Способ получения изопропилбензола

Способ получения изопропилбензола

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

(ti) 554263

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Сощиалистимеских

Республик (61) Дополнительное к авт. свпд-ву (22) Заявлено 20,08.74 (21) 2053878/04 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 15.04.77. Бюллетень № 14

Дата опубликования описания 21.06.77 (51) М. Кл.е С 07С 3/52

С 07С 15/02

Государственный комитет

Совета Министров СССР

Il0 делам изобретений и открытий (53) УДК 547.535.1 (088.8) (72) Авторы (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ИЗОПРОПИЛБЕНЗОЛА

Изобретение относится к способу получения алкилпроизводных оензола — изопропилбензола.

В настоящее время изопропилбензол (ИПБ) получают алкилированием бензола пропиленом. ИПБ находит широкое применение в производстве фенола, ацетона,а-метилстирола и как компонент авиабензина. В качестве катализаторов алкилирования применяют серную кислоту, фосфорную кислоту, нанесенную на кизельгур и другие носители, фтористый бор, окись алюминия, аморфные и кристаллические алюмосиликаты.

Алкилирование бензола и его гомологов олефинами, спиртами, хлорпроизводными осуществляют при температуре 20 — 350 С и давлении 0,150 атм. На выход продуктов алкилирования бензола пропиленом существенное влияние оказывают температура и давление процесса, мольное отношение бензола к пропилену. Известно, что в газовой фазе оптимальная область температур проведения процесса алкилирования бензола пропиленом в присутствии алюмосиликатных катализаторов

300 — 350 С и повышенное давление.

Наиболее широко применяемыми катализаторами алкилирования являются серная кислота, хлористый алюминий, фосфорная кислота на кизельгуре и другие фосфорнокислотные катализаторы.

При использовании фосфорнокислотного катализатора для реакции алкилирования бензола пропиленом при температуре 214 С давлении 35 атм и мольном отношении бензо5 ла к пропилену 8: 1 получают 0,11 молей

ИПБ на 1 моль бензола или 0,92 моля ИПБ на 1 моль пропилена (1).

Известны также различные катализаторы на основе окиси алюминия и алюмосиликатов, 10 промотированные трехфтористым бором, фтористым водородом, борным ангидридом.

Однако указанные катализаторы, хотя и обладают достаточно высокой каталитической активностью по выходу ИПБ, при значитель15 ном расходе нерегенерируемого катализатора вызывают коррозию аппаратуры и загрязнение водоемов сточными водами, а также в составе алкилата содержится большое количество диизопропилбензола (ДИИПБ), триизо20 пропилбензола (ТРИИПБ) и тетраизопропилбензола (ТИПБ), что обусловливается низкой селективностью процесса.

В настоящее время получают распространение в процессах алкилирования аморфные

25 и кристаллические алюмосиликатные катализаторы.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является способ получения изопропилбензола, 30 заключающийся в том, что алкилирование

Таблица 1

Состав алкилата, масс. Об

Продол жнтельность опыта, «r

Катализатор

ДИИПБ

Бензол

ИПБ

ЦЦСК

94,4

93,7

91,0

5,6

6,3

8,7

0,3

94,3

93,0

91,4

АШНЦ-3

4,8

6,0

7,0

0,9

1,0

1,6

2,8

4,6

96,3

94,4

АСК

0,9

1,0

Таблица 2

Состав алкилнта масс. о, Продолжительность опыта, ч.Отношение

ИПБ/ДИИПБ

Катализатор

ИПБ ДИИПБ

Бензол

31,6

30,6

16,8

0,3

0,5

1,0

9,5

15,3

16,3

90,2

84,2

82,2

ЦЦСК

19,5

9,2

5,7

91,8

87,8

84,5

0,4

1,2

2,3

7,8

11,0

13,2

АШНЦ-3

4,0

8,0

10,4

95,6

90,4

86,6

4,4

5,0

3,3

0,6

1,6

3,0

АСК бензола пропиленом проводят в присутствии алюмосиликатного цеолитсодержащего катализатора при температуре 140 С, давлении

5 — 10 атм и мольном отношении бензола к пропилену 3: 1 в течение 14 ч. Выход состав- 5 ляет, масс. %: ИПБ 20 5, ДИИПБ 1О 7, ТРИИПБ 3,0 (1 стадия). Однако и при применении алюмосиликатных цеолитсодержащих катализаторов селективность процесса также низкая (1,6) (21. 10

Для повышения селективности процесса и увеличения выхода целевого продукта по предлагаемому способу получение изопропилбензола путем алкилирования бензола пропиленом в жидкой фазе осуществляют в при- 15 сутствии цирконийсиликатного цеолитсодержащего катализатора состава, вес. %:

ZrOq 2,0 — 20,0

-А12 Оз 1,3 — 6,5

Окислы щелочных 20 металлов 0,3 — 0,8

$10 До 100

При осуществлении предлагаемого способа выход целевого продукта увеличивается до

22% и селективность процесса до 15,7. 25

Технология способа состоит в следующем.

