СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ОРТОКСИЛОЛА Российский патент 2003 года по МПК C07C15/08 C07C5/27 

Изобретение относится к получению ортоксилола из нефтяных ксилолов и может быть использовано в нефтехимической, нефтеперерабатывающей, сланцехимической и коксохимической промышленности.

Уровень техники. Известен способ получения ортоксилола путем выделения его из смеси изомеров ксилола и этилбензола. В качестве исходного сырья используется технический ксилол, выделяемый из дистиллята каталитического риформинга методом экстрактивно-азеотропной ректификации (Емельянов В.Е., Жуков С.С. Процессы разделения ксилолов. - М.: Химия, 1975, с.49).

Известен способ изомеризации углеводородов при повышенных температурах и давлении в присутствии платинового катализатора (патент РФ 234957, МКИ С 07 С 15/02, 1969).

Однако в данных способах при значительных энергетических затратах выход ортоксилола достаточно низкий.

Известен способ получения ортоксилола путем разделения ректификацией смеси ксилолов на дистиллят, состоящий из смеси пара- и метаксилолов, и ортоксилольный концентрат, который дополнительно подвергают ректификации с целью отделения ортоксилола от высококипящих ароматических углеводородов С₉ и выше. Пары ортоксилола конденсируются и охлаждаются, после чего продукт сливается в емкость. Маточный раствор, полученный после низкотемпературного выделения параксилола, в смеси с циркулирующим водородсодержащим газом нагревают и направляют в реактор на изомеризацию (Сулимов А.Д. Производство ароматических углеводородов из нефтяного сырья. - М.: Химия, 1975, с.186). Данный способ принят за прототип.

Однако при данном способе требуются высокие энергетические и материальные затраты на единицу выхода продукта.

Сущность изобретения. Изобретение направлено на создание способа получения дешевого ортоксилола при его повышенном выходе на единицу сырья.

Технический результат, опосредствующий решение указанной задачи, заключается в том, что снижение энергетических затрат происходит за счет исключения стадий адсорбции или кристаллизации параксилола при температуре -50^oС, увеличение количества сырья изомеризации, повышение в нем доли параксилола способствуют возрастанию скорости образования ортоксилола, а также повышению выхода ортоксилола на единицу исходного сырья.

Указанный технический результат достигается тем, что смесь пара- и метаксилола, полученных ректификацией исходного сырья, подвергают изомеризации при условиях, обеспечивающих протекание конверсии смеси в продукт, который отделяют от реакционной массы, побочных продуктов (углеводородов С₁-С₇), смешивают с исходным сырьем, направляют на ректификацию в начало технологического процесса. Ортоксилол выделяют ректификацией при температуре 120-200^oС, изомеризацию проводят при повышенной температуре (200-600^oС) в присутствии водородсодержащего газа на катализаторе, в качестве которого используют благородные металлы, например платину, палладий на носителе - оксиде алюминия, алюмосиликатах, цеолитах. Отделение побочных продуктов (углеводородов C₁-C₇) осуществляют по мере их накопления в технологическом цикле. На стадии ректификации отделяют этилбензол от смеси ксилолов.

На чертеже приведена технологическая установка получения ортоксилола постоянного действия.

Способ осуществляется следующим образом.

Исходное сырье - нефтяной ксилол - подается насосом Н-1 через пароподогреватель Т-1 в колонну К-1. С низа колонны К-1 выделяется ортоксилольный концентрат, который поступает в колонну К-2, где происходит разделение ортоксилола и ароматических углеводородов С₉ и выше. Ортоксилол, охладившись в холодильнике Т-2, а ароматические углеводороды С₉ и выше - в холодильнике Т-3, направляются с установки в парк. Дистиллят колонны К-1, содержащий этилбензол, мета- и параксилолы, в смеси с циркулирующим водородсодержащим газом отправляется через теплообменник Т-4 в трубчатую печь П-1.

На технологической схеме введены обозначения: I - подача свежего водородсодержащего газа, II - сброс водородсодержащего газа. Из печи П-1 поток с температурой ~ 500^oС подается в реактор Р-1, где происходит процесс изомеризации. Продукты изомеризации поступают в теплообменник Т-4, где отдают тепло поступающей в печь П-1 смеси. Далее продукты изомеризации после охлаждения в холодильнике Т-5 разделяют на жидкую и газовые фазы в газосепараторе С-1. Газовую фазу - циркулирующий водородсодержащий газ - компрессором Н-2 вновь подают в реакционную зону, а жидкая часть поступает в стабилизационную колонну К-3. В колонне К-3 дистиллятом являются легкие углеводороды C₁-C₇, включающие продукты деструкции и гидрирования, образовавшиеся в ходе побочных реакций при изомеризации, а кубовым остатком - смесь ксилолов и ароматических углеводородов С₉ и выше. Легкие углеводороды С₁-С₇ охлаждаются в холодильнике Т-6 и направляются в парк. Смесь ксилолов и ароматических углеводородов С₉ и выше охлаждается в холодильнике Т-7, где смешивается со свежим сырьем и направляется на начальную стадию технологического процесса. Технологический цикл повторяется.

