Способ получения стирола

 

Изобретение относится к получению стирола, в частности к способу получения стирола каталитическим дегидрированием этилбензола в двухступенчатом адиабатическом реакторе при повышенной температуре в присутствии водяного пара, бензола и толуола при весовом соотношении этилбензол: бензол: толуол: водяной пар, равном 1:0,03-0,08:0,095-0,22:2,26-3,06, который включает охлаждение, конденсацию контактного газа, разделение водной и углеводородной фаз, выделение из углеводородной фазы стирола, непрореагировавшего этилбензола, бензола, толуола и тяжелых продуктов. Согласно изобретению, поток бензола и толуола перегревают выше температуры реакции и вводят в реактор двумя потоками на первую и вторую ступени при весовом соотношении вводимых потоков 1: 3-6. Технический результат - повышение селективности процесса и снижение расхода водяного пара (энергозатрат). 1 ил.

Изобретение относится к нефтехимической промышленности и может быть использовано в производстве стирола.

Известен способ получения стирола (пат. Великобритании N 1176972) путем каталитического дегидрирования этилбензола при 556-704^oC в присутствии водяного пара и толуола при мольном соотношении этилбензол: толуол, равным 0,5:1 - 10:1, т.е. количество вводимого в процесс толуола от этилбензола составляет 12,5-63,5 мас. %. Конверсия этилбензола при этом составляет 63,5; селективность 93 мол.% (91,2 мас.% ) и расход водяного пара 4,68 т на тонну стирола в катализате.

Процесс характеризуется невысокой конверсией и значительными энергозатратами.

Наиболее близким по технической сути является способ получения стирола (А. С. N 1018935, 1983) каталитическим дегидрированием этилбензола при 550-650^oC в присутствии водяного пара, бензола и толуола при мольном соотношении этилбензол: бензол: толуол: водяной пар, равном 1:0,04- 0,11:0,11-0,25:14-18, или весовом соотношении 1: 0,03-0,08:0,095-0,22:2,38-3,06. Конверсия этилбензола 73,1%, селективность 93 мол.% и расход водяного пара 4,11 т на тонну стирола.

Процесс характеризуется невысокой селективностью и большими энергозатратами.

Целью изобретения является повышение селективности процесса и снижение энергозатрат.

Поставленная цель достигается способом получения стирола каталитическим дегидрированием этилбензола в адиабатическом реакторе при повышенной температуре в присутствии водяного пара, бензола и толуола при весовом соотношении этилбензол: бензол: толуол равном 1:0,03 - 0,08:0,095 - 0,22, включающим охлаждение, конденсацию контактного газа, разделение водной и углеводородной фаз, выделение из углеводородной фазы стирола, непрореагировавшего этилбензола, бензола, толуола и тяжелых продуктов. При этом дегидрирование проводят в двухступенчатом адиабатическом реакторе при весовом соотношении этилбензол: водяной пар, равном 1:2,26 - 3,06, бензол и толуол перегревают выше температуры реакции и вводят в реактор двумя потоками на первую и вторую ступень при весовом соотношении вводимых потоков 1:3-6.

Схема предлагаемого способа получения стирола приведена на чертеже.

Этилбензол, поступающий со склада по линии 1, смешивается с возвратным этилбензолом из линии 2 и водяным паром из линии 3 и по линии 4 поступает в испаритель 5 и далее с температурой 150-180^oC по линии 6 в перегреватель 7, обогреваемый перегретым паром (не показано). В перегревателе 7 пароэтилбензольная смесь нагревается до температуры 500-550^oC. Перегретая пароэтилбензольная смесь по линии 8, смешиваясь с перегретым до 680-750^oC водяным паром из линии 9, бензолом и толуолом с температурой 680 - 750^oC из линии 10 по линии 11 поступает в первую ступень двухступенчатого адиабатического реактора 12. В реакторе, загруженном катализатором на основе окислов железа, калия и других компонентов при температуре 580-650^oC и давлении, близком к атмосферному, идет процесс дегидрирования этилбензола в стирол.

