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JPS6245213B2 - - Google Patents
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JPS6245213B2 - - Google Patents

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Publication number
JPS6245213B2
JPS6245213B2 JP11148583A JP11148583A JPS6245213B2 JP S6245213 B2 JPS6245213 B2 JP S6245213B2 JP 11148583 A JP11148583 A JP 11148583A JP 11148583 A JP11148583 A JP 11148583A JP S6245213 B2 JPS6245213 B2 JP S6245213B2
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JP
Japan
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reaction
water
heat
isobutene
gas
Prior art date
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Expired
Application number
JP11148583A
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Japanese (ja)
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JPS604138A (en
Inventor
Takayoshi Oosaki
Koichi Kushida
Yoichi Ninagawa
Osamu Yamada
Tsumoru Tsureshita
Sunao Kyo
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Kuraray Co Ltd
Original Assignee
Kuraray Co Ltd
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Publication date
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Priority to US06/540,870 priority patent/US4511751A/en
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は反応域から留出する反応ガスのもつて
いる熱量を効率よく回収するプロセスを含むイソ
プレンの製造法に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a method for producing isoprene that includes a process for efficiently recovering the heat contained in the reaction gas distilled from the reaction zone.

先に本発明者らはイソブテンおよび/または第
3級ブタノール(これらをC4と呼称することが
ある)とホルムアルデヒド源(これをFAと呼称
することがある)を液相で反応させることにより
イソプレンを合成する方法について検討を行な
い、酸性水溶液中にC4とFAを水と共に連続的ま
たは断続的に供給しかつ反応系の有機物の分圧と
水の分圧の割合を特定の範囲に保つと同時に生成
するイソプレンならびに未反応原料を水とともに
反応域外に留出させながら反応を行うことによつ
てイソプレンが好収率で得られることを見出した
(特開昭59−70623号)。しかしこの方法において
はC4/FA比を大きくする必要があり、このため
生成するイソプレンに対して大過剰のC4が水と
ともに反応域外に留出することとなる。また反応
系の有機物の分圧と水の分圧の割合を特定の範囲
に保つためには供給するC4の量の増加に対応し
て蒸発させる水の量を増大させる必要があり、し
たがつて上記方法を工業的規模で実施する場合に
は反応域から留出する反応ガスに同伴して多量の
熱量が放出されることとなる。
Previously, the present inventors produced isoprene by reacting isobutene and/or tertiary butanol (sometimes referred to as C4 ) with a formaldehyde source (sometimes referred to as FA) in the liquid phase. We investigated a method for synthesizing C4 and FA by continuously or intermittently supplying C4 and FA together with water into an acidic aqueous solution and keeping the ratio of the partial pressure of organic matter and water in the reaction system within a specific range. It has been found that isoprene can be obtained in a good yield by carrying out the reaction while distilling simultaneously produced isoprene and unreacted raw materials together with water out of the reaction zone (Japanese Patent Application Laid-open No. 70623/1983). However, in this method, it is necessary to increase the C 4 /FA ratio, and therefore a large excess of C 4 relative to the produced isoprene ends up distilling out of the reaction zone together with water. In addition, in order to maintain the ratio of the partial pressure of organic matter in the reaction system to the partial pressure of water within a specific range, it is necessary to increase the amount of water to be evaporated in response to the increase in the amount of C4 supplied. Therefore, when the above method is carried out on an industrial scale, a large amount of heat is released along with the reaction gas distilled from the reaction zone.

本発明者らはこの反応留出ガスのもつている熱
量を有効に回収すべく鋭意検討した結果、本発明
に至つた。すなわち、本発明によれば、酸性水溶
液中にイソブテンおよび/または第3級ブタノー
ル、ホルムアルデヒド源および水を連続的または
断続的に供給しかつ生成するイソプレンを水およ
び他の低沸点成分とともに反応域外に留出させな
がら反応させることによりイソプレンを製造し、
その際に反応留出ガス中の主として水を凝縮させ
ることにより水のもつ熱量を回収し、さらに未凝
縮反応ガスの熱量を原料イソブテンを気化する際
の熱源および/または反応留出ガスを凝縮させ、
相分離して得た有機層から未反応イソブテンを蒸
留により回収する際の熱源に使用することによ
り、反応留出ガスのもつている熱量を有効にしか
も極めて効率よく回収することができる。本発明
方法を採用することによりイソプレンを好収率で
製造することができるだけでなく、単位あたりの
イソプレンの製造に消費されるエネルギーの量を
著しく低源することができるので、本発明の工業
的価値は極めて大きいものがある。
The present inventors conducted intensive studies to effectively recover the heat contained in the reaction distillate gas, and as a result, they arrived at the present invention. That is, according to the present invention, isobutene and/or tertiary butanol, a formaldehyde source, and water are continuously or intermittently supplied into an acidic aqueous solution, and the produced isoprene is removed from the reaction zone together with water and other low-boiling components. Isoprene is produced by reacting while distilling,
At this time, mainly water in the reaction distillate gas is condensed to recover the heat of the water, and the heat of the uncondensed reaction gas is used as a heat source for vaporizing raw material isobutene and/or by condensing the reaction distillate gas. ,
By using it as a heat source when recovering unreacted isobutene by distillation from the organic layer obtained by phase separation, the amount of heat contained in the reaction distillate gas can be effectively and extremely efficiently recovered. By adopting the method of the present invention, isoprene can not only be produced in good yield, but also the amount of energy consumed per unit of isoprene production can be significantly reduced. There is something extremely valuable about it.

