Спосіб виготовлення рідинного каталізаторного комплексу хлориду алюмінію, переважно з бензольними вуглеводнями, та установка для його здійснення

1 Спосіб виготовлення рідинного катал ізаторного комплексу хлориду алюмінію, переважно з бензольними вуглеводнями, шляхом подачі сухого хлориду алюмінію, алкілбензольної фракції, бензолу і активатора типу води або хлористого алкілу з наступним утворенням катал ізаторного комплексу в реакторі при температурі від 30°С до 60°С, який відрізняється тим, що попередньо сухий хлорид алюмінію розчиняють в алкілбензольній фракції, а активатор розчиняють у бензолі, після чого подають одержані розчини в реактор за заданим співвідношенням з наступним утворенням катал ізаторного комплексу в режимі висхідного прямотоку 2 Спосіб за п 1, який відрізняється тим, що розчинені хлорид алюмінію в алкілбензольній фракції і активатор у бензолі подають у реактор безперервно або порційно в міру необхідності для Винахід відноситься до нафтохімічної промисловості, а саме, до виготовлення рідинного каталізаторного комплексу хлориду алюмінію з бензольними вуглеводнями за умов використання води або хлористих алкілів як активаторів каталізаторного комплексу Відомий спосіб / 1 / виготовлення рідинного каталізаторного комплексу хлориду алюмінію з наступного використання виготовленого каталізаторного комплексу 3 Спосіб за пп 1 або 2, який відрізняється тим, що задане співвідношення розчинів, що подають в реактор, беруть за мольним співвідношенням активатора до хлориду алюмінію в межах від 0,4 до 0,9 4 Установка для здійснення способу виготовлення рідинного каталізаторного комплексу хлориду алюмінію, переважно з бензольними вуглеводнями, яка містить технологічно взаємопов'язані між собою вузли подачі сухого хлориду алюмінію, алкілбензольної фракції, бензолу та активатора типу води або хлористого алкілу і реактор з технологічними штуцерами, яка відрізняється тим, що вона додатково містить вузли розчинення сухого хлориду алюмінію в алкілбензольній фракції і активатора в бензолі у вигляді ємностей з обігрівальними порожнинами і мішалками, поєднаними з реактором, виконаним у вигляді колони з циліндричним корпусом, обхоплюючим вертикально розташовану трубчатку, і прилеглої до нижньої основи трубчатки циліндричної камери з розподільними трубчастими соплами, СПІВВІСНО розташованими по відношенню до труб трубчатки, і розташовану під циліндричною камерою вхідну камеру, а також вихідну камеру з боку верхньої частини циліндричного корпуса колони, при цьому циліндрична камера виконана з технологічним штуцером, тангенціально розташованим по відношенню до її корпуса бензольними вуглеводнями, використовуваний в умовах лабораторних досліджень, який полягає в тому, що сухий хлорид алюмінію оброблюють при перемішуванні і підігріві при температурі від ЗО до 60°С з алкілбензолами і бензолом у присутності води або хлористих алкілів як активаторів каталізаторного комплексу Найбільш близьким за технічною сутністю й О і со Ю 53747 ефектом, що досягається, є спосіб /2/ /прототип/ виготовлення рідинного каталізаторного комплексу хлориду алюмінію з бензольними вуглеводнями, який полягає в тому, що сухий хлорид алюмінію, алкілбензольну фракцію, бензол і воду подають безпосередньо в реактор, де оброблюють при перемішуванні і підігріві при температурі від 50 до 60°С, причому воду подають в реактор у КІЛЬКОСТІ 2% від КІЛЬКОСТІ сухого хлориду алюмінію, що відповідає мольному співвідношенню води до хлориду алюмінію, рівному 0,15 Відома лабораторна установка /1/ виготовлення рідинного каталізаторного комплексу хлориду алюмінію з бензольними вуглеводнями, що включає реактор, конструктивно виконаний у формі скляної кулястої колби з горловинами, обладнаного пропелерною мішалкою і розміщеного у водяній бані з електропідігрівом