Способ получения изопропилового или втор-бутилового спиртов Советский патент 1986 года по МПК C07C29/04 C07C31/10 C07C31/12 

игзобретение относится к усовершен ствованному способу получения низших спиртов, в частности к способу получения изопропилового и втор-бутилово го спиртов, которые могут быть ис- пользованы в качестве растворителей.

Цель изобретения - упрощение процесса за счет того, что газообразньй пропен или бутен перед подачей его

в реактор или пропен или бутен на

стадии испарения насьпцают водой в количестве 0,3-1,8 мае.% от пропена или бутена.

На чертеже изображена установка для осуществления способа.

В примерах технический пропилен или бутен - смесь этого олефина с соответствующим алифатическим углеводородом.

Примерив реактор 1 с ши- риной в свету 500 мм и длиной 10 м, наполненный 1900 л насадки из нержа- веющией стали и 1700 л сильнокислого катионита в качестве катализатора, по трубопроводу 2 подают 300., 3 кг/ч родержащсй 85 мас.% Н-бутена смеси бутана и бутена (4534 моль бутена 253,9 кг/ч), а по трубопроводу 3 150,0 кг/ч воды (8333 моль). Воду нагревают в подогревателе 4 до 155- 160°С. Кроме того, по трубопроводу 5 подают 54 кг/ч (3000 моль) воды, а по трубопроводу 6 2699,6 кг/ч рецир- кулируемого технического олефина, i состоящего из 1851,9 кг/ч бутена и 847,7 кг/ч бутана. Состоящий из исходного сырья - рециркулируемого олефина и воды (1,8 мас. от технического бутена) поток испаряют в испарителе 7 и доводят до температуры .

Реакцию проводят при давлении 70 атм и мольном соотношении воды и бутена, равном 2,5:1. Образующийся втор-бутиловый спирт 201,3 кг/ч вмес те с избыточным газом С (1953,4 кг/ч бутгна и 894,1 кг/ч бутана) и 31 кг/ч воды отводят из верхней части реактора по трубопроводу В и после сброса давления и отделения вода в сепарато ре подают в колонну 9, из которой по трубопроводу 10 отводят 1318,0 кг/ч м-бутана и 2631,0 кг/ч н-бутена. Этот головной поток разделяют на по- ток, состоящий из 101,5 кг/ч rt-буте- на и 46,4 кг/ч н-бутана и, отводимый .по трубопроводу 11, на поток, состоящий из 976,0 кг/ч м-бутена и

5

0

20 30 35 40

55

423,9 кг/ч Н-бутана и рециркулируе- мый по трубопроводу 12 в верхнюю часть колонны 9, и на рециркулируемый по трубопроводу 6 поток указанного состава. По трубопроводу 13 из колонны 9 отводят 201,3 кг/ч (2720 моль) втор-бутилового спирта и 2,1 кг/ч (16,2 моль) простого ди-втор-бутило- вого спирта и 2,1 кг/ч (16,2 моль) простого ди-втор-бутилового эфира в виде 99%-ного сырого спирта.

На 1 л катализатора ежечасно образуется 1,6 моль втор-бутилового спирта и 0,0095 моль простого эфира. Во всем реакторе температура реакции составляет 155-162 с, при этом не требуется ни дополнительного обогрева, ни охлаждения.

Данное по расходу тепла: 1700 л катализатора производительность 1,6 моль втор-бутилового спирта, 2999,9 кг/ч исходного газа (2699,6 кг/ч рециркулируемого техни- ческого олефина и 300,3 кг/ч свежего технического олефина); теплота испарения втор-бутилового спирта 477,2 кДж/кг, а воды при 155 С 2102 кДж/кг; предварительное насыщение водой 54 кг/ч (1,8 мас.% от оле- . фина); максимальная степень насыщения в условиях .реакции 54,9 кг/ч; теплота реакции 102272 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 (тегшота реакции минус расход тепла) 4320 кДж/ч (избыток тепла).

И р и м е р 2. Повторяют пример 1 с той разницей, что процесс проводят при мольном соотношении воды к оле- фину, равном 1:1. При этом на стадию испарения бутена подают 54 кг воды (1,8 мас.% от 3000,2 кг/ч циркулирующего и свежего газа) и подают

в .нижнюю часть реактора. I

Благодаря насыщению исходного газа водой по всей длине реактора поддерживается температура 150-155°С. Давление в реакторе составляет 60 бар. Среднее количество спирта, которое ежечасно отводят по трубопроводу 13 из колонны 9, составляет 199 кг (2689 моль). Содержание простого ди-втор-бутипового эфира составляет 2,03 кг/ч (15,6 моль). Таким образом, производительность составляет 1,58 моль/л катализатора в час.