本発明方法において反応留出ガスは反応域とほ
ぼ同じ圧力の下で順次凝縮され、これにより該反
応留出ガスの保有する熱量が有効に回収される。
上記反応留出ガスをまず該反応留出ガス中の水が
凝縮する適当な温度で部分凝縮させ、水の潜熱を
回収する。このときに反応留出ガスの顕熱も回収
されることになる。熱回収の方法としては反応留
出ガスを水と熱交換させることにより水蒸気を発
生させる方法、あるいは反応留出ガスを直接、イ
ソブテンの回収、第3級ブタノールの回収または
イソプレンの回収もしくは精製の際に用いられる
蒸留塔の再沸器に導入し、該再沸器の熱源として
使用する方法がある。反応留出ガスと水との熱交
換により発生させることができる水蒸気の量は反
応留出ガスに含まれる水の量とほぼ等しく、発生
した水蒸気はイソブテンの回収、第3級ブタノー
ルの回収またはイソプレンの回収もしくは精製の
際の熱源として使用することができる。反応留出
ガスと水を熱交換させるに際し、該反応留出ガス
を多段分縮させることにより各用途に応じた、圧
力の異なる水蒸気を発生させることができる。
In the process of the invention, the reaction distillate gas is sequentially condensed under substantially the same pressure as the reaction zone, thereby effectively recovering the heat contained in the reaction distillate gas.
The reaction distillate gas is first partially condensed at a suitable temperature at which water in the reaction distillate gas condenses, and the latent heat of the water is recovered. At this time, the sensible heat of the reaction distillate gas is also recovered. Heat recovery methods include generating steam by heat-exchanging the reaction distillate gas with water, or directly using the reaction distillate gas during recovery of isobutene, recovery of tertiary butanol, or recovery or purification of isoprene. There is a method in which it is introduced into a reboiler of a distillation column used for this purpose and used as a heat source for the reboiler. The amount of water vapor that can be generated by heat exchange between the reaction distillate gas and water is approximately equal to the amount of water contained in the reaction distillate gas, and the generated water vapor can be used for recovery of isobutene, tertiary butanol, or isoprene. It can be used as a heat source during the recovery or purification of When exchanging heat between the reaction distillate gas and water, steam having different pressures can be generated depending on each application by subjecting the reaction distillate gas to multi-stage partial condensation.

反応留出ガスを部分凝縮させることにより得ら
れる水は、通常、そのうちの必要量を反応器に循
環し、残りの水は未反応物の回収工程に送られ、
そこで第3級ブタノールおよびFAが回収され
る。
Of the water obtained by partially condensing the reaction distillate gas, the required amount is usually recycled to the reactor, and the remaining water is sent to the unreacted material recovery step,
There, tertiary butanol and FA are recovered.

