Способ получения моноалкилбензолов

Изобретение относится к способу получения моноалкилбензолов путем алкилирования бензола, характеризующемуся тем, что в качестве алкилирующего агента используют метан, пропан или техническую пропан-бутановую смесь, реакцию проводят в одну стадию в барьерном электрическом разряде. Применение данного способа позволяет получать алкилбензолы в одну стадию без применения дорогостоящих катализаторов, повышенных температуры и давления. 1 з.п. ф-лы, 2 табл., 1 ил.

 

Изобретение относится к способу получения моноалкилбензолов: толуола, этилбензола, кумола, н-пропилбензола, бутилбензола, которые являются ценными полупродуктами органического синтеза.

Известен способ получения этилбензола (пат. РФ №2267476) алкилированием бензола этиленом путем подачи осушенной бензольной шихты, каталитического комплекса на основе хлорида алюминия, этилена, рециркулирующего каталитического комплекса и возвратного бензола в реактор алкилирования, отделение полученной реакционной массы от каталитического комплекса, нейтрализацию реакционной массы щелочью и отмывку водой от щелочи с последующим разделением реакционной массы ректификацией. При этом перед подачей в реактор алкилирования осуществляют смешение осушенной бензольной шихты, каталитического комплекса, этилена, рециркулирующего каталитического комплекса и возвратного бензола в турбулентном режиме и подают их в реактор алкилирования также в условиях турбулентности.

Недостатком этого способа является наличие катализатора, дополнительных стадий по нейтрализации реакционной массы щелочью и отмывки водой от щелочи, а также повышенная температура 125-140°С и давление 0,12-0,25 МПа.

Также известен способ получения кумола, описанный в пат. РФ №2200726. Данный способ получения кумола включает дегидрирование потока пропана в пропилен на установке дегидрирования и направление потока, выходящего из установки дегидрирования и содержащего 25-40 мас.% пропилена, в установку алкилирования вместе с потоком бензола при мольном отношении бензол/пропилен в интервале от 8 до 10. Продукт алкилирования перегоняют на первой ректификационной колонне для выделения легкой фракции, по существу, состоящей из пропана, которую возвращают на повторный цикл дегидрирования, и тяжелой фракции, которую перегоняют на второй ректификационной колонне для выделения с верха колонны непрореагировавшего бензола, который возвращают на повторный цикл на установку алкилирования, и кумола.

Недостатком данного способа является наличие дополнительного процесса дегидрирования, где пропан превращается в этилен с применением оксидных катализаторов. Для непосредственного алкилирования также требуется цеолитный катализатор. Цеолит марки ZSM-12 показывает хорошую избирательность по отношению к кумолу, но имеет низкую активность и, следовательно, должны быть использованы высокие температуры реакции. К сожалению, при таких условиях создаются благоприятные условия для нежелательных реакций, таких как, например, разложение кумола, который может привести к быстрой дезактивации катализатора. Данный процесс требует повышенной температуры 110-150°С и давления 2-5 МПа.

Известен двухстадийный способ алкилирования бензола с образованием линейных алкилбензолов (пат. РФ №2173677). Этот способ относится к алкилированию бензола олефинами с использованием катализаторов на основе морденита. Данный способ включает две стадии: контактирование бензола с олефином, содержащим от около 5 до около 30 атомов углерода, в присутствии морденита, содержащего фтор в интервале от 0,1 до 4 мас.%, в таких условиях, что образуется линейный моноалкилбензол, который далее контактирует с бензолом в присутствии катализатора на основе монтмориллонитовой глины, содержащей фтор от около 0,1 до около 10 мас.%.

Недостатком этого способа является двухстадийность процесса, необходимость наличия двух разных катализаторов, что усложняет технологический процесс, а также повышенная температура 80-140°С.

Наиболее близким к предлагаемому способу является способ, описанный в патенте РФ №2094418. Согласно данному методу бензол алкилируют этиленом или пропиленом на цеолитном катализаторе. Данный Бета цеолит может использоваться в чистом состоянии (как таковой) или может быть модифицирован путем изоморфного замещения алюминия бором, галлием или железом. Данный способ может осуществляться в газовой фазе, или в жидкой, или в смешанной фазе и как периодический, полунепрерывный или непрерывный процесс. Температура реакции находится в пределах от 100 до 300°С, предпочтительно от 110 до 200°С; давление находится в пределах от 10 до 50 атм, предпочтительно от 25 до 35 атм, и общая объемная почасовая скорость, при которой подаются реагенты, выбирается в пределах от 0,1 до 200 ч-1, предпочтительно от 1 до 10 ч-1.

