Способ получения изоамиленов Советский патент 1974 года по МПК C07C11/10 C07C5/30 

Изобрете лле относится .к области иолучения изоамилеиОВы.х углеводородов, в особенности :Г 1етилбутенов, которые являются ценными полупродуктами в органическом синтезе.

Известен сиособ получения изоамилеиовых углеводоров, например 2-метилбутена-2, изомеризацией других изоамиленов в присутствии катиоиообменного катализатора - сульфокатионита КУ-2 в состоянии его предельного |);абухания.

Способ можно использовать для выделения целевого продукта из смесей изоамиленов с близкими температурами кипения.

К недостаткам этого процесса относятся низкие выход целевого продукта и производительность процесса вследствие малой активности .катализатора, а также сложность технологического оформления из-за невозможности осуществления процесса по непрерывной схеме.

Для устранения этих недостатков предложен способ получения изоа: 1иленов, согласно которому в качестве катализатора используют сформованный с термопластич1ным материалом, например полипропиленом, сульфокатионит, и процесс изомеризации осуществляют с одновременным выделением целевого продукта ректификацией.

2

Способ .может иснользо-ваться для нолучеппя высоко-концентрированного 2-мети л бутепа-.

При этом в качестве сырья используется смесь 2-метилбутена-1 и 2-.метилбутена-2, получающаяся, например, дегидратацией третичного амилового спирта. В это.м случае сиособ состоит в сочетании процессов згзомеризацнн 2-метилбутела-2 и ректификации, осуществляемых в одно.м реакционно-ректификационном аппарате.

На фиг. 1 дана схема осуществления способа получения 2-метилбуте«а-1; на фиг. 2 иредставлена схема совмещения процессов изомеризации 2-метилбутена-2 с ректификацией, проводимых в одно.м аппарате.

Исходиая смесь 2-метилбутена-1 и 2-метилбутена-2 направляется в реакциошю-ректификационный аппарат /, выполненный в виде полой цилиндрической колон-ны, снабженной кипятильником 2, дефлегматором 3. Внизу колонны имеется слой катализатора изомеризации 2-метилбутена-2 в 2-метилбутеи-1.

В качестве катализаторов используются фор.моваиные катализаторы, приготовленные на основе сульфокатионитов, папри.мер, КУ-2, КУ-23 и термопластических материалов -

полипропилена, полиэтилена и др. Эти катализаторы оолее активны, чем стандартные катиониты и «меют большие размеры частиц. Катализаторы формуются, например, в виде червячков диаметром 3-5 мм, 5-10 мм, или в виде колец Рашига наружным диаметром 8-10 мм и внутренним 6-8 мм, высотой 8-10 мм. Это обеспечивает малые гидравлические сопротивления н позволяет работать с большн.ми л.И1ней:ными скоростями 1ПОТОКОВ реакционных продуктов, в целом эти катализаторы более эффективны, чем стандартные иониты.

Ис.ходиая смесь / поступает па ректификационную колонну /, где подвергается разделению. Жидкость, содержащая 83-90% 2-метнлбутена-2 и 10-12% 2-метилбутена-1, поступает па катализатор И, загружепный в НИЖ11ЮЮ часть колонны, где 2-метилбуте1Н-2 частично изомерИзуется в 2-метилбутен-1. Жидкость сливается в кипятилыпик, откуда пары поступают вниз ректификационной части.

Из верхней части колонны пары, содержащие 97,5-99,5% 2-метилбутеиа-1, поступают в дефлегматор, откуда часть жидкости возвращается на колонну в виде флегмы, а остальная часть выводится в виде готового продукта.

Таким образОМ, практически весь 2-метилбутеН-2 будет превращаться в 2-метилбутеп-1 и выводиться из вер.Хней части колонны с 2-метилбутеиОМ-1, содержащимся в исходюй смеси.

Процесс осуществляется при 70-80°С и давленнп до 3 атм.

Ни/ке нриведелы примеры, иллюстрирующие способ получения 2-метилбутепа-1 согласно изобретению.