未凝縮反応ガスの熱量は原料イソブテンを気化
させる際の熱源および/または反応留出ガスを凝
縮させ、相分離して得た有機層から未反応イソブ
テンを蒸留により回収する際の熱源に使用され
る。原料イソブテンの気化は未凝縮反応ガスをイ
ソブテンと熱交換させることにより行うことがで
きる。原料イソブテンを気化して反応器に供給す
る場合には、反応器の熱負荷が低下し、酸性水溶
液中へのイソブテンの分散が容易になる。また、
反応器に必要な熱量を与える方法として通常、反
応器の外部においた熱交換器に反応液を循環させ
る方法が採用されるが、気化したイソブテンを該
熱交換器を通して反応器に供給する場合には、熱
交換器内における反応液の蒸発温度を下げること
ができる。未反応イソブテンを含有する有機層か
らイソブテンを蒸留回収する際の熱源として、イ
ソブテンを気化する前の未凝縮反応ガスあるいは
イソブテンを気化した後の未凝縮反応ガスの凝縮
熱を使うことができる。この未反応イソブテンを
含有する有機層は、反応留出ガスを部分凝縮させ
た際に得られる未凝縮反応ガスを、イソブテンを
気化する際の熱源としてまたは未反応イソブテン
を蒸留により回収する際の熱源として使用するこ
とにより凝縮させ、凝縮液を相分離させることに
より得ることができる。有機層を得る際に該有機
層のほかに水層が得られるが、このものは未反応
物の回収工程に送られ、そこで第3級ブタノール
およびFAが回収される。
The calorific value of the uncondensed reaction gas is used as a heat source for vaporizing the raw material isobutene and/or as a heat source for condensing the reaction distillate gas and recovering unreacted isobutene from the organic layer obtained by phase separation by distillation. . The raw material isobutene can be vaporized by heat-exchanging the uncondensed reaction gas with isobutene. When raw material isobutene is vaporized and supplied to the reactor, the heat load on the reactor is reduced and isobutene is easily dispersed in the acidic aqueous solution. Also,
The method of supplying the necessary amount of heat to the reactor is usually to circulate the reaction liquid through a heat exchanger placed outside the reactor, but when vaporized isobutene is supplied to the reactor through the heat exchanger, can lower the evaporation temperature of the reaction liquid in the heat exchanger. The heat of condensation of the uncondensed reaction gas before vaporizing isobutene or the uncondensed reaction gas after vaporizing isobutene can be used as a heat source when isobutene is distilled and recovered from the organic layer containing unreacted isobutene. This organic layer containing unreacted isobutene is used as a heat source for vaporizing isobutene or as a heat source for recovering unreacted isobutene by distillation. It can be obtained by condensing the condensate and phase-separating the condensate. When obtaining the organic layer, an aqueous layer is obtained in addition to the organic layer, which is sent to an unreacted substance recovery step, where tertiary butanol and FA are recovered.

本発明方法を実施するに際し、C4/FAはイソ
プレンを好収率で得ることを考慮して少なくとも
3であることが好ましい。反応収率の観点からは
C4/FAが大きいほど好ましく、この値について
厳密な意味での上限はないが、これらを徒らに大
きくしてもイソプレンの収率の向上効果は小さ
く、かえつて使用熱量が増大して経済的に不利と
なるので、C4/FAは一般に20を越えないのがよ
い。未反応のC4は反応条件下におけるイソブテ
ンと第3級ブタノールの平衡組成に近い組成を有
するので、未反応のC4を反応に循環する限り、
出発物質としてイソブテンおよび第3級ブタノー
ルのうちいずれか一方を反応液に仕込んだ場合で
も、結局はイソブテンと第3級ブタノールの両方
を反応原料として用いることになる。
When carrying out the method of the present invention, C 4 /FA is preferably at least 3 in order to obtain isoprene in a good yield. From the point of view of reaction yield
The larger C 4 /FA is, the better it is, and there is no upper limit in the strict sense of the word, but even if these values are increased unnecessarily, the effect of improving the isoprene yield will be small, and the amount of heat used will increase, resulting in economical problems. In general, C 4 /FA should not exceed 20, as this will be disadvantageous. Since unreacted C 4 has a composition close to the equilibrium composition of isobutene and tertiary butanol under the reaction conditions, as long as unreacted C 4 is recycled to the reaction,
Even if either isobutene or tertiary butanol is introduced into the reaction solution as a starting material, both isobutene and tertiary butanol will eventually be used as reaction raw materials.

