CH631693A5 - Feste phosphorsaeure-katalysierte alkylierung von aromatischen kohlenwasserstoffen. - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur festen, phosphor-säure-katalysierten Herstellung von alkylaromatischen Kohlenwasserstoffen, in welchem die Korrosion in den Fraktio-nierungskolonnen, welche zur Wiedergewinnung von alkylaromatischen Kohlenwasserstoffen verwendet werden, herabgesetzt wird. Diese Verbesserung wird dadurch erreicht, dass ein Druckabfall am aus dem Kolonnensumpf abgezogenen Fluss einer ersten Fraktionierungszone erzeugt wird, und man den somit gekühlten Fluss aus dem Kolonnensumpf in einen Absetzbehälter leitet, der bei ruhenden Bedingungen betrieben wird, was die Trennung der flüssigen Phosphorsäurephase vom Strom aus dem Kolonnensumpf bewirkt. Diese Phosphorsäure wird dadurch aus dem Verfahren entfernt und das Ausmass der Korrosion in der Fraktionierungskolonne aus Kohlenstoffstahl nach dem Absetzungsbehälter herabgesetzt.

Die Zeichnung erläutert die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung. Der Klarheit und Einfachheit halber wurden verschiedene Subsysteme und Apparaturen, welche mit der Arbeitsweise der Erfindung in Verbindung stehen, nicht gezeigt. Diese Punkte sind zum Beispiel die Fliess- und Druckkontrollventile, Pumpen, Temperatur- und Druckkontrollsysteme, die inneren Teile des Reaktors und Fraktionators usw., welche von einer gewöhnlichen Gestaltung sein können. Mit dieser Darstellung der bevorzugten Ausführungsform ist nicht beabsichtigt, jene anderen Ausführungsformen auszu-schliessen, welche hier angegeben oder das Ergebnis einer vernünftigen und normalen Modifikation dieser Ausführungsformen sind.

Wenn man sich nun auf die Zeichnung bezieht, tritt ein Zuführungsstrom, welcher eine Mischung aus Propan und Propylen enthält, in Linie 1 ein und wird mit einem Strom von Rückführungsbenzol aus Linie 2 vermischt. Die resultierende Beimischung wird durch Linie 3 zum Berührungspunkt mit Linie 4 getragen, wo sie mit zusätzlichem Benzol aus Linie 4 vermischt wird. Dies ergibt den Zuführungsstrom der Alkylierungszone, welcher durch Linie 6 geführt wird. Dieser Strom wird zuerst im Wärmeaustauscher 5 erhitzt und dann in der Heizvorrichtung 7 vor dem Einsetzen in den Kolonnensumpf des Reaktors 8 erwärmt. Die Berührung des Zuführungsstromes der Alkylierungszone mit dem festen Phosphorsäure-Katalysator, welcher bei die Alkylierung be1 günstigenden Bedingungen gehalten wird, bewirkt die Reaktion von mindestens einem grösseren Anteil des-Propylens mit dem Benzol zu Cumol oder Isopropylbenzol. Der aus der Reaktionszone ausströmende Fluss, der Benzol, Propan und Cumol enthält, wird somit in Linie 9 entfernt.

Der aus der Reaktionszone ausfliessende Strom geht durch ein Druckkontrollventil, welches nicht gezeigt ist, und dann in eine erste Rektifiziervorrichtung oder Rektifizierungs-kolonne 10, welche bei einem niedrigeren Druck und einer niedrigeren Temperatur als der Reaktor betrieben wird. Dämpfe, welche aus dem ausströmenden Fluss der Reaktionszone befreit werden, gehen im Gegenstrom aufwärts durch die Fraktionierungs-Austauschböden zur Flüssigkeit, welche durch die Zugabe von Benzol aus Linie 13 beim Kopf der Rektifizierkolonne erzeugt wird. Ein am Kopf abgezogener .Dampfstrom, welcher Benzol, Propan und eine kleine Menge Wasser enthält, wird in Linie 11 zurückgewonnen und es wird ein Wärmeaustausch gegen den Zuführungsstrom der Alkylierungszone durchgeführt. Er wird dann in eine zweite Rektifizierkolonne 14 gebracht. Der Fluss aus dem Kolonnensumpf (bottoms stream) dieser Kolonne enthält Benzol, welches durch die Linie 4 zum Reaktor geführt wird. Ein Benzolzuführungsstrom tritt durch die Linie 15 in die Kolonne ein, um getrocknet zu werden.

