[发明专利]形成C5二烯的方法

说明书

相关申请的交叉参考

本申请要求2013年03月19日提交的美国临时申请第61/803,256号的优先权。

领域

本发明涉及用于制备C5二烯的方法。具体来说，本发明涉及使用碳源(本文称为C-1源)对丁烯进行烷基化来制备包含戊间二烯(1,3-戊二烯)和/或异戊二烯(2甲基-1,3-丁二烯)的产物流。

背景技术

戊间二烯可以用作制造塑料、粘合剂和树脂的中间体单体。基于戊间二烯的产物常常用于现代粘合剂中，例如制造信封、包裹胶带和尿布紧固件和路标所用的那些粘合剂。通常作为从裂解气(pygas)制备粗C5材料的一部分来制备戊间二烯。它可通过多个提取步骤衍生自原油。

高纯异戊二烯用作制备聚异戊二烯橡胶(IR),苯乙烯系热塑性弹性体嵌段共聚物(苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯[SIS])和丁基橡胶的单体。异戊二烯也可转化为特种化学品，包括维生素、制药、香料和香水以及环氧树脂固化剂。异戊二烯通常作为石脑油或石油的热解副产物、或者作为制备乙烯的副产物来制备。

概述

批露了一种包括使C1源与正丁烯反应以形成C-5二烯的方法。

附图简述

图1显示通过使甲醛和正丁烯反应制备C5二烯的流程图,其中首先在独立的反应器中通过甲醇的脱氢或氧化制备甲醛，然后与正丁烯反应来制备C5二烯。

图2显示通过使甲醛和C5二烯反应制备C5二烯的流程图，其中将甲醇和C5二烯加料至反应器，其中所述甲醇转化为甲醛以及使所述甲醛与正丁烯反应以制备C5二烯。

图3是本发明的具有连续反应能力和催化剂再生的一实施方式的示意图。

具体描述

在本发明的实施方式中,使正丁烯(1-丁烯或2-丁烯)与碳源(下文称为“C-1源”)反应，该碳源能与正丁烯偶联以形成包含C5二烯的产物流。在一些实施方式中，所述C-1源包括甲醇或甲醛或此两者的混合物。在另一实施方式中，所述C-1源可为甲醇、甲醛、福尔马林(在水和MeOH中的37％-50％的H₂CO溶液)、三噁烷(1,3,5-三噁烷)、甲福尔赛(在甲醇中的55％的H₂CO溶液)、多聚甲醛和甲缩醛(二甲氧基甲烷)及其组合。在一些非限制性实施方式中,可通过甲醇的部分氧化或脱氢和甲烷的部分氧化来制备甲醛。

形成甲醛

在一实施方式中，可通过甲醇脱氢以生成甲醛和氢气来制备甲醛。在该反应中，可制备干燥的甲醛流。脱氢过程可通过下述描述：

CH₃OH→CH₂O+H₂。

在另一种实施方式中,可通过甲醇的氧化来制备甲醛。甲醇的氧化可通过下式描述：

2CH₃OH+O₂→2CH₂O+2H₂O。

然后，在使甲醛与正丁烯反应以制备戊间二烯之前，可使用分离单元从甲醛和未反应的甲醇分离氢气或水。

形成戊间二烯

在本发明的一种实施方式中,形成戊间二烯的方法可通过下式描述:

按照化学计量，正丁烯与甲醛反应的摩尔比是1:1。但是，在本发明的一些实施方式中，加料比例可变化，且可取决于包括但不限于操作条件以及反应系统的效率的条件而变化。在一些实施方式中,正丁烯:甲醛的比例可为100:1-1:100。在替代实施方式中，正丁烯:甲醛源的比例可为50:1-1:50；20:1-1:20；10:1-1:10；或5:1-1:5。

图1是上述C5二烯制备过程的一种非限制性实施方式的简化的流程图。在该实施方式中,第一反应器(2)是脱氢反应器或氧化反应器。这个反应器设计成将第一甲醇进料(1)转化为甲醛。可在分离单元(4)中加工第一反应器(2)的产物流(3)，其中将甲醛与未反应的甲醇(6)和副产物(5)分离。可将未反应的甲醇(6)循环到第一反应器(2)。可将副产物(5)与甲醛(7)分离。

在一实施方式中，第一反应器(2)是生成甲醛和氢气的脱氢反应器，而所述分离单元(4)可为能够从产物流(3)除去氢气的膜。