FI60387B - Foerfarande foer alkylering av bensen med etylen i naervaro av en homogen a1c13-katalysator - Google Patents

Description

RiiFn [B] (11)KUULUTUSjULKAISU , n , A „ flSgjft LJ '' UTLÄGGN I NGSSKRIFT OU0ö / C /4~ Patentti eyönnetty 11 01 1982 ” Patent aeddelat ^ ^ (51) Kv.ik.Wci.3 c 07 C 2/68, 15/073 SUOMI —FINLAND (21) P»Mnttlh»k«mui — P»tenttn*öknlng 2790/7^ (22) H«k«ml»ptlvt — An*ökr\lnj*d»j 25· 09-7^+

(23) Alkuptlvt—Glltlghctsdag 25.09.7U

(41) Tulkit JulklMk*! — Bllvlt offentllg 27.03.75

Patentti- ja rekisterihallitus .... ..... , . .....

_ ' . (44) Niktiviktlpanon |a kuuLJulkabun pvm. —

Patent- och registerstyrelsen Antaiun utiagd och uti.ikrift«n pubik«r*d 30.09.81 (32)(33)(31) Pyydetty etuolkeu* —Begird priorltct 26.09.73 USA (US) 1400999 (71) Monsanto Company, 800 North Lindbergh Boulevard, St. Louis, Missouri 63166, USA(US) (72) Fred Applegath, Texas City, Texas, Louis Edvard DuPree, Jr., Hitchcock,

Texas, Alistair Campbell MacFarlane, Texas City, Texas, Jacques Donald Robinson, Alvin, Texas, USA(US) (7U) Oy Kolster Ab (5U) Menetelmä bentseenin alkyloimiseksi etyleenillä homogeenisen AlCl^-kata-lysaattorin läsnäollessa - Förfarande för alkylering av bensen med etylen i närvaro av en homogen AlCl^-katalysator

Keksintö koskee parannettua menetelmää bentseenin alkyloimiseksi etyleenillä alumiinikloridi (AlCl^)-katalyytin läsnäollessa, jolloin käytetty katalyytti- ja bentseenimäärä muodostunutta e tyyli-bentseenikiloa kohti on huomattavasti pienempi kuin alan aikaisemmissa me ne te Imi n s 3 .

Keksinnön mukaisessa menetelmässä käytetään suhteellisen pitkiä reakti^aikoja korkeammissa lämpötiloissa ja niin pieniä alumiinikloridi-määriä, että nestemäinenreaktiosysteemi on homogeeni, so. systeemissä katalyytti on liuoksessa, alkyloimislaitteessa ja/tai jälkialkyloimis-laitteessa ei ole katalyyttikompleksifaasia sellaisenaan eikä kummas-kaan ole suspendoitunutta tai dispergoitunutta kiintokatalyyttiä.

Tämä toteutetaan kontrolloimalla tarkoin etyleenin lisäämisnopeutta, so. lisäämällä etyleeniä nopeudella, joka estää etyleeniylimäärän alky-lointi laLtteessa sekoitettaessa reagoivia aineita ja katalyyttiä reak-ti olämpöt i las s a . Keksinnön mukaiselle menetelmälle on tunnusomaista, että syötetään samanaikaisesti bentseeniä, etyleenipitoista ainetta, 2 60387 joka sisältää 10-100 % etyleeniä, ja AlCl^-kaTalysaattori a reaktio- vyöhykkeeseen, jossa lämpötila on 140-200°C, paine on ilmakehän 2 ? paineesta 36,2 kg/cm :iin, edullisesti 6-11,6 kg/cm viiveaika on vähintään 15 minuuttia ja alumiinikloridin määrä on n. (),0010-0,0025 moolia etyleenimoolia kohti, jolloin etyleeniä lisätään nopeudella n. 300-1 500 moolia tuntia ja reaktiovyöhykkeesaä olevaa alumiinikloridin moolia kohti ja etyleeni—bentseenisuhde on 0,3-0,9, poistetaan jatkuvasti reaktiotuotetta reaktiovyöhykkeestä ja syötetään se toiseen reaktiovyöhykkeeseen, jossa se pidetään vähintään 15 minuuttia lämpötilassa n. 140-200^0, poistetaan reaktio-vyöhykkeestä jatkuvasti reaktiotuotetta, josta etyylibentseeni otetaan talteen.