Am Kopf wird Dampf, welcher Wasser und Propan um-fasst, aus der zweiten Rektifizierkolonne in Linie 16 entfernt und durch einen anschliessenden Kondensator 17 geführt. Der resultierende Kondensatstrom wird in den folgenden (overhead) Auffangbehälter 18 geleitet und in eine wässrige Phase, welche in Linie 20 entfernt wird, und einen flüssigen Propanstrom, der in Leitung 21 weggeführt wird, getrennt. Ein Netto-Propanstrom, der in Linie 22 aus dem Verfahren entfernt wird, enthält das Propan, welches durch Linie 1 eintritt Der Rest des flüssigen Propanstromes wird durch die Linie 23 als Rückfluss in die Rektifizierkolonne befördert.

Eine sehr geringe Menge wässrige Phosphorsäure wird aus der ersten Rektifizierkolonne in Leitung 12 entfernt. Der Kohlenwasserstoffstrom aus dem Sumpf dieser Kolonne wird in Linie 24 entfernt, und er enthält Benzol und Cumol. Dieser Fluss aus dem Kolonnensumpf (bottoms stream) wird einem Entspannungsprozess unterworfen, welcher seinen Druck und seine Temperatur mit dem Durchleiten durch das Ventil 25 in den Absetzbehälter 26 erniedrigt. Die niedrigere Temperatur und die ruhigen Bedingungen, welche im Absetzbehälter 26 gehalten werden, verursachen eine Phosphorsäurephase, welche im Absetzbehälter zu bilden ist. Diese zusätzliche Säure wird in Linie 27 entfernt und tritt deshalb nicht in die anschliessenden Tanks.

Im wesentlichen alle Kohlenwasserstoffe im Fluss aus dem Sumpf der Rektifizierkolonne gehen nachher durch Linie 28 zu einer Benzol-Recyclekolonne 29. Diese Kolonne wird bei Bedingungen betrieben, welche die Verdampfung von im wesentlichem dem gesamten Benzol im Fluss aus dem Sumpf der Rektifizierkolonne und die Bildung eines Dampfstromes am Kopf, welcher Benzol enthält, bewirkt. Dieser Dampfstrom wird im oberhalb sich befindenden Kondensator 31 kondensiert und durch Leitung 30 in den anschliessenden Auffangbehälter 32 geleitet. Die resultierende Benzol-reiche Flüssigkeit wird in Linie 33 entfernt, wobei ein erster Anteil als Rückfluss in Linie 34 in die Rücklaufkolonne abgegeben und ein zweiter Anteil in Linie 35 eintritt. Ein Überschussstrom wird in Linie 36 entfernt, um die Ansammlung innerhalb des Kohlenwasserstoff-Verfahrens zu vermeiden, wobei die genannten Kohlenwasserstoffe Siedepunkte zwischen denjenigen von Benzol und Propan haben. Der Rest des Benzols

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wird durch Linie 37 zur Wiedergewinnung in den Reaktor und zum Rückflus in die erste Rektifizierkolonne geführt.

Cumol und andere alkylaromatische Kohlenwasserstoffe werden aus der Benzolrücklaufkolonne als ein Fluss aus dem Kolonnensumpf in Linie 38 entfernt und in eine Cumolko-lonne 39 geführt. Der Betrieb dieser Kolonne bewirkt die Erzeugung der Herstellung eines Dampfstromes am Kopf von verhältnismässig reinem Cumol. Dieser Dampfstrom wird durch den Kondensator 42 via Linie 41 in den anschliessenden Empfänger 43 geführt. Das Cumol wird in Linie 44 aus dem Auffangbehälter weggeführt und zwischen dem Rückflussstrom, welcher durch Linie 45 geführt wird, und einem Nettoprodukt-Strom, welcher durch Linie 46 geführt wird, geteilt. Ein Netto-Fluss aus dem Kolonnensumpf, welcher poly-alkylierte aromatische Kohlenwasserstoffe enthält, wird in Linie 40 aus der Cumolkolonne entfernt.

