Способ получения алкенилароматических углеводородов

Способ получения алкенилароматических углеводородов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К ПАТЕНТУ 1 11 507223

Сава Саветских

6анналистических

Респтблик (61) Дополнительный к патенту (22) Заявлено 29,06.72 (21) 1804382 "3-4 (51) М. Кл.- "С 07С 15/09 (23) Приоритет 30,06.71 (31) 158303 (32) CLUA п1судаастаенный камитет

Санета Министров СССР ла делам изобретений н otêðûòèé

Опубликовано 15.03.76. Бюллетень М lO

Дата опубликования описания 26.05.76 (53) УДК 547.538.141 (088.8) (72) Автор изобретения

Иностранец

Джеймс Стефен Келлар (США) Иностранная фирма

«Юниверсал Ойл Продактс Компани» (США) (71) Заявитель (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ

АЛ КЕН ИЛАРОМАТИ ЧЕСКИ Х УГЛ ЕВОДОРОДОВ

Изобретение относится к способу дегидрирования алкилароматических углеводородов, в частности этилбензола.

Алкенилароматические углеводороды находят применение в качестве исходного продукта в производстве различных смол, пластиков, эластомеров, синтетических каучуков.

При дегидрировании этилбензола с образованием стирола селективность реакции повышается, если процесс протекает при низких давлениях. Увеличение давления в реакционной зоне дегидрирования очень часто приводит к повышению жесткости других раоочих условий, необходимых для превращения этилбензола в стирол. В результате увеличивается образование нежелательных побочных продуктов реакций, включая газообразные соединения, бензол, толуол, полимеры и дегти, а также повышается образование дегтя в сопутствующем продукте установки разделения.

Низкое давление в реакционной установке создается посредством разряжения конечного газового потока, выходящего из реактора, либо в случае многостадийной реакции дегидрирования — посредством разряжения готока, выходящего из каждого реактора. Используют для этих целей обы шо пароструйный эжектор; затем выходящий реакционный поток проходит через охлаждающее устройство, в котором парообразный поток конденсируется, .превращаясь в жидкие продукты, 5 после чего последние отделяются от газообразных (СН, Не, С2На, СО2 и других).

Однако известные способы понижения давления в реакционной зоне дегпдрированпя очень часто черезвычайно дорогостоящи (мон10 таж установки и ее работа).

Согласно изобретению предлагается отделение газообразных продуктов проводить прп пониженном атмосферном давлешш в пределах 200 — 600 мм рт. ст. Таким образом вмс15 сто отсасывания всех пгрообразных продуктов, выходящих из реактора, необходимо отсасывать лишь относительно небольшое количество отходящих газов, выделенных при конденсации и отделении жидкой фазы. Это по20 зволяет уменьшить размеры насосной установки, например пароструйного эжектора, и количество пара, необходимое для данной цели.

Зона дсгидрогенизации содержит катализа.

25 тор, пренмушественно железный катализатор промотированный щелочным металлом. Hall болес предпочтительны катализаторы типа

Shell 105 пли Shell 205, Наибо:ee типичные

507223

25 зо

60 б5 катализаторы содержат следующие количества компонентов, вес. / . 85 трехвалентпой окиси железа, 2 окиси хрома, 12 гидрата окиси калия и 1 гидрата окиси натрия; 90 окиси железа, 4 окиси хрома и 6 карбоната калия.

Можно использовать также и другие известные катализаторы дегидрирования, например, содержащие окись железа, окись калия, окислы и/или сульфиды других металлов, в том числе кальция, лития, стронция, магния, бериллия, циркония, вольфрама, молибдена, титана, гафния, ванадия, лантана, хрома, меди, и смесей двух или более указанных компонентов, включающих окись хрома— окись алюминия, окись хрома — окись титана, окись хрома — окись ванадия.

Дегидрирование обычно проводят при температуре 538 — 982, преимущественно 649 С, и давлении от атмосферного до 5 атм, объемной скорости движения жидкости 0,1 — 5 ч — . Однако точные условия дегидрирования зависят от типа используемого алкилароматического соединения.

Весовое соотношение пара и углеводорода составляет 1: 1 — 30: 1. При дегидрировании этилбензола с ооразованием стирола давление в реакционной системе поддерживается преимущественно равным среднему давлению в реакторе, примерно 0 — 1,4, главным образом 0,14 — 0,7 кг/см .

Число реакционных зон процесса или слоев катализатора один — пять, преимущественно три. Следовательно, общий поток пара, необходимый для осуществления реакции, можно подавать в головной или первый реактор либо распределять между каждой из реакционных зон. Аналогично пар и этилбензол можно раздельно нагревать и смешивать до контактирования реагентов с катализатором либо пар и этилбензол можно сначала смешивать и затем нагревать до требуемой температуры реакции перед контактированием с катализатором дегидрирования.

Согласно наиболее типичным условиям дегидрирования объемная скорость потока находится в соответствии с заданной температурой на входе в реактор, в результате чего выходящий из реактора поток имеет температуру 538 — 760, преимущественно 593 С.

Реакция дегидрирования этилбензола является эндотермической, поэтому желательно, чтобы пар, необходимый для реакции, распределялся равномерно между каждой из реакционных зон.

При использовании системы с тремя реакционными зонами пар смешивается со свежей порцией исходного продукта, загружаемого в первую реакционную зону, в количестве 240 †4 г пара на 400 г углеводорода; вторая часть пара смешивается с потоком, выходящим из первого реактора, в количестве 400 — 480 r пара на 400 г выходящего потока и третья часть добавляется в поток, выходящий из второй реакционной зоны, в количестве 320 — 520 г на 400 г потока, так что общий выходящий поток содержит примерно

1600 — 2400 г пара па 400 г стирола.

