Спосіб одержання моноалкілбензолу

1 Спосіб одержання моноал кіл бензол у, переважно етилбензолу, що включає подання на змішування сухого хлориду алюмінію з поліалкілбензольною фракцією, бензолом і активатором типу хлористого етилу в реактор з утворенням рідинного каталізаторного комплексу хлориду алюмінію, подання утвореного комплексу в алкілатор, ВІДСТІЙ відпрацьованого рідинного каталізаторного комплексу хлориду алюмінію від алкілату, змішування відпрацьованого рідинного каталізаторного комплексу хлориду алюмінію з бен золом та ініціатором типу 1,1-дифенілетану з утворенням регенерованого рідинного каталізаторного комплексу хлориду алюмінію та подання регенерованого каталізаторного комплексу в алкілатор для повторного використання, який відрізняється тим, що сухий хлорид алюмінію, поліалкілбензольну фракцію, бензол, активатор, відпрацьований рідинний каталізаторний комплекс хлориду алюмінію та ініціатор змішують у реакторі в режимі висхідного прямотоку при температурі 95-110°С з утворенням суміші виготовленого та регенерованого рідинних каталізаторних комплексів хлориду алюмінію з одночасним поданням утвореної суміші каталізаторних комплексів в алкілатор у режимі висхідного прямотоку 2 Спосіб за п 1, який відрізняється тим, що перед поданням в реактор сухий хлорид алюмінію змішують з поліалкілбензольною фракцією з утворенням суспензії, а активатор з ініціатором сумісно розчиняють у бензолі й утворені суміші та відпрацьований рідинний каталізаторний комплекс хлориду алюмінію подають окремими потоками в реактор на змішування 3 Спосіб за будь-яким з пп 1 - 2 , який відрізняється тим, що розчин активатора з ініціатором у бензолі і відпрацьований рідинний каталізаторний комплекс хлориду алюмінію подають на змішування в реактор безперервно, а суспензію сухого хлориду алюмінію в поліалкілбензольній фракції подають на змішування в реактор безперервно або періодично за технологічної необхідності Винахід відноситься до нафтохімічної промисловості, а саме, до одержання етилбензолу методом газорідинного алкілування бензолу етиленовими фракціями у присутності рідинного каталізаторного комплексу хлориду алюмінію Відомий спосіб [1] одержання етилбензолу, який включає змішування з підігрівом до 20 - 60°С сухого хлориду алюмінію з поліалкіл-бензольною фракцією, бензолом і активатором хлористим етилом або водою в реакторі з мішалкою з утворенням рідинного каталізаторного комплексу хлориду алюмінію, періодичну подачу самопливом утвореного рідинного каталізаторного комплексу хлориду алюмінію в алкілатор (реакційну колону), ВІДСТІЙ відпрацьованого рідинного каталізаторного комплексу хлориду алюмінію від алкілату і безперервну подачу самопливом відпрацьованого комплексу в алкілатор на повторне використання Найбільш близьким за технічною сутністю й ефектом, що досягається, є спосіб [2] (прототип) одержання етилбензолу, який включає змішування з підігрівом сухого хлориду алюмінію з діетилбензольною фракцією і активатором - хлористим етилом в реакторі з мішалкою з утворенням рідинного каталізаторного комплексу хлориду алюмінію, періодичну подачу насосом утвореного рідинного О со Ю 00 ю 58573 каталізаторного комплексу хлориду алюмінію в алкілатор, ВІДСТІЙ відпрацьованого рідинного каталізаторного комплексу хлориду алюмінію від алкілату, безперервну подачу самопливом відпрацьованого рідинного катал ізаторного комплексу хлориду алюмінію в апарат з мішалкою на змішування з підігрівом до 80 - 90°С відпрацьованого рідинного катал ізаторного комплексу хлориду алюмінію з бензолом та ініціатором 1,1дифенілетаном з утворенням регенерованого рідинного катал ізаторного комплексу хлориду алюмінію, безперервну подачу насосом регенерованого рідинного катал ізаторного комплексу хлориду алюмінію в алкілатор на повторне використання Недоліком аналогу і прототипу є високі витрати сировини, загазованість довкілля і утворення великої КІЛЬКОСТІ шкідливої стічної води Однією З причин цих недоліків є те, що існуючі способи одержання етилбензолу не дозволяють забезпечувати високу активність рідинного каталізаторного комплексу хлориду алюмінію як на стадії його виготовлення, так і на стадії регенерації відпрацьованого комплексу Процеси виготовлення рідинного катал ізаторного комплексу хлориду алюмінію і регенерації відпрацьованого каталізаторного комплексу