Feste Phosphorsäure-Katalysatoren finden in einer Anzahl von chemischen Umwandlungsvorgängen, welche kommerziell ausgeführt werden, Anwendung. Diese Vorgänge enthalten die Oligomerisation, oft Polymerisation genannt, von Olefinen zur Bildung von Motorbrennstoffen, das Tetramere für die Reinigungsmassen-Herstellung und C7-, C8-, C9- und Cu-01efine für die Verwendung in petrochemischen Prozessen und auch die Alkylierung von aromatischen Kohlenwasserstoffen. Die aromatischen Kohlenwasserstoffe, welche mit einem festen Phosphorsäure (SPA)-Katalysator alkyliert werden können, sind zum Beispiel Benzol, Toluol, Xylole, Ethyl-benzol, n-Propylbenzol, Isopropylbenzol und andere cyclische Verbindungen. Ein höheres Molekulargewicht und polycy-clische aromatische Kohlenwasserstoffe können ebenfalls unter Verwendung eines festen Phosphor-haltigen Katalysators alkyliert werden. Das Alkylierungsmittel kann eine als Olefin fungierende Verbindung, wie ein Alkohol, Ester oder Ether, einschliesslich Alkylhalogeniden, Alkylsulfaten und Alkylphosphaten sein. Das Alkylierungsmittel ist bevorzugt ein Mono- oder Diolefin mit 2 bis 8 Kohlenstoffatomen pro Molekül. Die bevorzugten Monoolefine sind z.B. Ethylen, Propylen, 1-Butylen, 2-Buten und Isobutylen. Diese Olefine können als verhältnismässig reine Ströme, welche eine einzelne Kohlenwasserstoff-Spezies enthalten, verwendet werden. Alternativ kann eine Mischung von zwei oder mehr Olefinen oder von Olefinen und Paraffinen als ein nicht-aromatischer Zuführstrom zum Verfahren eingesetzt werden. Typische Produkte sind zum Beispiel Cumol, Ethylbenzol und Cumol (Isopropylbenzol) (Isopropyltoluol).

Der Erfindungsgegenstand wird mit einer Reaktionszone ausgeübt, welche einen festen, Phosphorsäure-haltigen Katalysator enthält. Der Katalysator ist bevorzugt einer, welcher üblicherweise als ein fester Phosphorsäure-Katalysator bekannt ist. Geeignete feste Phosphorsäure-Katalysatoren (SPA-Katalysatoren) sind kommerziell erhältlich. Wie bereits erwähnt, ist mit dem Begriff «SPA-Katalysator» oder seinem Äquivalent beabsichtigt, sich generisch auf einen festen Katalysator zu beziehen, der als einer seiner Haupt-Rohbestand-teile eine Säure von Phosphor enthält, z.B. ortho-, pyro- oder tetra-Phosphorsäure. Diese Katalysatoren entstehen normalerweise durch Vermischen der Säure mit einem kieselsäure-baltigen festen Träger zur Bildung einer nassen breiigen Masse. Diese Paste kann calciniertund dann zur Erzeugung von Katalysatorteilchen zerkleinert werden oder die Paste kann vor dem Calcinieren zur Erzeugung von einheitlicheren Katalysatorteilchen ausgepresst oder zu Pillen gepresst werden. Der Träger ist bevorzugt ein natürlich vorkommendes poröses, Kieselsäure-haltiges Material, wie Kieselgur, Kaolin, Infusorienerde und Diatomeenerde. Eine geringe Menge von verschiedenen Zusätzen, wie Mineraltalk, Bleicherde und Eisenverbindungen, einschliesslich Eisenoxid, wurden zum Träger zugegeben, um seine Stärke und Härte zu verstärken.