Poistettua reaktiotuotetta eli alkylaattia jäähdytetään, pestään vedellä ja alkalilla katalyytin poistamiseksi ja tislataan tavalliseen tapaan monoetyylibentseenin erottamiseksi muista enemmän etyloiduista bentseeneistä tai polyetyylibentseeneistä ja reagoimattomasta bentseenistä. Sitten polyetyylibentseenit voidaan uudelleen-kierrättää toiseen reaktiovyöhykkeeseen eli jäIkialkyloimislaitteeseen ja reagoimaton bentseeni uudelleenkierrätetään ensimmäiseen reaktio-vyöhykkeeseen eli alkyloimislaitteeseen. Suorittamalla alkylointi mainitulla tavalla voidaan reaktiossa käyttää 400 tai enemmän mooli-ekvivalenttia etyleeniä alumiinikloridikatalyytti moolia kohti. Tämä on selvä etu alan aikaisempaan alumiinikloridin käyttöön ja samalla se merkitsee ekologisesti tärkeää erikoispiirrettä, koska jäteongelmat selvästi vähenevät. Koko alkyloinnin ja jälkialkyloinnin reaktio-systeemi on homogeeninen poistaen erillisen katalyyttikompleksifaasin poiston ja uudelleenkierrätyksen kaikkine niihin liittyvine haittoineen. Koska katalyytti on liuenneena reaktioseokseen eli alkyloituun tuotteeseen, ei tarvita erotusvaihetta ennen alkylointituotteiden pesua ja talteenottoa tavalliseen tapaan tislaamalla. Talteenotettu etyylibentseenituote on puhtaampi ja sen saanto on parempi verrattuna aikaisempiin alkylointimenetelmiin ja samalla tervan määrä vähenee selväs ti.

Etyylibentseeniä käytetään suuria määriä styreenimonomeerin valmistuksessa, joka on paljon käytetyn polystyreenimuovin ja monien käytöltään ja määrältään vaihtelevien sekapolymeerien raaka-aine. Alalla tunnetaan hyvin menetelmä etyylibentseenin valmistamiseksi alkyloimalla bentseeniä etyleenillä alumiinikloridikatalyytin läsnä- 3 60387 ollessa ks. esim GB patenttijulkaisut 1 221 403 ja 773 502. Tavallisesti alky 1öinti reakti o suoritetaan heterogeenisessä nes te vä ] i ai.n<'<':;;;(J jossa yleensä on nestemäinen alumiinikloridikompleks i ja e ty .1 o i t u jc n bentseenien seos. Niinpä nestemäinen reaktiotuote muodostuu kahdesta faasista: alumiinikloridikatalyyttikompleksi, joka tavallisesti erotetaan ja kierrätetään uudelleen alkyloimislaitteeseen ja seos, jossa on reagoimaton bentseeni ja reaktiotuotteet etyylibentseen i , cJ i. * t y y 1 I -bentseeni ja korkeammat polyetyylibentseenit. Erillisen katalyyMi-kompleksifaasin läsnäolo rajoittaa voimakkaasti lämpötilan alle 13i)°C. Lämpötilassa 130°C ja sitä ylittävässä lämpötilassa alumi. in ik .1 ori d i kata-lyyttikompleksin aktiivisuus vähenee nopeasti. Korkeammissa lämpötiloissa ei-aromaattisten hiilivetyjen ja polyaromaattisten yhdisteiden muodostus kasvaa myös huomattavasti. Ne ovat emäksisiä ja liukenevat hyvin erittäin Lappamaan kompleksiin. Uudelleenkierrätettäessä kata-lyyttikompleksia jatkuvasti raskaat aromaatit pyrkivät hajoamaan ja polymeroitumaan liejumaisiksi, käyttökelvottomiski sivutuotteiksi, joita yhteisesti kutsutaan tervoiksi. Eräissä tapauksissa aluiniini-kloridikatalyyttikompleksien muodostuessa muodostuu myös määrättyjä ei-aromaattisia hiilivetyepäpuhtauksia, joita on erittäin vaikeata tai jopa mahdotonta erottaa tislaamalla alkylaatista ja siten ne joutuvat epäpuhtauksina etyylibentseenituotteeseen ja haluttuun lopulliseen styreeni tuotteeseen. Kaikki nämä ilmiöt vaikuttavat kata-lyyttiaktiivisuuden nopeaan vähenemiseen ja katalyytin lyhyeen käyttöikään .

Alkylointireaktio on hyvin nopea ja normaaliolosuhteissa alky-lointituote sisältää huomattavan määrän polyetyylibentseeniä, sillä heti hiukan monoetyylibentseeniä synnyttyä etyleeni pyrkii liittymään monoetyylibentseeniin ja muodostuu dietyylibentseeniä. Mitä enemmän bentseenirenkaassa on e tyy li ryhmiä , sitä reak tiokykyisemmäksi molekyyli tulee ja jollei tätä etyy liryhmämuodos tus ta estetä alky-laatti sisältäisi lopuksi pääasiassa reagoimattoman bentseenin ja polyetyylibentseenien seosta. Koska bentseeni ja korkeammat poly-etyylibentseeenit ovat suhteellisen emäksisiä, alkylointi huononee reaktion edistyessä ja päättyy lopuksi, koska polyalkyloidut yhdisteet reagoivat happaman alumiinikloridin kanssa, joka ei enää pysty katalysoimaan. Aikaisemmin on pyritty käyttämään hyväksi alkylointi-reaktion nopeutta käyttämällä pienempiä reaktoreita, joissa reaktioaika on enintään kaksi minuuttia (ks. yhdysvaltalaista patenttia 4 60387 US 3 448 161) ja joissa käytetään hyvin aktiivista katalyyttikompleksia. Mutta tässä menetelmässä käytetään kuitenkin heterogeenista systeemiä, jossa alumi inik loridikatalyyttikompleksi on erillisfaasina, joka kierrätetään uudelleen alkyloimisreaktioon jo yllä kuvatuin haitoin.

