Способ выделения изобутилена

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскиэ

Социалистических

Республик (1512622 (61) Дополнительное к авт. саид-ву— (22) Заявлено 05.04.74 (213 2008751/23-04 с присоединением заявки М— (23) Приоритет

Опубликовано 300183. Бюллетень йо 4

Дата опубликования описаиия30 01 ° 83е

f5)) gg 3

С 07 С 7/00

С 07 С 11/09

С 07 С 1/24

Государственный «омнтет

СССР по делам изобретений и открытий

153) УДК 547. 313.

° 4(088.8) (72) Авторы изобретения

Д.Н. Чаплиц, И. В. Пилипенко, В.A. Смирнов, И.А. Бубнова, - К.Д.Серегина, П.Г.Паутов, В.И.Столярчук, В.П.Казаков

Э.Г.Лаэарянц, Г.С.Богатырев и П.A.Вернов (7! ) Заявитель (54) СПОСОБ ВЫДЕЛЕНИЯ ИЗОБУТИЛЕНА

Изобретение относится к химичес.кой и неФтехимической промышленности.

Известен способ выделения изобутилвна из углеводородных Фракций С4, по которому фракцию обрабатывают водой в отношении 10 молей воды на 1 моль фракции в присутствии полярного растворителя этилцеллозольва (30 вес. Ъ к воде); эмульгатора синтанола ДС-10 (оксизтилированных жирных спиртов) (1 вес. Ъ к воде ) и формо- ванного катионообменного катализатора

КУ-2ФПП, представляющего композицию сульфокатионита КУ-2 и термопластичного материала — полипропилена. Температура гидратации 85-90об, давление 20 атм, объемная скорость подачи смеси 1,5 ч-". Конверсия иэобутилвна в третичный бутиловый спирт

fTBC) составляет 92%.

TGC выделяют ректификацией в виде 75-85Ъ-ного раствора и дегидратируют в присутствии того жв катализа" тора. Температура дегидратации 8090оС, 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 концентрацию

99,95%.

Однако производительность по иэобутилену известного способа нвдостаг точно высока и составляет150

С целью повышения производительности процесса по предлагаемому спо-. собу выделения изобутилвна из углеводородных Фракций С4 гидратацию иэобутилена и дегидратацию полученного ТБС осуществляют в присутствии

Формованного катализатора, содержащего сульфированный термопластичный материал.

В катализаторе носителем каталитичвски активных групп является ке только катионитсульфированный сополимер стирола с дивинилбенэолом, но и сульфированный термопластичный материал. В связи с этим статическая .обменная ещсость катализатора возрастает до 3,5- 4,0 мг экв/г-кат. (по сравнению с 2,5-3,0 мг зкв/г для известного катализатора КУ-2ФПП). В связи с большей активностью катализатора возрастают скорости реакции гидратации изобутилена и двгидратации ТБС.

Для достижения одной и той жв про3() иэводитвльности по готовому продуктус.

512622

4 иэобутилену-требуются меньшие объемы концентрацией 88%, который затем напосно аныой реакционной аппаратуры и равляют на дегидратацию. снижается расход катализатора (на Дегидратацию ТБС осуществляют в

20-25%). реакторе колонного типа, состоящем

Процесс осуществляют в две стадии. из двух частей - нижней высотой 0,5 м

Первую стадию - гидратацию иэобути- > заполненной насадкой иэ нихромовой лена-проводят в жидкой фазе при 70-, проволки и работающей как ректифика110ОС, соотношении углеводород:вода» ° ционная колонна, и верхней — реак"1:5-20 моль/моль, в присутствии, ционной, заполненной 30 г катализатопредпочтительно, полярного растворите- ра (как в процессе гидратации). ДиИя в количестве 10-70 вес. % (к воде) о аметр реактора 30 мм. Реактор снаб или в присутствии полярного раство- жен кипятильником и парциальным конрителя и неионогенного или катионоак- денсатором. тивного эмульгатора в количестве 0,3- ТБС подают в среднюю часть реак2,0 вес. Ъ (к воде) . Давление поддер-, тора под слой катализатора со скоживают достаточным для того, чтобы ростью 50 мя/ч. Температура в реакцивсе реагенты находились в жидкой фа- онной зоне 87 С, давление 0,7 атм. эе. Исходные продукты подают с о ъИ од кт подают с объ- Обраэующийся газообразный и зобутилен

0 3-3 Q - и лин и с парами непрореагировавшего ТБС, поднимаясь вверх по реактору, постуз лечении иэ фрак- йает в парциальный конденсатор где изобутилена при извлечении иэ ции, содержащей 30- % иэо утилена, 30"45% б ен о спирт конденсируется и направляется сост авляет — . а