Die Kombination des Trägers und der Zusätze umfasst normalerweise etwa 15-30 Gewichts-% des Katalysators, mit dem Rest, welcher Phosphorsäure ist. Die Menge der Phosphorsäure, welche in der Herstellung des Katalysators verwendet wird, kann jedoch von etwa 8-80 Gewichts-% des Katalysators variiert werden, wie dies im US-Patent 3 402 130 beschrieben ist. Die Menge des Zusatzes kann gleich bis etwa 3-20 Gewichts-% des gesamten Trägermaterials sein. Weitere Einzelheiten bezüglich der Zusammensetzung und Herstellung von typischen SPA-Katalysatoren können aus den US-Patenten 3 050 472, 3 959 473 und 3 132 109 und anderen Literaturstellen erhalten werden.

Es ist in der Technik bekannt, dass das Durchleiten von aromatischen Kohlenwasserstoffen durch eine Alkylierungszone dazu neigt, vereinigtes Wasser aus einem SPA-Katalysator chemisch auszulaugen.

Dies ist in den US-Patenten 3 510 534 und 3 520 945 bestätig, wobei das letztere sich auf die Kontrolle des Hydratationszustandes des Katalysators bezieht. Der Wassergehalt des Katalysators ist wichtig, weil die Dehydratation bei den SPA-Katalysatoren eine Verschlechterung durch Pulverisieren und Backen verursacht, während ein Überschuss an Wasser bewirkt, dass der Katalysator erweicht und eventuell einen Schlamm bildet, was den Reaktor verstopfen würde. Wasser wird deshalb in den Zuführungsstrom eingespritzt, um den Katalysator beim angemesenen Hydratationszustand zu halten, wobei dies durch Ersetzen des aus dem Katalysator ausgelaugten Wassers erzielt wird. Das Ausmass dieser Injektion wird verwendet, um das Katalysator-Hydratations-Niveau zu kontrollieren. Die Zuführungsströme werden deshalb vor dem Wassereinspritzpunkt so trocken gehalten, wie dies ausführbar ist. Dies führt zu einem Gesamt-Wassergehalt der Zuführung, welche im wesentlichen die gleiche wie die injizierte Menge ist. Typische Wasser-Einspritzmengen reichen von etwa 100 ppm bis 2000 ppm bei aromatischen Kohlenwas-serstoffalkylierungs-Vorgängen. Eine bevorzugte Wasserzugabe während der Herstellung von Cumol reicht von etwa 200 bis 300 ppm der kombinierten Zuführung zur Reaktionszone.

Das Wasser, welches aus dem Katalysator ausgelaugt wurde, und das in den Zuführungsstrom zugegebene Überschusswasser sind im ausströmenden Fluss der Reaktionszone enthalten. Dieses Wasser enthält Phosphor aus dem Katalysator und ist deshalb Phosphorsäure von etwas variierender Stärke. Die Säure ist bei sehr niedrigen Konzentrationen im Ausfluss aus der Reaktionszone und wird offensichtlich im viel grösseren aromatischen Kohlenwasserstoffstrom gelöst. Der Reaktionszonen-Ausfluss wird normalerweise durch einen Entspannungsvorgang gekühlt, und bei der resultierenden niedrigeren Temperatur wird eine getrennte, wässrige Phase von Phosphorsäure gebildet. Das Experiment hat gezeigt, dass das heisse ausfliessende Material aus der Reaktionszone nicht korrosiv ist, dass hingegen das kühlere ausfliessende Material, welches das Zweiflüssigkeiten-Phase ist, gegenüber Kohlenstoffstahl ziemlich korrosiv ist. Aus diesem Grunde sind mindestens die Linien und Leitungen unmittelbar anschliessend an die Reaktionszone normalerweise aus korrosionsbeständigem Stahl hergestellt. Die Säure sammelt sich deshalb am Boden des ersten Behälters, welcher in einem Verfahrens-fluss ähnlich demjenigen, welcher in der Zeichnung dargestellt ist, in der ersten Retifikationskolonne befindet. Es ist aus diesem Grunde, dass die vorhin zitierten Patente Säure zeigen, welche aus der ersten Fraktionierungskolonne in welche abgezogen wird, welche mit dem Ausfluss aus der Reaktionszone beschickt wird. Diese erste Fraktionierungskolonne ist normalerweise eine Rektifizierkolonne, und sie wird gewöhnlich in Verbindung mit entweder einer zweiten Rektifiziervorrichtung, einem Absorptionsmittel oder einem Depro-

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panisator verwendet. Diese erste Fraktionierungskolonne und irgendwelche andere Kolonnen, welche damit verbunden sind, beziehen sich hier auf die erste Fraktionierungszone.

