Спосіб одержання етилбензолу та установка для його здійснення

Изобретение относится к нефтехимической промышленности, а именно к получению этилбензола путем алкилирования бензола разбавленной этиленовой фракцией в присутствии катализатора хлористого алюминия. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является способ [1], заключающийся в компримировании и подаче этиленовой фракции, выделяемой на азотно-туковых заводах, в колонный пустотелый алкилатор (колонну алкилирования) и проведении процесса алкилирования бензола в присутствии хлористого алюминия при температуре 90-120°С и очистке остаточных (хвостовы х) газов водным раствором щелочи в колонном противоточном абсорбере (промывной башне). Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату является установка [1] для получения этилбензола, содержащая технологически взаимосвязанные между собой узел компримирования этиленовой фракции, пустотелый колонный алкилатор (колонну алкилирования), узел смешения сырья с хлористым алюминием в виде мешалки, первичный отстойник, холодильник алкилата, вторичный отстойник комплекса, промывные башни, противоточный колонный абсорбер (промывную башню). Недостатком прототипа способа и установки являются высокие затраты сырья и образования большого количества вредных сточных вод. Это объясняется тем, что существующий способ и установка не позволяют поддерживать высокую активность катализатора хлористого алюминия. Основными причинами снижения активности катализатора хлористого алюминия являются присутствие в этиленовой фракции ряда вредных примесей и загрязнение ее компрессорным маслом, а также использование в составе установки пустотелого колонного алкилатора, не обеспечивающего интенсивного перемешивания катализатора хлористого алюминия с алкилатом, что приводит к быстрому снижению его активности ("старению") и увеличению его расхода'. В свою очередь снижение активности катализатора вызывает образование ряда побочных продуктов и проскок этилена через колонный алкилатор, что в конечной стадии увеличивает расход сырья и количество вредных сточных вод. Следует также отметить, что использование на известной установке противоточных колонных абсорберов для очистки хвостовы х газов от хлористого водорода не защищает эти аппараты от коррозионного воздействия хлористого водорода из-за формирования застойных зон и обуславливает по этой причине высокий коррозионный износ противоточных колонных абсорберов. В основу изобретения поставлена задача усовершенствования способа получения этилбензола путем создания условий очистки этиленовой фракции от вредных примесей и компрессорного масла, позволяющих провести более эффективно процесс алкилирования, снижая расход сырья, уменьшая количество вредных сточных вод и, следовательно, повысить производительность процесса. В основу изобретения поставлена задача усовершенствования установки для пол-учения этилбензола путем введения колонного промывателя и создания такой конструкции алкилатора и абсорбера, позволяющие провести более эффективный процесс алкилирования с минимальными расходами по сырью, что ведет к снижению количества вредных сточных вод и снижает коррозионный износ технологического оборудования и. следовательно, повышает производительность установки. Поставленная техническая задача решается тем, что в способе получения этилбензола, включающем компримирование и подачу разбавленной этиленовой фракции в колонный алкилатор с последующим алкилированием бензола в присутствии хлористого алюминия и очисткой остаточных газов водным раствором щелочи в колонном абсорбере согласно изобретению разбавленную этиленовую фракцию после компримирования промывают в колонном промывателе три-н-бутиловым эфиром ор-тофосфорной кислоты в противоточном режиме при пониженных температурах, затем подают в колонный секционированный алкилатор, где ведут процесс алкилирования бензола в восходящем газо-жидкостном потоке через последовательно расположенные одна над другой секции с возвратом части жидкой фазы, отбираемой с потока после верхней секции на вход в нижнюю секцию по нисходящей циркуляционной полости с последующим отбором