способ очистки изопрена от ацетиленовых углеводородов

Формула изобретения

1. Способ очистки изопрена от ацетиленовых углеводородов каталитическим гидрированием водородом, отличающийся тем, что в изопрен перед гидрированием подают рецикловый изопрен, содержащий непрореагировавший водород, в количестве, необходимом для разбавления ацетиленовых углеводородов в изопрене, подаваемом на гидрирование, до содержания 0,02 - 0,07%.

2. Способ очистки изопрена от ацетиленовых углеводородов по п.1, отличающийся тем, что используют дробную подачу водорода и/или рециклового изопрена в зону гидрирования.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к производству мономеров для синтетического каучука, а именно к процессу очистки изопрена от ацетиленовых углеводородов гидрированием.

Известен способ удаления ацетиленовых и алленовых углеводородов из жидких продуктов, полученных при дегидрировании изопентана и изоамиленов и из концентрированного изопрена. (А. с. СССР N134686, МКИ С 07 С 7/02, опубл. Бюл. N1, 1961). По этому способу очистку от ацетиленовых изопрена, проводят селективным гидрированием на стационарном слое никель-кизельгурового катализатора при 15-20^oC с подачей 4 молей водорода на 1 моль ацетиленовых и 2 моля водорода на 1 моль алленовых углеводородов. Но этот способ не позволяет достичь полного гидрирования части ацетиленовых, например бутина при его высоком содержании в изопрене, и вызывает образование смол.

Наиболее близким к заявляемому способу является процесс очистки изопрена, описанный в книге П.А. Кирпичникова. (П.А. Кирпичников, В.В. Берестнев, Л.М. Попова/ Альбом технологических схем основных производств промышленности синтетического каучука //Л., Химия, 1986, с.67-68.). По этому способу ацетиленовые соединения гидрируются в основном в олефины. Гидрирование проводится при 20^oC и давлении 0,15 МПа в жидкой фазе на стационарном катализаторе "никель на кизельгуре" водородом, подаваемым в нижнюю часть реактора. Из верха реактора смесь изопрена и водорода поступает в сепаратор, где изопрен отделяют от инертных газов и непрореагировавшего водорода. Однако этот способ вызывает образование смол и не позволяет полностью очистить изопрен при высоком содержании ацетиленовых углеводородов в сырье, особенно если в составе изопрена содержится большое количество примесей бутина. Кроме того, невозможно использовать этот способ для очистки изопрена, получаемого одностадийным дегидрированием изопентана.

Задачей данного изобретения является повышение степени очистки изопрена и уменьшение смолообразования.

Для решения поставленной задачи предлагается способ очистки изопрена от ацетиленовых углеводородов каталитическим гидрированием водородом, причем в изопрен перед гидрированием подают рецикловый изопрен, содержащий непрореагировавший водород, в количестве, необходимом для разбавления ацетиленовых углеводородов в изопрене, подаваемом на гидрирование, до содержания 0,02-0,07% масс. Возможна дробная подача водорода и/или рециклового изопрена в зону гидрирования.

Предлагаемый способ позволяет очистить изопрен, содержащий большое количество ацетиленовых примесей, до необходимой для полимеризации степени чистоты. Это дает возможность использовать данный способ для очистки изопрена, получаемого в том числе и одностадийным дегидрированием изопентана. От ближайшего аналога предлагаемый способ отличается наличием рецикла изопрена, содержащего непрореагировавший водород, что дает предварительное смешение изопрена-сырца с водородом и позволяет уменьшить содержание ацетиленовых углеводородов в изопрене, подаваемом на гидрирование. Использование рецикла именно этого потока не известно нам из литературы и позволяет достичь ожидаемого эффекта при гидрировании (т.к. использование потока после первой зоны гидрирования вызовет увеличение содержания трудногидрируемых в данных условиях примесей бутина), что говорит о соответствии критериям патентоспособности. Кроме того, данный способ позволяет уменьшить смолообразование в процессе гидрирования. Это связано с тем, что гидрирование тройных связей протекает по реакции первого порядка, а реакции полимеризации являются реакциями высшего порядка и их скорость в большей степени зависит от концентрации реагирующих веществ. Поэтому разбавление исходного сырья снижает скорость реакции полимеризации в реакционной смеси. Кроме того, разбавление позволяет хорошо регулировать температуру в реакторе.

Все вышесказанное иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1.

Изопрен, подлежащий очистке, с содержанием ацетиленовых 0,12, (в том числе ацетиленовых -0,06% мас., бутина-2- 0,06% мас.) подают в охлажденную емкость со скоростью 1час^-1. Рецикловый изопрен, содержащий 10% непрореагировавшего водорода, также подают в охлажденную емкость со скоростью 1 час^-1. Из охлажденной до 10^oC емкости насосом подается в нижнюю часть реактора гидрирования со скоростью 2 час^-1 смесь рециклового и свежего изопрена, с содержанием ацетиленовых 0,05% мас. Реактор разделен на две реакционные зоны, заполненные катализатором "никель на кизельгуре" (ТУ 38.101396-89Е). Гидрирование осуществляется в жидкой фазе на стационарном катализаторе электролитическим водородом, поступающим через распределительные устройства в нижнюю половину реактора из баллона через регулятор расхода. Гидрирование осуществляется при давлении 0,15 МПа, температуре 20^oC и подаче 40-кратного избытка водорода против теоретически необходимого для гидрирования ацетиленовых. Часть изопрена с верха реактора подают на рецикл. Основная часть изопрена и водорода с верха реактора поступает в сепаратор, где происходит отделение непрореагировавшего водорода от изопрена. Изопрен поступает в емкость, откуда отбирается на анализ. Результаты опыта представлены в таблице.

Пример 2.

Опыт осуществляют в условиях примера 1, но разбавляют очищаемый изопрен рецикловым изопреном до содержания суммы ацетиленовых 0,03% мас. Результаты опыта представлены в таблице.

Пример 3.

Опыт осуществляют в условиях примера 1, но разбавляют очищаемый изопрен рецикловым изопреном до содержания суммы ацетиленовых 0,07% мас. Результаты опыта представлены в таблице.

Пример 4.

Опыт осуществляют в условиях примера. 1, но в качестве катализатора гидрирования ацетиленовых в изопрене применяют палладийсодержащий катализатор (содержание Pd-0,15% мас. на Al₂O₃, ТУ-38.10249-79). Результаты опыта представлены в таблице.

Пример 5.

Опыт осуществляют в условиях примера 1, но 20% от общего количества водорода подают во вторую каталитическую зону (дробная подача водорода). Результаты опыта предоставлены в таблице.

Пример 6.

Опыт проводят в условиях примера 1, но 20% рециклового изопрена подают во вторую каталитическую зону (дробная подача рециклового изопрена). Результаты опыта приведены в таблице.

Как видно из результатов приведенных примеров, предлагаемый способ позволяет очистить изопрен от ацетиленистых углеводородов (в том числе и от примеси бутина-2) до полимеризационной степени чистоты.