<Desc/Clms Page number 1>
ayant pour objet : " Traitement de mélanges réactionnels gazeux, tels qu'ils sont obtenue lors de la préparatie du styrène
<Desc/Clms Page number 2>
La présente invention concerne un nouveau procédé de traitement de mélanges réactionnels gazeux, tels qu'ils sont obtenus lors de la préparation du styrène.
Il est connu de préparer du styrène par déshydrogé- nation catalytique d'éthylbenzène en présence de vapeur d'eau entre 550 et 680 C De tels procédés sont décrits, par exem- ple, dans H. Chlinger, Polystyrol, Berlin, Gôttingen, Heidel- berg, 1955, pages 21 à 36, ou dans Groggins, Unit Processes in Organic Synthesis, New York, 5ème édition, 1958, pages 537 à
538. Selon le mode opératoire, on met en oeuvre des proportions variées de vapeur d'eau et d'éthylbenzène. La déshydrogénation de l'éthylbenzène est une réaction endothermique, La chaleur nécessaire est apportée, soit, entièrement ou partiellement, par chauffage indirect des fours de réaction à l'huile ou au gaz, soit, directement, en totalité ou en partie, à l'aide de vapeur d'eau surchauffée.
Lors du passage de l'éthylbenzène sur le catalyseur, on obtient un mélange gazeux contenant, à coté de styrène et de vapeur d'eau, des quantités considérables d'éthylbenzène, ce dernier n'étant en général déshydrogéné qu'à un taux compris entre 35 et 45 %, Les gaz de réaction quittent le four de déshydrogénation à une température d'envi- ron 520 à 680 C. Il est vrai que la chaleur que'ces gaz con- tiennent est habituellement utilisée entre cette zone de tem- pérature et environ 3400 C, parfois aussi jusqu'à 140 C par échange de chaleur,' pour le chauffage ou l'évaporation
<Desc/Clms Page number 3>
EMI3.1
respectivement de la vapeur d'eau ot do 1,'tthylbenxnc introduits dans le réacteur.
Par contre, 1'utilisation do la capacité calorifique, dans 1<* moaum où elle cet sus- ceptible d'être mise à profit par refroidiosoment à des tam- pêratured inférieures à 1400 0, et en particulier de la chaleur de condensation des composante condansableu dos mélanges réactionnels à l'état de vapeur, soulève des ditri.... cultaSt Selon les procédés connue, ces mdloncuD rs=ct,onno.; sont ainsi refroidis indirectement dans un r6±riirùnt à eau ou à Rir en vue de la séparation des fractions liquider.
Dans un récipient de séparation, par exemple un vus* florentin, l'eau est s4paréo du mélange d'éthylbonzèno et de 5tyrnc et
EMI3.2
est ensuite
EMI3.3
ce milangersoutnis à la distillation i rac:..otrt, Ce p%'ocÓdG n'est pas satisfaisant du point de vue de l' (>conom;1.<: sJkcr mique.
Selon une variante perfectionnàe do co proc,(I, c7n a d'abord refroidi le mélange réactionnel, à l'état du V"pl.r contenant de l'éthylbenzéné, du styrôno et de la vapeur ;l'vau, jusqu'à des températures proches de la tumpératuru de cotidin- sation du mélange réactionnel donnée pour l'état comp:rim, puis on l'a comprimé pour élever la tomptirature de condont;4til,,;.w Selon ce procédé, la chaleur sensible aux temp6ratures infé- rieures à 310 ou 1400 C, respectivement.. et la chaleur de condensation peuvent être récupérées dans uno larl,,(,, m suru sous forme de vapeur sous pression. En outre, on a aussi pro- posé déjà d'utiliser le mélange r6uctionnol comprimé directe'-' ment pour le chauffage des évaporateurs lors co la distillation do 1Lhy.banxna.
L'inconvéniont de ces procédés est cependant qu'ils oblieent à comprimer le m61GnBG r actionnl.1'], à l'état de vapeur on dépensant de l'énergie Additionnollo.
