Способ получения изопропилбензола

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

/ .

/, «в-., "

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3808623/23-04 (22) 31.10.84 (46) 30.05.86. Бюл. М - 20 (71) Грозненский ордена Трудового

Красного Знамени нефтяной институт им. акад. М.Д. Миллионщикова (72) К.В. Топчиева, Н.Ф. Мегедь, И.И. Иванова и Т.В. Лимова (53) 542.952.53(088.8) (56) Колесников И.М. и Бобин Е.П.

Алкилирование бензола пропиленом на

:алюмосиликатных катализаторах. — Киев: Наукова думка, 1980.

Топчиева К.В., Арыстанбекова С.А., Зенькович Н.Д., Мегедь Н.Ф. Алкилирование бензола пропиленом на сверхвысококремнеземных цеолитах.

Нефтехимия, 1981, т. 21, 1"- 5, с.685.

„„Я0„, 1234393 А1 (5D 4 С 07 С 2/66 15/085 В Ol Х 29/34 (54)(57) 1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ИЗОПРОПИЛБЕНЗОЛА путем контактирования смеси бензола л пропилена со сверхвысококремнеземным цеолитом типа ультрасил при 280-320 С, о т л и ч а— ю шийся тем, что, с целью повышения выхода целевого продукта и селективности процесса, в качестве катализатора используют сверхвысококремнеземный цеолит, дополнительно содержащий 0,6-1,2 мас.X железа.

2. Способ по и. 1, о т л и ч аю шийся тем, что процесс проводят с массовой скоростью подачи сырья 5,7-10 ч ".

234393 2 фазы цеолита типа ZSM-11, В железосодержащем цеолите отсутствуют ионы железа, находящиеся в катионообменном состоянии. У(елезо входит в состав железокислородных тетраэдров, соединенных с кремнекислородными тетраэдрами .и составляющих скелет структуры цеолита.

Экспериментально установлено, что

10 при кристаллизации натриевого алкиламмониевого алюмокремнегеля в структуре максимально может содержаться

1,2Х железа.

Пример 1 (сравнительный).

В качестве катализатора используют сверхвысококремнеземный цеолит— ультрасил с мольным отношением ЯхО и Al 0> равным 45, При 275 С через слой катализатора пропускают смесь щ бензола и пропилена с мольным соотношением С Н6 и С Н6 9:1 и массовой скоростью 5,7 ч™.

Конверсия пропилена за один проход (процентное отношение количества

2S молей пропилена, превратившегося в алкилпродукты за час, к общему количеству молей пропилена, прошедшему за час через реактор) 96 мас.X. Выход изопропилбензола (процентное отношение количества молей пропилбензола, образовавшегося в процессе реакции, к количеству молей изопронилбензола, образующемуся за час при термодинамическом равновесии) 47 .

Селективность процесса по изопропилбензолу 48 мас.X.

1 1

Изобретение относится к способам получения алкилбензолов, в частности изопропилбенэола, путем алкилирования бенэола пропиленом и может быть применено при производстве фенола, ацетона, 4--метилстирола.

Цель изобретения — повышение выхода целевого продукта — изопропилбензола и селективности процесса путем использования в качестве катализатора железосодержащего сверхвысококремнеземного цеолита типа ультрасил с содержанием железа 0,61,2 мас. .

Способ осуществляют следующим образом.

Сухой образец железосодержащего сверхвысококремнеземного цеолита с размером гранул 2-3 мм прогревают в реакторе в течение 1 ч при 550 С в токе осушенного воздуха, а затем

2 ч в токе инертного газа. Последующее охлаждение катализатора до температуры опыта проводят в токе инертного газа. При достижении заданной температуры реакции через реактор

I при атмосферном давлении пропускают смесь бензола и пропилена.

Кристаллы алкиламмониевого сверхвысококремнеземного цеолита типа ультрасил получают гидротермальным синтезом из алюмосиликатного щелочного геля, содержащего органические соединения: амины — моноэтаноламин,. триэтиламин, соли четвертичных аммониевых оснований — тетраэтиламмония (ТЭА), тетрапропиламмония (ТПА), тетрабутиламмония (ТБА). В результате рентнеговского исследования цеолитов — ультрасилов установлено, что в случае использования соединений ТЭА цеолиты по структуре близки к цеолиту ZSM-5, в случае использования соединений ТБА-8 — к цеолиту ZSM-11.