92-97%. Раствор ТБС отде- вновь на катализатор. из актора ляют от непрореаг ировавших углеводо- Иэобутилен выводят из ре екти и и т. Концентродов, конце нтрируют ректификацией до конденсируют и ректифицирую б тилена 99 95%, 75- 88% ют на дегидратацию. и подают рация изобутилена 9

Вторую стадию — дегидратацию ТБС Вода отделяется от ТБС в нижней п и 80- 110О С давлении О- ректийикационной части реактора и выпроводят при ится иэ к бовой части. Степень

3 атм, скорости подачи исходного

О 1-1 О ч-" линейной скорос- превращения ТБС 99%.2. В еактор, как в ти паров 0,1-0,4 м/сек. Конверсия Пример 2. Р яет 98-.100%. Иэобутилен 30 примере 1, загружают 30 г формованноТБС составляет —.1 . эо у е

ro в виде червячков 5х5 мм катализалосле ректификации и осушки имеет тора, состоящего иэ сульфированного концентрацию 99, 95% и выше.

70 вес.ч

На стадиях гидратации и дегидратации стирола с дивинилбенэолом (вес.ч) и сульфированного полипропилена используют один и ин и тот же катализатор, ио- 5> (30 вес.ч.), имеющего полную обменную представляющий собой композицию катио- ( нита, напРимеР сульфиРованного сополи- а т 3 л с ивинилбензолом,и сульфиованного термопластичного материа- и подают 98 5%-ный иэобутилен и

I рованного термопласти

50%-ный водный раствор диоксана, содержащий 1,0 вес.Ъ (к воле) эмульга 40

Пример 1. В реактор, пред» тора OII-10, со скоростью 360 мл/ч. ставляющий собой стальную трубу с Мольное соотношение изобутилен вода внутренним диаметром 10 мм, длиной составляет 1 20, давление в реакто1 5 м объемом 120 мм З снабженную, ре поддерживают 18 атм, температуру

t t4i

I о термостатирующей рубащкой загружают 75 С. Степень превращения иэобутилеГ

4S

30 r катализатора - сульфированного на 97Ъ. сополимвра стирола с дивинилбенэолом Иэ полученного катализата, непре(70 вес. ч.) и сульфированного поли- рывно выводимого иэ реактора, ректиэтилена (30 вес.ч.) . Катализатор фикацией выделяют аэеотроп ТБС конс в формо ан в виде цилиндриков 5х5 мм

5Î центрацией 88 вес. Ъ, который направи имеет статическую обменную емкость ляют на дегидратацию.

3,9 мг-экв/г сухого вещества. Дегидратацию проводят в реакторе, B реактор непрерывно подают смесь как в примере 1, на том же Формованиэобутан-иэобутиленовой фракции, со- ном катализаторе, как на стадии гидрадержащей 40% изобутилена, и водного тации в данном примере. Температура аство а этилцеллоэольва концентра- >> в реакционной части 80ОС, давление цией 50 вес. %, содержащей 1 вес. % . атмосферное, скорость д спирта по ачи (х воде) змульгатора — синтанола, 45 мл/ч. Степень превращения TSC 99Ъ, ДС-10.Ìoëüíoå соотношение углеводороды: концентрация очищенного ректификацивода составляет 1i10, скорость подачи ей иэобутилена 99,985%. исходной смеси 240 мл/ч. Давление в @3 реакторе поддерживают 20 атм, темпе- Пример 3. В реактор, каК в ратуру 90ОС; степень превращения иэо- . примере 1,загружают 36 r формованного бутилена составляет,93%. Иэ полученных ввиде червячков Зх10 ммкатализатора, продуктов реакции выделяют ректификат состоящего из сульфированного сополимецией TBC в виде аэеотропа с водой Я ра с дивинилбенэолом (45 вес.ч) и

512622 сульфированного поливинилхлорида

55 нес. ч., имеющего полную обменную статическую емкость3,45 мг ° экв/г сух, кат., и непрерывно подают пиролиэную фракцию С,, имеющую концентрацию изобутилена

42,5%, и водный раствор этилцвллозольва концентрацией 70 нес. Ъ в соотношении углеводороды: вода, 1:10 моль/моль со скоростью

260 моль/ч. Степень превращения изобутилена 92,5%.

Полученный после гидратации каталиэат подают на ректификацию и выделяют ТБС в виде 85%-ного раствора, который напралляют на дегидратацию .

Дегидратацию проводят в реакторе, как н примере 1, на том же формованном катализаторе, как на стадии гидратации в данном примере. Температура в

Реакционной части 87 С, давление

0,7 атм, скорость подачи спирта

50 мл/ч. Степень превращения ТБС 99%, концентрация иэобутилена 99,95%.

