Способ получения ацетона или ацетальдегида

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Советскик Социалистических Республик(23) Прнорнтет (32) 08. 07.75 С 07 С 49/08 С 07 С 47/06 С 07 С 45/06 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(72) Авторы изобретення Иностранная фирма(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АЦЕТОНА ИЛИ АЦЕТАЛЬДЕГИДА Предлагается усовершенствованный способ получения ацетона или ацетальдегида, находящих широкое применение во многих процессах нефтехимии и нефтепереработки. 6Способ получения карбонильных продуктов (ацетона или ацетальдегида) основан на использовании ацетиленовых соединений, присутствующих в углеводородных потоках, поступающих 1 О с установки парофазного крекинга,и, таким образом, косвенно решает проблему очистки продуктов парофазного крекинга от ацетиленовых углеводородов.15В настоящее время снижение содержания ацетиленовых. соединений в продуктах парофазного крекинга осуществляется путем избирательного гидрирования, что влечет эа собой потери этилена и пропилена, которые являются более или менее значительными в зависимости от содержания ацетиленовых соединений, присутствующих по завершении обработки 1 .Наиболее близким к предлагаемому является способ получения ацетальдегида путем гидратации ацетилена. Процесс протекает в кислой среде (водный раствор серной кислоты) в присутствии в качестве катализатора солей ртути (обычно сернокислой ртути). Процесс проводят при 75-95 С, используют 10-20-ную серную кислоту. Катализатор берут в количестве 0,5-1 в пересчете на ртуть. Способ обеспечивает выход ацетальдегида по ацетилену до 95 2 .Недостатком данного способа является сравнительно низкий выход целевого продукта и сложность технологического оформления процесса.Целью изобретения является увеличение выхода целевого продукта, упрощение технологии процесса и расширение сырьевой базы ацетиленовых углеводородов.Поставленная цель достигается тем, что ацетон или ацетальдегид попучают путем гидратации ацетиленовых углеводородов при повышенной температуре в присутствии ртутьсодержащего катализатора, а отличительной особенностью является использование в качестве ацетиленовых углеводороцов С-СЕ-фракции с содержанием ацетиленовых углеводородов 1-2 моль., в качестве ртутьсодержащего катализатора используют ионоооменную смолу амберлит, содержащую катионы ртчти и катионы щелочного металла - калия или натрия,а процесс проводят в две стадии: на первой стадии ведут взаимодействие меж,у ацетиленовым углеводородом и зтанолом. или метанолом при мольном соотношении спирт:ацетиленовый углеводород равном 1:2,0-2,1, при температуре 40-75 С и давлении 20 атм в присутствии указанного катализатора, образующийся эфир или ацеталь отделяют путем ректификации от остальной части углеводородного потока и подвергают гидратации на второй стадии при мольном соотношении вода; эфир или ацеталь, равном 1:10-12,при температуре 60-70 С, давлении 20- 25 атм в присутствии укаэанного катализатора с последующим выделением целевого продукта ректификацией.Предлагаемый способ позволяет увеличить выход целевого продукта до 99. Упрощение технологии процес са достигается за счетисключения из процесса серной кислоты, исполь" эуемой в способе, принятом эа прототип.Исполвзование в качестве сырья 25 С-Сз-фракций (например, с установок парофазного крекинга) не только расширяет сырьевую базу для предлагаемого способа, но и позволяет очистить С-Сз-фракции от ацетиленовых углево П дородов.Процесс проводят по технологической схеме, изображенной на чертеже,Углеводородный цоток по линии 1, содержащий ацетилен или пропив, направляют вместе с потоком спирта из линии 2 в реактор 3, в котором происходит взаимодействие ацетиленового углеводорода со спиртом. Поток 4,выходящий из реактора, подвергайт обычной ректификации.в колонне 5 для разделения потока б образовавшегося продукта присоединения и потока 7 углеводородов и непрореагировашего спирта.