Or, on a trouva que dea m4llangçs r4ucL1onDula A l'état de vapour. tels que ceux obtenus lors do la prúpul'oL;1on de
<Desc/Clms Page number 4>
EMI4.1
5\>Yl'T! par passage d'éthylbenzéno sur des catalyseurs en ;ry =4 â (. de vapeur d'eau et qui présentent, n quittant la sone de déshydrogénation, une température d'environ
EMI4.2
20 à 6800 0. éventuellement abaissée juaquyà 1400 C après ,'..a,.;merat préalable par échange thermique, peuvent être
EMI4.3
j: ;. ;la manière encore plus tavorablep du point de vue de 1.:-c.t"T;! thermique, que selon les procèdes jusqutà présent.
<-.-.'t;' -n utilisant la chaleur sensible et de condensation ... Mélangea Fractionnels, par échange thermique avec 'le liquide d'ethylbenzene et de styrène obtenu après 1 ion des composants condensables du m4lange
EMI4.4
=r=.3n.E=â, ot après la séparation de l'eau, pour augmenter, 1')a: .stillBtion, de préférence immédiatement, la concentra- tion de .5tyrbne dans ce mélange d'éthylbenzène et de styrène.
Le procédé sera expliqué ci-après, à titre d'exemple, à l'aido d'une représentation schématique telle que reproduite sur la figure 1 annexée.
EMI4.5
Le mélange d'ethylbenzène, de styrène et de vapeur d'eau$ contenant l'hydrogène formé lors de la déshydrogànation de l'ôthylbenzène, qui peut être déjà refroidi par échange de chaleur, par exemple à 140 C, ou même à des températures encore plus basses, mais n'a pas encore dégagé sa chaleur de conden-
EMI4.6
s<ion et est soumis à une pression absolue de 1,1 à 2e5 de pruCcî'cnca de 1,, à 1,5 atm. abs., est amené, par la conduite 1 à un uchnncour de chaleur 2 dans lequel il est refroidi davan- targe, Par exemple à environ 95 C ou à des températures encore p j 11: t-: f"H,W en cédant chaleur sensible et chaleur de condensa-
EMI4.7
1,à.;>t<, 1.'*.: fractions condensées du mélange réactionnel, par- .. "\"'" pur la conduite 3# à l'60hangeur 4 et sont alors ,'. ! ;
r V1ÜG davantage , par exemple à environ 600 C ou à des ,; .>,, 4>..: >ur s encore plus basses, et amenées, par la conduite 5,,
<Desc/Clms Page number 5>
au récipient de séparation 6. Les fractions du mélange réactionnel non condensées dans les échangeurs de chaleur 2 et 4, saturées d'éthylbenzène, de styrène et de vapeur d'eau, sont amenées, par la conduite 13, au réfrigérant 14.
Le produit de condensation, séparé à cet endroit, par re- froidissement par un fluide étranger, par exemple de l'eau ou de l'air, est également amené, par la conduite 15,
EMI5.1
dans le récipient de séparation 6 qui peut en outre comporter nie. réfrigération supplémentaire. Les gaz résiduaires, principale-
EMI5.2
ment de 1! hydroène, abandonnent le réfrigérant 14 par la con- duite 16. La pression, dans les échangeurs de chaleur'2 et 4 est déterminée essentiellement par la manière dont on conduit ultérieurement les gaz résiduaires sortant de la conduite 16, Le produit de condensation est divisé, dans le récipient de séparation 6, en une couche organique consistant essentiellement
EMI5.3
en éthylbenzène et styrène et une coucho aqueuse qui est sou- tirée par 7.
La phase organique atteint, par la conduite 8,
EMI5.4
l'échangeur de chaleur 4 où elle eet réchauffée et oat aiain.;1
EMI5.5
ensuite par la conduite 9, à la colonne 10.. Duno cotte colonno, g'effectua tous prtn10n réduite, par exempt entro 15 et somia , de Hl" de préférence entre 20 et 40 nun do IIg, là o6plH'n1iion de la majeure partie de l'éthylbenzàne en t8te et un enrichiasu"* ment de la teneur, en styréne à la base. La chaleur nécessaire pour la colonne 10 est apportée par échange thermique entre
EMI5.6
le liquide du fond et le mélange réaotionnol dans 1.' êChnngeut' de chaleur 2 et le liquide du fond recyclé par los conduites
EMI5.7
11 et 12.
