PL187889B1 - Sposób wytwarzania etylobenzenu - Google Patents

Abstract

1. Sposób wytwarzania etylobenzenu przez działanie w pierwszym etapie etylenu na benzen suchy w obecności stałego chlorku glinu lub jego ciekłego kompleksu z polietylobenzenami, w temperaturze 70-120°C pod ciśnieniem normalnym lub podwyższonym, destylacyjne wydzielenie z otrzymanego alkilatu etylobenzenu, nieprzereagowanego benzenu i frakcji dietylobenzenowej, znamienny tym, że w drugim etapie w reaktorze z mieszaniem, procesowi transalkilacji z benzenem mokrym poddaje się frakcję dietylobenzenową o temperaturze początku wrzenia nie niższej niż 170°C, w obecności stałego chlorku glinu z ewentualnym dodatkiem chlorku etylu lub w obecności jego ciekłych kompleksów z polietylobenzenami, w temperaturze 60-120°C i w czasie 15-180 minut, a następnie otrzymaną mieszaninę poreakcyjną łączy się z kwaśnym alkilatem otrzymywanym w pierwszym etapie i przerabia dalej w znany sposób.

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania etylobenzenu za pomocą alkilacji benzenu etylenem w obecności chlorku glinu jako katalizatora lub jego ciekłych kompleksów z węglowodorami polietylobenzenowymi.

W dotychczasowych znanych rozwiązaniach technicznych proces syntezy etylobenzenu, oparty na reakcji alkilacji benzenu etylenem w obecności chlorku glinu jako katalizatora polega na podawaniu do przepływowego reaktora kolumnowego benzenu, etylenu, frakcji polietylobenzenowej oraz stałego chlorku glinu lub jego ciekłych kompleksów z polietylobenzenami. Proces alkilacji benzenu przebiega w fazie ciekłej w temperaturze 70-120°C pod normalnym lub nieco podwyższonym ciśnieniem.

Alkilat otrzymany po oddzieleniu kompleksu katalitycznego chlorku glinu zawracanego do procesu, myciu wodą i roztworem wodnym ługu sodowego, zawierający przeciętnie około 50% masowych benzenu, 40% masowych etylobenzenu i około 10% masowych frakcji poli187 889 etylobenzenowej, poddawany jest destylacji z wydzieleniem etylobenzenu oraz benzenu i frakcji polietylobenzenowej, które zawracane są do reaktora alkilacji.

Przedstawiony powyżej proces alkilacji benzenu etylenem pomimo prostego schematu technologicznego charakteryzuje się stosunkowo wysokimi wskaźnikami zużycia surowców i katalizatora, co ma bezpośredni wpływ na ilość powstających w procesie produktów ubocznych oraz ścieków. Wymienione wady procesu uwarunkowane są między innymi brakiem kontroli dostępu tlenu atmosferycznego do reaktora alkilacji i zawracaniem do alkilacji frakcji polietylobenzenowej o szerokim zakresie wrzenia, zawierającej stosunkowo dużo zanieczyszczeń, co w warunkach procesu powoduje zatruwanie świeżego katalizatora i intensyfikację przebiegu reakcji ubocznych.

Według polskiego opisu patentowego nr 173 826 proces wytwarzania etylobenzenu na drodze alkilacji benzenu etylenem prowadzi się w dwóch stadiach. W pierwszym etapie do reaktora alkilacji wprowadza się benzen suchy o zawartości wody nie większej niż 50 mg/kg, etylen oraz ciekły kompleks katalityczny chlorku glinu wytworzony w drugim etapie omawianego procesu. Otrzymany po myciu wodą i wodnym roztworem ługu sodowego alkilat rozdestylowuje się na nieprzereagowany benzen, etylobenzen i frakcję dietylobenzenową.

W drugim etapie, do osobnego reaktora zbiornikowego transalkilacji podawana jest frakcja dietylobenzenową po zmieszaniu z benzenem mokrym zawierającym wodę w ilości na ogół powyżej 100 mg/kg, gdzie zachodzi w obecności stałego chlorku glinu reakcja transalkilacji z wytworzeniem etylobenzenu. Otrzymana mieszanina reakcyjna poddawana jest odstawaniu i rozdzieleniu warstwy węglowodorowej od warstwy wytworzonego ciekłego kompleksu katalitycznego chlorku glinu. Warstwa transalkilatu o składzie zbliżonym do alkilatu wytwarzanego w pierwszym etapie kierowana jest bezpośrednio do odstojnika alkilatu i przerabiana dalej razem z alkilatem w znany sposób, natomiast warstwa wytworzonego aktywnego kompleksu katalitycznego A1C13 przesyłana jest jako katalizator do reaktora procesu alkilacji benzenu prowadzonej w pierwszym etapie.

Sposób wytwarzania etylobenzenu przedstawiony w wyżej wymienionym polskim zgłoszeniu patentowym jest efektywny i przebiega z dobrą selektywnością, w przypadku prowadzenia procesu alkilacji i transalkilacji w warunkach ograniczonego dostępu tlenu atmosferycznego do mieszaniny reakcyjnej oraz stosowania reagentów (benzenu i dietylobenzenów) o wysokim stopniu czystości, zawierających nie tylko małe zawartości siarki, ale również małe ilości niżej i wyżej wrzących od dietylobenzenów produktów ubocznych.

W trakcie prowadzonych badań nad procesem syntezy etylobenzenu stwierdzono, że prowadzenie procesu alkilacji benzenu etylenem w obecności chlorku glinu i transalkilacji frakcji dietylobenzenowej, zawierającej w swym składzie także niżej wrzące węglowodory alkiloaromatyczne jak izopropylobenzen i sec-butylobenzen powoduje, zwłaszcza przy długich czasach reakcji, powstawanie produktów ubocznych zawierających tlen, na przykład acetofenonu, będącego silnym dezaktywatorem chlorku glinu i jego ciekłych kompleksów z węglowodorami alkiloaromatycznymi. Poza tym okazało się, że w tych warunkach procesu alkilacji i transalkilacji nasilają się reakcje uboczne prowadzące do powstawania związków siarkowych i chlorowych, charakteryzujących się zbliżonymi temperaturami wrzenia do etylobenzenu i dietylobenzenów, będących również truciznami dla katalizatora.

Powstające zanieczyszczenia w związku z ich niską rozpuszczalnością w wodzie oraz zbliżonym zakresem wrzenia do temperatury wrzenia frakcji dietylobenzenowej nie są praktycznie wyprowadzane z układu reakcyjnego, co powoduje narastanie ich stężenia w cyrkulowanej w procesie frakcji dietylobenzenowej, a tym samym prowadzi do wzrostu zużycia katalizatora oraz ogólnego pogorszenia pozostałych wskaźników procesu.

Stwierdzono także, że w celu uzyskiwania etylobenzenu o wysokiej czystości, proces transalkilacji frakcji dietylobenzenowej z benzenem mokrym należy prowadzić w taki sposób, aby całą mieszaninę poreakcyjną łączyć z kwaśnym alkilatem wytworzonym w procesie alkilacji benzenu etylenem i całość dalej przerabiać w znany sposób.

Istota procesu otrzymywania etylobenzenu na drodze alkilacji benzenu etylenem w obecności chlorku glinu, według wynalazku polega więc na tym, że odmiennie niż w znanym procesie prowadzi się etap drugi, tj. transalkilację frakcji dietylobenzenowej. W pierw4

187 889 szym etapie do reaktora alkilacji wprowadza się benzen suchy o zawartości wody poniżej 50 mg/kg, etylen oraz stały chlorek glinu z ewentualnym dodatkiem chlorku etylu jako aktywatora lub jego ciekły kompleks z polietylobenzenami. Reakcję prowadzi się w temperaturze 70-120°C przy stosunku molowym etylenu do benzenu 0,2-0,6. Kwaśny alkilat wyprowadza się z górnej części alkilatora do odstojnika, a następnie po oddzieleniu warstwy kompleksu katalitycznego, zawracanego do reaktora alkilacji, alkilat ten po myciu wodą, neutralizacji roztworem wodnym ługu sodowego i ponownym myciu wodą, poddaje się destylacji z wydzieleniem etylobenzenu, nieprzereagowanego benzenu i frakcji dietylobenzenowej, charakteryzującej się temperaturą początku wrzenia nie niższą niż 170°C.