Nyt on havaittu, että keksinnön mukainen menetelmä poistaa monet yllä mainittujen, aikaisempien menetelmien haitat käyttämällä erikoisreaktio-olosuhte.i ta.

Keksinnön mukainen menetelmä, jossa käytetään homogeenista reak ti o väli ainetta molemmissa reaktoreissa eli reak ti o vai he i ssa, so. alkyloinnissa ja jälkialkyloinnissa, voidaan yleensä suorittaa samoin varustein kuin aikaisemmissa menetelmissä. Alkylointireaktori voi olla pystysuora, ylivirtaava, yhdensuuntais virtainen kupli tus reak tori. tai torni, joka on valmistettu tiilivuoraukse1la varustetusta teräksestä ja varustettu sopivalla membraani11a, johon etyleeni, bentseeni ja alumiinikloridi syötetään pohjan kautta. Alkylaatti virtaa yli jälkialky loimislaitteeseen, joka mieluiten on vaakasuora, tiilivuorattu astia rakenteeltaan samanlainen kuin alky loimis lai te , mutta varustettu sopivilla tiiliväliseinämillä. Mutta voidaan myös käyttää pystysuoraa tornityyppistä jäIkialkyloimislaitetta, joka mieluiten on rakennettu happokorroosiota kestävästä aineksesta tai vuorattu tällaisella aineksella. Ylöspäin nouseva etyleenisyöte tietenkin sekoittaa reaktorin sisältöä, mutta haluttaessa voidaan sekoittaa lisää kierrä-tyspumppujen, juoksupyörien tai muiden tällaisiin tarkoituksiin käytettyjen välineiden avulla. Jälkialkylointilaitteen sisältöä ei sekoiteta, vaan sekoittumaton virtaus on erittäin toivottavaa.

Alkylaatin pesu ja tämän jälkeinen tislaus eristettyjen alky-lointituotteiden talteenottamiseksi suoritetaan tavalliseen tapaan käyttäen yleisesti käytettyä, tunnetun tyyppistä laitteistoa. Käsiteltävänä olevassa menetelmässä alkyloidun tuotteen pesu vedellä ja emäs-vesiliuoksella on todettu tehokkaasti vähentävän alkylaatissa olevan alumiinikloridikatalyytin määrää ja edistävän alkylaattikomponenttien erottamista, talteenottoa ja uudelleenkierrätystä. Muodostuneet alumiinikloridi- ja emäsliuokset voidaan poistaa tunnetuin keinoin.

Käytetty lämpötila on korkea verrattuna alan aikaisemmissa menetelmissä tavallisesti käytettyihin ja ainoana rajoituksena ovat lämpötilat, joissa reaktioseosta ei voida pitää nestefaasissa. Homogeenisessa reaktiosysteemissä voidaan käyttää lämpötilaa 140-200°C ja sitä ylittävää lämpötilaa katalyyttiä haj ottamatta,. unikä tapahtuu 5 60387 käytettäessä tällaisessa lämpötilassa erillistä katalyyttikompleksi-faasia. Mieluiten käytetään lämpötilaa 160-180°C ja erityisesti n. 160°C.

Paine ei ole kriittinen muuttuja. Menetelmä voidaan toteuttaa paineessa, jossa reagoivat aineet pysyvät lähes kokonaan neste- faasissa. Yleensä sopiva paine on normaalipaineesta paineeseen 36,2 2 o kg/cm , edullisesti n. 6,0-11,6 kg/cm .

Kuitenkin käytettäessä reagoivana aineena laimeaa etyleeniä, ts. vaihtelevia määriä etyleeniä sisältävää kaasua on paineen oltava korkeampi, jolloin paine vaihtelee riippuen syöttökaasun etyleenipitoi-suudesta. Jos esim. syöttökaasun etyleenipitoisuus on noin 80 I, on puhtaalle etyleenille edellä ilmoitettu paine sopiva; jos syöttökaasun etyleenipitoisuus on noin 30 %, tarvitaan 18,6 kg/cm2:n paine ja etyleenipitois uuden ollessa 20 % tai vähemmän tarvitaan 22,1 kg/cm2:n tai sitä korkeampi paine.