Найбільш близькою за технічною сутністю й ефектом, що досягається, є установка 121 для виготовлення рідинного каталізаторного комплексу хлориду алюмінію з бензольними вуглеводнями /прототип/, що включає технологічно взаємопов'язані між собою вузли подачі сухого хлориду алюмінію, алкіл бензольно і фракції, бензолу і води і реактор, що являє собою ємкість з мішалкою, обладнану підігрівальною порожниною та технологічними штуцерами Недоліком аналогу і прототипу способу й установки є високі витрати хлориду алюмінію та активатору, загазованість довкілля і корозійний знос обладнання Високі витрати хлориду алюмінію та активатору пояснюються тим, що існуючі способи і установки не забезпечують рівномірного розподілення активатору серед сухого хлориду алюмінію за заданим мольним співвідношенням Це обумовлює формування локальних зон зі збитковою КІЛЬКІСТЮ активатору За таких умов використання води як активатору призводить до поглибленого гідролізу частини хлориду алюмінію з утворенням неактивних основних солей, а при використанні хлористого алкілу як активатору це викликає протікання його побічних реакцій з невиправданим утворенням алкілбензолів, У тому й іншому випадку утворений хлористий водень, зважаючи на підвищену температуру в зоні реакції, легко дегазується з рідинного каталізаторного комплексу і втрачається Підвищені витрати хлориду алюмінію та активаторів обумовлюються також використанням в установці неоптимальної конструкції реактора, якою є апарат з мішалкою Такий реактор працює в режимі, близькому до режиму ідеального змішування А це означає, що вірогідність повторних зіткнень молекул активатору з молекулами хлориду алюмінію є високою Таким чином, цей реактор не гарантує проходження процесу взаємодії води як активатору з хлоридом алюмінію без поглибленого його гідролізу Під час роботи такого реактора рідинний каталізаторний комплекс відбирається з нижньої його частини, а хлорид водню та пари бензолу накопичуються у верхній частині Звідки через нещільності ці останні дегазуються в довкілля, що призводить до їх втрат, загазованості довкілля та корозії обладнання Окрім того, виготовлений рідинний каталізаторний комплекс при зберіганні у реакторі "старіє", втрачає свою активність у результаті побічних реакцій Це також призводить до підвищених витрат хлориду алюмінію при виготовленні каталізаторного комплексу В основу винаходу поставлена технічна задача удосконалення способу виготовлення рідинного каталізаторного комплексу хлориду алюмінію з бензольними вуглеводнями шляхом створення умов для забезпечення рівномірного розподілення активатору серед хлориду алюмінію при заданім мольнім співвідношенні, а також створення умов, що виключають можливість зниження активності виготовленого комплексу до його використання Це дозволяє більш ефективно здійснити реакційний процес утворення рідинного каталізаторного комплексу, знижуючи витрати хлориду алюмінію та активатору, загазованість довкілля та корозію обладнання В основу винаходу поставлена задача удосконалення установки для виготовлення рідинного каталізаторного комплексу хлориду алюмінію з бензольними вуглеводнями шляхом використання вузлів розчинення сухого хлориду алюмінію в алкілбензольній фракції і розчинення активатору в бензолі, а також реактора оптимальної конструкції, необхідних для забезпечення умов рівномірного розподілення активатору серед хлориду алюмінію за заданим мольним співвідношенням, і створення умов, які виключають можливість зниження активності виготовленого каталізаторного комплексу до його використання, що дозволяє здійснити процес виготовлення комплексу з мінімальними витратами хлориду алюмінію та активатору, знизити загазованність довкілля та зменшити корозію обладнання Поставлена технічна задача рішається тим, що в способі виготовлення