способ получения изопрена

Формула изобретения

Процесс получения изопрена дегидрированием изоамиленов в присутствии железоокисных саморегенерирующихся катализаторов, отличающийся тем, что в исходные изоамилены добавляют до 4 мас.% пипериленов, являющихся побочным продуктом при производстве изопрена указанным способом.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области нефтехимии, в частности к дегидрированию изоамиленов в изопрен на железоокисных саморегенерирующихся катализаторах.

В настоящее время при дегидрировании изоамиленов в изопрен применяются железоокисные саморегенерирующиеся катализаторы как отечественные (например, К-24И, КИМ, К-28), так и импортные (например, 035 CY CATALYST, Flexicat Blue CATALYST фирмы "Shell-Chemicals CRL Catalyst"). Их основными компонентами являются -Fe₂О₃, содержание которого составляет 55-85 мас.%, и какое-либо соединение калия (например, К₂ О, К₂СО₃, KSiO₃), концентрация которого составляет 2-20 мас.% в пересчете на К₂О. В большинстве катализаторов присутствуют соединения трехвалентного хрома и кремния в количестве нескольких процентов. Кроме того, в железоокисные катализаторы могут вводиться один или более металлы-промоторы. В качестве промоторов предлагается использовать Са, Mg, Mo, W, Се, V, Cr, Co, Ni, Mn, Си, Zn, Cd, Al, Sn, Bi, Y, La (см., например, С.К.Огородников, Г.С.Идлис. Производство изопрена. - Л.: Химия, 1973, с.124; Авт. с. СССР 426412, опубл. 1974; RU 2137741 С1, опубл. 20.09.1999; А. И. Бокин, Ю.П.Баженов и др. Катализ в промышленности. №4. 2003, с.24-28). Дегидрирование изоамиленов на этих катализаторах проводится непрерывно в адиабатических реакторах при объемной скорости 70-130 час^-1, разбавлении сырья водяным паром в соотношении 1:5-10 по массе, температуре 580-640°С и избыточном давлении перед слоем катализатора 0,5-0,9 ати. Несмотря на достоинства процесса дегидрирования изоамиленов с применением железосодержащих катализаторов ( по сравнению с фосфатными катализаторами), в целом он остается дорогим и энергоемким. Повышение селективности процесса является одним из основных направлений для получения конкурентоспособного изопрена - мономера.

Наиболее близким по сущности является процесс получения изопрена из 2-метилбутана через трет-амилены дегидрированием их в присутствии улучшенных катализаторов дегидрирования, приготовленных путем комбинирования железосодержащего соединения, состоящего на 10%-100% из слюдяной окиси железа, и калийсодержащего соединения для формования гранул с последующим прокаливанием (см., например, патент США 5171914, 15.12.1992).

Технический результат заявленного изобретения - повышение селективности процесса дегидрирования изоамиленов в изопрен в присутствии железоокисных саморегенерирующихся катализаторов.

Сущность изобретения характеризуется тем, что в исходные изоамилены добавляют до 4 мас.% пипериленов, являющихся побочным продуктом в процессе производства изопрена указанным способом.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами.

Пример №1 (по прототипу).

Дегидрирование углеводородной фракции с содержанием изоамиленов 80-85 мас.% и пипериленов 0,01-0,03 мас.% проводят на лабораторной проточной установке в присутствии катализатора 035 CY (3.2) CATALYST фирмы «Shell-Chemicals CRL Catalyst». Углеводородная фракция данного состава применяется в промышленных условиях в процессе получения изопрена.

Условия проведения опыта:

- объем загруженного катализатора 28 см³ (фракция 1-2 мм);

- объемная скорость по жидкому сырью 1 час^-1;

- массовое разбавление сырья водяным паром 1:5;

- температура дегидрирования 600°С;

- давление атмосферное.

Состав сырья и контактного газа приведены в таблице.

При этом получены следующие показатели процесса:

- выход изопрена на пропущенные изоамилены (ВП) - 48,4%;

- выход изопрена на разложенные изоамилены (ВР) - 85,4%;

- конверсия изоамиленов (К) - 56,7%.

