Способ получения изопрена

(51) 6 С 07 С 11/18 йской Федератоварным знак Комитет Ро по патентамг) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ авторскому свидетельству 1(72) Суровцев А.А., Карлов О.П., Казанкина Э,И., Хаскина Н.А., Преображенский Н,А., Румянцев В,Г., Комаров С.М., Орлов Ю.В., Струнников И.ПКруглов Ю.К., Андреев В.А., Скачкова Н.А., Москальцев В.Ф., Орлянский В,В., Скачкова М.А, (56) Авторское свидетельство СССР Х 1216940, кл, С 07 С 11/18, 1983.(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ИЗОПРЕНА (57) Изобретение относится к нефтехимии, в частности к получению изопрена, который используется для получения каучука в органическом синтезе, Цель - упрощение технологии процесса и снижение себестоимости изопрена. Получение ведут путем жидкофазного взаимодействия формальдеги)9) Я 3 (и) 1624937 з) А 1 да с изобутиленом и триметилкарбинолом в присутствии катализатора в системе из двух последовательно соединенных реакторов газлифтного типа. Процесс в первом реакторе ведут в адиабатическом режиме при дополнительной циркуляции реакцион- О ной массы в межтрубном пространстве и подаче в трубное пространство раздельными потоками изобутилена и смеси катализатора с формалином и О триметилкарбинолом, предварительно нагре- ) тых до 75-90 С, Предпочтительно процесс в первом реакторе ведут при 90-105 С и 20-25 атм, а во втором реакторе - в изотермическом режиме при 155-170 С и 15- 19 атм, Выход изопрена на загруженный формальдегид 74,5 мол.%. 2 з, и. ф-лы,Изобретение относится к области нефтехимии, а именно к способам получения изопрена из изобутилена и формальдегида.Изопрен находит широкоеприменение в качестве мономера для получения каучука, по свойствам близкого к натуральному, а также в органическом синтезе.Целью изобретения является упрощение технологии процесса и снижение себестоимости изопрена эа счет снижения металлоемкости оборудования, упрощения его обслуживания и повышения производительности процесса.П р и м е р 1. Синтез изопрена осуществляют на опытной установке производительностью 8 кг/ч изопрена в реакторном блоке, состоящем из двух последовательно соединенных реакторов, выполненных из титана марки ВТ 1-О. Реактор 1 ступени адиабатического типа состоит из корпуса диаметром 120 х 8 мм и высотой 6000 мм. Внутри реактора размещены три трубы диаметром 38 х 2,5 мм длиной 5600 мм, Объем реакционной зоны 51 л. Масса реактора 138,9 кг.Реактор такого же реакционного объема по прототипу содержит 7 трубок, из них 6 с рубашками, две трубные решетки и весит 198,1 кг.В каждую из труб через сопла диаметром 0,8-1 мм подают иэобутилен. в результате чего объем трубного пространства образует подъемную секцию, а межтрубного - отпускную, что обеспечивает внутреннюю циркуляцию реакционной массы. Регулирование температуры в реакторе 1 ступени осуществляют изменением температуры исходных продуктов, подаваемых в реактор.Реактор 11 ступени - изотермического типа, состоит из семи трубок длиной 6000 мм, Шесть трубок диаметром 25 х 2,5 мм имеют рубашки для обогрева паром, седьмая центральная циркуляционная трубка диаметром 38 х 2,5 мм не имеет обогревающей рубашки, Вверху и внизу трубы соединены крышками объемом .8 л. Объем реакционной зоны 26,4 л.В нижней крышке установлено распределительное устройство для равномерного распределения в трубках реактора реакционной массы, поступающей с 1 ступени.В нижнюю часть реактораступени в течение 24 ч подают предварительно смешанные и подогретые до 90 С 196,2 кг формалина (содержание формальдегида 34,41 мас., метанола 9,6 мэс4, остальное - вода и 113,4 кг триметилкарбинолэ - эзеотропа (содержание триметилкэрбинола 85,8 мас.0 , неидентифицировэнных компонентов 1,12 мас., остальное - вода). Одновременно в линию подачи формалина и триметилкарбинола (ТМК) дозируют катализатор;204,45 г Н 2504 и 18,25 г гексэметилентетра 5 мина (уротропина), а также 2,04 г оксиэтилидендифосфоновой кислоты (ОЭДФК) и 240кг рециклового водного слоя, Предварительно подогретый до 90 С изобутилен в количестве 742,56 кг подают отдельно от10 перечисленных компонентов через распределительные сопла. Температура в реакторе1 ступени 1050 С, давление 25 ати, времяконтакта 40,6 мин.С верха реактораступени реакционная15 масса поступает в нижнюю часть реактора11 ступени. Температура в реакторе 11 ступени 165 С, рремя контакта 21 мин, давление17 ати.В условиях работы реактора основное20 количество продуктов реакции, непрореагировавший изобутилен, а также вода, вводимая с исходным сырьем и образующаяся впроцессе реакции, испаряются и выводятсяиз реактора в паровой фазе, Верхняя крышка реактора имеет два штуцера для выводапродуктов. Через верхний штуцер выводятпарообразные продукты, которые конденсируют и расслаивают на масляный и водный слой. Через боковой штуцер,30 расположенный на 90 мм выше трубной решетки, выводят жидкую фазу - рецикловыйводный слой, который после извлечения изнего высококипящих побочных продуктов(ВПП) направляют в реактор ступени. Иэ 35 влечение ВПП из рециклового водного слояосуществляют путем смешения его с масляным слоем и последующего расслоения смеси, в результате чего большая часть ВППпереходит в масляный слой,40 Часть рециклового водного слоя послеэкстракции.