W drugim etapie otrzymaną frakcję dietylobenzenową miesza się z benzenem mokrym zawierającym wodę powyżej 100 mg/kg i poddaje reakcji transalkilacji w temperaturze 60-120°C i w czasie 15-180 minut w obecności chlorku glinu z ewentualnym dodatkiem chlorku etylu lub w obecności jego ciekłych kompleksów z polietylobenzenami. Reakcję transalkilacji prowadzi się w reaktorze z mieszaniem lub w kolumnowym reaktorze przepływowym, zaopatrzonym w urządzenie umożliwiające mieszanie zawartości reaktora za pomocą wymuszonego obiegu zamkniętego. Otrzymaną mieszaninę poreakcyjną odprowadzaną z górnej części reaktora, łączy się z kwaśnym alkilatem otrzymywanym w pierwszym etapie i przerabia dalej w znany sposób.

W celu zwiększenia wydajności procesu transalkilacji frakcji dietylobenzenowej, korzystnie jest poddawać procesowi transalkilacji z benzenem mokrym frakcję dietylobenzenową o temperaturze początku wrzenia nie niższej niż 170°C z dodatkiem frakcji dietylobenzenowej zawierającej chlorowodór, pochodzącej z wymywania gazów poreakcyjnych w- procesie alkilacji benzenu etylenem.

Dla podwyższenia efektywności i selektywności procesu transalkilacji frakcji dietylobenzenowej korzystnym jest także, aby proces transalkilacji prowadzić w temperaturze 70-95°C i w czasie 30-120 minut oraz aby frakcja dietylobenzenową charakteryzowała się temperaturą początku wrzenia nie niższą niż 175-180°C i była odbierana w procesie destylacji jako strumień boczny z kolumny destylacyjnej.

Korzystnym również dla podwyższenia efektywności przebiegu procesu transalkilacji frakcji dietylobenzenowej z benzenem mokrym, prowadzonego zwłaszcza w obecności stałego chlorku glinu, jest mieszanie zawartości reaktora przepływowego za pomocą wymuszonego obiegu zamkniętego, pracującego w układzie reaktor transalkilacji - zbiornik pośredni - pompa cyrkulacyjna.

W celu zmniejszenia zużycia chlorku glinu w procesie syntezy etylobenzenu, korzystnym jest poddawanie procesowi transalkilacji frakcji dietylobenzenowej z benzenem mokrym pochodzącym z rozdestylowania alkilatu otrzymywanego w pierwszym etapie.

Przykład I

W pierwszym etapie syntezy etylobenzenu do przepływowego reaktora kolumnowego (rys. 1) wprowadza się 15 t/h benzenu suchego o składzie zamieszczonym w tabeli 1 oraz 2,2 t/h etylenu i prowadzi się proces alkilacji w temperaturze 100C° w obecności 1,1 t/h mieszaniny katalitycznej składającej się z chlorku glinu, chlorku etylu, dietylobenzenów i benzenu zawierającej 3,2% mas. czystego AIC1. Mieszanina poreakcyjna (alkilat) zawierająca 51% benzenu, 38% etylobenzenu oraz 7,0% dietylobenzenów, kierowana jest do odstojnika katalizatora, a następnie do węzła mycia wodą, neutralizacji ługiem sodowym i ponownego mycia wodą. Otrzymany neutralny alkilat poddawany jest destylacyjnemu rozdziałowi produktów alkilacji. Ciecz wyczerpana, otrzymana po oddestylowaniu z alkilatu benzenu mokrego oraz etylobenzenu, poddawana jest destylacji pod obniżonym ciśnieniem w kolumnie, gdzie odbierana jest frakcja dietylobenzenową o zakresie wrzenia 170-190°C. W drugim etapie procesu do reaktora przepływowego, połączonego ze zbiornikiem pośrednim i pompą cyrkulacyjną (rys. 2), doprowadza się 1,8 t/h benzenu mokrego, pochodzącego z destylacji alkilatu z pierwszego etapu procesu, o składzie zamieszczonym w tabeli 1 oraz 1,2 t/h frakcji dietylobenzenowej otrzymanej ze zmieszania frakcji dietylobenzenowej pochodzącej z destylacji alkilatu z pierwszego etapu procesu oraz dietylobenzenów z wymywania od gazów poreakcyjnych i prowadzi się reakcję transalkilacji w obecności 20 kg/h stałego chlorku glinu. Reakcję pro187 889 wadzi się w temperaturze 80C°, przy średnim czasie przebywania mieszaniny w aparatach równym 1,5 godz. Otrzymana mieszanina poreakcyjna (transalkilat) zawierająca 52% benzenu, 38% etylobenzenu oraz 7,0% dietylobenzenów łączona jest z kwaśnym alkilatem otrzymywanym w pierwszym etapie i przerabiana dalej w sposób opisany powyżej.