Les vapeurs, consistant principalement en 6thylbon- i zène' en tête/la colonne 10, sont amenées par la conduite 18, 1 à un condenseur 19 et, en artie, renvoyées par la conduite 20, comme reflux, à la colonne 10, en partie soutirées comme pro- duits par.la conduite 21. La colonne 10 est garnie en fonction des conditions de température et de pression données en tête et au fond. Par exemple, des températures de 25 à 40 C en tête
EMI5.8
et de 60Q à 75 C au fond et des pressions correcpondon; J
<Desc/Clms Page number 6>
ces températures, c'est-à-dire de 15 à 40 mm de Hg en tête et de 40 à 80 mm de Hg au fond, et des plateaux de colonne ne provoquant pas plus de 2 mm de Hg de chute de pression par plateau se sont montrés appropriés.
La pression au fond de la colonne 10, qui est engendrée par aspiration en 22, ce qui
EMI6.1
r6tf'ninc aussi la température dans la coionne 10, est réglée compte tenu de la chute de pression dans la colonne 10 et dane le condenseur 19. La chaleur cédée dans l'échangeur de chaleur 2 par les gaz de réaction chauds,ne suffit en général @ pour provoquer une séparation totale d'éthylbenzène et de
EMI6.2
tYr'n(), mais un enrichissement considérable en styrène se produit au fond de la colonne 10. Le liquide du fond de la colonna 10 est amené, par la conduite 23 à une distillation sous pression réduite usuelle 24 où le styrène est soutiré
EMI6.3
il l'cxtrlmité inférieure en 26,
par exemple à une température d'environ 85 à 105* 0 et sous pression d'environ 115 à 200 mm t ot 1.'ôthylbenzéne en tête, en 2'. a exemple à une tempé- rature d'environ 30 à 70 0 et sous une pression d'environ 40 à 70mm Hg.
EMI6.4
Lors de la dahydrnsa:lon usuelle 1 i thy,benina on obUcut., un général, un rapport entre 8tyrén0 st ëthfban znc d'environ 38 1 , à tr^ 1 57. En effectuant la déenydro- ,Sn<t ton dnna des fours tubulaires, on a jusqu'à présent main- tenu la fyoction de vapeur d'eau aussi faible que possible.
1 ;.n5 le m41i1nge amené au four de déahydrogénation, on a par conséquent, maintenu un rapport pondéral d'environ 1 : 1,2 entre
EMI6.5
.' t1y }l)Jl< .I'mQ et vapeur d'eau. Le procédé selon l'invention utili.nt mieux la chaleur que les procédés antérieurs, on peut ' '(} r,.im:=r sur le catalyseur, conjointement avec l'thylben- ,.Ù!1')..nssi des quantités relativement plus élevées de vapeur
EMI6.6
et t (,!<lU, ce qui permet en outre d'accroître le degré de la trane-
<Desc/Clms Page number 7>
EMI7.1
formation d'éthylbenzëne en styrène par le catalyseur.
Une plus grande quantité de chaleur devient, d'autre part, alors disponible dans l'échangeur de chaleur 2, et l'on peut alors atteindre une plus forte concentration du styrène dans la colonne 10. Le rapport effectif à utiliser dans les mélan-
EMI7.2
' gss de départ entre la vapeur d'eau et l'éthylbenzènep dépen- dra , dans la plupart des cas, de considérations d'ordre économique.
Si, par exemple, on met en oeuvre un mélange réactionnel composé
EMI7.3
- d'environ 10 à 35 % en poids d'éth)'lrHmzône, - d'environ 12 à 25 % en poids de styrène, - d'environ 45 à 80 % en poids du vapeur d'eau,
EMI7.4
d'environ 0,4 à 0,7 en poids d'hydroi+1.n<, avec des températures d'entrée d'environ 1000 à 350" :: an échange de chaleur entre environ 70' et 95 C, dïn-i l f l:cl;.n".. 1.<.' de chaleur 2, et un édnnge de chaleur avo le mûl±H1'l) dt=r.yl benzène et de styrène amené à la colonne de concentration à à environ 650 C, dans l'échangeur de oha,cura iy, ne sont ffivt"" triez appropriés.
