WO2019117759A1 - Single-stage method of butadiene production - Google Patents

Single-stage method of butadiene production Download PDF

Info

Publication number
WO2019117759A1
WO2019117759A1 PCT/RU2018/050159 RU2018050159W WO2019117759A1 WO 2019117759 A1 WO2019117759 A1 WO 2019117759A1 RU 2018050159 W RU2018050159 W RU 2018050159W WO 2019117759 A1 WO2019117759 A1 WO 2019117759A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
butadiene
reactor
catalyst
ethanol
synthesis
Prior art date
Application number
PCT/RU2018/050159
Other languages
French (fr)
Russian (ru)
Inventor
Виталий Леонидович СУШКЕВИЧ
Андрей Валентинович СМИРНОВ
Ирина Игоревна ИВАНОВА
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "ЭТБ каталитические технологии" (ООО "ЭТБ КаТ")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью "ЭТБ каталитические технологии" (ООО "ЭТБ КаТ") filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "ЭТБ каталитические технологии" (ООО "ЭТБ КаТ")
Priority to EA201892713A priority Critical patent/EA037702B1/en
Publication of WO2019117759A1 publication Critical patent/WO2019117759A1/en

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C1/00Preparation of hydrocarbons from one or more compounds, none of them being a hydrocarbon
    • C07C1/20Preparation of hydrocarbons from one or more compounds, none of them being a hydrocarbon starting from organic compounds containing only oxygen atoms as heteroatoms
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/50Improvements relating to the production of bulk chemicals
    • Y02P20/584Recycling of catalysts

Definitions

  • the invention relates to the field of petrochemistry, the synthesis of basic monomers for rubbers, technologies based on the use of renewable resources.
  • the present invention relates to the field of one-step process for the production of butadiene from ethanol on a solid catalyst.
  • the process of obtaining butadiene from ethanol on a solid catalyst is usually carried out on a fixed bed of catalyst at elevated temperature and low pressure. Similar methods are described, for example, in the following sources: KR 2014/050 531 A; US20160145171 Al; WO 2014180778 Al; WO2014199348 AZ; RU 2440962 and RU 2514425.
  • the task and the technical result of the present invention is to develop a one-step process for the synthesis of butadiene from ethanol and mixtures of ethanol with butadiene precursors, ensuring a high yield of butadiene per unit mass of the catalyst and a sufficient period of catalyst operation before regeneration while maintaining the heat transfer efficiency during the reaction.
  • the proposed process involves the use of both a single partitioned reactor and several reactors for the synthesis of butadiene with a moving catalyst bed, thereby maintaining different conditions in each of the reactors. This allows you to achieve higher, compared with the known solutions, the values of activity, stability and duration of the catalyst.
  • FIG. 1 shows a block diagram of an installation for the synthesis of butadiene, consisting of several (in this scheme, four) reactors with a moving catalyst bed. Each reactor is equipped with a raw material preheater and an internal heating system. The spent catalyst is fed to the regeneration unit with an oxygen-containing gas. The reaction products are separated on the column into recyclable, light and heavy, from which commercial butadiene is further separated.
  • butadiene is carried out from raw materials containing ethanol, preferably, from 70 to 90 May. % ethanol.
  • the remaining components can be acetaldehyde, ethyl ether, ethyl acetate, butanol-1, or other molecules containing 4 carbon atoms and can be converted to butadiene.
  • the synthesis of butadiene is carried out at elevated temperatures, preferably from 280 to 350 ° C.
  • the synthesis is carried out at a slight overpressure, preferably from 1.2 to 2 atm.
  • butadiene is carried out in a single reactor, along the length of which several devices are installed to introduce raw materials, or in several reactors connected in series, to the input of which raw materials of different composition can be supplied. There are no specific requirements for the design of these devices and reactors, it is only important that they ensure the constancy of the linear flow rate of the raw material, the composition of the mixture and its uniform distribution throughout the diameter of the reactor, as well as uniform heating of the entire apparatus.
  • the catalyst for the synthesis of butadiene may be, for example, described in patent RET 2440962.
  • the catalyst for the synthesis of butadiene must have high activity and selectivity in the synthesis of butadiene from ethanol. Also, the catalyst must have a shape and strength, allowing it to be used in a moving layer.
