Способ получения изопрена

1. Способ получения изопрена жидкофазной дегидратацией 3-метил-1,3-бутандиола в водном растворе в присутствии кислотного катализатора при 80-150°С в присутствии углеводородного растворителя, отличающийся тем, что, с целью повышения выхода целевого продукта, процесс проводят в присутствии триметилкарбинола.
2. Способ по п 1, отличающийся тем, что триметилкарбинол используют в количестве 2 200 мас. от исходного 3-метил-1,3-бутандиола.

Настоящее изобретение относится к нефтехимии, конкретно к способу получения изопрена из 3-метил-1,3-бутандиола (МБД).
Изопрен представляет интерес как полупродукт разнообразных нефтехимических процессов, в частности мономер в производстве синтетического каучука.
Известен способ получения изопрена дегидратацией МБД в газовой фазе в токе водяного пара и инертного газа в присутствии кислого катализатора при температуре 200-300^oС. Выход изопрена достигает 99% [1]
Однако данный способ обладает рядом существенных недостатков. В частности, высокая температура проведения процесса (200-300^oС) связана со значительными энергозатратами на подогрев пара, разбавителя и проточного реактора. Кроме того, следует отметить непродолжительный срок службы применяемых гетерогенных катализаторов, цикличность их работы, необходимость регенерации. За счет специфики процесса (температура, проток пара и инертного разбавителя) усложняется и аппаратурное оформление процесса.
Наиболее близким по технической сущности является способ получения изопрена жидкостной дегидратацией 3-метил-1,3-бутандиола (МБА) в водном растворе в присутствии кислотного катализатора и углеводородного растворителя при температуре 80-150^oС.
Процесс проводят под давлением 1-40 атм,при объемном соотношении растворитель-водный раствор МБД, равном 0,5^oC1 20^oC1, концентрации кислотного катализатора (минеральные и органические кислоты, кислые соли, ионообменные смолы) в водном растворе 0,1-50 мас. В качестве растворителя используют углеводороды (октан, гексан, толуол, бензол, тетралин и др.), их смеси с бензином, керосином, лигроином и др. Выход изопрена составляет 85-90 мол. на превращенный МБД, превращение МБД 99-99% [2]
Недостатком известного способа является недостаточно высокий выход изопрена на превращенный МБД.
Целью изобретения является повышение выхода изопрена.
Поставленная цель достигается описываемым способом получения изопрена жидкофазной дегидратацией 3-метил-1,3-бутандиола в водном растворе в присутствии кислотного катализатора, углеводородного растворителя и триметилкарбинола при температуре 80-150^oC.
Предпочтительным количеством триметилкарбинола является 2-200 мас. от исходного 3-метил-1,3-бутандиола.
Процесс проводят при температуре 80-150^oС, более предпочтительной является 100-120^o, давлении 1-40 атм, объемном соотношении растворитель водный раствор МБД, равном 0,5:20:1, концентрации кислотного катализатора (минеральные и органические кислоты, кислые соли, ионообменные смолы) в водном растворе 0,1-50 мас. В качестве растворителя используют индивидуальные углеводороды и их различные смеси.
В предлагаемом способе при превращении МБД 90-99% выход изопрена составляет 92-94 мол. Триметилкарбинол на глубину 98-99% дегидратируется в изобутилен с селективностью 95-99%
Анализ водного слоя проводился на серийном хроматографе ЛХМ-7А с детектором по теплопроводности и программированием температуры от 50 до 200^oС со скоростью 7 град/мин. Колонка длиной 2 м заполнялась носителем полисорб-1, на который наносилась жидкая фаза полиэтиленгликольадипинат- в количестве 3% от веса носителя.
Анализ масляного слоя проводился также на хроматографе ЛХМ-7А с детектором по теплопроводности и программированием температуры от 30 до 180^oС со скоростью 9 град/мин. Колонка длиной 2 м заполнялась носителем ( целит-545), на который наносилась жидкая фаза нитрилдиметилсиликоновый каучук в количестве 10% от веса носителя.
Погрешность газохроматографического определения продуктов дегидратации МБД составила 1-2% относительных.
Во всех случаях после проведения экспериментов из масляного слоя ректификацией на колонке 20 теор. тарелок при атмосферном давлении выделяли изопрен. Приемник для изопропена охлаждался смесью ацетона с углекислотой. При данной методике потери изопрена не превышали 0,1 г.
Преимуществами предлагаемого способа по сравнению с известными являются более высокий выход изопрена, возможность одновременного получения изопрена и изобутилена в одном реакторе. При наиболее рациональном способе получения исходного МБД из формальдегида и изобутилена необходимое количество изобутилена может быть получено из триметилкарбинола в одном реакторе одновременно с получением изопрена из МБД, что унифицирует процесс в целом.
Пример 1. В автоклав с мешалкой и электрообогревом помещают 538,0 г водного раствора, содержащего 18,0 мас. щавелевой кислоты, добавляют 60,0 г МБД, 1,2 г триметилкарбинола и 520 г толуола. Смесь перемешивают при 105^oС в течение 2 ч, давление в автоклаве составляет 5 атм. После охлаждения автоклава получают 599,1 г водного раствора состава, мас. МБД 0,35; щавелевая кислота 17,3; побочные продукты 0,19; вода остальное, и 560,1 г масляного слоя состава, мас. изопрен 6,23; изобутилен 0,1; побочные продукты 0,54; толуол остальное. Из масляного слоя ректификацией выделяют 34,9 г изопрена. Превращение МБД составляет 96,7% выход изопрена на превращенный МБД 92,0 мол.
Пример 2. Поступают аналогично примеру 1 триметилкарбинол берут в количестве 120,0 г. Давление в автоклаве 20 атм. Превращение МБД составляет 97,1% выход изопрена на превращенный МБД 94,3 мол. В автоклав с мешалкой и электрообогревом помещают 140,0 г водного раствора, содержащего 2,0 мас. серной кислоты, добавляют 30,0 г МБД, 30,0 г триметилкарбинола и 360,0 г бензина (фракция 62-140^oС). Смесь перемешивают при 115^oС в течение 120 мин, давление в автоклаве составляет 25 атм.
После охлаждения автоклава получают 160,7 г водного раствора, содержащего, мас. МБД 0,06; триметилкарбинол 0,03; серная кислота 1,74; побочные продукты 0,44; вода остальное, и 399,0 г масляного слоя состава,мас. изопрен 4,6; изобутилен 5,63; побочные продукты 0,33; бензин остальное. Из масляного слоя ректификацией выделяют 22,4 г изобутилена и 18,3 г изопрена. Превращение МБД составляет 99,6% выход изопрена на превращенный МБД 93,5 мол.
1. Способ получения изопрена жидкофазной дегидратацией 3-метил-1,3-бутандиола в водном растворе в присутствии кислотного катализатора при 80-150°С в присутствии углеводородного растворителя, отличающийся тем, что, с целью повышения выхода целевого продукта, процесс проводят в присутствии триметилкарбинола.
2. Способ по п 1, отличающийся тем, что триметилкарбинол используют в количестве 2 - 200 мас.% от исходного 3-метил-1,3-бутандиола.