酸性水溶液を含有する反応器中にC4、FA源お
よび水を供給しながらイソプレンおよび低沸点成
分を水と共に反応域外に留出させる反応方法を採
用した場合、反応器内の圧力を調整することによ
り反応域から蒸発する各成分と水との比率を規定
することができ、該圧力が高いと留出物中の水以
外の成分の合計に対する水の割合が減少し、該圧
力が低いとこれと逆の現象が起る。イソプレンを
好収率で得るためには反応圧力(ただし反応条件
下で不活性な低沸点化合物を原料と共に供給した
場合はその分圧を差し引いた圧力)が好ましくは
酸性水溶液の反応温度における蒸気圧の1.1〜2.5
倍の範囲内にあるのがよい。なお酸性水溶液の反
応温度における蒸気圧(以下これをPwと記す)
は該酸性水溶液に含まれる酸性物質の種類と濃度
によつて一義的に決まる物理定数である。反応器
内の圧力がPwの2.5倍を越えるとイソプレンの収
率が顕著に低下する。反応器内の圧力がPwの1.1
倍に満たない場合にはイソプレンの顕著な低下は
みられないが、FAの転化率が低下し、また留出
物中のイソプレンに対する水の割合が増加して反
応に消費される熱量が増大する。
When adopting a reaction method in which isoprene and low-boiling components are distilled out of the reaction zone together with water while supplying C 4 , FA source, and water into a reactor containing an acidic aqueous solution, the pressure inside the reactor must be adjusted. The ratio of each component to water that evaporates from the reaction zone can be determined by the method; when the pressure is high, the proportion of water to the total of components other than water in the distillate decreases, and when the pressure is low, the proportion of water to the total of components other than water decreases. The opposite phenomenon occurs. In order to obtain isoprene in a good yield, the reaction pressure (however, if a low-boiling compound that is inactive under the reaction conditions is supplied with the raw material, the pressure after subtracting its partial pressure) is preferably the same as the vapor pressure at the reaction temperature of the acidic aqueous solution. 1.1~2.5
It is better to be within the double range. The vapor pressure of the acidic aqueous solution at the reaction temperature (hereinafter referred to as Pw)
is a physical constant uniquely determined by the type and concentration of the acidic substance contained in the acidic aqueous solution. When the pressure inside the reactor exceeds 2.5 times Pw, the yield of isoprene decreases significantly. The pressure inside the reactor is Pw 1.1
If the amount is less than double, there is no significant decrease in isoprene, but the conversion rate of FA decreases, and the ratio of water to isoprene in the distillate increases, increasing the amount of heat consumed in the reaction. .

反応器に供給する水の量は、通常、反応器中の
酸性水溶液の量が一定に保たれるように調節され
る。すなわちこの量は反応域から留出する水の量
および反応により増減した水の量によつて決めら
れる。反応域から留出する水のモル数と留出する
原料および生成物のモル数の比は反応器内の圧力
によつて規定される。留出する原料および生成物
のモル数は供給されるC4のモル数にほぼ等しい
ため、留出する水と供給されるC4の比率は反応
器内の圧力によつて規定されることになる。した
がつて、供給する水の量は、反応器内の圧力、
C4の供給量、反応による水の増減を考慮して決
定すればよい。
The amount of water fed to the reactor is usually adjusted so that the amount of acidic aqueous solution in the reactor is kept constant. That is, this amount is determined by the amount of water distilled from the reaction zone and the amount of water gained or lost by the reaction. The ratio of the number of moles of water distilled from the reaction zone to the number of moles of raw materials and products distilled off is determined by the pressure within the reactor. Since the number of moles of raw material and product to be distilled is approximately equal to the number of moles of C 4 supplied, the ratio of water distilled to C 4 supplied is determined by the pressure inside the reactor. Become. Therefore, the amount of water fed depends on the pressure inside the reactor,
The amount may be determined by taking into account the amount of C 4 supplied and the increase and decrease of water due to the reaction.

本発明方法においては、水を反応域外に留出さ
せるのに必要な熱量の大部分が反応留出ガスを部
分凝縮させることにより回収できるため、単位あ
たりのイソプレンを製造するのに必要な熱量は供
給するC4のモル数と供給するFA源をFAに換算
した場合のモル数の比(以下これをC4/FAと記
す)によつて決定される。すなわち、スペント
BB留分からのイソブテンの分離・精製、イソブ
テンの気化、イソブテンおよび第3級ブタノール
の回収に必要な熱量は反応域に供給するC4の量
によつて決まることになる。
In the method of the present invention, most of the heat required to distill water out of the reaction zone can be recovered by partially condensing the reaction distillate gas, so the heat required to produce per unit of isoprene is It is determined by the ratio of the number of moles of C 4 to be supplied and the number of moles when converting the FA source to FA (hereinafter referred to as C 4 /FA). i.e. spent
The amount of heat required to separate and purify isobutene from the BB fraction, vaporize isobutene, and recover isobutene and tertiary butanol will be determined by the amount of C 4 supplied to the reaction zone.

反応留出ガス中の水のもつ熱量を有効に回収す
るためには反応器に供給する水と供給するC4
モル比(以下これをH2O/C4と記す)があまり大
きくならないように(たとえば2.0以下)するの
がよい。H2O/C4が2.0以下という比較的低い値
に保たれる場合単位あたりのイソプレンを製造す
るのに必要な熱量はC4/FAによつて決定され
る。
In order to effectively recover the heat of water in the reaction distillate gas, the molar ratio of water supplied to the reactor and C 4 supplied (hereinafter referred to as H 2 O/C 4 ) should not be too large. (for example, 2.0 or lower). If H 2 O/C 4 is kept at a relatively low value below 2.0, the amount of heat required to produce a unit of isoprene is determined by C 4 /FA.

