Способ получения низших моно- и диалкилбензолов

 

Использование: производство низших моно- и диалкилбензолов. Сущность: способ получения низших моно- и диалкилбензолов (ДАБ) включает подачу бензола и низшего олефина в установку алкилирования, оснащенную реакторным блоком для взаимодействия бензола с низшими олефинами в присутствии катализаторного комплекса на основе безводного хлорида алюминия, узлом отделения катализаторного комплекса от алкилата, узлом многоступенчатой ректификации последнего со ступенями выделения возвратного бензола, низшего алкилбензола, низшего ДАБ, частично возвратного в реактор алкилирования, а частично отводимого с установки, и полиалкилбензолов (ПАБ), при этом низшие ДАБ перед отводом с установки подвергают четкой ректификации в трех ректификационных колоннах, в первой из которых выделяют легкую фракцию, поток которой возвращают в узел многоступенчатой ректификации и в реакторный блок, во второй колонне осуществляют исчерпывающее отделение легкой фракции, поток которой возвращают в узел многоступенчатой ректификации и в реакторный блок, в третьей колонне из кубового продукта второй колонны отделяют низший ДАБ от ПАБ, который возвращают в узел многоступенчатой ректификации на ступень выделения ПАБ и в pеакторный блок. Предпочтительно ПАБ отделяют путем ректификации от осмоленного продукта и возвращают в реакторный блок алкилирования. 1 табл., 1 ил.

Изобретение относится к технологии производства низших моно- и диалкилбензолов и может быть использовано на предприятиях нефтехимии.

Известен способ получения низших алкилбензолов (АБ) алкилированием бензола низшими олефинами в присутствии катализаторного комплекса на основе безводного хлорида алюминия, в соответствии с которым алкилат отмывают водой, нейтрализуют и подвергают многоступенчатой ректификации с выделением возвратного бензола, низших алкилбензолов и полиалкилбензолов. Последние смешивают со свежим исходным бензолом (мaccoвое соотношение бензола и полиалкилбензолов 1:(0,41-0,72) и подвергают азеотропной осушке. Осушенные исходный бензол и полиалкилбензолы подают на алкилирование. Данный способ позволяет с высокой эффективностью получать низшие моноалкилбензолы (селективность 93,3-93,5 ), однако низшие диалкилбензолы (ДАБ) при этом не производят (1).

Для производства ДАБ (диэтилбензола) этилбензол подвергают диспропорционированию при повышенной температуре в присутствии катализаторного комплекса на основе безводного хлорида алюминия. Процесс поводят в режиме идеального вытеснения при концентрации катализаторного комплекса 0,05-1,25) мас. в расчете на хлорид алюминия, температуре 100-180^oС и времени контакта 5 30 мин. Из катализата ректификацией выделяют товарный диэтилбензол, удовлетворяющий по качеству марке А (ТУ-6-030387-75), и побочный осмоленный продукт, используемый как компонент печного топлива (2).

Таким образом, для производства товарных АБ и ДАБ необходимо иметь две самостоятельные установки. В то же время капитальные эксплуатационные и прочие затраты значительно ниже при совмещении на одной установке производства АБ и ДАБ.

Известен также промышленный способ получения низших АБ и ДАБ на одной установке, заключающийся в следующем. Бензол и низший олефин подают на установку алкилирования, оснащенную реакторным блоком для взаимодействия бензола с низшими олефинами в присутствии катализаторного комплекса на основе безводного хлорида алюминия, узлом отделения катализаторного комплекса от алкилата, узлом многоступенчатой ректификации последнего со ступенями выделения возвратного бензола, низшего алкилбензола, низшего диалкилбензола, частично возвращаемого в реактор алкилирования, а частично отводимого с установки, и полиалкилбензолов. Отводимый с установки поток ДАБ (смесь диэтилбензолов) используют в качестве высокооктановой добавки к моторным топливам (бензинам) (3).

Недостатками этого способа является невысокая чистота получаемых ДАБ, что не позволяет квалифицированно использовать их (в качестве сырья для производства мономера, используемого при синтезе ионообменнных смол). С другой стороны, отвод с установки сырого ДАБ и ПАБ не позволяет использовать содержащиеся в них полиалкилбензолы в качестве возвратного сырьевого компонента, что влечет неоправданно высокие удельные расходы исходных этилена и бензола (расход исходных, отнесенный к единице продуктов).

