Способ выделения изобутилена

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскиэСоциалистическихреспублик(22) Заявлено 05.04,74 (2 т) 2008751/23-04с присоединением заявки Йо(23) ПриоритетОпубликовано 300183. Бюллетень йо 4Дата опубликования описаиия 30 .01,83 е И(1 М. Кл.зС 07 С 7/00С 07 С 11/09С 07 С 1/24 Государственный омнтет СССР по делам изобретений и открытий(54) СПОСОБ ВЫДЕЛЕНИЯ ИЗОБУТИЛЕНА Изобретение относится к химичес.кой и неФтехимической проьыаленности.Известен способ выделения изобутилвна из углеводородных Фракций С 4 по которому фракцию обрабатывают водой в отношении 10 молей воды на 1 моль фракции в присутствии полярного растворителя этилцеллозольва (30 вес.к воде); эмульгатора синтанола ДС(оксизтилированных жирных спиртов) (1 вес.к воде ) и формо-ванного катионообменного катализатора КУФПП, представляющего композициюсульфокатионита КУи термопластичного материала - полипропилена. Температура гидратации 85-90 об, давлв" ние 20 атм, объемная скорость подачи смеси 1,5 ч-". Конверсия иэобутилвна в третичный бутиловый спирт ТЕС ) составляет 92. ТБС выделяют ректификацией в виде 75-85-ного раствора и дегидратируют в присутствии того жв катализа" тора. Температура дегидратации 80- 90 оС, давление 0,4-0,7 атм, объемная скор."ость подачи раствора 0,3 ч-". Конвврсия ТБС в изобутилен 98-99. Полученный иэобутилвн после рвктификации и осушки имеет концентрацию99,95.Однако производительность по иэобутилвну известного способа нвдостаг .точно высока и составляет 150С целью повышения производительности процесса по предлагаемому спо-.собу выделения изобутилвна из углеводородных Фракций С 4 гидратациюиэобутилена и дегидратацию полученного ТБС осуществляют в присутствииФормованного катализатора, содержащего сульфированный термопластичныйматериал.В катализаторе носителем каталитичвски активных групп является кетолько катионитсульфированный сополимер стирола с дивинилбенэолом, но исульфированный термопластичный материал. В связи с этим статическая:обменная ещость катализатора возрастает до 3,5-4,0 мг экв/г кат. (по сравнению с 2,5-3,0 мг зкв/г для иэввст ного катализатора КУфПП). В связис большей активностью катализаторавозрастают скорости реакции гидратации изобутилена и двгидратации ТБС,Для достижения одной и той жв проЗ 0 иэводитвльности по готовому продуктус.512622аиэобутилену-требуются меньшие объемы концентрацией 88, который затем напосноаныой реакционной аппаратуры и равляют на дегидратацию.снижается расход катализатора (на Дегидратацию ТБС осуществляют в20-25), реакторе колонного типа, состоящемПроцесс осуществляют в двв стадии. из двух частей - нижней высотой 0,5 мПервую стадию - гидратацию иэобути-заполненной насадкой иэ нихромовойлена-проводят в жидкой фазе при 70-, проволки и работающей как ректифика 110 С, соотношении углеводород: водационная колонна, и верхней - реак 1:5-20 моль/моль, в присутствии, ционной, заполненной 30 г катализатопрвдпочтитвльно, полярного растворите- ра (как в процессе гидратации). Ди,пя в количестве 10"70 ввс, Ъ (к воде) 10 аметр реактора 30 мм. Реактор снабили в присутствии полярного раство- жен кипятильником и парциальным конрителя и неионогвнного или катионоак- денсатором,тивного эмульгатора в количестве 0,3- ТБС подают в среднюю часть реак 2,0 вес.(к воде) . Давление поддер- , тора под слой катализатора со скоживают достаточным для того, чтобыростью 50 мя/ч, Температура в рвакцивсв рвагвнты находились в жидкой фа- онной зоне 87 С, давление 0,7 атм,эв. Исходные продукты подают с о ъИ од кт подают с объ- Обраэующийся газообразный изобутилен0 3- 3 0 -" и линей- с парами непрореагировавшего ТБС,поднимаясь вверх по реактору, постуз лечении иэ фрак" йает в парциальныя конденсатор, гдвизобутилвна при извлечении иэции, содвржащей 30-иэо утилена,30"45 б ен о спирт конденсируется и направляетсясоставляет - . а92-97. Раствор ТБС отде- вновь на катализатор.из актораляют от непрореаг ировавших углеводо- Иэобутилен выводят из реекти и и т. Концентродов, конце нтрируют ректификацией до конденсируют и ректифицируюб тилена 99 95,75-88 ют на дегидратацию.