  • the synthesis of butadiene is carried out in a moving bed, and the raw materials for the production of butadiene must be fed upward along the length of the entire reactor. Should Note that this method of feeding raw materials into the reactor (or reactors) does not impose restrictions on the reactor and / or its internal structure. It is possible to use several raw material supply devices placed at different levels. In this case, the reaction products, including butadiene, should be removed from the top of the reactor.
  • the deactivated catalyst after passing through the reactor or all reactors in the case of using more than one reactor, is fed to the regeneration unit, where it is regenerated with a hot oxygen-containing gas. The regenerated catalyst is again sent to the butadiene synthesis reactor.
  • the heat required to maintain the reaction is supplied, including using a hot, freshly regenerated catalyst.
  • the rest of the heat can be supplied by the coolant pumped through the annular space of the reactors, and / or by heating the raw materials entering each of the reactors, including their different zones.
  • the catalyst should preferably have a spherical shape and high resistance to abrasion and fracture as the catalyst moves through the reactors.
  • the process of obtaining butadiene from ethanol is carried out on a pilot plant with a moving catalyst bed, the reactor of which is equipped with four raw material input devices evenly spaced along the height of the reactor.
  • the height of the reactor is 2000 mm
  • the volume of catalyst loaded into the reactor is 8 dm 3
  • the total volume of the catalyst circulating in the installation is 20 dm 3 .
  • the catalyst described in patent RU 2440962 and prepared in the form of a ball catalyst with a close to ideal shape of spheres is used.
  • ethanol containing 1 mass% acetaldehyde is fed to the top of the reactor, 3 mass% acetaldehyde to the next, 5 mass% acetaldehyde and then 10 mass% acetaldehyde to the bottom.
  • the reaction products are cooled, condensed and analyzed by gas chromatography and titration on water according to Fisher.
  • the synthesis process is carried out at a temperature of 320 ° C and a pressure of 1.2 bar (abs.).
  • the total load on the reactor raw materials is 1.57 kg / h, of which 1.35 kg / h of ethanol, 0.07 kg / h of water and 0.15 kg / h of acetaldehyde.
  • the catalyst is regenerated in a regenerator, where the spent catalyst is fed from the lowest point of the butadiene synthesis reactor.
  • a heated oxygen-containing gas is supplied, usually air diluted with nitrogen or another inert gas, and the regenerative gas is vented from above.
  • the regeneration temperature is maintained at about 500 ° C, but not more than 550 ° C, which makes it possible to completely restore the activity of the catalyst.
  • the catalyst is fed to the butadiene synthesis reactor from ethanol via an elevator.
  • the calculation of process indices is performed by averaging the conversion values and process selectivity over three days.
  • the process of obtaining butadiene from ethanol is carried out on a pilot plant with a fixed catalyst bed, the reactor of which is equipped with four input devices evenly spaced along the height of the reactor.
  • the height of the reactor is 2000 mm
  • the volume of the loaded catalyst is 8 dm 3 .
  • the catalyst described in patent RU 2440962 and prepared in the form of a ball catalyst is used.
  • 1.35 kg / h of ethanol, 0.07 kg / h of water and 0.15 kg / h of acetaldehyde are fed to the lower point of the reactor.
  • the synthesis process is carried out at a temperature of 320 ° C and a pressure of 1.2 bar (abs.).
  • the feed supply is stopped, all the reactor inlets are flushed with nitrogen and regeneration begins. All inputs to the reactor are supplied with heated oxygen-containing gas, usually air, diluted with nitrogen. By regulating the temperature of the oxygen-containing gas, its flow rate and oxygen concentration, the reactor is heated to a temperature of 500 ° C, but not more than 550 ° C, which allows the catalyst activity to be fully restored.
  • heated oxygen-containing gas usually air, diluted with nitrogen.
  • the process of obtaining butadiene from ethanol is carried out as described in Example 1, but ethanol containing 3 mass% acetaldehyde is fed to the upper point of the reactor, to the next 5 mass% acetaldehyde, then 10 mass% acetaldehyde and to the bottom 15 mass% acetaldehyde.
  • the total reactor load for raw materials is 1.56 kg / h, of which 1.15 kg / h of ethanol, 0.06 kg / h of water and 0.35 kg / h of acetaldehyde.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)