В поток б по линии 8 добавляют 45 воду, После чего полученную смесь направляют в реактор 9 для проведения гидролиза, Продукт, выходящий из реактора 9, направляют в ректификационную колонну 10, иэ верхней Я части которой по линии 11 отгоняют карбонильные продукты (ацетальдегид или ацетой, в зависимости от той фракции, которая была подана на установку), то время, как избыток ц воды, которая была направлена в реактор для проведения гидролиэа, отводят из нижней части по линии 12 колонны. Этот поток также содержит спирт, являющийся продуктом гидролиэа.Углеводородный поток 7 направля- фО ют в газожидкостный скруббер 13 для удаления.непрореагировавшего спирта, который может присутствовать в этой потОке. Для этой цели используют воду, подаваемую по магистральному 45 трубопроводу 14. Углеводородный поток,выходящий из скруббера 13, по линии 15 направляют на последующие стадии очистки, как это предусмотрено для данной фракции углеводородов (например, олефины отделяют от насыщенных соединений). По линии 16 отводят остаточную фракцию, содержащую в основном воду и спирт.Поток по линии 12 направляют в ректификационную колонну 17, иэ головной части которой по линии 18 отводят спирт, используемый для проведенияреакции присоединения (рециркуляция по линии 2), в то время, как вода отводится из нижней части колонны по линии 19 и поступает в линию 8.Ионообменную смолу, предназначенную для использования в качестве катализатора в колонне 5, в котором проводят присоединение спирта, готовят следующим образом. 98 г кислотной смолы амберлит, содержащей кислотные группы типа 50 Н обрабатывают 2 л 10-ного водного раствора (по весу) гидрата окиси натрия. Смесь перемешивают в течение 1 ч, а затем фильтруют и смолу промывают дистиллированной водой до получения нейтральной реакции. После этого смолу обрабатывают 300 мл водного раствора, содержащего уксусную кислоту и 2 г двухвалентной ртути (например, в форме ацетата ртути), и перемешивают в течение 24 ч, после чего фильтруют в вакууме и повторно промывают безводным этанолом. Ионообменную смолу, предназначенную для использования в качестве катализатора в реакторе 9, готовят следующим образом. 100 г кислотной смолы амберлитобрабатывают 2 л 10-ного водного раствора серной кислоты, раствор перемешивают в течение 1 ч, затем фильтруют и смолу промывают дистиллированной водой до нейтральной реакции.П р и м е р 1. Процесс проводят по технологической схеме, изображенной на чертеже. В реактор 3 объемом 100 мп, загруженный ионообменной смолой, содержащей ионы двухвалентной ртути и.ионы натрия, непрерывно подают по линии 1500 мл потока пропилена,содержащего 1,33 вес. пропина, и этанол, в таком количестве, чтобы молярное соотношение между спиртом и ацетиленовым соединением составляло 2,0. Температуру в реакторе поддерживают 40 С. Давление в реакторе составляет 20 атм.Поток 4, выходящий из реактора, направляют в ректификационную колонну 5, которая работает под давлением (в головной части) 10-20 атм, при флегмовом числе, равном 1,и при числе тарелок, равное 30.743578 Давление флегмовоечисло Таблица 2 10 50 Число тарелок 40 Давление вверху колонны флегмовоечислоисло тарелок 10 40 50 55 Головной поток 7, состоящий из пропилена,содержащий небольшие количества этанола и пропин в количестве 10 Ррф или меньше, направляют в скруббер 13 для удаления этанола. Кубовый поток б содержащий 5 2,2-диметоксипропан,направляют в реактор 9 гидролиза после пополнения его водой по линии 19 и реакцию проводят при мольном соотношении между водой и эфиромравном 12.Скруб- О бер 13 работает при давлении, равном 20 атм, при мольном соотношении между водой и углеводородным потоком, равном 1:30. Из головной части скруббера по линии 15 рекуперируется, по существу не содержащий этанола (10 ррв), весь пропилен, поданный в реактор 3, а из нижней части скруббера (линия 16) отводят водный раствор этанола. Реактор 9 для проведения гидратации работает при темпе- ф ратуре 60 С и под давлением, равном 25 атм.