Способ совместного получения стирола, этилбензола и бензола

 

(72) Авторы изобретения

Х.E.Ê÷åÿí, О.М.Ревенко и В.З.Фрадков,, 1 (7I ) Заявитель (54) СПОСОБ СОВМЕСТНОГО ПОЛУЧЕНИЯ СТИРОЛА, ЭТИЛБЕНЗОЛА И БЕНЗОЛА

Изобретение относится к способу совместного получения стирола, этил бензола и бензола иэ толуола.

Стирол, этилбенэол и бенэол являются важнейшими многотоннажными продуктами нефтехимического синтеза. Стирол находит широкое применение в производстве пластических масс, синтетических каучу" ков, ударопрочного полистирола и пенопластов. Этилбензол используется как промежуточный продукт в производстве стирола, но находит и самостоятельное применение в качестве высокооактановой добавки к моторному топливу. Бензол широко используется в качестве исходного сырья в анилинокрасочной, фармацевтической промышленности, в производстве синтетического каучука, пластмасс, добавок к моторному топливу.

По основному авт. св. я 639845 известен способ совместного полу2 чения стирола, этилбенэола и бен зола путем термообработки толуола в присутствии алканов C -С,,кислорода или кислородсодвржащего rasa и окислов железа или титана при 6001000©С. Конверсия толуола составляет 35-40Ж. Основнваки продуктами реакции являются стирол, этилбен- . зол и беизол. Суммарный выход продуктов достигает 65-75Х.

Процесс проводят в реакторах с внутренним диаметром 22-28 мм и длиной реакционной зоны 60-80 мм. Реактор может быть изготовлен иэ кварца, с нанесенньии на поверхность окисламн

1$ железа нли титана, ипи из титана, или из нержавеющей стали и футерован внутри титаном.

Недостатком способа является ниэ20 кий съем целевых продуктов, который не превьпвает 4-5 г/час.

Увеличить производительность путем увеличения объема реакционного аппарата применяемой конструкции891614 для данного процесса не представля-. ется возможным, поскольку при. увеличении диаметра реакционного аппарата наблюдается падение конверсии и увеличения съема продуктов не происходит. Так, в реакторе с внутренним диаметром 49 мм в оптимальных условиях процесса конверсия толуола составляет около 20% вместо 35-40%.

В результате съем целевых. продуктов в этом реакторе остается на уровне 5 r/÷.

Цель изобретения — повышение производительности процесса.

Поставленная цель достигается тем, что в способе совместного получения стирола, этилбензола и бенэола, исходную смесь реагентов, нагретую до 450-700 С, предварительно кон" тактируют с перфорированной пластиной, имеющей температуру 450-700 С, в течение 0,00025-0,005 с.

Перфорированная пластина помещается в верхней части реактора, перпендикулярно газовому потоку исходных компонентов.

Пластина может быть изготовлена в виде решетки или сетки из любых материалов, целесообразность использования которых определяется практическими соображениями — доступ- . ностью и устойчивостью работы в условиях процесса.

Предпочтительным является использование решеток из титана или„ нержавеющих сталей различных марок.

Диаметр отверстий составляет

0,5-16 мм.

4

Пример l. Смесь толуола, кислорода, природного газа, содержащего, %: метан 95,6, этан 2,86, пропан 0,94, бутаны 0,43, а также пентаны 0,9 об.% и водь в молярном соотношении 1.:2,6:26:3,18 (содержание кислорода 7,9 об.%), предварительно нагретую до 660 С, пропускают через титановый реактор с внутренним диаметром 65 мм, длиной реакционной зоны 60 мм, в .верхнюю часть которого помещена решетка из титана с диаметром отверстий 1,25 мм.

Исходную смесь реагентов подают с объемной скоростью 9100 ч, температуру в реакционной зоне поддерживаот 775 С. Время контакта с решеткой о

0,001 с.

Конверсия толуола 52%. Выход на прореагировавший толуол, вес.%: бензола 29,8, этилбензола 16,0, стирола 15,97. Суммарный выход указанных продуктов 69,6. Съем в данном реакторе 18,0 г/ч.

Пример 2. Смесь толуола, кислорода, природного газа и воды в в молярном соотношении I:2:12:6 (содержание кислорода 9,5 об.%, предварительно нагретую до 710 C пропускают через титановый реактор с внутренним диаметром 49 мм, длиной реакционной зоны 60 мм, на входе в который помещена решетка из нержавеющей стали с диаметром отверстий 2,0 мм. Объемная скорость 9000 ч

I температура в реакционной зоне о

750 С. Время контакта с решеткой

0,0019 с.

55

Диаметр реакционного аппарата выбирается в соответствии с задаваемой производительностью.