Abstract

The invention relates to gas-phase synthesis of butadiene from ethanol or from a mixture of ethanol and butadiene precursors such as acetaldehyde. A production method includes transforming ethanol, or a mixture of ethanol with acetaldehyde or other butadiene precursors under conditions of continuous and batch feed of raw material of various composition in a reactor with a moving catalyst layer. The invention makes it possible to provide a high yield of butadiene per unit of mass of catalyst and sufficient catalyst service life until regeneration while maintaining heat transfer efficiency during the reaction.

Description

ОДНОСТАДИЙНЫЙ СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ БУТАДИЕНА  SINGLE-STAGE METHOD FOR BUTADIENE RECEIVING
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ TECHNICAL FIELD
Изобретение относится к области нефтехимии, синтеза базовых мономеров для каучуков, технологий, основанных на использовании возобновляемых ресурсов. Более подробно, настоящее изобретение относится к области одностадийного процесса получения бутадиена из этанола на твердом катализаторе.  The invention relates to the field of petrochemistry, the synthesis of basic monomers for rubbers, technologies based on the use of renewable resources. In more detail, the present invention relates to the field of one-step process for the production of butadiene from ethanol on a solid catalyst.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ  BACKGROUND
Процесс получения бутадиена из этанола на твердом катализаторе обычно проводится на неподвижном слое катализатора при повышенной температуре и низком давлении. Подобные способы описаны, например, в следующих источниках: KR 2014/050 531 A; US20160145171 Al; WO 2014180778 Al; WO2014199348 АЗ; RU 2440962 и RU 2514425.  The process of obtaining butadiene from ethanol on a solid catalyst is usually carried out on a fixed bed of catalyst at elevated temperature and low pressure. Similar methods are described, for example, in the following sources: KR 2014/050 531 A; US20160145171 Al; WO 2014180778 Al; WO2014199348 AZ; RU 2440962 and RU 2514425.
В известных решениях для синтеза бутадиена из этанола используются стационарные (неподвижные) катализаторы, обеспечивающие недостаточный выход бутадиена на единицу массы катализатора. Кроме этого, известные катализаторы не обеспечивают достаточный срок работы до регенерации. Также важным недостатком всех описанных до этого способов получения бутадиена из этанола является применение реаторов, требующих подвода тепла, необходимого для реакции, через стенки самого реактора, что приводит к снижению эффективности теплопередачи.  In the known solutions for the synthesis of butadiene from ethanol, stationary (fixed) catalysts are used to ensure an insufficient yield of butadiene per unit mass of catalyst. In addition, the known catalysts do not provide sufficient operation time before regeneration. Also an important disadvantage of all previously described methods for producing butadiene from ethanol is the use of reactors requiring the supply of heat required for the reaction through the walls of the reactor itself, which leads to a decrease in the efficiency of heat transfer.
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ  DISCLOSURE OF INVENTION
Задачей и техническим результатом настоящего изобретения является разработка одностадийного процесса синтеза бутадиена из этанола и смесей этанола с прекурсорами бутадиена, обеспечивающего высокий выход бутадиена на единицу массы катализатора и достаточный срок работы катализатора до регенерации при сохранении эффективности теплопередачи в процессе реакции.  The task and the technical result of the present invention is to develop a one-step process for the synthesis of butadiene from ethanol and mixtures of ethanol with butadiene precursors, ensuring a high yield of butadiene per unit mass of the catalyst and a sufficient period of catalyst operation before regeneration while maintaining the heat transfer efficiency during the reaction.
Указанная техническая задача решается за счет применения дробной подачи сырья по длине реактора и проведением реакции в движущемся слое катализатора. За счет применения дробной подачи сырья с разным содержанием прекурсоров бутадиена, например, ацетальдегида, удается увеличить выход бутадиена, а проведение реакции в движущемся слое позволяет проводить синтез бутадиена в постоянном режиме не прерывая цикл синтеза циклом регенерации. В предлагаемом циклическом режиме подача тепла, необходимого для реакции, частично осуществляется за счет подачи горячего свежерегенерированного катализатора в движущийся поток, что существенно увеличивает теплопередачу и снижает материальные затраты на изготовление реакторов синтеза бутадиена. This technical problem is solved by applying a fractional feed of raw materials along the length of the reactor and carrying out the reaction in a moving bed of catalyst. Through the use of fractional feedstock with different content of precursors of butadiene, for example, acetaldehyde, it is possible to increase the yield of butadiene, and carrying out the reaction in a moving layer allows the synthesis of butadiene in a constant mode without interrupting the synthesis cycle with a regeneration cycle. In the proposed cyclic mode, the heat required for the reaction is partially supplied by supplying a hot freshly regenerated catalyst to the moving stream, which significantly increases heat transfer and reduces material costs for the manufacture of butadiene synthesis reactors.