Reagoivien aineiden ja katalyytin syöttötapa alkylointilaitteeseen on kriittinen. kc6ka prosessin on oltava jatkuvatoiminen. Reagoivia aineita on syötettävä samanaikaisesti oikeissa suhteissa samalla pitäen alkylointilaite reaktiolämpötilassa. Syöttämällä reagoivat aineet vyöhykkeeseen, jossa niitä sekoitetaan ja sitten kuumennetaan yhdessä niiden saattamiseksi reaktiolämpötilaan kuten on kuvattu esim. yhdysvaltalaisessa patentissa n:o 2 403 785, ei saavuteta samoja etuja kuin esillä olevalla keksinnöllä. Olefiinin lisäysnopeutta on kontrolloitava, jotta alkyloimislaitteessa ei olisi vapaata olefiinia. "Vapaalla olefiinilla" tarkoitetaan katalyyttiin liittymätöntä olefiinia. Tämän toteuttamiseksi olefiinia on syötettävä nopeudella n. 300-1 500 moolia/h/moolia alumiiniklori dia reaktio-vyöhykkeessä (a) ja on käytettävä etyleeni-bentseenisuhdetta, joka on 0,3-0,9. Monoetyylibentseenin tuottamiseksi mahdollisimman tehokkaasti etyleenin lisäysnopeus on edullisesti n. 600-1 000 moolia/h/-moolia alumiinikloridia ja etyleeni-bentseenisuhde on edullisesti 0,35-0,50.

Menetelmässä ei tarvita puhdasta etyleeniä, joskin sen käyttö on erittäin toivottavaa. Voidaan myös käyttää vähintään 10 % etyleeniä sisältävää kaasua. Käytettäessä syöttökaasuna laimennettua etyleeniä, voidaan systeemi sopivissa kohdin varustaa reagoimattomien kaasujen tavanomaisille tuuletusaukoilla. Voidaan käyttää tavanomaisia varusteita etyleenin syöttämiseksi ja jakamiseksi alkyloimis- 6 60387 ^a-*-"tteeseen hyvän kierrätyksen ja sekoituksen saavuttamiseksi reaktio-vyöhykkeessä. Mieluiten reaktorin pohjassa on kaasusuihkutin.

Nesteen viiveajan alkyloimislaitteessa on oltava vähintään Ί5 minuuttia, mutta voidaan käyttää pidempiä aikoja, kaksikin tuntia tai enemmän. Mieluiten viiveaika alkyloimislaitteessa on n. 30-6U minuuttia. Viiveaika jälkialkyloimislaitteessa riippuu alkyloimis-laitteessa käytetyistä reaktio-olosuhteista, koska nämä määräävät uudelleenkierrätettävien polyetyylibentseenien määrän. Yleensä ajan on oltava vähintään 15 minuuttia. Mieluiten se on n. 15-60 minuuttia eli lähes sama kuin alkyloimislaitteessa, mutta se voi olla erilainen mainitun yleisalueen puitteissa.

Käsiteltävänä olevan menetelmän pääerikoispiirteitä on tarvittavan alumiinikloridikatalyytin erittäin pieni määrä. Tehokas alumiini-kloridikatalyyttimäärä on n. 0,0010-0,0025 moolia/moolia etyleeniä, edullisesti n. 0,0015-0,0022 moolia/moolia etyleeniä. Käytettäessä näin pieniä katalyyttimääriä alumiinikloridi on kertakäyttöinen ja mukaan ei tule katalyytti- tai katalyyttikompleksifaasia eikä sitä tarvitse kierrättää uudelleen. Systeemin alkylointi- ja jälkialky-lointivaihe on täysin homogeeninen. Koska yllä kuvatulla tavalla käytetty pieni alumiinikloridimäärä mahdollistaa myös alkylointi-reaktion korkeammissa lämpötiloissa, katalyyttinen aktiivisuus kasvaa. Toinen selvä etu on jäteongelmien väheneminen. Koska jätekatalyytti -virtaus merkitsee vaikeaa ongelmaa jätteiden käsittelyssä, katalyytti-käytön tuntuva pieneneminen keksinnön menetelmässä helpottaa huomattavasti jätteiden käsittelyä. Alumiinikloridikatalyytti voidaan lisätä sellaisenaan kiinteänä jauheena tai se voidaan esim. lisätä etyyli-bentseeni- tai bentseeniliuoksena tai se voidaan muodostaa reaktion yhteydessä antamalla alumiinimetallin reagoida kloorivetyhapon kanssa ja muodostunut tuote liukenee etyylibentseeniin tai alkyloituun tuotteeseen helposti syötettäväksi reaktiovyöhykkeeseen.

Jotta saavutettaisiin mahdollisimman tehokas toiminta ja mahdollisimman suuri tuotantoteho käytetään katalyytin yhteydessä tavallisesti halogenidipromoottoria, joskin alkylointireaktio tapahtuu ilman promoottoriakin. Sopivat halogenidipromoottorit ovat alalla hyvin tunnettuja, esim. HC1, HBr, HF, alkyyli k lori dit, esim. etyyli-kloridi tai aine, joka reaktion aikana muodostaa tällaisia halogeni-deja. Promoottoria lisättäessä käyttömäärä on yleensä n. 0,5-10 moolia/-moolia alumiinikloridia. Voidaan käyttää suurempia määriä, mutta niistä 7 60387 ei ole hyötyä. Mieluiten käytetyn promoottorin määrä on n. 1-S moolia/moolia alumiinikloridia.

