Sposob prípravy etylbenzénu

Stiahnuť PDF súbor.

Text

Pozerať všetko

ho PRO VYNÁLEZY 15) Vydané 15 M B 9i 75 Autor vynálezu AMRIŠKA OZEF, HRONEC MILAN ing. CSc., TATRANSKÝ IVAN ing.,ilUČKO MĺLOS ing., KRÍZKA PAVEL ing., BRATISLAVARiešenie sa týka prípravy etylbenzénu kontinuálnou alebo diskontinixáłinou transalkyláciou di- a/aiebo polyetylbenzénu v kvapalnej fáze za prítomnosti katalyzátora. Jeho podstatou je, že na zmes di- a/alebo poiyetylbenzénu a benzénu v hmotnostnom pomere 1 1 až 1 8 za prítomnosti 5 až 15 0/0 hmot. kataiytického komplexu na báze chloridu hlinitého sa pôsobí etylénom,ktorý je do roakčnej zmesi kontinuálne privádzaný v množstve 1 až 8 hmot. dielov na . 100 hmot. dielov aromatických uhľovodíkov takou rýchlosťou, aby teplota reakčnej zmesi bola v intervale 90 až 120 °C.Vynáloz rieši prípravu etyibenzénu transalkyiáciou polyetylbenzénov v kvapalnej fáze.Etylbenzén sa priemyselne vyrába alkyláciou benzénu etylénom. Alkylačná reakcia je katalyzovaná komplexným katalyzátorom pripraveným z AlCLj, aromatického uhľovodika, alebo častejšie ich zmesi a aktivátora. Príprava alkylačných katalyzátorov je popísaná v mnohých patentoch a odborných publikáciách NSR patent 2 325 325 fr. pat. 2 342 788 US pat. 3 848 012 US pat. 3 766 290 jap. pat. 76 16 680 US pat. 3448161 Olah C. A., Friedel Crafts Chemistry, ohn Wiley,New York 1973 Mc Farlane A. C., Oil Gas j., 74, 99 1976) Kudrjaševa l. A.,Prikl. Cliim., 50, 311 (1977 Basov V. P., Promyšlennost 708 1977).Obvyklý postup prípravy je taký, že do zmesi aromatických uhľovodíkov saza miešania pridá práškový alebo zrnitý bezvodý cblorid hlinitý a potom sa pridá aktivátor. Ako uhľovodíková zložka sa pri príprave komplexu pre alkyláciu benzénu používa zmes obsahujúca benzén, etylbonzén, dietylbenzény, prípadne aj určité množstvo polyetylbenzénov. Vo zvláštnych prípadoch je možné použit aj toluén prípadne xylénovií frakciu. vSamotný benzćn netvorí komplex s chloridom hlinitým, avšak jeho prítomnost pozitívne o-vplyvní aktivitu katalyzátora. Aby zo zmesi chloridu hlinitého a aromatického uhľovodíka vznikol aktívny katalytický komplex je nevyhnutná prítomnosť aktivátora. Túto funkciu spĺňajú etylchlorid jap, pat. 77 106 392, voda, resp. chlorovodík Etendieva L. A., Neftepererabotka i Neftechimija 37 1976 č. 8, chlórbenzěn US pat. 3123 550, dichlóretán Binaeva, Bočkova,Chim. Proinyšlennosť 1, 20 1957 a mnohé ďalšie chlorované, kyslíkatě alebo nitro zlúčeniny.Voda používaná pri príprave katalytického komplexu uvoľňuje z chloridu hlinitého hydrolýzou chlorovodík, ktorý je vlastne aktivátororn. Aktivita katalyzátora je závislá od množstva pridávanej vody. štúdiom rozličných komplexov chloridu hlinitého pre aikyláciu benzénu etylénom pripravených pri teplotách 30 až 70 °C z rozličných aromatických uhľovodíkov a použitím rozličných aktivátorov sa na základe analýzy zloženia aktívnych komplexov dospelo k záveru, že kvalitatívne zloženie uhľovodíkovej časti katalytiokých komplexov pripravených použitím rovnakých aromátov, ale rozličných aktivátorov je rovnaké a kvalitatívne zloženie uhľovodíkovej časti komplexov pripravených z rozličných aromatických uhľovodíkov, ale rovnakých aktivátorov, nezávisí od zloženia aromatických uhľovodíkov použitých na prípravu katalyzátora.Benzén