PL173826B1 - Sposób wytwarzania monoalkilobenzenów, a zwłaszcza kumenu i etylobenzenu - Google Patents

Abstract

1. Sposób wytwarzania monoalkilobenzenów, a zwłaszcza kumenu i etylobenzenu, przebiegający w dwóch etapach, przez działanie w pierwszym etapie węglowodoru olefinowego na benzen w obecności ciekłego kompleksu chlorku glinu z węglowodorami alkiloaromatycznymi w temperaturze 70-130°C, pod ciśnieniem normalnym lub niewielkim nadciśnieniem, wydzielenie monoalkilobenzenu, frakcji polialkilobenzenowej i nieprzereagowanego benzenu, znamienny tym, że wydestylowaną z mieszaniny poreakcyjnej pierwszego etapu frakcję polialkilobenzenową, w drugim etapie poddaje się w osobnym reaktorze, w obecności stałego chlorku glinu, w temperaturze 50-120°C, w czasie 5-120 minut, działaniu benzenu zawierającego wodę w ilości 50-500 mg/kg, w stosunku wagowym frakcja polialkilobenzenowa : benzen 0,1 do 0,5, następnie otrzymany produkt poddaje się odstawaniu, po czym górną warstwę węglowodorową w ilości co najmniej 50% objętościowych łączy się z alkilatem z pierwszego etapu i przerabia dalej w znany sposób, zaś dolną warstwę, zawierającą ciekły kompleks chlorku glinu, kieruje się jako katalizator do reaktora alkilacji.

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób alkilacji węglowodorów aromatycznych olefinami C2-C3 przy użyciu chlorku glinu jako katalizatora prowadzący do otrzymywania monoalkilobenzenów, zwłaszcza kumenu i etylobenzenu.

W znanych rozwiązaniach technologicznych proces alkilacji benzenu olefinami przy użyciu chlorku glinu jako katalizatora alkilacji prowadzi się w ten sposób, że do przepływowego, kolumnowego reaktora alkilacji wprowadza się benzen, węglowodór olefinowy, frakcję polialkilobenzenową oraz katalizator w postaci stałego chlorku glinu lub ciekłego kompleksu przygotowanego poza reaktorem alkilacji z chlorku glinu i węglowodorów alkiloaromatycznych, zwłaszcza polialkilobenzenów wydzielonych destylacyjnie z produktów alkilacji. Reakcja przebiega w fazie ciekłej pod normalnym lub nieznacznie zwiększonym ciśnieniem w temperaturze wrzenia mieszaniny reakcyjnej, zaz.wyczaj nie przekraczającej 130°C.

173 826

Otrzymany produkt alkilacji, zawierający około 55% wagowych nieprzereagowanego benzenu, około 35% wagowych monoalkilobenzenów i około 10% wagowych polialkilobenzenów, wraz z kompleksem katalitycznym odprowadzany jest z reaktora alkilacji do odstojnika, gdzie po oddzieleniu kompleksu chlorku glinu, poddawanyjest neutralizacji roztworem wodnym ługu sodowego, myciu wodą, a następnie destylacji z wydzielaniem benzenu, monoalkilobenzenu stanowiącego produkt oraz frakcji polialkilobenzenowej zawierającej do procesu alkilacji.

Według polskiego opisu patentowego nr 126 095 proces alkilacji benzenu węglowodorem olefinowym prowadzi się dwustopniowo. W pierwszym stopniu do reaktora alkilacji (alkilatora) wprowadza się benzen, węglowodór olefinowy oraz ciekły kompleks katalityczny chlorku glinu. Otrzymana mieszanina reakcyjna odprowadzana jest z alkilatora do odstojnika. Po odstaniu, kompleks katalityczny zawracany jest do alkilatora, a alkilat po myciu ługiem sodowym i wodą, poddawany jest rozdestylowaniu na benzen, monoalkilobenzen i frakcję polialkilobenzenową.