є, порівняно, довготривалими й обумовлені повільним протіканням реакцій переалкілування поліалкілбензолів на бензол, що формують каталізаторний комплекс Утому й іншому випадку збільшення швидкості реакцій переалкілування поліалкілбензолів на бензол може бути досягнуте за рахунок сумісної дії активатору хлористого етилу й ініціатору 1,1-дифенілетану на реакцію переалкілування поліалкілбензолів на бензол при температурі 95 - 110°С Проте, за відомими способами одержання етилбензолу рідинний каталізаторний комплекс готують у відсутності ініціатору 1,1-дифенілетану при температурі 20 60°С, а регенерацію відпрацьованого каталізаторного комплексу здійснюють у відсутності активатору хлористого етилу при температурі 80 - 90°С Такі технологічні умови не забезпечують необхідної швидкості переалкілування поліалкілбензолів на бензол і високої активності каталізаторному комплексу як на стадії його виготовлення, так і на стадії його регенерації Варто зауважити, що на швидкість переалкілування поліалкілбензолів на бензол впливає також гідродинамічний фактор, В умовах, близьких до ідеального перемішування, якими є умови, створювані в реакторах з мішалками, використовуваними у відомих способах, процес переалкілування поліалкілбензолів на бензол протікає зі швидкістю на порядок меншою ніж у прямоточному реакторі з режимом роботи, близьким до ідеального витіснення Це свідчить про те, що використання реакторів з мішалками як на стадії виготовлення рідинного каталізаторного комплексу хлориду алюмінію, так і на стадії регенерації відпрацьованого рідинного каталізаторного комплексу хлориду алюмінію не забезпечує максимально можливої швидкості переалкілування поліалкілбензолів на бензол і, таким чином, не дозволяє з високою швидкістю виготовлювати і регенерувати каталізаторні комплекси з забезпеченням ним високої активності Звернемо також увагу на те, що за відомими способами безперервна регенерація відпрацьованого каталізаторного комплексу здійснюється в апараті з мішалкою, що працює "напротік" У таких умовах значна частина відпрацьованого каталізаторного комплексу проходить через реактор без здійснення процесу переалкілування поліалкілбензолів на бензол, а частина його перебуває в реакторі невиправдано довготривало Це зменшує ступінь регенерації відпрацьованого каталізаторного комплексу і не забезпечує йому необхідну активність Наголосимо також на тому, що періодичне виготовлення каталізаторного комплексу хлориду алюмінію шляхом одночасного змішування в реакторі з мішалкою сухого хлориду алюмінію, поліалкілбензолів і активатору хлористого етилу і періодична подача комплексу в алкілатор обумовлюють необхідність зберігання комплексу на протязі тривалого часу після його виготовлення За таких умов виготовлений каталізаторний комплекс поступово втрачає свою активність (він "старіє") в результаті проходження побічних реакцій, що є однією з причин підвищених витрат хлориду алюмінію Окрім того, здійснення процесу виготовлення рідинного каталізаторного комплексу в реакторі з мішалкою не дозволяє підняти температуру в зоні реакції вище 60°С Це пояснюється тим, що під час здійснення процесу виготовлення рідинного каталізаторного комплексу хлориду алюмінію в реакторі з мішалкою хлористий водень та пара бензолу накопичуються у верхній частині апарата, звідки через нещільності дегазуються в довкілля, обумовлюючи їх втрати та загазованість довкілля Це є однією з причин підвищених витрат хлориду алюмінію і бензолу Причому з ростом температури в реакторі з мішалкою дія названих негативних факторів зростає Нарешті, звернемо увагу на те, що ВІДПОВІДНО з відомими способами одержання етилбензолу процес виготовлення рідинного каталізаторного комплексу хлориду алюмінію і процес регенерації цього ж, але відпрацьованого комплексу пов'язані з протіканням однієї і тієї ж реакції переалкілування поліалкілбензолів на бензол, але реалізуються в різних реакторах Це ускладнює схему технологічного процесу та збільшує загазованість довкілля Всі наведені недоліки аналогу і прототипу спричиняють підвищені витрати бензолу й етилену на одержання етилбензолу і викликають необхідність здійснювати процес алкілування бензолу в присутності значної КІЛЬКОСТІ каталізаторного комплексу в алкілаті, що сягає 25 30% від об'єму алкілату Це обумовлює підвищені втрати хлориду алюмінію з алкілатом