Синтез железосодержащего цеолита— ультрасила осуществляют путем кристаллизации при 160-175 С натриевого

° апюмокремнегеля, содержащего органический катион и катион трехвалентного железа. Алюмокремнегель готовят путем смешения растворов силиката натрия, сернокислого алюминия,сернокислого железа, серной кислоты и бромистого ТБА (моноэтаноламина), При рентгеновском исследовании железосодержащего сверхвысококремнеэемного цеолита — ультрасила установлено наличие только кристаллической

Пример 2. В качестве катализатора используют железосодержащий

40 сверхвысококремнеземный цеолит— ультрасил с мольньпч отношением $ 0 и Al 0, равным 90, содержащий

I 2 мас. железа. При 280 С через слой катализатора пропускают смесь

45 бензола и пропилена при соотношении

С Н и С Нь 9:1 с массОвОй скОрОстью

5,7 ч".

Конверсия пропилена за один проход 78 мас.X ° Выход изопропилбензола

50 73 . Селективность процесса по изопропилбензолу 92 мас. .

Пример 3. В качестве катализатора используют железосодержащий сверхвысококремнеземный цеолит по

55 примеру 2. Условия проведения проа цесса: температура 320 С, массовая скорость 5,7 ч, соотношение С Н и СзН 6 9:1.

1234393

Пропилеи, пошедший на образование ни-пропилбензола

0,06

0,04

24,20

Конверсия пропилена 86 мас.Х. Выход иэопропилбензола 85Х, Селективность процесса 93Х.

Ниже приведен материальный баланс осуществления способа по примеру 3, Взято, г/ч

Бензол

Пропилеи, пошедший на образование изобутилбензола

1,49

1,45 пропилеи

0,04 пропан

Итого

25,69

Получено, r/÷

0,24

Газы, в том числе:

0,20 пропилеи

0,04.25, 4 l

3,27 изопропилбензол

0,17 н-пропилбенэол

0,10 изобутилбензол бензол

Итого

Потери

0,04

Материальный баланс по пропилену

Взято, r/÷

),45

Пропилеи

1,45

Итого

Получено, r/÷

0,20

Пропилеи, содержащий 2,5Х пропана, в том. числе: пропан

Жидкий катализатор, в .том числе:

Непрореагировавший пропилеи

Пропилеи, пошедший на образование изопропил бензола

21,87

25, 65

Итого

Потери (кокс) 1,44

0,01

Пример 4. В качестве катализатора используют железосодержащий сверхвысококремнеземный цеолит— ультрасил с мольным отношением SiOg и Al O „ равным 90, содержащий 0,9Х железа. Условия проведения процесса аналогичны условиям по примеру 3.

Конверсия пропилена 84Х. Выход изопропилбенэола 82Х.. Селективность процесса 93Х.

Пример 5. В качестве катализатора используют железосодержащий сверхвысококремнеземный цеолит

25 ультрасил с мольным отношением SiO и А1. О, равным 90, содержащий 0,6Х железа. Условия проведения процесса аналогичны условиям по примеру 3.

Конверсия пропилена 78Х. Выход иэопропилбензола 73Х. Селективность процесса 92Х.

Пример 6. В качестве катализатора используют железосодержащий сверхвысококремнеземный цеолит. по

3s примеру 2. Условия проведения процесса: температура 240 С, массовая скорость 5,7 ч, соотношение С Н

6 и С,Н„.9:).

Конверсия пропилена 21 мас.X.

40 Выход изопропилбензола 20Х. Селективность процесса по МПБ 95 мас.X.

Таким образом, с понижением температуры ниже 280 С резко уменьшаются конверсия сырья и выход изопро45 пилбензола.

Пример 7. В качестве катализатора используют железосодержащий сверхвысококремнеземный цеолит по примеру 2. Условия проведения про50 цесса: температура 360 С, массовая скорость 5,7 ч, соотношение С Н и Сн 9:1°.