Данные по расходу тепла: 1700 л катализатора; производительность 1,58 моль втор- бутилового спирта, 3000,2 кг/ч исходного газа (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 при 2102 кДж/кг; предварительное насыв1ение водой 5А кг/ч (1,8 мае. % 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).

Приме 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, составляет 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 без дополнительного 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 реакторе поддерживают температуру 155 С бе 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

2501674

тора; производительность: 1,6 моль втор-бутилового спирта, 3000,1 кг/ч исходного газа (2699,8 кг/ч рецирку- лируемого технического олефина 5 и 300,3 кг/ч свежего технического олефина); теплота гидратации 37,6 кДж/моль втор-бутилового спирта; теплота испарения втор-бутипового спирта 477,2 кДж/кг, а воды при 10 2102 кДж/кг; предварительное насыщение водой 9 кг/ч (0,3 мас.% от олефина) ; максимальная степень насыщения в условиях реакции 54,9 кг/ч; теплота реакции 102272 кДж/ч; расход теппа 15 на испарение воды в реакторе

96481 кДж/ч,на испарение втор-бутилового спирта 96060 кДж/ч, в сумме 192541 кДж/ч.

Тепловой баланс (теплота реакции Jo минус расход тепла) -90269 кДж/ч (недостаток теппа компенсируется в подогревателе 4 и испарителе 7).

П р и м е р 5. Повторяют пример 4 с той разницей, что процесс проводят 25 при 170°С и 40 ата. При этом на 1 л катализатора ежечасно получают 1,8 моль втор-бутилового спирта и 2-10 моль простого ди-втор-бутилового эфира.

3Q : Данные по расходу тепла: характеристика процесса - 1700 л катализатора; производительность 1,8 моль втор- бутилов.ого спирта, 3000 кг/ч исходного газа (2699,7 кг/ч рециркулируемо- го Технического олефина и 300,3 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 при 170 С 2133 кДж/кг; предварительное насьщение водой 9 кг/ч (0,3 мас.% от олефина); максимальная ;степень насыщения в условиях реакции j54,9 кг/ч; теплота реакции 115056 кДж/ч, расход тепла на испарение воды в реакторе 97904. кДж/ч, на испарение втор-бутилового спирта 108181 кДж/ч, всего 206085 кДж/ч; тепловой баланс (теплота реакции минус расход тепла) -91029 кДж/ч (недостаток тепла компенсируется в подогревателе 4 и испарителе 7).

П р и м е р 6. Повторяют пример 4 с той разницей, что процесс проводят

35

40

45

55

при 135 Си 100 атм. При этом на 1 л катализатора ежечасно получают 1,б5 моль втор-бутилового спирта и 510 моль простого ди-втор-бутилового эфира.

Данные по расходу тепла: характеристика процесса - 1700 л катализатора ; производительность 1,65 моль втор-бутилового спирта, 2999,9 кг/ч исходного газа (2699,6 кг/ч рецир- кулируемого технического олефина и 300,3 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 при 2143 кДж/кг; предварительное . насьпцение водой 9 кг/ч (0,3 мас.% от олефина); максимальная с тепень насыщения в условиях редакции кг/ч;

20

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 шири-25 ной в свету 200 мм и длиной 3м, наполненный 147 л насадки из. нержавеющей стали и 126 л сильнокислого катионита, по трубопроводу 2 подают

изопропилового спирта, 555,8 кг/ч исходного газа (49В,1 кг/ч рецир- кулируемого технического олефина и 57,7 кг/ч свежего технического

5 олефина); теплота гидратации

50,2 кДж/моль изопропилового спирта теплота испарения изопропилового спирта 586 кДж/кг,-а воды при 2143 кДж/кг; предварительное насьпце

0 ние водой 3,5 кг/ч (0,63 мае,%) теп лота реакции 24036 кДж/ч; расход те ла на испарение воды в реакторе 6858 кДж/ч, на испарение изопропило вого спирта 16865 кДж/ч, всего

5 23723 кДж/ч; тепловой баланс (тепло та реакции минус расход тепла) 313 кДж/Ч (избыток тепла)

П р и м е р 8. Повторяют пример с той разницей, что реакцию проводя при 160°С и 40 атм. Кроме того, про пен насыщают 7 кг/ч (1,32 мас.% от пропена) воды. При этом производительность процесса составляет 4,2 мол йзоиропилового спирта на 1 л катали затора в час.