Предлагаемый процесс предусматривает использование как одного секционированного реактора, так и нескольких реакторов синтеза бутадиена с движущимся слоем катализатора, за счет чего возможно поддержание разных условий в каждом из реакторов. Это позволяет достичь более высоких, по сравнению с известными решениями, значений активности, стабильности и длительности работы катализатора.  The proposed process involves the use of both a single partitioned reactor and several reactors for the synthesis of butadiene with a moving catalyst bed, thereby maintaining different conditions in each of the reactors. This allows you to achieve higher, compared with the known solutions, the values of activity, stability and duration of the catalyst.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ  BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
На Фиг. 1 представлена блок-схема установки синтеза бутадиена, состоящая из нескольких (в данной схеме - четырех) реакторов с движущимся слоем катализатора. Каждый реактор оснащен подогревателем сырья и системой внутреннего обогрева. Отработанный катализатор подается на узел регенерации кислород-содержащим газом. Продукты реакции разделяются на колонне на рециркулируемые, легкие и тяжелые, из которых далее выделяется товарный бутадиен.  FIG. 1 shows a block diagram of an installation for the synthesis of butadiene, consisting of several (in this scheme, four) reactors with a moving catalyst bed. Each reactor is equipped with a raw material preheater and an internal heating system. The spent catalyst is fed to the regeneration unit with an oxygen-containing gas. The reaction products are separated on the column into recyclable, light and heavy, from which commercial butadiene is further separated.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ  IMPLEMENTATION OF THE INVENTION
Синтез бутадиена ведется из сырья, содержащего этанол, предпочтительно, от 70 до 90 мае. % этанола. Остальными компонентами могут быть ацетальдегид, этиловый эфир, этилацетат, бутанол- 1 либо другие молекулы, содержащие 4 атома углерода и способные превращаться в бутадиен.  The synthesis of butadiene is carried out from raw materials containing ethanol, preferably, from 70 to 90 May. % ethanol. The remaining components can be acetaldehyde, ethyl ether, ethyl acetate, butanol-1, or other molecules containing 4 carbon atoms and can be converted to butadiene.
Синтез бутадиена ведется при повышенной температуре, предпочтительно от 280 до 350°С. Синтез ведется при небольшом избыточном давлении, предпочтительно от 1,2 до 2 атм.  The synthesis of butadiene is carried out at elevated temperatures, preferably from 280 to 350 ° C. The synthesis is carried out at a slight overpressure, preferably from 1.2 to 2 atm.
Синтез бутадиена осуществляется в одном реакторе, по длине которого установлены несколько устройств для ввода сырья, либо в нескольких последовательно соединенных реакторах, на вход которых может подаваться сырье разного состава. Нет каких-либо определенных требований к конструкции этих устройств и реакторов, важно лишь то, чтобы они позволяли обеспечивать постоянство линейной скорости потока сырья, заданный состав смеси и ее равномерное распределение по диаметру реактора, а также равномерный нагрев всего объема аппарата.  The synthesis of butadiene is carried out in a single reactor, along the length of which several devices are installed to introduce raw materials, or in several reactors connected in series, to the input of which raw materials of different composition can be supplied. There are no specific requirements for the design of these devices and reactors, it is only important that they ensure the constancy of the linear flow rate of the raw material, the composition of the mixture and its uniform distribution throughout the diameter of the reactor, as well as uniform heating of the entire apparatus.
Катализатором синтеза бутадиена может быть, например, описанный в патенте RET 2440962. Катализатор синтеза бутадиена должен обладать высокой активностью и селективностью в процессе синтеза бутадиена из этанола. Также катализатор должен иметь форму и прочность, позволяющую использовать его в движущемся слое.  The catalyst for the synthesis of butadiene may be, for example, described in patent RET 2440962. The catalyst for the synthesis of butadiene must have high activity and selectivity in the synthesis of butadiene from ethanol. Also, the catalyst must have a shape and strength, allowing it to be used in a moving layer.
Процесс синтеза бутадиена проводится в движущемся слое, при этом сырье для получения бутадиена должно подаваться снизу вверх по длине всего реактора. Следует отметить, что указанный способ подачи сырья в реактор (или реакторы) не накладывает ограничения на реактор и/или его внутреннее устройство. Возможно применения размещенных на разных уровнях нескольких устройств подачи сырья. При этом продукты реакции, включая бутадиен, должны отводиться сверху реактора. Дезактивированный катализатор, после прохождения реактора или всех реакторов в случае использования более одного реактора, подается в регенерационный узел, где происходит его регенерация горячим кислород-содержащим газом. Регенерированный катализатор снова направляется в реактор синтеза бутадиена. При этом тепло, необходимое для поддержания реакции подводится, в том числе, с помощью горячего свежерегенерированного катализатора. Остальное тепло может подводится за счет теплоносителя, прокачиваемого через межтрубное пространство реакторов, и/или за счет подогрева сырья, поступающего в каждый из реакторов, в том числе в разные их зоны. При проведении реакции в движущемся слое катализатор должен предпочтительно иметь сферическую форму и высокую стойкость к истиранию и разрушению при продвижении катализатора через реакторы. The synthesis of butadiene is carried out in a moving bed, and the raw materials for the production of butadiene must be fed upward along the length of the entire reactor. Should Note that this method of feeding raw materials into the reactor (or reactors) does not impose restrictions on the reactor and / or its internal structure. It is possible to use several raw material supply devices placed at different levels. In this case, the reaction products, including butadiene, should be removed from the top of the reactor. The deactivated catalyst, after passing through the reactor or all reactors in the case of using more than one reactor, is fed to the regeneration unit, where it is regenerated with a hot oxygen-containing gas. The regenerated catalyst is again sent to the butadiene synthesis reactor. In this case, the heat required to maintain the reaction is supplied, including using a hot, freshly regenerated catalyst. The rest of the heat can be supplied by the coolant pumped through the annular space of the reactors, and / or by heating the raw materials entering each of the reactors, including their different zones. When carrying out the reaction in a moving bed, the catalyst should preferably have a spherical shape and high resistance to abrasion and fracture as the catalyst moves through the reactors.