W drugim etapie do osobnego reaktora transalkilacji podawana jest frakcja polialkilobenzenowa, benzen w ilości od dwu do sześciokrotnego nadmiaru w stosunku do polialkilobenzenów, ciekły kompleks katalityczny chlorku glinu oraz węglowodór olefinowy w ilości od 0,05 do 0,2 mola na mol benzenu, gdzie w temperaturze 70-130°C zachodzi reakcjatransalkilacji, w wyniku której otrzymuje się produkt o składzie zbliżonym do alkilatu otrzymywanego w pierwszym etapie. Produkt ten po oddzieleniu warstwy kompleksu chlorku glinu, łączy się z alkilatem i przerabia dalej w znany sposób.

Powyższe rozwiązanie pozwala wprawdzie na skrócenie czasu reakcji w stosunku do dotychczas stosowanych procesów z zawrotem polialkilobenzenów, jednakże z powodu tego, że reakcja transalkilacji prowadzona jest w obecności olefiny, selektywność procesu jest stosunkowo niska. Poza tym zużycie chlorku glinu w powyższym procesie jest wyższe w porównaniu do znanych procesów alkilacji benzenu olefinami, ponieważ w obydwu etapach procesu stosuje się obok kompleksu obiegowego, świeży kompleks katalityczny chlorku glinu.

Pozbawionym powyższych wadjest proces wytwarzania monoalkilobenzenów prowadzony sposobem według wynalazku. W rozwiązaniu będącym przedmiotem wynalazku, proces alkilacji benzenu węglowodorami olefinowymi prowadzi się w dwu etapach w sposób następujący: w etapie pierwszym do reaktora alkilacji wprowadza się benzen suchy o zawartości wody poniżej 50 mg/kg, węglowodór olefinowy oraz ciekły kompleks katalityczny chlorku glinu z węglowodorami alkiloaromatycznymi. Ilość wprowadzanego benzenu do procesu alkilacji przebiegającego w temperaturze 70-130°C jest tak dobrana, aby stosunek molowy olefiny do benzenu wynosił 0,2-0,6. Mieszaninę reakcyjną wyprowadza się w górnej części alkilatora do odstojnika, a następnie po ewentualnym wydzieleniu się warstwy kompleksu katalitycznego, który zawraca się do reaktora alkilacji, kwaśny alkilat schładza się do temperatury około 50°C i po neutralizacji, myciu wodą poddaje się destylacji z wydzieleniem monoalkilobenzenu stanowiącego produkt, frakcji polialkilobenzenowej oraz nieprzereagowanego benzenu, który zawraca się do procesu alkilacji.

W drugim etapie, który stanowi istotę wynalazku frakcję polialkilobenzenową po zmieszaniu z mokrym benzenem w stosunku wagowym 0,1-0,5, korzystnie 0,15-0,25, poddaje się w oddzielnym reaktorze w temperaturze 50-120°C, korzystnie 60-80°C reakcji transalkilacji w obecności stałego chlorku glinu. Benzen mokry powinien zawierać rozpuszczoną w nim wodę w ilości 50-500 mg/kg, korzystnie 100-200 mg/kg, a czas przebywania mieszaniny reakcyjnej w reaktorze transalkilacji wynosi 10-120 minut, korzystnie 30-60 minut. Otrzymaną ciekłą mieszaninę reakcyjną poddaje się następnie odstawaniu w odstojniku, gdzie następuje rozdzielenie warstwy węglowodorowej od warstwy wytworzonego ciekłego kompleksu katalitycznego chlorku glinu. Górną warstwę węglowodorową w ilości 50-90%; objętościowych o składzie zbliżonym do alkilatu wytwarzanego w pierwrszym etapie, kieruje się bezpośrednio do odstojnika alkilatu i przerabia dalej razem z alkilatem w znany sposób, natomiast dolną warstwę wytworzonego ciekłego kompleksu chlorku glinu, kieruje się jako katalizator do reaktora alkilacji (do pierwszego etapu).

W celu zwiększenia wydajności i selektywności procesu transalkilacji korzystnie jest poddawać reakcji transalkilacji frakcję polietylobenzenową wrzącą poniżej temperatury 1804

173 826

230°C, najlepiej 200-215°C oraz frakcję poliizopropylobenzenową wrzącą poniżej temperatury 210-320°C korzystnie 215-230°C, przy czym frakcja polietylobenzenowa i poliizopropylobenzenowa nie powinny zawierać wody w ilości powyżej 300 mg/kg.

