Способ получения стирола

 

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СТИРОЛА путем каталитического дегидрирования этилбензола при 550-650 С в присутствии водяного пара и толуола, отличающийся тем, что, с целью повьшения конверсии, этилбензола и снижения энергозатрат, процесс проводят в присутствии дополнительно введеикрго бензола при мольном соотношении :этилбензол| }бензол1толуол водяной пар 1:0,04-0,11$0,11-0,25: -:14-18. (Л с 2 29 24

СООЗ СОВЕТСНИХ бВИЦ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЬЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3389031/23-04 (22) 16.12.81 ,-(46) 23.05.83. Бюп. Р 19 (72) В. В. Коваленко, Г. P. Котельников, A. Е. Коврайский, В. A. Кома» ров, Г. П. Осипов, В. Н. Павлычев, Л. Й. Уткин, Н. Н. Истовын и В. В. Зарембо (53) 547.538.141(088.8) (56) 1. Юкельсон И. И. Технология основного органического синтеза.

И., "Химия", 1968, с. 197- 209.

2. Патент Великобритании

9 1176972 кл. С 5 Е, опублик. 1970 (прототип .

„.SU„„1018935 A (54)(57) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СТИРОЛА путем каталитического дегидерирования этилбензола при 550-650 С в присутствии водяного пара и толуола, о т л и ч а в шийся тем, что, с целью поаааения конверсии этилбензола и снииения энергозатрат, процесс проводят в присутствии дополнительно введенного бензола нри мольном соотнсыении .этилбензол гбензол толу-опзводяной пар 1:0,04-0,11з0,11-0,25 . «14-18.

1018935

Изобретение относится к получению атирола и может бить использовано в нефтехимической промышленности.

Известен способ получения стирола дегидрированием этиленбенэола . на различных катализаторах на основе окислов железа, хрома, калия в токе водяного пара, который является теплоносителем, раэбавителем. Присутствие водяного пара является необходимым условием стабильной работы саморегвнерирующихся каталиэато; ров иа основе окислов железа, применяемых при двгидрировании алкилароматических соединений. При дегидрировании мольное соотношение этилбенэол:водяной пар выдерживают в пределах (1r15)-(1 21) Г13.

Вследствие большого разбавления углеводородов водяным паром процесс характеризуется значительными энергозатратами.

Наиболее близким к изобретению является способ получения стирола путем каталитического дегидрирова-. ния этилбвнзола . при 556-704 С в присутствии водяного пара и толуола.

При этом мольное соотношение этилбвнэол)толуол составляет (0,5:1)(10:1), т.е. количество вводимого в процесс толуола от этилбензола составляет 12,5-63,5 мас.Ъ. tIo известному способу конверсия этилбенэола составляет 63, 5 при селективности 93 мас.Ъ и расход водяного

rrapa - 4,68 т на тонну стирола в катализаторе 523.

Однако конверсия этилбензола нвдостаточно высока и использование только толуола приводит к потерям последнего на стадии дегидрирования

sa счет двалкилирования. Кроме того, процесс характеризуется значительными энергозатратами.

Целью изобретения является повышение конверсии этилбензола и снижение энергозатрат.

Поставленная цель достигается способом получения стирола путем каталитического дегидрирования этилЬвнэола при 550-6500С в присутствии водяного пара, толуола и бензола при мольном соотношении этилбензол: бвнэол толуол:водяной пар 1:(0,040,11)з(0,11-0,25)з(14-18).

Получаемые при дегицрировании этилбвнэола бвнэол и толуол на стадии выделения стирола не разделяются на отдвльныв компоненты.

Двгидрирование этилбензола осущвст влявтся на одном иэ известных промышленных катализаторов на основе Fe

Cr> К.

Введение в процесс дополнительно бвнзола позволяет снизить деалкилиро вание толуола и этилбвнзола и повысить конверсию этилбвнэола при соранении селективности на том же ровне.

В пусковой период необходимые для проведения процесса бенэол и толуол (бентольная фракция) накапливаются в процессе дегидрирования этилбенэола или поступают со стороны.

На чертеже приведена принципиальная схема проведения процесса.

Прямой этилбензол со склада по

10 линии 1, смешиваясь с поступающими по линии 2 водяным паром, по линии 3бензол-толуольной фракцией, по линии 4 — возвратным этилбензолом, поступает в испаритель 5. Иэ испари15 теля 5 смесь с водяным паром по линии 6 поступает в перегреватель 7, в котором перегревается за счет тепла контактного газа. По линии 8 перегретая смесь поступает в реактор 9, предварительно смешиваясь с перегретым водяным паром, поступающим по линии 10 из пароперегревательной печи 11. Водяной пар из сети подается в пароперегревательную печь 11 по линии 12. Контактный гаэ из реактора 9 по линии 13 проходит перегреватель 7 и далее по линии 14утилизатор 15 тепла. Из утилизатора 15 по линии 16 контактный:газ поступает на узел 17 конденсации.

