CS219986B1

CS219986B1 - Process for preparing alkylbenzene

Info

Publication number: CS219986B1
Application number: CS387581A
Authority: CS
Inventors: Petr Kondelik; Josef Pasek; Jan Laco; Vladimir Tomek
Original assignee: Petr Kondelik; Josef Pasek; Jan Laco; Vladimir Tomek
Priority date: 1981-05-26
Filing date: 1981-05-26
Publication date: 1983-03-25

Abstract

Vynález se týká způsobu výroby alkylbenzenu reakcí chlorovaných alkanů s počtem atomů uhlíku 10 až 14 s benzenem za přítomnosti chloridu hlinitého jako katalyzátoru v kaskádě nejméně dvou reaktorů, kdy se katalyzátorový komplex, vystupující z posledního členu kaskády vrací zčásti zpět do prvního členu a zčásti odděluje ze systému, jehož podstata spočívá v tom, že se katalyzátorový komplex reaktivuje suspenzí práškového hliníku o hmotnostní koncentraci 5 až 20 % v množství odpovídajícím oddělenému katalyzátorovému komplexu. Jako kapalné fáze pro přípravu suspenze lze použít difenylalkanová frakce.The invention relates to a method for producing alkylbenzene by reacting chlorinated alkanes with 10 to 14 carbon atoms with benzene in the presence of aluminum chloride as a catalyst in a cascade of at least two reactors, where the catalyst complex emerging from the last member of the cascade is partly returned to the first member and partly separated from the system, the essence of which consists in reactivating the catalyst complex with a suspension of aluminum powder with a mass concentration of 5 to 20% in an amount corresponding to the separated catalyst complex. A diphenylalkane fraction can be used as a liquid phase for preparing the suspension.

Description

Vynález se týká způsobu výroby alkylbenzenu reakcí chlorovaných alkanů s počtem atomů uhlíku 10 až 14 s benzenem za přítomnosti chloridu hlinitého jako katalyzátoru v kaskádě nejméně dvou reaktorů, kdy se katalyzátorový komplex, vystupující z posledního členu kaskády vrací zčásti zpět do prvního členu a zčásti odděluje ze systému, jehož podstata spočívá v tom, že se katalyzátorový komplex reaktivuje suspenzí práškového hliníku o hmotnostní koncentraci 5 až 20 % v množství odpovídajícím oddělenému katalyzátorovému komplexu. Jako kapalné fáze pro přípravu suspenze lze použít difenylalkanová frakce.The invention relates to a process for producing alkylbenzene by reacting chlorinated alkanes having a carbon number of 10 to 14 with benzene in the presence of aluminum chloride catalyst in a cascade of at least two reactors, wherein the catalyst complex exiting the last cascade member is partially returned to the first member and partially separated from The system is characterized in that the catalyst complex is reactivated by a suspension of powdered aluminum having a concentration of 5 to 20% by weight in an amount corresponding to the separate catalyst complex. A diphenyl alkane fraction may be used as the liquid phase for suspension preparation.

Vynález se týká způsobu výroby alkylbenzenu reakcí chlorovaných alkanů s počtem atomů uhlíku 10 až 14 s benzenem za přítomnosti chloridu hlinitého jako katalyzátoru v kaskádě nejméně dvou reaktorů.The present invention relates to a process for preparing alkylbenzene by reacting chlorinated alkanes having a carbon number of 10 to 14 with benzene in the presence of aluminum chloride as a catalyst in a cascade of at least two reactors.

Alkylbenzen, který je meziproduktem při výrobě nejrozšířenějších tenzidů — alkylbenzensulfonanů — se vyrábí alkylací benzenu alkylchloridy za katalýzy komplexem chloridu hlinitého. Alkylace se provádí obvykle v průtočných reaktorech, do kterých se přivádí současně alkylchlorid, benzen a katalyzátor. Reakci je nutno vést do vysokého stupně přeměny alkylchloridu. Nezreagovaný alkylchlorid zhoršuje vlastnosti vzniklého alkylbenzensulfonanu a navíc se při destilaci zčásti štěpí na alken a chlorovodík, který koroduje zařízení.Alkylbenzene, which is an intermediate in the production of the most widespread surfactants - alkylbenzenesulfonates - is produced by alkylation of benzene with alkyl chlorides under catalysis with an aluminum chloride complex. The alkylation is usually carried out in flow reactors to which alkyl chloride, benzene and catalyst are fed simultaneously. The reaction must be led to a high degree of conversion of the alkyl chloride. Unreacted alkyl chloride deteriorates the properties of the alkylbenzene sulfonate formed and, in addition, partially breaks down during distillation into alkene and hydrogen chloride, which corrode the equipment.