рідинного каталізаторного комплексу хлориду алюмінію з бензольними вуглеводнями шляхом подачі сухого хлориду алюмінію, алкіл бензольно і фракції, бензолу і активаторів типу води або хлористого алкілу з наступним утворенням каталізаторного комплексу в реакторі при температурі від ЗО до 60°С попередньо сухий хлорид алюмінію розчинюють в алкілбензольній фракції, а активатор розчинюють у бензолі, після чого подають одержані розчини в реактор за заданим співвідношенням з наступним утворенням каталізаторного комплексу в режимі висхідного прямотоку При цьому розчинені хлорид алюмінію в алкілбензольній фракції й активатор типу води або хлористого алкілу в бензолі подають у реактор безперервно або порційно в міру необхідності для наступного використання виготовленого каталізаторного комплексу Задане співвідношення подаваних у реактор розчинів беруть за мольним співвідношенням активатору до хлориду алюмінію в межах від 0,4 до 0,9 Саме мольне співвідношення активатору і хлориду алюмінію в межах від 0,4 до 0,9 дозволяє оптимально активізувати каталізаторний комплекс хлориду алюмінію з бензольними вуглеводнями і сприяє, таким чином, зниженню витрат хлориду 53747 алюмінію на виготовлення рідинного катал ізаторного комплексу При здійсненні способу виготовлення рідинного каталізаторного комплексу хлориду алюмінію за мольним співвідношенням активатору і хлориду алюмінію нижче 0,4 комплекс буде недостатньо активованим, а при співвідношенні води і хлориду алюмінію вище 0,9 комплекс починає знижувати свою активність з причини поглиблення гідролізу хлориду алюмінію при використанні води як активатору і з причини підвищення ступеня алкілованості алкіл-бензолів за рахунок хлористих алкілів як активаторів Названа технічна задача рішається також тим, що установка для виготовлення рідинного каталізаторного комплексу хлориду алюмінію, що вміщує технологічно взаємопов'язані між собою вузли подачі сухого хлориду алюмінію, алкілбензольної фракції, бензолу та активаторів типу води або хлористого алкілу і реактор з технологічними штуцерами, додатково вміщує вузли розчинення сухого хлориду алюмінію в алкілбензольній фракції і активатору в бензолі у вигляді ємкостей з обігрівальними порожнинами і мішалками, поєднаними з реактором, виконаним у вигляді колони з циліндричним корпусом, охоплюючим вертикально розташовану трубчатку, і примикаючої до нижньої основи трубчатки циліндричної камери з розподільчими трубчастими соплами, СПІВВІСНО розташованими по відношенню до труб трубчатки, і розташовану під циліндричною камерою вхідну камеру, а також вихідну камеру з боку верхньої частини циліндричного корпуса колони, при цьому циліндрична камера виконана з технологічним штуцером, тангенціально розташованим по відношенню до її корпусу Спосіб виготовлення рідинного каталізаторного комплексу хлориду алюмінію здійснюють слідуючим чином Попередньо задають співвідношення поступаючих в реактор розчинів, виходячи з мольного відношення активатору типу води або хлористого алкілу до хлористого алюмінію в межах від 0,4 до 0,9 Сухий хлорид алюмінію розчинюють при температурі від ЗО до 60°С в алкілбензольній фракції, а воду або хлористий алкіл розчинюють у бензолі Розчин хлориду алюмінію в алкілбензольній фракції подають в реактор, де в режимі висхідного прямотоку цей розчин захоплює розчин води або хлористого алкілу в бензолі, який також подають в реактор Надані розчини при температурі від ЗО до 60°С контактують в реакторі з одночасним утворенням рідинного каталізаторного комплексу хлориду алюмінію Надані розчини подають в реактор безперервно або порційно в міру необхідності використання виготовленого каталізаторного комплексу Наталізаторний комплекс, виготовлений запропонованим способом, володіє високою активністю, він не "старів" тому, що виготовляюють його