Данные по расходу тепла: характе ристика процесса - 126 л катализато ра; производительность 4,2 моль изо

57,7 кг/ч 96%-ного пропена (1,32 кмоль). 30 пропилового спирта, 528,7 кг/ч ис а по трубопроводу 6 498,2 кг/ч рецир- кулируёмого технического пропена. Кроме того, по трубопроводу 3 подают 233 кг/ч (45,6 кмоль) воды, часть которой (3,5 кг/ч или 0,63 мас.% 35 от технического пропена) по трубопроводу 5 добавляют к сырью, подаваемому на стадию испарения. Реакцию проводят при 135 С, 100 атм и мольном соотношении воды и пропена, равном 40 1,05:1. При этом температура реакции поддерживается постоянной во всем реакторе без,необходимости наружного обогрева или охлаждения.

Ежечасно получают 28,78 кг изо- 45 пропилового спирта (3,8 моль спирта на 1 л катализатора в час) и 0,22 кг простого диизопропилового эфира).

Данные по расходу тепла: характеристика процесса - 126 л катализато- 50 ра; производительность 3,8 моль

ходного газа (471 кг/ч рециркулируе мого технического олефина и 57,7 кг свежего технического олефина); те.пл та гидратации 50,2 кДж/моль изопроп лового спирта; теплота испарения изопропилового спирта 586 кДж/кг, а воды при 2112 кДж/кг, предварительное насыщение водой 7 кг/ч (1,32 мас.% от технического олефина максимальная степень насыщения в условиях реакции 7,1 кг/ч; теплот реакции 26566 кДж/ч; расход тепла на испарение воды в реакторе 211 к,Цж/ч, на испарение изопропилов го спирта 18635 кДж/ч, всего 18846 кДж/ч; тепповой баланс (тепло та реакции минус расход тепла) 7720 кДж/ч (избыток тепла).

Данные по полному материальному балансу по примерам 2-8 приведены в таблице.

изопропилового спирта, 555,8 кг/ч исходного газа (49В,1 кг/ч рецир- кулируемого технического олефина и 57,7 кг/ч свежего технического

олефина); теплота гидратации

50,2 кДж/моль изопропилового спирта; теплота испарения изопропилового спирта 586 кДж/кг,-а воды при 2143 кДж/кг; предварительное насьпцение водой 3,5 кг/ч (0,63 мае,%) теплота реакции 24036 кДж/ч; расход тепла на испарение воды в реакторе 6858 кДж/ч, на испарение изопропилог- вого спирта 16865 кДж/ч, всего

23723 кДж/ч; тепловой баланс (теплота реакции минус расход тепла) 313 кДж/Ч (избыток тепла)

П р и м е р 8. Повторяют пример 7 с той разницей, что реакцию проводят при 160°С и 40 атм. Кроме того, про- пен насыщают 7 кг/ч (1,32 мас.% от пропена) воды. При этом производительность процесса составляет 4,2 моль йзоиропилового спирта на 1 л катализатора в час.

Данные по расходу тепла: характеристика процесса - 126 л катализатора; производительность 4,2 моль изопропилового спирта, 528,7 кг/ч исходного газа (471 кг/ч рециркулируе- мого технического олефина и 57,7 кг/ч свежего технического олефина); те.пло- та гидратации 50,2 кДж/моль изопропилового спирта; теплота испарения изопропилового спирта 586 кДж/кг, а воды при 2112 кДж/кг, предварительное насыщение водой 7 кг/ч (1,32 мас.% от технического олефина); максимальная степень насыщения в условиях реакции 7,1 кг/ч; теплота реакции 26566 кДж/ч; расход тепла на испарение воды в реакторе 211 к,Цж/ч, на испарение изопропилового спирта 18635 кДж/ч, всего 18846 кДж/ч; тепповой баланс (теплота реакции минус расход тепла) 7720 кДж/ч (избыток тепла).

Данные по полному материальному балансу по примерам 2-8 приведены в таблице.

Редактор А.Шишкина

Составитель А.Евстигнеев

Техред Н.Бонкало Корректор М.Демчик

Заказ 4341/60 Тираж 379Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная, 4

Продолжение таблицы