Ниже приведены примеры, иллюстрирующие осуществление изобретения и достижение технического результата по сравнению с известными способами получения бутадиена.  Below are examples illustrating the implementation of the invention and the achievement of the technical result in comparison with the known methods for producing butadiene.
Пример 1  Example 1
Процесс получения бутадиена из этанола проводят на пилотной установке с движущимся слоем катализатора, реактор которой снабжен четырьям устройствами ввода сырья, расположенными равномерно по высоте реактора. Высота реактора составляет 2000 мм, объем загружаемого в реактор катализатора 8 дм3, суммарный объем катализатора, циркулирующего в установке - 20 дм3. Используется катализатор, описанный в патенте RU 2440962, и приготовленного в виде шарикового катализатора с близкой к идеальной формой сфер. В процессе синтеза бутадиена, в верхнюю точку реактора подают этанол, содержащий 1 масс% ацетальдегида, в следующую - 3 масс% ацетальдегида, далее 5 масс% ацетальдегида и в нижнюю 10 масс% ацетальдегида. Продукты реакции охлаждаются, конденсируются и анализируются методами газовой хроматографии и титрованием на воду по Фишеру. Процесс синтеза проводится при температуре 320° С и давлении 1,2 бар (абс.). Суммарная нагрузка на реактор по сырью составляет 1,57 кг/час, из них 1,35 кг/час этанола, 0,07 кг/час воды и 0,15 кг/час ацетальдегида. The process of obtaining butadiene from ethanol is carried out on a pilot plant with a moving catalyst bed, the reactor of which is equipped with four raw material input devices evenly spaced along the height of the reactor. The height of the reactor is 2000 mm, the volume of catalyst loaded into the reactor is 8 dm 3 , the total volume of the catalyst circulating in the installation is 20 dm 3 . The catalyst described in patent RU 2440962 and prepared in the form of a ball catalyst with a close to ideal shape of spheres is used. In the process of butadiene synthesis, ethanol containing 1 mass% acetaldehyde is fed to the top of the reactor, 3 mass% acetaldehyde to the next, 5 mass% acetaldehyde and then 10 mass% acetaldehyde to the bottom. The reaction products are cooled, condensed and analyzed by gas chromatography and titration on water according to Fisher. The synthesis process is carried out at a temperature of 320 ° C and a pressure of 1.2 bar (abs.). The total load on the reactor raw materials is 1.57 kg / h, of which 1.35 kg / h of ethanol, 0.07 kg / h of water and 0.15 kg / h of acetaldehyde.
Регенерация катализатора производится в регенераторе, куда подается отработанный катализатор из нижней точки реактора синтеза бутадиена. В регенератор подают нагретый кислород-содержащий газ, обычно воздух, разбавленный азотом или другим инертным газом, при этом отвод регенераторного газа производят сверху. Регулированием температуры кислород-содержащего газа, его расхода и концентрацией кислорода поддерживают температуру регенерации около 500С, но не более 550С, что позволяет полностью восстановить активность катализатора. Такой метод регенерации с подачей кислород-содержащего газа в отдельный регенератор установки с движущимся слоем катализатора позволяет уменьшить время, затрачиваемое на регенерацию, и избежать локальных перегревов, свойственных для регенерации неподвижного слоя катализатора. The catalyst is regenerated in a regenerator, where the spent catalyst is fed from the lowest point of the butadiene synthesis reactor. To the regenerator A heated oxygen-containing gas is supplied, usually air diluted with nitrogen or another inert gas, and the regenerative gas is vented from above. By regulating the temperature of the oxygen-containing gas, its flow rate and oxygen concentration, the regeneration temperature is maintained at about 500 ° C, but not more than 550 ° C, which makes it possible to completely restore the activity of the catalyst. This method of regeneration with the supply of oxygen-containing gas to a separate regenerator of the unit with a moving catalyst bed allows to reduce the time spent on regeneration and to avoid local overheating characteristic of the regeneration of the fixed catalyst layer.
После окончания регенерации катализатор с помощью элеватора поступает в реактор синтеза бутадиена из этанола. Расчет показателей процесса производят усредняя значения конверсии и селективности процесса за трое суток.  After the regeneration is completed, the catalyst is fed to the butadiene synthesis reactor from ethanol via an elevator. The calculation of process indices is performed by averaging the conversion values and process selectivity over three days.
Пример 2 (сравнительный).  Example 2 (comparative).