本発明方法において好適な反応温度は酸性水溶
液の酸強度を考慮して決定され、通常、150〜220
℃の範囲から選ばれる。反応温度を150℃未満に
すると、反応速度を一定の水準に維持するために
酸性水溶液の濃度を高めてもイソプレンの収率の
低下を招く。反応温度が220℃を越えてもイソプ
レンの選択率が著しく低下することはないが、最
適選択率を与える条件でのFAの転化率が低下す
る。FAの転化率が高くなるような反応条件を選
ぶとイソプレンからの逐次反応が増大し、イソプ
レンの選択率の低下をきたす。
The reaction temperature suitable for the method of the present invention is determined by considering the acid strength of the acidic aqueous solution, and is usually 150 to 220°C.
Selected from the range of °C. If the reaction temperature is less than 150°C, the yield of isoprene will decrease even if the concentration of the acidic aqueous solution is increased to maintain the reaction rate at a constant level. Even if the reaction temperature exceeds 220°C, the isoprene selectivity does not decrease significantly, but the FA conversion rate under conditions that give the optimum selectivity decreases. If reaction conditions are selected that increase the conversion rate of FA, the sequential reactions from isoprene will increase, resulting in a decrease in the selectivity of isoprene.

反応器へのFA源の好ましい供給速度は酸性水
溶液の酸強度、反応温度および反応圧力を考慮し
て結定される。FA源の供給速度を大きくするに
は酸性水溶液の酸強度を上げるか、あるいは反応
温度を高める必要があり、この場合反応器の腐蝕
の問題が生じる。したがつて、FA源の供給速度
は、通常該FA源をFAに換算した場合に酸性水溶
液1Kgにつき1時間あたり3モル以下であるのが
よい。FA源の供給速度について厳密な意味での
下限はないが、該供給送度を徒らに小さくすると
反応器が大型化し装置面で不利となるので、FA
源の供給速度は該FA源を換算した場合に酸性水
溶液1Kgにつき1時間あたり0.2モル以上である
のがよい。
The preferred feed rate of the FA source to the reactor is determined by considering the acid strength of the acidic aqueous solution, the reaction temperature, and the reaction pressure. In order to increase the supply rate of the FA source, it is necessary to increase the acid strength of the acidic aqueous solution or to increase the reaction temperature, and in this case, the problem of corrosion of the reactor arises. Therefore, the feed rate of the FA source is preferably 3 mol or less per hour per 1 kg of the acidic aqueous solution when the FA source is converted to FA. There is no strict lower limit for the supply rate of the FA source, but if the supply rate is unnecessarily reduced, the reactor will become larger and this will be disadvantageous in terms of equipment.
The supply rate of the FA source is preferably 0.2 mol or more per hour per 1 kg of the acidic aqueous solution when calculated as the FA source.

本発明方法において用いられる触倍は無機酸、
有機酸およびそれらの塩類などの酸性物質であ
り、これらは反応域において水溶液の形で用いら
れる。これら酸性水溶液の酸強度は酸性物質の種
類、反応温度、FA源の供給速度などにより異な
るが、通常、PH0.5〜2.5の範囲から選ばれる。該
酸性物質としては反応条件下において低揮発性も
しくは非揮発性のものが好ましく、具体的には燐
酸、硫酸、硼酸などの無機酸、ケイタングステン
酸、リンタングステン酸などのヘテロポリ酸、P
−トルエンスルホン酸、ベンゼンスルホン酸、ト
リフルオロメタンスルホン酸、シユウ酸などの有
機酸、ならびに硫酸水素ナトリウムなどの酸性塩
を挙げることができる。
The catalyst used in the method of the present invention is an inorganic acid,
Acidic substances such as organic acids and their salts, which are used in the reaction zone in the form of an aqueous solution. The acid strength of these acidic aqueous solutions varies depending on the type of acidic substance, the reaction temperature, the supply rate of the FA source, etc., but is usually selected from the pH range of 0.5 to 2.5. The acidic substance is preferably one that is low volatile or nonvolatile under the reaction conditions, and specifically includes inorganic acids such as phosphoric acid, sulfuric acid, and boric acid, heteropolyacids such as silicotungstic acid and phosphotungstic acid, and P
- Mention may be made of organic acids such as toluenesulfonic acid, benzenesulfonic acid, trifluoromethanesulfonic acid, oxalic acid, and acid salts such as sodium hydrogensulfate.