Dans ces conditions, on obtient au fond du la colonne 10 un mélange d'éthylbenzànu et de nàyrànv cc:fpa"- approximativement, - de 10 à C en poids d'6thylbenôno out . de su . 90 % en poids de atyrbns.
Exemple 1
EMI7.5
On traite un Mélange r6Actionnal, obtenu lors de la préparation de styrène, dana un dispositif tel qu repro- duit schëmatiquement sur la ficuru 1. 'or la conduite 1, on amène à l'6changeut 2, par-heure, o4u kg de vapeur d'ubu, 210 kg de styrène, 350 Kg d'6thylterxnc ot ',' Kg de raz non condonsàbles, a une température de 140" C ot sous prcT-on
<Desc/Clms Page number 8>
absolue de 1,5 atm. Ce mélange quitte l'échangeur 2, par la conduite 3, à une température de 74 C. Le mélange réactionnel est donc refroidi et condensé par étapes en dégageant environ 360.000 kcal. Le mélange réactionnel partiellement liquéfié est refroidi davantage, A 60 C, dans l'échangeur de chaleur 4.
Il cède, dans l'échangeur de chaleur 4, par heure, une quantité de chaleur d'environ 7.500 kcal au mélange
EMI8.1
d'6tylbonzène et de styrène qui s'écoule du récipient de sérüration 6 par les conduites 8 et 9, dans la colonne 10.
La fraction, du mélange réactionnel non condensé
EMI8.2
dans les échangeurs de chaleur 2 et 4 passe, con jointemart, avec les gaz, par la conduite 13, au réfrigérant 14. A cet endroit, le mélange réactionnel est refroidi à 24 C, ce qui provoque la condensation de 51 Kg d'eau, de 76,5 Kg de styrène
EMI8.3
et de 114,5 Kg d'éthylbenzëne par heure. Ce mélange est amené, par la conduite 15, dans le récipient de séparation 6. Les gaz non condensables quittent le réfrigérant 14, par la cendui- te 16, à une température de 24 0, saturés des composants du produit de condensation.
Dans le récipient de séparation 6, Les
EMI8.4
produits de condensation des conduites 5 et 1, sont mclangwa et refroidis davantage â 24 Cr Après la séparation des pht808, 640 Ke d'eau s'écoulent, par heure, par la conduite 7. La phase orc=niqus (330 Kg d t thy1benène et 210 Kg de styrène piit, 1<,;urc) ost amenda par la consuitu 8 à l'échangeur de chaleur 4, chauffée dans oelui"oi à environ t 0 et introduite ensuite dans la colonne 10. Sous une pression de 20 mm de Hg en tête du la colonne 10, on soutire de la colonne 10, par heure,
EMI8.5
uoinmo produit de distillation, 180 Kg d'éthylbataène, et, comme ,: !(uid: dû fond, 210 Kg de styrène conjointement avec 150 Kg A'0thylbnzbne.
La quantité de chaleur d'environ 360.000 Kea1,
<Desc/Clms Page number 9>
nécessaire pour cette opération, est soustraite au mélange réactionnel dons l'échangeur de chaleur 2. La concentration de styrène est ainsi élevée de 39 % de styrène dans le liqui- de amené à 58 % de styrène dans le liquide sortant du fond de la colonne sans apport de chaleur étrangère. On ne soumet plus à la post-distillation usuelle 24, comme selon les pro- cédés connus, un mélange d'éthylbenzène et de styrène contenant 39 % de styrène, mais un mélange contenant 58 le* de styrène.