Ein Fluss aus dem Sumpf der Kolonne, welcher das alkyl-aromatische Kohlenwasserstoffprodukt des Verfahrens enthält, wird normalerweise aus der ersten Fraktionierungszone entfernt und durch eine zweite Fraktionierungszone geleitet. Da dieser Fluss aus dem Kolonnensumpf oft Benzol umfasst, besteht eine übliche Ausführung darin, zuerst das Benzol und die anderen Kohlenwasserstoffe mit Siedepunkten unterhalb demjenigen von Cumol in einer ersten Kolonne, welche hier als Benzol-Rücklaufkolonne bezeichnet wird, zu entfernen.

Das Cumol oder ein anderes alkylaromatisches Kohlenwasserstoffprodukt wird dann in einer zweiten Kolonne, welche Cumolkolonne genannt wird, wiedergewonnen. Es können verschiedene Kolonnenanordnungen verwendet werden, um die Wiedergewinnung des Produktes auszuführen. Hier bezieht sich «zweite Fraktionierungszone» auf diese Kolonnen.

Die Benzol-Rücklaufkolonne (Benzol-Recyclekolonne) wird in typischer Weise bei einem niedrigeren Druck und einer niedrigeren Temperatur als die Kolonne betrieben, welche den Fluss aus dem Kolonnensumpf erzeugt, welcher zugeführt wird. Nach dem Stand der Technik wird der Fluss aus dem Kolonnensumpf der ersten Fraktionierungskolonne in die Benzol-Rücklaufkolonne durch Entspannung verdampft (flashed) und wird deshalb auf eine niedrigere Temperatur abgekühlt. Diese niedrigere Temperatur bewirkt eine andere kleine Menge Phosphorsäure, welche aus der Lösung in die Benzol-Rücklaufkolonne tropft. Um die hohen Kosten von korrosionsbeständigem Stahl zu vermeiden, wird die Benzol-Rücklaufkolonne oft aus Kohlenstoffstahl hergestellt. Die Phosphorsäure korrodiert deshalb die Fraktionierungsböden, welche in dieser Kolonne angeordnet sind. Dies erniedrigt leicht die Wirksamkeit des korrodierenden Bodens und kann die Effizienz von anderen Böden durch die Erzeugung der Anhäufung der Korrosionsprodukte oder -abfälle auf der Oberfläche der Böden herabsetzen. Es ist ein Ziel dieser Erfindung, ein Erfahren zur Reduktion des Ausmasses der Korrosion, wie diese Erniedrigung der Menge Phosphorsäure, welche in die Benzol-Rücklaufkolonne geleitet wird, zu erzeugen.

Gemäss dem Erfindungskonzept wird der alkylaroma-tische, kohlenwasserstoffhaltige Fluss aus dem Kolonnensumpf der ersten Fraktionierungszone bei einem Punkt vor der zweiten Fraktionierungszone zu einem niedrigeren Druck entspannt. Das flüssige Phasenmaterial, welches nach dem Entspannungsvorgang übrig bleibt, wird dann während einiger Zeit in einer ruhenden Absetzzone zurückgehalten, welche bei Bedingungen behalten wird, welche es der Phosphorsäure erlauben, durch das spezifische Gewicht sich abzusetzen und dann dekantiert zu werden. Dieser Absetzvorgang kann durch Versehen mit einem Koalisierungsmittel von entweder mechanischem oder elektrostatischem Typ unterstützt werden. Eine bevorzugte Art des Absetzbereiches ist ein Absetzbehälter, welcher demjenigen ähnlich ist, der in der Zeichnung abgebildet ist und der üblicherweise für obenliegenden (over-head) Empfänger verwendet wird. Andere Typen von Behältern, einschliesslich derjenigen, welche separate Einrichtungen zur Behandlung der Dampfphase durch den Entspannungsvorgang haben, können verwendet werden.

