Способ получения изопропилбензола

0 554263 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУСоюз Советских Социал истицеских РеспубликГосударствеииый комитеСовета Министров СССРва делам изобретенийи открытий 7.535 88.8)(72) Авторь ПРОПИЛБЕН тносится кодных оензо спростраморфные катали 54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИ Изобретение о способу получения алкилпроизв ла - 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 фосфорнокислотногокатализатора для реакции алкилированиябензола пропиленом при температуре 214 Сдавлении 35 атм и мольном отношении бензо 5 ла к пропилену 8: 1 получают 0,11 молейИПБ на 1 моль бензола или 0,92 моля ИПБна 1 моль пропилена 1.Известны также различные катализаторына основе окиси алюминия и алюмосиликатов,10 промотированные трехфтористым бором, фтористым водородом, борным ангидридом.Однако указанные катализаторы, хотя иобладают достаточно высокой каталитическойактивностью по выходу ИПБ, при значитель 15 ном расходе нерегенерируемого катализаторавызывают коррозию аппаратуры и загрязнение водоемов сточными водами, а также в составе алкилата содержится большое количество диизопропилбензола (ДИИПБ), триизо 20 пропилбензола (ТРИИПБ) и тетраизопропилбензола (ТИПБ), что обусловливается низкойселективностью процесса,В настоящее время получают ранение в процессах алкилирования а25 и кристаллические алюмосиликатныезаторы.Наиболее близким по технической сущностии достигаемому результату к предлагаемомуявляется способ получения изопропилбензола,30 заключающийся в том, что алкилированиеТаблица 1 Состав алкилата, масс, % Продол жнтельностьопыта, ч 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 АШНЦ4,8 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. % Продолжительность опыта, ч.ОтношениеИПБ/ДИИПБ Катализатор ИПБ ДИИГ 1 Б 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 19,59,2 5,7 91,8 87,8 84,5 0,4 1,2 2,3 7,8 11,0 13,2 АШНЦ4,0 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 ляет, масс. %: ИПБ 20 5, ДИИПБ 10 7, ТРИИПБ 3,0 (1 стадия), Однако и при применении алюмосиликатных цеолитсодержащих катализаторов селективность процесса такженизкая (1,6) Г 21 10Для повышения селективности процесса и увеличения выхода целевого продукта по предлагаемому способу получение изопропилбензола путем алкилирования бензола пропиленом в жидкой фазе осуществляют в при сутствии цир кон ийсили кати ого цеолитсодержащего катализатора состава, вес. %:ХгОз 2,0 - 20,0А 1,Оз 1,3 - 6,5Окислы щелочных 20металлов 0,3 - 0,8ЯО, До 100При осуществлении предлагаемого способа выход целевого продукта увеличивается до 22% и селективность процесса до 15,7, 25Технология способа состоит в следующем.Цирконийсиликатный цеолитсодержащий катализатор (ЦЦСК), который может быть синтезирован;- совместным осаждением как непосред 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: ИаХ, 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 - 50Цирконийсиликат 99 9 - 50 При этом цирконийсиликатная основа может иметь следующий состав, масс. %: 50 ЕгО, 0,1 - 45; ЯО, 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. %; ХгОз 5,8; АОз 5,4; ИазО 0,35; ЯОз 88,45.В качестве катализаторов сравнения при аналогичных условиях испытания ЦЦСК были использованы промышленные образцы алюмосиликатного (АСК) и цеолитсодержащего алюмосиликатного (АШНЦ) катализаторов,Пр имер 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. П р и м е р 2. Алкилирование проводят при 40 С и скорости подачи пропилена 0,18 моля/ /моль ч. Данные результатов опытов приведены в табл, 2.554263 5Пример 3, Ллкилировапие проводят пр 11 моль. и. Даппыс 60 С и скорости подачи-пропилена 0,18 моля/ ны в табл, 3,результатов опытов приведеТаблица 3 Состав алкилата, масс. % Продолжительность опыта, ч ОтношениеИПБ/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 АШНЦ9,2 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. Оо Продолжительность опыта, ч КатализаторБензол ИПБ ДИИПБ 8,411,5 91,3 87,8 ЦЦСК 0,3 0,7 10 92,3 7,2 9,0 А П Н 11-3 0,5 89,2 1,8 93,1 89,8 5,9 8,9 АСК 1,0 2,3 Таблица 4 Состав алкилата, масс. %1 г,Продолжительностьопыта, ч КатализаторДИИПБ ИПБ Бензол 4,0 6,7 8,2 96,0 93,9 91,8 ЦЦСК 8,2 5,8 7,7 АШНЦ96,5 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 - 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,П р и м е р 4. Скорость подачи пропилена 0,087 моля/моль ч. Данные результатов опытов приведены в табл. 4,П р и м е р 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 алкилировании бензола пропиленом получать больше целевого продукта - изопропилбензола 1 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 АШНЦИПБ выход составляет 18,0 масс. %, а на АСК,0 масс. % (табл. 3). Из табл, 3 такяе видно, что в присутствии ЦЦСК образуется всего 1,4 масс, % ДИИПБ, а на АШНЗ- 3,1 масс. % и на АСК - 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.П р и м ер 6. Алкилирование бензола пропиленом в газон(идкостной фазе при оптимальных условиях проведения реакции: температура 60 С, мольная скорость подачи пропилена 0,18 моля/моль ч, продоляптельность реакции 3 ч, Данные результатов алкилирования банзола пропиленом приведены в табл. 6.40 Из табл. 6 видно, что в указанных пределахсодержания компонентов в катализаторе, последний обладает высокой каталитической активностью по выходу изопропилбензолз 45 (ИПБ) и высокой селективностью.554263 Таблица 6 Состав алкилата, масс, % Состав катализатора, масс.СелективностьИПБ/ ДИИПБ Состав аморфной фазы,масс, %Содержание аморфной фазы ДИИПБ Беизол ИПБ Уг 02ЯО 2 ХаО 5 5 25 25 25 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 метал лов в виде окислов на 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 пропилеиТип цеолита ИПБ ДИИПБ 0,54 19,1 12,1 46,5 ИаУ НХ СаХ СаУ 4,0 2,0 3,7 Формула изобретения Окислы щелочныхметалловЯО,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. :гО 2,0 - 20,0 А 1,0, 1,3 - 6,5 0,3 - 0,8 До 100 15 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:20 1. Патент США Мо 3527823, кл. 260-671,1970 г,2. Патент Франции Мо 2012553, кл. С 07 С3/00, 1970 г. (прототип). Составитель Л, Боброва Редактор Е. Емельянова Тсхред И, Карандашова Корректор Х. АукЗаказ 914/ Изд.369 Тираж 560 Подписное ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская иаб., д. 4/5