Jos syöttönä käytetään laimeata etyleeniä, on edullista lisätä jälkialkylcintilaitteeseen hieman promoottoria.

Tavallisesti sekä reagoivia aineita että katalyyttiä käytetään mahdollisimman vedettöminä. Vain pieniä kosteusmääriä voidaan sallia.

Voidaan käyttää kaikkia tavanomaisia kemiallisia keinoja katalyytin poistamiseksi alkylaatista, esim. pesua vedellä tai emäksisellä vesiliuoksella, pesua vedellä ja sitten alkalilla tai saostusta lisäämällä ammoniakkia. Katalyyttijäännökset poistetaan edullisesti ennen alkylaatin tislausta.

Alky laatti erotetaan komponenteikseen etyylibentseern n taHeen-ottamiseksi tavanomaisen tislaussysteemin avulla, jonka yksityiskohdat eivät muodosta tärkeätä osaa keksinnön menetelmästä.

Saantoa voidaan parantaa kierrättämällä uudelleen polyetyyli-bentseenijae toiseen reaktiovyöhykkeeseen, jossa tapahtuu homogeeninen jälkialkylointi määritellyissä olosuhteissa, joissa osa polyetyylibent-seeneistä muutetaan etyylibentseeniksi antamalla niiden reagoida bentseenin kanssa alumiinikloridin läsnäollessa. Käytettäessä keksinnön mukaista homogeenista alkylointisysteemiä suurta määrää polyetyyli-bentseenijaetta ei kuitenkaan voida kierrättää uudelleen ensimmäiseen alkylointivyöhykkeeseen pysäyttämättä siinä tapahtuvaa alkylointi-reaktiota. Tislauksesta saatu reagoimaton bentseeni voidaan kuitenkin kierrättää uudelleen ensimmäiseen reaktiovyöhykkeeseen.

Seuraavat esimerkit kuvaavat keksintöä.

Esimerkki 1

Suoritettiin sarja ajoja, joissa bentseeniä jatkuvasti alky-loitiin etyleenillä käyttäen alumiinikloridia katalyyttinä ja kloori-vetyhappoa promoottorina. Käytetty laitteisto muodostuu kahdesta reaktorista eli alkyloimislaitteesta ja jäIkialkyloimislaitteesta, jotka muodostuvat pystysuorasta, korroosiota kestävästä lejeeringistä valmistetusta putkesta, sisähalkaisija n. 3,8 cm ja pituus 114,3 cm. Putkiin liittyvät reagoivien aineiden syöttö ja alkylaatin pesu- ja erotuskanavat. Alky loimis laite on pohjassa varustettu suihkutus le vy llä ja sekä alkylointilaitteessa että jäkialkylointilaitteessa tapahtuu virtaus ylöspäin. Bentseeni kuivattiin atseotrooppisesti ja pumpattiin kuivauskolonnista alkyloimislaitteeseen. Alumiinikloridi lisättiin 8 60387 etyylibentseeniliuoksena pienien määrien käsittelyn helpottamiseksi. Matkallaan alkyloimislaitteeseen bentseeniin sekoitetaan alumiiniklo-ridin etyylibentseeniliuosta ja muodostunut virtaus syötettiin alkyloimis laitteeseen suihkutuslevyn yläpuolelle. Promoottori etyyli-kloridin bentseeniliuoksena ja etyleeni syötettiin alkyloimislait-teeseen suihkutuslevyn kautta. Reaktiopaine pidettiin halutulla tasolla syöttämällä reagoimatonta kaasua (typpeä). Alkyloimislait-teesta ylivirtaavaan alkylaattiin sekoitettiin uudelleenkierrätettyä polyetyylibentseeniä ja seoksen annettiin virrata jälkialkylointilait-teen ja sitten pesusysteemiin. Ensimmäisen ja kolmannen vaiheen pesut olivat yksinkertaisia kertapesuja makealla vedellä. Toisen vaiheen pesussa alkylaatin annettiin joutua tehokkaaseen kosketukseen uudelleen-kierrätetyn alkali liuoksen kanssa.

Pesusysteemistä tuleva kostea alkylaatti syötettiin tislaus-laitteeseen. Suurin osa bentseenistä, vedestä ja ei-aromaattisista epäpuhtauksista poistettiin ensimmäisessä eli bentseenikolonnissa ja tämä bentseenivirtaus kierrätettiin uudelleen ja sekoitettiin tulevaan tuorebentseenisyötteeseen ja syötettiin bentseenin kuivaussysteemiin. Bentseenikolonnin pohjavirtaukset syötettiin toiseen kolonniin, jossa muodostunut etyylibentseeni poistettiin ylhäältä. Etyylibentseeni-kolonnin pohjavirtaukset syötettiin vakuumipolyetyylibentseenikolon-ηϋη » jossa poistetaan lähes kaikki dietyyli- ja trietyylibentseeni-syötteestä. Tämän kolonnin pohjavirtaukset olivat tervaa, joka merkitsee saantohukkaa ja siirretään jätekäsittelyyn,

Eri ajojen reaktio-olosuhteet, tuotantomäärät ja -saannot ilmenevät taulukosta 1. Kaikissa ajoissa alkyloimislaitteessa ja jälki alky loimis lai ttees s a oli sama lämpötila.