本発明の方法に使用するホルムアルデヒド源と
してはホルムアルデヒド水溶液、ホルムアルデヒ
ドガスなどが挙げられ、このほか反応条件下で分
解してホルムアルデヒドを与えるトリオキサン、
パラホルムアルデヒドなどを用いることもでき
る。またメチラールその他のホルマール類も使用
可能である。反応器に水が供給され、ホルムアル
デヒドは反応域内において水溶液の形をとるの
で、ホルムアルデヒド源としてホルムアルデヒド
水溶液を用いるのが反応操作上有利である。
Formaldehyde sources used in the method of the present invention include formaldehyde aqueous solutions, formaldehyde gas, etc. In addition, trioxane, which decomposes under the reaction conditions to give formaldehyde,
Paraformaldehyde and the like can also be used. Methyral and other formals can also be used. Since water is supplied to the reactor and formaldehyde takes the form of an aqueous solution in the reaction zone, it is advantageous in terms of reaction operation to use an aqueous formaldehyde solution as the formaldehyde source.

本発明方法において使用するイソブテンおよび
第3級ブタノールには他の炭化水素類、3−メチ
ル−1・3−ブタンジオール、3−メチル−2−
ブテン−1−オール、3−メチル−3−ブテン−
1−オール、3−メチル−1−ブテン−3−オー
ル、メチルイソプロピルケトン、2−メチルブタ
ナール、メチル第3級ブチルホルマール、4・4
−ジメチル−1・3−ジオキサン、4−メチル−
5・6−ジヒドロ−2H−ピランなどが含まれて
いてもよい。また反応条件下でイソブテンおよび
第3級ブタノールを与えるメチル第3級ブチルエ
ーテルなどのアルキル第3級ブチルエーテルを使
用することもできる。
The isobutene and tertiary butanol used in the process of the invention may contain other hydrocarbons, 3-methyl-1,3-butanediol, 3-methyl-2-
Buten-1-ol, 3-methyl-3-butene-
1-ol, 3-methyl-1-buten-3-ol, methyl isopropyl ketone, 2-methylbutanal, methyl tert-butyl formal, 4.4
-dimethyl-1,3-dioxane, 4-methyl-
5,6-dihydro-2H-pyran and the like may be included. It is also possible to use alkyl tertiary butyl ethers, such as methyl tertiary butyl ether, which gives isobutene and tertiary butanol under the reaction conditions.

次に本発明方法の実施態様の一例を第1図を用
いて説明する。
Next, an example of an embodiment of the method of the present invention will be explained using FIG.

反応器1から留出した反応ガスを熱交換器3お
よび3′に導入し、水蒸気を発生させる。熱交換
器3および3′で凝縮した水のうち必要量を反応
器に循環し、残りを第3級ブタノールおよびFA
の回収工程に送る。熱交換器3および3′を出た
未凝縮反応ガスを熱交換器4に導入し、該未凝縮
反応ガスの一部を凝縮させることにより反応原料
として用いられるイソブテンを気化させる。気化
したイソブテン蒸気は反応器の外部においた熱交
換器2に供給される。熱交換器4を出た未凝縮反
応ガスは熱交換器5に導入される。熱交換器4で
生じる凝縮液はデカンター6に導かれ、有機層と
水層に分離される。有機層を熱交換器5で予熱し
たのち蒸留塔7に供給し、ここで未反応のイソブ
テンを回収する。水層は第3級ブタノールおよび
FAの回収工程に送られる。熱交換器5で生じる
凝縮液はデカンター6に導かれ、熱交換器4で生
じる凝縮液と同様に有機層と水層に分離される。
蒸留塔7からの塔底液はイソプレンの回収および
精製ならびに第3級ブタノールの回収工程に送ら
れる。
The reaction gas distilled from reactor 1 is introduced into heat exchangers 3 and 3' to generate steam. The required amount of water condensed in heat exchangers 3 and 3' is recycled to the reactor, and the remainder is recycled to tertiary butanol and FA.
sent to the collection process. The uncondensed reaction gas exiting the heat exchangers 3 and 3' is introduced into the heat exchanger 4, and a portion of the uncondensed reaction gas is condensed to vaporize isobutene used as a reaction raw material. The vaporized isobutene vapor is fed to a heat exchanger 2 located outside the reactor. The uncondensed reaction gas leaving the heat exchanger 4 is introduced into the heat exchanger 5. The condensate produced in the heat exchanger 4 is led to a decanter 6 and separated into an organic layer and an aqueous layer. After the organic layer is preheated in a heat exchanger 5, it is supplied to a distillation column 7, where unreacted isobutene is recovered. The aqueous layer contains tertiary butanol and
Sent to FA collection process. The condensate produced in the heat exchanger 5 is led to a decanter 6, and similarly to the condensate produced in the heat exchanger 4, it is separated into an organic layer and an aqueous layer.
The bottom liquid from distillation column 7 is sent to isoprene recovery and purification and tertiary butanol recovery steps.

