В 3. Получение изопрена конденсацией изобутилена с формальдегидом.

Химические реакции, лежащие в основе метода. Стадии процесса. Синтез диметилдиоксана и его разложение. Технология процесса.

Первая стадия состоит в конденсации изобутена с форм­альдегидом в присутствии серной кислоты в качестве катализа­тора [1,0—1,5% (масс.) по отношению к изобутену]. Мольное отношение С₄Н₈: НС НО в исходной смеси составляет 0,73:1, причем в реакционной массе должен всегда находиться свобод­ный формальдегид, чтобы препятствовать полимеризации изо­бутена. Последний можно применять в виде чистого изобутена или в смеси с бутанами; он может содержать я-бутены, которые менее реакционно-способны и остаются непревращенными. Формальдегид используют в виде 37%-го водного раствора (формалин), который перед входом в реактор разбавляют ре-циркулятом. Процесс проводят при 85—95 °С и 1,5—2 МПа, когда все реагенты находятся в жидком состоянии. Таким образом, реакционная масса представляет собой жидкую двух­фазную систему, и интенсивность реакции во многом зависит от развития поверхности контакта фаз. Реакцию обычно доводят до степени конверсии изобутена и формальдегида 85—90%-

Основными продуктами в этих условиях являются 4,4-диме-тил-1,3-диоксан (селективность 66—68% по изобутену и 80— 83% по формальдегиду), грег-бутанол (выход по изобутену около 15%) и З-метилбутандиол-1,3 (5—7,5%). Кроме того, получаются изомерные ненасыщенные спирты и 5-метилдигид-ропиран-5,6, образующийся путем замыкания цикла. За счет наличия в формалине метанола последний также находится в реакционной массе и частично дает с формальдегидом метилаль (диметоксиметан):

(н⁺)

НСНО + 2СН₃ОН ——*■ СН₂(ОСН₃)₂. —н₂о

Вторая стадия состоит в каталитическом гидролизе и дегидратации 4,4-диметилдиоксана-1,3 в изопрен. Одновременно протекает побочная реакция его разложения на изобутен ирмальдегид, обратная синтезу диоксана:

нейтрализаторе 9 движущимся противотоком водным раствором щелочи, который после этого смешивают с водным слоем, выхо­дящим из реактора 2, подавая на совместную переработку, опи­санную выше. Из промытого углеводородного слоя в колонне 10 отгоняют непревращенный изобутен, возвращая его на реакцию (при использовании фракции, содержащей бутаны и н-бутены, во избежание их накопления в рециркуляте необходима допол­нительная ректификация для «укрепления» изобутена). Затем в колонне // из продуктов реакции отгоняют более летучие метанол и метилаль, а в колонне 12 — трег-бутанол. Диоксан (вместе с ненасыщенными спиртами) отделяют в колонне 13 от тяжелого остатка и направляют на вторую стадию процесса.

Диоксан нагревают и испаряют в теплообменнике 14 за счет тепла горячей реакционной массы, смешивают с перегретым па­ром и подают в реактор 15 второй стадии (адиабатического типа со стационарным слоем гетерогенного катализатора). Реак­ционная смесь проходит через теплообменник 14, охлаждается и конденсируется в холодильнике 16; органический слой отде­ляется от водного в сепараторе 17. Водный слой, содержащий формальдегид, направляют в колонну 3 для совместной перера­ботки с водными растворами, полученными после первой стадии реакции.

Органический слой с верха сепаратора 17 подают последо­вательно в две ректификационные колонны. В первой (18) отгоняют образовавшийся при разложении диоксана изобутен, который возвращают на первую стадию синтеза. Затем в колонне 19 отделяют изопрен от более высококипящего остатка (непревращенный диоксан и побочные продукты). Для оконча­тельной очистки изопрен промывают водой, осушают азеотроп-ной перегонкой и проводят заключительную ректификацию. На этих стадиях к нему во избежание полимеризации добавляют ингибитор.

Дата добавления: 2015-08-17