sa alkyluje etylénom v prebublávacích vežo~vých reaktoroch. Kvapalná reakčná zmes zaplña reaktor do výšky bočného prepadu. Skladá sa z katalytickéhokomplexu chloridu hlinitého, 20 až 40 obj. a zo zmesi aromatických uhľovodíkov, ktorá sa s kvapalným katalyzátorom vzájomne nemieša. Do spodnej časti reaktora sa privádza suchý benzén a etylén, ktorý prebubláva cez kvapalinu a tým ju intenzívne mieša. Kvapalná reakčná zmes odteká bočným prepadom do separátora, kde sa oddeľuje ťažši katalytický komplex, ktorý sa vracia do spodu alkylačného reakto-ra a alkylát pnstupuje na ďalšie spracovanie. Teplota roekcie sa udržiava v rozsahu i 00 ž 120 C,tlak 0,01 až 0,04 MPa.V niektorých novších postupoch alkylácie benzénu etylénom V kvapolnrłj fáze Mac Farlane A. C., Oil Gas j. 74, 09 i 97.ij sa používajú vyššie teploty reakcie, 130 až 180 °C a tlaky 0,5 až 0,8 MPa. Umožňuje to znížiť množstvo kataiyzátora, tým aj korózie a zároveň sa využíva reakčnć teplo.Uhľovodíková vrstva odchádzajúca zo soparátora obsahuje 35 až 65 Vo hmot bunzěnu, 35 až 45 0/0 hmo-t. etyibentxénu, 7 až 15 0/0 hmot. diotylbenzénov a do 3 (Vo hmo-l vyššie alkylovaných aromatickýtth uhľovodíkov. Táto zmes sa ochladí vo vjlmeníku tepla a zbavuje zvyškov katalyzátora a chlorovodika pranim vodou, zásad-un a znova vodou. Neutralizovaná zmes uhľovodíkov sa nakoniec destilačne rozdeli na jaríslušnć frakcie.Alkylácia benzénu etylénom sa nozastzzvuje na stupni vzniku etylbenzénu, ale pokračuje ďalej. vznikajú di-, tri-, až hexaetyibenzén ale aj rozličné pnlyalkylbenzény. Aby sa zvýšil výťažok etyibenzénu, tieto vyššie alkylovaué benzény sa v prítomnosti benzénu a katalyzátora transalkylujú. Obvykle sa dietylbenzénovä irakcia sčasti vracia späť do alkylátora, avšak väčšinou sa využíva na prípravu katalytického komplexu. Vyššie polyalkylbenzény sa transalkylujú oddelene v transalkylačnom reaktore. Keďže transalkylàcia polyalkylbenzénov s benzénom je reakciou, pri ktorej reakčnê teplo je voľmi nízke, len okolo 4 kj.mól 1, nie sú. zvláštne problémy chemickoinžinierskeho cha rakteru. Problémom však je zabezpečenie nízkej energetickej náročnosti transalkyiačnéhoprocesu, hlavne ked sa transalkyluje chladná surovina, ktorú treba vyhrievai na reakčné teplo-ty, ktoré sú obvykle 100 C a viac.Ako sme zistili, uvedené nedostatky transalkylačného procesu je možné odstrániť spôsobom podľa vynálezu, ktorého podsta ta spočíva v tom, že transalkylácia di- a,/~/alebo polyetylbenzénov s benzénom katalyzovaná komplexami chloridu hlinitého sa uskutočňuje v prítomnosti takého množstva etylénu, ktorého reakciou s alkylaromatickými uhľovodíkmi sa produkuje reakčné teplo potrebné na vyhriatie a udržovanie teploty reagujúcej zmesi na hodnote 90 až 120 °C. Transalkylácia sa uskutočňuje v kon 260350tinuálne alebo diskorntinuálne pracujúcom reaktore alebo viacerých reakto-roch. Reaktory sú obvykle vež-ového typu, zhotovené z niaterizilu odolného kyselinám. Do reaktora sa zo spotlu dávkuje benzén spolu s di- a//alebo polyetylbenzénmi a kvapalný katalytický komplex chloridu hlinitého. Hmotnostný pomer benzénu k dl- a/alebo polyetylbenzénom býva 1 1 až 8 z 1. Katalytický komplex sa používa v množstve 5 až 15 pSšPC. hmot., przčitané na množstvo aromatických uhľovodíkov. Tento sa pripravuje z bezvodého