і породжує утворення великої КІЛЬКОСТІ шкідливої стічної води та спричиняє загазованість довкілля, В основу винаходу покладено технічне завдання удосконалення способу одержання етилбензолу шляхом створення умов для зменшення витрат сировини, зменшення утворення шкідливої стічної води і зниження загазованості довкілля Покладене технічне завдання вирішується тим, що в способі одержання моноалкілбензолу, переважно етилбензолу, що включає подачу на змішування сухого хлориду алюмінію з поліалкіл 58573 бензольною фракцією, бензолом і активатором типу хлористого етилу в реактор з утворенням виготовленого рідинного каталізаторного комплексу хлориду алюмінію і наступною подачею утвореного комплексу в алкілатор, ВІДСТІЙ відпрацьованого рідинного каталізаторного комплексу хлориду алюмінію від алкілату, змішування відпрацьованого рідинного каталізаторного комплексу хлориду алюмінію з бензолом та ініціатором типу 1,1дифенілетану з утворенням регенерованого рідинного каталізаторного комплексу хлориду алюмінію, подачу регенерованого рідинного каталізаторного комплексу хлориду алюмінію в алкілатор на повторне використання, згідно з винаходом сухий хлорид алюмінію, поліалкіл-бензольну фракцію, бензол, активатор, відпрацьований рідинний каталізаторний комплекс хлориду алюмінію та ініціатор зміщують у реакторі в режимі висхідного прямотоку при температурі 95 - 110°С з утворенням суміші виготовленого та регенерованого рідинних каталізаторних комплексів хлориду алюмінію і одночасною подачею утвореної суміші каталізаторних комплексів в алкілатор у режимі висхідного прямотоку При цьому, перед подачею в реактор сухий хлорид алюмінію перемішують з поліалкілбензольною фракцією з утворенням суспензії, а активатор з ініціатором сумісно розчинюють у бензолі й утворені суміші та відпрацьований рідинний каталізаторний комплекс хлориду алюмінію подають окремими потоками в реактор на змішування Причому, розчин активатору з ініціатором у бензолі і відпрацьований рідинний каталізаторний комплекс хлориду алюмінію подають на змішування в реактор безперервно, а суспензію сухого хлориду алюмінію в поліалкілбензольній фракції подають на змішування в реактор безперервно або періодично в міру технологічної необхідності Саме температура в межах від 95 до 110°С дозволяє оптимально здійснити в реакторі процеси утворення і регенерації суміші каталізаторних комплексів хлориду алюмінію з високою швидкістю При здійсненні процесів утворення і регенерації суміші каталізаторних комплексів при температурі нижче 95°С уповільнюється швидкість утворення і регенерації каталізаторних комплексів, а обмеження верхньої границі температури значенням 110°С викликане температурою кипіння суміші поліалкілбензолів з бензолом при заданому тиску в реакторі Саме подача в реактор окремими потоками суспензії сухого хлориду алюмінію в поліалкілбензольній фракції, розчину активатору з ініціатором у бензолі та відпрацьованого рідинного каталізаторного комплексу хлориду алюмінію з наступним змішуванням потоків у режимі висхідного прямотоку при температурі 95 - 110°С з утворенням суміші виготовленого та регенерованого рідинних каталізаторних комплексів хлориду алюмінію і одночасною подачею утвореної суміші каталізаторних комплексів в алкілатор у режимі висхідного прямотоку дозволяє зменшити витрати сировини, зменшити утворення шкідливої стічної води і знизити загазованість довкілля Згідно з винаходом цього досягають шляхом 1) усунення зниження активності ("старіння") рідинного каталізаторного комплексу хлориду алюмінію після його виготовлення за рахунок подачі в реактор окремими потоками суспензії сухого хлориду алюмінію в поліалкілбензольній фракції і розчину активатору типу хлористого етилу з ініціатором типу 1,1-дифенілетану у бензолі та відпрацьованого рідинного каталізаторного комплексу хлориду алюмінію з наступним змішуванням потоків у режимі висхідного прямотоку при температурі 95 - 110°С з утворенням суміші виготовленого та регенерованого рідинних каталізаторних комплексів хлориду алюмінію й одночасною подачею утвореної суміші каталізаторних комплексів в алкілатор у режимі висхідного прямотоку, у таких умовах рідинний каталізаторний комплекс у міру свого виготовлення в реакторі відразу подають в алкілатор, що унеможливлює зниження активності ("старіння") комплексу після його