СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ХЛОРБЕНЗОЛА Российский патент 1995 года по МПК C07C25/06 C07C17/395 C07C17/02 

Изобретение относится к способам получения хлорорганических веществ и может быть использовано в химической промышленности при усовершенствовании производства хлорбензола.

Хлорбензол является исходным сырьем для производства полупродуктов и красителей, инсектицидов, а также используется в качестве растворителя.

Известен способ получения хлорбензола путем непрерывного каталитического хлорирования бензола хлором, отмывкой образовавшегося хлорбензола-сырца от катализатора, азеотропной осушкой хлорбензола-сырца с последующим выделением товарного хлорбензола ректификацией.

В качестве катализатора используют хлорное железо, которое образуется в процессе хлорирования из железных колец, шаров или стружки, загруженных в реактор. Процесс хлорирования бензола проводят при температуре 80-85^оС при 40-50% конверсии бензола
C₆H₆ + Cl₂ ->> C₆H₅Cl + HCl;
Одновременно с целевым продуктом хлорбензолом в результате последовательных реакций более глубокого хлорирования, в процессе образуются полихлориды бензола, представляющие собой смесь 1,2-, 1,3- и 1,4-дихлорбензолов
C₆H₆ + 2Cl₂ ->> C₆H₄Cl₂ + 2HCl
Кроме того, в состав полихлоридов входит небольшое количество смолистых веществ. Блок-схема известного способа получения хлорбензола представлена на фиг.1.

Недостатком известного способа является низкая селективность процесса за счет образования полихлорбензолов.

Целью изобретения является повышение селективности процесса, выхода хлорбензола, снижение расходных коэффициентов по сырью, снижение количества отходов.

Поставленная цель достигается путем направления полихлоридов бензола на стадию каталитического гидрогенолиза, а продукты гидрогенолиза полихлоридов бензола направляются на систему ректификации хлорбензола-сырца. Процесс гидрогенолиза полихлоридов бензола проводят водородом при 300-350^оС на катализаторе, содержащем 0,5 мас. Pd на окиси алюминия (промышленный палладиевый катализатор МА-15). В результате процесса гидрогенолиза образуются хлорбензол и бензол
C₆H₄Cl₂ + H₂ ->> C₆H₅Cl + HCl
C₆H₄Cl + 2H₂ ->> C₆H₆ + 2HCl
Блок-схема предлагаемого способа получения хлорбензола представлена на фиг.2.

П р и м е р 1 (известный способ). В реактор, заполненный железными стружками, при температуре 85^оС непрерывно подают осушенный бензол в количестве 215,4 г/ч и газообразный хлор в количестве 71,4 г/ч. В результате получают 250 г/ч хлорбензола-сырца содержащего 55,9 мас. бензола, 42 мас. хлорбензола и 2,1 мас. полихлорбензолов. После разделения продуктов реакции ректификацией выделяют 103,4 кг/ч хлорбензола и 5,41 г/ч хлорорганических отходов, состоящих из 3 мас. хлорбензола и 97 мас. смеси дихлорбензолов с небольшим количеством смолистых веществ. Селективность процесса по хлорбензолу составляет 96,31% а выход хлорбензола 94,85% (расходный коэффициент по бензолу 0,72 т/т, по хлору 0,68 т/т при теоретических расходных коэффициентах по бензолу 0,69 т/т и по хлору 0,63 т/т).

П р и м е р 2 (известный способ). В реактор, заполненный железными стружками, при 85^оС непрерывно подают осушенный бензол в количестве 160,3 г/ч и газообразный хлор в количестве 65,4 г/ч. В результате получают 192 г/ч хлорбензола-сырца, содержащего 48,1 мас. бензола, 48 мас. хлорбензола и 3,9 мас. полихлорбензолов. После разделения продуктов реакции ректификацией выделяют 91,93 г/ч хлорбензола и 7,72 г/ч хлорорганических отходов, состоящих из 3 масс. хлорбензола и 97 мас. смеси дихлорбензолов с небольшим количеством смолистых веществ. Селективность процесса по хлорбензолу составляет 94,14% мас. выход хлорбензола 93,90% Расходные коэффициенты по бензолу 0,73 т/т, по хлору 0,71 т/т.

П р и м е р 3 (известный способ). В реактор, заполненными стружками, при 85^оС непрерывно подают осушенный бензол в количестве 127 кг/ч и газообразный хлор в количестве 61,9 г/ч. В результате получают 157 г/ч хлорбензола-сырца, содержащего 53,0 мас. бензола, 40,80 мас. хлорбензола и 6,20 мас. полихлорбензолов. После разделения продуктов реакции ректификацией выделяют 82,91 г/ч хлорбензола и 10,03 г/ч хлорорганических отходов. Селективность процесса по хлорбензолу составляет 91,78% а выход хлорбензола -91,45% Расходные коэффициенты по бензолу 0,75 т/т, по хлору 0,75%
Как следует из приведенных примеров по известному способу, с увеличением содержания хлорбензола в реакционных продуктах селективность процесса по хлорбензолу снижается с 96,31% до 91,78% а выход падает с 94,85% до 91,45% расходные коэффициенты повышаются по бензолу до 0,75 и по хлору до 0,75 т/т.