60387 C rä •S tn --------------------------—-- g tn <D ·ξ\ 0) «

Ή J3 H

5 § $ 6 % $ g.H E -s έ nsä ϋ & s ΐξ§ § -g δ Φ m p 8 4-i p h Ά <u m _ x: ~ M ° " ’Ö Ä o3 > r4 s = | «H <D o *H „ S ^3 m >. v- «h o o co o o o o o coloco Φ j_j o «\ rv r< rv r' rv r· r» r>r»r\ »r—1 1 n M 7¾ OCOcoJ’OOOlritN^J’C^^^O e

Dpj^ J C CslCOCNOOj-J-LOCOC^cnCOOOCOmcO x! ____£ V p-n r-1

%· .5 B

5l 11

rfl rö δ :Q

.,-ι.^οο LoJ-ouooor^oocnt^-c^-or^tDtDCNicDJ· ω P

,—( ,_| I—( — — — — — — — — — — — — — — — — — OP

8 00 tn ie j j r- r-Lncnoco^-j-Jioocoi-OLn h :0

Or—) cocncxJcDCOLOLnT-c^T-cnLnotxij-r'v- O >, ^ g <; c^cDcr)t>-r~cr)cr)aDt»i>-[^-ocx)CX)r^noo- y-j (Λ ~. \ Ί .s 3 °; % O' „_1 ^

LnOOCMCD^CNJ^Cn^OOOOOOCOLO LO I >U

'p-j r.rvr.rvr>rvnnni'r*r«rvrv r> 00 CQ

V ;rri CMC'Jt-oJ'tvmcOJ-OO-a-CDOtnLOr'' 3: C

.OP-3 COOOOCOcMOCOCNICOCOcNCNlOOOC^-OO Π3 m------“- p J5, otnr^T-(T)f^LOtOcnnor~[~-nT-csitDLO -

| ί v> rvrvrvrvrvrvrvrvrvrvrvrvrvrvrvrvrx CD C

,j a Lnr^inLDLnfOcocMcsiLQLnLn-d-tiDCOooJ' - ju •S cr1 crjoorooocOtnooj-corororotDoorocnJ- r--tt) ^ ro p ---' - , Q1

tO CN P

I—) LO tD °0 K 4 ,—IO oococnooJ'oooocnooJ’J-t^ Ju

f j p_j rsrvrvfscv^vcvOfNri^-^cvrvrvr*^ ·Λ I I

v-OMOOCOv-v-v— T— t-t-t-Ov-CMOOO lT) <ϋ ---.--·rj n u m £ ' k I—I J· > 0 o a >p ' k , ·Γ'' <j eT' ro dP o\° tS* »v ti -d to ·η ·η ·- q r- v ,Y H r-l tD dl mirj r^-T-cnt^-r^ cDnor-'Cntot'-cDr-'OOT-r-oo Q Q " <0 ,,_l.d T-oncriT-T-cjDaDOJomv-Lnv-J-T-oDCO 3 Q Q to w rHiH CslOlCNCMtMV-T-CsICMCsICMT-CNT-CsIv-r- P E E v~ P .

8 0 OOOOOOOOOOOOOOOOO P I q 0 ooooooooooooooooo 1)0 Γ to qi

y· C rvrvrvrsrvrvtNr'rvrvrvrsrvrvrvrvr'-f-1 C^· 00 pQ

OOOOOOOOOOOOOOOOO COI I CM «Η

•H CN CN u rH

--,--—^-;-;- z ,Λ £>

.-j '4 Γ0 ·<ν ·- lO P

q δ > o OT - a> qj a) p, 7 y ^ ^

,31+3-¾ coooJ-noroJ’coJ-JtcNJ-J-oov^r-'tDCNi PJ-J-| O

3-r;r; iiiiJiJ-tniniitijiJt'to Ή K K J'Cu,

t_y njO iNrvrvrNr\rvrvrvrvrNrvrvrvr.rvrNrv W CSI CN JC

Ld.acn ooooooooooooooooo OoD 3 aTe jg‘ä '3 ‘0 1 go ^-T-T— t— T-T-tDv— T-otDCDv— v-v—v-to PaJtDtl) 0 •d \ - rrj 62) ODOOCOOOQOCSOT-OOtXitOV- COtX300t>CM00 ·· H I—l r-t o tc a) a> a> p ---.,-. — — ---- ω • tri rO (0 tfl ·.-)

:¾ '"I 1 1 S

Π, *H *d ^

ε OQQOOOOOOOOOOOCnr-O -PtUfOgCO

J O -^-JjX'cDCDOCOCOCDCDCDCrrcDLOCOCD W Η Η Η -M

JO r-r— t— t— t— r— OJr—r— r—r*-r— t— r-*T~ r~r“ τ-j G

H:S :S ? ϋ ----(¾ ;o ·ο :0 ·Η.

