CS238715B1 - Způsob výroby etylbenzenu se sníženým obsahem chloru - Google Patents

Abstract

Způsob výroby etylbenzenu se sníženým obsahem chloru alkylací benzenu etylenem za přítomnosti katalyzátoru, kterým je kapalný komplex chloridu hlinitého, při kterém se reakění produkt destilaěně dělí na cirkulující nezreagovaný benzen, vyráběný etylbenzen, dietylbenzenovou frakci a těžké zbytky. Pro snížení obsahu chloru v získaném etylbenzenu se čerstvý benzen přidává na vstup do destilačního dělení produktu alkylace v množství, že koncentrace benzenu v nástřiku je v rozmezí 55 až 75 % hmot..

Description

Vynález se týká způsobu výroby etylbenzenu alkylací benzenu etylenem za přítomnosti komplexu chloridu hlinitého jako katalyzátoru, kdy je vhodným uspořádáním destilačního dělení alkylaěního produktu dosaženo snížení obsahu chloru ve vyráběném čistém etylbenzenu.

Etylbenzen je jedním z průmyslově nejvýznamnějších aromatických uhlovodíků. Významná část benzenu, vyráběného at již z kapalných produktů tepelného zpracování uhlí, nebo v posledních letech ve .stále rostoucím objemu jako vedlejší produkt při produkci olefinů pyrolýzou uhlovodíků, se podrobuje alkylaci etylénem za vzniku etylbenzenu. Etylbenzen pak je surovinou pro výrobu styrenu, který je jedním ze základních monomerů četných plastikářských technologií.

Alkylaci benzenu etylénem lze provádět v plynné fázi na pevně uloženém katalyzátoru, jehož aktivní složkou je např. kyselina fosforečná nebo fluorid boritý. Převážné část produkce etylbenzenu se však v celosvětovém měřítku dodnes vyrábí alkylací benzenu etylénem v kapalné fázi na Friedel-Craftsových katalyzátorech. Katalyzátor při této alkylaci benzenu etylénem je viskozní kapalina o hustotě vyšěí než hustota aromatických uhlovodíků. Je to komplexní sloučenina, vzniklá vzájemným působením chloridu hlinitého, aromatických uhlovodíků a některých katalyzátorů, kterými mohou být etylohlorid, chlorovodík, voda atp.

Alkylaoe benzenu etylénem v kapalné fázi se obvykle provádí v kolonovém probublévaném reaktoru, ve kterém jsou přítomny tři fáze:

- plynná fáze, tvořená etylénem, inertními plyny a parami uhlovodíků

- lehčí kapalná fáze, tzn. směs aromatických uhlovodíků

- těžší kapalná fáze, tzn. katalytický komplex.

Vedle základní addice etylénu na benzen za tvorby etylbenzenu probíhá v reaktoru řada vedlejších a následných reakcí, kterými vznikají zejména výše alkylované deriváty benzenu, tzn. dietylbenzeny a trietylbenzeny. V zájmu potlačení tvorby výše alkylovanýoh derivátů se reakce obvykle vede v přebytku benzenu, což rovněž umožňuje pracovat s prakticky úplnou konversí etylénu.

Typický produkt alkylaoe pak má složení:

benzen 44,4 % hmot.

toluen 0,9 % hmot.

etylbenzen 39,8 % hmot.

kumen 0,1 % hmot.

dietylbenzeny 13,0.% hmot.

trietylbenzeny a vyšší 1 ,8 % hmot.

Vedle uvedených vedlejších a následných reakcí probíhá v alkylačních reaktorech v malé míře tvorba chlorovaných uhlovodíků. Z hlediska kvality výsledného produktu je velíce škodlivý vznik chlorbenzenu, který má bod varu blízký etylbenzenu:

látka normální bod varu, °C etylbenzen monochlorbenzen

136,3 131,7

Alkylační produkt je v systému destilačních kolon dělen na tyto frakce:

- nezreagovaný benzen, cirkulovaný zpět do reaktorů

- čistý etylbenzen (produkt výroby)

- dietylbenzenová frakce, vracená zpět do reaktorů ke vratné přeměně na etylbenzen reakci s benzenem

- těžké podíly.

Destilační stupeň oddělování nezreagovaného benzenu musí přitom pracovat tak, aby do oddestilovaného benzenu přecházel rovněž chlorbenzen. Při novém průchodu alkylačním reaktorem pak dojde k jeho alkylaci např. na etyl chlorbenzen s vysokým normálním bodem varu. Tomuto destilačnímu oddělení, které je pro malou poměrnou těkavost chlorbenzenu proti etylbenzenu velice obtížné, napomáhá slabá neidealita v chování uvedeného binárního systému.

Požadavky na oddělení chlorbenzenu od etylbenzenu jsou velice přísné, ve vyráběném etylbenzenu je limitován obsah chloru hodnotou 5 ppm hmot., což odpovídá cca 5 ppm hmot. chlorbenzenu. Přísnost požadavku na obsah chloru stéle roste, některé technologie výroby styrenu mají obsah chloru ve vstupujícím etylbenzen limitován hodnotou 3 ppm.

Čerstvý benzen, v množství odpovídajícím spotřebě při alkylační reakci, je podle dosavadních způsobů přiváděn do systému tak, že je směšován s reeirkulovaným nezreagovaným benzenem (odděleným na destilační koloně z alkylačního produktu) na vstupu do alkylačních reaktorů.

Nyní bylo zjištěno, že lze snížit obsah chloru (t.j. chlorbenzenu) v etylbenzenu vyráběném alkylaci benzenu etylenem za přítomnosti katalyzátoru, který tvoří kapalný komplex chloridu hlinitého, a následnou destilací reakčního produktu alkylace na cirkulující nezreagovaný benzen, vyráběný etylbenzen, dietylbenzenovou frakci a těžké zbytky tím, že čerstvý benzen se do systému přivádí na vstup do destilačního dělení produktu alkylace v množství, že koncentrace benzenu v nástřiku je v rozmezí 55 až 75 % hmot.

Dvojsložková směs benzen - chlorbenzen vykazuje významnou odchylku od ideálního chování a aktivitní koeficient chlorbenzenu v oblasti jeho malých koncentrací, zajímavých z hlediska destilační rafinace etylbenzenu, dosahuje hodnoty y= 1,33. Vysoký obsah benzenu ve třisložkové směsi benzen - chlorbenzen - etylbenzen pak zvyšuje aktivitní koeficient chlorbenzenu, jeho poměrnou těkavost proti etylbenzenu, a tím umožňuje oddělení chlorbenzenu od etylbenzenu.

Směs, přiváděná jako nástřik na destilační kolonu oddělování benzenu, má při způsobu podle vynálezu např. toto složeni (ve srovnání s dříve uvedeným složením produktu alkylace:

benzen toluen etylbenzen kumen dietylbenzeny trletylbenzeny a vyšší

61,5$ hmot. 0,6 * hmot. k7,6 » hmot. 0,1 % hmot. 9,0 % hmot. 1,2» hmot.

Výpočty teplotních a koncentračních profilů v koloně oddělování benzenu na počítači prokázaly, že při destilaci se zvětšenou koncentrací benzenu v nástřiku této kolony se tyto profily ustaví tak, že dojde k podstatně lepšímu oddělení chlorbenzenu od etylbenzenu.

Na koloně o 35 teoretických stupních je destilována směs o složeni (mol. zlomky).

Příklad 1

benzen	0,6964
toluen	0,5984 . 102
chlorbenzen	0,1617 . 10-4
etylbenzen	0,2296
kumen	0,5096 . 103
n-propylenbenzen	0,5096 . 10“2
m-dietylbenzen	0,5935 . 10’1
1,3,5-trietylbenzen	0,3022 . 10“2

Při refluxním poměru R = 0,3 je odebírán destilát, ve kterém je molární zlomek etylbenzenu roven 0,0135. Koncentrace chlorbenzenu v destilačním zbytku je 4,5 ppm.

Příklad 2

Na laboratorní destilaění koloně o 54 skleněných zvonkových patrech byla za jinak stejných podmínek provedena kontinuální destilace alkylačnlho produktu, kdy v prvém případě byl použit reakění produkt obsahující 48,1 % hmot. benzenu, ve druhém případě byl do nástřiku destilaění kolony přidán benzen tak, aby jeho koncentrace byla 62 % hmot. Byl porovnán podíl z chlorbenzenu přítomného v nástřiku, který přeěel do destilátu kolony a byl tak odstraněn z etylbenzenu:

A B koncentrace benzenu v nástřiku, % hmot. 48,t 62,0 podíl odstraněného chlorbenzenu, % 29,5 61,5

Claims (1)

1. Způsob výroby etylbenzenu se sníženým obsahem chloru alkylací benzenu etylenem za přítomnosti katalyzátoru, který tvoří kapalný komplex chloridu hlinitého, při kterém se reakění produkt alkylace destilaěně dělí na cirkulující nezreagovaný benzen, vyráběný etylbenzen, dietylbenzenovou frakci a těžké zbytky, vyznačený tím, že čerstvý benzen se do systému přidává na vstup do destilačního dělení produktu alkylace v množství, že koncentrace benzenu v nástřiku je v rozmezí 55 až 75 % hmot.