Процесс получения бутадиена из этанола проводят на пилотной установке с неподвижным слоем катализатора, реактор которой снабжен четырьям устройствами ввода, расположенными равномерно по высоте реактора. Высота реактора составляет 2000 мм, объем загружаемого катализатора 8 дм3. Используется катализатор, описанный в патенте RU 2440962, и приготовленного в виде шарикового катализатора. В процессе синтеза бутадиена в нижнюю точку реактора подают 1,35 кг/час этанола, 0,07 кг/час воды и 0,15 кг/час ацетальдегида. Процесс синтеза проводится при температуре 320 С и давлении 1,2 бар (абс.). The process of obtaining butadiene from ethanol is carried out on a pilot plant with a fixed catalyst bed, the reactor of which is equipped with four input devices evenly spaced along the height of the reactor. The height of the reactor is 2000 mm, the volume of the loaded catalyst is 8 dm 3 . The catalyst described in patent RU 2440962 and prepared in the form of a ball catalyst is used. In the process of butadiene synthesis, 1.35 kg / h of ethanol, 0.07 kg / h of water and 0.15 kg / h of acetaldehyde are fed to the lower point of the reactor. The synthesis process is carried out at a temperature of 320 ° C and a pressure of 1.2 bar (abs.).
После снижения активности катализатора на 25% подачу сырья прекращают, все вводы реактора продувают азотом и начинают регенерацию. Во все вводы в реактор подают нагретый кислород-содержащий газ, обычно воздух, разбавленный азотом. Регулированием температуры кислород-содержащего газа, его расхода и концентрацией кислорода достигают разогрева реактора до температуры 500С, но не более 550С, что позволяет полностью восстановить активность катализатора.  After reducing the catalyst activity by 25%, the feed supply is stopped, all the reactor inlets are flushed with nitrogen and regeneration begins. All inputs to the reactor are supplied with heated oxygen-containing gas, usually air, diluted with nitrogen. By regulating the temperature of the oxygen-containing gas, its flow rate and oxygen concentration, the reactor is heated to a temperature of 500 ° C, but not more than 550 ° C, which allows the catalyst activity to be fully restored.
После окончания регенерации катализатора, которую контролируют по содержанию оксидов углерода в регенераторном газе, подачу кислород-содержащего газа прекращают, реактор продувают холодным азотом до достижения температуры 320С, и начинают подачу сырья. Расчет показателей процесса производят усредняя значения конверсии и селективности процесса за трое суток, учитывая при этом время, затраченное на регенерацию. Этот пример отображает возможности процесса при использовании неподвижного слоя катализатора без дробной подачи сырья в синтезе бутадиена из этанола с регенерацией. After the completion of catalyst regeneration, which is controlled by the content of carbon oxides in the regenerator gas, the supply of oxygen-containing gas is stopped, the reactor is rinsed with cold nitrogen until the temperature reaches 320 ° C, and the supply of raw materials is started. The calculation of process indicators is made by averaging the conversion values and process selectivity over three days, taking into account the time spent on regeneration. This example reflects the capabilities of the process when using a fixed catalyst bed without a fractional feed of raw materials in the synthesis of butadiene from ethanol with regeneration.
Пример 3.  Example 3
Процесс получения бутадиена из этанола ведут как описано в примере 1, но в верхнюю точку реактора подают этанол, содержащий 3 масс% ацетальдегида, в следующую - 5 масс% ацетальдегида, далее 10 масс% ацетальдегида и в нижнюю 15 масс% ацетальдегида. Суммарная нагрузка на реактор по сырью составляет 1,56 кг/час, из них 1,15 кг/час этанола, 0,06 кг/час воды и 0,35 кг/час ацетальдегида.  The process of obtaining butadiene from ethanol is carried out as described in Example 1, but ethanol containing 3 mass% acetaldehyde is fed to the upper point of the reactor, to the next 5 mass% acetaldehyde, then 10 mass% acetaldehyde and to the bottom 15 mass% acetaldehyde. The total reactor load for raw materials is 1.56 kg / h, of which 1.15 kg / h of ethanol, 0.06 kg / h of water and 0.35 kg / h of acetaldehyde.
Пример 4.  Example 4
Процесс получения бутадиена из этанола ведут как описано в примере 1, но в верхнюю точку реактора подают этанол, содержащий  The process of obtaining butadiene from ethanol is carried out as described in Example 1, but ethanol containing
1 масс% ацетальдегида,  1 mass% acetaldehyde,
5.5 масс% диэтилового эфира,  5.5 mass% diethyl ether,
1.5 масс% бутанола- 1,  1.5 wt% butanol- 1,
2 масс% этилацетата  2 mass% ethyl acetate
в следующую -next -
3 масс% ацетальдегида, 3 mass% acetaldehyde,
3.5 масс% диэтилового эфира,  3.5 wt% diethyl ether,
0,5 масс% бутанола- 1,  0.5 wt% butanol- 1,
2 масс% этилацетата  2 mass% ethyl acetate
далее Further
5 масс% ацетальдегида,  5 mass% acetaldehyde,
1.5 масс% диэтилового эфира,  1.5 mass% diethyl ether,
0,5 масс% этилацетата  0.5 wt% ethyl acetate
и в нижнюю and in the bottom
10 масс% ацетальдегида,  10 mass% acetaldehyde,
Суммарная нагрузка на реактор по сырью составляет 1,58 кг/час, из них 1,09 кг/час этанола, 0,08 кг/час воды, 0,15 кг/час ацетальдегида, 0,15 кг/час диэтилового эфира, 0,08 кг/час этилацетата и 0,03 кг/час бутанола- 1 .  The total reactor load for raw materials is 1.58 kg / hour, of which 1.09 kg / hour of ethanol, 0.08 kg / hour of water, 0.15 kg / hour of acetaldehyde, 0.15 kg / hour of diethyl ether, 0 , 08 kg / h of ethyl acetate and 0.03 kg / h of butanol-1.
Пример 5.  Example 5
Процесс получения бутадиена из этанола ведут как описано в примере 1, но синтез бутадиена проводят при температуре 280С.  The process of obtaining butadiene from ethanol is carried out as described in example 1, but the synthesis of butadiene is carried out at a temperature of 280 ° C.
Пример 6. Процесс получения бутадиена из этанола ведут как описано в примере 1, но синтез бутадиена проводят при давлении 2 бар (абс). Example 6 The process of obtaining butadiene from ethanol is carried out as described in example 1, but the synthesis of butadiene is carried out at a pressure of 2 bar (abs).
