SU734181A1 - Способ получени бутиловых спиртов - Google Patents

Description

I

Изобретение относитс  к способу получени  бутиловых спиртов, используемых в качестве растворителей, компонентов платификаторов и т.д.

Известен способ получени  бутиловых -спир- тов путем парофазного гидрировани  масл ных альдегидов при 120-220° С и давлении 280300 атм в присутствии никельхромового катализатора 1. Выход целевого продукта близок к количественному. Однако, при этом высока  селективность процесса обеспечиваетс  проведением его в жестких услови х - в услови х высоких температур и давлений, что усло).. технологию процесса.

Наиболее близким к изобретению  вл етс  способ получени  бутиловых спиртов путем парофазного гидрировани  масл ных альдегидов при 80-220° С и низком давлении, предпочтительно 1-5 атм на никельхромовом катализаторе 2. Глубина превращени  альдегида 90-99%, при выходе спирта от превращенного альдегида 95-100.. При реализации этого способа в промышленном реакторе отвод тепла от катализаторной зоны осуществл етс  (в зоне

отвода тепла реакции) с помощью хладоагента. Эти зоны разделены металлической стенкой. Отвод тепла экзотермической реакции гидрировани  альдегидов можно осуществл ть подачей хладоагента также непосредственно в катализаторную зону. Однако из-за низкой теплоемкости паро- или газообразных хладоагентов такой метод теплосъема малоэффективен, что приводит к неравномерному распределению температур в катализаторной зоне и, как след10 ствие, к снижению селективности процесса и сокращению длительности работы катализатора, частой его регенерации, что в целом усложн ет технологию процесса.

Целью изобретени   вл етс  упрощение

15 технологии и сохранение посто нно высокой селективности процесса при длительном сроке службы катализатора, а также разработка условий процесса гидрировани , в том числе условий отвода тепла реакции, которые позвол ют