chloridu hlinitého dietylbenzénu alebo zmesi benzénu s clietylhenzénom a aktivátora, ktorým je voda, vodný roztok chlorovodika alebo alkylchlorld. Aby prebiehala transalkylfioia polyetylbenzénov s benzéuom na etylbenzén dostatočnou rýchlosťou,je potrebné reakciu uskutočniť pri zvýšenej teplote. Z praktického hľadiska sú vhodne teploty v intervale 90 až 120 °C, obvykle 100 až 110 °C. Pretože reakčne teplo-transalkylácie je velmi malé, uvedené teploty sa v-reaktoro dajú dosiahnuť len externým prívodom tepla, ča však zvyšuje nároky a náklady na konštrukciu reaktora.Avšak, ako sme zistili, požadované reakčné teploty transalkyláclo je možné s výhodou zabezpečil využitím exotermnej alkylačnej reakcie etylénu s benzénom a/alebo alkylbeuzénini v prítomnosti katalyzátora na báze komplexov chloridu hlinitého. Dosahuje sa to pripúštaním Lirčitého množstva etylénu do transalkylačného reaktora. Množstvo pridávaného etylénu závisí hlavne od teploty aromatických uhľovodíkov nastrekovaných do reaktora. Navyše prídavkom etylénu sa napomáha lepšiemu premiešaniu reakčnej zmesi pozostávajúca z dvoch nemiešajúcich sa kvapalín, katalytického komplexu a zmesi aromatických uhľovodíkov. Obvykle sa etylén pridáva v množstve 1 až 8 hmotnostných dielov na 100 hmot. dielov reagujúcich aromatických uhľovodíkov. Takéto množstva etylénu zabezpečujú trvalé udržiavanie teploty v transalkylačnom reaktore na hodnote 90 až 120 °C.Kvalita vyrábaného etylbenzénu popísaným postupom je zrovnateľná s kvalitou otylbenzénu získaného len alkyläciou, a to ak do obsahu žiadanej látky, ako aj obsahu nežiadúcich chlorovaných zlúčenín.Výhody spôsobu transalkylácie podľa vynalezu je vidieť z nasledujúcich príkladov.Transalkylácia sa robila v reaktore objemu 20 m, do ktorého sa kontinuálne privádzal benzén v množstve 3,3 m.h 1, polyetylbenzénu v množstve 0,7 m 3.h 1 a kvapalný katalytický komplex AICL, 400 kg..h 1 Používali sa polyetylbenzeny obsahujúce 2,8 0/0 hmot. dietylbenzénov, 46,8 0/0 hmot. trietylbenzenov a zbytok tvorili r-ozličné polyalkylbenzény. Katalytlcký komplex sa pripravil rozpustením 15,0 hmotnostnýchdielov práškového bezvodého Alcĺp, v 320 hmotnostných dieloch dietylbenzénu. Ako aktivátor sa použila deíonizovaná voda v množstve 0,75 hmot. dielov. Vháňallĺľł etylénu do spodnej časti reaktora rýchlosťou 100 kg . h sa udržiavala teplota V spodnej časti reaktora 90 až 92 °C a na hlave 93 (C. Pretlak V reaktore bol 7 kPa. Z reakčnej zmesi odchádzajúcej z reaktora sa v separátore oddelil katalytický komplex, ktorý sa Spät cirkuloval do reaktora. Po odstránení zbytkov katalyzátora vypranĺin vodou, zásadou a znovu vodou sa získala reakčná zmes, ktorá ovhsahovala 51,6 0/0 límot. benzenu, 0,5 °/o hmot. toluěnil, 36,1 0/0 hmot. otylbenzénu, 0,3 hmot. kumenií, 7,0 0/0 hmot. clietylbenzénu a 2,1 0/0 hmot. polyetylbenzénov. Zbytok tvorili iné alkylaromaticke uhľovodiky.Postup ako v príklade .l, íllt) do ircrllsttwrzi sa (lávkovalo 3,3 nrí.liľ benzénu, 0,7 m..hl (lietylbenzeuovcj frakcie obsahujúcej 74,3 0/0 hmot. dietylbenzénov, 0,7 ram-I polyetylbenzx-znov rovnakého zloženia ako v príklade 1, 400 kg.h líčiĺälytĺClíéllü komplexu pripraveného ako v príklade .l a 115 ks . h etylénu. Teplota spodnej časti transalkylačného reaktora bola 90 °C a na hlave 93 °C. Pretlak