Der Entspannungsvorgang, welcher vor dem Absetztank ausgeführt wird, setzt bevorzugt den Druck des Flusses aus dem Kolonnensumpf auf den niedrigsten Druck herab, welcher immernoch einen einen hinreichenden Druckunterschied zwischen dem Absetztank und der zweiten Fraktionierungszone zur Übertragung des Flusses aus dem Kolonnensumpf in den zweiten Fraktionierungsbereich ohne das Einsetzen einer Pumpe ergibt. Ein niedrigerer Druck und eine niedrigere Temperatur können jedoch verwendet werden, falls geeignete Pumpmittel vorhanden sind. Der Entspannungsvorgang reduziert bevorzugt die Temperatur des Flusses aus dem Kolonnensumpf um 26,7°C oder mehr. Es ist kein Kontrollsystem zur Regulierung des Kohlenwasserstoffflusses aus dem Absetztank erforderlich, und es kann mit einer Kopplung direkt an den zweiten Fraktionierungsbereich gearbeitet werden. In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Druck im Absetztank lediglich höher als derjenige im zweiten Fraktionierungsbereich durch den Druckabfall, welcher mit dem Fluss des Stromes aus dem Kolonnensumpf durch die verbindenden Linien (Leitungen) und irgend ein Aufsteigungsdifferential.

Die Bedingungen der Temperatur und des Druckes, welche im ersten Fraktionierungsbereich und auch in der zweiten Fraktionierungszone gehalten werden, sind wechselbezogen und variabel. Die erste Fraktionierungszone wird bevorzugt bei einem Druck von mindestens 7,03 kg/cm2 höher als der zweite Fraktionierungsbereich und bei einer Temperatur über etwa 100 Grad Fahrenheit oberhalb der im zweiten Fraktionierungsbereich verwendeten Temperatur betrieben. Ein breiter Bereich von Bedingungen für den ersten Fraktionierungsbereich enthält eine Sumpftemperatur von etwa 176,7°C (350° F) bis 260°C (500° F) und einen Kopfdruck von etwa 21,1 bis etwa 42,2 kg/cm2 oder höher. Ein breiter Bereich von Bedingungen für die Verwendung in der zweiten Fraktionierungszone enthält einen Druck im Kopf von etwa 0,70 bis 10,5 kg/cm2 und eine Temperatur im Sumpf von etwa 148,9°C (300° F) bis 232,2°C (450° F).

Der Reaktionsbereich wird bei die Alkylierung begünstigenden Bedingungen gehalten, was einen Druck von etwa 21,1 bis 70,3 kg/cm2 und eine Temperatur von etwa 148,9°C (300° F) bis 232°C (450° F) beinhaltet.

Die flüssige, stündige Durchschuss-Geschwindigkeit der Reaktionsteilnehmer kann von etwa 0,5 bis 2,5 reichen. Es ist bevorzugt, dass ein Überschuss des aromatischen Kohlenwasserstoffes im Reaktionsbereich vorhanden ist. Das Molverhältnis des aromatischen Kohlenwasserstoffes zum Olefin sollte innerhalb des breiten Bereiches von 3 : 1 bis 20 : 1 liegen. Ein Verhältnis von etwa 8 : 1 ist für die Produktion von Cumol bevorzugt. Es ist bevorzugt, dass der Strom von Reaktionsteilnehmern durch den Reaktor in gemischter Phase erfolgt. Der Zuführungsstrom enthält deshalb bevorzugt etwas nicht-reaktive leichte Paraffine mit der gleichen Zahl von Kohlenstoffatomen pro Molekül wie das Olefin. In der Herstellung von Cumol ist es bevorzugt, dass die Menge Propan im Zuführungsstrom des Reaktionsbereiches mindestens gleich wie die Menge Propylen in diesem Strom ist. Dies kann dadurch erreicht werden, dass man einen verdünnten Propylen-Zuführungsstrom verwendet oder das Propan wieder in Umlauf setzt.