Поток, выходящий из реакционной зоны дегидрирования, сначала конденсируется II затем разделяется. Так, например, при дегидрировапии этплбензола с образованием стирола конечный продукт выходит из последпего реактора при 538 — 649 С и конденсируется при о;;,à>êäåïèè до 38 С. В результате охлаждения выходящего потока образуется с1)аза жпдкого при нормальных условиях углеводорода, жидкая фаза воды и газоооразпая фаза, включающая водород, метан, этан, этилеп, окись углерода, двуокись углерода и другие соединения, которые образуются в результате побочных реакций, сопровождающих реакцию дегидрирования.

Пример. На чертеже приведена схема процесса согласно изобретению, Этилбензол в смеси с паровым кондепсатом поступает в установку, в которой осуществляют процесс, по трубопроводу 1 и смешивается с паром, входящим по трубопроводу 2 и затем 2а. Полученная в результате смесь проходит по трубопроводу 3, нагревается до температуры дегидрирования, например до

593 С, и контактирует в реакторе дегидрировапия 4 обычной конструкции с катализатором. Наряду с этим этилоензол и пар можно нагревать раздельно до температуры дегидрирования и затем смешивать до поступления в реактор 4. Полученный в результате поток, выходящий из первого реактора, удаляется по труоопроводу 5 и смешивается с дополнительным количеством перегретого пара, входящего по трубопроводу 2б, и повторно нагретая таким образом смесь проходит по трубопроводу 5 к последнему реактору дегидрирования 6. На чертеже показан вариант с двумя реакторами дегидрирования, Поток, выходящий из последнего реактора дегидрирования 6, направляют по трубопроводу 7 при температуре 538 — 593 С и охлаждают до 38 С посредством непрямого теплооомена в устройстве 8. Наиболее типичное устройство 8 включает множество зон теплообмена. Так например, поток, выходящий из последнего реактора, сначала приводят в контакт со свежей порцией этилбепзола, подаваемой для частичного охлаждения выходящего потока, Охлажденный и скондепсирован ый таким образом продукт реакции в виде потока проходит IIQ Tðóîoïpîâoäó в осадитель продуктов реакции 9, включающий водослив 10.

В осадителе 9 охлажденный поток, выходящий из реактора дегидрировапия, разделяется па водную фазу, которая удаляется по трубопроводу 11, и углеводородную фазу, которая удаляется по трубопроводу 12.

Отходящий газовый поток удаляется из осадителя продуктов реакции 9 по трубопроводу 13 и включает небольшое количество воды, водорода, метана, этана, этилена, окиси углерода и двуокиси углерода. Давление в

507223

74 осадителе продуктов реакции 9 поддерживается ца уровне 200 — 600 мм рт. ст. посредством пароструйного эжекторного устройства

14. Эжектор 14 включает паровое сопло, через которое с большой скоростью входит газовый поток, поступающий через трубопровод

15 во всасывающую камеру, сообщающуюся с осадителем продуктов реакции трубопроводом 3. Трубопровод 13 может включать жидкостную емкость для удаления различных нежелательных продуктов из осадителя 9. Газ, выходящий по трубопроводу 13 из осадителя продуктов пеакции 9, захватывается паром и направляется в диффузор типа трубки Вентури, ко1оры.:".- превращает скоростную энергию пара в эпергп1о давления и удаляет получаемую смесь через трубопровод 16.

Углеводородная фаза затем проходит к зоне фракционирования — колонке 17, в которой происходит извлечение бензолтолуольной фракции, отходящей по трубопроводу 18, этилбензоль юй фракции — по трубопроводу

19, получае..1ая стирольная фракция проходит по трубопроводу 20 и тяжелая остаточная фракция гроходит по трубопроводу 21. Фракционная колонка 17 включает множество колонок фракциоцировация для осуществления описанной выше фракционной дистилляции.

Преимущества предлагаемого способа наглядно видны при сравнении разли-шых пр,11ципов действия даш1ой установки. В установке промышленпого типа, в которой общий реакционный поток, удаляемый из последнего реактора дегидрирова:1ия, имеет скорость

21600 кг/ч, пар, удаляемый нз Осадителя 9 через труоопровод 13, имеет скорость потока

600 кг/ч. Для поддержания в осадителе 9 давления 200 †6 мм рт. ст. необходимо использовать примерно 1200 †18 кг/ч пара в пароструйном эжекторе 14. Поддерживая в осадителе 9 нужное давление (200 — 600 мм рт. ст.), среднее давление всех трех реакторов дегидрирования поддерживают равным примерно

0,35 кг/см (т. е. 0,7 кг/см у входа в первый и

0 у выхода пз последнего реактора). Для под10 держания такого давления путем разряжения неохлажденного неразделенного потока, удаляющегося из последнего реактора дегидрирования, требуется примерно 48000—

72000 кг/ч пара. Таким образом, поддерживая

15 низкое давление в реакторе путем соответствующей регулировки давления в осадителе продуктов реакции, достигают значительной экономии эксплуатации и снижения расходов на оборудование. Это особенно применимо к

20 случаю, когда зона дегидрирования поддер>кивается при несколько повышенных давлеIIIiHx, как гоказано на чертеже.

Формула изобретения

25 Способ получения алкенилароматических углеводородов каталитическим дегидрировапием алкилароматических углеводородов в присутствии водяного пара с последующей копденсацией продуктов реакции, отделением

30 газообразных продуктов от жидких и ректификацией ".,ûËåленпого при этом углеводородного потока известными методами, отлич а ю шийся тем, что, с целью упрощения процесса, отделение газообразных продуктов

35 провоД51т при пониженном атмосферном Дав ле1гпи в пределах 200 — 600 мм рт. ст.