Способ получения изопропилового или втор-бутилового спиртов

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК 01 4, 31/10, 3 С 07 С Фф" ев В 2. -АТЕНТУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР пО ДелАм изОБРетений и ОтнРыти(46) 07.08.86. Бюл. Р 29 .(71) Дейче Тексако АГ (РЕ) (72) Вильгельм Найер, Вернер Веберс и Вольф Юрген Оствальд (РЕ) (53) 547263.07(088.8);(56) Авторское свидетельство СССР ,В 115401, кл. С 07 С 29/04, 1956.Заявка фРГ В 2429770, кл. С 07 С 29/04, опублик. 02.01.76. (54)(57) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ИЗОПРОПИЛОВОГО ИЛИ ВТОР-БУТИЛОВОГО СПИРТОВ путем испарения технического пропена или бутена, подачи его в газообразном состоянии в нижнюю часть,реактора, куда также раздельно подаютводу, взаимодействия пропена или бутена с водой при температуре 135170 С, давлении 40-100 атм, молярном соотношении воды, пропена илибутена 1-10:1 в присутствии сильнокислого катионита с последующим выделением целевого продукта, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с цельюупрощения процесса, газообразный пропен или бутен перед подачей его в реактор или пропен или бутен на стадиииспарения насыщают водой в количестве 0,3-1,8 мас,7 от пропена илибутена.изобретение относится к усовершен 423,9 кг/ч Н -бутана и рециркулируествованному способу полученвя низших мый по трубопроводу 12 в верхнюю спиртов, в частности к способу полу- часть колонны 9, и на рециркулируемый чения изопропилового и втор"бутилово- по трубопроводу 6 поток указанного го спиртов, которые могут быть ис состава, По трубопроводу 13 из колонпользованы в качестве растворителей, ны 9 отводят 201,3 кг/ч (2720 моль)Цель изобретения - упрощение про" втор-бутилового спирта и 2,1 кг/ч цесса за счет того, что газообразный (16,2 моль) простого ди-втор-бутилопропен или бутен перед подачей его вого спирта и 2,1 кг/ч (16,2 моль) в реактор или пропен или бутен на 1 О простого ди-втор-бутилового эфира стадии испарения насыщают водой в ко- в виде 99.-ного сырого спирта, личестве 0,3-1,8 мас,% от пропена На 1 л катализатора ежечасно обраили бутена. зуется 1,6 моль втор-бутилового спирНа чертеже изображена установка та и 0,0095 моль простого эфира, для осуществления способа. 15 Во всем реакторе температура реакцииВ примерах технический пропилен составляет 155-162 С, при этом неф или бутен - смесь этого олефина требуется ни дополнительного обогрес соответствующим алифатическим угле- ва, ни охлаждения. водородом. Данные по расходу тепла: 100 лП р и м е р 1. В реактор 1 с ши катализатора; производительность риной в свету 500 мм и длиной 10 м, 1,6 моль втор-бутилового спирта, наполненный 1900 л насадки из нержа,9 кг/ч исходного газа веющией стали и 1700 л сильнокислого (2699,6 кг/ч рециркулируемого техникатионита в качестве катализатора, ческого олефина и 300,3 кг/ч свежего по трубопроводу 2 подают 300.,3 кг/ч 5 технического олефина) теплота иссодержащей 85 мас.Н-бутена смеси парения втор-бутилового спирта бутана и бутена (4534 моль бутена = 477,2 кДж/кг, а воды при 155 С =253,9 кг/ч), а по трубопроводу 3 , 2102 кДж/кг предварительное насыще,0 кг/ч воды (8333 моль). Воду на" ние водой 54 кг/ч (1,8 мас.