Die Erfindung kann weiter durch dieses Beispiel der bevorzugten Ausführungsform, welches auf der Herstellung von Cumol durch die Alkylierung von Benzol mit Propylen beruht, erläutert werden. Der Klarheit halber soll auf die in der Zeichnung bezeigten Linien (Leitungen) und Behälter Bezug genommen werden. Der Zuführungsstrom zum Reaktionsbereich wird aus dem Sumpffluss der Rektifizier-Vorrichtung 14 abgeleitet, welche etwa 4,890 Mole/Stunde enthält, von dem etwa 67 Mol-% Benzol sind und 26 Mol-% Propan sind, und ein Rücklaufstrom von Linie 2, welcher etwa 2,980 Mole/Stunde Benzol und etwas Propan umfasst. Etwa 60 kg/ Stunde Wasser werden in diese Mischung eingespritzt, um den geeigneten Hydratationszustand des Katalysators aufrechtzuerhalten. Der Propylenzuführungsfluss tritt mit einer Geschwindigkeit von etwa 852 Mole/Stunde in das Verfahren ein.

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Der kombinierte Zugabefluss enthält etwa 9,195 Mole/ Stunde Benzol. Er wird in zwei identische Flüsse aufgespalten, wobei jeder in den Kolonnensumpf eines Reaktors bei einem Druck von etwa 38,7 kg/cm2 und einer Temperatur von etwa 195°C (383° F) bewegt wird. Die Reaktoren enthalten je 5 4 Katalysatorbetten von genügendem Bruttovolumen zur Erzeugung eines WHSV von etwa 1,25 Stunde-1. Der verwendete Katalysator ist ein Standard SPA-Katalysator.

Die Ausflüsse in gemischter Phase der beiden Reaktoren werden von etwa 225°C (437° F) auf etwa 201,7°C (395° F) 10 erniedrigt, indem der Druck von etwa 35,2 auf etwa 19,0 kg/ cm2 erniedrigt wird, und dann werden sie vereinigt. Der resultierende Strom aus dem Alkylierungsbereich tritt in die erste Rektifiziervorrichtung mit einer Geschwindigkeit von etwa 8419 Mol/h ein. In die erste Rektifiziervorrichtung wird 15 ebenfalls ein Benzol-reicher Strom aus Linie 13 bei einer Temperatur von etwa 48,9°C (120° F) eingegeben. Die erste Rektifiziervorrichtung wird mit einer Sumpftemperatur von 201,1°C (394° F) bei etwa 19 kg/cm2 betrieben. Der beim Kopf austretende Dampfstrom wird bei einer Temperatur von 20 ungeführ 192,8°C (379° F) entfernt und im Wärmeaustauscher 5 vor dem Leiten in die zweite Rektifiziervorrichtung auf etwa 154,4°C (310° F) abgekühlt. Die erste Rektifiziervorrichtung enthält acht Fraktionierungsböden und die zweite enthält deren 28. Ein sehr geringer Säurefluss von etwa 25

1 gal/Tag wird aus dem Sumpf der Rektifiziervorrichtung entfernt.

Der Benzolzugabestrom tritt in die zweite Rektifiziervorrichtung beim 18. Boden vom Sumpf aus mit etwa 746 Mole/ Stunde bei einer Temperatur von etwa 26,7°C (80° F). Der 30 Dampf am Kopf (overhead) dieser Kolonne hat eine Temperatur von etwa 50,6°C (123° F), und er wird auf etwa 37,8°C (100° F) im anschliessenden Kondensator abgekühlt. Der darauffolgende Empfänger wird bei etwa 17,6 kg/cm2, gehalten. Etwa 7 Mole/Stunde Wasser und 57,7 Mole/Stunde flüssige 35 Kohlenwasserstoffe werden aus dem Empfänger entfernt.