Reakční směs je tvořena třemi fázemi. První kapalnou fází je roztok reakčních složek v přebytku benzenu, druhou kapalnou fází je komplex chloridu hlinitého, třetí fází je plynný chlorovodík, který se při alkylaci uvolňuje. Pro dosažení vysoké rychlosti reakce je nutné zabezpečit dohrou dispergaci obou kapalných fází a dostatečnou aktivitu katalyzátoru.The reaction mixture consists of three phases. The first liquid phase is a solution of the reactants in an excess of benzene, the second liquid phase is an aluminum chloride complex, the third phase is hydrogen chloride gas, which is released during the alkylation. In order to achieve a high reaction rate, it is necessary to ensure by dispersion of both liquid phases and sufficient catalyst activity.

Komplex chloridu hlinitého, tvořící samostatnou fázi, ve které probíhá vlastní alkylace, obsahuje chlorid hlinitý o hmotnostní koncentraci 25 %, 25 % benzenu a 50 % výševroucích organických látek, tvořených především polyfenylalkany. Aktivita katalyzátoru v průběhu reakce klesá, a proto je nutno katalyzátor ze systému odstraňovat a nahrazovat čerstvým. Nejběžnějším způsobem je přidávání chloridu hlinitého. Manipulace s bezvodým chloridem hlinitým je však velmi nepříjemnou operací. Tato látka je silně agresivní, navíc ztrácí působením vzdušné vlhkosti svoji katalytickou aktivitu. Proto byly hledány cesty, jak práci s bezvodým chloridem hlinitým obejít.The aluminum chloride complex constituting a separate phase in which the actual alkylation takes place comprises aluminum chloride having a concentration of 25% by weight, 25% by weight of benzene and 50% by weight of higher boiling organic substances, consisting mainly of polyphenylalkanes. The activity of the catalyst decreases during the course of the reaction and therefore the catalyst must be removed from the system and replaced with fresh catalyst. The most common way is to add aluminum chloride. However, handling anhydrous aluminum chloride is a very unpleasant operation. This substance is strongly aggressive and, in addition, loses its catalytic activity due to air humidity. Therefore, ways to work with anhydrous aluminum chloride were sought.

Podle čs. patentu 85 512 se alkylace benzenu alkylchloridy provádí v jednom průtočném kotlovém reaktoru, do kterého je spodem kontinuálně přiváděna směs alkylchloridu s benzenem. Víkem reaktoru je periodicky přidáván granulovaný hliník, který reaguje s vznikajícím chlorovodíkem za vzniku chloridu hlinitého. Při vysoké konverzi alkylchloridu vyžaduje toto uspořádání velký reakční objem. Další nevýhodou popsaného způsobu alkylace je vysoká spotřeba katalyzátoru. Chlorid hlinitý je podle tohoto patentu používán pouze na jeden průchod.According to MS. No. 85,512, the alkylation of benzene with alkyl chlorides is carried out in a once-through boiler reactor to which a mixture of alkyl chloride and benzene is continuously fed from below. Granular aluminum is added periodically to the reactor lid, which reacts with the resulting hydrogen chloride to form aluminum chloride. With high conversion of alkyl chloride, this arrangement requires a large reaction volume. Another disadvantage of the described alkylation process is the high catalyst consumption. According to this patent, aluminum chloride is used for one pass only.

Oba nedostatky tohoto postupu odstraňuje čs. AO 188 657. Podle tohoto vynálezu je reakce prováděna v kaskádě alespoň dvou průtočných reaktorů. Na výstupu z kaskády je katalyzátorový komplex oddělen z reakční směsi a zčásti vracen zpět do prvního reaktoru. Do prvního reaktoru je podobně jako v předcházejícím případě přidáván granulovaný hliník, který tvoří s chlorovodíkem chlorid hlinitý, který se udržuje aktivita recyklovaného katalyzátorového komplexu na potřebné úrovni. Společnou nevýhodou obou těchto postupů je způsob přidávání hliníku. Při této operaci je nutno otevřít víko reaktoru, ve kterém se vyvíjí chlorovodík a vodík. Obsluha přichází do styku s agresivními exhaláty a navíc vzniká nebezpečí vzniku explozivní plynné směsi vodíku se vzduchem.Both shortcomings of this procedure eliminates MS. AO 188 657. According to the invention, the reaction is carried out in a cascade of at least two flow reactors. At the exit of the cascade, the catalyst complex is separated from the reaction mixture and partially returned to the first reactor. As in the previous case, granulated aluminum, which forms aluminum chloride with hydrogen chloride, is added to the first reactor to maintain the activity of the recycled catalyst complex at a desired level. A common disadvantage of both of these processes is the method of adding aluminum. In this operation, it is necessary to open the reactor lid in which the hydrogen chloride and hydrogen evolve. The operator comes into contact with aggressive pollutants and, in addition, there is a risk of an explosive hydrogen-air mixture.