Пример 4. В реактор, как в йримврв 1, загружают 30 г формованно- 25 го н виде червячков 5х5 мм катализа тора,как н примере 2, и непрерывно подают изобутанизобутиленоную фракцию, как н примере 1,и ЗОЪ-ный растнор этилцеллозольна н воде, содержащей 2,0 нес.% эмульгатора — синтанола ДС-10, при соотношении углеводороды вода

-.1:10 моль/моль, со скоростью 300 мл/ч.

Температура гидратации 105 С давление 22 атм. Степень превращения изо- 35 бутилена 92%.

Выделение аэеотропа ТБС и дегидратацию вго проводят, как в примере 1.

В качестве катализатора двгидратации используют формованный катализатор, 40 как на стадии гидратации в данном примере. Степень превращения ТБС 100Ъ, концентрация полученного иэобутилвна

99,96Ъ. °

Пример 5. В реактор, как н примере 1, загружают 30 г формованного в виде червячков 5х5 мм катализатора, как н примере 2, и непрерывно подают иэобутаниэобутиленоную фракцию,как н примере 1,и 50Ъ-ный растнор этилцеллозольва в воде, содержащей

2,0 вес. Ъ катионактивного эмульгатора - додецилпиридиний.-хлорида (катапин A), при соотношении углеводороды:вода а 1:10 моль/моль, со скоростью 300 мл/ч. Температура гидратации 90 С, давление 20 атм. Степень превращения иэобутилеиа 90Ъ.

Выделение азеотропа ТБС и дегидратацию вго проводят также, как в примерв 1. В качестве катализатора дегидратации используют формованный катализатор, как на стадии гидратации в данном примере. Степень превраще- . ния .ТБС 99%I концентрация полученного иэобутилена 99,95Ъ. -65, Пример 6. В реактор, как в гримере 1, загружают 30 г катализатора, как в примере 2, и непрерывно подают бутиленовую фракцию, содержащую 28,7% иэобутилена, и 50%-ный раствор этилцеллоэольва в воде, содержащей 2% змульгатора - синтанола

ДС-10, при соотношении углеводороды: вода 1:5 моль/моль со скоростью

300 мл/ч. Давление в реакторе 20 атм, температура 90 С. Степень превращения о изобутилена 92Ъ. Выделение ТБС осуществляют как в примере 1 ° Дегидратацию ТБС проводят в реакторе, как в примере 1; температура в реакционной части 105ОС давление 1 8 атм, скорость подачи спирта 100 мл/ч. Степень превращения спирта 99%, концентрация полученного изобутилвна 99,98%.

П р и м в р 7. Выделение иэобутилвна на опытной установке.

В реактор, представляющий собой стальной цилиндрический аппарат диаметром 0,147 м, загружают 130 л формонанного в виде червячков 5х1020 мм катализатора двумя слоями по

4 м, приготовленного на основе сульфированного сополимера стирола с дининилбвнзолом (70 вес. ч.) и сульфиронанного полипропилена (30 sec.u.), имеющего обменную статическую емкость

3,9 мг.экв/г кат. Углеводородная фракция С4, содержащая 42,5 иэобутилена, смешивается с водным раствором этилцеллозольва концентрацией

50 нвс. %, содержащим 1 нес.% эмульгатора — синтанола ДС- 10, при соотношении углеводороды: вода 1:10моль/ моль и подается в гидратор сверху вниз. Скорость подачи смеси 260 л/ч.

Степень превращения иэобутилвна 93Ъ.

Раствор ТБС н воде и этилцеллоэольне с эмулъгатором освобождают от непрореагиронавших углеводородов и направляют в ректификационную колон" ну, гдв выделяют концентрированный (85 нвс.Ъ) ТБС и подают его на дегидратацию н реактор диаметром 290 мм, состоящий из двух частей — нижней ректификационной (12 колпчконых тарелок) и верхней реакционной, заполненной формованным катализатором (как на стадии гидратации), в количестве 70 л. Процесс проводят в следующих условиях: подача ТБС вЂ” 80л/ч, температура 87 С, давление 0,7 атм.

Степень превращения ТБС при этих условиях 99Ъ. После осушки и ректификации изобутилен имеет концентрацию

99,95%.

Формула изобретения

1. Способ выделения изобутилена иэ углеводородных фракций С4 путем гидратации изобутилвна в жидкой фазе

512622

Корректор Л.Бокшан

Заказ 10822/10 Тираж 416 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР. по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Филиал ППП Патент, г.ужгород, ул.Проектная,4 в присутствии формоваиного катализатора, содержащего катионит и термо пластичный материал, с последующим о делением полученного третичного бутилового спирта и дегидратацией последнего в присутствии того же катализатора, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения !

Редактор E.ÕåéÔèö Техред М.Коштура

8 производительности процесса, используют катализатор, содержащий сульфированный термопластичный материал.

2, Способ по п.l, о т л и ч а ющ н и с я тем, что гидратацию осуществляют в присутствии полярного растворителя и неионогенного или катионоактивного эмульгатора.