SU609459A3 - Способ получени этилбензола - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс , к способу получени  этилбензола взаимодействием бензола и этилена в присутствии катализатора ..

Этилбензол используют в больших количествах дл  производства мономера стирола, который  вл етс  исходным материалом дл  получени  полистирола и различных сополимеров.

Известны способы получени  этилбензола путем алкилировани  бензола эти леном в присутствии . flj. Реакци  алкилировани  обычно осущестл етс  в гетерогенной жидкой среде, причем катализатор используетс  в вид жидкого комплекса AfCfj и смеси этилированных бензолов, поэтому полученно жидкое вещество состоит из двух фаз одна. - комплекс на основе Катализатора AlCtg, котора  обычно отдел етс  и возвращаетс  дл  повторного цикла в алкилатор, и друга  - смесь непрорёагировавших бензола и продуктов реакции , этилбензола, диэтилбензола и высишх полиэтилбенэолов.

Однако в этом способе присутствие отдельной сложной фазы на основе катализатора значительно ограничивает температуру процесса до менее 130С.

При и выше отмечаетс  быстрое уменьшение активности комплекса катаAtCl .

При болизатора на основе

лее высоких температурах наблюдаетс  также значительный рост выхода неароматических углеводородов и полиароматических соединений, которые по своей природе относ тс  к основани м и большей частью раствор ютс  в сильнокислртном комплексе. При непрерывной рециркул ции комплекса на основе кат лизатора наблюдаетс  тенденци  к распаду т желых ароматических соединений и к полимеризации в результате чего получаютс  пульпообразные, не 15 им€юи5ие практического применени  побочные продукты, такие как гудрон или деготь.

