СПОСОБ ОЧИСТКИ БЕНЗОЛА Российский патент 1998 года по МПК C07C7/17 C07C15/04 

Изобретение относится к способам очистки бензола и может быть использовано в нефте- и коксохимической отраслях промышленности.

Известен способ гидроочистки при 250-400^oC и давлении 25-60 атм в присутствии катализатора, содержащего 0,3 мас.% Pd на окиси алюминия [1]. Этот процесс требует сложного аппаратурного оформления, предусматривает использование дорогостоящего катализатора, в связи с чем является неэкономичным.

Достаточно широко известны способы очистки бензола, основанные на использовании кислотных агентов. Так, по [2] сырой бензол, содержащий тиофен и непредельные соединения, обрабатывают серной кислотой в присутствии фенолов и алифатических альдегидов, количество которых в кислотном слое составляет 5-15%. По способу УХИНа [3] бензол высокого качества получают обработкой бензол-толуол-ксилольной фракции серной кислотой в присутствии непредельных соединений с последующей ректификацией реакционной массы и адсорбированной очисткой бензола. Расход серной кислоты составляет при этом около 40 кг/т продукта.

Известные способы кислотной очистки бензола имеют общие недостатки: потери бензола в результате сульфинирования; недостаточная степень очистки; необходимость применения дорогостоящей, дефицитной серной кислоты, что удорожает процесс очистки бензола.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому способу является способ непрерывного удаления тиофена из бензола путем обработки его кислотным агентом, содержащим 65-75 мас.% серной кислоты 85-95%-ной концентрации и 25-35 мас.% монобензолсульфокислоты [4]. Недостатками данного способа являются необходимость использования дефицитной серной кислоты, высокая стоимость монобензолсульфокислоты, образование побочных продуктов осмола и необходимость их утилизации, недостаточная степень очистки бензола и высокая стоимость.

Задачей предлагаемого изобретения является разработка высокоэффективного, экологически безопасного и экономически выгодного способа очистки сырого бензола.

Сущность предлагаемого изобретения заключается в том, что сырой бензол обрабатывают кислотным агентом, представляющим собой кислые смолки процессов обработки ароматических углеводородов серной кислотой при 40-160^o C, причем количество кислотного агента в пересчете на сульфогруппу составляет 2-20 мас.%.

Технический результат, достигаемый при использовании предлагаемого изобретения: в присутствии ароматических сульфокислот в заданных условиях идут полимеризация, поликонденсация и алкилирование примесей сырого бензола; практически исключается реакция сульфинирования бензола и снижаются его потери; продукты "осмола" легко поглощаются кислой смолкой, чем обеспечивается эффективное разделение бензольной и смоляных фракций.

Положительный эффект от применения: исключается использование дефицитной серной кислоты, то есть повышается экономичность процесса; повышается выход и качество конечного продукта; утилизируются отходы процессов обработки ароматических углеводородов серной кислотой.

Предлагаемый способ осуществляется следующим образом.

В реактор из кислотостойкого материала, с электрообогревом, снабженный термостатом, мешалкой и обратным холодильником, загружают необходимое количество кислотного агента и сырой бензол после отделения от него головной фракции (состав бензола см. в табл. 1).

Смесь нагревают до заданной температуры и выдерживают определенное время при перемешивании. По окончании выдержки бензол отгоняют из реактора, пропуская пары через раствор щелочи В реактор загружают свежую порцию бензола и проводят процесс многократно до снижения эффективности очистки, затем кислотный агент подвергают регенерации известным способом. Предлагаемый способ иллюстрируется со следующими примерами.

Пример 1. В реактор сырой бензол (состав см. в табл. 1) и различные кислотные агенты в количестве 5 мас.% (в пересчете на сульфогруппу) от исходного сырья. Перемешивали в течение 7 мин при 80-81^oC, затем бензол отгоняли, пропуская его пары через раствор щелочи. Результаты очистки приведены в табл. 2.

Анализ полученных результатов показывает, что применение в процессе очистки бензола кислотных агентов, получаемых при кислотной обработке ароматических углеводородов, обеспечивает возможность очистки бензола с небольшими его потерями и получение конечного продукта требуемого качества.

Пример 2. В условиях примера 1 осуществляли очистку бензола с помощью кислотных агентов - продуктов обработки ароматических углеводородов серной кислотой в пределах 1-20 мас.% (считая на сульфогруппу) к исходному бензолу. Состав кислотных агентов см. в примере 1. Полученные результаты представлены в табл. 3.

Результаты, представленные в табл. 3, свидетельствуют о том, что оптимальное количество кислотных агентов для очистки бензола составляет 2-10 мас.% (в пересчете на сульфогруппу) к исходному бензолу. Снижение расхода кислотных агентов уменьшает эффективность очистки, увеличение приводит к повышению потерь.

Пример 3. В условиях примера 1 осуществляли очистку бензола с помощью сульфомассы и кислой смолки в интервале температур 40-160^oC и продолжительности процесса в пределах 0,5-12 мин. Результаты экспериментов представлены в табл. 4. Очевидно, что оптимальными условиями процесса очистки бензола являются температура в пределах 60-140^o C и продолжительность 1-10 мин. Сокращение выдержки реакционной массы и снижение температуры ниже указанных пределов уменьшают эффективность очистки, а увеличение параметров выше верхних пределов приводит к повышению потерь бензола. Для подтверждения эффективности предлагаемого способа очистки бензола провели его сравнение со способом очистки по прототипу [4].

Эффективность способов определяли по количеству потерь бензола и его качеству. Полученные данные представлены в табл. 5.

Сопоставление приведенных данных показывает, что предлагаемый способ позволяет производить более глубокую очистку бензола при низких потерях и обеспечивает при использовании недефицитных (более дешевых) кислотных агентов (более экономичным способом) получение очищенного бензола по степени очистки соответствующего не ниже чем высшему или первому сорту для нитрации (ГОСТ 8448-78).

Источники информации
1. Авторское свидетельство СССР N 1349696, кл. C 07 C 15/04,4/16, з. 07.01.82, оп. 05.01.83.

2. Патент ПНР N 72464 12 C 1/04, кл. C 07 C 7/00, з. 21.04.71, 05.10.75.

3. Авторское свидетельство СССР N977449, кл. C 07 C 15/04, з. 03.04.81, оп. 30.11.82, БИ N44.

4. Патент ФРГ N 1182221, кл. C 07 C 15/04, з. 04.10.61, оп. 22.07.65 (прототип).

Использование: в коксо- или нефтехимической промышленности. Сущность: сырой бензол обрабатывают кислотным агентом, представляющим собой "кислые смолки" процессов обработки ароматических углеводородов серной кислотой в количестве 2 - 20 мас.%. Процесс очистки ведут при 40 - 160^oC. Способ не требует серной кислоты, кроме того, в присутствии ароматических сульфокислот в указанных технологических параметрах примеси к сырому бензолу полимеризуются, превращаясь в "смоляные" продукты, которые легко поглощаются кислыми смолками, обеспечивая эффективность разделения смоляной и бензольной фракции. Предлагаемый способ позволяет производить более глубокую очистку бензола при низких потерях. 5 табл.

Способ очистки бензола путем обработки исходного сырья кислотным агентом, содержащим ароматические сульфокислоты, отличающийся тем, что в качестве кислотного агента используют кислые смолки процессов обработки ароматических углеводородов серной кислотой в количестве 2 - 20 мас.%, причем процесс очистки ведут при 40 - 160^oC.