Конверсия пропилена 53 мас.X. Выход изопропнлбензола 63Х. Селектив55 ность. процесса 92Х.

С повышением температуры наблюдается снижение выхода изопропилбензола.

1234393

Пример 8. В качестве катали- Конверсия пропнлена 84 мас Х Вызатора используют железосодержащий ход изопропилбензола 82Х. Селективсверхвысококремнеземный цеолит по ность процесса 93 мас.X. примеру 2 . Условия проведения .про- > Hp и м е р 10. В качестве катаь" цесса: температура 320 С, массовая лизатора используют железосодержащий

-f скорость 1,4 ч, соотношение С Н сверхвысококремнеземный цеолит по и С К 9:1. примеру 2.

Конверсия пропилена 98 мас.X. Вы- Условия проведения процесса анаход изопропилбензола 81Х. Селектив- 10 логичны условиям по примеру 8, однаность процесса 78Х. ко массовая скорость подачи сырья

При снижении массовой скорости 10 ч1. подачи сырья увеличивается выход по- Конверсия пропилена 80 мас.Х, Выбочных продуктов реакции и снижает- ход изопропилбензола 81Х. Селектився селективность процесса. ность процесса 93 мас ° X.

Hp и м е р 9. В качестве ката- С увеличением массовой скорости лизатора используют железосодержащий подачи сырья выше 10 ч " наблюдается сверхвысококремнеземный цеолит IIo снижение показателей процесса. примеру 2. Условия проведения процес- В таблице приведен состав продук-. са аналогичным условиям по примеру 8, 20 тов превращения бензола и пропилена однако массовая скорость подачи сы- и показатели процесса при условиях рья составляет 8 ч . по примерам 1-10.

Состав продуктов алкилирования бензола пропилеям на цеолитеультрасиле

Продукты алкилирования Показатели процесса

Условия процесса

Содержание

Пример

Выход

ИПБ, Х

Селективонверия проилена, Х железа в цеолите, мас. Х, НПБ ПБФ

ОбьемИПБ ная скоТемпера тура t ность, X рость, чч.1 О

2 1,2

3 1,2

275 5,7 5,1 3,8 0,4 1,4 47 48

280 5,7 8,0 0,2 О 0,5

73 92

320 5,7 8,8 0,45 О 0,25 85 93

4 0,9

0,23

320 5,7 8,6 0,40 О

320 5,7 8,0 0,2 О

240 5,7 2,2 0,03 О

82 93

73 92

20 95

63 92

81 78

5 0,6

0,5

0,08

6 1 2

360 5,7 5,4 0,44 О 0

7 1,2

8 1,2 320 1,4

8,3 1,2 0,2 0,9

98

9 1,2

8,6 0 40 О . 0,23 82 93

320 8,0

10 1,2

320 10,0 8,3 0,40 О

0,22 81 93

П р и м е ч а н и е. ИПБ — изопропилбенэол; ИПБ - нормальный пропилбенэол; ПБФ вЂ” послебенэольная фракция (толуол, этилбензол, ксиполы); МАБ — моноапкилбенэолы.

1234393

Составитель А. Петрусенко

Редактор Л. Пчелинская Техред Л.Сердюкова Корректор В- сутяга .

Заказ 2951/29 Тираж 379 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

)13035 МосКВа, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул.Проектная,4

Катализатор, не содержащий железа, проявляет низкую селективность.

Введение 1,2Х железа в катализатор резко увеличивает селективность процесса алкилирования и выход. целевого продукта — изопропилбенэола до 73Х при 275-280 С. При исследовании о6разцов катализатора с содержанием железа 0,6; 0,8 и 1,2% установлено, что снижение содержания железа в катализаторе с 1,2 до 0,6Х приводит к снижению конверсии пропнлена и резкому уменьшению выхода целевого продукта - изопропилбензола при температуре 320 С. При дальнейшем сниже.нии содержания железа в катализаторе процесс алкилирования становится экономически невыгодньак и по своим показателям близок к процессу, описанному в примере