Способ получения алкенилароматических углеводородов

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК ПАТЕНТУ 1 11 507223 Сава Саветских 6 аииалистических Республик(32) США тлсударстеенный камитет Слвета Министров СССР ла делам изобретенийи агкрытнй Опубликовано 15,03.76, Бюллетень Я 10Дата опубликования описания 26.05.76(72) Автор изобретения Иностранец Джеймс Стефен Келлар(США) Иностранная фирма Юниверсал Ойл Продактс Компани(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АЛКЕНИЛАРОМАТИЧЕСКИХ УГЛЕВОДОРОДОВИзобретение 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 рабочих 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 обычно пароструйный эжектор; затем выходящий реакционныйпоток проходит через охлаждающее устройство, в котором парообразный поток конденсируется, .превращаясь в жидкие продукты,5 после чсго последние отделяются от газообразных (СН Нг, СгНе, СОг и других).Однако известные способы понижения давления в реакционной зоне дегпдрированпяочень часто чрезвычайно дорогостоящи (мон 10 таж установки и ее работа),Согласно изобретению предлагается отделение газообразных продуктов проводить прппониженном атмосферном давлешш в пределах 200 - 600 мм рт, ст. Таким образом вмс 15 сто отсасывания всех парообразных продуктов, выходящих из реактора, необходимо отсасывать лишь относительно небольшое количество отходящих газов, выделенных при конденсации и отделении жидкой фазы. Это по 20 зволяет уменьшить размеры насосной установки, например пароструйного эжектора, иколичество пара, необходимое для даннойцели.Зона дсгидрогенизации содержит катализа25 тор, препмушественно железный катализаторпромотированный щелочным металлом. Напболее предпочтительны катализаторы тнпа5 Ье 11 105 пли Ьйе 1 205, Наиболес типичные51 О 15 20 25 зо 35 40 45 50 55 60 б 5 катализаторы содержат следующие количества компонентов, вес, Оо: 85 трехвалентпойокиси железа, 2 окиси хрома, 12 гидрата окиси калия и 1 гидрата окиси натрия; 90 окисижелеза, 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 томчисле кальция, лития, стронция, магния, бериллия, циркония, вольфрама, молибдена,титана, гафния, ванадия, лантана, хрома,меди, и смесей двух или более указанныхкомпонентов, включающих окись хрома -окись алюминия, окись хрома - окись титана,окись хрома - окись ванадия.Дегидрирование обычно проводят при температуре 538 - 982, преимущественно 649 С, идавлении от атмосферного до 5 атм, объемнойскорости движения жидкости 0,1 - 5 ч - . Однако точные условия дегидрирования зависятот типа используемого алкилароматическогосоединения.Весовое соотношение пара и углеводородасоставляет 1: 1 - 30: 1. При дегидрированииэтилбензола с ооразованием стирола давление в реакционной системе поддерживаетсяпреимущественно равным среднему давлениюв реакторе, примерно 0 - 1,4, главным образом 0,14 - 0,7 кг/см.Число реакционных зон процесса или слоевкатализатора один - пять, преимущественнотри. Следовательно, общий поток пара, необходимый для осуществления реакции, можноподавать в головной или первый реактор либо распределять между каждой из реакционных зон. Аналогично пар и этилбензол можнораздельно нагревать и смешивать до контактирования реагентов с катализатором либопар и этилбензол можно сначала смешиватьи затем нагревать до требуемой температурыреакции 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 каждойиз реакционных зон,При использовании системы с тремя реакционными зонами пар смешивается со свежей порцией исходного продукта, загружаемого в первую реакционную зону, в количестве 240 в 4 г пара на 400 г углеводорода;вторая часть пара смешивается с потоком,выходящим из первого реактора, в количестве 400 - 480 г 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 в 24 г пара па 400 г стирола.Поток, выходящий из реакционной зоны дегидрирования, сначала конденсируется и затем разделяется. Так, например, при дегидрировапии этплбензола с образованием стирола конечный продукт выходит из послед- пего реактора при 538 в 6 С и конденсируется при охлаждении до 38 С, В результате охлаждения выходящего потока образуется с 1 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.П р и м е р, 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 2 а. 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 2 б, 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 тепло- обмена. Так например, поток, выходящий из последнего реактора, сначала приводят в контакт со свежей порцией этилбепзола, подаваемой для частичного охлаждения выходящего потока,Охлажденный и скондепсированпый таким образом продукт реакции в виде потока проходит по труоопроводу 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 в507223 7 Ф осадителе продуктов реакции 9 поддерживается на уровне 200 в 6 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 всасыва)ощую 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 наг)равлястся в диффузор типа трубки Вентури, ко)о)эы,"; превращает скоростную энергию пара в эпергп)о 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, получаемая стирольная фракция проходит по трубопроводу 20 и тяжелая остаточная фракция гроходит по трубопроводу 21. Фракционная колонка 17 включает множество колонок фракциопировапия для осуществления описанной выше фракционной дистилляции. Преимущества предлагаемого способа наглядноо видны при сравнении разлишых пр)шципов действия даш)ой установки. В установке промышленного типа, в которой общий реакционный поток, удаляемый из последнего реактора дегидрирования, имеет скорость 21600 кг/ч, пар, удаляемый из осадителя 9 через труоопровод 13, имеет скорость потока 600 кг/ч. Для поддержания в осадителе 9 давления 200 в 6 мм рт, ст, необходимо использовать примерно 1200 в 18 кг/ч пара в пароструйном эжекторе 14. Поддерживая в осади теле 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 под 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 оса дителе продуктов реакции, достигают значительной экономии эксплуатации и снижения расходов на оборудование. Это особенно применимо к 20 случаю, когда зона дегидрирования поддерживается при несколько повышенных давлениях, как гоказано на чертеже. Формула изобретения 25 Способ получения алкенилароматическихуглеводородов каталитическим дегидрировапием алкилароматических углеводородов в присутствии водяного пара с последующей конденсацией продуктов реакции, отделением 30 газообразных продуктов от жидких и ректификацией выделенного при этом углеводородного потока известными методами, отлич а ю щ и й с я тем, что, с целью упрощения процесса, отделение газообразных продуктов 35 провоД 5)т при пониже)1 ном атмосферном давле)гпи в пределах 200 - 600 мм рт. ст.