Пример 2.

Условия проведения опыта по дегидрированию изоамиленов в изопрен аналогичны условиям, описанным в примере 1, но в качестве сырья на дегидрирование подается изоамиленовая фракция с добавлением пипериленов до содержания 2.14 мас.%.

Состав сырья и контактного газа приведены в таблице.

При этом показатели процесса получены следующие:

ВП - 49,4%;

ВР - 87,25%;

К - 56,6%.

Пример 3.

Аналогичен примеру 2.

Отличие заключается в том, что дегидрируется изоамиленовая фракция с добавлением пипериленов до содержания 3,12 мас.%.

Состав сырья и контактного газа приведены в таблице.

Показатели процесса получены следующие:

ВП - 48,1%;

ВР - 87,5%;

К - 55,0%.

Пример 4.

Аналогичен примерам 2, 3.

Отличие заключается в том, что на дегидрирование подается изоамиленовая фракция с добавлением пипериленов до содержания 4,87 мас.%.

Состав сырья и контактного газа приведены в таблице.

При этом получены следующие показатели процесса:

ВП - 44,95%;

ВР - 87,0%;

К - 51,7%.

Пример 5 (по прототипу).

Аналогичен примеру 1.

Отличие заключается в том, что процесс проводится при температуре 620°С.

Состав сырья и контактного газа приведены в таблице.

Показатели процесса получены следующие:

ВП - 57,1%;

ВР - 85,05%;

К - 67,1%.

Пример 6.

Аналогичен примеру 2.

Отличие заключается в том, что процесс проводится при температуре 620°С.

Состав сырья и контактного газа приведены в таблице.

Получены следующие показатели процесса:

ВП - 57,7%;

ВР - 86,7%;

К - 66,5%.

Как видно из результатов, полученных в примерах 2-4 и 6, при добавлении в изоамиленовую фракцию пипериленов до содержания около 4 мас.% увеличивается селективность процесса дегидрирования изоамиленов в изопрен без заметного снижения конверсии. Дальнейшее повышение содержания пипериленов приводит к ухудшению показателей процесса.

Таблица
Пример	Температура °С	Анализируемая проба	Состав, % масс.										Показатели процесса
			легких *	C 5H12		С5Н10		С5Н8		ЦПД	X	тяжелый остаток	ВП, %	ВР, %	К, %
				i	n	i	n	i	n
1 (по прототипу)	600	сырье	0,03	1,26	10,67	82,35	4.32	1,35	0,02
		контактный газ	7,48	1,94	10,98	35,46	1,4	39,6	2,54	0,16	0,1	0,34	48.4	85,4	56,7
2	600	сырье	0,06	0,91	11,03	80,55	4,25	1,0	2,14	0,02	0,04
		контактный газ	6,96	1,58	11,09	34,64	1,58	39,41	3,87	0,34	0,15	0,38	49,4	87,25	56,6
3	600	сырье	0,02	1,14	10,18	79,82	4,13	1,49	3,12	0,04	0,06
		контактный газ	7,13	1,87	10,49	35,67	1,59	38,16	4,06	0,37	0,2	0,46	48,1	87,5	55,0
4	600	сырье	0,02	1,13	9,96	78,13	4,11	1,57	4,87	0,06	0,15
		контактный газ	8,51	1,95	10.11	37,25	1,66	34,64	4,7	0,39	0,26	0,53	44,95	87,0	51.7
5 (по прототипу)	620	сырье	0,07	0,95	11,25	81,99	4,79	0,95	0,01
		контактный газ	9,73	1,98	11,26	26,46	0,93	45,91	2,64	0,4	0,13	0,57	57,1	85,05	67.1
6	620	сырье	0,06	0,91	10,93	80,39	4,5	1,01	2,14	0,02	0,05
		контактный газ	9,41	1,95	10,91	26,40	1,00	45,48	3,54	0.53	0,22	0,56	57,7	86,7	66,5
* легких= Н2+N2+C 1+CO+С2+CO2 + С3+ С4