виготовлення, бо зберігання комплексу не має місця, 2) підвищення активності рідинного каталізаторного комплексу хлориду алюмінію за рахунок збільшення швидкості і повноти переалкілування поліалкілбензолів на бензол через підвищення температури до 95 - 100°С і одночасне використання активатору типу хлористого етилу та ініціатору типу 1,1-дифенілетану при здійсненні процесу переалкілування в реакторі в режимі висхідного прямотоку, 3) усунення втрат хлористого водню і бензолу за рахунок сумісного здійснення процесів виготовлення і регенерації рідинного каталізаторного комплексу в одному реакторі в режимі висхідного прямотоку з одночасною подачею утвореної суміші виготовленого і регенерованого каталізаторних комплексів у режимі висхідного прямотоку в алкілатор, за таких умов хлористий водень і пара бензолу, що формуються в потоці, разом з висхідним потоком будуть поступати без втрат в алкілатор Запропонований спосіб одержання етилбензолу здійснюють слідуючим чином Подають в алкілатор сировинний бензол і етиленову фракцію, змішують сухий хлорид алюмінію з поліалкілбензольною фракцією в апараті з мішалкою з утворенням суспензії, взаємно розчинюють хлористий етил з 1,1-дифенілетаном у бензолі в апараті з мішалкою й утворені суміші подають окремими потоками на змішування в прямоточному висхідному режимі в реактор при нагріві до 95 110°С з утворенням виготовленого рідинного каталізаторного комплексу хлориду алюмінію і подачею його в режимі висхідного прямотоку в алкілатор При цьому розчин хлористого етилу з 1,1дифенілетаном в бензолі подають на змішування в реактор безперервно, а суспензію сухого хлориду алюмінію в поліалкілбензольній фракції подають на змішування в реактор безперервно або періодично в міру технологічної необхідності Величина подачі виготовленого каталізаторного комплексу в алкілатор складає 5 10% від об'єму подачі сировинного бензолу в алкілатор Процес алкілування бензолу етиленовою фракцією здійснюють в алкілаторі при температурі 90 95°С Утворений при цьому алкілат відводять з алкілатора на ВІДСТІЙ відпрацьованого каталізаторного комплексу хлориду алюмінію від алкілату Звідси ВІДСТОЯНИЙ алкілат подають на переробку з 58573 метою виділення одержаного етилбензолу і повернення в процес залишкового бензолу та утвореної поліалкіл-бензольної фракції Відстояний відпрацьований каталізаторний комплекс подають в реактор безперервно окремими потоком на змішування з суспензією сухого хлориду алюмінію в поліалкілбензольній фракції і розчином хлористого етилу з 1,1-дифенілетаном у бензолі в режимі висхідного прямотоку при нагріві до 95 - 110°С При цьому утворюють регенерований каталізаторний комплекс у суміші з виготовленим каталізаторним комплексом хлориду алюмінію і одночасно подають утворену суміш комплексів в режимі висхідного прямотоку в алкілатор Запропонований спосіб одержання етилбензолу може бути реалізований на установці, наданій на кресленні, де на фіг - принципова схема установки, загальний вигляд Установка складається з технологічно пов'язаних між собою вузла 1 подачі етиленової фракції і сировинного бензолу, вузла 2 подачі сухого хлориду алюмінію у вигляді шнекового дозатора, вузлів подачі поліалкілбензольної фракції 3, теплознімного бензолу 4, хлористого етилу 5 і 1,1дифенілетану 6, вузла змішування сухого хлориду алюмінію з поліалкілбензольною фракцією з утворенням суспензії, виконаного у вигляді ємкості 7 з мішалкою 8, вузла розчинення хлористого етилу з 1,1-дифенілетаном у теплознімному бензолі у вигляді ємкості 9, обладнаної мішалкою 10, насосу 11 для подачі розчину хлористого етилу з 1,1дифенілетаном в бензолі, алкілатор 12 колонного типу, вузол конденсації теплознімного бензолу з залишкових газів у вигляді кожухотрубчастого теплообмінника 13, вузол відмивки залишкових газів поліалкілбензольною фракцією від пари теплознімного бензолу у вигляді колонного апарата 14, вузол відстою відпрацьованого каталізаторного комплексу від алкілату у вигляді пустотілої ємкості 15 і подачу відстояного комплексу в реактор на регенерацію, реактор активації і регенерації суміші каталізаторних комплексів, конструктивно виконаний у формі колони, що включає вертикально розташовану трубчатку 16, розміщену в циліндричнім корпусі 17 зі штуцерами 18 і 19, який охоплює трубчатку 16, циліндричну камеру 20, обладнану штуцерами 21, 