以下実施例にて本発明を具体的に説明する。 The present invention will be specifically explained below with reference to Examples.

実施例 1 第1図に示すフローにしたがつて実験を行なつ
た。
Example 1 An experiment was conducted according to the flow shown in FIG.

原料導入管、水導入管、温度計、圧力計、撹拌
機、ガス留出管を装着した内容積400のステン
レス製反応器1と循環ポンプ及びイソブテン蒸気
導入管を連結した外部熱交換器2からなる反応装
置を使用した。反応ガス留出管は順次熱交換器に
連結した。反応器に3重量%の燐酸水溶液188Kg
を仕込み、16.8Kg/cm2の圧力下、180℃で反応を
行なつた。3重量%の燐酸水溶液の180℃での蒸
気圧は10.1Kg/cm2である。撹拌機の回転数は毎分
500回転とした。反応器に48重量%ホルマリン水
を8.9Kg/時、第3級ブタノールを22.0Kg/時、
循環水を22.7Kg/時の速度で連続的に供給し、外
部熱交換器に、回収したイソブテンの蒸気を46.6
Kg/時の速度で供給した。留出反応ガス量は100
Kg/時である。この時の外部熱交換器2での消費
熱量は24×103Kcal/時になり、中圧(15Kg/
cm2)蒸気の使用量は51Kg/時であつた。留出反応
ガスを反応系の圧溶とほぼ同圧に保ちながら順次
凝縮させた。まず留出反応ガスを2段に分割した
熱交換器3,3′に導入し、それぞれ170℃と140
℃で分縮させた。この時の交換熱量はそれぞれ
6.5×103Kcal/時、8.5×103Kcal/時であり、発
生蒸気量はそれぞれ4Kg/cm2蒸気13Kg/時、2.5
Kg/cm2蒸気16Kg/時であつた。熱交換器3での反
応ガスの凝縮量は31Kg/時となり、これは留出水
量のほぼ全量に相当する。ついで未凝縮ガスを熱
交換器4に導入し、110℃で部分凝縮を行ない、
イソブテンを蒸発させた。イソブテンの蒸発は、
圧力を反応器より少し高い18Kg/cm2に保ちながら
行なつた。熱交換器4での反応ガスの分縮熱量は
4×103Kcal/時であつた。熱交換器4を出た未
凝縮ガスは55Kg/時であり、これを熱交換器5に
導入し97℃で全凝縮を行なつた。この時の全凝縮
熱量は5×103Kcal/時であつた。この熱量を利
用し、熱交換器4および5で凝縮した反応液を相
分離した有機層から未反応イソブテンを回収する
蒸留塔7への供給液の予熱を行なつた。熱交換器
5の供給液側の圧力を5.7Kg/cm2に保つと温度は
74℃になつた。熱交換器5において供給液中のイ
ソブテン分はほとんどフラツシユし、これは蒸気
で蒸留塔7に供給した。このように反応器から出
た反応ガスの凝縮熱量は極めて有効に利用でき、
反応域で消費した熱量はほぼ100%回収できた。
蒸留塔7の缶出液は更に高沸、低沸カツトを行な
い、最終的に精イソプレンを6.7Kg/時で得た。
From a stainless steel reactor 1 with an internal volume of 400 equipped with a raw material introduction pipe, a water introduction pipe, a thermometer, a pressure gauge, a stirrer, and a gas distillation pipe, and an external heat exchanger 2 connected to a circulation pump and an isobutene vapor introduction pipe. A reactor was used. The reaction gas distillation tubes were successively connected to a heat exchanger. 188 kg of 3% by weight phosphoric acid aqueous solution in the reactor
was charged, and the reaction was carried out at 180°C under a pressure of 16.8 Kg/cm 2 . The vapor pressure of a 3% by weight aqueous phosphoric acid solution at 180°C is 10.1 Kg/cm 2 . The rotation speed of the stirrer is per minute
It was set to 500 rotations. 8.9 kg/hour of 48 weight% formalin water, 22.0 kg/hour of tertiary butanol,
Circulating water is continuously supplied at a rate of 22.7 kg/hour, and the recovered isobutene vapor is transferred to an external heat exchanger at a rate of 46.6 kg/hour.
It was fed at a rate of Kg/hr. Distillation reaction gas amount is 100
Kg/hour. At this time, the amount of heat consumed by the external heat exchanger 2 is 24×10 3 Kcal/hour, and the medium pressure (15Kg/hour) is
cm 2 ) The amount of steam used was 51 kg/hour. The distilled reaction gas was successively condensed while maintaining the pressure at approximately the same pressure as the pressure of the reaction system. First, the distilled reaction gas is introduced into heat exchangers 3 and 3' divided into two stages, at 170°C and 140°C, respectively.
It was degenerated at ℃. The amount of heat exchanged at this time is
6.5×10 3 Kcal/hour, 8.5×10 3 Kcal/hour, and the amount of steam generated is 4Kg/cm 2 steam 13Kg/hour, 2.5
Kg/ cm2 steam was 16 Kg/hour. The amount of reaction gas condensed in the heat exchanger 3 was 31 kg/hour, which corresponded to almost the entire amount of distilled water. Then, the uncondensed gas is introduced into the heat exchanger 4 and partially condensed at 110°C.
