ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Получение этил- и изопропилбензола из "Новые процессы органического синтеза" Производство этил- и изопропилбензола (кумола) занимает одно из ведущих мест среди многочисленных процессов нефтехимического синтеза. Высокие темпы роста этих производств определяются возрастающей потребностью в продуктах, получаемых, на их основе. [c.137] Этилбензол используется в основном для получения стирола методом дегидрирования, а также для процесса совместного получения пропиленоксида и стирола. В промышленной практике синтез этилбензола алкилированием бензола этиленом осуществляют, применяя катализаторы на основе хлорида алюми-ния, фторида бора и цеолитов. [c.137] Наиболее крупным производителем изопропилбензола в мире являются США. В 1980 г. суммарная производственная мощность всех заводов в США составляла 2,2 млн. т кумола в год максимальная единичная мощность установки — 360 тыс. т/год. В Западной Европе самый крупный производитель изопропилбензола — ФРГ. [c.138] За рубежом процесс алкилирования бензола пропиленом до недавнего времени в основном осуществлялся по методу фи[)мы UOP с использованием фосфорно-кислотного катализатора [Пат. 3813451 США, 1974]. Процесс проводят при температуре 250—300 °С и давлении 3,5—3,6 МПа в полочном адиабатическом реакторе. Тепло реакции отводится пропаном, поэтому молярное отношение бензол пропан пропилен = 8 2 I. В схему процесса введена отдельная установка по трансалкилированию смеси полиалкилбен-золов (ПАБ) с бензолом в изопропилбензол. Трансалкилирование ведется в присутствии цеолитов или AI I3. На некоторых установках ПАБ используются как энергетическое топливо. [c.138] В последнее время наметилась тенденция перевода действующих установок синтеза изопропилбензола на фосфорно-кислотных катализаторах на процесс фирмы Lummus — Monsanto (США) с использованием в качестве катализатора хлорида алюминия. [c.138] В Советском Союзе метод алкилирования в присутствии. хлорида алюминия приият для промышленного производства как этил-, так и изопропилбензола. Доминирующее положение процессов алкилирования на AI I3 [ll8j объясняется их высокой селективностью, сравнительной простотой технологического оформления, высокой производительностью единицы реакционного объема, а также способностью AI I3 катализировать как реакции алкилирования, так и реакции переалкилирования (трансалкилирования). Наметившийся в 70-х годах рост потребности в этил- и изопропилбензоле вызвал необходимость в организации производств алкилирования высокой единичной мощности. [c.138] Скорость присоединения олефина по реакциям (1) — (3) на порядок превышает скорость реакций переалкилирования. При переалкилировании [реакции (4) — (И)] в результате быстрого обратимого взаимодействия индивидуальных алкилбензолов с катализаторным комплексом [реакции (4) — (6)] получаются промежуточные соединения, которые далее необратимо реагируют с алкилбензолами, образуя новые комплексы, обладающие более сильными основными свойствами, и легкие ароматические углеводороды. Данный механизм предполагает отравление катализатора триалкилбензолом за счет необратимого его перехода в комплекс [Кат. A3]. [c.139] Механизм образования каждого побочного продукта включает стадию отрыва алкилкарбокатиона от алкилароматическо-го соединения. Эта стадия (точнее, переход а-комплекса алкила-роматического соединения в я-комплекс) является лимитирующей при переалкилировании. [c.140] Количество образующихся побочных продуктов в большей степени зависит от концентрации катализатора, чем от температуры. Учитывая, что основная реакция алкилирования характеризуется высокой энергией активации, оказывается выгодно проводить процесс в присутствии растворимых количеств катализатора при повышенных температурах, так как при этом относительная скорость образования побочных продуктов резко уменьшается [119]. [c.140] Разработанный технологический процесс производства этил-и изопропилбензола состоит из следующих стадий подготовки исходного сырья приготовления катализаторного комплекса алкилирования бензола олефинами подготовки продуктов реакции (алкилата к ректификации) ректификации [119]. [c.140] Чистота исходного сырья является непременным условием достижения хороших показателей в процессе алкилирования на А1С1з. В используемом бензоле и олефиновой фракции должны практически полностью отсутствовать примеси диенов, ацетиленовых углеводородов, серо- и кислородсодержащих соединений, которые отравляют катализаторный комплекс, что приводит к увеличению расходных показателей и ухудшению качества товарного продукта. Не менее вредной примесью в исходном сырье является влага. Установлено, что продукты взаимодействия А1С1з с водой дезактивируют катализаторный комплекс, а также способны катализировать реакции фрагментации. [c.140] Установлена принципиальная возможность глубокой осушки бензола (до 1—4 млн ) методом азеотропной ректификации. Однако наиболее целесообразно совмещать азеотропную ректификацию с доосушкой бензола на активированном оксиде алюминия [А. с. 615053 СССР, 1978]. При этом влагосодержа ние в бензоле снижается ( 5 млн ) и одновременно происходит очистка исходного и возвратного бензола от примесей парафинов, что способствует снижению расходных показателей по А1С1з и улучшению качества товарного продукта. [c.141] Катализаторный комплекс готовится в отдельном аппарате с мешалкой. С целью получения комплекса максимальной активности и улучшения санитарно-гигиенических условий труда целесообразно осуществлять приготовление катализаторного комплекса в непрерывном режиме. В качестве исходного сырья для приготовления комплекса используются AI I3, осушенный бензол и алкилбензольная фракция (моно- или полиалкилбен-золы). [c.141] Для образования комплекса в исходном сырье должен присутствовать хлорид водорода (0,5 моль на 1 моль AI I3). Его можно получить, добавляя к сырью соответствующее количество алкилхлорида, который реагирует с бензолом с образованием алкилбензола и хлорида водорода, либо за счет частичного разложения хлорида алюминия водой. [c.141] В качестве инициирующих добавок для образования катализаторного комплекса применяют также хлор, бром, тетрахлорид углерода, моно- и дихлорбензолы. Катализаторный комплекс может быть приготовлен взаимодействием измельченного металлического алюминия с хлоридом водорода и алкилароматиче-скими углеводородами, в присутствии добавки тетрахлорида титана [А. с. 541495 СССР, 1977]. Введение в состав катализаторного комплекса 0,01 —10,0% тетрахлорида титана или хлорида палладия [А. с. 532187 СССР, 1978] позволяет уменьшить, время приготовления катализатора в 12—70 раз и существенно повысить скорость процесса получения пропилбензола. [c.141] Результаты проведенных исследований по изучению оптимальных условий приготовления катализаторного комплекса показали, что для его приготовления могут быть использованы MOHO-, ди- и триалкилбензолы. Существенное влияние на активность комплексов оказывает степень разбавления алкилбензолов бензолом. Максимальной активностью обладают комплексы, полученные на шихте, в которой отношение бензол алкилбензод составляет (3—5) 1. [c.141] Изучение влияния температуры и времени контакта на процесс приготовления комплекса в периодическом режиме показало, что равновесие в составе комплекса при температуре 20°С достигается в течение 45 мин, а при температуре 60 °С—10 мин. [c.142] Вернуться к основной статье