Поток, выходящий из реактора 9 направляют в две простые последовательно соединенные ректификационные 2 коЛонны 10 и 17, работающие при условиях, приведенных в табл.1. Таблица 130 Атмосфер- Атмосферное ное По линии 11 отводят 5,8 г/ч ацетона, в то же время по линии 18 отводят 9,7 г/ч этанола, содержащего менее чем 5 вес.Ъ воды. Поток, по линии 19 выводимый из нижней части колонны 17 и по существу состоящий из воды, рециркулируют в реакторе 9, в котором происходит образование простых эфиров.Выход ацетона составляет 98,6% при конверсии пропина, содержащегося в исходном газовом потоке, равном99,9.П р и м е р 2 Процесс проводят по технологической схеме,изображенной на чертеже. В реакторах 3 и 9 используют ту же самую ионо.обменную смолу, что и в примере 1, однако ее предварительно активируют ионами калия, а не ионами натрия. По линиям 1 и 2 подают 500 м этилена, содержащего 2 мол.% ацетилена, а метанол подают в таком ко-, личестве, чтобы мольное отношение метанола к ацетилену составило 2,1. Температуру в реакторе Э поддерживают 75 С, Давление в реакторео3 составляет 2 атм.Поток 4, выходящий из реактора Э, подают в ректификационную колонну 5, которая работает в следующих условиях:Давление в верхуколонны,атм 10Флегмовое число 1Число тарелок 30Головной поток 7, состоящий из этилена с содержанием ацетилена менее 10 рра и содержащий небольшое коли чество метанола, подают в колонну скруббера 13 для промывки его водой с целью удаления метанола. Поток 6, состоящий из 2,2-диметоксиацеталя, подают в реактор 9 гидролиза после добавления воды по линии 19.Реакцию осуществляют при мольном отношении воды к ацеталю, равном 10.Промывочная колонна (скруббер 13) работает при давлении 20 атм и при отношении воды к углеводородному потоку, равном 1:30. По линии 15 выводят свободный от метанола (менее 10 рра) весь вводимый первоначально этилен, тогда как из нижней части скруббера по линии 16 выводят водный раствор метанола. Реактор 9 работает при 70 С и под давлением 20 атм.Поток, выходящий из реактора 9, подают в две простые, ректификационные колонны 10 и 17, которые работают при условиях, приведенных в табл.2. Атмосфер- Атмосфер-.ное ное Ацетальдегид отводят по линии 11, по линии 18 отводят метанол, содержащий около 5 вес.Ъ воды, а поток по линии 19 отводимый из нижней части колонны 17, состоящий практически из воды, подают в реактор 9. Выход ацетальдегида составляет 99. формула изобретения Способ получения ацетона или ацетальдегида с использованием гид743578 Составитель А. АртемовРедактор О. Кузнецова Техред.М, Петко Корректор И. Муска Подписноеомитета СССРи открытийая наб., д,4/5 Тираж 495 ЦНИИПИ Государственно по делам изобрете 3035, Москва, Ж, РаЗаказ 3504/52 ал ППП "Патент", г. Ужгород,ул.Проектная ратации ацетиленовых углеводородовпри повышенной температуре н присутствии ртутьсодержащего катализатора,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,с целью увеличений выхода целевогопродукта, упрощения технологии процесса и расширения сырьевой базыацетиленовых углеводородов, в качестве ацетиленовых углеводородовиспользуют С или С-фракцию с содержанием ацетиленовых углеводородов р1-2 мол.Ъ,в качестве ртутьсодержащего катализатора используют ионообменную смолу амберлит, содержащую катионы ртути и катионы щелочного металла - калия или натрия, - апроцесс проводят в две стадии: напервой стадии проводят взаимодействие между ацетиленовым углеводородом и этанолом или метанолом примольном соотношении спирт:ацетиленовый углеводород, равном 1:2,0-2,1,при температуре 40-75 С и давлении20 атм в присутствии указанного катализатора, образующийся эфир илиацеталь отделяют путем ректификацииот остальной части углеводородногопотока и подвергают гидратации навторой стадии при мольном соотношении вода:эфир или ацеталь,равном1:10-12, при температуре 60-70 фС,давлении 20-25 атм в присутствииуказанного катализатора с последующим выделением целевого продуктаректификацией. Источники информации;принятые во внимание при экспертизе1. Коуль Л,Н. Очистка газа, - М.:Гостоптехиздат,1962, с.1-90,2. Лебедев Й.Н. Химия и технологйя основного органического и нефтехимического синтеза. - М.: Химия,1975, с. 280.-283 (прототип).