Недостатком данного способа является необходимость катализатора, в данном случае цеолитного, повышенная температура (110-200°С) и давление (25-35 атм).

Задачей изобретения является создание простого одностадийного способа получения алкилбензолов без применения дорогостоящих катализаторов, повышенных температуры и давления.

Технический результат достигается тем, что взаимодействие паров бензола с алкилирующим агентом проводят в одну стадию в барьерном электрическом разряде.

В качестве алкилирующего агента используют метан, пропан или техническую пропан-бутановую смесь.

В систему совместно с пропан-бутановой смесью возможна подача водорода в соотношении 1:1, что является предпочтительным вариантом. Добавка водорода в пропан-бутановую смесь позволяет снизить содержание дифенила в продуктах реакции.

Процесс проводят при комнатной температуре и нормальном давлении.

Отличием данного изобретения от прототипа является проведение процесса в барьерном разряде, одностадийность процесса, отсутствие катализатора, комнатная температура и атмосферное давление.

Эксперименты проводят в проточном газоразрядном реакторе коаксиальной конструкции, выполненном из стекла пирекс с длиной рабочей зоны 10 см и объемом 12,25 см3. Величина зазора между диэлектрическими барьерами составляет 1 мм. Толщина диэлектрических барьеров 1 мм. Возбуждение разряда осуществляется высоковольтными разнополярными импульсами напряжения, подаваемыми от генератора. Длительность импульса 1,53×10-6 с. Частота повторения и амплитуда высоковольтных импульсов напряжения 2 кГц и 5,5 кВ соответственно. Активная мощность разряда 25 Вт.

Схема плазмохимической экспериментальной установки по получению алкилбензолов приведена на чертеже.

Низшие алканы состава C1-C4 из баллона по трубопроводу через регулировочный вентиль направляют в смеситель, где смешивают с парами бензола. Пары бензола получают в испарителе. Дозирование бензола осуществляют при помощи присоединенного к испарителю перистальтического насоса. Из смесителя парогазовую смесь направлялают в реактор. Пары жидкого углеводорода, попадая в реактор, конденсируются на охлаждаемых стенках реактора, тем самым выводя продукты реакции из разрядной зоны. Стенки реактора термостатируют при помощи змеевика, присоединенного к термостату. Полученные продукты собирают в приемнике.

Во всех примерах объемная скорость расхода алканов C1-C4 составляет 15 мл/мин. Время контакта парогазовой смеси с зоной разряда 49 сек. Температура стенок реактора равняется 13°С.

Пример 1. Алкилирование бензола проводят метаном. Объемный расход бензола составляет 0,08 мл/мин. Массовая доля алкилбензолов в продуктах составляет 41,9 мас.%, толуола 31,4 мас.%, этилбензола 10,5 мас.%. Кроме алкилбензолов полученная смесь содержит алканы 5,1 мас.%, фенилциклогексадиены 7,4 мас.%, дифенил 9,3 мас.% и др. Конверсия смеси за один проход составляет 0,9 мас.%.

Пример 2. В качестве алкилирующего агента используют пропан. Объемный расход бензола составляет 0,08 мл/мин. Доля алкилбензолов в продуктах составляет 48,1 мас.%, толуола 11,7 мас.%, этилбензола 10,3 мас.%, кумола 17,7 мас.%, н-пропилбензолбензола 8,4 мас.%. Содержание алканов в смеси составляет 15,1 мас.%, фенилциклогексадиенов 5,5 мас.%, дифенила 9,5 мас.%. Кроме того, в небольших количествах смесь содержит циклогексадиен, метилциклогексадиен, этинилбензол, стирол, метилциклогексен, этилциклогексадиен, 1,3,5-гексатриен. Конверсия смеси за один проход составляет 2,4 мас.%.

Пример 3. Как алкилирующию добавку используют техническую пропан-бутановую смесь (ПБС). Объемный расход бензола составляет 0,08 мл/мин. Состав ПБС представлен в табл.1. Конверсия смеси за один проход составляет 1,7 мас.%. Содержание моноалкилбензолов в смеси составляет 49,0 мас.%, алканов 19,5 мас.%. Содержание других углеводородов следующее: фенилциклогексадиены 3 мас.%, дифенил 5,7 мас.%, остальные 22,8 мас.%. Конверсия смеси за один проход составляет 1,7 мас.%.

Пример 4. В систему подают ПБС и водород в соотношении 1:1. Объемный расход бензола составляет 0,08 мл/мин. Содержание моноалкилбензолов в продуктах составляет 52,5 мас.%. Доля алканов- 12,7, фенилциклогексадиенов 6 мас.%, дифенила 6,2 мас.%. Степень конверсии смеси за один проход составляет 1,4 мас.%.

Пример 5. В качестве алкилирующего агента используют ПБС. Объемный расход бензола составляет 0,12 мл/мин. Доля моноалкилбензолов в продуктах составляет 42,6 мас.%. Алканы содержатся в количестве 25 мас.%. Фенилциклогексадиены и дифенил отсутствуют. Степень конверсии смеси за один проход составляет 0,3 мас.%.

Пример 6. Бензол алкилируют пропан-бутановой смесью. Объемный расход бензола составляет 0,18 мл/мин. Моноалкилбензолы содержатся в продуктах в количестве 53,4 мас.%, алканы 25,8 мас.%. Фенилциклогексадиены и дифенил отсутствуют. Конверсия смеси за один проход составляет 0,1 мас.%. Состав продуктов превращения низших алканов и бензола по примерам 1-6 представлен в табл.2.

Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет получать алкилбензолы в одну стадию при комнатной температуре и атмосферном давлении, не требует присутствия катализаторов.

Таблица 1
Состав исходной пропан-бутановой смеси
Углеводороды Содержание, мас.%
Примеси 7,65
Пропан 65,38
Изобутан 7,54
Бутан 19,44
Таблица 2
Состав продуктов превращения низших алканов C14 и бензола
Пример 1 Пример 2 Пример 3 Пример 4 Пример 5 Пример 6
Содержание, Содержание, Содержание, Содержание, Содержание, Содержание,
Углеводороды мас.% мас.% мас.% мас.% мас.% мас.%
Изопентаны отсутствуют 3,4 5,5 1,9 11,6 13,6
Изогексаны 5,1 11,7 11,2 3,1 5,1 6,3
Гептаны отсутствуют отсутствуют 1,6 7,1 6,9 5,8
Октаны отсутствуют отсутствуют 1,2 0,6 1,4 отсутствуют
Толуол 31,4 11,7 12,6 10,5 17,1 28,2
Этилбензол 10,5 10,3 11,1 10,1 4,7 5,07
Кумол отсутствуют 17,7 16,7 21,3 13,8 14,4
н-Пропилбензол отсутствуют 8,4 6,1 6,7 5,2 5,8
Изобутилбензол отсутствуют отсутствуют 2,5 3,9 1,9 отсутствуют
Этинилбензол 2,7 2,3 1,9 1,5 1,9 отсутствуют
Стирол 0,7 2 1,7 1,4 - отсутствуют
Циклогексадиен 8,5 2,7 3,8 6,1 5,3 5,1
транс-1,3,5-Гексатриен 2,6 0,9 1,4 1,2 4,6 3,1
1,3,5-Гексатриен 3,9 1,4 1,6 1,6 2,7 2,1
Метилциклогексен 1,5 0,5 0,4 0,1 0,4 0,6
Этилциклогексадиен отсутствуют 6,1 6,3 7,3 5,1 4,2
Пропилциклогексадиен отсутствуют 1,8 1,7 1,5 1,8 1,2
Изобутилциклогексадиен отсутствуют отсутствуют 0,9 отсутствуют отсутствуют отсутствуют
Фенилциклогексадиены 7,4 5,5 3 6,1 отсутствуют отсутствуют
Дифенил 9,3 9,3 5,7 6,2 отсутствуют отсутствуют
Неизвестные 16,4 4,3 3,1 1,78 10,5 4,5
Конверсия смеси, мас.% 0,9 2,4 1,7 1,4 0,3 0,1

1. Способ получения моноалкилбензолов путем алкилирования бензола, отличающийся тем, что в качестве алкилирующего агента используют метан, пропан, или техническую пропан-бутановую смесь, реакцию проводят в одну стадию в барьерном электрическом разряде.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что совместно с пропан-бутановой смесью в систему подают водород в соотношении 1:1.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способу алкилирования ароматических соединений олефинами с использованием твердого катализатора, а также к способу регенерации твердого катализатора, в котором несколько раз используют ароматическое исходное сырье, которое используют для регенерации катализатора.