в реакторі в процесі подачі його на використання, змішуючи розчини у висхідному прямотоці, що дозволяє знизити витрати хлориду алюмінію та активатору, знизити загазованість довкілля та зменшити корозію обладнання Запропонована установка для виготовлення рідинного каталізаторного комплексу хлориду алюмінію надана на кресленнях, де, на фіг 1 - принципова схема установки, загальний вигляд, на фіг 2 - реактор, загальний вигляд Установка складається з технологічно взаємопов'язаних між собою вузла подачі сухого хлориду алюмінію у вигляді шнекового дозатора 1, вузлів подачі алкілбензольної фракції, бензолу і води або хлористого алкілу у вигляді ВІДПОВІДНО об'ємних мірників 2,3,4, вузла розчинення сухого хлориду алюмінію в алкілбензольній фракції у вигляді ємкості 5 з обігрівальною порожниною, обладнаною мішалкою 6, вузла розчинення води або хлористого алкілу в бензолі у вигляді ємкості 7 з обігрівальною порожниною, обладнаною мішалкою 8, насосу 9 для подачі в реактор розчину хлориду алюмінію в алкілбензольній фракції, насосу 10 для подачі в реактор розчину води або хлористого алкілу в бензолі Реактор конструктивно виконаний у формі колони, що включає вертикально розташовану трубчатку 11, розміщену в циліндрічнім корпусі 12 зі штуцерами 13 і 14, який охоплює трубчатку 11, циліндричну камеру 15, що примикає до нижньої основи трубчатки 11, обладнану тангенціально розташованим штуцером 16 і розподільчими трубчастими соплами 17, розташованими всередині камери 15 СПІВВІСНО ПО відношенню до труб трубчатки 11, вхідну конічну камеру 18 з конічним розподільником 19 та вхідним штуцером 20, вихідну конічну камеру 21 з відбійниками 22 та вихідним штуцером 23 Установка працює слідуючим чином Алкілбензольну фракцію подають з мірника 2 в ємкість 5 і включають у роботу мішалку 6, після чого в ємкість 5 завантажують сухий хлорид алюмінію за допомогою дозатора 1 Для підігріву суспензії в ємкості 5 у його підігрівальну порожнину подають водяну пару Температуру в ємкості 5 підтримують на рівні 60°С В ємкість 7 подають бонзол з мірника 3 і включають у роботу мішалку 8, після чого в ємкість 7 подають розраховану КІЛЬКІСТЬ ВОДИ або хлористого алкілу з мірника 4 Для підігріву суміші в ємкості 7 у и підігрівальну порожнину подають водяну пару Температуру в ємкості 7 підтримують на рівні 30°С Процеси в ємкостях 5 і 7 здійснюють до повного розчинення хлориду алюмінію в алкілбензольній фракції та розчинення води або хлористого алкілу в бензолі і зупиняють мішалки 6 і 8, Одержані в ємкостях 5 і 7 розчини, можуть зберігатись, при необхідності, тривалий час, не втрачаючи своїх властивостей Завершальну стадію виготовлення рідинного каталізаторного комплексу з утворених в ємкостях 5 і 7 розчинів здійснюють у прямоточному трубчастому реакторі у висхідному режимі одночасно з подачою каталізаторного комплексу на споживання При цьому діють слідуючим чином Подають спочатку розчин хлориду алюмінію в 53747 алкілбензольній фракції з ємкості 5 насосом 9 в реактор через тангенціально розташований штуцер 16 і циліндричну камеру 15 Рівномірний розподіл величини потоку розчину хлориду алюмінію в алкілбензольній фракції по поперечному перерізу циліндричної камери 15 забезпечують закруткою цього потоку завдяки використанню тангенціально розташованого штуцера 16 Після подачі розчину хлориду алюмінію в алкілбензольній фракції в реактор відразу ж подають розчин води або хлористого алкілу в бензолі через штуцер 20, вхідну камеру 18 з конічним розподільником 19 в трубчасті сопла 17, що розташовані в циліндричній камері 15 У таких умовах потоки розчину води або хлористого алкілу в бензолі, що вириваються з трубчастих сопел 17, розподілено інжектують /втягують/ розчин хлориду алюмінію в алкілбензольній фракції у труби трубчатки 11, і процес виготовлення катал