Кроме того, при образовании KQMплексрв на основе AtCtj ,используемого в качестве катализатора, образуютс  загр знени  в виде неароматических углеводородов, которые очень трудно .а иногда невозможно отделить перегонкой от алкилата, в результате чего они вход т как примеси в получаемый этилбензол . Все это способствует тому, ,гчто катализатор быстро тер ет свою активность и резко сокращаетс  срок .его службы. Реакци  алкилировани  протекает быстро, при осуществлении ее обычными способами продукт а килировани  содержит значительное количество полиэтилбензола . Учитыва  относительные значени  щелочности бензила и высших полиэтилбензолов следует иметь в виду что в дальшейшем ходе реакции процесс алкилировани  замедл етс  и неизбежно прекращаетс , поскольку полиалкилированные соединени  реагируют с кислым AtCtj , в результате чегоАРС становитс  непригодным дл  использовани  его в качестве катализатора. Известен способ, в котором скорост реакции алкилировани  измен етс  путем использовани  меньших реакторов врем  протекани  реакции не превышает 2 мин и используетс  очень активный каталитический комплекс 2. Однако в этом способе примен етс  описанна  гетерогениа  система, в которой комплекс на основе , испол зуемый в качестве катализатора,  вл етс  отдельной фазой и возвращаетс  в реакцию алкилировани . Прототипом изобретени   вл етс  способ получени  этилбензола в две стадии путем алкилировани  бензола этиленом в присутствии в качестве катализатора AECf J и промоторовгалоген водородов,на первой ступени с последугощимтрансалкилированйем на второй стадии продуктов первой ступени з. Процесс провод т при О-ЗОО С и давле нии 1-200 атм. Оцнако в таком способе сложен процесс и недостаточно высок выход целевого щюдукта. С целью улрсвцени  процесса и увели чени  выхода целевого :Продукта предлагаетс  способ получени  этилбензола в две стадии пУтем алкилировани  бензола этиленом в присутствии в качеств катализатора AfCt и промоторовiн первой ступени и трансалкилированием полученных продуктов на второй ступен жидкой гомогенной фазе со скоростью подачи этилена и этиленсодержащей фра ции 300-15000 моль/ч на 1 моль испол зо.ванного хлористого алюмини , при 0,0010-0,0025 мол  хлористого алюмини на 1 моль этилена, времени контакта на каждой стадии 15-60 мин и одновре менной непрерывной подаче исходных реагентов, Предпочтительно процесс провод т при давлении 1,0-20 атм к 140-200 С На первую ступень - зону алкилировани , непрерывно поступают этилен, бензол и AlCtj , используемый в качестве катализатора. Температура алкилировани  поддерживаетс  140- 2 00С при давлении, достаточном дл  поддержани  реагентов в жидкой фазе. При времени «v 14 мин количество AtCEj 0,0025 мол  на 1 моль этилена, скорость поступлени  этилена 300-1500 моль/ч на 1 моль накопленного АССб. и отношение зтильных групп к бензольным кольцам (Э/Б) в алкилате 0,3-0,9. Полученные продукты из зоны алкилировани  нецрерьшно подают на трансалкилирование, которое ведут не менее 15 мин при 140-200 С, соединени  непрерывно вывод т . Термин накопленный . AfCfj определ етс  как количество , присутствующее в реакторе в любой данный момент времени. Полученное вещество охлаждают, промывают ВОДОЙ и каустиком дл  удалени  присутствукадего в нем катализатора и перегон ют обычным способом дл  отгонки моноэтилбензола от других этилированных продуктов более высокого пор дка или полиэтил бен эолов/.; а также от непрореагировавшего бензола . Полиэтилбенэолы возвращают на трансалкилирование, непрореагировавший бензол возвращают на алкилирование . Предпочтительна  температура ра процесса 160-180 С, лучше . Изменение давлени  в случае использовани  чистого этилена не  вл етс  критичным . Способ может осуществл ть™ с  при любых давлени х, достаточных дл  того, чтобы поддерживать реагенты практически, в жидкой .фазе. Возможно использовать давлени  1-36,2 кг/см, 6,0-11,6 кг/см . При проведении способа необходимо регулировать скорость добавлени  олефина дл .того, чтобы исключить возможность наличи  в алкилаторе неопределенного количества свободного олефина, причем под термином сво бодный олефин подразуме.ваетс  олефин, не св занный катализатором. Дл  выполнени  этого услов-и  олефин должен поступать со скоростью 3001500 моль/ч на 1 моль накопленного AtCtj при отношении Э/Б 0,3-0,9. Дл  наиболее эффективного получени  моноэтилбензола скорость добавлени  этилена лучше йодцерживать на .уровне 600-1000 моль/ч накопленного AttCj , а отношение Э/Б поддерживать 0,350 ,50. Дл  осуществлени  предложенного способа можно использовать не только чис-, тый этилен, но сырье, содержащее 10 вес.% или более этилена. Если берут такой разбавленный этилен, то соответствующие точки системы должны быть обеспечены стандартными вентил ционными установками дл  инертных газов. Могут быть использованы любые стандартные устройства, прёдназначен ,.нее дл  1введени  и распределени  этилена Б алкилаторе, с помощью которых осуществл етс  хороша  циркул ци  и смешивание,Предпочтительно устанавливать на дне реактора газовый распреде литель. , Врем  пребывани  жидкости в алкилаторе должно быть 15 мин, но может быть и больше, например 2 ч или боле Предпочтительное врем  пребьтани  в ал1 илаторе 30-60 мин. Врем  пребывани  в трансалкилаторе зависит от условий реакции, проводимой в алкила торе поскольку именно от этого за ёисит количество полиэтилбензолрв, к торое должно быть возвращено в обра ный цикл. Последнее должно составл ть по крайней мере, i5 мин. Предпочтительное значение этого промежутка вре мени составл ет 15-60 мин, фактически , имеет то же самое значение, что и дл  алкилатора, но может быть и отлично в пределах того же самого приведенного диапазона. Одной из главных особенностей спо соба  вл етс  малое количество требуемого AECfj , используемого в качестве катализатора, которое находитс  в пределах 0,0010-0,0025 моль/ /моль этилена, .предпочтительное коли чество 0,0015-0,0022 моль/моль этилена . Эти малые количества катализатора A.EClj используютс  в одноразовом режиме. Система . вл етс  гомогенной как на стадии алкилировани , так и на стади трансалкилировани , Использование ма лых количеств ACCtj создает возможность дл  проведени  реакции алкили ровани  при более высоких температур что и говорит о повьдиении активности катализатора... Сокращение количества используемо катализатора значительно упрощает проблему утилизации отходов реакции. Катализатор AfCtj может вводитьс  в твердом, порошкообразном виде, в виде раствора в этилбензоле или бензоле, может получатьс  на месте из реакции металлического алюмини  и хло ристого водорода с последующим растворением полученного соединени  в эти бензоле или алкилированном продукте дл  обычного введени  в зону реакции В качествг промоторов примен ют га лоидные соединени  (хот  реакци  алки лировани  протекает при отсутствии какого-либо промотора), например хлористый , бромистый или фтористый водород , хлористые алкилы, такие как хлорэтил и другие подобные соединени  либо любые вещества, с помощью которых можно получить такие галоидные соединени  на месте. Промотор добавл ют в количестве 0,5-10,О молей на 1 моль AtCtj , предпочтительно 1-5 молей на 1 моль AtCtj . в случае использовани  разбавленного этилена в качестве исходного материала в трансалкилатор .выгодно также добавл ть некоторое количество промотора. Используемые реагенты и катализатор должны быть в безводном состо нии . Допустимо только незначительное количество влаги. Катализатор от алкилата отдел ют любым стандартным способом, таким как промывание водой или водным раствором щелочи, причем за промыванием водой следует.промывание каустиком или добавление аммиака до образовани  осадка, и другие предпочтительно удал ть любое количество остаточного катализатора перед перегонкой. Реактор дл  алкилировани  может быть вертикальным, обводненным, с параллельными потоками, реактором колпачкового типа или башенным, изготовленным из стали, армированной кирпичом, с подход щей дл  этой цели мембраной, через которую этилен, бензол .и AtCtg поступают на дно, Трансалкилатор предпочтительно выполн ть в виде горизонтального армированного кирпичом сосуда, котос4ай по своей конструкции подобен алкилатору, но в отличие от него снабжен соответствующими , выполненными из кирпича, перегородками. Может примен тьс  также и вертикальный алкилатор башенного типа, предпочтительно изготовленный или з-ащищенный таким образом, чтобы он был устойчив к кислотной коррозии. Содержимое алкилатора перемешиваетс  за счет этилена, в том: случае, если требуетс  дополнительное перемешивание, то -его ведут с помощью циркул ционных насосов или других стандартных приспособлений. П р и м е р I. Провод т серию опытов , в KOTOpfcJx осуществл ют непрерывное алкилирование бензола этиленом, примен   AfCfj в качестве катализатора и HCt в качестве промотора. Используемое устройство -включает 2 реактора: алкилатор и трансалкилатор , которые состо т из вертикальных трубок, изготовленных из коррозионно-стойкого сплава, с внутренним диаметром 3,8 см, длиной 114,3 см, вместе со св занными-с ними системы подачи реагента, промывки алкилата . и разделительных устройств. Алкилатор снабжен пластиной дл  разбрызгивани , закрепленной на его дне, направление потока как в алкилаторе, так и в трансалкилаторе восход щее. Бензол обезвоживают перегонкой азео-. .ропной -смеси и откачивают насосом т сушильной колонки в алкилатор, Судобавл ют в виде раствора в этилбензоле дл  использовани  его в малах дозах. Перед алкилатором бензол смешивают с раствором А1С в этил бенэоле и полученный поток ввод т в алкилатор в точке, расположенной выше пластины разбрызгивани . Промотор ввод т в качестве раствора хлорэтила в бензоле вместе с этиленом в алкилато через пластину разбрызгивател  . давление в зоне реакции поддерживают на заданном уровне путем добавлени  инертного газа (азота. Продукт, аыходшций из верхней части алкилатора, смешивают с рециркулированными полиэтилбензолами, пропускают через, трансалкилатор и затем направл ют в систему промывки, 1-а и 3-  стадии прсАшсвки  вл ютс  простыми, проточными системами свежей ВОДОЙ ойноразового действи . На 2-ой стадии промывки промываемый продукт ввод т в непосредственный контакт с р циркулирукицим растворе каустика. Промытый продукт направл ют в перегонную