Изобретение относится к усовершенствованному способу получения 1-(4-R-арил)адамантанов или их производных общей формулы: где R1=R2 =H:R=N(CH3)2, ОСН 3, С(СН3)3; R1=H, R2=CH 3:R=N(CH3)2 , С(СН3)3; R 1=R2=СН2:R=N(СН 3)2, являющихся полупродуктами для синтеза биологически активных веществ, путем взаимодействия 1,3-дегидроадамантана или его гомологов с производными бензола из ряда: N,N-диметиланилин, анизол, трет-бутилбензол при мольных соотношениях реагентов, равном соответственно 1:5-6, в среде производного бензола при температуре 120-130°С в течение 5-6 часов.
Изобретение относится к слоистой композиции, способу ее приготовления и способу конверсии углеводорода с ее применением. .

Изобретение относится к способу ароматизации алканов, заключающемуся в контактировании алканов, содержащих от одного до четырех углеродных атомов, с катализатором Pt/ZSM-5, содержащим платину, осажденную на MFI цеолит, решетка которого состоит из алюминия, кремния и кислорода.
Изобретение относится к способу получения ароматических углеводородов и низших олефинов, включающему каталитическую дегидроциклизацию углеводородного сырья в присутствии цинксодержащего цеолитного катализатора при повышенных температуре и давлении, разделение продуктов дегидроциклизации на продукт А - ароматические углеводороды С6+, и продукт В - смесь неароматических углеводородов с водородом, последующее гидродеалкилирование продукта А с получением товарного бензола, и пиролиз продукта В с получением низших олефинов, и характеризующемуся тем, что в качестве сырья дегидроциклизации используют парафины С2-С6, процесс проводят под давлением 0,9-1,3 МПа, продукт А, после отделения от него фракции С10+, подвергают гидродеалкилированию, из продуктов гидродеалкилирования выделяют товарный бензол, метановую и этановую фракции, этановую фракцию и продукт В, или продукт В, после отделения от него более 50 об.% метановодородной фракции, направляют на пиролиз, из газообразных продуктов пиролиза выделяют товарные этилен и пропилен, жидкие продукты пиролиза - пироконденсат, содержащий ароматические углеводороды, подвергают каталитическим гидрированию и гидрообессериванию и последующему гидродеалкилированию с получением товарного бензола, метановой и этановой фракций, последнюю рециклизуют на пиролиз.

Изобретение относится к катализатору ароматизации алканов, имеющих от двух до шести атомов углерода в молекуле, в ароматические углеводороды, к способу его получения и применения.

Изобретение относится к способу получения ароматических углеводородов, сопровождающемуся одновременным получением водорода, метанола, моторных топлив и пресной воды из углеводородного газа нестабильного состава газоконденсатных и нефтяных месторождений, включающему, при необходимости, обессеривание его, последующее получение синтез-газа газофазной одноступенчатой окислительной конверсией кислородом воздуха, конверсию его в метанол, дальнейшее получение из метанола в присутствии катализатора моторного топлива и воды, сепарацию воды, образовавшейся на всех стадиях процесса, отгонку из воды, объединенной и образовавшейся на всех стадиях процесса, остатков углеводородов, включая метанол и жирные углеводороды, биоочистку ее и минерализацию, причем в качестве исходного углеводородного газа используют углеводородный газ нестабильного состава без предварительного отделения в нем метана и этана от пропана и бутана, и который перед конверсией в синтез-газ подвергают ароматизации в присутствии катализатора и при нагревании, а далее осуществляют выделение образовавшихся ароматических углеводородов и водорода, который по меньшей мере частично используют при получении синтез-газа, для изменения соотношения в немH2:CO 1,8-2,3:1, а частично, при необходимости, используют на стадии обессеривания, при этом синтез-газ получают из непрореагировавших и образовавшихся при ароматизации углеводородных газов.