ізаторного комплексу здійснюють як у зоні інжекції, так і в трубах трубчатки 11 за висхідного прямоточного руху потоку Температуру процесу активації рідинного каталізаторного комплексу в трубах трубчатки 11 забезпечують на рівні від ЗО до 60°С подачою водяної пари в міжтрубний простір трубчатки 11 через штуцер 13 з виводом водяного конденсату через штуцер 14 Виготовлений рідинний катал ізаторний комплекс виводять з верху трубчатки 11 через вихідну камеру 21 з відбійниками 22 і вихідний штуцер 23 У таких умовах свіжовиготовлений активний рідинний каталізаторний комплекс хлориду алюмінію разом з присутнім хлористим воднем відразу поступають у висхідному режимі на використання, що сприяє зменшенню витрат хлориду алюмінію та активатору, зниженню загазованості довкілля та корозії обладнання Заявлений спосіб і установка виготовлення рідинного каталізаторного комплексу хлориду алюмінію можуть бути здійснені за періодичним і безперервним режимом роботи в міру необхідності використання каталізаторного комплексу Заявлений спосіб виготовлення рідинного каталізаторного комплексу хлориду алюмінію з бензольними вуглеводнями був випробуваний на ДОСЛІДНІЙ установці Схема дослідної установки була аналогічною схемі здійснення запропонованого способу виготовлення рідинного каталізаторного комплексу у виробництві Для виготовлення каталізаторного комплексу був використаний сухий хлорид алюмінію марки "очищений", диетилбензольна фракція, бензол марки "чистий для синтезу" та вода 8 Активність виготовленого за заявленим способом рідинного каталізаторного комплексу хлориду алюмінію була перевірена на лабораторній установці за умов переалкілування етилбензолу на етилбензол під час здійснення процесу в кулястій колбі з мішалкою при температурі 80° С КІЛЬКІСТЬ каталізаторного комплексу бралась 10% мас від КІЛЬКОСТІ етилбензолу, взятого для випробувань За критерій оцінки активності рідинного каталізаторного комплексу хлориду алюмінію був прийнятий час досягнення умов рівноваги процесу переалкілування етилбензолу на етилбензол при використанні рідинного каталізаторного комплексу, виготовленого за розробленим способом, у порівнянні з таким при використанні рідинного каталізаторного комплексу, виготовленого за відомим способом Як показали випробування, час досягнення умов рівноваги в реакціях переалкілування етилбензолу на етилбензол при використанні рідинного каталізаторного комплексу, виготовленого за відомим способом, складає біля 50 хвилин Цей же показник при використанні рідинного каталізаторного комплексу, виготовленого за розробленим способом, складає ЗО хвилин Звідси випливає, що активність рідинного каталізаторного комплексу хлориду алюмінію, виготовленого за розробленим способом на 40% більша у порівнянні з активністю цього комплексу, виготовленого за відомим способом Це дає підстави стверджувати, що витрати хлориду алюмінію на виготовлення рідинного каталізаторного комплексу і пов'язані з ним витрати активаторів знизяться на 40%, а, значить, і знизиться загазованість довкілля та корозія обладнання Таким чином, заявлений спосіб виготовлення рідинного каталізаторного комплексу хлориду алюмінію і установка для його здійснення в сукупності признаків, викладених у формулі винаходу дозволяє знизити витрати хлориду алюмінію, знизити загазованість довкілля та зменшити корозію обладнання Джерела інформації, прийняті до уваги при розгляді матеріалів заявки 1 Бинеева Н Т , Бочкова Л И , Лобкина В В и др Определение оптимальных условий получения катализаторного комплекса для алкилирования бензола олефинами//Химическая промышленность-1972 -№ 6 -с 428-430 2 Юкельсон И И Технология основного органического синтеза - М Химия, 1968 - С 241 242 /прототип/ 10 53747 Г ФІГ. 1 Фіг. 2 ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)236-47-24