Цирконийсиликатный цеолитсодержащий катализатор (ЦЦСК), который может быть синтезирован: — совместным осаждением как непосред- 30 ственно с цеолитом, так и последующим смешением цеолита с цирконийсиликатом; — коагуляцией золей с введением цеолита в золь в виде водной суспензии или с раствором силиката натрия; 35 — пропиткой силикагеля растворимыми соединениями циркония с последующим смешением с цеолитом.

В качестве цеолита могут быть использованы цеолиты: NaX, ИаУ, СаХ, СаУ, НХ, НУ, 40 полученные как предварительным ионным обменом на соответствующие катионы, так и последующим ионным обменом после введения цеолита Х или У в цирконийсиликат.

Цирконийсиликатные цеолитсодержащие 45 катализаторы имеют состав, масс, :

Цеолит Х или У 0,1 — 50

Цирконийсиликат 99 9 — 50

При этом цирконийсиликатная основа может иметь следующий состав, масс. %: 50

ЕгО, 0,1 — 45; SiOg 99,8 — 54,2; КазО 0,1 — 0,8.

Ллкилирование бензола пропиленом проводят в четырехгорлой колбе, снабженной мешалкой, термометром, холодильником и вводом пропилена. Реакцию алкилирования проводят в жидкой фазе при температуре 20—

60 С и атмосферном давлении. Катализаторы перед проведением реакции прокаливают при температуре 600 С в течение 6 ч в токе воздуха, очищенного от примесей, затем продувают азотом до охлаждения катализатора до комнатной температуры. В колбу загружают 50 смз катализатора и 50 мл очищенного от примесей бензола, В приведенных примерах цирконийсиликатный цеолитсодержащий катализатор (ЦЦСК) имеет следующий состав, масс. %: ZrO 5,8;

А! Оз 5,4; Na O 0,35; SiO 88,45.

В качестве катализаторов сравнения при аналогичных условиях испытания ЦЦСК были использованы промышленные образцы алюмосиликатного (АСК) и цеолитсодержащего алюмосиликатного (АШНЦ-3) катализаторов.

П р и м ер 1. Реакцию алкилирования бензола пропиленом проводят при 20 С и скорости подачи пропилена 0,18 моля на 1 моль бензола в 1 ч. Реакцию проводят в течение

3 ч. Пробы алкилата отбирают каждый час и анализируют хроматогр афически.

Данные результатов опытов приведены в табл. 1.

Пример 2. Алкилирование проводят при

40 С и скорости подачи пропилена 0,18 моля/

/моль ч. Данные результатов опытов приведены в табл. 2.

554263

Пример 3. Ллкилироваппс проводят прн .. моль. и. Даппыс

60..С и скорости подачи- пропилена 0,18 моля/ ны в табл. 3, результатов опытов )фнведеТаблица 3

Состав алкилата, масс. %

Продолжительность опыта, ч

Отношение

ИПБ/ДИИПБ

К атализато р

ИПБ ДИИПБ

Бензол

28,5

31,5

15,7

88,2

80,5

76,6

11,4

18,9

22,0

0,4

0,6

1,4

ЦЦСК

0,8

1,4

3,1

9,8

15,0

18,0

12,2

10,7

5,8

89,4

82,6

78,9

АШНЦ-3

9.2

4,9

4,3

8,3

12,8

15,0

0,9

2,6

3,5

90,8

84,6

81,5

АСК

Таблица 5

Состав алкилата, масс. О;

Продолжительность опыта, ч

Катализатор

Бензол

ИПБ ДИИПБ

8,4

11,5

91,3

87,8

ЦЦСК

0,3

0,7

92,3

7,2

9,0

А! П HI!-3

0,5

89,2

1,8

93,1

89,8

5,9

8,9

АСК

1,0

2,3

Таблица 4

Состав алкилата, масс. О;

)Г

Продолжительность опыта, ч

Катализатор

ИПБ ДИИПБ

Бензол

4,0

6,7

8,2

96,0

93,9

91,8

ЦЦСК

8,2

5,8

7,7

АШНЦ-3

96,5

94,2

92,0

0,3

3,2

4,9

7,2

96,4

95,0

92,4

АСК

0,1

0,4

Из табл. 1 — 3 видно, что 60 С вЂ” оптимальная температура для проведения алкилирования бензола пропиленом на всех использованных катализаторах, поэтому в последующих примерах приведены экспериментальные данные, полученные при алкилировании бензола пропиленом при этой температуре и других скоростях подачи пропилена.