Exemple 2
Si l'on procède comme dans l'exemple 1 et que l'on amène à l'échangeur de chaleur 2, par heure, un mélange réac- tionnel de 800 Kg de vapeur d'eau, de 260 Kg de styrène, de 280 Kg d'éthylbenzène et d'environ 9 Kg de gaz non condensa- bles, à une température de 1400 C, et sous une pression absolue de 1,5 atm., ce mélange, en se refroidissant à 74 C dans l'échangeur de chaleur 2, échange, par heure, 455 000 Kcal avec le circuit du fond de la colonne 10 et le liquide du fond est chauffé à 65 C. Dans ce cas, 260 Kg de styrène et 280 Kg d'éthylbenzène coulent par heure, par la conduite 9, dans la colonne 10. On soutire, par heure, en tête de la colonne 10, comme produit de distillation, 158 Kg d'éthylbenzène et, au fond, 260 Kg de styrène conjointement avec 122 Kg d'éthylben- zène.
Par conséquent, la concentration de styrène est relevée de 48 % à l'entrée à 68 % dans le liquide sortant du fond.
<Desc/Clms Page number 10>
Exemple 3
Si l'on procède comme dans l'exemple 1 et que l'on amène à l'échangeur de chaleur 2, par heure, un mélange réaction- nel de 1.900 Kg de vapeur d'eau, de 300 Kg de styrène et de
240 Kg d'éthylbenzène et d'environ 10 Kg de gaz non condensa- bles,à une température de 140 C et sous une pression de 1,5 atm., ce mélange, en se refroidissant dans l'échangeur de ohleur à 85 C, échange, par heure 810.000 Kcal avec le cir- cuit du fond de la colonne 10 et le liquide du fond est réchauffé à 80 C. Dans ce cas, 300 Kg de styrène et 240 Kg d'éthylben- zène s'écoulent, par heure, par la conduite '9 dans la colonne
10.
On soutire, par heure, au sommet de la colonne, comme produit de distillation, 187 Kg d'éthylbenzène et, au fond,
300 Kg de styrène conjointement avec 53 Kg d'éthylbenzène.
.Par conséquent, la concentration de styrène est relevée de 55 % à 85 % dans le liquide sortant du fond.
<Desc / Clms Page number 1>
having as object: "Treatment of gaseous reaction mixtures, as obtained during the preparation of styrene
<Desc / Clms Page number 2>
The present invention relates to a new process for treating gaseous reaction mixtures, such as are obtained during the preparation of styrene.
It is known to prepare styrene by catalytic dehydrogenation of ethylbenzene in the presence of water vapor between 550 and 680 ° C. Such processes are described, for example, in H. Chlinger, Polystyrol, Berlin, Gôttingen, Heidel. - berg, 1955, pages 21 to 36, or in Groggins, Unit Processes in Organic Synthesis, New York, 5th edition, 1958, pages 537 to
538. Depending on the procedure, various proportions of water vapor and ethylbenzene are used. The dehydrogenation of ethylbenzene is an endothermic reaction. The necessary heat is supplied, either, entirely or partially, by indirect heating of the reaction furnaces with oil or gas, or, directly, in whole or in part, to the using superheated steam.
When the ethylbenzene passes over the catalyst, a gas mixture is obtained containing, alongside styrene and water vapor, considerable quantities of ethylbenzene, the latter generally only being dehydrogenated at a rate of between 35 and 45%. The reaction gases leave the dehydrogenation furnace at a temperature of about 520 to 680 C. It is true that the heat which these gases contain is usually used between this temperature zone. temperature and about 3400 C, sometimes also up to 140 C by heat exchange, for heating or evaporation
<Desc / Clms Page number 3>
EMI3.1
respectively water vapor ot do 1, 'tthylbenxnc introduced into the reactor.
On the other hand, the use of the calorific capacity, in 1 <* moaum where it is likely to be exploited by cooling to temperatures below 1400 0, and in particular of the heat of condensation of the components. condansableu dos reaction mixtures in the vapor state, raises ditri .... cultaSt According to known methods, these mdloncuD rs = ct, onno .; are thus cooled indirectly in a r6 ± riirùnt with water or with Rir with a view to the separation of the liquid fractions.
In a separation vessel, for example a Florentine SUV, the water is separated from the mixture of ethyl bonzèno and 5tyrnc and
EMI3.2
is then
EMI3.3
This milangersoutnis to the i rac: .. otrt distillation, This p% 'ocÓdG is not satisfactory from the point of view of the (> economy; 1. <: sJkcr mique.