систему. Большую часть бензола, .водвл и неароматических загр знений удал ют в 1-ой или бензольной колонке, затем поток бензола подвергают рециркулированию и смешивают с вновь поступающим свежим бензолом. Поток, образук дййс  На дне бензольной колонки поддают на вторую колонку, на верху которой вывод т полученный этилбензол Поток, образующийс  на дне этилбензольной колонки, подают в вакуумную полиэтилбенэольиую колонку в ней удал етс  весь диэтилбензол и триэтилбензол из поступающего потока. На дне этой колонки образуетс  гудрон или деготь, который направл ют на утилизацию. Услови  проведени  реакции, количество полученных соединений и выход дл  различных циклов приведена в табл. 1 и 2. в проведенных сери х опытов температура ,в алкилаторе и трансалкилаторе одна и та же.

Таблица Катализатор готов т на месте Разбавленный исходный этилен Разбавленный исходный этилен Разбавленный исходный этилен

Продолжение таблицы 1

Т а б л и ц а 2. из металлического алюмини  и хлористого водорода ( CjH,, 30, % 70 мол.%) . ( ,, |, N2,8 мол.%). ( ,5,. 16 ,0, СКц 32,5, Hj, 57,0 С.,г,0,3мол.%)

609459

Примера. Провод т серию опытов, аналогичных примеру 1. Оборудование и ход процесса такие же, и в примере 1, но в качестве

алкилатора и трансалкилатора используют сосуды с внутренним диаметром 5,1 см и длиной 127 см. Результаты приведены в табл. 3.

Таблица 3