Показатели процесса для всех описанных примеров просуммированы в таблице 1. Таблица 1. Показатели процесса синтеза бутадиена за 72 часа.  The process indicators for all the examples described are summarized in Table 1. Table 1. Indicators of the process for the synthesis of butadiene in 72 hours.
Figure imgf000008_0001
Figure imgf000008_0001
Таким образом, представленные примеры подтверждают возможность осуществление способа получения бутадиена в одну стадию в условиях непрерывной и дробной подачи сырья разного состава в реакторе с движущимся слоем катализатора с достижением заявленного технического результата, заключающегося в обеспечении высокого выхода бутадиена на единицу массы катализатора и достаточного срока работы катализатора до регенерации при сохранении эффективности теплопередачи в процессе реакции. Thus, the presented examples confirm the possibility of carrying out the method of obtaining butadiene in one stage under the conditions of continuous and fractional supply of raw materials of different composition in a reactor with a moving catalyst bed with the achievement of the stated technical result consisting in providing a high yield of butadiene per unit mass of catalyst and sufficient catalyst life before regeneration while maintaining the efficiency of heat transfer during the reaction.
Хотя настоящее изобретение было подробно описано на примерах вариантов, которые представляются предпочтительными, эти примеры осуществления изобретения приведены только в целях иллюстрации изобретения. Данное описание не должно рассматриваться как ограничивающее объем изобретения, поскольку в описанные этапы способа могут быть внесены изменения, не выходящие за рамки прилагаемой формулы изобретения, направленные на то, чтобы адаптировать их к конкретным условиям или ситуациям. В пределах сферы действия изобретения, которая определяется пунктами формулы изобретения, возможны различные варианты и модификации, включая эквивалентные решения.  Although the present invention has been described in detail with examples of variants that appear to be preferred, these embodiments of the invention are given only for the purpose of illustrating the invention. This description is not to be construed as limiting the scope of the invention, since the steps of the method described may be modified without departing from the scope of the appended claims, in order to adapt them to specific conditions or situations. Within the scope of the invention, which is defined by the claims, various variations and modifications are possible, including equivalent solutions.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ CLAIM
1. Одностадийный способ получения бутадиена, путем конверсии дробно подаваемого сырья, содержащего этанол и/или по меньшей мере один прекурсор бутадиена, в бутадиен в газовой фазе в движущемся в объеме по меньше мере одного реактора синтеза бутадиена слое катализатора, имеющего высокую стойкость к истиранию и разрушению при продвижении через указанный реактор.1. One-step method of obtaining butadiene, by converting a fractionally supplied raw material containing ethanol and / or at least one precursor of butadiene to butadiene in the gas phase in a catalyst bed with at least one butadiene synthesis reactor having a high attrition resistance and destruction when advancing through the specified reactor.
2. Способ по и. 1, в котором используют один секционированный реактор или нескольких реакторов с движущимся слоем катализатора, поддерживающих одинаковые или разные условия реакции синтеза бутадиена. 2. The method according to and. 1, which uses a single partitioned reactor or several reactors with a moving catalyst bed that support the same or different conditions for the reaction of butadiene synthesis.
3. Способ по пи. 1-2, в котором сырье подают снизу вверх, обеспечивая постоянство линейной скорости потока сырья, заданный состав смеси и ее равномерное распределение по диаметру реактора, а также равномерный нагрев всего объема реактора.  3. Method according to pi. 1-2, in which raw materials are fed from the bottom up, ensuring the constancy of the linear flow rate of the raw materials, the specified composition of the mixture and its uniform distribution throughout the diameter of the reactor, as well as uniform heating of the entire reactor volume.
4. Способ по п.З, в котором тепло, необходимое для поддержания реакции подводят, в том числе, за счет подачи горячего свежерегенерированного катализатора в движущийся слой.  4. The method according to p. 3, in which the heat required to maintain the reaction is supplied, including by feeding a freshly regenerated hot catalyst into the moving layer.
5. Способ по и. 1, в котором используют сырье, содержащее этанол, предпочтительно, от 70 до 90 мае. %.  5. The method according to and. 1, which use raw materials containing ethanol, preferably from 70 to 90 May. %
6. Способ по и. 1, в котором в качестве прекурсора бутадиена используют ацетальдегид, этиловый эфир, этилацетат, бутанол- 1 или другие молекулы, содержащие 4 атома углерода и способные превращаться в бутадиен.  6. The method according to and. 1, in which acetaldehyde, ethyl ether, ethyl acetate, butanol-1 or other molecules containing 4 carbon atoms and capable of being transformed into butadiene are used as the precursor of butadiene.
7. Способ по и. 1, в котором конверсию осуществляют при повышенной температуре, предпочтительно от 280 до 350°С.  7. The method according to and. 1, in which the conversion is carried out at elevated temperatures, preferably from 280 to 350 ° C.
8. Способ по и. 1, в котором конверсию осуществляют при небольшом избыточном авлении, предпочтительно от 1,2 до 2 атм.  8. The method according to and. 1, in which the conversion is carried out with a slight excess charge, preferably from 1.2 to 2 atm.
PCT/RU2018/050159 2017-12-15 2018-12-06 Single-stage method of butadiene production WO2019117759A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EA201892713A EA037702B1 (en) 2017-12-15 2018-12-06 Single-stage method of butadiene production