Пример 1. В качестве исходной смеси используют смесь двух изомеров: 2-метилбутеп-1 (15%) и 2-метилбутеи-2 (85 %).

В качестве катализатора используют формованный катализатор, полученный па основе сульфокатиоиита КУ-2 и полипропилена. Катализатор имеет форму червячков диаметром 4 мм и длиной 4-5 -мм, статическая обменная емкость составляет 3,2 мг-э:к1В/г сухого катализатора (по 0,1 н. раствору NaOH). Катализатор предварительно высушивают. Опыты проводят в металлической лабораторной .колонне диаметром 42 мм., высотой 1,5 м, снабженный дефлегматором и кипятильником. В нижнюю часть колонны загружают катализатор в количестве 75 г, остальную часть колонны заиолняют насадкой из нихромовой проволоки.

Ис.ходную смесь в количестве 10 г/час непрерывно подают в среднюю часть колонны, в которой поддерживают темнературу 70°С и давление 3 атм.

2-Метилбутен-1, ,как более легкокипящий продукт, -поступает вверх, 2-метилбутен-2 - вниз, где осуществляют изомеризацию его в 2-метилбутен-1. 2-Метилбутен-1 из верхней частн колонки поступает .на дефлегматор, откуда

частично выводят в виде готового нродукта концентрации 97,5-99,5%, частично возвращают на колонку в виде флегмы. Флегмовое число равно 20.

5 Производительность катализатора по превращенному 2-метилбутену-2 составляет ПО г/кг час.

Пример 2. Опыт проводят, как указано в примере 1, но изомеризатор выполняют вынос0 ным. Произ1вод«тельность катализатора составляет ПО г/кг час.

Способ согласно изобретению может также использоваться для получения высококоицентрированного 2-метилбутена-2. Способ в этом 5 случае предусматривает использование равновесной смеси 2-метилбутена-2 и 2-метилбутена-1, получающейся, например, дегидратацией третичного амилового спирта, и основан на совмещении процессов изомеризации 2-метил0 бутена-2 с ректификацией, осуществляемых в одном реакционно-ректификационном апнарате (см. фиг. 2).

Способ заключается в следующем.

Исходная смесь 2-метилбутена-2 и 2-метил5 бутана-1 нанравляется в реакционно-ректификационный аппарат 7, вы.пол.ненный в 1БИде полой ци.тиндрической кол.онны, имеющей тарелки или насадку, снабженной кипятильником 2 и дефлегматором 3. В верху колонны имеется 0 слой катализатора изомеризации 2-метилбутена-1 в 2-мет.илбутен-2.

В качестве катализаторов используются формованные катализаторы, приготовленные на основе сульфокатионитов, напри.мер КУ-2, .5 КУ-23, и термопластичных материалов - полипропилена, полиэтилена и др.

Исходная смесь I, попа.дая IB середину коЛО.ННЫ, подвергается разделен.ию: вниз поступает 2-метилбутеп-2 с концентрацией 97,5- iO 99%, вверх поднимается смесь, со.держащая 70-80% 2-метилбутена-1 и 20-30% 2-метилбутена-2.

В верхней части в с.тое катализатора И происходит изомеризация 2-метилбутена-1 в 2-ме 5 тилбутен-2, в результате чего происходит обогащение смеси 2-метилбутеном-2. Пары, имеющие повышенное содержание 2-иметилбутена-2, 15ыходят из колон:ны, -поступают в дефлегматор и в Бнде флегмы III возвращаются в ко° лонку. 2-Метилбутен-2 отректификовывается в нижнюю часть колонны, а непрореагировавший 2-метилбуте11-1 снова ностунает на катализатор.

Таким образом, пра.ктически весь 2-метил бутеп-1 будет превращаться в 2-метилбутен-2

и выводится из куба .колонны с 2-метилбуте

пом-2, содержащимся в исходпой равновесной

смеси изомеров.

Процесс изомеризации осуществляется при 0 50-80°С и давлении до 3 атм.

