PL189794B1

PL189794B1 - Method of obtaining ethylbenzene

Info

Publication number: PL189794B1
Application number: PL99333760A
Authority: PL
Inventors: Krystian Hennek; Małgorzata Siedlecka; Sławomir Gałka; Witold Tęcza
Original assignee: Inst Chemii Przemyslowej Im Pr; Petrochemia Blachownia Sp Z Oo
Priority date: 1999-06-16
Filing date: 1999-06-16
Publication date: 2005-09-30
Also published as: PL333760A1

Abstract

1. The method of producing ethylbenzene consists, in the first stage, in acting with ethylene on dry benzene in the presence of solid aluminium chloride or its liquid complexes with polyethylbenzenes at the temperature of 70 - 120 degrees Celsius under normal or increased pressure, followed by separating ethylbenzene, unprocessed benzene and diethylbenzene fraction from the obtained alkylate. It is characterised in that in the second stage, not more than 50 percent by mass of the diethylbenzene fraction is mixed with dry benzene and transferred to the sedimentation tank of the reaction mixture obtained in the first stage in the alkylation reactor. The remaining part of the distilled diethylbenzene fraction is subjected to the process of transalkylation with wet benzene in a separate reactor, where it is mixed at the temperature of 0 - 120 degrees Celsius for 15-180 minutes in the presence of solid aluminium chloride, possibly with an admixture of ethyl chloride. Then, the obtained reaction mixture is transferred to the alkylation reactor and further processed in a known manner.

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania etylobenzenu przez alkilację benzenu etylenem w obecności chlorku glinu jako katalizatora lub jego ciekłych kompleksów z węglowodorami polietylobenzenowymi.The present invention relates to a process for the preparation of ethylbenzene by alkylation of benzene with ethylene in the presence of aluminum chloride catalyst or its liquid complexes with polyethylene benzene hydrocarbons.

W dotychczasowych znanych procesach alkilacji benzenu etylenem w obecności chlorku glinu jako katalizatora, proces syntezy etylobenzenu polega na podawaniu do przepływowego reaktora kolumnowego benzenu, etylenu oraz stałego chlorku glinu lub jego ciekłych kompleksów z polietylobenzenami. Reakcja alkilacji benzenu przebiega zazwyczaj w fazie ciekłej w temperaturze 70 - 120°C pod normalnym lub podwyższonym ciśnieniem. Otrzymywana po oddzieleniu kompleksu chlorku glinu mieszanina reakcyjna zwana alkilatem, po myciu wodą i roztworem wodnym ługu sodowego, zawiera przeciętnie około 50% wagowych benzenu, 40% wagowych etylobenzenu i około 10% wagowych wyżej wrzącej frakcji polietylobenzenowej. Otrzymywany alkilat poddawany jest następnie destylacji z wydzieleniem etylobenzenu oraz nieprzereagowanego benzenu i frakcji polietylobenzenowej, które zawracane są do procesu.In the hitherto known processes of benzene alkylation with ethylene in the presence of aluminum chloride as a catalyst, the process of ethylbenzene synthesis consists in feeding benzene, ethylene and solid aluminum chloride or its liquid complexes with polyethylbenzenes to the column flow reactor. The benzene alkylation reaction usually takes place in the liquid phase at a temperature of 70-120 ° C under normal or elevated pressure. The reaction mixture, known as the alkylate, obtained after separation of the aluminum chloride complex, after washing with water and an aqueous solution of sodium hydroxide, on average contains about 50% by weight of benzene, 40% by weight of ethylbenzene and about 10% by weight of the higher boiling polyethylene benzene fraction. The obtained alkylate is then distilled to separate ethylbenzene and unreacted benzene and polyethylbenzene fraction, which are recycled to the process.

Według polskiego zgłoszenia patentowego P-321 926 proces wytwarzania etylobenzenu za pomocą alkilacji benzenu etylenem, prowadzi się w dwóch etapach. W pierwszym 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 ciekły kompleks chlorku glinu 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, po myciu wodą, neutralizacji roztworem wodnym ługu sodowego i ponownym myciu wodą, alkilat poddaje się destylacji z wydzieleniem etylobenzenu, nieprzereagowanego benzenu i frakcji dietylobenzenowej, charakteryzującej się temperaturą początku wrzenia nie niższą niż 170°C.According to the Polish patent application P-321 926, the process of producing ethylbenzene by alkylation of benzene with ethylene is carried out in two stages. In the first step, dry benzene with a water content of less than 50 mg / kg, ethylene and solid aluminum chloride with the optional addition of ethyl chloride as activator or a liquid complex of aluminum chloride with polyethylene benzenes are fed to the alkylation reactor. The reaction is carried out at a temperature of 70-120 ° C with a molar ratio of ethylene to benzene of 0.2-0.6. The acidic alkylate is transferred from the upper part of the alkylator to the settling tank, and then, after separating the catalytic complex layer, after washing with water, neutralizing with an aqueous solution of sodium hydroxide and washing again with water, the alkylate is distilled to separate ethylbenzene, unreacted benzene and the diethylbenzene fraction, characterized by the temperature onset of boiling not lower than 170 ° C.

189 794189 794

W drugim etapie otrzymaną frakcję dietylobenzenową miesza się z benzenem mokrym zawierającym wodę w ilości powyżej 100 mg/kg i poddaje się reakcji transalkilacji w temperaturze 60 - 120°C w czasie 15 - 180 minut w obecności ciekłych kompleksów chlorku glinu z polietylobenzenami. Otrzymaną mieszaninę poreakcyjną, odprowadzaną z górnej części reaktora transalkilacji łączy się z kwaśnym alkilatem otrzymywanym w pierwszym etapie i przerabia dalej w znany sposób.In the second stage, the obtained diethylbenzene fraction is mixed with wet benzene containing more than 100 mg / kg of water and subjected to a transalkylation reaction at a temperature of 60-120 ° C for 15-180 minutes in the presence of liquid complexes of aluminum chloride with polyethylbenzenes. The resulting reaction mixture discharged from the upper part of the transalkylation reactor is combined with the acid alkylate obtained in the first stage and processed further in a known manner.

Przedstawiony w powyższym opisie patentowym proces alkilacji benzenu etylenem, charakteryzuje się wysoką selektywnością i dobrym uzyskiem etylobenzenu o wysokim stopniu czystości, przy jednoczesnym stosunkowo zwiększonym zużyciu chlorku glinu w przeliczeniu na jednostkę uzyskiwanego etylobenzenu.The process of benzene alkylation with ethylene presented in the above patent is characterized by high selectivity and good yield of ethylbenzene with a high degree of purity, with a simultaneous relatively increased consumption of aluminum chloride per unit of ethylbenzene obtained.

Stwierdzono, że można wytwarzać etylobenzen o wysokim stopniu czystości i z dobrą wydajnością przy niższym zużyciu chlorku glinu, jeżeli proces alkilacji benzenu etylenem prowadzi się według wynalazku.It has been found that ethylbenzene can be produced in a high degree of purity and in good yield with a lower consumption of aluminum chloride if the benzene alkylation process with ethylene is carried out according to the invention.

Sposób wytwarzania etylobenzenu według wynalazku polega na tym, że w pierwszym 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 ciekły kompleks chlorku glinu z polietylobenzenami. Reakcję prowadzi się w temperaturze 70 - 120°C przy stosunku molowym etylenu do benzenu 0,3 - 0,6. Mieszaninę reakcyjną wyprowadza się z reaktora alkilacji do odstojnika, a następnie po ewentualnym oddzieleniu warstwy kompleksu katalitycznego AICI3, całość poddaje się myciu wodą. Zneutralizowany roztworem wodnym NaOH i przemyty ponownie wodą produkt alkilacji (alkilat), poddaje się z kolei destylacji z wydzieleniem etylobenzenu, nieprzereagowanego benzenu i trakcji dietylobenzenowej o temperaturze początku wrzenia nie niższej niż 170°C.The process for producing ethylbenzene according to the invention consists in introducing dry benzene with a water content below 50 mg / kg, ethylene and solid aluminum chloride with the optional addition of ethyl chloride as activator or a liquid complex of aluminum chloride with polyethylbenzenes into the alkylation reactor in the first step. The reaction is carried out at a temperature of 70-120 ° C with a molar ratio of ethylene to benzene of 0.3-0.6. The reaction mixture is discharged from the alkylation reactor into a settler and then, after any removal of the AlCl3 catalytic complex layer, the whole is washed with water. The alkylation product (alkylate), neutralized with an aqueous solution of NaOH and washed again with water, is then subjected to distillation with separation of ethylbenzene, unreacted benzene and diethylbenzene traction with an initial boiling point not lower than 170 ° C.