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017144068 2017-12-15
RU2017144068A RU2680828C1 (en) 2017-12-15 2017-12-15 One-step method of obtaining butadiene

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2019117759A1 true WO2019117759A1 (en) 2019-06-20

Family

ID=65632546

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2018/050159 WO2019117759A1 (en) 2017-12-15 2018-12-06 Single-stage method of butadiene production

Country Status (3)

Country Link
EA (1) EA037702B1 (en)
RU (1) RU2680828C1 (en)
WO (1) WO2019117759A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11325873B1 (en) 2021-07-28 2022-05-10 Battelle Memorial Institute Method and system embodiments for converting ethanol to para-xylene and ortho-xylene

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2440962C1 (en) * 2010-07-29 2012-01-27 Общество с ограниченной ответственностью "УНИСИТ" (ООО "УНИСИТ") Single-step method of producing butadiene
CN102942435A (en) * 2012-11-06 2013-02-27 浙江大学 Reaction technology using moving bed technique to convert methanol into propylene
RU2503650C1 (en) * 2012-11-16 2014-01-10 Открытое акционерное общество Научно-исследовательский институт "Ярсинтез" (ОАО НИИ "Ярсинтез") Method of producing butadiene by converting ethanol (versions)

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2440962C1 (en) * 2010-07-29 2012-01-27 Общество с ограниченной ответственностью "УНИСИТ" (ООО "УНИСИТ") Single-step method of producing butadiene
CN102942435A (en) * 2012-11-06 2013-02-27 浙江大学 Reaction technology using moving bed technique to convert methanol into propylene
RU2503650C1 (en) * 2012-11-16 2014-01-10 Открытое акционерное общество Научно-исследовательский институт "Ярсинтез" (ОАО НИИ "Ярсинтез") Method of producing butadiene by converting ethanol (versions)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11325873B1 (en) 2021-07-28 2022-05-10 Battelle Memorial Institute Method and system embodiments for converting ethanol to para-xylene and ortho-xylene
WO2023009619A1 (en) * 2021-07-28 2023-02-02 Battelle Memorial Institute Method and system embodiments for converting ethanol to para-xylene and ortho-xylene
US11851384B2 (en) 2021-07-28 2023-12-26 Battelle Memorial Institute Method and system embodiments for converting ethanol to para-xylene and ortho-xylene

Also Published As

Publication number Publication date
EA201892713A1 (en) 2019-09-30
RU2680828C1 (en) 2019-02-28
EA037702B1 (en) 2021-05-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102326358B1 (en) In situ production method and reaction process of catalyst for producing at least one of toluene, P-xylene and light olefins
US9663426B2 (en) Composite metal catalyst composition, and method and apparatus for preparing 1,4-cyclohexanedimethanol using same
CN103420776B (en) A kind of method preparing methyl cyclopentene
EP2170797B1 (en) Process for converting levulinic acid into pentanoic acid
TWI624463B (en) Method for producing tetrahydrofuran and use of ruthenium catalyst
WO2019117759A1 (en) Single-stage method of butadiene production
CN106673938B (en) A method of cyclopentene is produced by cyclopentadiene selective hydrogenation
CN108794288B (en) Method for preparing low-carbon olefin and co-producing p-xylene
KR101639487B1 (en) Manufacturing apparatus of trans-1,4-cyclohexanedimethanol for simplifying process
CN114478180B (en) Method for lightening heavy aromatic hydrocarbon
KR20130138645A (en) Reactor
CN102050706B (en) Method for serially producing dimethyl ether by dehydrating solid acid catalyzing methanol
JP4041189B2 (en) Method for producing 2-methylnaphthalene
CN1021322C (en) Method for production of cyclohexylamines
CN107531595B (en) Method for producing 1, 4-butanediol and tetrahydrofuran from furan
CN106673951A (en) Method for producing cyclopentene from cyclopentadiene
US20240166576A1 (en) Adiabatically conducted process for the production of 1,3-butadiene from mixtures of ethanol and acetaldehyde
JP6350122B2 (en) Method for producing cyclohexanone and catalyst thereof
CN116217349B (en) Method for coproducing isopropyl ether by MIBK
CN117003607A (en) Method for improving selectivity of preparation of cyclopentylbenzene
JPH0576932B2 (en)
JP4273719B2 (en) Method for producing hexahydrophthalic anhydrides
JPH0717531B2 (en) Method for producing alkyltetralin
JP2020152665A (en) Method for producing isoprene
CN112521244A (en) Method and device for reducing by-products in circulating hydrogen in hydro-static bed reaction system

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 18889841

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

32PN Ep: public notification in the ep bulletin as address of the adressee cannot be established

Free format text: NOTING OF LOSS OF RIGHTS PURSUANT TO RULE 112(1) EPC (EPO FORM 1205N DATED 19.10.2020)

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 18889841

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1