С узла 17 конденсации по линии 18 продукты реакции собираются в декантаторе 19, где жидкие продукты отделяются от несконденсированных, а углеводороды от водного конденса35 та. Несконденсированный газ (абгаз) по линии 20 направляется на получение метана-водородной фракции или же используется непосредственно в данном производстве в качестве топ4р лива. Водный конденсат из разделитедя 19 по линии 21 после предварительной очистки возвращается в процесс или же сбрасывается в химзагрязненную канализацию.

45 Сконденсированные углеводороды по линии 22 подаются на разделение в колонну 23, С верха колонны отбирается бензол-толуольная фракция, часть из которой по линии 24 отправляется как товарный продукт, а часть по линии 3 подается на приготовление шихты - в линию 1. Кубовая жидкость иэ .колонны 23 по линии 25 подается на колонну 26. Сверху колонны 26 отбирается возвратный зтилбензол, который по линии 4 направляется в линию 1 на приготовление шихты.

Кубовая жидкость из колонны 26 по линии 27 подается на колонну 28.

С верха колонны 28 по линии 29 отби60 рается товарный продукт стиролректификат, а кубовая жидкость — смола

:с примесью стирола по линии 30 направляется на сжигание, П р и м в р 1. Стирол получают согласно известному способу. На де1018935

Таблица 1

Образовалось чистых продуктов, моль/ч

Расход компонентов, моль/ч .

Компоненты

Вход продуктов Выход продукв реактор., тов из реактор

69,1

69,1

Водород

0,2

СО

0,2

4,9

4,9

1502

1492,0

Пар

-10 i0

Метан

Этан-этилен

Бензол

2,0

4,6

0,2

0,2

3,8

3,8

Толуол б 5, 9

65,9

Этилбензол

Стирол

Смола

94,0

34,3

-59,7

55,5

1,6

57,1

0,2

0,2

1502 18 р д4 4 68 т

Таблица 2

Расход компонентов, мсль/ч

Рецикл бентольной фракции с колонны 24 в линию 1, моль/ч

Образ овалось чистых продуктов, моль/ч

Компоненты

Выход продук- Выход продук тов в реактор тов иэ реактора

52,0

52,0

Водород

6,0

6,0 СО 2 гидрирование подают 94,0 моль/ч этилбенэола, 65,9 моль/ч толуола и 1502 моль/ч водяного пара. Дегидрирование проводят на катализаторе

К-24 при 620 С

Сконденсированные углеводороды подают на установку ректификации, где последовательно выделяют бензолI

Конверсия — -.100 = 63,5%

59-7

Селективность. 100 = 93%.

55 -5

Расход водяного пара на тонну стирола в катализате составляет:

Кроме того, при разделении бензола и толуола на отдельной колонне дополнительно расходуется 0,15 т водяного пара на тонну рециркулируемого толуола.

Пример 2. Стирол получают согласно предлагаемому способу. На толуольную фракцию, возвратный этилбензол, стирол-ректификат, кубовые

:остатки ректификации стирола и на отдельной колонне разделяют бензол и толуол.

Расходы компонентов с основными технологическими потоками приведены в табл. 1. дегидрирование подают 94 моль/ч зтилбензола, 3,76 моль/ч бензола, 10,34 моль/ч толуола и 1692 моль/ч водяного пара. Соотнсхаение компонентов этилбензол:бензол:толуол:водяной пар выдерживают 1:0,04:0,11:18. Дегидрирование ведут на катализаторе

K-24 при температуре на входе в ре50 актор 620о

Расход компонентов с основными технологическими потоками. и рециклом бензола и толуола приведен в табл. 2.

1018935

Продолжение табЛ. 2

Расход компонентов, моль/ч

Рецнкл бентольной фракции с колонны 24 в линию 1, моль/ч

Образовалось чистых продуктов, моль/ч

Компоненты

Выход продук- Выход продуктов в реактор тов из реактора

1676,0

Пар

-16, О

1692

4,25

4,25

Метан

Этан-этилен

Вензол

Толуол

0,28

0,28

4,56

3,76

3,76

0,80

10,34

1,90

12,24

23,50

67,76

10,34

Этнлбензол

-70,50

65,50

94,0

1,96

Стнрол

Смола

0,20

0,20

Ф °

Образовалось чистых продуктов, моль/ч

Расход компонентов, моль/ч

Ю М Ю 4

Вход продук- Выход продук« тов в реак- тов из реактор тора

Рецикл бентольной фракции с колонны 24 в линию 1, моль/ч

Компоненты.84,0

Водород

84 i0

7,85

7",:85

Пар

1504

14В9 0

-15,0

6,2

Метан

6,2

Этан-этилен

Бензол

0,4

7,08

0,4

0,5

6,58

6,,58

Толу ол

Этилбензол

Стирол

18,82

16,92

1,9

16 92

-67,7

62,8

26,3

94,0

64,76

1,96

0,2

0,2

Смола

° В

Конверсия ?О 5 -100 = 753 .

Селективность . ф -100 = 93В65-5 „

Расход водяного пара на тонну стирола в катализате составляет:

1692 ° 18 -уу4 = 4 57 т

За счет увеличения конверсии этилбензола расход водяного, пара только на стадии дегидрирования сни- З5 жен на 0,11 т на тонну стирола в катализате.