Пример 4. Скорость подачи пропилена

0,087 моля/моль.ч. Данные результатов опытов приведены в табл. 4.

Пример 5. Скорость подачи пропилена

0,40 моля/моль ч, Данные результатов опытов приведены в табл. 5.

Таким образом, из таблиц 1 — 5 следует, что катализатор ЦЦСК позволяет при алкилированип бензола пропиленом получать больше целевого продукта — изопропилбензола (ИПБ) и значительно улучшить селективность процесса, так как образуется меньше вторичных продуктов алкилирования — диизопропилбензолов (ДИИПБ). Так, при алкилировании бензола пропиленом в присутствии ЦЦСК максимальный выход ИПБ составляет

22,0 масс. % при температуре проведения реакции 60 С и скорость подачи пропплена

0,18 моля/моль.ч. При этих же условиях в присутствии алюмосиликатного цеолитсодержащего катализатора АШНЦ-3 ИПБ выход составляет 18,0 масс. %, а на АСК-15,0 масс. % (табл. 3). Из табл. 3 также видно, что в присутствии ЦЦСК образуется всего

1,4 масс, % ДИИПБ, а на АШНЗ-3 — 3,1 масс. % и на АСК вЂ” 3,5 масс. %, а селективность процесса (отношение ИПБ к

ДИИПБ) соответственно составляет 15,7;

5,8; 4,3. При других температурах проведения реакции и скорости подачи пропилена активность и селективность катализатора ЦЦСК выше сравниваемых катализаторов.

Пример 6. Алкилирование бензола пропиленом в газожидкостной фазе при оптимальных условиях проведения реакции: температура 60 С, мольная скорость подачи пропилена 0,18 моля/моль ч, продолжительность реакции 3 ч. Данные результатов алкилирования банзола пропиленом приведены в табл. 6.

Из табл. 6 видно, что в указанных пределах содержания компонентов в катализаторе, последний обладает высокой каталитической активностью по выходу изопропилбензолз

45 (ИПБ) и высокой селективностью.

554263

Таблица 6

Состав алкилата, масс. к

Состав катализатора, масс. @

Селективность

ИПБ/

ДИИПБ

Состав аморфной фазы, масс. о

Содержание

Ма,О

Содержание кристаллической фазы, т. е. цеолита

Содержание аморфной фазы

ДИИПБ

Беизол

ИПБ

Уг02 I $102

Ха О

5

Таблица 7

Наряду с этим известно, что окислы щелочных металлов в катализаторах алкилирования являются ядом и их стараются при приготовлении катализаторов выделить из структуры ионным обменом. Влияние щелочных металлов в виде окислов HB активность катализаторов в реакции алкилирования показано в табл. 6.

Данные результатов по алкилированию бензола пропиленом на различных типах цеолита 10 приведены в табл. 7.

Выход в расчете иа пропилеи (моль/моль))<100

Тип цеолита

ИПБ

ДИИПБ

0,54

19,1

12,1

46,5

NaY

НХ

СаХ

СаУ

4,0

2,0

3,7

Формула изобретения

Окислы щелочных металлов

Si 02

Способ получения изопропилбензола путем алкилнрования бензола пропиленом в жидкой фазе в присутствии цеолитсодержащего катализатора, отл ич а ю щи йс я тем, что, с целью повышения селективностн процесса и увеличения выхода целевого продукта, процесс проводят в присутствии цирконийсиликатного цеолитсодержащего катализатора, содержащего, вес. %. гго 2,0 — 20,0

А1вОз 1,3 — 6,5

0,3 — 0,8

До 100

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

20 1. Патент США Ма 3527823, кл. 260-671, 1970 r.

2. Патент Франции Мв 2012553, кл. С 07С

3/00, 1970 г. (прототип).

Составитель Л. Боброва

Редактор Е. Емельянова Тсхред И. Карандашова Корректор Х. Аук

Заказ 914/l Изд. № 369 Тираж 560 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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

Типография, пр. Сапунова, 2

96

20,0

2,0

20,0

2,0

20,0

79,9

97,9

79,9

97,9

79,9

0,1

0,1

0,1

0,1

0,1

0,3

0,3

0,7

0,7

1,5

78,6

80,0

74,6

77,3

92,8

20,1

18,4

23,4

20,3

6,9

1,3

1,6

2,0

2,4

0,3

15,5

11,5

11,7

8,5

23,0