v reaktore bol 7 kPa. Za ustáleného režimu, reakčná zmes obsahovala 48,4 hmot. benzénu, 0,6 0/0 hmot. toluénu, 30,2 9/0 hmot. etylbenzénu, 0,4 hmot. kuménu, 13,1 hmot. dietylbenzénov a 4,9 pero. hmot. polyetylbenzénov. Zbytok tvorili iné Lihlovodíky. Po destilačnom spracovaní reakčnej zmesi sa získal etylbenzén obsahujúci 2,9 ppm Chlorovaných látok.Postup ako v príklade 1, ale do transalkylačného reaktora sa nastrekovalo 2,0 m..lrl benzénu a 1,0 m-Ľlrí destilačného zbytku po oddelení etylbenzénu, ktorý obsahoval 0,1 hmot. toluénu, 3,9 °/o hnrot. etylbenzéxiu, 1,3 0/0 hmot. kuménu, 73,7 hmot. dietylbenzénov, 14,2 hmot. polyetylbenzénov a zbytok do 100 0/0 iných aromatických uhľovodíkov. Do tejto zmesi sa pridávalo 370 kg . h 1 katalytického komplexu zloženia ako v príklade 1 a 100 kg.h 1 etylenu. Teplota na spodu reaktora v priebehu reakcie vystúpila na 102 °C a teplota na hlave reaktora na 106 °C. Pretlak v reaktore bol 6 kPa. V ustálenom stave reakčná zmes obsahovala 37,6 0/0 hmot. benzenu, 0,6 perc. hmot. toluénu, 44,4 hmot. etylbenzénu, 0,4 0/0 hmot. kuménu, 13,1 hmot. dietylbenzénov, 1,9 hmot. polyetylbenzénov a zbytok do 100 0/0 boli iné uhlovodíky. Po destilačncm spracovaní reakčnej zmesi sa získal etylbenzén s obsahom 2,1 ppm chlor-ovaných zlúčením.Postup ako V príklade 1, ale clo reaktora sa dáVko-valo 2,5 mľľh benzénu, 0,6 m..h 1 destllačneho zvyšku po oddelení etylbenzénu rovnakého zloženia ako V príklade 3, 200 kg.hĺ etylênu a 200 kg.h 1 katalytického komplexu zloženia ako V príklade 1. Teplota spodu reaktora bola 95 °C a hlavy 98 °C, pretlak V reaktore 5 kPa. Reakč~ na zmes obsahovala 38,2 hmot. benzénu,0,7 0/0 hmot. toluénu, 42,1 Ú/o hmot. etylbenzénu, 0,4 0/0 hmot. kumenu, 15,3 0/0 hmot. dietylbenzénov a 3,1 hmot. polyetylbenzénov. Zbytek do 100 0/0 tvorili iné uhľovodíky.. h destilačného zvyšku z kolóny pre sepa~ ráciu etylbenzénu, ktorý mal rovnaké zloženie ako V príklade 3, 150 kg. h etylénu a 300 kg.h 1 katalytického komplexu zloženia ako V príklade 1. V ustálenom stave teplota spodu transalkylačněho reaktora bola 111 C a hlavy 116 °C. Reakčná zmes obsa» hovala 30,7 0/0 hmot, benzénu, 45,2 0/0 hmot. etylbenzéiíu, 17,1 hmot. dietyibenzénov a 3,8 0/0 hmot. polyetylbenzénov. Zbytok do 100 boli iné uhlovodíky. Po destilačnom spracovaní tejto reakčnej zmesi sa získal etylbenzén obsahujúci 2,3 ppm chlórovaných zlñčenín.Etylbenzén nachádza použitie hlavne ako rozpúštadlo a ako surovina pre výrobu e~ tylbenzénhydroperoxidu a styrénu.Spôsob prípravy etylbenzénu kontinuálnou alebo diskontinuálnoii transalkyláciou dí- a/alebo polyetylbenzémi v. kvapalnej fáze, vyznačujúci sa tým, že na zmes cli~ a//aleho po-lyetylbonzénu a benzénu v hmot nostnom pomere 1 1 až 1 8 za prítomnos~ ti 5 až 15 hmot. katalytického komplexuna báze chloridu hlinitého sa působí etylénom, ktorý je do Ľeakčne zmesi kontinuálne mivádzený V Iniiožstve 1 až 8 hmot. die» lov na 100 hmot. dielov aromatických uhľo Vodíkov takou rýchlosťou, aby teplota reakčnej zmesi bola V intervale 90 až 120 °C.

MPK / Značky

MPK: C07C 15/02

Značky: spôsob, etylbenzenu, přípravy

Odkaz

<a href="http://skpatents.com/4-260350-sposob-pripravy-etylbenzenu.html" rel="bookmark" title="Databáza patentov Slovenska">Sposob prípravy etylbenzénu</a>

Podobne patenty