According to an improved variant of co proc, (I, c7n first cooled the reaction mixture, in the state of V "pl.r containing ethylbenzene, styron and steam; the vau, until at temperatures close to the cotidinisation tumpératuru of the reaction mixture given for the comp: rim state, then it was compressed to raise the tomptirature of condont; 4til ,,;. w According to this process, the heat sensitive to Temperatures below 310 or 1400 C, respectively .. and the heat of condensation can be recovered in uno larl ,, (,, m suru in the form of vapor under pressure. In addition, it has also already been proposed to use the directly compressed reductionnol mixture for heating the evaporators during the distillation of 1Lhy.banxna.
The disadvantage of these methods is however that they require to compress the m61GnBG r actuionnl.1 '], in the state of vapor one expends additional energy.
Now, it has been found that these mixtures r4ucL1onDula in the state of vapor. such as those obtained during the prúpul'oL; 1on of
<Desc / Clms Page number 4>
EMI4.1
5 \> Yl'T! by passing ethylbenzeno through catalysts in; ry = 4 â (. of water vapor and which have, n leaving the dehydrogenation zone, a temperature of about
EMI4.2
20 to 6800 0. possibly lowered juaquy to 1400 C after, '.. a,.; Merat prior by heat exchange, can be
EMI4.3
j:;. ; the way even more favorablep from the point of view of 1.:-c.t"T ;! thermal, than according to the procedures so far.
<-.-. 't;' -n using sensible heat and condensation ... Mixed Fractionals, by heat exchange with the liquid of ethylbenzene and styrene obtained after 1 ion of the condensable components of the mixture
EMI4.4
= r = .3n.E = â, ot after separation of water, to increase, 1 ') a: .stillBtion, preferably immediately, the concentration of .5tyrbne in this mixture of ethylbenzene and styrene .
The method will be explained below, by way of example, with the aid of a schematic representation as shown in FIG. 1 attached.
EMI4.5
The mixture of ethylbenzene, styrene and water vapor containing the hydrogen formed during the dehydrogenation of ethylbenzene, which can be already cooled by heat exchange, for example to 140 C, or even to temperatures even lower, but has not yet given off its heat of condensation.
EMI4.6
s <ion and is subjected to an absolute pressure of 1.1 to 2e5 of pruCcî'cnca of 1 ,, to 1.5 atm. abs., is brought, through line 1 to a heat circuit 2 in which it is further cooled, For example to about 95 ° C. or even to temperatures pj 11: t-: f "H, W by releasing heat sensible and heat of condensation
EMI4.7
1, at.;> T <, 1. '* .: condensed fractions of the reaction mixture, by- .. "\"' "for line 3 # at exchanger 4 and are then, '.!;
more, eg at about 600 ° C or at,; .> ,, 4> ..:> ur s even lower, and brought, by line 5 ,,
<Desc / Clms Page number 5>
to the separation vessel 6. The fractions of the reaction mixture not condensed in the heat exchangers 2 and 4, saturated with ethylbenzene, styrene and water vapor, are brought, via line 13, to condenser 14.
The product of condensation, separated at this point, by cooling with a foreign fluid, for example water or air, is also supplied, via line 15,
EMI5.1
in the separation vessel 6 which may further comprise nie. additional refrigeration. Waste gases, main-
EMI5.2
ment of 1! hydroene, leave the refrigerant 14 through line 16. The pressure in heat exchangers 2 and 4 is determined primarily by the way in which the waste gases from line 16 are subsequently conducted. The condensation product is divided. , in the separation vessel 6, of an organic layer consisting essentially of
EMI5.3
in ethylbenzene and styrene and an aqueous layer which is drawn by 7.
The organic phase reaches, through line 8,
EMI5.4
the heat exchanger 4 where it is heated and oat al.; 1
EMI5.5
then by line 9, at column 10 .. Duno cotte colonno, g'effectua all reduced prtn10n, by free entro 15 and somia, of Hl "preferably between 20 and 40 nun do IIg, where the o6plH'n1iion of the major part of the ethylbenzane top and an enrichment of the content, styrene at the base. The heat required for column 10 is provided by heat exchange between
EMI5.6
the bottom liquid and the reaotionnol mixture in 1. ' Heat 2 and the bottom liquid recycled through the pipes
EMI5.7
11 and 12.