Кроме того, увеличение конверсии этклбензола снижает расход водяного пара на стадии выделения стирола.

II р и м е р 3. Стирол получают согласно предлагаемому способу. На дегидрирование подают 94 моль/ч этилбензола, 6,58 моль/ч бенэола, 16,92 моль/ч толуола и 1502 моль/ч водяного пара. Иольное соотношение компонентов этилбензолсбензол:-толуол:водяной пар выдерживают соответственно 1 О, 07 г О, 18: 16.

Дегидрирование ведут на катализаторе К-24 при температуре на входе в реактор 620оС

Расход компонентов с основными технологическими потоками и рециклом бенэола и толуола приведен в яабл. 3..

Э Таблица 3

- 1018935

Конверсия -ггпу- 100 = 72% .

67 -7

Селективность р г 100 "- 93% .

62-8

У водяного пара на стадии выделения стирола.

Пример 4. Стирол получают согласно предлагаемому способу. На дегидрирование подают 94 моль/ч

5 этилбензола, 10,34 моль/ч бензсла, 23,5 моль/ч талуола и 1316 моль/ч водяного пара. Соотношение компонен.ТоВ этилбенволгбензол!толуолгводяной пар выдерживают 1г0,11г0,25г14. Двгидрирование ведут йа катализаторе

K-24 при температуре на входе в рей актор 620ес.

Расход компонентов с основными технологическими потоками и рециклом бензола и толуола приведен -в-табл, 4.

Расход водяного пара на тонну стнрола в катализате составляет

1504 18 д- -у = 4;15 т.

Эа счет увеличения конверсии этилбензола.. расход водяного пара только на стадии двгидрирования снижен на 0,53 т на тонну стырола в катализатв. Кроме того, увеличение .конверсии этнлбензола снижает расход

Т а б л и ц а 4

Компоненты

Рвцикл бентсльной фракции с колонны.24 в линию 1, моль/ч

Расход компонентов., моль/ч

Образовалось чис» тых продуктов, моль/ч

Вход про- Выход продукдуктов в тов из рвакреактор тора

91соЭ

Водород .

91,0

СО

8,85

8,85

Пар

1301,0

1316

«15,0

4,4

Метан

Этан-этилен

Ввнзол

T ó

0,22

11,24

0,22

10,34

0,9

10,34

23,5

25ю1

1,6

23,5

Этилбвнзол

94,0

25,9

65,16

-68,1

Стнрол

1,96

63,2

Смола 0,2 0,2

» «» ««

Конверсия 68с1 -100 = 72 4% 45 на стадии дегыдРИРованиЯ снижен на

:1,07 т на тонну стирола в каталйзате.

С ект вность -100 93% . - КРоме того, Увеличение конвеРсии

63-2

Н,Ч. этилбензола снижает расход водяного

Расход вод ного пара на тонну сти- пара на стадии выделения стн50 рола, рола s катализате -составляет:

1316 18

«д -. 4 = Зiб 1 т Качественные показатели.стирола, 3а счет увеличения конверсии этил- :получаемого по предлагаемому способу, бензола расход водяного пара только приведены в табл. 5.

55 . Таблица 5

«»» » «»«»«»»«

Норма по ГОСТ 1000-76

«» ««»«»«»«. ° «В« ° «»«

Высший сорт 1-й сорт

Весцветная прозрачная однородная

По предлагаемому способу

Показатели

Соответствует

Внешний .вид жидкость без механических примесей, при добавлении стабилизатора допускается слабо-желтая окраска .Содержание стнрола, % не менее

99,6

99,82

99,8

1018935

Продолжение табл. 5

Йорма по ГОСТ 1000 -76

По предлагаемому способу

Показатели

1-й сорт

Высший сорт

Оптическая плотность прн длине волны 313 нм, . не более

0,235

0,235

0,265

Содержание полимера

Отсутствие. Отсутствие

Содержание перекисных соединений, Ф, не более

0,0025

0,003

0,005

Содержание альдегидов, Ъ, не более

0,02

0,01

0,01

Цветноать fIo,ïëàòèíîкобальтовой шкаЛе, не более

10

Содержание стабилизатора и -трет-бутил- ирокатехина, Ф 0,0005-0,0015 0,005-0,0015

0,0005

Составитель E. Горлов

Редактор.Н. Бгорова ТехредЕ.Харитончик КорректорA. Ференц

Ю юююе Ю ЬМ Ю ° Ф

Заказ 3629/18 . Тираж 418 . Подписное

ВИИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Ю ЮЙВ ЮВЮ Ю4Ю Ь еумюююююююю в

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Качество стирола, получаемого по предпагаемому способу соответствует ГОСТ 10003-76.

Как видно иэ приведенных примеров, введение в .исходный. этилбензол допол " ннтельно бенэола увеличивает конверсию на 9-12% и снижает расход водяного пара, только на стадии дегидрирования на 0,11-1,07 т на тонну стирола в каталйэате по сравнению с известным способом получения стио ъ