M O P P P P H

1 « ©® ® |t !g, 11

g O v— CNiood-Lntor-'OOoov-CNiooj-LotDC^ Hcnt/jcnM

& J?_^00 0 @ i 10 60387 j- ΓΠ

CM

CJ

CO

ΓΤ3 i—! dj ή (ΰ •Η Ο ·Η J’OOoousi-nLnJ’r'OOcncoroov-cn

I—( bO rH

8ÖJ Q ooooc^ooooooooooocnro^-v- d) Q r- <£><£) CO x- J-r'CMtOC^tDCDr^CM^ S h c JiJinio. iJJiiflJiiiiifiin •d

P

c ‘0 'r! <d 1¾

fDi: I I

•d m II

,V-P I I U3CDT— CDLOj-v-CNlCOLOCncDr-t^csl f—1 k , I I »'^''Γ'ΓιΓ'ΓιΓιΓΊΓίΓ'Γ'ί'.^Γ'Γ' :r0*13 -H-r-iCsjcoroLOCDr^i^oocoT-CsicMOoror^ bn pd^rj-^i-ooco^tri-j-zrrozrj-j-j-oo afl Ί cn co d *d d) *d *d

C P P C C

¢) CO s c d) -d P 3 0 CO Ο -P :rrt :¾ P Ρ <D fl; Λ C >, P 0) (UocnJ-OT-j-c^ooocDCDv-oooo

Λ) s/ *,—J

Λ τ—i ro •HpT-^tOOb'CXJCNjOOfOLO^'-^'OCS/CNifNJ

. ,-j < rH +J+JOOCOrOCSICslJd-rOOOOOcslOOOOCOO-)00 t—\ _ .. . c C - - _____ ________ >,1 -d -d £ -g 5 £

ω S! SS

oN° CO iH rH

p (0 <tj Q q il s JS ! !

Iö ·Η II

•d H <d ooj-cr>Lnciocoocr>csiLnorMc£icnr-' M >,P cncncn<7>cncocncn(T>cncncnoo<_ocn Φ P ^ cn<j)<Dcr><no^<nG^cD<j)<Ti<T>o^<T}cri ^ W 4-> 010)0)010)0)0)07)0)010^010^0)01 c*°

-+. CD _zt* rH 00 CM CO r—H CD ["" lD CO

>P,^ j-t^cDcnmcDcDc^-CDi-nLOcoooo r P cr>(T>cncncDcr>cn<D(T>cr>cncr>ooo

Il i—li—li—I

•m 1 1 ;3 ·.-1 i _________-

# e P P

o ai <i> ω -μ (O $$j-cj)tocooo<ntouocNO[~-Ord<7> f* _|_J " '~_l f3 C '§'§rHCOJ-r~-J3-COCT)rOLOC^i-OcDCDOOCr> ΙΠ φ Ti O^CncncnCDCncncnCDCncniCDCDCDCDCn m a__8 8_ i—! r-\ ° o

•H p P

I ^ s - I 3 3 : # | 3 3 :3

3 ,* hn.p I lOOUb^-f^CgtDCMCSC^l-nd-OCOOOV

2 llcT)cr)OOcD®(Ma)Pc^-cncr>CT)r^J-r-l V1 'U I I r\€\i\r*rs**rif>r>*sr>€\r>r* P ? r-> ζί Mi I ooooor-ooooooot-.m .12. Ö o p π E-I rH d) r- .

o

M O

p ^ 3 o aJ ·Γ“) τ— CNlCOJLOijOr^OOCTIOT- CNOOJlOCDC'' E~i <5^ r~ y- v- r-τ— τ— v 11 60387

Esimerkki 2

Suoritettiin kuten esimerkissä 1 sarja ajoja, joissa bentseeni alkyloitiin etyleenillä käyttäen alumi inikloridia katalyyttinä ja kloorivetyhappoa promoottorina. Laitteisto ja menetelmä olivat samat kuin esimerkissä 1, mutta näissä ajoissa alkyloimislaite ja jälki-alkyloimis laite olivat hieman suuremmat. Molempien sisähalkaisija oli 5,1 cm ja pituus n. 127 cm. Näiden ajojen taulukosta 2 ilmenevät tulokset ovat yleensä samat kuin esimerkissä 1.