The vapors, consisting mainly of overhead alkylbenzene / column 10, are fed through line 18, 1 to a condenser 19 and, in art, returned through line 20, as reflux, to column 10, at part withdrawn as products through line 21. Column 10 is packed according to the temperature and pressure conditions given at the top and at the bottom. For example, temperatures of 25 to 40 C at the head
EMI5.8
and 60 ° C to 75 ° C at the bottom and corresponding pressures; J
<Desc / Clms Page number 6>
these temperatures, that is to say 15 to 40 mm of Hg at the top and 40 to 80 mm of Hg at the bottom, and column trays causing no more than 2 mm Hg of pressure drop per tray have proven to be appropriate.
The pressure at the bottom of column 10, which is generated by suction at 22, which
EMI6.1
In addition, the temperature in column 10 is regulated taking into account the pressure drop in column 10 and in condenser 19. The heat released into heat exchanger 2 by the hot reaction gases is not sufficient. general @ to cause complete separation of ethylbenzene and
EMI6.2
tYr'n (), but a considerable enrichment in styrene occurs at the bottom of column 10. The liquid at the bottom of column 10 is brought, via line 23 to a usual reduced pressure distillation 24 where the styrene is withdrawn.
EMI6.3
it is the lower part at 26,
for example at a temperature of about 85 to 105 ° 0 and under pressure of about 115 to 200 mm t ot 1.Othylbenzene at the top, in 2 '. For example at a temperature of about 30 to 70 0 and under a pressure of about 40 to 70mm Hg.
EMI6.4
During the dahydrnsa: the usual lon 1 i thy, benina on obUcut., A general, a ratio between 8tyrén0 st ëthfban znc of about 38 1, to tr ^ 1 57. By performing the deenydro-, Sn <t ton dnna des Tube furnaces, the water vapor fyoction has hitherto been kept as low as possible.
1; .n5 the mixture fed to the deahydrogenation furnace, therefore, a weight ratio of about 1: 1.2 between
EMI6.5
. ' t1y} l) Jl <.I'mQ and water vapor. The process according to the invention uses heat better than the previous processes, it is possible '' (} r, .im: = r on the catalyst, together with ethylben-, .Ù! 1 ') .. nssi relatively higher amounts of steam
EMI6.6
and t (,! <lU, which further increases the degree of transport
<Desc / Clms Page number 7>
EMI7.1
formation of ethylbenzene to styrene by the catalyst.
On the other hand, a greater quantity of heat becomes available in the heat exchanger 2, and a higher concentration of the styrene can then be achieved in the column 10. The effective ratio to be used in the mixtures
EMI7.2
The starting rate between water vapor and ethylbenzene will, in most cases, depend on economic considerations.
If, for example, a reaction mixture consisting of
EMI7.3
- about 10 to 35% by weight of eth) 'lrHmzone, - about 12 to 25% by weight of styrene, - about 45 to 80% by weight of water vapor,
EMI7.4
from about 0.4 to 0.7 by weight of hydrol + 1.n <, with inlet temperatures of about 1000 to 350 ":: an heat exchange between about 70 'and 95 C, dïn- i lfl: cl; .n ".. 1. <. ' of heat 2, and a heat ednge with the mul ± H1'l) dt = r.yl benzene and styrene brought to the concentration column at about 650 C, in the oha exchanger, cura iy, are not ffivt "" sort appropriate.
Under these conditions, there is obtained at the bottom of the column 10 a mixture of ethylbenzanu and nitrogen cc: fpa "- approximately - from 10 to C by weight of ethyl benzene or of over 90% by weight of atyrbns.
Example 1
EMI7.5
An Actionnal Mixture, obtained during the preparation of styrene, is treated in a device such as shown diagrammatically on the ficuru 1. 'Or the pipe 1, we bring to the exchanger 2, per hour, o4u kg of steam of ubu, 210 kg of styrene, 350 Kg of ethylterxnc ot ',' Kg of non-condonable raz, at a temperature of 140 "C ot under prcT-on
<Desc / Clms Page number 8>
absolute 1.5 atm. This mixture leaves exchanger 2, via line 3, at a temperature of 74 ° C. The reaction mixture is therefore cooled and condensed in stages, releasing approximately 360,000 kcal. The partially liquefied reaction mixture is further cooled to 60 C in heat exchanger 4.