Tento nedostatek, to je dávkování pevného hliníku do reaktoru, ve kterém je přítomen chlorovodík a vodík, mají i další postupy, které využívají reakce mezi hliníkem a chlorovodíkem k přípravě chloridu hlinitého. Francouzský patent 2 160 373 a patent NDR 99 559 popisují způsob aktivace vraceného katalyzátorového komplexu práškovým hliníkem v separátní jednotce, do které se zavádí chlorovodík. Kromě výše popsaných nevýhod vyžaduje tento způsob ještě dodatkové zařízení, ve kterém se popsaná reaktivace katalyzátoru provádí.Other drawbacks that utilize reactions between aluminum and hydrogen chloride to prepare aluminum chloride also have this drawback, i.e., the feed of solid aluminum into a reactor in which hydrogen chloride and hydrogen are present. French patent 2,160,373 and German patent 99,559 disclose a method for activating a returned catalyst complex with powdered aluminum in a separate unit into which hydrogen chloride is introduced. In addition to the disadvantages described above, this method also requires an additional device in which the described reactivation of the catalyst is carried out.

Patent NSR 2 255 233 popisuje dvoustupňový kontinuální proces, kde v prvním reaktoru je alkylace katalyzována recyklovaným katalyzátorovým komplexem, v druhém reaktoru je přidáván práškový hliník, kterým se aktivuje katalyzátorový komplex. Nevýhodou tohoto postupu je to, že v druhém reaktoru se vyvíjí jen málo chlorovodíku, to je méně než 5 % hmotnosti z celkového množství a reakce mezi hliníkem a chlorovodíkem probíhá pomalu. Nezreagovaný hliník odchází s reakční směsí a reaguje s rozpuštěným chlorovodíkem i v dalším stupni, kde ztěžuje oddělení obou kapalných fází.German Patent 2,255,233 discloses a two-stage continuous process wherein in the first reactor alkylation is catalyzed by a recycled catalyst complex, in the second reactor powdered aluminum is added to activate the catalyst complex. The disadvantage of this process is that little hydrogen chloride is produced in the second reactor, that is less than 5% by weight of the total, and the reaction between aluminum and hydrogen chloride proceeds slowly. The unreacted aluminum leaves with the reaction mixture and reacts with dissolved hydrogen chloride in the next stage, where it becomes difficult to separate the two liquid phases.

Nevýhody popsaných způsobů přípravy chloridu hlinitého z hliníku odstraňuje postup podle vynálezu. Alkylace je prováděna v kaskádě nejméně dvou průtočných reaktorů. Katalyzátorový komplex, oddělený ze směsi na výstupu z posledního členu kaskády, je zčásti recyklován do prvního členu kaskády. Pokles aktivity katalyzátorového komplexu je kompenzován dávkováním suspenze práškového hliníku o hmotnostní koncentraci 5 až 20 °/o, v množství odpovídajícímu oddělenému katalyzátorovému komplexu do prvního reaktoru, kde dispergovaný hliník reaguje s chlorovodíkem za vzniku chloridu hlinitého, jako kapalná fáze pro přípravu suspenze hliníku slouží s výhodou difenylalkanová frakce, která odpadá jako destilační zbytek při izolaci alkylbenzenu.The disadvantages of the described processes for the preparation of aluminum chloride from aluminum are eliminated by the process according to the invention. The alkylation is carried out in a cascade of at least two flow reactors. The catalyst complex, separated from the mixture at the outlet of the last cascade member, is partially recycled to the first cascade member. The decrease in the activity of the catalyst complex is compensated by dosing a slurry of 5 to 20% w / w aluminum powder in an amount corresponding to the separate catalyst complex to the first reactor where the dispersed aluminum reacts with hydrogen chloride to form aluminum chloride. preferably a diphenylalkane fraction, which falls off as a distillation residue in the isolation of the alkylbenzene.