от оле- . гревают в подогревателе 4 до 155- ЗО Фина); максимальная степень насыще С, Кроме того, по трубопроводу 5 ния в условиях реакции 54,9 кг/ч; подают 54 кг/ч (3000 моль) воды, а теплота реакции 102272 кДж/ч; расход по трубопроводу 6 2699,6 кг/ч рецир- тепла на испарение воды в реакторе кулируемого технического олефина,1892 кДж/ч, на испарение втор-бутилосостоящего из 185 1,9 кг/ч бутена З 5 вого спирта 96060 кДж/ч, в сумме и 847 7 кг/ч бутана. Состоящий из 97952 кДж/ч; тепловой баланс (теплота исходного сырья " рециркулируемого реакции минус расход тепла) олефина и воды (1,8 мас, % от техни кДж/ч (избыток тепла), ческого бутена) поток испаряют в ис- П р и м е р 2. Повторяют пример 1 парителе 7 и доводят до температуры 40 с той разницей, что процесс проводят 160 ОС, при мольном соотношении воды к олефину, равном 1: 1. При этом на стаРеакцию проводят при давлениидню испарения бутена подают 54 кг70 атм и мольном соотношении водыдь ( ,8 % 3000,2 / ц ри бутена, равном 2,5: 1. Образующийсяводы 1,8 мас,% от 3000,2 кг/ч цирвтор-бутиловый спирт 201,3 кг/ч вмес-, 45 кулирующего и свежего газа) и подаютте с избыточным газом С (1953 4 кг/ч в .нижнюю часть РеактоРа. бутмана и 894,1 кг/ч бутана) и 51 кг/ч Благодаря насыщению исходного гаводы отводят из верхней части реакто- . за водой по всей длине реактора подра по трубопроводу 8 и после сброса держивается температура 150-155 С. давления и отделения воды в сепарато О Давление в реакторе составляет ре подают в колонну 9, иэ которой по 60 бар. Среднее количество спирта,трубопроводу 10 отводят 1318,0 кг/ч которое ежечасно отводят по трубоИ -бутана и 2631,0 кг/ч н -бутена. проводу 13 из колонны 9, составляет Этот головной поток разделяют на по кг (2689 моль). Содержание просток, состоящий из 101,5 кг/ч Й-буте" 55 того ди-втор-бутилового эфира составна и 46,4 кг/ч н-бутана и, отводимый ляет 2,03 кг/ч (15,6 моль). Таким ,по трубопроводу 11, на поток, состоя.образом, производительность составщий из 976,0 кг/ч и -бутена и ляет 1,58 моль/л катализатора в час.(2699,9 кг/ч свежего технического олефина); теплота гидратации 37,6 кДж/моль втор-бутилового спирта; теплота испарения втор-бутилового спирта 477,2 кДж/кг, а воды прио155 С 2102 кДж/кг; предварительное насыщение водой 54 кг/ч (1,8 мас.от олефина); максимальная степень насыщения в условиях реакции 54,9 кг/ч; теплота реакции 100993,6 кДж/ч; расход тепла на испарение воды в реакторе 1892 кДж/ч, на испарение втор-бутилового спирта 96060 кДж/ч, в сумме 97952 кДж/ч; тепловой баланс (теплота реакции минус расход тепла)3041,6 кДж/ч (избыток тепла).П р и м е р 3. Повторяют пример 1 с той разницей, что процесс проводят при 60 атм и мольном соотношении 10:1. Используемое количество свежего газа составляет 30,3 кг/ч (4,56 кмоль), а общее количество газа (по трубопроводам 2 и 6) 3000,1 кг/ч Общее количество воды, подаваемое в реактор ежечасно, сос:тавляет 821 кг (45,6 кмоль). Из этого количества по трубопроводу 5 отводят 54 кг/ч (1,8 мас.от бутена) и подают на стадию испарения. При . этом во всем реакторе поддерживают температуру 155 С без дополнительаного нагрева. В нижней части колонны 9 по трубопроводу 13 ежечасно .