Пример. Сырье, состав которого приведен ниже, подавалось в ксилольную колонну К-1 в количестве 2110 кг/ч.

Состав сырья, вес.%:
C₈N - 0,10
Этилбензол - 25,00
Параксилол - 16,70
Метаксилол - 35,60
Ортоксилол - 22,50
С₉ и выше - 0,10
Образующийся в кубовом остатке ксилольной колонны К-1 ортоксилольный концентрат, содержащий ортоксилол и тяжелые ароматические углеводороды С₉ и выше, направлялся в ортоксилольную колонну К-2, где проходило разделение ортоксилола и углеводородов С₉ и выше. Верхний продукт ксилольной колонны К-1 в смеси с водородсодержащим газом (мольное соотношение сырье: водород 1:8) нагревался в печи П-1 до температуры ~500^oС и поступал в реактор изомеризации Р-1. Для осуществления реакции изомеризации использовался платиносодержащий катализатор 1-300, объемная скорость составляла 10 ч^-1.

Продукты реакции после охлаждения в холодильнике Т-5 разделяли на жидкую и газовую фазы в сепараторе С-1. Газовую фазу - циркулирующий водородсодержащий газ компрессором Н-2 вновь подавали в реакционную зону, а жидкая фаза поступала в стабилизационную колонну К-3. С верха колонны К-3 отводили легкие углеводороды, являющиеся продуктами деструкции и гидрирования ароматических углеводородов C₈. Кубовый остаток колонны К-3 смешивали со свежим сырьем и направляли в начало технологического процесса.

Количественные данные, характеризующие полный материальный баланс технологического процесса получения ортоксилола, представлены ниже.

Полный материальный баланс, кг/ч
Сырье:
Нефтяной ксилол - 2110
Продукты:
Ортоксилол - 1455
Легкие углеводороды - 590
Тяжелые ароматические углеводороды С₉ и выше - 57
Расход потоков на отдельные установки технологической схемы:
Ксилольная колонна К1 - 9993
Ортоксилольная колонна К2 - 1512
Реактор изомеризации Р1 - 8480
Стабилизационная колонна К3 - 8480
Из представленных данных видно, что значительно возрастает поток на установку изомеризации, увеличивается количество сырья изомеризации. При получении ортоксилола по вышеописанной схеме его выход составляет 69% на исходное сырье. В то время как выход ортоксилола по схеме октафайнинг составляет около 40% на исходное сырье.

Использование: нефтехимия. Сущность: смесь пара- и метаксилола, полученных при ректификации исходного сырья (нефтяных ксилолов), подвергают изомеризации при условиях, обеспечивающих протекание конверсии смеси в продукт, который отделяют от реакционной массы и побочных продуктов (углеводородов C₁-C₇), а оставшуюся смесь после смешения ее с исходным сырьем направляют на ректификацию в начало технологического процесса. Технический результат: снижение энергетических затрат и повышение выхода ортоксилола на единицу исходного сырья. 5 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ получения ортоксилола из нефтяных ксилолов путем отделения смеси пара- и метаксилолов методом ректификации, обеспечивающей чистоту ортоксилола с последующим отделением высококипящих ароматических углеводородов С₉ и выше, с дальнейшей изомеризацией в присутствии катализатора, отличающийся тем, что изомеризации подвергают смесь параксилола и метаксилола при условиях, обеспечивающих протекание конверсии смеси в продукт изомеризации, который отделяют от газовой фазы, побочных продуктов (углеводородов C₁-C₇), а оставшуюся смесь после смешения ее с исходным сырьем направляют на ректификацию в начало технологического процесса. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что ортоксилол выделяют ректификацией при 120-200^oС. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что изомеризацию осуществляют в присутствии катализатора при 200-600^oС. 4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве катализатора используют благородные металлы, например платину, палладий на носителе - оксид алюминия, цеолиты, возможно присутствие галогенов. 5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что от смеси ксилолов ректификацей отделяют этилбензол. 6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что отделение побочных продуктов (углеводородов C₁-C₇) осуществляют по мере их накопления в технологическом цикле.