Способ получения бензола
Использование: нефтехимия. Сущность: проводят термическое гидродеалкилирование алкилароматических соединений при повышенной температуре и давлении с последующим рециклом непрореагировавших соединений. При этом к исходным алкилароматическим соединениям в качестве дополнительного сырья добавляют фенольные или другие кислородсодержащие ароматические фракции различных производств. В качестве такого сырья могут быть использованы: фенольная фракция коксохимического производства, фенольная смола производства фенола кумольным методом, а также ацетофеноновая или п-кумилфенольная фракция этого же производства. Количество добавленного сырья составляет 1-40 мас.% от количества основного сырья. Процесс проводят при температуре 620-740°С, давлении 2-5 МПа, расходе водорода (100%-ного) - 700-1200 нм3/м3 сырья. В качестве алкилароматических соединений могут быть использованы БТК фракция пироконденсата, ароматический концентрат процесса ароматизации сжиженных газов, толуол. Технический результат: увеличение выхода бензола и утилизация отходов различных производств. 5 з.п. ф-лы, 1 табл., 1 ил.
Изобретение относится к нефтехимической промышленности, в частности к производству бензола.
Известны способы получения бензола из алкилароматических углеводородов методом термического и каталитического гидродеалкилирования (Беренц А.Д. и др. Переработка жидких продуктов пиролиза. М.: Химия, 1985, с.109-121). Обычно в этих процессах используют бензол-толуол-ксилольную (БТК) фракцию жидких продуктов пиролиза при производстве этилена, ароматические концентраты различного состава, чистый толуол и др.
Известно, что для увеличения выхода бензола переработкой алкилароматических углеводородов, в частности БТК фракции жидких продуктов пиролиза, предлагается на стадии термического гидродеалкилирования добавлять к сырью дополнительные потоки, содержащие алкилароматические соединения.
Например, предлагается БТК фракцию смешивать со среднекипящей (62-150°С) фракцией продуктов риформинга (алкилароматические углеводороды), затем смесь подвергать гидроочистке и термическому гидродеалкилированию с последующим выделением бензола известным способом (Пат. РФ №2052490, кл. С 10 G 63/04, 1996).
Также предлагается БТК фракцию после ее гидростабилизации разделять на две фракции, выкипающие в пределах 62-105°С и 105°-К.К., и проводить гидроочистку и последующее термическое гидродеалкилирование фракции 105°-К.К. (алкилароматической фракции) в смеси с дополнительным количеством толуола или в смеси с толуольной фракцией продуктов риформинга бензинов (Пат. РФ №2091439, кл. С 10 G 69/00, 1997).
В способе, включающем гидродеалкилирование смесей, содержащих бензол и/или алкилбензолы, и возврат непрореагировавших соединений на стадию гидродеалкилирования в качестве рецикла, предлагается добавлять в рецикл высококипящую алкилароматическую фракцию с повышенным содержанием серусодержащих веществ (пат. РФ №2193548, кл. С 07 С 15/04, 2002).
В качестве прототипа взят способ получения бензола термическим гидродеалкилированием алкилароматической БТК фракции продуктов пиролиза с последующим рециклом непрореагировавших соединений, используемый на отечественных установках при совместном производстве этилена и бензола (Беренц А.Д. и др. Переработка жидких продуктов пиролиза. М.: Химия, 1985, с.111-113).
Способ заключается в том, что алкилароматическую БТК фракцию смешивают с рециркулирующим продуктом и водородсодержащим газом и после подогрева в печи под давлением 2,0-2,6 МПа подают в реакторы, где проходят реакции гидрокрекинга неароматических соединений и гидродеалкилирования алкилароматических соединений. Температура на выходе из реакторов составляет 710-720°С, расход водородсодержащего газа (˜70 об.% Н2) 1500 нм3/м3 сырья. Далее бензол из продуктов реакции выделяют известным способом.
Недостатком этого способа является использование в качестве сырья только ВТК фракции, получающейся при пиролизе сжиженных газов в недостаточном количестве, без ввода дополнительных источников сырья для получения бензола.
Задачей настоящего изобретения является расширение сырьевой базы производства бензола термическим гидродеалкилированием алкилароматических соединений за счет вовлечения в процесс фенольных или других кислородсодержащих ароматических фракций различных производств и одновременная утилизация этих фракций.
Для решения поставленной задачи предлагается способ получения бензола термическим гидродеалкилированием алкилароматических соединений при повышенной температуре и давлении с последующим рециклом непрореагировавших соединений. Способ отличается тем, что к исходным алкилароматическим соединениям в качестве дополнительного сырья добавляют фенольные или другие кислородсодержащие ароматические фракции различных производств.