готового продукта - этилбензола и очисткой остаточных газов в колонном секционированном абсорбере в восходящем газо-жидкостном прямотоке водным раствором щелочи через последовательно расположенные одна над другой секции. Этиленовую фракцию промывают в колонном промывателе три-н-бутиловым эфиром ортофосфорной кислоты при температуре 0-(-20)°С. Указанная техническая задача решается также тем. что установка для осуществления способа получения этилбенэола, содержащая технологически взаимосвязанные между собой узел компримирования разбавленной этиленовой фракции, узел смешения сырья с хлористым алюминием, колонный алкилатор, колонный абсорбер, согласно изобретению дополнительно содержит колонный противоточный тарельчатый промыватель, размещенный между узлом компримирования и колонным алкилатором, выполненным секционированным по высоте поперечными перегородками с расположением секций одна над другой и снабженным циркуляционной полостью, соединяющей верх и низ колонного алкилатора, и подсасывающим устройством, размещенным в его нижней части, при этом размещенный после алкилатора колонный абсорбер выполнен секционированным по высоте поперечными перегородками с образованием секций последовательно расположенных одна над другой. Именно промывка разбавленной этиленовой фракции абсорбентом три-н-бутиловым эфиром ортофосфорной кислоты при температуре 0-(-20°С) в колонном промывателе в противоточном режиме позволяет очистить фракцию от вредных примесей и компрессорного масла и способствуе т таким образом поддержке активности катализатора хлористого алюминия на высоком уровне. При выполнении способа получения этилбензола при высоте температуры промывки разбавленной этиленовой фракции абсорбентом три-н-бутиловым эфиром ортофосфорной кислоты за пределы -20-0°С значительно ухудшаются качественные показатели очистки. При температуре ниже -20°С наблюдается ощутимый рост вязкости абсорбента, а при температуре выше 0°С абсорбент значительно снижает абсорбционную емкость по отношению к вредным примесям разбавленной этиленовой фракции, что приводит к увеличению энергетических затрат на перекачку абсорбента. Необходимо также отметить, что ведение процесса алкилирования бензола разбавленной этиленовой фракцией в колонном секционированном алкилаторе в восходящем газо-жидкостном прямотоке через последовательно расположенные одна над другой секции с возвратом части жидкой фазы, отбираемой с потока после верхней секции на вход в нижнюю секцию по нисходящей циркуляционной полости позволяет вести процесс при интенсивном перемешивании сырья с катализатором - хлористым алюминием за счет энергии потока разбавленной этиленовой фракции в нижних секциях и энергии остаточных газов и паров бензола в верхних секциях при преимущественном протекании процесса алкилирования в нижних секциях и процесса переалкилирования - в верхних секциях и циркуляционной полости. Все вышесказанное повышает активность катализатора хлористого алюминия, что в свою очередь существенно снижает образование побочных продуктов, снижает выход кубовы х остатков и проскок этилена через колонный алкилатор. В результате снижается расход сырья, катализатора хлористого алюминия и, как следствие, снижается образование вредных сточных вод. Именно промывка остаточных газов водным раствором щелочи в колонном секционированном абсорбере в восходящем газо-жидкостном прямотоке через последовательно расположенные одна над другой секции устраняет образование застойных коррозионных зон во внутренних полостях абсорбера и существенно снижает его коррозионный износ. Пример осуществления способа. Разбавленную этиленовую фракцию под давлением 0,2-0,3 бар компримируют до давления 2,5-4 бар. Затем охлаждают и промывают в противоточном режиме охлажденным до -10°С три-н-бутиловым эфиром ортофосфорной кислоты. В результате чего этиленовую фракцию очищают от вредных примесей и компрессорного масла. Очищенную этиленовую фракцию направляют в алкилатор, куда подают подогретый до 80-90°С сырьевой и теплосъемный бензолы, диэтилбензольную фракцию и суспендированный в них хлористый алюминий. Процесс алкилирования ведут в восходящем