Процесс проводят при атмосферном или несколько повышенном давлении и объемной скорости потока реагентов 3000-10000 ч Содержание кислорода в исходной смеси составляет 5-12%. В качестве парафиновых углеводородов могут быть использованы метан, этан, пропан, бутан или их смеси, а также природный газ. Иолярное соотношение толуола и парафиновых углеводородов изменя-. ется от 1:5 до 1:25. Процесс желательно проводить в присутствии инертного разбавителя, например водяного пара, взятого в количестве до

25 об.%.

Конверсия толуола 47,5%. Выход на прореагировавший толуол, вес.%: бензола 35,0, этилбензола 13,46, сти. рола 22 5. Суммарный выход указанных продуктов 71 0%. Съем в данном реакторе 15,0 г/ч.

Пример 3. Смесь толуола, кислорода, природного газа и воды в молярном соотношении 1:2:12:6 (содержание кислорода 9,5 об.%),, предварительно нагретую до 600 С, пропускают через реактор, описанный в примере 2, на входе в который помещена решетка из молибдено-ни" келевой стали с диаметром отверстий

2,0 мм. Объемная скорость 9000 ч" температура в реакционной зоне

750 С. Время контакта с решеткой

0,0022 с.

891614

5

Конверсия толуола 34,6 . Выход на прореагировавший толуол, вес : бензола 41,7, этилбенэола !1,8,.стирола !

9 7. Суммарный выход указанных продуктов 79,2 . Съем в данном реакторе 12,1 г/ч.

Пример 4 ° Смесь толуола, кислорода, природного газа и воды в молярном соотношении 1:4:20:6 (содержание кислорода 12,7 об.Х), предварительно нагретую до 575 С, Ф пропускают через вьппеуказанный реактор, на входе в который помещена решетка иэ титана с диаметром отверстий,2,0 мм. Объемная скорость

8500 ч, температура в реакционной зоне 700 С. Время контакта с решет Р кой 0,005.с.

Конверсия толуола 41,0Х. Выход на прореагировавший толуол, вес. :. бензола 27,99, этилбенэола 26,34, стирола 21 5. Суммарный выход указанных продуктов 75,83 . Съем в данном реакторе 9,17 г/ч.

Пример 5. Смесь толуола, кислорода, природного газа и воды в молярном соотношении 1:3:25:3 (содержание кислорода 9,37 об.Х), о предварительно нагретую до 600 С пропускают через вышеуказанный реактор, на входе в который помещена решетка из титана с диаметром отверстий 2,0 мм. Объемная скорость

9200 ч . Температура в реакционной зоне 750 С. Время контакта с решеткой 0,005 с.

Конверсия толуола 51,9Х. Вьмод на прореагировавший толуол, вес.Х бензола 32,7, этилбензола 18,25, стирола 30,6. Суммарный выход указанных продуктов 81,55 . Съем в данном реакторе 12,27 г/ч.

Пример 6. Смесь толуола, ки- слорода, природного газа и воды в молярном соотношении 1:2:12:6 (содержание кислорода 9,5 об. ) предварительно нагретую до 560 С, пропусо кают через вьппеуказанный реактор, на входе в который помещена решетка из титана с диаметром отверстий

5,0 мм. Объемная скорость 9000 ч о температура в реакционной зоне 750 С.

Время контакта с решеткой 0,0026 с.

Конверсия толуола 42,8Х. Выход на прореагировавший толуол, вес. : бензола 23,7, этилбензола 25,7, стирола 20 6. Суммарный выход указанных продуктов 70,0 . Съем в даннои реакторе 13,3 r/÷.

Ь

Пример 7. Смесь толуола, кислорода, природного газа и воды в молярном соотношении I:2:25:3,3 (содержание кислорода 6,38 o6, ), предварительно нагретую до 600 С, пропускают через вышеуказанный реактор, на входе в который помещена решетка из нержавеющей стали с диаметрои отверстий 7,0 мм. Объемная скорость 9100 ч- . Температура в реакЛ ционной зоне 750 С. Время контакта с решеткой 0,002 с.

Конверсия толуола 35,8Х. Выход на прореагировавший толуол, вес.Х: бенэола 31,85, этилбензола 21,9, стирола 24,0. Суммарный выход указаиньм продуктов 77,75Х. Съем в данном реакторе 8,06 г/ч.

Пример 8. Смесь толуола, кислорода, природного газа и воды в молярном соотношении 1:2:!1:6 (содержание кислорода 1О об.Х), предварительно нагретую до 710 С, пропускают через вышеуказанный реактор, на входе в который помещена решетка из тита- . на с диаметрои отверстий 16,0 мм. Объемная скорость 8500 ч, температура в реакционной зоне 750 С. Время контакта с решеткой 0,0009 с.