в среднем получают 201,3 кг (2720 моль) вторичного бутилового спирта и 2,1 кг (16,2 моль) простого ди-втор-бутилового эфира в виде 99 - ного сырого спирта, Таким образом, на 1 л катализатора ежечасно получают 1,6 моль втор-бутилового спирта и 9,510 моль простого эфира.Расход тепла соответствует расходу, приведенному в примере 1.П р и м е р 4. Повторяют пример 3 с той разницей, что на стадию испарения подают 9 кг/ч (0,3 мас.% от бутена) воды. При этом во всем реактоо ре поддерживают температуру 155 С без дополнительного нагрева. На 1 л катализатора ежечасно получают 1,6 моль втор-бутилового спирта и 1 10 молЬ простого ди-втор-бутилового эфира.Данные по расходу тепла: характеристика процесса: - 1700 л катализа 1250167тора; производительность: 1,6 мольвтор-бутилового спирта, 3000,1 кг/чисходного газа (2699,8 кг/ч рецирку"лируемого технического олефинаи 300,3 кг/ч свежего техническогоолефина); теплота гидратации37,6 кДж/моль втор-бутилового спиртатеплота испарения втор-бутиловогоспирта 477,2 кДж/кг, а воды при 55 С О 2102 кДж/кг; предварительное насыщение водой 9 кг/ч (0,3 мас.от олефина); максимальная степень насыщенияв условиях реакции 54,9 кг/ч; теплотареакции 102272 кДж/ч; расход тепла 15 на испарение воды в реакторе96481 кДж/ч,на испарение втор-бутилового спирта 96060 кДж/ч, в сумме192541 кДж/ч.Тепловой баланс (теплота реакции 0 минус расход тепла) -90269 кДж/ч(недостаток тепла компенсируетсяв подогревателе 4 и испарителе 7).П р им е р 5. Повторяют пример 4с той разницей, что процесс проводят 25 при 170 С и 40 атм, При этом на 1 лкатализатора ежечасно получают1,8 моль втор-бутилового спирта и2 10 моль простого ди-втор-бутилового эфира.Данные по расходу тепла: характеристика процесса - 1700 л катализатора; производительность 1,8 моль вторбутилового спирта, 3000 кг/ч исходного газа (2699,7 кг/ч рециркулируемого технического олефина и 300,3 кг/чсвежего технического олефина), теплота гидратации 37,6 кДж/моль втор-бутилового спирта; теплота испарениявтор-бутилового спирта 477,2 кДж/кг,оа воды при 170 С 2133 кДж/кг предварительное насьпцение водой 9 кг/ч,54,9 кг/ч; теплота реакции 45115056 кДж/ч, расход тепла на испарение воды в реакторе 97904 кДж/ч,на испарение втор-бутилового спирта108181 кДж/ч, всего 206085 кДж/чтепловой баланс (теплота реакцииминус расход тепла) -91029 кДж/ч 50(недостаток тепла компенсируетсяв подогревателе 4 и испарителе 7).П р и м е р 6. Повторяют пример 4с той разницей, что процесс проводятпри 135 С и 100 атм. При этом на 1 ло55 катализатора ежечасно получают1,65 моль втор-бутилового спиртаи 5 10 моль простого ди-втор-бутилового эфира.1250167 бизопропилового сцирта, 555,8 кг/чисходного газа (498,1 кг/ч рециркулируемого технического олефинаи 57,7 кг/ч свежего техническогоолефина); теплота гидратации50,2 кДж/моль изопропилового спирта;теплота испарения изопропиловогоеспирта 586 кДж/кг, а воды при 135 С2143 кДж/кг; предварительное насьпце 1 О ние водой 3,5 кг/ч (0,63 мас.7) теплота реакции 24036 кДж/ч; расход тепла на испарение воды в реакторе6858 кДж/ч, на испарение изопропило-.