Korzystnie jest również dla zwiększenia wydajności procesu alkilacji benzenu etylenem lub propylenem, nadmiar frakcji polialkilobenzenowej wprowadzać do reaktora alkilacji lub do odstojnika alkilatu, oraz wydzielony w odstojniku alkilatu częściowo zużyty kompleks chlorku glinu, zawracać do reaktora alkilacji lub wyprowadzać razem z alkilatem do neutralizacji i mycia wodą.

Dla podwyższenia efektywności i wydajności procesu alkilacji, korzystnie jest także warstwę węglowodorową otrzymaną w procesie transalkilacji, łączyć z alkilatem wychodzącym w alkilatora i poddawać odstawaniu, myciu wodą, neutralizacji, ponownemu myciu wodą, a następnie destylacji oraz warstwę ciekłego kompleksu chlorku glinu mieszać wstępnie ze strumieniem benzenu suchego, a następnie otrzymaną mieszaninę przesyłać do dolnej części reaktora alkilacji.

Przykład I. Do reaktora kolumnowego wprowadza się 27 t/h benzenu suchego, zmieszanego z kompleksem katalitycznym chlorku glinu z węglowodorami poliizopropylobenzenowymi oraz 4,5 t/h propylenu i prowadzi się alkilację w temperaturze 110°C i przy średnim czasie przebywania mieszaniny reakcyjnej wynoszącym 20 min. Produkt alkilacji zawierający 58,3% benzenu, 31,5% kumenu oraz 9,0% poliizopropylobenzenów, głównym diizopropylobenzenów, kierowany jest do odstojnika katalizatora, a następnie do węzła neutralizacji ługiem sodowym i mycia wodą oraz destylacyjnego rozdziału produktów. Wydestylowaną z pozostałości po oddestylowaniu benzenu i kumenu frakcję poliizopropylobenzenową wprowadza się w ilości 2,8 t/h do osobnego reaktora, do którego wprowadza się też 5,6 t/h benzenu, zawierającego wodę w ilości 100 mg/kg. W obecności 60 kg/h bezwodnego chlorku glinu w temperaturze 65°C i przy średnim czasie przebywania mieszaniny w reaktorze wynoszącym 1 godz. zachodzi reakcja transalkilacji i tworzenia kompleksu katalitycznego chlorku glinu. Otrzymany z reaktora produkt poddaje się odstawaniu w odstojniku, gdzie otrzymuje się dolną warstwę, zawierającą kompleks katalityczny chlorku glinu oraz górną warstwę węglowodorową zawierającą 54% benzenu, 35,9% kumenu oraz 10,1% polialkilobenzenów. Warstwę dolną w ilości 1 t/h, zawierającą ciekły kompleks katalityczny chlorku glinu łączy się z benzenem suchym podawanym do reaktora alkilacji, natomiast warstwę węglowodorową w ilości 7,4 t/h wprowadza się do odstojnika katalizatora, gdzie poddawana jest odstawaniu razem a alkilatem wyprowadzanym z reaktora alkilacji w temperaturze 90°C i przy średnim czasie przebywania mieszaniny w odstojniku wynoszącym 30 min. Z odstojnika otrzymuje się 40,4 t/h alkilatu zawierającego 56,1% benzenu, 35,4% kumenu oraz 7,2% poliizopropylobenzenów, który poddaje się myciu wodą, neutralizacji ługiem sodowym, ponownemu myciu wodą, a następnie rozdestylowaniu na nieprzereagowany benzen, izopropylobenzen, frakcję poliizopropylobenzenową oraz pozostałość.