Taulukkojen 1 ja 2 tuloksista ilmenee, että bentseenin alky-lointi etyleenillä voidaan menestyksellisesti suorittaa homogeenisessa faasissa, so. ilman erillisfaasina olevaa katalyyttikompleksia edellyttäen, että käytetään erikoisreaktio-olosuhteita ja erityisesti että etyleeni syötetään sellaisella nopeudella, että alkyloimislaitteessa ei koskaan ole olefiiniylimäärää. Katalyytin käyttömäärä so. moolia reagoinutta etyleeniä alumiinikloridimoolia kohti on menetelmässä huomattavasti pienempi kuin alan aikaisemmissa menetelmissä. Myös tervan erittäin pienet määrät osoittavat, että tämä alkylointimenete 1-mä on erittäin tehokas. Tervan keskimääräinen määrä on noin puolet esim. GB-patenttijulkaisuista 1 221 403 ja 773 502 tunnetun teollisen menetelmän tuottamasta keskimäärästä valmistettaessa etyylibentseeniä bentseenistä ja etyleenistä käyttäen alumiinikloridikatalyyttiä ja kloorivetyhappopromoottoria ja alumiinikloridikompleksin ollessa eri llisf aasina alkylointi- ja jälkialky loint ireaktiovyöhykkeissä . Lisäksi talteenotetun etyylibentseenin keskimääräinen puhtaus on noin 99,9 % verrattuna keskiarvoon noin 99,6 %, joka on tunnusomaista edellä mainitun tunnetun teollisen menetelmän tuotteelle, jolloin mukana on erillinen alumiinikloridikatalyyttikompleksifaasi.

Taulukko 2 ' "" ' ~,mm· " " ' I — ' ....... - - - .

Ajo n:o 12 3 4 Lämpötila °C alkylointi laitteessa 160 160 160 178 Jälkialky loin ti laitteessa 140 145 146,8 162,6 2

Paine kg/cm 8,1 8,1 8,1 8,1

Etyleeni/bentseeni ‘ 0,43 0,53 0,53 0,51 60387 12

Taulukko 2...

Ajo n:o 12 3 4

Mooliä AlCl3/moolia C2H4 0,00217 0,00143 0,00154 0,00149 HC1/AICl3 .1,1 1,15 4,9 1,12

Viiveaika min.

Alkylointilaitteessa 61,3 52,9 53,2 53,7 Jälkialkylointilaitteessa 47,7 40,3 42,2 41,1

Moolia ^H^/hmoolia

Kertynyttä A1C13 450,2 791,4 730,8 750,2

Uudelleenkierr. po lye tyyli-bentseeni kg/100 kg etyyli- bentseeniä 26 69 51 62

Tervaa kg/100 kg etyylibentsee- niä 0,93 0,94 0,87 1,03

Saanto %

Bentseeniä 95,3 93,9 95,6 96,7 (¾ 95,0 96 ,0 100,4 97,8

Keskiarvo % etyylibentseeniä E tyylibentseenituotteessa 99,93 99,94 99,93 99,92

Aikyloimis laitteessa 35,2 33,0 40,6 34,8

Jalkialkyloimislaitteessa 42,4 41,1 44,7 42,4

Moolia reag. C^H^/moolia A1C13 460,8 699,3 649,3 671,1

Claims (4)

60387 13 Patentti vaatimukse t

1. Menetelmä bentseenin alkyloimiseksi etyleenillä A1C1„- O katalysaattorin läsnäollessa, tunnettu siitä, että syötetään samanaikaisesti bentseeniä, etyleenipitoista ainetta, joka sisältää 10-100 % etyleeniä, ja AlClg-katalysaattoria reaktiovyöhyk-keeseen (a), jossa lämpötila on 1ä0-200°C, paine on ilmakehän painees-ta 36,2 kg/cm :iin, edullisesti 6-11,6 kg/cm , viiveaika on vähintään 15 minuuttia ja alumiinikloridin määrä on n. 0,0010-0,0025 moolia etyleenimoolia kohti, jolloin etyleeniä lisätään nopeudella n. 300-1 500 moolia tuntia ja reaktiovyöhykkeeseessä (a) olevan alumiinikloridin moolia kohti ja etyleeni-bentseenisuhde on 0,3-0,9, poistetaan jatkuvasti reaktiotuotetta reaktiovyöhykkeestä (a) ja syötetään se toiseen reaktiovyöhykkeeseen (b), jossa se pidetään vähintään 15 minuuttia lämpötilassa n. 1U0-200°C, poistetaan reaktio-vyöhykkeestä (b) jatkuvasti reaktiotuotetta, josta etyylibentseeni otetaan talteen.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että bentseenin, etyleenin ja alumiinikloridikatalyytin mukana syötetään halogenidipromoottoria.

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että halogenidipromoottori on kloorivetyhappo, jonka määrä on n. 0,5-10 moolia alumiinikloridimoolia kohti.

4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että erotetaan katalyytti jäännös reaktiovyöhykkeestä (b) poistetusta alkylointituotteesta, tislataan katalyyttivapaa tuote ® "^yy libe nts e e n i n , reagoimattoman bentseenin ja polye tyy libentseenien talteenottamiseksi siitä, ja palautetaan reagoimaton bentseeni reaktiovyöhykkeeseen (a) ja ualautetaan polyetyylibentseenit reaktiovyöhykkeeseen (b).