Конверсия толуола 45,9Х. Выход на прореагировавший .толуол, вес.Х< бензола 34,82, этилбензола 15,35, стирола 22,8. Суммарный выход указанйых продуктов 73,0Х. Съем в данном реакторе 14,87 г/ч.

Пример 9. Смесь толуола, кислорода, природного газа и воды в молярном соотношении 1:2:25:3 (содержание кислорода 6,4 аб.Х),предварительно нагретую до 600 С, пропускают через титановый реактор с диаметром 130 мм и длиной реакционной зоны 80 мм, на входе в который помещена титановая решетка с диаметром отверстий 2,0 мм. Объемная скорость

9000 ч . Температура в реакционной о зоне 750 С. Время контакта с решеткой 0,0013 с °

l0

26

И

i0

Конверсия толуола 43,2Х. Выход на прореагировавший толуол, вес.Х: бенэола 28,4, этипбеизола !9,7, стирола 27,9. Суммарный выход указанных продуктов 76,0Х. Съем в данном реакторе 136 г/ч.

Пример 10. Смесь толуола, кислорода, природного газа и воды в молярнои соотношении 1:2:25:3 (содержание кислорода 6,4 об.Х), пред.

891614

Формула изобретения варительйо нагретую до 600вС, пропускают через титановый реактор с внутренним диаметром 49 мм и длиной реакционной зоны 60 мм, на входе в который помещена решетка из нержавеющей стали с диаметром отверстий

1 25 мм. Объемная скорость 9200 ч. Температура в реакционной зоне 750 С.

Время контакта с решеткой 0,00025 с.

Конверсия толуола 3),ОХ. Выход на прореагировавший толуол, вес.Х: бензола 33,1, этилбенэола 27,8, стирана 25 2. Суммарный выход укаэанных продуктов 86,!ЗХ. Съем в данном ре-. акторе 7, 2. r/÷.

Пример 11. (сравнительный)

Смесь толуола, кислорода, природного газа и воды в молярном соотношении

l:3:12ã6 (содержание кислорода в смеси 13,6 об.Х) пропускают через титановый реактор с внутренним диаметром

28 мм -и длиной реакционной зоны 60 мм с объемной скоростью 9000 ч""при 750 С.

Конверсия толуола 45 «13ХГВыход на прореагировавший толуол, вес.Х: беизола 27,8, этилбензола 22,84, стирола 26 03. Суммарный выход указанных продуктов в данном реакторе 76,66Х.

Съем продуктов 4,87 г/ч.

Пример 12. (сравнительный)г

Смесь толуола, кислорода, природного газа и воды в молярном соотношении

1:2:25:3 (содержание кислорода в смеси 6,4 об.X) пропускают через титайовый реактор с .внутренним диаметром ,49 мм идлииой реакционной зоны 60 мм е объемной скоростью 9000 ч при 76ВС.

Конверсия толуола 24,3Х. Выход

Йа прореагировавший толуол, вес.Хг бензола 29,8, этилбенэола 27,0, стирола 15,6. Суммарный выход указанных продуктов 72,5Х. Съем продуктов в данном реакторе 5,07. г/ч.

Основньм преимуществом предлагаемого способа является возможность моделировать процесс совместного получения стирола, этилбензола и бенФ зола в реакторах большой производительности.

Способ позволяет увеличить съемы целевых продуктов в соответствии с задаваемой производительностью, со16 храняя высокие показатели процесса.

При конверсии толуола 30-40Х и суммарном выходе стирола, этнлбензола и бензола порядка 70-82Х съемы целевых продуктов составляют: в реакторе

1% с внутренним диаметром 49 мм—

8-13 г/ч, диаметром 65 мм — 20 г/ч диаметром 130 мм — 140 г/ч.

Кроме того, изобретение позволяет проводить процесс по адиабатичесlO кому типу. Обусловлено это тем, что процесс взаимодействия толуола с алканами С -С является.экзотермическим и сопровождается значительным выделением тепла (2090 ккал/кг тоИ луола). За счет этого тепла и протекает реакция, что, в свою очередь, способствует значительному упрощению технологического и аппаратурного оформления процесса.

Способ совместного получения стирола, этилбензола и бензола, по авт. св, У 639845, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повышения производительности процесса, исходную смесь реагентов, нагретую щ до температуры 450-700 С, предварительно контактируют с перфорированной пластиной, имеющей температуру

450-700 С, в течение 0,00025-0,005 с..Составитель Т.Раевская

Редактор Т.Киселева Техред Т.Маточка Корректор,М.Демчик

Заказ 11 139/31 Тираж 446 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная. 4