Изобретение относится к способу получения алкилбензола со структурой R1R2CH(Ph) из алкилфенилового спирта со структурой R1 R2C(Ph)OH, включающему следующие стадии: (a) подачу исходного потока, содержащего алкилфениловый спирт со структурой R1R2 C(Ph)OH, в реактор с зоной каталитической дистилляции; (b) одновременно в реакторе: (i) контактирование исходного потока, содержащего R1R2C(Ph)OH, с водородом в зоне каталитической дистилляции для превращения R 1R2C(Ph)OH в R1 R2CH(Ph) и образования реакционной смеси и (ii) отделение R1R2 CH(Ph) от реакционной смеси фракционной дистилляцией для получения выше зоны каталитической дистилляции потока, содержащего R 1R2CH(Ph) с пониженной концентрацией R1R2C(Ph)OH по сравнению с исходным потоком реактора в положении выше зоны каталитической реакции; причем R1 и R2 каждый представляют водород или углеводородную группу с 1-10 атомами углерода и по меньшей мере один из R1 и R2 не является водородом.
Изобретение относится к области нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности и посвящено созданию катализаторов, используемых в переработке алифатических углеводородов C2 -C12 в смесь ароматических углеводородов или высокооктановый компонент бензина.
Изобретение относится к каталитической конверсии парафиновых, олефиновых углеводородов или их смесей и может быть использовано для получения высокооктанового моторного топлива и индивидуальных ароматических соединений.
Изобретение относится к нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности, в частности к способу получения катализаторов для превращения прямогонных бензиновых фракций нефти в высокооктановый компонент бензина.
Изобретение относится к нефтехимии, а именно к способу получения ароматических углеводородов (смеси бензола, толуола, ксилолов и этилбензола) из синтез-газа (смесь моноксида углерода с газообразным водородом) в присутствии бифункционального катализатора

Изобретение относится к способу получения 2-изопропил-п-ксилола и 2,5-диизопропил-п-ксилола путем алкилирования п-ксилола пропиленом в жидкой фазе, характеризующемуся тем, что алкилированию подвергают п-ксилол при температуре 70-90°С и на первой ступени алкилирование проводят в присутствии катализатора AlCl3 до достижения конверсии исходного углеводорода в присутствии катализаторов AlCl3 до достижения конверсии исходного углеводорода в пределах 40-90% и накопления в алкилате индивидуального моно-изопропил-п-ксилола 30-50%, далее 5-моно-изопропил-п-ксилол подвергают алкилированию на 2-й ступени в присутствии AlCl2·H2 PO4 таким образом, что после достижения в алкилате суммарного содержания изомеров 2,5-, 2,3-, 2,6-ди-изопропил-п-ксилола 30-50% прекращают подачу пропилена и выдерживают полученный алкилат при температуре 70-90°С в течение 2-6 часов до достижения концентрации 2,5-ди-изопропил-п-ксилола не менее 95% с последующим выделением целевого продукта известными приемами

Изобретение относится к способу ароматизации неароматических углеводородов, содержащихся в гидрированной фракции C6 -C8 пироконденсата
Изобретение относится к способу получения высокомолекулярных ароматических углеводородов путем каталитической конверсией 96%-ного этанола или смеси этанол-изобутанол (3:1) при 400°С, объемной скорости по жидкому сырью 2 ч-1, давлении 0,1-5,0 МПа на цеолитсодержащем катализаторе
Изобретение относится к способу получения ароматических углеводородов, включающему конверсию в атмосфере азота при его давлении 0,3-0,4 МПа предварительно нагретого до температуры 200-350°С диметилового эфира (ДМЭ) путем его пропускания через предварительно нагретый в атмосфере азота до температуры 330-370°С слой катализатора на основе цеолита типа ZSM-5 с SiO2/Аl2O3=60-83, содержащего не более 23,0% оксида алюминия, не более 0,09% оксида натрия и цинк в пределах 2-5%, с поддержанием температуры в объеме катализатора 400-450°С путем регулирования скорости подачи ДМЭ, продукты реакции, полученные после прохождения катализатора, охлаждают до температуры 200-350°С и пропускают через второй слой такого же катализатора, предварительно нагретого в атмосфере азота до температуры 330-370°С с поддержанием температуры в объеме катализатора 400-450°С путем регулирования скорости подачи продуктов реакции, полученных после прохождения первого слоя катализатора

Изобретение относится к способу превращения исходного материала, содержащего метан, в синтез-газ и ароматический углеводород (углеводороды)
Наверх