газо-жидкостном потоке реагентов через последовательно распо-ложенные одна над другой секции алкилатора. При этом в нижних секциях алкилатора проводят преимущественно процесс алкилирования, а в верхних переалкилирование. Для более глубокого проведения процесса переалкилирования и более полного использования катализатора хлористого алюминия часть жидкой фазы отбирают на выходе потока из верхней секции алкилатора и подают по нисходящей циркуляционной полости в нижнюю секцию. Выходящие из верхней части алкилатора остаточные газы вместе с парами тепло-съемного бензола конденсируют и промывают диэтилбензольной фракцией от паров теплосьемного бензола, затем от хлористого водорода промывкой водным щелочным раствором с конц. 3-10% в восходящем газожидкостном прямотоке через секции абсорбера, после чего остаточные газы сбрасывают в коллектор отопительных газов. А получаемый в ал кила-торе алкилат непрерывно забирают с верхней его части, перемешивают до равновесного состояния, охлаждают и отделяют от каталитического комплекса хлористого алюминия. Отделенный комплекс подают на разложение. А алкилат промывают водой от остатков хлористого алюминия, затем водным раствором щелочи, далее водой. После чего алкилат направляют на ректификацию с выделением готового продукта - этилбензола. Предлагаемая установка для получения этилбензола представлена на чертежах, где: на фиг.1 - принципиальная схема установки, общий вид; на фиг.2 - колонный секционированный алкилатор, общий вид; на фиг.3 - секционирующая перегородка; на фиг.4 - колонный секционированный абсорбер, общий вид. Установка состоит из технологически взаимосвязанных между собой узла комп-римирования в виде поршневого компрессора 1, кожухотр убчатого теплообменника 2, колонного противоточного промывателя 3, колонного алкилатора 4. Колонный алкилатор 4 секционирован по высоте поперечными перегородками 5 с расстоянием между перегородками 300 мм. Алкилатор 4 снабжен циркуляционной полостью 6, соединяющей верх и низ алкилатора. В нижней части алкилатора 4 размещено подсасывающее устройство 7. Установка содержит также размещенный на входе алкилатора 4 кожухотрубчатый подогреватель 8, над которым установлен узел смешения сырья с хлористым алюминием в виде аппарата 9 с мешалкой, расположенный на уровне верхней части алкилатора 4. Над аппаратом 9 размещены дозирующее устройство 10, переточная емкость 11, кожухотр убчатые водяной конденсатору 12 и рассольный конденсатор 13, промыватель 14 от паров теплосьемного бензола и колонный абсорбер 15. Колонный абсорбер 15 секционирован по высоте поперечными перегородками 16 с расстоянием между перегородками 200 мм с образованием секций, последовательно расположенных одна над другой. На уровне верхней секции алкилатора 4 размещены аппарат 17 с мешалкой и рубашкой для парового обогрева, под которым расположены кожухотр убчатый водяной холодильник 18 и емкость 19 для разделения каталитического комплекса и алкилата, который направляют в промывные башни 20, 21 и 22. Установка работает следующим образом. Разбавленную этиленовую фракцию подают под давлением 0,2-0,3 бар в компрессор 1, где ее компримируют до давления 2,5-4 бар и подают в теплообменник 2 для рекуперативного охлаждения за счет разбавленной этиленовой фракции, выходящей из промывателя 3. Затем разбавленную этиленовую фракцию подают под нижнюю тарелку промывателя 3, а охлажденный до -10°С три-н-бутиловый эфир ортофосфорной кислоты, необходимый для промывки разбавленной этиленовой фракции, подают на верхнюю тарелку промывателя 3 и выводят с низа на регенерацию. В промывателе 3 разбавленная этиленовая фракция движется снизу наверх, а три-н-бутиловый эфир ортофосфорной кислоты - сверху вниз. При этом промывка разбавленной этиленовой фракции от вредных примесей и компрессорного масла происходит на тарелках промывателя 3. Затем разбавленную этиленовую фракцию забирают с верха промывателя 3 и подают через теплообменник 2 в низ колонного секционированного алкилатора 4 через подсасывающее устройство 7. Дозировку хлористого водорода осуществляют в потоке разбавленной этиленовой фракции после теплообменника 