ВПП -40 кг выводят из системы.Из масляного слоя после нейтрализации отгоняют изобутилен на ректификационной колонне диаметром 150 мм. Нижняя45 часть колонны заполнена кольцами Рашига15 х 15 мм. Высота насадки 6000 мм, Верхняя часть заполнена бусами 6 х 10 мм, высота слоя бус 4600 мм, Режим работы колонны:давление 2 ати, температура куба 85-86 С,50 температура верха 15-20 С, флегма 1,5.Отогнанный изобутилен направляют в реактор 1 ступени,Получено 306,99 г дебутаниэировэнногомасляного слоя, содержащего 40,12 мас, ,55 изопрена и 110,11 г водного слоя,Состав продуктов реакции определяютхроматографическим методом анализа,формальдегид - потенциометрическим титрованием. Конверсия формэльдегида -1624937 30 35 40 Фупрощения технологии процесса и снижения себестоимости изопрена, процесс в первом реакторе ведут в адиабатиче ском режиме при дополнительной цир-.куляции реакционной массы в межтрубном пространстве и подаче в трубное пространство раздельными потоками. изобутилена и смеси катализатора с 50 формалином и триметилкарбинолом,предварительно нагретых до 75-90 С,2. Способ по п.1, отличающийсятем, что процесс в первом реакторе ведут при 90-105 С и 20-25 атм.3, Способ по пп, 1 и 2, отличающийся тем, что процесс во втором реакторе ведут в изотермическом режиме при 155-170 С и 15-19 атм. 99,8 , Выход изопропена на загруженный формальдегид - 80,5 мас.%.П р и м е р 2, Методика проведения опыта и реакционная аппаратура, как в примере 1. В течение 24 ч в нижнюю часть реактораступени подают предварительно смешанные и подогретые до 850 С 345,53 кг формалина (содержащие формальдегида 35.0 мас.%, метанола 9,6 мас., остальное - вода) и 636.48 кг триметилкэрбинола-азеотропа (содержание ТМК 83,5 мэс. неидентифицированных компонентов 0,5 мас. 7 ь, остальное - вода).Одновременно в линию подачи формалина и ТМК дозируют катализатор: 686 г Н 2304 и 145 г 20 -ного водного раствора аммиака, а также 6,08 г ОЭДФК и 288 кг рециклового водного слоя, Предварительно подогретый до 85 С изобутилен в количестве 1071 кг подают в реактор через распределительные сопла, Температура в реакторе 1 ступени 100 С, давление 22 ати, время контакта 23 мин. Температура в реакторе 1 ступени 170 С, давление 19 ати, время контакта 11,9 мин. Продукты реакции выводят с верха реактора 11 ступени.Получено 524,73 кг дебутанизированного масляного слоя, содержащего 41,02 мас.0 изопрена и 285 кг водного слоя, 200 кг рециклового водного слоя после экстракции ВПП выводят из системы. Конверсия формальдегида - 99,3%.Выход изопропена на загруженный формальдегид - 78,0 мол.0 .П р и м е р 3, Методика проведения опыта и реакционная аппаратура, как в примере 1, В течение 24 ч в нижнюю часть реактора 1 ступени подают предварительно смешанные и подогретые до 75 С 177,67 кг формалина (содержание формальдегида Формула изобретения 1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ИЗОПРЕНА путем жидкофазн ого взаимодействия формальдегида с изобутиленом и триметилкэрбинолом в присутствии катализатора на основе серной кислоты и гексаметилентетрамина или аммиака при повышенных температуре и давлении в системе из двух последовательно соединенных реакторов гэзлифтного типа, включающий подачу исходных реагентов в трубное пространство первого реактора, циркуляцию реакционной массы в трубном пространстве обоих реакторов, отбор продукции реакции с верха второго реактора и выделение из них изопрена, отличающийся тем, что, с целью 5 10 15 20 25 34,6 мас,0 , метанола 9,6 , остальное - вода) и 114,24 кг триметилкарбинолэ-аэеотропа (содержание ТМК 84,7 мас.ф, неидентифицировэнных компонентов 0,1 мас.0 , остальное - вода). Одновременно в линию подачи формалина и ТМК дозируют катализатор: 240 г Н 2304 и 21 г уротропина, а также 2,4 г ОЭДФК и 288 кг рециклового водного слоя. Предварительно подогретый до 75 С изобутилен в количестве 742,56 кг подают в реактор через распределительные сопла. Температура в реакторе 1 ступени 90 С, давление 20 ати, время контакта 39,9 мин. -Температура в реакторе 11 ступени 155 С, давление 15 ати, время контакта 20,6 мин. Продукты реакции выводят с верха реактора 11 ступени.Получено 257,72 кг дебутанизированного масляного слоя, содержащего 40.42 мэс.% изопрена и 122,0 кг водного слоя, 40 кг рециклового водного слоя после экстракции ВПП выводят иэ системы, Конверсия фар мал ьде гида - 99,6 ,Выход изопрена на загруженный формальде гид - 74,5 молИз примеров следует, что предлагаемый способ позволяет в более мягких условиях получать изопрен с высокими выходами в менее металлоемких реакторах, Так, расход дорогостоящего титана марки ВТ 1-0 на изготовление реактораступени снижается на 300 по сравнению с известным способом, снижается также расход титана на изготовление реактора 11 ступени, так как снижается давление в реакторе, При этом производительность процесса в среднем возрастает в 3 раза с единицы полного обьема реактора.