В качестве такого дополнительного сырья могут быть использованы: фенольная фракция коксохимического производства, фенольная смола производства фенола кумольным методом, а также ацетофеноновая или п-кумилфенольная фракция этого же производства.
Количество добавленного дополнительного сырья составляет 1-40 мас.% от количества основного сырья.
Процесс проводят при температуре 620-740°С, давлении 2-5 МПа, расходе водорода (100%-ного) - 700-1200 нм3/м3 сырья.
В качестве алкилароматических соединений могут быть использованы БТК фракция пироконденсата, ароматический концентрат процесса ароматизации сжиженных газов, чистый толуол.
Следует отметить, что при использовании сырья, представляющего смесь алкилароматических соединений и фенольной или другой кислородсодержащей ароматической фракции, в реакторах проходят реакции гидрокрекинга неароматических соединений, гидродеалкилирования алкилароматических соединений и одновременно, как оказалось, при тех же условиях реакции гидродегидроксилирования фенольных или других кислородсодержащих ароматических соединений с получением дополнительного количества бензола.
На чертеже представлена технологическая схема процесса получения бензола с обозначением следующих позиций:
1. Печь подогрева.
2. Реактор (на схеме показан один).
3. Теплообменник.
4. Сепаратор.
5. Колонна.
6. Реактор доочистки от олефинов и сернистых соединений (при необходимости).
7. Колонна выделения товарного бензола.
Алкилароматические соединения (БТК фракция пироконденсата, или ароматический концентрат процесса ароматизации сжиженных газов, или чистый толуол), водород, фенольная фракция (или другая кислородсодержащая ароматическая фракция) и рецикл непрореагировавших соединений подаются в печь 1, где нагреваются до температуры начала процесса гидродеалкилирования (580-620°С) и направляются в реакторы 2 (на схеме показан один реактор). Температура в реакторе составляет 620-740°С. Выходящий из реактора 2 поток охлаждается в теплообменнике 3 и поступает в сепаратор 4. В нем происходит отделение водородсодержащего газа от жидких углеводородов и воды, которые выводятся из системы. Жидкие углеводороды подаются в колонну 5. Из куба колонны 5 выводятся смолистые соединения, а дистиллат ее поступает в реактор доочистки от олефинов и сернистых соединений 6 (если он необходим). Очищенный поток из него подается в колонну выделения товарного бензола 7. Бензол выводится с одной из верхних тарелок колонны, а верхний и кубовые потоки возвращаются в виде рецикла в нагревательную печь 1.
Предлагаемый способ иллюстрируется следующими примерами.
Пример 1 (сравнительный).
В лабораторный реактор объемом 120 мл подают БТК фракцию пироконденсата (без добавления фенолсодержащих компонентов) в количестве 44,5 г/час и 25,0 нл/час (100%-ного) водорода, что соответствует 795 нм3/м3 сырья. Процесс гидродеалкилирования проводят при давлении 2,5 МПа и температуре 665°С. Выработка бензола составляет 14,4 г/час.
Пример 2.
В лабораторный реактор объемом 120 мл подают смесь БТК фракции пироконденсата (42,6 г/час) и фенольной смолы (8,95 г/час) производства фенола кумольным методом. Количество фенольной смолы составляет 19,3 мас.% по отношению к БТК фракции. Одновременно подают 41,5 нл/час (100%-ного) водорода, что соответствует 765 нм3/м3 сырья. Процесс гидродеалкилирования алкилароматических соединений с одновременным гидродегидроксилированием фенольных соединений проводят при давлении 2,5 МПа и температуре 665°С. Выработка бензола увеличилась на 22%.
В таблице представлены параметры и результаты проведения опытов, которые проводились аналогично примеру 2 с использованием в качестве основного сырья БТК фракции пироконденсата, ароматического концентрата процесса ароматизации сжиженных газов и чистого толуола, и в качестве дополнительного сырья фенольные фракции (фенольная фракция коксохимического производства или фенольная смола производства фенола кумольным методом) и кислородсодержащие ароматические фракции (ацетофеноновая и п-кумилфенольная фракция производства фенола кумольным методом).
