Способ получения метилэтилкетона

Изобретение относится к способу получения метилэтилкетона (МЭК), который широко применяют в нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности на установках депарафинизации масел и обезмасливания парафинов, в лакокрасочной промышленности в качестве компонента летучей части для полиуретановых покрытий, в деревообрабатывающей промышленности для получения различных клеев, в промышленности резинотехнических изделий, в парфюмерной промышленности и других отраслях. Способ включает взаимодействие бутанола-2 с пероксидом водорода. При этом процесс проводят при 20-100°С, при мольном соотношении бутанола-2 и пероксида водорода (1,0-13,0):1, на катализаторе силикалите титана с топологией MFI, MEL или бетацеолита с содержанием титана от 0,1 до 9,5%, в количестве от 0,01 до 20% масс. от общей реакционной массы, полученный МЭК удаляют из реакционной массы ректификацией в виде азеотропа с водой, а непрореагировавший бутанол-2 с примесью воды возвращают на стадию синтеза, азеотроп МЭК-вода разделяют экстракцией, с использованием в качестве экстрагента органического растворителя, при соотношении экстрагент - азеотроп МЭК-вода от (0,5-10):1 и числе ступеней экстракции от 1 до 10, а полученный экстракт разделяют методами ректификации или дистилляции с выделением товарного МЭК и возвратом экстрагента на стадию выделения. Способ позволяет получить метилэтилкетон с высоким выходом и снизить энергетические затраты на получение товарного МЭК. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.

 

Изобретение относится к химической технологии, а именно к способам получения и выделения метилэтилкетона (МЭК).

Метилэтилкетон используется в нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности на установках депарафинизации масел и обезмасливания парафинов, в лакокрасочной промышленности в качестве компонента летучей части для полиуретановых покрытий, в деревообрабатывающей промышленности для получения различных клеев, в промышленности резинотехнических изделий, в парфюмерной промышленности и других отраслях.

Известно более 10 методов получения МЭК, основанных на каталитическом окислении бутилена, дегидрировании или окислении бутанола-2, при совместном получении фенола через гидроперекись втор-бутилбензола или уксусной кислоты при окислении бутана. В промышленности основные количества МЭК получают дегидрированием бутанола-2 или в качестве побочного продукта в производстве уксусной кислоты окислением бутана.

Процесс дегидрирования проводится в жидкой фазе на катализаторе - никель Ренея или хромит меди, при 130-180°С. Процесс проводится в инертном растворителе - высококипящем парафине и обладает рядом недостатков (малый съем продукта с единицы катализатора - около 1,1 кг/(кг-ч), малый срок службы катализатора - не более 2 лет, необходимость использования и регенерации растворителя). Получение МЭК совместно с уксусной кислотой характеризуется низкой производительностью процесса, большим количеством побочных продуктов, сложной схемой разделения реакционной смеси (US 2829165, С07С 49/10, 1958 г.).

Прототипом данного изобретения является способ получения МЭК посредством высокотемпературного некаталитического окисления бутанола-2 водным раствором пероксида водорода с концентрацией 30-50% при 220-350°С и мольном соотношении реагентов (1,0-5,0):1 соответственно, при времени контактирования 2-12 с (RU 2169726, С07С 49/10, С07С 45/49, 2001 г.).

Однако существенным недостатком описанного способа, является то, что реакция окисления проводится при повышенной температуре, что требует дополнительных энергозатрат и специальных конструкционных материалов, кроме того, образуются побочные продукты (например, уксусная кислота), усложняющие стадию выделения товарного продукта и отсутствует стадия выделения товарного МЭК.

Задачей предлагаемого изобретения является разработка эффективных технологий синтеза и выделения МЭК.

Технический результат от использования изобретения заключается в снижении затрат на получение, повышении экологичности производства и увеличении выхода МЭК.

Технический результат достигается тем, что в способе получения метилэтилкетона (МЭК), включающем взаимодействие бутанола-2 с пероксидом водорода, процесс проводят при 20-100°С, при мольном соотношении бутанола-2 и пероксида водорода (1,0-13,0):1, на катализаторе силикалите титана с топологией MFI, MEL или бетацеолита с содержанием титана от 0,1 до 9,5%, в количестве от 0,01 до 20% масс. от общей реакционной массы, полученный МЭК удаляют из реакционной массы ректификацией в виде азеотропа с водой, а непрореагировавший бутанол-2 с примесью воды возвращают на стадию синтеза, азеотроп МЭК-вода разделяют экстракцией, с использованием в качестве экстрагента органического растворителя, при соотношении экстрагент - азеотроп МЭК-вода от (0,5-10):1 и числе ступеней экстракции от 1 до 10, а полученный экстракт разделяют методами ректификации или дистилляции с выделением товарного МЭК и возвратом экстрагента на стадию выделения. В качестве органического растворителя используют: толуол, изопропилбензол, о-кислол, п-ксилол, м-кислол, о-диизопропилбензол, п-диизопропилбензол, м-диизопропилбензол, н-декан, н-пентан, изо-пентан и/или их смеси.