П р и м е р 4. Проводят процесс хлорирования бензола аналогично описанному в примере 1. Получившиеся после ректификации полихлориды в количестве 5,41 г/ч подвергают осветлению простой перегонкой. При этом 0,54 г/ч кубового продукта, содержащего все смолистые соединения, направляются на уничтожение, а 4,87 г/ч подают в реактор гидрогенолиза, в котором содержится палладий, содержащий катализатор МА-15. Процесс гидрогенолиза проводят при 320^оС при подаче водорода в количестве 1,23 мл/ч. Продукты реакции гидрогенолиза содержат 1,84 г/ч хлорбензола и 1,31 г/ч бензола и направляются на систему ректификации. В результате селективность процесса по хлорбензолу составляет 99,65% а выход хлорбензола 99,36% Расходные коэффициенты по бензолу 0,692 т/т, а по хлору 0,634 т/т.

П р и м е р 5. Проводят процесс хлорирования бензола, аналогично описанному в примере 1. Получившиеся после ректификации полихлориды в количестве 7,72 г/ч подвергают осветлению простой перегонкой. При этом 0,77 г/ч кубового продукта, содержащего все смолистые соединения, направляется на уничтожение, а 6,95 г/ч подают в реактор гидрогенолиза, в котором содержится палладий, содержащий катализатор МА-15. Процесс гидрогенолиза проводят при 320^оС, при подаче водорода 1,67 нл/ч. Продукты реакции гидрогенолиза содержат 3,02 г/ч хлорбензола и 1,59 г/ч бензола и направляются на систему ректификации. В результате селективность процесса по хлорбензолу составляет 99,46% а выход хлорбензола 99,20% Расходные коэффициенты по бензолу 0,693 т/т, а по хлору 0,635 т/т.

П р и м е р 6. Проводят процесс хлорирования бензола, аналогично описанному в примере 1. Получившиеся после ректификации полихлориды в количестве 10,03 г/ч подвергают осветлению простой перегонкой. При этом 1,00 г/ч кубового продукта, содержащего все смолистые соединения, направляется на уничтожение, а 9,03 г/ч подают в реактор гидрогенолиза, в котором содержится палладий, содержащий катализатор МА-15. Процесс гидрогенолиза проводят при 320^оС при подаче водорода в количестве 2,18 нл/ч. Продукты реакции гидрогенолиза содержат 3,83 г/ч хлорбензола и 2,13 г/ч бензола и направляются на систему ректификации. В результате селективность процесса по хлорбензолу составляет 99,25% а выход хлорбензола 98,89% Расходные коэффициенты по бензолу 0,695 т/т, а по хлору 0,637 т/т. Результаты приведенных примеров сведены в таблицу.

Приведенные примеры подтверждают, что предложенный способ позволяет повысить селективность процесса по хлорбензолу с 91,78-96,31% до 99,25-99,65% и повысить выход хлорбензола с 91,45-94,85% до 99,36-98,89% и снизить расходный коэффициент по бензолу с 0,72 до 0,695 т/т, а по хлору с 0,75-0,637 т/т.

Существенным отличительным признаком предлагаемого способа является включение в технологическую схему процесса получения хлорбензола стадии каталитического гидрогенолиза предварительно осветленных (отделенных от смолистых веществ) полихлорбензолов с последующим направлением получаемых продуктов реакции гидрогенолиза в систему ректификации.

Использование: хлорбензол является сырьем для производства полупродуктов и красителей, инсектицидов, а также используется в качестве растворителя. Условия синтеза: бензол хлорируют хлором в присутствии катализатора, продукты реакции ректифицируют, бензол рециклизуют на хлорирование, а выделенные при этом полихлориды бензола подвергают каталитическому гидрогенолизу с получением хлорбензола и бензола, которые направляют на стадию ректификации продуктов реакции после хлорирования бензола. 2 ил. 1 табл.

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ХЛОРБЕНЗОЛА каталитическим хлорированием бензола элементарным хлором с последующей ректификацией продуктов реакции и выделением целевого хлорбензола, бензола для рецикла на хлорирование и полихлоридов бензола, отличающийся тем, что выделенные полихлориды бензола подвергают каталитическому гидрогенолизу с получением хлорбензола и бензола, которые направляют на стадию ректификации продуктов реакции после хлорирования бензола.