W drugim etapie, co stanowi istotę wynalazku, otrzymaną frakcję dietylobenzenową w ilości nie większej niż 50% masowych po zmieszaniu z benzenem suchym, przesyła się do odstojnika mieszaniny reakcyjnej otrzymywanej w pierwszym etapie, gdzie dietylobenzeny ulegają reakcji transalkilacji w obecności chlorku glinu zawartego w mieszaninie reakcyjnej wytworzonej w alkilatorze. Pozostałą ilość wydestylowanej w pierwszym etapie frakcji dietylobenzenowej, poddaje się procesowi transalkilacji z benzenem mokrym o zawartości wody powyżej 100 mg/kg w osobnym reaktorze z mieszaniem w temperaturze 60 - 120°C i w czasie 15 - 180 minut, w obecności stałego chlorku glinu z ewentualnym dodatkiem chlorku etylu. Wytworzoną w reaktorze transalkilacji mieszaninę reakcyjną przesyła się następnie do reaktora alkilacji i całość przerabia dalej w znany sposób.In the second stage, which is the essence of the invention, the obtained diethylbenzene fraction in the amount of not more than 50% by mass after mixing with dry benzene is sent to the settler of the reaction mixture obtained in the first stage, where diethylbenzenes undergo transalkylation in the presence of aluminum chloride contained in the reaction mixture prepared in the alkylator. The remaining amount of the diethylbenzene fraction distilled in the first stage is subjected to the transalkylation process with wet benzene with a water content above 100 mg / kg in a separate reactor with stirring at a temperature of 60 - 120 ° C and for 15 - 180 minutes, in the presence of solid aluminum chloride with optional the addition of ethyl chloride. The reaction mixture formed in the transalkylation reactor is then sent to the alkylation reactor and processed further in a known manner.

W celu zwiększenia efektywności procesu transalkilacji frakcji dietylobenzenowej i zmniejszenia ilości zużywanego w procesie chlorku glinu, korzystnie jest poddawać reakcji transalkilacji w reaktorze z mieszaniem 50 - 80% masowych otrzymywanej frakcji dietylobenzenowej.In order to increase the efficiency of the transalkylation process of the diethylbenzene fraction and reduce the amount of aluminum chloride consumed in the process, it is preferable to transalkylate in a reactor with 50-80% by weight of the diethylbenzene fraction obtained by mixing.

Korzystnym jest również, aby proces transalkilacji frakcji dietylobenzenowej prowadzić w reaktorze zbiornikowym z mieszadłem lub w kolumnowym reaktorze przepływowym, zaopatrzonym w urządzenie mieszające zawartość za pomocą wymuszonego obiegu zamkniętego, pracującego w układzie kolumnowy reaktor przepływowy - zbiomik pośredni - pompa cyrkulacyjna.It is also preferred that the transalkylation process of the diethylbenzene fraction is carried out in a stirred tank reactor or in a column flow reactor equipped with a device for mixing the contents by means of a forced closed circuit operating in the system of column flow reactor - intermediate tank - circulation pump.

Przykład I. W pierwszym etapie syntezy etylobenzenu do przepływowego reaktora kolumnowego doprowadza się 14 t/godz. benzenu suchego, 2,3 t/godz. etylenu oraz 10 kg/godz. chlorku etylu i prowadzi się proces alkilacji w obecności chlorku glinu dodawanego w ilości 65 kg/godz. Mieszanina poreakcyjna (alkilat) zawierająca 52,2% benzenu, 38,0% etylobenzenu i 9,8% dietylobenzenów, kierowana jest do odstojnika katalizatora, a następnie do mycia wodą, neutralizacji ługiem sodowym i do destylacji alkilatu. Z destylacji neutralnego alkilatu otrzymuje się 8,5 t/godz. nieprzereagowanego benzenu, 6,2 t/godz. etylobenzenu oraz 1,0 t/godz. frakcji dietylobenzenowej. W drugim etapie procesu do osobnego reaktora przepływowego doprowadza się 1,0 t/godz. frakcji dietylobenzenowej, zmieszanej z 3.0 t/godz. benzenu mokrego, zawierającego 500 ppm wody oraz 60 kg/godz. chlorku glinu. Reakcję transalkilacji prowadzi się w trakcie mieszania w temperaturze 70°C przez 1 godz. Otrzymana mieszanina poreakcyjna (transalkilat), zawierająca 53,0% benzenu, 37,1% etylobenzenu, 9,9% dietylobenzenów oraz 1,5% chlorku glinu, kierowana jest do alkilatora.EXAMPLE 1 In the first step of the synthesis of ethylbenzene, 14 t / h are fed to the flow column reactor. dry benzene, 2.3 t / h ethylene and 10 kg / h ethyl chloride and the alkylation process is carried out in the presence of aluminum chloride added in an amount of 65 kg / h. The post-reaction mixture (alkylate) containing 52.2% of benzene, 38.0% of ethylbenzene and 9.8% of diethylbenzenes is directed to the catalyst settler, and then to washing with water, neutralization with sodium hydroxide solution and distillation of the alkylate. 8.5 t / h are obtained from the neutral alkylate distillation. unreacted benzene, 6.2 t / h ethylbenzene and 1.0 t / h the diethylbenzene fraction. In the second process step, 1.0 t / h is fed to a separate flow reactor. diethylbenzene fraction, mixed at 3.0 t / h wet benzene, containing 500 ppm of water and 60 kg / h aluminum chloride. The transalkylation reaction is carried out while stirring at 70 ° C for 1 hour. The obtained post-reaction mixture (transalkylate) containing 53.0% of benzene, 37.1% of ethylbenzene, 9.9% of diethylbenzenes and 1.5% of aluminum chloride is directed to the alkylator.

189 794189 794

Dalszy proces alkilacji benzenu etylenem w etapie pierwszym prowadzony jest w obecności chlorku glinu, zawartego w mieszaninie reakcyjnej wytworzonej w transalkilatorze. Natomiast pozostałą część frakcji dietylobenzenowej z procesu destylacji alkilatu, w ilości 0,6 t/godz. miesza się z 2 t/godz. benzenu i wprowadza się do odstojnika katalizatora, gdzie prowadzi się reakcję transalkilacji dietylobenzenów w masie alkilatu zawierającego chlorek glinu w temperaturze 90°C przez 2 godz. Otrzymana łącznie mieszanina reakcyjna przerabiana jest dalej w sposób analogiczny jak w etapie pierwszym.The further process of benzene alkylation with ethylene in the first step is carried out in the presence of aluminum chloride contained in the reaction mixture produced in the transalkylator. Whereas the remaining part of the diethylbenzene fraction from the alkylate distillation process, in the amount of 0.6 t / h. mixed with 2 t / h of benzene and introduced to the catalyst settler, where the transalkylation reaction of diethylbenzenes is carried out in the mass of alkylate containing aluminum chloride at the temperature of 90 ° C for 2 hours. The reaction mixture obtained in total is processed further analogously to the first stage.

Zużycie chlorku glinu w całym procesie wytwarzania etylobenzenu prowadzonym według wynalazku, wynosi 9,68 kg w przeliczeniu na 1t etylobenzenu, w porównaniu do 10,48 kg/1t etylobenzenu dla procesu bez dodatkowej transalkilacji prowadzonej w odstojniku katalizatora.The consumption of aluminum chloride in the entire process of producing ethylbenzene according to the invention is 9.68 kg based on 1t of ethylbenzene, compared to 10.48 kg / lt of ethylbenzene for the process without additional transalkylation carried out in the catalyst decanter.

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 50 egz.Publishing Department of the UP RP. Circulation of 50 copies

Cena 2,00 zł.Price PLN 2.00.

Claims

Patent claims

1. Method of producing ethylbenzene, by treating in the first stage of ethylene on dry benzene in the presence of solid aluminum chloride or its liquid complexes with polyethylbenzenes at a temperature of 70 - 120 ° C under normal or increased pressure, distillative separation from the obtained ethylbenzene alkylate, unreacted benzene and fractions diethylbenzene, characterized in that in the second stage a part of the diethylbenzene fraction in an amount not greater than 50% by mass after mixing with dry benzene is sent to the settling tank of the reaction mixture obtained in the first stage in the alkylation reactor, while the remaining amount of the distilled diethylbenzene fraction is subjected to the transalkylation process with wet benzene in a separate stirred reactor at a temperature of 60-120 ° C for 15-180 minutes, in the presence of solid aluminum chloride with optional addition of ethyl chloride, then the resulting reaction mixture is sent to the alkylation reactor and processed further in a known manner.

2. The method according to p. A process as claimed in claim 1, characterized in that 50-80% by weight of the obtained diethylbenzene fraction is subjected to the transalkylation reaction with wet benzene in a separate stirred reactor.

3. The method according to p. A process as claimed in claim 1, characterized in that the transalkylation process of the diethylbenzene fraction with benzene is carried out in a stirred tank reactor or in a column flow reactor, equipped with a device enabling the mixing of the reactor content by means of a forced closed circuit, operating in the system transalkylation reactor - intermediate tank - circulation pump.