-бутанола и 43,43 кг/ч воды), который по линии 18 подают в колонну К-4 для укрепления раствора трет-бутанола и вывода избыточного количества воды.Isoprene is synthesized in the R-4 reactor, for which purpose, through it,
Пример конкретного выполнения демонстрирует, что реализуемая схема позволяет снизить содержание высококипящих побочных продуктов в потоках сырья и катализаторной шихты, подаваемых в реактор синтеза изопрена, снижая расходные нормы по сырью, а также переработать весь формальдегид на этапе синтеза диметилдиоксана, устраняя необходимость концентрирования водного раствора формалина.An example of a specific implementation demonstrates that the implemented scheme allows to reduce the content of high-boiling by-products in the feed streams and catalyst charge fed to the isoprene synthesis reactor, reducing raw material consumption rates, and also process all formaldehyde at the stage of dimethyldioxane synthesis, eliminating the need to concentrate an aqueous formalin solution.
Таким образом, как видно из примеров конкретного выполнения, заявляемый способ получения изопрена позволяет снизить образование высококипящих побочных продуктов по сравнению с прототипом более чем в 2,5 раза по отношению к выходу изопрена, а также снизить энергоемкость процесса за счет рекуперации части тепла отходящих из реакционных зон газообразных продуктов реакции и предотвращения разложения трет-бутанола.Thus, as can be seen from examples of specific performance, the inventive method for producing isoprene can reduce the formation of high-boiling by-products in comparison with the prototype more than 2.5 times in relation to the yield of isoprene, as well as reduce the energy intensity of the process by recovering part of the heat leaving the reaction zones of gaseous reaction products and prevent decomposition of tert-butanol.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009145850/04A RU2425020C1 (en) | 2009-12-10 | 2009-12-10 | Method of producing isoprene |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009145850/04A RU2425020C1 (en) | 2009-12-10 | 2009-12-10 | Method of producing isoprene |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2009145850A RU2009145850A (en) | 2011-06-20 |
RU2425020C1 true RU2425020C1 (en) | 2011-07-27 |
Family
ID=44737499
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2009145850/04A RU2425020C1 (en) | 2009-12-10 | 2009-12-10 | Method of producing isoprene |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2425020C1 (en) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102516009B (en) * | 2011-11-16 | 2014-05-21 | 万华化学集团股份有限公司 | Method for preparing isoprene through liquid phase method |
-
2009
- 2009-12-10 RU RU2009145850/04A patent/RU2425020C1/en active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2009145850A (en) | 2011-06-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10662139B2 (en) | Acrylic acid production process | |
WO1997023445A1 (en) | Process for continuously preparing dialkyl carbonates and diols | |
CZ33697A3 (en) | Continuous preparation of (meth)acrylic acid alkyl esters | |
KR20070078723A (en) | Process for the production of di- and polyamines of the diphenylmethane series | |
KR20090018771A (en) | Process for the purification of aromatic amines | |
TWI828051B (en) | Process for the energy-efficient production of alkali metal alkoxides | |
JP6772376B2 (en) | (Meta) Acrylic acid manufacturing method | |
EA033625B1 (en) | Urea production with controlled biuret | |
JPH09183744A (en) | Continuous production of dialkyl carbonate and diol | |
RU2425020C1 (en) | Method of producing isoprene | |
EA010358B1 (en) | Process and apparatus for converting oxygenate to olefins | |
CN109071394A (en) | Hydroformylation process | |
EA035906B1 (en) | Process for the epoxidation of propene | |
CN107141204B (en) | Hydroformylation process | |
US2266941A (en) | Recovery of organic liquids and apparatus therefor | |
JPH0235729B2 (en) | ||
RU2751518C1 (en) | Reaction-distillation system for obtaining ethers and a method of its use | |
KR20230054411A (en) | Oxygen removal in etherification, ether decomposition and isooctene production | |
CN112334452B (en) | Process for the preparation of glycidol | |
RU2341508C1 (en) | Method of obtaining isoprene | |
JP7111105B2 (en) | Method for producing dialkyl carbonate | |
JP2000226352A (en) | Removal of hydroxyacetone from phenol containing hydroxyacetone | |
JP3541542B2 (en) | Method for producing dimerized aldehyde | |
PL206165B1 (en) | Method for obtaining bisphenol A with optical purity | |
RU2165915C2 (en) | Method of synthesis of isoprene from formaldehyde and isobutene |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PD4A | Correction of name of patent owner | ||
PD4A | Correction of name of patent owner |