Таким образом, обзор уровня техники показывает наличие потребности в разработке способа получения низших моно- и диалкилбензолов, позволяющего на установке с одним реактором алкилирования-переалкилирования получать низшие моно- и диалкилбензолы, пригодные для производства мономеров с минимальными удельными расходами исходных этилена и бензола.

В соответствии с изобретением предлагается способ получения низших моно- и диалкилбензолов, включающий подачу бензола и низшего олефина в установку алкилирования, оснащенную реакторным блоком для взаимодействия бензола с низшими олефинами в присутствии катализаторного комплекса на основе безводного хлорида алюминия, узлом отделения катализаторного комплекса от алкилата, узлом многоступенчатой ректификации последнего со ступенями выделения возвратного бензола, низшего алкилбензола, низшего диалкилбензола, частично возвращаемого в реакторный блок, а частично отводимого с установки, и полиалкилбензолов; при этом низшие диалкилбензолы перед отводом установки подвергают четкой ректификации в трех ректификационных колоннах, в первой из которых выделяют легкую фракцию, поток которой возвращают а узел многоступенчатой ректификации и в реакторный блок, во второй колонне осуществляют исчерпывающее отделение легкой фракции, поток которой возвращаю в реакторный блок, в третьей колонне из кубового продукта второй колонны отделяют низший диалкилбензол от полиалкилбензольной фракции, которую возвращают в узел многоступенчатой ректификации на ступень выделения полиалкилбензольной фракции и в реакторный блок.

Выражение "реакторный блок" в данном описании означает возможность использования установок с одним реактором или несколькими параллельными реакторами, выполняющими одну и ту же функцию, но это выражение нельзя расширительно толковать: установки, содержащие разнофункциональные реакторы, например, реактор алкилирования и реактор диспропорционирования к данному изобретении отношения не имеют.

Сущность изобретения поясняется на рисунке "Принципиальная технологическая схема получения моно- и диалкибензолов".

По трубопроводной линии 1 на установку подают катализаторный комплекс. Типичным является катализаторный комплекс следующего состава, мас. Al С1₃ 27; C₆H₆ 33; моноалкилбензол 18; полиалкилбензолы 22. Катализаторный кoмплекс готовят в отдельном аппарате (на схеме не показан, поскольку как катализаторный комплекс, так и способ его приготовления не являются объектом данного изобретения). Катализаторный комплекс можно подавать непрерывно или периодически, что (как известно из уровня техники) предпочтительнее. Катализаторный комплекс готовят любым общеизвестным из уровня техники способом.

По линии 2 на установку подают исходный бензол, по линии 3 низший олефин (этилен или пропилен). На практике можно использовать чистые олефины или углеводородные фракции, их содержащие, например этан-этиленовую или пропан-пропиленовую фракции. По трубопроводной линии 4 на алкилирование подают возвратный сырой ДАБ, а по линии 5 возвратный бензол. Все указанные потоки поступают в реактор алкилирования 6. (Установка может содержать один или несколько реакторов алкилирования, что отмечалось выше). Реактор алкилирования может быть любым из известных в уровне техники. В частности, возможно использовать реактор колонного типа, известный из (3) или любой иной реактор для проведения жидкофазного алкилирования бензола низшими олефинами. При использовании реакторов колон-поток ДАБ подают в ректификационную колонну 19 разделительной способностью порядка 30 т. С верха колонны 19 отводят легкокипящие примеси, которые по линии 20 возвращают в реактор алкилирования, а другую часть (от 1 до 99 об.) в ректификационную колонну 13. При получение моно- и диэтилбензолов в верхней части колонны 19 поддерживают температуру около 153^oС, а в нижней около 190^oС. Выходящий с нижней части ректификационной колонны продукт по линии 2 подают в ректификационную колонну 22, разделительной способностью порядка 50 т. В верхней части колонны 22 поддерживают температуру около 180^oС, а в нижней около 200^oС (при получении моно- и диэтилбензолов). В колонне 22 происходит исчерпывающее удаление низкокипящих продуктов. Целесообразно ректификацию в условиях, при которых потери отгон ДАБ вместе с низкокипящими продуктами минимален, для чего перегонку следует вести при флегмовых числах порядка 10-20. Отгон колонны 22 по линии 23 смешивают с отгоном колонны 19 и возвращают в реактор алкилирования и в ректификационную колонну 13 по линии 31. Кубовый продукт колонны 22 по линии 24 подают в ректификационную колонну 25, разделительной способностью порядка 30 т, эксплуатируемую при флегмовых числах от 1,5 до 5. В качестве отгона с верхней части колонны по линии 20 отводят ДАБ, качество которого соответствует всем требованиям, предъявляемым к сырью для производства ионообменных смол. При получении моно- и диэтилбензолов поддерживают температуру в верху и в низу колонны 183 и 193^oС соответственно. В качестве кубового продукта с низа колонны по линии 27 отводят поток высококипящих примесей (ПАБ и смолы). Часть этого потока по линии 28 возвращают в колонну 16, а другую часть по линии 29 возвращают в реактор алкилирования 6. Соотношение между этими потоками находится в пределах от 2:1 до 1:95. Конкретная величина этого соотношения определяется в зависимости от того, сколько каталитических ядов содержится в продукте потока 27. При увеличении содержания каталитических ядов в продукте потока 27 следует увеличивать долю потока, направляемого в колонну 13. Напротив, при уменьшении содержания каталитических ядов в продукте потока 27 следует увеличивать долю потока, направляемого в реактор 6. Колонны 19, 22, 25 целесообразно эксплуатировать при давлении, близком к атмосферному. В случае использования пропилена в качестве исходного олефина целесообразно поддерживать температуру верха и низа колонн 19, 22, 25: 165/195^oС, 180/205^oС, 193/205^oС соответственно. Катализаторный комплекс, выделенный в узле 8, может быть полностью или частично возвращен в реактор 6 по линии 30, указанной на рисунке пунктиром.

Специалисту понятно, что на рисунке приведена принципиальная технологическая схема, поэтому обычное технологическое оборудование: кипятильники и холодильники ректификационных колонн, насосы, промежуточные емкости, средства автоматизации и контроля и т.п. на ней не показаны.

Примеры 1 и 2. На промышленной установке, собранной по схеме в соответствии с рисунком, проводят опытно-промышленные пробеги с целью получения этил- и диэтилбензолов (пример 1), а также изопропил- и диизопропилбензолов (пример 2).

Условия проведения процесса приведены выше при описании принципиальной технологической схемы, Расходные показатели основных сырьевых и продуктовых потоков приведены в таблице.

В соответствии с примером 1 получают этилбензол, полностью соответствующий требованиям производства стирола, диэтилбензол, полностью соответствующий требованиям получения ионообменных смол, и поток ПАБ+смолы (поз. 17), который может быть использован в качестве сырья для производства поверхностно-активных веществ (ПАВ) или компонента печного топлива.

В соответствии с примером 2 получают изопропилбензол, полностью соответствующий требованиям синтеза фенола, ацетона и/или альфа-метилстирола, диизопропилбензол, полностью соответствующий требованиям получения ионообменных смол, и поток ПАБ+смолы (поз. 17), который может быть использован в качестве сырья для производства ПАВ или компонента печного топлива.

Приведенные примеры показывают достижение нового технического результата, указанного в преамбуле описания данного изобретения. Данные примеры иллюстрируют некоторые возможные варианты воплощения изобретения, но не ограничивают его объем, определяемый патентной формулой.

Формула изобретения

Способ получения низших моно- и диалкилбензолов, включающий подачу бензола и низшего олефина в установку алкилирования, оснащенную реакторным блоком для взаимодействия бензола с низшими олефинами в присутствии катализаторного комплекса на основе безводного хлорида алюминия, узлом отделения катализаторного комплекса от алкилата, узлом многоступенчатой ректификации последнего со ступенями выделения возвратного бензола, низшего алилбензола, низшего диалкилбензола, частично возвращаемого в реакторный блок, а частично отводимого с установки, и полиалкилбензолов, отличающийся тем, что низшие диалкилы перед отводом с установки подвергают четкой ректификации в трех ректификационных колоннах, в первой из которых выделяют легкую фракцию, поток которой возвращают в узел многоступенчатой ректификации и в реакторный блок, во второй колонне осуществляют исчерпывающее отделение легкой фракции, поток которой возвращают в узел многоступенчатой ректификации и в реакторный блок, в третьей колонне из кубового продукта второй колонны отделяют низший диалкилбензол от полиалкилбензольной фракции, которую возвращают в узел многоступенчатой ректификации на ступень выделения полиалкилбензольной фракции и в реакторный блок.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2