Przykład II

Pierwszy i drugi etap syntezy etylobenzenu prowadzi się przy takim samym zasilaniu surowcowym i w taki sam sposób jak w przykładzie I z tym, że do reaktora transalkilacji zamiast stałego A1C3 doprowadza się 0,6 t/h kompleksu katalitycznego chlorku glinu o składzie takim samym jak katalizator stosowany do reakcji alkilacji. Otrzymana mieszanina poreakcyjna (transalkilat) zawierająca 51% benzenu, 37% etylobenzenu i 7% dietylobenzenów, kierowana jest do mycia wodą, neutralizacji ługiem sodowym i ponownego mycia wodą. Neutralny alkilat poddawany jest destylacji z wydzieleniem nłeprzereagowanego benzenu, etylobenzenu oraz pozostałości, którą wyprowadza się z układu na zewnątrz instalacji.

Tabela 1

Składy strumieni benzenowych

Nazwa składnika	Zawartość, % mas.
Benzen suchy	Benzen mokry	z destylacji alkilatu
Niearomaty	0,4		2,0
Benzen	99,0		97,2
Węglowodory C6+	0,6		0,8
Woda, mg/kg	39	581
Siarka całkowita, mg/kg	65	7

187 889

187 889 ειοιν

. PROCES SYNTEZY ETYLOBENZENU

187 889

-Transalkilator

- Zbiornik pośredni

- Pompa cyrkulacyjna

Rys. 2. SCHEMAT WEZLA TRANSALKILACJi DIETYLOBENZENOW

Departament Wydawnictw UP RP. Nakiad 50 egz. Cena 2,00 zł.

Claims (8)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób wytwarzania etylobenzenu przez działanie w pierwszym etapie etylenu na benzen suchy w obecności stałego chlorku glinu lub jego ciekłego kompleksu z polietylobenzenami, w temperaturze 70-120°C pod ciśnieniem normalnym lub podwyższonym, destylacyjne wydzielenie z otrzymanego alkilatu etylobenzenu, nieprzereagowanego benzenu i frakcji dietylobenzenowej, znamienny tym, że w drugim etapie w reaktorze z mieszaniem, procesowi transalkilacji z benzenem mokrym poddaje się frakcję dietylobenzenową o temperaturze początku wrzenia nie niższej niż 170°C, w obecności stałego chlorku glinu z ewentualnym dodatkiem chlorku etylu lub w obecności jego ciekłych kompleksów z polietylobenzenami, w temperaturze 60-120°C i w czasie 15-180 minut, a następnie otrzymaną mieszaninę poreakcyjną łączy się z kwaśnym alkilatem otrzymywanym w pierwszym etapie i przerabia dalej w znany sposób.
2. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że frakcja dietylobenzenową poddawana procesowi transalkilacji charakteryzuje się temperaturą początku wrzenia nie niższą niżl75180°C.
3. 3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że frakcję dietylobenzenową otrzymuje się jako strumień boczny z kolumny destylacyjnej w procesie rozdestylowania alkilatu otrzymanego w pierwszym etapie.
4. 4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że procesowi transalkilacji z benzenem mokrym poddaje się frakcję dietylobenzenową z dodatkiem frakcji dietylobenzenowej pochodzącej z wymywania gazów poreakcyjnych w procesie alkilacji benzenu etylenem.
5. 5. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że temperatura procesu transalkilacji w drugim etapie wynosi 70-95 °C.
6. 6. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że czas przebywania w reaktorze mieszaniny reakcyjnej w drugim etapie wynosi 30-120 minut.
7. 7. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że procesowi transalkilacji poddaje się frakcję dietylobenzenową z benzenem otrzymywanym z rozdestylowania mieszaniny poreakcyjnej z pierwszego etapu.
8. 8. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że proces transalkilacji frakcji dietylobenzenowej z benzenem prowadzi się w kolumnowym reaktorze przepływowym, zaopatrzonym w urządzenie umożliwiające mieszanie zawartości reaktora za pomocą wymuszonego obiegu zamkniętego, pracującego w układzie reaktor transalkilacji - zbiornik pośredni - pompa cyrkulacyjna.