и подают рация изобутилена 9Вторую стадию - дегидратацию ТБС д Вода отделяется отс ТБС в нижнейп и 80- 110 О С давлении 0-ректийикационной части реактора и выпроводят приРится иэ к бовой части. Степень3 атм, скорости подачи исходного0 1"1 О ч- линейной скорос- превращения ТБС 99.- 2, В еактор, как вти паров 0,1-0,4 м/сек. Конверсия Пример 2. ряет 98-.100. Иэобутилен 30 примере 1, загружают 30 г формованноТБС составляет в .1 . эо у его в виде червячков 5 х 5 мм катализалослв рвктификации и осушки имееттора, состоящего иэ сульфированногоконцентрацию 99,95 и выше.70 вес.чНа стадиях гидратации и дегидратации стирола с дивинилбенэолом ( вес.ч)и сульфированного полипропиленаиспользуют один иин и тот же катализатор,ио (30 ввс,ч.), имеющего полную обменнуюпредставляющий собой композицию катио-(нита, например сульфированного сополи- статическую емкость 3,9 с а фл с ивинилбензолом,и сульфиованного термопластичного материа- и подают 98 5-ный иэобутилен ированного термопласти50-ный водный раствор диоксана, содержащий 1,0 вес.Ъ (к воде) эмульгааОП р и м в р 1. В реактор, предтора ОП, со скоростью ЗбО мл/ч.ставляющий собой стальную трубу с Мольное соотношение изобутиленводавнутренним диаметром 10 мм, длиной составляет 120, давление в реакто 1 5 м объемом 120 мм 3 снабженную , ре поддерживают 18 атм, температуруг ю Ротермостатирующей рубашкой загружают 75 С. Степень превращения иэобутиле"Газ30 г катализатора - сульфированного на 97.сополимвра стирола с дивинилбвнэолом Иэ полученного катализата, непрв(70 ввс. ч,) и сульфированного поли- рывно выводимого иэ реактора, ректиэтилена (30 вес.ч.) . Катализатор фикацией выделяют аэеотроп ТБС конс вформо ан в виде цилиндриков 5 х 5 мм5 Оцвнтрацией 88 вес, Ъ, который направи имеет статическую обменную емкость ляют на дегидратацию,3,9 мг экв/г сухого вещества, Дегидратацию проводят в реакторе,В реактор непрерывно подают смеськак в примере 1, на том жв Формованиэобутан-иэобутилвновой фракции, со- ном катализаторе, как на стадии гидрадержащвй 40 изобутилвна, и водного тации в данном примере, Температурааство а этилцеллоэольва концентра- И в реакционной части 80 ОС, давлениецивй 50 вес, , содержащей 1 вес. Ъ . атмосферное, скорость д спиртапо ачи(х воде) змульгатора - синтанола , 45 мл/ч. Степень превращения ТБС 99,дС.Мольное соотношение углеводороды: концентрация очищенного рвктификацивода составляет 110, скорость подачи вй иэобутилена 99,985.исходной смеси 240 мл/ч. Давление в 40реакторе поддерживают 20 атм, темпе- П р и м е р 3. В реактор, каК вратуру 90 ОС; степень превращения иэо- , ,примере 1,загружают Зб г формованногобутилена составляет,93. Иэ полученных ввиде червячков Зх 10 ммкатализатора,продуктов реакции выделяют ректификат состоящего из сульфированного сополимецивй ТБС в виде аэвотропа с водой 65 ра с дивинилбенэолом (45 вес.ч) исульфированного поливинилхлорида55 нес, с, , имеющего полную обменную статическую емкость 3,45 мгэкв/г сух, кат., и непрерывно подают пиролиэную фракцию С,имеющую концентрацию изобутилена42,5, и водный раствор этилцеллозольва концентрацией 70 вес.нсоотношении углеводороды: вода,1:10 моль/моль со скоростью260 моль/ч. Степень превращения изобутилена 92,5.Полученный после гидратации ката-лиэат подают на ректификацию и выделяют ТБС в виде 85 Ъ-ного раствора,который напралляют на дегидратацию,Дегидратацию пооводят в реакторе, какв примере 1, на том же формованномкатализаторе, как на стадии гидратации в данном примере. Температура вреакционной части 87 С, давление200,7 атм, скорость подачи спирта50 мл/ч. Степень превращения ТБС 99,концентрация иэобутилена 99,95,П р и м е р 4. В реактор, как впримере 1, загружают 30 г формованного в виде червячков 5 х 5 мм катализатора,как в примере 2, и непрерывно подают изобутанизобутиленовую фракциюкакн примере 1,и 30-ный раствор этилцеллозольна н воде, содержащей 2,0 вес,Ъэмульгатора - синтанола ДС, присоотношении углеводородывода-.1 г 10 моль/моль, со скоростью 300 мл/ч,Температура гидратации 105 С, давление 22 атм. Степень превращения изобутилена 92,Выделение аэеотропа ТБС и дегидратацию его проводят, как в примере 1.