20 проводить процесс гидрировани  с высокой степенью конверсии при высокой селективности и стабильности катализатора с применением простых технологических приемов, обеспечивающих надежное регулирование температуры в катализаторной зоне. Поставленна  цель достигаетс  описываемым способом ; получени  бутиловых спиртов путем, парофазного гидрировани  масл ных альдегидов при 90-180° С и давлении до 5 атм на никельхромовом катализаторе с использованием реактора с катализаторной зоной и зоной отвода тепла реакции с помощью хладрагента от металлической стенки, отдел ющей катализаторную зону, при этом в катализаторной зоне подачу альдегида поддерживают равной 1,5-5,0 ч, предпочтительно 2,54 ,0 , причем подачу альдегида определ ют как отношение подаваемого объема альдегида в пересчете на жидкий альдегид к поперечному сечению катализаторной зоны, не заполненной катализатором; коли шство водорода в катализаторной зоне, приведенное к нормальным услови м, поддерживают в 800-1800 раз, йредпочтительно в 10001200 раз, превышающее количество альдегида при этом отношение величины охлаждающей поверхности металлической стенки к объему катализаторной зоны поддерживают равным 60-400 предпочтительно 80-100 а сопротивление передачи тепла от охлаждаемой поверхности металлической стенки к хлад . агенту - равным 0,5 , град/ккал, предпочтительно 1,2-10 - 3,0 ч-град/ккал. Предложенный способ позвол ет проводить процесс гидрировани  в м гких услови х (пр давлении, близком к атмосферному, и невысокой температуре) с высокой степенью конверсии (более 99,0%) и высокой селективностью (более 99,0%), причем указанные пока1затели сохран ютс  в течение длительного времени непрерывной эксплуатации катализатора (более 6000 ч). Отвод тепла реакции в предложенном способе осуществл ют с помощью доступных технологических приемов , при этом обеспечиваетс  поддержание оп тимального температурного режима в катализаторной зоне (зоне реакции). . В качестве исходного сырь  дл  гидрировани  можно использовать нормальный и/или изомасл  ый альдегиды. Если масл ные альдегиды получают гидроформилированием пропилена , то образующуюс  смесь альдегидов можно использовать непосредственно в качестве исходного сырь . При использовании в качестве исходного сырь  смеси масл ных альдегидов, получаемых гидроформилированием пропилена, пройук может содержать использованный на ст даи гиДрбформилировани  растворитель, кото рым может быть бутанол. Можно также сна4 чала разделить смесь масл ных альдегидов, а затем гидрировать отдельно нормальный и изомасл ш1ый альдегиды. Можно использовать как чистый водород, так и водород, содержащий до 30 об.% инертных газов. Допустимо содержание 0,05 об % окиси углерода. В качестве катализатора гидрировани  нар ду с промышленным никельхромовым катализатором , содержащим 50 мас.%. никел , могут примен тьс  другие никельхромовые катализаторы , содержание никел  в которых составл ет 30-70 мас.%. Катализаторы могут содержать модифицирующие добавки, например другие металлы VI группы периодической системы. . В качестве хладоагента в предложенном способе предпочтительно использовать воду, однако можно примен ть также органические жидкости и их смеси, в том 1шсЛе с водой. Целесообразно осуществл ть предложенньш способ в реакторах трубчатого типа, отвечаЮ1ЦИХ описанным выше показател м (нагрузкам по альдегиду и водороду; отношению величины охлаждающей поверхности к объему катализаторной зоны; сопротивлению передаче тепла от охлаждаемой поверхности к хладоагенту). Б трубки загружают катализатор, а в межтрубное пространство подаетс  хладоагент . Трубки могут иметь любую форму. При использовашш ребристых трубок поверхность ребер включаетс  в рассчитываемую поверхность теплопереноса (т.е. в охлаждаемую поверхность). Требуемое сопротивление передаче тепла от охлаждаемой поверхности к хладоагенту может быть достигнуто при использовании известных технологических приемов , например охлаждени  испарением, охлаждени  конвекцией или их сочетании. Подачу реагентов в трубки реактора и хладоагента в межтрубное пространство можно осуществл ть как пр мотоком. так и противотоком . Предложенный способ можно осуществл ть также в реакторах колонного типа, снабженных рубащкой дл  отвода тепла. Целесообразно альдегид испар ть в присутствии водорода и полученную парогазовую смесь направл ть в реактор сверху вниз. При таком способе подачи допустима частична  конденсаци  образующегос  спирта. Пример 1.В реактор, представл ющий собой металлическую .трубку с внутренним диаметром 33 мм и толщиной стенки 2,5 мм, снабженную рубащкой дл  охлаждени , загружают 4 л никельхромового кат;шизатора (содержание никел  49 мас.%). Количество катализатора подбирают так, что отношение величины охлаждающей поверхности стенки трубки к объему каталиэаторной зоны составл ет 140 . Затем в реактор подают 3,4 л/ч изомасл ного альдегида (в пересчете на жидкий альдегид). Перед поступлением в реактор жидкий альдегид испар ют в присутствии водорода , подаваемого в количестве 3,8 . Полученную парогазовую смесь под давлением 5 атм направл ют вверх реактора. Количество подаваемых в реактор реагентов подбирают так, что нагрузка в катализаторной зоне по альдегиду составл ет 4 ч (нагрузку

по альдегиду определ ют как отношение подаваемого объема альдегида, в пересчете на жид кий альдегид, к поперечному сечению катализаторной зоны, не заполненной катализатором, а нагрузка по водороду в катализаторной зоне превышает нагрузку по альдегиду в 1100 раз и составл ет 44,00 ч (нагрузку по водороду определ ют по объему водорода в нормальных услови х).

Трубка реактора в режиме противотока омываетс  водой, используемой в качестве хладоагента. Температура воды на входе в охлаждающую рубашку равна 100°С. При этом. сопротивление передаче тепла от охлаждаемой поверхности стенки трубки к хладоагенту составл ет 3, м чтрад/ккал. Распределение температур по оси .реактора .(по ходу реагентов) внутри катализаторнойзоны представлено в табл. 1.

Т а б л и ц а 1

В этих услови х степень конверсии изомас , л ного альдегида составл ет 99,9% при выходе изобутанола 99,6%.

Распределение температур по оси реактора (по ходу реагентов) через 6000 ч непрерывной работы внутри катализаторной зоны приведено в табл. 2.-ГСт

Т а б л и .ц а 2

Приведенные данные свидетельствуют о стабильной работе катализатора д.гштельное врем , без перегрева его массы по длине реакдаонной зоны.

5 При этом степень конверсии составл ет 99,59% при выходе изобутанола 99,10%.

Парогазова  смесь продуктов реакции после реактора поступает в холодильник, где изобутанол конденсируетс  и отдел етс  от газо1Г вой фазы.

П р и м е р 2. Процесс осуществл ют аналогично описанному в примере 1, Однако ежечаснр испар ют 2,5 л жидкого н-маслйчого альдегида в присутствии водорода. Расход 15 водорода составл ет 3,0 м/ч. Подачу парогазовой смеси н-масл ного альдегида с водородом в реактор осуществл ют под давлением 3 атм. При. этом нагрузка по альдегиду в катализаторной зоне составл ет 3 ч, на20 грузка по водороду в катализаторной зоне . превышает указанную величину в 1200 раз и составл ет 3600 ч. Трубку реактора охлаждают, как в примере 1, но при температуре охлаждающей воды 95° С. Сопротивле25 ние передаче тепла от охлаждаемой поверхност стенки трубки реактора к хладоагенту составл ет при этом 310 м -ч-град/ккал.

Распределение температур по оси реактора (по -ХОДУ реагентов) внутри катализаторной 30 зоны представлено в табл. 3.

Таблица 3

Температура, °С

Длина трубки реактора, м

ПО 142 116

2 3 109 96

45

Степень конверсии н-масл ного альдегида равна 99,98%, выход н-бутанола 98,60%.

П р и м е р 3. Процесс осуществл ют аначогично описанному в примере 1, однако нагрузка по альдегиду BIкатализаторной зоне составл ет 1,5 ч, в качестве исходного сырь  используют смесь нормального и изомас-, л ного альдегидов, полученную гидроформилированием пропилена. Нагрузка по водороду превышает нагрузку по альдегиду в 800 раз и составл ет 1200 . Парогазовую смесь масл ных альдегидов и водорода под давле

Claims (4)

1. Формула изобретения

   1. Способ получения бутиловых спиртов 45 путем парофазного гидрирования масляных альдегидов водородом при 90—180° и давлении 1—5 атм на никельхромовом катализаторе с использованием реактора с катализаторной зоной и зоной отвода тепла реакции с помощью хладоагента от металлической стенки, отделяющей катализаторную зону, о т л и 5 чающийся тем, что, с целью упрощения технологии и сохранения постоянно высокой селективности процесса при длительном сроке службы катализатора, процесс ведут при подаче масляного альдегида в ката|г лизаторную зону в количестве 1,4-5,0 м³/м²ч, при этом количество альдегида определяют как отношение подаваемого объема альдегида, в пересчете на жидкий альдегид, к-поперечному сечению катализаторной зоны, не 15 заполненной катализатором, а количество водорода в катализаторной зоне приведенное к нормальным условиям, поддерживают в 800—1800 раз превышающее количество альдегида при отношении величины охлаждающей 20 поверхности металлической стенки к объему катализаторной зоны, равным 60-400 м²/м³ и сопротивлении передаче тепла от охлаждаемой поверхности металлической стенки к хла• доагенту, равном 0,5-10^-3 - 4,0·10~³- м² · 25 . ч град/ккал.
2. 2. Способ поп. 1, отличающийс я тем, что количество альдегида в катализаторной зоне поддерживают равным 2,5 30 4,0 м^э/м²· ч, а количество водорода - в

   1000-1200 раз превышающее количество альдегида.
3. 3. Способ поп. 1, отпичающий- с я тем, что процесс ведут при отношении вели чины охлаждающей поверхности металлической стенки к объему катализаторной зоны, равном 800-200 м²/м³.
4. 4. Способ поп. 1, отличающийс я тем, что процесс ведут при сопротивлении передаче тепла от охлаждаемой поверхности металлической стенки к хладоагенту, равном

   1,2 40^-3 -3,0 ΊΟ^-3 м²· ч «град/ккал.