Контактный газ из первой ступени реактора 12 с температурой 580-615^oC нагревается до температуры реакции 590- 650^oC за счет непрямого теплообмена с перегретым паром (не показано), поступает на вторую ступень реактора 12. Перегретый до 680-750^oC поток бензола и толуола по линии 13 поступает в зону реакции второй ступени реактора. Вторая ступень реактора 12 загружена катализатором, аналогичным первой ступени реактора.

Контактный газ из второй ступени реактора 12 при температуре 580-615^oC по линии 14 поступает на охлаждение в котел-утилизатор 15. Контактный газ охлаждается паровым конденсатом из линии 35.

В котле-утилизаторе 15 за счет тепла охлаждения контактного газа с 580-615^oC до 180- 260^oC получают водяной пар давлением 2,5-4,5 ата, который по линии 36, смешиваясь с паром из сети по линии 34, используется в процессе дегидрирования этилбензола.

Контактный газ из котла-утилизатора 15 по линии 16 поступает в скруббер 17, где охлаждается до температуры 102-130^oC, очищается от механических примесей, тяжелых углеводородов и далее по линии 18 направляется на конденсацию 19. Конденсат по линии 20 направляется в декантатор 21, из которого водная фаза по линии 22 поступает на очистку, и далее очищенный водный конденсат используется в процессе или направляется в систему водооборота.

Несконденсированный газ из декантатора 21 по линии 23 направляется в пароперегревательную печь 29 и используется как топливо.

Углеводородный конденсат из декантатора 21 по линии 24 направляется на установку ректификации стирола в колонну 25.

На колонне 25 по линии 26 выделяется бензол, толуол, этилбензол, а по линии 30 стирол с тяжелыми продуктами.

На колонне 27 выделяется бензол и толуол и по линии 28 направляют в пароперегревательную печь 29, где перегревают до 680-750^oC.

Возвратный этилбензол из колонны 27 выделяется по линии 2.

Стирол с тяжелыми продуктами по линии 30 поступает в колонну 31. На колонне 31 по линии 32 выделяется товарный стирол, а по линии 33 - кубовые остатки ректификации стирола (КОРС).

Введение бензола и толуола в зону реакции двухступенчатого адиабатического реактора дегидрирования этилбензола при определенном соотношении по ступеням реактора позволяет повысить селективность процесса получения стирола и снизить расход водяного пара.

Пример 1 Процесс осуществляют согласно известному способу. На дегидрирование подают 350 кг/ч этилбензола. Бензол и толуол вводят в зону реакции одним потоком с этилбензолом. Соотношение этилбензол: бензол: толуол: водяной пар выдерживают 1: 0,055:0,158:2,72 по весу. Дегидрирование осуществляют в двухступенчатом реакторе на одном из известных катализаторов на основе окислов железа, калия и других компонентов при температуре на входе в каждую ступень реактора 620^oC.

Конверсия этилбензола составила 73,1%, селективность в стирол 91,3 мас.% и расход водяного пара 4,11 т на тонну стирола в контактном газе.

Пример 2 Процесс осуществляется согласно предлагаемому способу. На дегидрирование подают 350 кг/ч этилбензола. Бензол и толуол вводят в зону реакции двумя потоками при весовом соотношении потоков на I и II ступень реактора 1:3 - по линии 10 из перегревательной печи 29 в I ступень реактора и по линии 13 во II ступень реактора из перегревательной печи 29. Температура потоков в линиях 10 и 13 составляет 690^oC.

Общее соотношение этилбензол: бензол: толуол: водяной пар выдерживают 1: 0,055: 0,158: 2,62 по весу. Дегидрирование осуществляют в двухступенчатом реакторе на одном из известных катализаторов на основе окислов железа, калия и других компонентов при температуре на входе в каждую ступень реактора 620^oC.

Конверсия этилбензола составила 73,3%, селективность в стирол 91,8 мас.% и расход водяного пара 3,9 т на тонну стирола в контактном газе.

Пример 3 Процесс осуществляют согласно предлагаемому способу. На дегидрирование подают 350 кг/ч этилбензола. Бензол и толуол вводят в зону реакции двумя потоками при весовом соотношении потоков на I и II ступень реактора 1:4 - по линии 10 из перегревательной печи 29 в I ступень реактора и по линии 13 во II ступень реактора из перегревательной печи 29.

Температура потоков в линиях 10 и 13 составляет 705^oC.

Общее соотношение этилбензол: бензол: толуол: водяной пар выдерживают 1: 0,055: 0,158: 2,44 по весу. Дегидрирование осуществляют в двухступенчатом реакторе на одном из известных катализаторов на основе железа, калия и других компонентов при температуре на входе в каждую ступень реактора 620^oC.

Конверсия этилбензола составила 73,4%, селективность в стирол 92,5 мас.% и расход водяного пара 3,6 т на тонну стирола в контактном газе.

Пример 4 Процесс осуществляют согласно предлагаемому способу. На дегидрирование подают 350 кг/ч этилбензола. Бензол и толуол вводят в зону реакции двумя потоками при весовом соотношении потоков на I и II ступень реактора 1:5 - по линии 10 из перегревательной печи 29 в I ступень реактора и по линии 13 во II ступень реактора из перегревательной печи 29. Температура потоков в линиях 10 и 13 составляет 710^oC.

Общее соотношение этилбензола: бензол: толуол: водяной пар выдерживают 1: 0,055: 0,158: 2,26 по весу. Дегидрирование осуществляют в двухступенчатом реакторе на одном из известных катализаторов на основе окислов железа, калия и других компонентов при температуре на входе в каждую ступень реактора 620^oC.

Конверсия этилбензола составила 73,5%, селективность в стирол 93,0 мас.% и расход водяного пара 3,3 т на тонну стирола в контактном газе.

Пример 5 Процесс осуществляют согласно предлагаемому способу. На дегидрирование подают 350 кг/ч этилбензола. Бензол и толуол вводят в зону реакции двумя потоками при весовом соотношении потоков на I и II ступень реактора 1:6 - по линии 10 из перегревательной печи 29 в I ступень реактора и по линии 13 во II ступень реактора из перегревательной печи 29. Температура потоков в линиях 10 и 13 составляет 720^oC.

Общее соотношение этилбензол: бензол: толуол: водяной пар выдерживают 1: 0,055:0,158: 2,26 по весу. Дегидрирование осуществляют в двухступенчатом реакторе на одном из известных катализаторов на основе окислов железа, калия и других компонентов при температуре на входе в каждую ступень реактора 620^oC.

Конверсия этилбензола составила 73,5%, селективность в стирол 93,1 мас.% и расход водяного пара 3,3 т на тонну стирола в контактном газе.

Формула изобретения

Способ получения стирола каталитическим дегидрированием этилбензола в адиабатическом реакторе при повышенной температуре в присутствии водяного пара, бензола, толуола при весовом соотношении этилбензол : бензол : толуол, равном 1 : 0,03 - 0,08 : 0,095 - 0,22, включающий охлаждение, конденсацию контактного газа, разделение водной и углеводородной фаз, выделение из углеродной фазы стирола, непрореагировавшего этилбензола, толуола и тяжелых продуктов, отличающийся тем, что дегидрирование проводят в двухступенчатом адиабатическом реакторе при весовом соотношении этилбензол : водяной пар, равном 1 : 2,26 - 3,06, бензол и толуол перегревают выше температуры реакции и вводят в реактор двумя потоками на первую и вторую ступени при весовом соотношении вводимых потоков 1 : 3 - 6.

РИСУНКИ

Рисунок 1