Předností tohoto postupu je snadné dávkování suspenze hliníku do reaktoru ve srovnání s dávkováním pevného, ať již granulovaného nebo práškového hliníku. Suspenze hliníku se připravuje v míchaném zásobníku a kontinuálně se dávkuje čerpadlem do reaktoru. Tímto způsobem se zcela odstraňuje styk obsluhy s agresivními exhaláty i riziko vzniku výbušné směsi vodíku se vzduchem a navíc při kontinuálním způsobuThe advantage of this process is that the aluminum slurry is easily metered into the reactor as compared to solid, granular or powdered aluminum. The aluminum slurry is prepared in a stirred tank and continuously fed by pump into the reactor. In this way, the operator's contact with aggressive pollutants is completely eliminated as well as the risk of the formation of an explosive mixture of hydrogen and air

2193BS dávkování suspenze hliníku pracují reaktory v dokonale ustáleném režimu.The 2193BS aluminum suspension dosing operates reactors in a perfectly steady state mode.

Benzen byl alkylován v kaskádě dvou reaktorů, z nichž každý byl tvořen trubkou o vnitřním průměru 80 mm a objemu 1200 mililitrů. Reaktory byly opatřeny pláštěm, ve kterém cirkulovala voda z termostatu. V reaktorech bylo umístěno míchadlo, které zajišťovalo vzájemnou dispergaci fází, odcházející plyn byl ochlazen ve zpětném chladiči a zkondenzovaný benzen vracen zpět do reaktorů. Do prvního reaktoru kaskády byla spodem nastřikována směs 400 ml benzenu a 500 ml chlorovaných alkanů s počtem atomů uhlíku 10 až 12 o střední molekulové hmotnosti 162 (obsah chloru 8,65 proč. hmotnosti). Odděleně byl do prvního reaktoru uváděn katalyzátorový komplex, oddělený z reakční směsi, vystupující z kaskády, v množství 200 ml/h. Další trubkou, zavedenou rovněž dospodu prvního reaktoru, byla do reaktoru čerpána suspenze práškového hliníku v množství 32 ml/h. Suspenze byla připravena dispergováním 100 g hliníku v 1000 ml polyfenylalkanů, získaných jako destilační zbytek z frakční destilace reakční směsi. Po oddělení katalyzátoru a neutralizaci byl z reakční směsi oddestilován benzen. Směs zbavená benzenu obsahovala chlor o hmotnostní koncentraci 0,005 proč., což odpovídá konverzi alkylchloridů 99,94 °/o.Benzene was alkylated in a cascade of two reactors, each consisting of a tube having an internal diameter of 80 mm and a volume of 1200 milliliters. The reactors were provided with a jacket in which water from the thermostat circulated. A stirrer was installed in the reactors to ensure phase dispersion, the effluent gas was cooled in a reflux condenser, and the condensed benzene was returned to the reactors. A mixture of 400 ml of benzene and 500 ml of chlorinated alkanes having a number of carbon atoms of 10 to 12 and having an average molecular weight of 162 (chlorine content of 8.65% by weight) was injected into the first cascade reactor. Separately, the catalyst complex separated from the reaction mixture exiting the cascade was fed to the first reactor at a rate of 200 ml / h. Another tube, also introduced at the bottom of the first reactor, pumped 32 ml / h of aluminum powder suspension into the reactor. The slurry was prepared by dispersing 100 g of aluminum in 1000 ml of polyphenylalcans obtained as a distillation residue from the fractional distillation of the reaction mixture. After separation of the catalyst and neutralization, benzene was distilled off from the reaction mixture. The benzene-free mixture contained chlorine at a concentration of 0.005% by weight, which corresponds to an alkyl chloride conversion of 99.94%.

Claims

FORWARD

A process for producing alkylbenzene by reacting chlorinated alkanes having a carbon number of 10 to 14 with benzene in the presence of an aluminum chloride catalyst in a cascade of at least two reactors, wherein the catalyst complex exiting the last cascade member is partially returned to the first cascade member and partially separated from the system characterized in that the catalyst complex

BACKGROUND OF THE INVENTION reactivates with a slurry of 5 to 20% by weight aluminum powder in an amount corresponding to a separate catalyst complex.

2. A process according to claim 1, wherein a diphenyl alkane fraction is used as the liquid phase for the preparation of the aluminum powder suspension.