Przykład II. Do reaktora kolumnowego wprowadza się 26 t/h benzenu suchego o zawartości wody poniżej 50 mg/kg, zmieszanego z kompleksem katalitycznym chlorku glinu z węglowodorami poliizopropylobenzenowymi oraz 3,5 t/h etylenu i prowadzi się alkilację w temperaturze 100°C i przy średnim czasie przebywania mieszaniny reakcyjnej wynoszącym 20 min. Produkt alkilacji zawierający 60,2% benzenu, 30,7% etylobenzenu oraz 9,1% polietylobenzenów, kierowany jest do odstojnika katalizatora, a następnie do neutralizacji ługiem sodowym, mycia wodą i destylacyjnego rozdziału produktów. Wydestylowaną z pozostałości po oddestylowaniu benzenu i etylobenzenu frakcję polietylobenzenową w ilości 2,9 t/h i 6 t/h benzenu mokrego zawierającego wodę w ilości 150 mg/kg wprowadza się do osobnego reaktora. W obecności 70 kg bezwodnego stałego chlorku glinu w temperaturze do 65°C i przy średnim czasie przebywania mieszaniny w reaktorze wynoszącym 1 godz. zachodzi reakcja transalkilacji. Otrzymany z reaktora produkt poddaje się odstawaniu w odstojniku, gdzie otrzymuje się dolną warstwę, zawierającą ciekły kompleks katalityczny chlorku glinu oraz górną warstwę węglowodorową zawierającą 58,4% benzenu, 31,5% etylobenzenu oraz 10,1% polialkilobenzenów. Warstwę dolną, w ilości 1 t/h, zawierającą kompleks katalityczny chlorku glinu, łączy się z benzenem suchym podawanym do reaktora alkilacji, natomiast górną warstwę węglowodorową

173 826 w ilości 7,9 t/h wprowadza się do odstojnika katalizatora, gdzie poddaje się ją odstawaniu razem z alkilatem wyprowadzanym z reaktora alkilacji w temperaturze 90°C i przy średnim czasie przebywania mieszaniny w odstojniku wynoszącym 30 min. Z odstojnika otrzymuje się 38,4 t/h alkilatu zawierającego 57,8% benzenu, 34,6% etylobenzenu oraz 7,6% polietylobenzenów, który poddaje się myciu wodą, neutralizacji ługiem sodowym, ponownemu myciu wodą, a następnie rozdestylowaniu na nieprzereagowany benzen, etylobenzen, frakcję polietylobenzenową oraz pozostałość.

173 826

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz.

Cena 2,00 zł

Claims (8)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób wytwarzania monoalkilobenzenów, a zwłaszcza kumenu i etylobenzenu, przebiegający w dwóch etapach, przez działanie w pierwszym etapie węglowodoru olefmowego na benzen w obecności ciekłego kompleksu chlorku glinu z węglowodorami alkiloaromatycznymi w temperaturze 70-130°C, pod ciśnieniem normalnym lub niewielkim nadciśnieniem, wydzielenie monoalkilobenzenu, frakcji polialkilobenzenowej i nieprzereagowanego benzenu, znamienny tym, że wydestylowaną z mieszaniny poreakcyjnej pierwszego etapu frakcję polialkilobenzenową, w drugim etapie poddaje się w osobnym reaktorze, w obecności stałego chlorku glinu, w temperaturze 50-120°C, w czasie 5-120 minut, działaniu benzenu zawierającego wodę w ilości 50-500 mg/kg, w stosunku wagowym frakcja polialkilobenzenową: benzen 0,1 do 0,5, następnie otrzymany produkt poddaje się odstawaniu, po czym górną warstwę węglowodorową w ilości co najmniej 50% objętościowych łączy się z alkilatem z pierwszego etapu i przerabia dalej w znany sposób, zaś dolną warstwę, zawierającą ciekły kompleks chlorku glinu, kieruje się jako katalizator do reaktora alkilacji.
2. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że czas przebywania mieszaniny w reaktorze w drugim etapie wynosi 30-60 minut.
3. 3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że temperatura reakcji w drugim etapie procesu wynosi 60-80°C.
4. 4. Sposób według zastrz 1, znamienny tym, że benzen zawiera wodę w ilości 100-200 mg/kg.
5. 5. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że frakcję polialkilobenzenową miesza się z zawierającym wodę benzenem w stosunku wagowym od 0,15 do 0,25.
6. 6. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że dolną warstwę ciekłego kompleksu chlorku glinu miesza się ze strumieniem benzenu i otrzymaną mieszaninę kieruje się do reaktora alkilacji.
7. 7. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że działaniu mokrego benzenu w obecności stałego chlorku glinu poddaje się frakcję polietylobenzenową wrzącą poniżej temperatury 215°C i zawierającą wodę w ilości poniżej 300 mg/kg.
8. 8. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że działaniu mokrego benzenu w obecności stałego chlorku glinu poddaje się frakcję poliizopropylobenzenową wrzącą poniżej temperatury 230°C i zawierającą wodę w ilości poniżej 300 mg/kg.