Кроме того, катализатор может быть расположен в отдельном )выносном аппарате.

Ниже приведены примеры, иллюстрирующие способ получения 2-метилбутепа-2 согласно изобретению.

5

Пример 3. В качестве исходно смеси используют смесь двух изомеров: 2-мегилбуте11-1 (15,5%) ;и 2-метилбутеи-2 (84,5%).

В качестве «атализатора используют формованный катализатор, полученный -на основе сульфокатионита КУ-2 и полинропилена. Катализатор Имеет форму червячков диаметром 4 мм -Е длиной 4-5 мм, статическая обмсн1ная емкость доставляла 3,2 мг экв/г сухого катализатора (по 0,1 н. раствору NaOH). Катализа тар предварительно высушивают.

Опыты Ироводят в металлической лабораторной колонке (см. фиг. 2) диаметром 28 мм и высотой 1,5 м, онабже-ННОЙ дефлегматором и кинятилыником. В верхнюю часть колонны загружают катализатор в количестве 24 г, остальную часть колонны занолняют насадкой из нихромовой -проволоки.

Исходную смесь в количестве 100 г/час подают в среднюю часть колонны, в которой поддерживают те мпературу 70°С и давление 3 атм.

Пары, содержащие 70% 2-метилбутена-1 с верха насадки поступают вверх, проходят через катализатор, где нроисходит нзо.меризадия 2-метилбуте на-1 в 2-метилбутен-2. Образующуюся смесь 2-метилбутена-2 и 2-метнлбутена-1:Конденсируют в дефлегматоре и возвращают в колон;ну в виде флегмы, орошая катализатор. Флегмовое ч.исло 25. 2-метилбутен-2 выводят через куб колонны в виде готового продукта концентрации 97,5-99,5%.

Производительность катализатора по превращенному 2-метилбутену-1 составляет 560 г/кг час.

Пример 4. Опыты нроводят, как указа.но в примере 3 (см. фиг. 2), но флегму -подают под катализатор. Производительность катализатора составляет 70 г/кг час.

Пример 5. В качестве исходной смеси ислользуют смесь двух изо.меров: 2-метилбутен-1 (15,5%) и 2-метилбуте«-2 (84,5%).

6

В качестве катализатора .используют формованный катализатор, полученный иа основе сульфокатнонита КУ-2 и полипропилена. Катализатор имеет форму колец Рашига днаметg ром 6-8 мм и высотой 8-10 м.м. Статическая обменная емкость составляет 3,0 мг-экв/г сухого катализатора (по 0,1 п. раствору NaOH). Катализатор предварительно высушивают. Опыты проводят в металлической лабораQ торной колонке диаметром 28 мм и высотой 1,5 м, снабженной дефлегматором, килятильнико.м, выносным реактором, в который загружают 35 г катализатора, насосом и подогревателем.

5 Исходную смесь I в количестве 100 г/час непрерывно подают в среднюю часть колонки, в которой поддер 1:.ивают темпе|ратуру 70°С и конденсируют в дефлегматоре, откуда часть его в количестве 37 г/час через нодог эеватель

0 подают в реактор, занолнениый катализатором.

Другую часть возвращают на колонку в виде флегмы, флегмовое число равно 20. Смесь 2-метилбутена-1 и 2-мет«лбутена-2 с изо.мери5 затора возвращают в ректификационную колонк). 2-Метилбуте;1-2 выводят через куб колонки Б знде готового продукта ко1щентрации 97,5-99,5%. Производительность катализатора составЛя0 ет 370 т/кг кат. час.

Предмет изобретения

Способ получения нзоамиленов путем изомеризаци изоалгиленовых углеводородов иной

5 стр)ктуры в присутствии катионообмепного катализатора, отличающийся, тел1, что, с целью унрощения процесса и повышения выхода продукта, в качестве катализатора используют сформованный с термонластпчиым материалом сульфокатионит, и процесс осуществляют с одновремеииым выделением целевого продукта ректификацией.

S

ш

Ж