Etwa 92 Mol-% dieses Flusses ist Propan, wobei der Rest Ethan, Isobutan und Wasserstoff ist. Der Rückflussstrom hat eine Fliessgeschwindigkeit von etwa 2,482 Mole/Stunde. Ein durchstochener Aufwärmer wird in der zweiten Rektifizierkolonne zur Erzeugung eines Sumpfflusses von 121,7°C (251° F) eingesetzt.

Der Netto-Sumpfstrom wird von ungefähr 201,1°C (394° F) und etwa 19,0 kg/cm2 auf etwa 3,52 kg/cm2 entladen und in den Absetztank 26 als ein Zweiphasenstrom mit einer Temperatur von etwa 143,9°C (291° F) bewegt. Diese Temperaturreduktion bewirkt eine zusätzliche kleine Menge Phosphorsäure bis zum Herauskommen der Lösung in den Kohlenwasserstoffstrom. Er wird aus dem Tank mit einer Geschwindigkeit von weniger als 3,79 1/Tag entfernt. Der Sumpfstrom des ersten Rektifizerers wird dann in eine Umlaufkolonne mit 36 Böden gebracht. Diese Kolonne wird bei einer Sumpftemperatur von etwa 214,4°C (418° F) betrieben. Ein Dampfstrom, in welchem sich Benzol ausgedehnt oben befindet, wird bei etwa 2,81 kg/cm2 entfernt und bei einer Temperatur von 48,9°C (120° F) kondensiert. Die sich oben befindende Flüssigkeit wird zwischen Rückfluss und Umlaufstrom geteilt. Ein Überschussstrom von etwa 4 Mole/Stunde wird abgezogen, um nicht umgesetzte Kohlenwasserstoffe zu entfernen, und der Rest des Umlaufstroms bildet den vorher spezifizierten Rektifikationsrückfluss und Zugabeströme in den Reaktor.

Ein 750 Mole/Stunde Sumpfstrom der Umlaufkolonne wird in die 45-Böden-Cumolkolonne geleitet. Der Dampfstrom am Kopf dieser Kolonne hat einen Druck von ungefähr 1,41 kg/cm2 bei einer Temperatur von etwa 190°C (374° F). Er wird kondensiert, um den Rückfluss und einen 716 Mole/Stunde Netto-Cumolproduktstrom zu bilden. Die Cumolkolonne wird mit einer Sumpf temperatur von etwa 247,8°C (478° F) betrieben und ein Netto-Sumpfstrom von Verunreinigungen wird bei der Geschwindigkeit von etwa 33,6 Mole/Stunde entfernt.

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1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

631693 2 PATENTANSPRÜCHE

1. Verfahren zur Herstellung von alkylaromatischen Kohlenwasserstoffen, in welchem ein aromatischer Kohlenwasserstoff und ein Olefin mit einem festen phosphorsäurehaltigen Katalysator in einer Reaktionszone in Berührung gebracht werden, welche bei alkylierungsfördernden Bedingungen gehalten wird; in welchem ein aus der Reaktionszone ausströmender Fluss, der den aromatischen Kohlenwasserstoff und einen alkylaromatischen Kohlenwasserstoff enthält, in eine erste Fraktionierungszone geleitet wird; in welchem ein am Kolonnensumpf abgezogener Fluss, der den aromatischen Kohlenwasserstoff und den alkylaromatischen Kohlenstoff enthält, aus der ersten Fraktionierungszone bei einer ersten Temperatur entfernt und dann in eine zweite Fraktionierungszone bei einem niedrigeren Druck und einer zweiten niedrigeren Temperatur geführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass man bei einem Zwischenpunkt zwischen der ersten und der zweiten Fraktionierungszone einen Druckabfall beim Fluss aus dem Kolonnensumpf erzeugt, und dann der Fluss in einen Absetzungsbehälter geleitet und die abgegebene Phosphorsäure aus dem Absetzungsbehälter entfernt wird, um damit den Gehalt an Phosphorsäure, welche bei der zweiten Fraktionierungszone eintritt, herabzusetzen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der aromatische Kohlenwasserstoff Benzol ist und das Olefin 2 bis

3 Kohlenstoffatome pro Molekül hat.