В качестве катализатора дегидратациииспользуют формованный катализатор, 40как на стадии гидратации в данномпримере, Степень превращения ТБС 100,концентрация полученного иэобутилена99,96.П р и м е р 5. В реактор, как 45в примере 1, загружают 30 г формованного в виде червячков 5 х 5 мм катализатора, как в примере 2, и непрерывно подают иэобутаниэобутиленовую фракцию,как в примере 1,и 50-ный растворэтилцеллозольва в воде, содержащей2,0 вес. Ъ катионактивного эмульгатора - додецилпиридиний-хлорида (катапин А), при соотношении углеводороды:вода а 1:10 моль/моль, со скоростью 300 мл/ч. Температура гидратации 90 С, давление 20 атм. Степеньпревращения иэобутилеиа 90.Выделение азеотропа ТБС и дегидратацию его проводят также, как в примере 1. В качестве катализатора де Огидратации используют формонанныйкатализатор, как на стадии гидратациив данном примере, Степень превраще- .ния .ТБС 99 концентрация полученно"го иэобутилена 99,95. 65,П р и м е р 6. В реактор, как в гримере 1, загружают 30 г катализатора, как в примере 2, и непрерывно подают бутиленоную фракцию, содержащую 28,7 иэобутилена, и 50-ный раствор этилцеллоэольна в воде, содержащей 2 змульгатора - синтанола ДС, при соотношении углеводороды: вода - 1:5 моль/моль со скоростью 300 мл/ч. Давление в реакторе 20 атм, температура 90 С. Степень превращенияоизобутилена 92. Выделение ТБС осуществляют как в примере 1Дегидратацию ТБС проводят в реакторе, как н примере 11 температура в реакционной части 105 С, давление 1 8 атм, скорость подачи спирта 100 мл/ч. Степень превращения спирта 99, концентрация полученного изобутилена 99,98.П р и м е р 7. Выделение иэобутилена на опытной установке.В реактор, представляющий собойстальной цилиндрический аппарат диаметром 0,147 м, загружают 130 лформованного в ниде червячков 5 х 1020 мм катализатора двумя слоями по4 м, приготовленного на основе сульфированного сополимера стирола с дивинилбензолом (70 нес. ч.) и сульфированного полипропилена (30 вес.ч.),имеющего обменную статическую емкость3,9 мг экв/г кат. Углеводороднаяфракция С 4, содержащая 42,5 иэобутилена, смешивается с водным растворомэтилцеллозольва концентрацией50 вес. , содержащим 1 вес. эмульгатора - синтанола ДС, при соотношении углеводороды:вода - 1:10 моль/моль и подается в гидратор сверхувниз. Скорость подачи смеси 260 л/ч,Степень превращения иэобутилвна 93.Раствор ТБС в,воде и этилцеллоэольне с эмулъгатором освобождают отнепрореагировавших углеводородов инаправляют в ректификационную колон"ну, где выделяют концентрированный(85 вес.) ТБС и подают его на дегидратацию в реактор диаметром 290 мм,состоящий из двух частей - нижнейректификационной (12 колпчковых тарелок) и верхней реакционной, заполненной формованным катализатором(как на стадии гидратации), в количестве 70 л. Процесс проводят н следующих условиях: подача ТБС - 80 л/ч,температура 87 С, давление 0,7 атм.Степень превращения ТБС при этих условиях 99, После осушки и ректификации изобутилен имеет концентрацию99,95,Формула изобретения1. Способ выделения изобутиленаиэ углеводородных фракций С 4 путемгидратации изобутилена н жидкой фазе512622 Корректор Л.Бокшан Заказ 10822/10 Тираж 416 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР. по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д.4/5филиал ППП Патент , г.ужгород, ул.Проектная,4 в присутствии формоваиного катализа"тора, содержащего катионит и термоспластичный материал, с последующимотделением полученного третичногобутилового спирта и дегидратациейпоследнего в присутствии того жекатализатора, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышенияРедактор Е,Хейфиц Техред М.Коштура 8производительности процесса, используют катализатор, содержащий сульфированный термопластичный материал.2, Способ по п.1, о т л и ч а ющ н й с я тем, что гидратацию осуществляют в присутствии полярного растворителя и неионогенного или катионоактивного эмульгатора.