It transfers, in heat exchanger 4, per hour, a quantity of heat of approximately 7,500 kcal to the mixture
EMI8.1
of ethylbonzene and styrene which flows from the seruration vessel 6 through lines 8 and 9, in column 10.
The fraction, of the uncondensed reaction mixture
EMI8.2
in the heat exchangers 2 and 4 passes, together with the gases, through line 13, to the condenser 14. At this point, the reaction mixture is cooled to 24 C, which causes the condensation of 51 kg of water , 76.5 Kg of styrene
EMI8.3
and 114.5 kg of ethylbenzene per hour. This mixture is fed through line 15 into separation vessel 6. The non-condensable gases leave condenser 14, through ash 16, at a temperature of 240, saturated with the components of the condensation product.
In the separation vessel 6, the
EMI8.4
Condensation products from lines 5 and 1 are mclangwa and further cooled to 24 Cr After the separation of the pht808, 640 Ke of water flows, per hour, through line 7. The orc = niqus phase (330 Kg dt thy1benène and 210 kg of styrene piit, 1 <,; urc) ost amended by consuitu 8 to the heat exchanger 4, heated in it to about t 0 and then introduced into column 10. Under a pressure of 20 mm of Hg at the top of column 10, from column 10 is withdrawn per hour,
EMI8.5
uoinmo distillation product, 180 Kg of ethylbataene, and, like:! (uid: due to the bottom, 210 Kg of styrene together with 150 Kg of ethylbnzbne.
The amount of heat of about 360,000 Kea1,
<Desc / Clms Page number 9>
necessary for this operation, is subtracted from the reaction mixture in the heat exchanger 2. The styrene concentration is thus raised from 39% styrene in the liquid supplied to 58% styrene in the liquid leaving the bottom of the column. without input of extraneous heat. A mixture of ethylbenzene and styrene containing 39% styrene is no longer subjected to the usual post-distillation 24, as according to known methods, but a mixture containing 58% of styrene.
Example 2
If one proceeds as in Example 1 and feeds to heat exchanger 2, per hour, a reaction mixture of 800 kg of water vapor, 260 kg of styrene, 280 Kg of ethylbenzene and about 9 Kg of non-condensable gases, at a temperature of 1400 C, and under an absolute pressure of 1.5 atm., This mixture, cooling down to 74 C in the heat exchanger. heat 2, exchange, per hour, 455,000 Kcal with the bottom circuit of column 10 and the bottom liquid is heated to 65 C. In this case, 260 kg of styrene and 280 kg of ethylbenzene flow per hour, by line 9, in column 10. Is withdrawn per hour, at the top of column 10, as distillation product, 158 kg of ethylbenzene and, at the bottom, 260 kg of styrene together with 122 kg of ethylbenzene .
Consequently, the styrene concentration is increased from 48% at the inlet to 68% in the liquid leaving the bottom.
<Desc / Clms Page number 10>
Example 3
If the procedure is as in Example 1 and feeds to heat exchanger 2, per hour, a reaction mixture of 1900 kg of water vapor, 300 kg of styrene and
240 Kg of ethylbenzene and about 10 Kg of non-condensable gas, at a temperature of 140 C and under a pressure of 1.5 atm., This mixture, while cooling in the heat exchanger to 85 C , exchange, per hour 810,000 Kcal with the bottom circuit of column 10 and the bottom liquid is reheated to 80 C. In this case, 300 Kg of styrene and 240 Kg of ethylbenzene flow, by hour, by line '9 in the column
10.
One withdraws, per hour, at the top of the column, like product of distillation, 187 kg of ethylbenzene and, at the bottom,
300 Kg of styrene together with 53 Kg of ethylbenzene.
As a result, the styrene concentration is increased from 55% to 85% in the liquid coming out of the bottom.