Isobutene was evaporated. The evaporation of isobutene is
The reaction was carried out while maintaining the pressure at 18 Kg/cm 2 which was slightly higher than that of the reactor. The amount of partial condensation heat of the reaction gas in heat exchanger 4 was 4×10 3 Kcal/hour. The uncondensed gas leaving the heat exchanger 4 was 55 kg/hour, and was introduced into the heat exchanger 5 where it was completely condensed at 97°C. The total heat of condensation at this time was 5×10 3 Kcal/hour. Using this amount of heat, the feed liquid to the distillation column 7, which recovers unreacted isobutene from the organic layer obtained by phase-separating the reaction liquid condensed in the heat exchangers 4 and 5, was preheated. If the pressure on the feed liquid side of heat exchanger 5 is maintained at 5.7Kg/ cm2 , the temperature will be
The temperature reached 74℃. In the heat exchanger 5, most of the isobutene content in the feed liquid was flashed, and this was supplied to the distillation column 7 as steam. In this way, the heat of condensation of the reaction gas coming out of the reactor can be used extremely effectively.
Almost 100% of the heat consumed in the reaction zone was recovered.
The bottoms from distillation column 7 were further subjected to high-boiling and low-boiling cuts, and finally purified isoprene was obtained at a rate of 6.7 kg/hour.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明方法による実施態様を示すフロ
ーの略図である。 1……反応器、2……外部熱交換器、3,
3′,4および5……熱交換器、6……デカンタ
ー、7……蒸留塔、A……水蒸気、B……水、C
……イソブテン、D……ベントガス、……第3
級ブタノールおよびFAの回収工程、……イソ
プレンの回収および精製ならびに第3級ブタノー
ルの回収工程。
FIG. 1 is a flow diagram illustrating an embodiment of the method of the present invention. 1...Reactor, 2...External heat exchanger, 3,
3', 4 and 5... Heat exchanger, 6... Decanter, 7... Distillation column, A... Steam, B... Water, C
...Isobutene, D...Bent gas, ...Third
A recovery process for primary butanol and FA, a recovery and purification process for isoprene, and a process for recovering tertiary butanol.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 酸性水溶液中にイソブテンおよび/または第
3級ブタノール、ホルムアルデヒド源および水を
連続的または断続的に供給しかつ生成するイソプ
レンを水および他の低沸点成分とともに反応域外
に留出させながら反応させることによりイソプレ
ンを製造し、その際に反応留出ガス中の主として
水を凝縮させることにより水のもつ熱量を回収
し、さらに未凝縮反応ガスの熱量を原料イソブテ
ンを気化する際の熱源および/または反応留出ガ
スを凝縮させ、相分離して得た有機層から未反応
イソブテンを蒸留により回収する際の熱源に使用
することを特徴とするイソプレンの製造法。
1. Continuously or intermittently feeding isobutene and/or tertiary butanol, a formaldehyde source, and water into an acidic aqueous solution and reacting while distilling the produced isoprene out of the reaction zone along with water and other low-boiling components. At that time, mainly water in the reaction distillate gas is condensed to recover the heat of the water, and the heat of the uncondensed reaction gas is used as a heat source and/or for the reaction when vaporizing the raw material isobutene. A method for producing isoprene, which is characterized in that it is used as a heat source when distilled gas is condensed and unreacted isobutene is recovered by distillation from an organic layer obtained by phase separation.
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