вого спирта 16865 кДж/ч, всего23723 кДж/ч; тепловой баланс (теплота реакции минус расход тепла)313 кДж/ч (избыток тепла),П р и м е р 8. Повторяют пример 7с той разницей, что реакцию проводятпри 160 С и 40 атм. Кроме того, пропен насыщают 7 кг/ч (1,32 мас,Е отпропена) воды. При этом производительность процесса составляет 4,2 мольизойропилового спирта на 1 л катали- и затора в час. Данные по расходу тепла: характе ристика процесса - 1700 л катализатора; производительность 1,65 моль втор-бутилового спирта, 2999,9 кг/ч исходного газа (2699,6 кг/ч рециркулируемого технического олефина и 300,3 кг/ч свежего технического олефина); теплота гидратации 37,6 кДж/моль втор-бутилового спирта; теплота испарения втор-бутилово го спирта 477,2 кДж/кг, а воды при 135 С 2143 кДж/кг; предварительное насьпцение водой 9 кг/ч (0,3 мас.Х от олефина); максимальная степень насьпцения в условиях реакции 54,9 кг/ч; теплота реакции 105468 кДж/ч, расход тепла на испарение воды в реакторе 98364 кДж/ч, на испарение втор-бутилового спирта 99162 кДж/ч, в сумме 197526 кДж/ч; тепловой баланс (теплота реакции минус расход тепла) -92058 кДж/ч (недостаток тепла компенсируется в подогревателе 4 и испарителе 7),Пример 7. В реактор 1 с шир ной в свету 200 мм и длиной 3 м, наполненный 147 л насадки из, нержавеющей стали и 126 л сильнокислого катионита, по трубопроводу 2 подают 5/,7 кг/ч 96 Ж-ного пропена (1,32 кмоль), а по трубопроводу 6 498,2 кг/ч рециркулируемого технического пропена. Кроме того, по трубопроводу 3 подают233 кг/ч (45,6 кмоль) воды, часть которой (3,5 кг/ч или 0,63 мас.Ж от технического пропена) по трубопровоцу 5 добавляют к сырью, подаваемому на стадию испарения. Реакцию проводят при 135 С, 100 атм и мольномсоотношении воды и пропена, равном1,05: 1, При этом температура реакцииподдерживается постоянной во всемреакторе без необходимости наружного обогрева или охлаждения.Ежечасно получают 28,78 кг изопропнлового спирта (3,8 моль спиртана 1 л катализатора в час) и 0,22 кг простого диизопропилового эфира).Данные по расходу тепла: характеристика процесса - 126 л катализато"ра; производительность 3,8 моль Данные по расходу тепла: характеристика процесса - 126 л катализатора; производительность 4,2 моль изо- зО пропилового спирта, 528,7 кг/ч исходного газа (471 кг/ч рециркулируемого технического олефина и 57,7 кг/чсвежего технического олефина); тепло"та гидратации 50,2 кДж/моль изопропилового спирта; теплота испаренияизопропилового спирта 586 кДж/кг, аводы при 160 С 2112 кДж/кг, предварительное насьпцение водой 7 кг/ч(1,32 мас,7 от технического олефина);максимальная степень насьпценияв условиях реакции 7,1 кг/ч; теплотареакции 26566 кДж/ч; расход теплана испарение воды в реакторе211 кДж/ч, на испарение изопропилового спирта 18635 кДж/ч, всего18846 кДж/ч; тепловой баланс (теплота реакции минус расход тепла)7720 кДж/ч (избыток тепла).Данные по полному материальномубалансу по примерам 2-8 приведеныв таблице.12501 б 7 Поток по трубопроводу 8 хг/ч Вода, кг/и Пример Поток по трубопроводу 2 - смес иа кг/ч Бутан Вода Целевой Побочныйспирт эфир убо- по трубо- н -бутеиду 3 проводу 5-бутена бутана 2,03 199 2000,8 841,819778 868 54 21 51 54 51 1977,8 868 4 1834,4 992 1951)З 8903 51 51 11 311 6,7 26,78 0,22 504,4 2,3 199 5 6 8 31 8 1 3 469 7 35 7 Продолжение таблицы Поток по тводу 11кг/ч Поток по груборимерпроводу 6 - Омиа х/и,3 16,7 Составитель А.ЕвстигнеРедактор АШишкина Техред Н.Бонкало рректор М. Демчи 341(60 ВНИИПИ Гасу по делам 13035, Москва