22 і 23, соплом 24, розташованим в середині камери 20, конічний дифузор 25, вхідну конічну камеру 26 з конічним розподільником 27, вихідну конічну камеру 28 з відбійниками 29 та вихідним штуцером ЗО Установка працює слідуючим чином Подають сировинний бензол і етиленову фракцію через вузол 1 в алкілатор 12, подають поліал 8 кілбензольну фракцію з ємкості 3 в ємкість 7, включають в роботу мішалку 8, подають сухий хлорид алюмінію шнековим дозатором 2 в ємкість 7, подають із ємкостей 4, 5 і 6 ВІДПОВІДНО теплознімний бензол, хлористий етил і 1,1-дифенілетан в ємкість 9 і включають мішалку 10 Далі одержані суміші в ємкостях 7 і 9, а також відстояний від алкілату в ємкості 15 відпрацьований каталізаторний комплекс окремими потоками подають на змішування через штуцери 21, 23 і 22 в камеру 20 реактора При цьому потік розчину хлористого етилу з 1,1-дифенілетаном в теплознімному бензолі подають в камеру 20 насосом 11, а потоки суспензії хлориду алюмінію в поліалкілбензольній фракції та відпрацьовані катал ізаторного комплексу подають в камеру 20 самопливом з використанням ефекту інжекції потоком розчину хлористого етилу з 1,1-дифеніл-етаном в бензолі, що виходить із сопла 24 Змішані потоки направляють у висхідному режимі через дифузор 25, розподільчу камеру 26 з розподільчим конусом 27 в трубчатку 16 Для підігріву змішаних потоків в трубчатці 16 до температури 95 - 110°С і здійснення процесу активації і регенерації суміші виготовленого і відпрацьованого каталізаторних комплексів хлориду алюмінію через штуцер 18 подають водяну пару з видаленням водяного конденсату через штуцер 19 Виготовлений активований каталізаторний комплекс після виходу з трубчатки 16 через вихідну камеру 28 з відбійниками 29 і штуцер ЗО відразу подають в алкілатор 12 Відстояний алкілат із ємкості 15 подають на переробку з метою виділення одержаного етилбензолу і повернення в процес невикористаного бензола та утвореної поліалкілбензольної фракції Заявлений спосіб одержання моноалкілбензолу, переважно етилбензолу, був випробуваний на ДОСЛІДНІЙ установці Схема дослідної установки була аналогічною схемі здійснення запропонованого способу одержання етилбензолу у виробництві Для досліджень була використана етиленова фракція зі вмістом етилену 52% об , решта - інертні гази Бензол використовувався марки "чистий для синтезу" Випробування здійснювались за мольного співвідношення етилену до бензолу 0,3 1 Витрати каталізаторного комплексу хлориду алюмінію варіювались в межах конверсії етилену не нижче 98 99% від вихідної КІЛЬКОСТІ Результати сировинних витратах одержання етилбензолу за заявленим і відомим способами наведені в таблиці Як видно із одержаних даних, одержання етилбензолу за заявленим способом забезпечується при значно менших витратах сировини 58573 10 Таблиця Заявлений спосіб Витрати в тоннах на Сировина тонну етилбензолу Етиленова фракція у 0,270 перерахунку на етилен Бензол 0,750 Хлорид алюмінію 0,010 Особливо відчутне зниження витрат хлориду алюмінію, що досягається за рахунок забезпечення більш високої активності рідинного каталізаторного комплексу хлориду алюмінію на стадії його виготовлення та використання У свою чергу, зниження витрат хлориду алюмінію веде до зниження утворення шкідливої стічної води та зменшення загазованості довкілля Таким чином, заявлений спосіб одержання етилбензолу в сукупності ознак, викладених у формулі винаходу дозволяє знизити витрати сировини, знизити утворення шкідливої стічної води та Відомий спосіб (прототип) Витрати в тоннах на тонСировина ну етилбензолу Етиленова фракція у пере0,290 рахунку на етилен Бензол 0,780 Хлорид алюмінію 0,017 зменшити загазованість довкілля Джерела інформації, прийняті до уваги при розгляді матеріалів заявки 1 Липович В Г , Полубенцева М Ф Алкилирование ароматических углеводородов — М Химия, 1985 — стр232(рис6 1) 2 Пинскер А Е К теории и технологии алкилирования бензола этиленовой фракцией коксового газа Автореферат дисс докт техн наук — М Институт горючих ископаемых, 1972 — стр 46 (рис 17) (прототип) 11 58573 12 Ті:" Фіг. Комп'ютерна верстка А Крулевський Підписано до друку 05 09 2003 Тираж39 прим Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, Львівська площа, 8, м Київ, МСП, 04655, Україна ТОВ "Міжнародний науковий комітет", вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна