DE954692C - Verfahren zum Alkylieren und hydrierenden Raffinieren von Benzolkohlenwasserstoffen - Google Patents

Verfahren zum Alkylieren und hydrierenden Raffinieren von Benzolkohlenwasserstoffen

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DE954692C
DE954692C DEST8836A DEST008836A DE954692C DE 954692 C DE954692 C DE 954692C DE ST8836 A DEST8836 A DE ST8836A DE ST008836 A DEST008836 A DE ST008836A DE 954692 C DE954692 C DE 954692C
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Dr Herbord Von Holt
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    • C07C2527/173Phosphoric acid or other acids with the formula Hn+2PnO3n+1

Description

  • Verfahren zum Alkylieren und hydrierenden Raffinieren von Benzolkohlenwasserstoffen Die ,hydrierende Raffination von Kohlenwasserstoffen an Katalysatoren' ist allgemein bekannt.
  • Diese Raffinierung durch Hydrierung unter milden Hydrierbedingungen wurde zuerst zur Entschwefelung von Erdölprodukten, vor allem Dieseiölfraktionen verwandt. In der Erdolindustrie nennt man dieses Verfahren schlechthin »Hydrofining«. Später wurde dieses Verfahren auch auf die Raffination von Benzolkohlenwassers.toffen übertragen. Als wasserstoffhaltiges Gas benutzt man in der Erdölindustrie in erster Linie wasserstoffreiches Raffineriegas und Gas aus den Reformierungsanlagen.
  • Bei der Raffination von Benzol hat man ursprünglich ein Gas mit ziemlich hochprozentigem Wasserstoffgehalt verwandt; neuerdings ist man zur Verwendung von Koksofengas übergegangen. Als Katalysator wählt man auf eine aktive Trägermasse aufgetragenes Kobaltmolybdat mit gewisser aktivierenden Zusätzen. Die bekannten Verfahren -werden bei Drücken zwischen 5 und IOO atü und Temperaturen zwischen 300 und 4500 C durchgeführt.
  • Es ist ebenfalls bekannt, Benzolkohlenwasserstoffe im Temperaturbereich zwischen -20 bis +'800 C und bei Drücken zwischen IO und 30 atü zu alkylieren. Bei der Alkylierung unter diesen Betriebsbedingungen wird als Katalysator vorzugsweise Schwefelsäure oder Flußsäure verwandt Bei der Alkylierung von Benzol mit Propylen entstehen die Propylbenzole, vor allem Isopropylbenzol, das als Ausgangsmaterial für verschiedene Synthesen vielfach gebraucht wird. Bei Zusatz zum Motorentreibstoff bewirken Cumol und andere Benzolhomologe, die durch Alkylierung von Benzol mit Propylen und Butylen entstehen, eine erhebliche Erhöhung der Oktanzahl. Bei der Alkylierung mit Schwefelsäure oder Flußsäure muß der Betriebsdruck so hoch gewählt werden, daß- das zur Anwendung gebrachte Propylen flüssig -ist. Bei Verwendung von Phosphorsäure als Katalysator wird die Alkylierung bei höheren Temperaturen durchgeführt, indem die Reaktion in der Dampfphase erfolgt. Man arbeitet bei Drücken zwischen 20 und 200 atü und Temperaturen von I60 bis 2400 C.
  • Es ist nun Gegenstand dieser Erfindung, die beiden oben beschriebenen Verfahren, Raffination und Alkylierung, zu kombinieren. Eine derartige Kombination bietet folgende Vorteile: I. Der Energieaufwand für den bei beiden Verfahren erforderlichen Betriebsdruck ist nur einmal erforderlich; 2. die bei beiden Verfahren erforderlicheLaugenwäsche braucht ebenfalls nur einmal durchgeführt zu werden; 3. für den Fall einer Kombination der Raffination mit der Alkylierung am Phosphorsäurekatalysator bei höheren Temperaturen ist der Wärmeaufwand für beide Verfahren nur einmal erforderlich. Außerdem kann die bei der Alkylierung am Phosphorsäurekatalysator anfallende Wärmetönung für die neutrale oder nur schwach exotherme Raffinationsreaktion nutzbar gemacht werden. Bei dieser Kombinationsart wird daher neben den unter I. und 2. aufgeführten Vorteilen zusätzlich Energie eingespart. Außerdem wird die Yalymerilsatabscheidung nach der Alkylierung mit der Vorpolymerisation des zu raffinierenden Benzols vereinigt.
  • Die Durchführung der Kombination gemäß vorliegender Erfindung wird an folgenden zwei Beispielen erläutert.
  • Beispiel I Die Arbeitsweise nach Beispiel I wird an Hand der Abb. I erläutert. Aus der Leitung I saugt der Kompressor2 Gas an, welches neben Wasserstoff ungesättigte C5- und C4-Kohlenwasserstoffe enthält. Im vorliegenden Fall wurde mit Erfolg eine Mischung voa Reformierungsgas mit Raffineriegas sowohl wie Koksofengas eingesetzt, dem die C3-C4-Fraktion der Koksgastrennanlage eines Stickstoffwerkes beigemischt war. Das auf 30 atü komprimierte Gas verflüssigt sich zum Teil und tritt bei 3 in den Alkylierungsreaktor 4 ein, wo es mit dem Benzol und der Schwefelsäure (oder Flußsäure) in Berührung kommt. In dem auf 20 bis 300 gehaltenen Alkylierungsreaktor erfolgt die Alkylierung des Benzols mit dem Propylen und weiteren Olefinkohlenwasserstoffen zu Cumol und anderen hochwertigen Benzolderivaten. Das weitgehend von ungesättigten Kohlenwasserstoffen befreite wasserstoffhaltige Gas verläßt bei 5 den Reaktor und wird von mitgerissenen Säurespuren in der kombinierten Lauge-Wasser-Wäsche 6 befreit. Bei 7 verläßt das von Säureresten befreite Wasserstoffgas die Wäsche, um sich bei 8 mit dem zu raffinierenden Kokereirohbenzol zu vereinigen. Dieses Rohbenzol wird vorher in einer hier nicht eingezeichnete Vorpolymerisation von Polymerisatbildnern befreit und nach Durchgang durch hier ebenfalls nicht gezeigte Wärmeaustauscher im Röhrenerhitzer I0 auf die für die Raffination erforderliche Temperatur von 4200 C gebracht und dabei mit einer Pumpeg aüf den zur Raffination erforderlichen Betriebsdruck von 30 atü gedrückt.
  • Ist die Raffinierungsreaktion in ihrer Exothermizität selbsttragend, so wird der Ölerhitzer nach dem Anfahren durch die Leitung, umgangen. Das Benzoldämpfe-Gas-Gemisch tritt in den Raffinationsreaktor II, der mit einem Kobaltmolybdatkatalysator gefüllt ist. Die Temperatur in diesem Reaktor liegt zwischen 410 und 4200 C. Das raffinierte Gemisch verläßt den Reaktor bei I2, wo es nach hier nicht weiter gezeigten Wärmeaustauschern im Kühler 13 auf etwa 20 bis 300 C abgekühlt wird. Das kalte Produkt tritt bei 14 in den Raffinat-Sammelbehälter 15. Von diesem Behälter wird ein Teil des wasserstoffhaltigen Gases durch die Leitung i6 mittels Umlaufkompressor I7, durch die Leitung I8 in den Frischgas-Benzol-Strom zurückgeschickt. Bei wasserstoffärmerem Gas wurde ohne diese Umwälzung gefahren. Durch die Leitung Ig wird ein Teil des Überschußgases der Anlage entnommen. Das Raffinat gelangt vom Behälter 15 durch die Leitung 20 in den Alkylierungsreaktor 4.
  • Durch die Leitung 21 wird die zur Katalyse erforderliche Säure in den Reaktor gefördert. Im Alkylierungsreaktor sorgt eine Vorrichtung für gute Durchmischung von Produkten und Katalysatorsäure. Die verbrauchte Säure wird durch Leitung 22 abgeleitet. Das alkylierte Produkt verläßt durch Leitung 23 den Reaktor, um gemeinsam mit dem wasserstoffhaltigen Gas in der kombinierten Lauge-Wasser-Wäsche 6 entsäuert zu werden. Das raffinierte und alkylierte fertige Endprodukt verläßt durch Leitung 24 die Anlage.
  • Bei der in diesem Beispiel geschilderten Fahrweise gemäß vorliegender Erfindung ergeben sich folgende Vorteile gegenüber der bekannten Durch führung der Verfahren in getrennten Anlagen: I. Der für beide Verfahren erforderliche Druck braucht nur einmal aufgewandt zu werden, wodurch sich der Energieverbrauch verringert; 2. die für beide Verfahren erforderliche Lauge-Wasser-Wäsche braucht nur einmal und in derselben Anlage durchgeführt zu werden.
  • Beispiel 2 Die Arbeitsweise nach Beispiel 2 wird an Hand der Abb. 2 erläutert.
  • Kokereirohbenzol wird durch Leitung 1 mit Pumpe 2 auf einen Druck von 50 atü gedrückt. Gas von der im Beispiel I beschriebenen Zusammen- setzung wird durch Leitung 3 mit Kompressor 4 angesaugt und auf denselben Druck wie das eingesetzte Flüssigprodukt gebracht. Bei 5 vereinigen sich flüssiger Einsatz und Gas. Im Wärmeaustauscher 6 wird die Temperatur des Gemisches auf I800 C erhöht. Mit dieser Temperatur tritt das Gemisch in den Alkylierungsreaktor7, der mit auf fester Trägersubstanz aufgetragener Phosphorsäure als Katalysator getränkt ist. Bei diesen Bedingungen wird die Alkylierung zu Cumol und anderen hochwertigen Benzolderivaten durchgeführt. Die Exothermizität der Alkylierung bringt den Austritt des Gemisches aus diesem Reaktor auf 2300 C, bei welcher Temperatur das Flüssigkeits-Dämpfe-Gemisch in die Vorpolymerisation 8 geschickt wird. Bei dieser Druck-Temperatur-Behandlung setzen sich die Polymerisate ab, die im an- -schlieBenden, als Verdampfer ausgebildeten Wärmeaustauscher 9 abgetrennt werden. Das Gemisch wird dann im Erhitzer 10 auf 4200 C, die Reaktionstemperatur der Raffination, gebracht. Normalerweise wird der Erhitzer 10 nur zum Anfahren benötigt und während des eigentlichen Betriebes umgangen. Das Gas-Dämpfe-Gemisch tritt dann bei II in den Reaktor 12, der mit dem aus Beispiel 1 bekannten Hydrierungskatalysator -gefüllt ist und bei einer Temperatur zwischen 400 und 4200 C und einem Druck von 35 atü gefahren wird.
  • Das raffinierte Gemisch verläßt bei I3 den Reaktor und gelangt nach Durchgang durch Wärmeaus- -tauscherg und 6 und den Kühler 14 in den Raffinatsammelbehälter I5. Das alkylierte Raffinat geht bei I6 aus dem Behälter 15 heraus und passiert die Laugen-Wasser-Wäsche I7. Das raffinierte und alkylierte Endprodukt verläßt schließlich bei I8 die Anlage. überschußgas wird durch die Leitung 19 abgezogen. Durch Leitung 20 saugt der Umlaufkompressor 2I einen Teil des Gases zurück. Dieses Umlaufgas vereinigt sich bei 22 mit dem Frischgas und bei 5 mit dem flüssigen Einsatzprodukt.
  • Bei wasserstoffärmerem Frischgas wird ohne diesen Umlauf gefahren.
  • Bei der in Beispiel 2 geschilderten Fahrweise gemäß vorliegender Erfindung ergeben sich folgende Vorteile gegenüber der bekannten Durchführung der Verfahren in getrennten Anlagen: I. Der für beide Verfahrensarten erforderliche Druck braucht nur einmal aufgewandt zu werden; 2. die bei beiden Verfahren erforderliche Temperatur braucht ebenfalls nur einmal aufgewandt zu werden; 3. die bei der Alkylierung am Phosphorsäurekatalysator entstehenden hochsiedenden Polymerisate werden zusammen mit den bei der Druckraffination von Rohbenzol erforderlichen Vorpolymerisation anfallenden Polymerisaten entfernt; 4. die Exothermizität der Alkylierung wird fürdie neutrale bzw. schwach exotherme Reaktion der hydrierenden Raffination ausgenutzt; 5. die für beide Verfahren erforderliche Laugenwäsche braucht nur einmal und in derselben Anlage durchgeführt zu werden.

Claims (3)

  1. PATENTANspRÜcHE: I. Verfahren zum Alkylieren und hydrieren den- Raffinieren von Benzoikohlenwasserstoffen, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl zur Alkylierung wie auch zur hydrierenden Raffination dasselbe, Wasserstoff und ungesättigte C3- und C4-Kohlenwasserstoffe enthaltende Gas benutzt wird.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß man das. Gemisch aus Benzolkohlenwasserstoffen und propylen- und butylenhaltigem Wasserstoffgas bei erhöhter Temperatur zuerst einer Alkylierung an einem Phosphorsäurekontakt unterwirft und anschließend nach weiterer Temperaturerhöhung mit dem alkylierten Produkt die hydrierende Raffination durchführt.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß nach der hydrierenden Raffination das abgekühlte Raffinat einer Alkylierung an einem Schwefelsäure- oder Flußsäure-oder einem anderen ähnlich wirkenden Katalysatqr unterzogen wird, wobei zur Alkylierung -das im Hydriergas enthaltene Propylen und Butylen benutzt werden.
DEST8836A 1954-10-05 1954-10-05 Verfahren zum Alkylieren und hydrierenden Raffinieren von Benzolkohlenwasserstoffen Expired DE954692C (de)

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