Из данных таблицы следует, что благодаря вовлечению фенольных и других кислородсодержащих ароматических фракций различных производств в процесс получения бензола термическим гидродеалкилированием алкилароматических соединений повышается выработка бензола, а также при этом происходит утилизация отходов различных производств, в частности решается проблема утилизации фенольных смол производства фенола кумольным методом, технология переработки которых весьма сложна и не все продукты такой переработки находят сбыт (Б.Д.Кружалов, Б.И.Голованенко. Совместное получение фенола и ацетона. М.: Госхимиздат, 1963 г., с.154-156).
| Таблица | |||||||||
| Параметры и результаты проведения процесса получения бензола | |||||||||
| № п/п | Основное сырье | Добавляемое сырье | Температура в реакторе, °С | Давление, МПа | Расход водорода, нм3/м3 сырья | Количество добавляемого сырья по отношению к основному сырью, мас.% | Выработка бензола, г/час | Увеличение выработки бензола % | |
| из алкил-ароматических соединений | из добавляемого сырья | ||||||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 |
| 1 сравн. | БТК фракция пироконденсата | - | 665 | 2,5 | 795 | - | 14,4 | - | - |
| 2 | БТК фракция пироконденсата | Фенольная смола производства фенола кумольным методом | 665 | 2,5 | 765 | 19,3 | 13,2 | 2,9 | 22,0 |
| 3 | БТК фракция пироконденсата | Фенольная фракция коксохимического производства | 620 | 2,5 | 990 | 9,4 | 11,7 | 0,3 | 2,5 |
| 4 | БТК фракция пироконденсата | Фенольная фракция коксохимического производства | 710 | 2,5 | 800 | 25,0 | 11,4 | 3,1 | 27,2 |
| 5 | БТК фракция пироконденсата | Ацетофеноновая фракция производства фенола кумольным методом | 665 | 2,5 | 1200 | 8,95 | 14,3 | 1,7 | 11,9 |
| 6 | БТК фракция пироконденсата | П-кумилфенольная фракция производства фенола кумольным методом | 665 | 2,0 | 760 | 11,1 | 13,6 | 1,6 | 11,8 |
| 7 | БТК фракция пироконденсата | Фенольная смола производства фенола кумольным методом | 665 | 2,5 | 700 | 19,3 | 12,15 | 2,55 | 21,0 |
| 8 | БТК фракция пироконденсата | Фенольная фракция коксохимического производства | 740 | 2,5 | 780 | 25,0 | 11,4 | 4,5 | 39,5 |
| 9 | БТК фракция пироконденсата | Ацетофеноновая фракция производства фенола кумольным методом | 665 | 5,0 | 765 | 17,7 | 12,5 | 3,2 | 25,6 |
| 10 | БТК фракция пироконденсата | Фенольная смола производства фенола кумольным методом | 665 | 2,5 | 790 | 1,0 | 14,3 | 0,07 | 0,49 |
| 11 | БТК фракция пироконденсата | П-кумилфенольная фракция производства фенола кумольным методом | 665 | 2,5 | 780 | 40,0 | 10,25 | 4,15 | 40,5 |
| 12 сравн. | Ароматический концентрат процесса ароматизации сжиженных газов | - | 670 | 2,5 | 810 | - | 13,7 | - | - |
| 13 | Ароматический концентрат процесса ароматизации сжиженных газов | Ацетофеноновая фракция производства фенола кумольным методом | 670 | 2,5 | 805 | 15,0 | 11,65 | 2,7 | 23,3 |
| 14 сравн. | Толуол | - | 670 | 2,5 | 800 | - | 30,5 | - | - |
| 15 | Толуол | Фенольная смола производства фенола кумольным методом | 670 | 2,5 | 790 | 20,5 | 24,3 | 2,5 | 10,3 |
1. Способ получения бензола термическим гидродеалкилированием алкилароматических соединений при повышенных температуре и давлении с последующим рециклом непрореагировавших соединений, отличающийся тем, что к исходным алкилароматическим соединениям добавляют в качестве дополнительного сырья фенольные или другие кислородсодержащие ароматические фракции различных производств.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве дополнительного сырья используют фенольную фракцию коксохимического производства.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве дополнительного сырья используют фенольную смолу производства фенола кумольным методом.
4. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве дополнительного сырья используют ацетофеноновую или п-кумилфенольную фракцию от производства фенола кумольным методом.
5. Способ по п.1, отличающийся тем, что количество добавленного сырья составляет 1-40 мас.% от количества основного сырья.
6. Способ по п.1, отличающийся тем, что процесс проводят при температуре 620-740°С, давлении 2,0-5,0 МПа, расходе водорода (100%-ного) - 700-1200 нм3/м3 сырья.
