Способ получения 4,4-диметил-1,3-диоксана

 

Использование: в качестве промежуточного продукта в синтезе изопрена. Сущность изобретения: продукт-4,4-диметил-1,3-диоксан (ДМД). ДМД получают конденсацией изобутилена в виде изобутан-изобутиленовой фракции с водным раствором формальдегида в присутствии в качестве катализатора щавелевой кислоты, разделением реакционной смеси на масляный и водный слои, рециркуляцией водного слоя на синтезе ДМД. Проводят повторную ректификацию отработанной изобутан-изобутиленовой фракции при температуре в кубе колонны 50 - 65^oС и отгоняют 80 - 90% фракции, а кубовую жидкость колонны возвращают в зону конденсации. Способ позволяет снизить энергозатраты, расход изобутилена и изобутана без снижения производительности процесса.

Изобретение относится к усовершенствованному способу получения 4,4-диметил-1,3-диоксана (ДМД), который является промежуточным продуктом в промышленном способе получения изопрена.

Известен способ получения ДМД конденсацией в водно-кислотной среде изобутилена и формальдегида при повышенных температуре и давлении. После завершения синтеза реакционную массу разделяют на органическую и водную фазы, которые перерабатывают раздельно. Органическую фазу, содержащую основную часть продуктов реакции, отмывают водой от следов кислоты катализатора и непревращенного формальдегида и освобождают о непревращенных углеводородов С₄, в т. ч. и изобутилена. Далее из нее выделяют высококипящие побочные продукты (ВПП) и целевой продукт ДМД. Водную фазу нейтрализуют и ректификацией выделяют непревращенный формальдегид и ДМД, после чего сбрасывают в сточные воды [1] Селективность синтеза ДМД около 80% по формальдегиду.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ получения ДМД конденсацией изобутилена в виде изобутан-изобутиленовой фракции с водным раствором формальдегида при повышенных температуре и давлении в присутствии в качестве катализатора щавелевой кислоты, разделением продуктов конденсации на масляный и водный слои, упаркой водного слоя, добавлением к остатку после упарки исходного водного раствора формальдегида и рециркуляцией полученной смеси на стадию конденсации, с последовательным выделением ректификацией из масляного слоя отработанной (возвратной) изобутан-изобутиловой фракции, триметилкарбинола (ТМК) и ДМД [2] В этом способе расход изобутилена на получение 1 т ДМД составляет 602-604 кг, расход формальдегида 443-445 кг, выход высококипящих побочных продуктов (ВПП) составляет 212-215 кг в расчете на 1 т полученного ДМД. Отработанная изобутан-изобутиленовая фракция, выделенная ректификацией из масляного слоя синтеза ДМД, содержит 0,4-0,6 мас. высококипящих примесей. Подача отработанной С₄-фракции с таким содержанием примесей на стадию дегидрирования изобутана существенно осложняет эксплуатацию процесса, приводит к снижению активности, срока службы катализатора дегидрирования (примерно на 30%), увеличению времени его регенерации. В связи с этим отогнанную отработанную изобутан-изобутиленовую фракцию подвергают повторной ректификации. Повторная ректификация позволяет снизить содержание высококипящих примесей до 0,02-0,03 мас. которые при таком содержании не влияют на работу катализатора дегидрирования изобутана. На колонне повторной ректификации отгоняют 99,4% поступающей изобутан-изобутиленовой фракции при температуре куба 90-110^оС. В качестве теплоносителя для испарения сырья используют сетевой пар с давлением 0,6 МПа. После повторной ректификации отработанная изобутан-изобутиленовая фракция содержит около 15% изобутилена, 25% которого теряется на стадии дегидрирования изобутана. Кубовую жидкость, содержащую 15,6% изобутилена, 5,3% изобутана, отправляют на сжигание.

Известный способ характеризуется высокими потерями изобутилена, изобутана и дополнительными энергозатратами.

Техническим результатом изобретения является снижение потерь изобутилена, изобутана и энергозатрат без снижения производительности процесса.

Технический результат достигается предлагаемым способом получения ДМД конденсацией изобутилена в виде изобутан-изобутиленовой фракции с водным раствором формальдегида при повышенных температуре и давлении в присутствии в качестве катализатора щавелевой кислоты, разделением реакционной смеси на масляный и водный слои, содержащие продукты реакции, с упаркой водного слоя, добавлением к остатку после упарки исходного водного раствора формальдегида и рециркуляцией полученной смеси на стадию конденсации, с последовательным выделением ректификацией из масляного слоя отработанной изобутан-изобутиленовой фракции, ТМК и ДМД, с возвращением 5-20% полученного ДМД в зону конденсации, с повторной ректификацией отработанной изобутан-изобутиленовой фракции перед подачей ее на стадию дегидрирования изобутана, причем в колонне повторной ректификации отгоняют 80-90% отработанной изобутан-изобутиленовой фракции при температуре в кубе колонны 50-65^оС, а кубовую жидкость возвращают в зону конденсации формальдегида с изобутиленом.

Отличие предлагаемого способа от известного состоит в том, что в колонне повторной ректификации отгоняют 80-90% отработанной изобутан-изобутиленовой фракции, а остальное ее количество в виде кубовой жидкости, а также 5-20% полученного ДМД возвращают в зону конденсации формальдегида с изобутиленом. Другое отличие заключается в том, что отгонку этой фракции проводят при температуре в кубе 50-65^оС.

При отгоне на колонне повторной ректификации 80-90% отработанной изобутан-изобутиленовой фракции в погоне уменьшается содержание изобутилена и соответственно уменьшаются потери изобутилена на стадии регенерирования изобутана. Также снижаются потери изобутилена и изобутана в результате возврата кубовой жидкости.

Формула изобретения

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ 4,4-ДИМЕТИЛ-1,3-ДИОКСАНА конденсацией изобутилена в виде изобутан-изобутиленовой фракции с водным раствором формальдегида при повышенных температуре и давлении в присутствии в качестве катализатора щавелевой кислоты, разделением реакционной смеси на масляный и водный слои с упаркой водного слоя, добавлением к остатку после упарки исходного водного раствора формальдегида и возвращением полученной смеси на стадию конденсации с последовательным выделением ректификацией из масляного слоя отработанной изобутан-изобутиленовой фракции, триметилкарбинола и целевого продукта с повторной ректификацией отработанной изобутан-изобутиленовой фракции и подачей ее на стадию дегидрирования изобутана, отличающийся тем, что повторную ректификацию отработанной изобутан-изобутиленовой фракции проводят при температуре в кубе колонны 50 - 65^oС и отгоняют 80 - 90 % фракции, а кубовую жидкость и 5 - 20% полученного 4,4-диметил-1,3-диоксана возвращают в зону конденсации.