2. С другой стороны в низ алкилатора 4 подают самотеком также предварительно смешанные в аппарате 9 с мешалкой и подогретые в подогревателе 8 до температуры 80-90°С сырьевой и теплосъемный бензолы, диэтил-бензольную фракцию и суспендированный в них хлористый алюминий. В алкилаторе 4 процесс газо-жидкостного алкилирования ведут в восходящем газо-жидкостном прямотоке реагентов через секции алкилатора, образованными поперечными перегородками 5. Необходимая стабильность газо-жидкостного потока в нижней части алкилатора обеспечивается за счет разбавленной этиленовой фракции, а в верхней части - за счет остаточных газов и паров бензола. При этом в нижних секциях алкилатора 4 проводят преимущественно процесс алкилирования, а в верхних -переалкилирование. Для более глубокого проведения процесса переалкилирования и использования катализатора хлористого алюминия часть жидкой фазы отбирают на выходе потока из верхней секции алкилато-ра 4 и подают по нисходящей циркуляционной полости 6 в его нижнюю часть - в зону расположения подсасывающего устройства 7. Интенсивность циркуляции жидкой фазы через циркуляционную полость 6 обеспечивают за счет энергии разбавленной этиленовой фракции, подаваемой через подсасывающее устройство 7. Выходящие из верхней части алкилатора 4 остаточные газы вместе с парами теплосъемного бензола вначале подают в водяной конденсатор 12, а затем в рассольный конденсатор 13, где конденсируют теплосъемный бензол и подают его самотеком через переточную емкость 11 в аппарат 9 с мешалкой. При этом сухой хлористый алюминий подают в аппарат 9 с мешалкой при помощи дозирующего устройства 10, а остаточные газы из конденсатора 13 подают в промыватель 14 на промывку диэтилбензольной фракцией от паров теплосъемного бензола, откуда промывочную диэтилбен-зольную фракцию вместе с отмытым теплосъемным бензолом направляют в аппарат 9 с мешалкой. Затем после промывателя 14 остаточные газы направляют в абсорбер 15 для отмывки от хлористого водорода водным щелочным раствором с концентрацией щелочи 3-10% в восходящем газо-жидкостном прямотоке через секции абсорбера, образованные перегородками 16, после чего остаточные газы сбрасывают в коллектор отопительных газов. Алкилат непрерывно забирают с верхней части алкилатора 4 и подают на переалкилирование в аппарат 17 с мешалкой до равновесного состояния, затем в водяной холодильник 18 и далее в емкость 19, где отделяют каталитический комплекс хлористого алюминия и направляют отделенный комплекс в циркуляционную полость 6 алкилатора 4 или подают на разложение, а алкилат подают последовательно вначале в промывную башню 20 на водяную промывку от остатков хлористого алюминия, затем в промывную башню 21 на промывку водным раствором щелочи и далее в промывную башню 22 на промывку водой, после чего алкилат направляют на разделение методом ректификации с выделением готового продукта этилбензола. Заявляемый способ получения этилбензола был испытан на опытной установке. Схема опытной установки аналогична схеме осуществления предложенного способа в промышленности. Для испытаний была использована разбавленная этиленовая фракция коксового газа с содержанием этилена 54% об., пропилена - 6% об., остальное - инертные газы. Бензол использовался марки "чистый для синтеза". Испытания проводились при мольном соотношении этилена к бензолу 0,3:1 и температуре 90°С. Расход хлористого алюминия варьировался в пределах конверсии этилена не ниже 90% от исходного количества. Результаты по сырьевым затратам получения этилбензола по заявляемому и известному способам приведены в таблице. Как видно из полученных данных, получение этилбензола по заявляемому способу обеспечивается при значительно более низких затратах сырья. Особенно ощутимо снижение расхода хлористого алюминия, что ведет к снижению образования вредных сточных вод. Таким образом, заявляемый способ получения этилбензола и установка для его осуществления в совокупности признаков изложенных в формуле изобретения позволяет снизить затраты сырья, количество вредных сточных вод и уменьшить коррозионный износ оборудования и, следовательно, повысить производительность.