Изобретение иллюстрируется примерами проведения процесса в стеклянном реакторе с рубашкой, снабженном обратным холодильником и термометром. Перемешивание реакционной массы осуществляется посредством магнитной мешалки.

Пример

В реактор загружают необходимое количество бутанола-2 и силикалита титана, включают магнитную мешалку и термостатируют до заданной температуры. После загрузки пероксида водорода фиксируют время начала эксперимента. По окончании опыта реакционную массу анализируют методом газожидкостной хроматографии. Процесс выделения МЭК проводят следующим способом. После завершения реакции окисления реакционную смесь подвергают разделению. С этой целью посредством ректификации из реакционной массы отгоняют азеотроп МЭК с водой, при этом из куба отводится бутанол-2 с примесями воды, который направляют на стадию окисления. Полученный в дистилляте колонны азеотроп МЭК с водой обрабатывают н-пентаном и интенсивно перемешивают. После этого смесь н-пентана и МЭК направляют на расслаивание. Снизу отбирают тяжелую водную фазу. Верхний легкий органический слой, содержащий МЭК, подвергают ректификации или дистилляции для выделения товарного продукта.

В таблице приведены примеры проведения процесса при различных сочетаниях технологических параметров, значения которых являются отличительными признаками изобретения.

Из таблицы видно, что оптимальной является температура порядка 30-60°С, обеспечивающая максимальный выход МЭК, при 20 и 100°С выход МЭК ниже. При увеличении мольного соотношения МЭК - пероксид водорода с 1:1 до 13:1 и увеличении концентрации катализатора наблюдается увеличение выхода МЭК. При увеличении концентрации катализатора больше 20% масс. увеличения выхода МЭК не обнаружено, количество катализатора меньше 0,01% масс. практически не катализирует реакцию окисления.

В качестве экстрагента, кроме н-пентана, использовали толуол, изопропилбензол, о-кислол, п-ксилол, м-кислол, о-диизопропилбензол, п-диизопропилбензол, м-диизопропилбензол, н-декан, изо-пентан и/или их смеси (20% о-кислол, 60% м-кислол, 20% п-кислол; 50% н-пентана; 50% изо-пентан). Результаты испытания аналогичны приведенным в таблице.

Использование данного изобретения позволяет эффективно и надежно решать проблему организации крупнотоннажного промышленного производства МЭК. Указанное производство характеризуется высокими технико-экономическими показателями, определяемыми такими факторами, как отсутствие побочных продуктов, отсутствие вспомогательных растворителей, отсутствие повышенных давлений и пр.

	№ примера
1	2	3	4	Прототип
Температура, °С	20	32	51	100	220-350
Мольное соотношение бутанол-2: пероксид водорода	11,1	12,3	7,0	4,0	1,0-5,0
Концентрация катализатора, % масс.	0,58	11,20	4,80	4,88	-
Концентрация Н2О2, % масс.	34,75	36,45	34,75	34,75	30-50
Выход МЭК, % масс.	45,56	90,78	97,91	84,17	22,1-66,1
Степень извлечения МЭК из азеотропа МЭК-вода, %	99,6	99,5	99,8	99,5	-
Примечание к таблице
1. Соотношение н-пентан - азеотроп МЭК-вода 0,5:1; число ступеней экстракции 1.

1. Способ получения метилэтилкетона (МЭК), включающий взаимодействие бутанола-2 с пероксидом водорода, отличающийся тем, что процесс проводят при 20-100°С, при мольном соотношении бутанола-2 и пероксида водорода (1,0-13,0):1, на катализаторе силикалите титана с топологией MFI, MEL или бетацеолита с содержанием титана от 0,1 до 9,5%, в количестве от 0,01 до 20 мас.% от общей реакционной массы, полученный МЭК удаляют из реакционной массы ректификацией в виде азеотропа с водой, а непрореагировавший бутанол-2 с примесью воды возвращают на стадию синтеза, азеотроп МЭК-вода разделяют экстракцией с использованием в качестве экстрагента органического растворителя при соотношении экстрагент-азеотроп МЭК-вода от (0,5-10):1 и числе ступеней экстракции от 1 до 10, а полученный экстракт разделяют методами ректификации или дистилляции с выделением товарного МЭК и возвратом экстрагента на стадию выделения.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве органического растворителя используют толуол, изопропилбензол, о-ксилол, п-ксилол, м-кислол, о-диизопропилбензол, п-диизопропилбензол, м-диизопропилбензол, н-декан, н-пентан, изо-пентан и/или их смеси.