Способ получения стирола Советский патент 1983 года по МПК C07C15/46 

(5) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СТИРОЛА

1

Настоящее изобретение относится к способу каталитического дегидрирования этилбёнзола и может быть-использовано в производстве стирола.

Известен способ получения .стирола дегидрированием этилбёнзола, согласно которому дегидрирование этилбёнзола в стирол осуществляется в нескольких ступенях реактора.При этом Подвод тепла в первую ступень осуществляется за счет прямого смешения перегретых паров этилбёнзола и водяного пара, а выходящий после каждой ступени дегидрирования контактный газ перед подачей на последующую ступень перегревается до температуры реакции в косвенном перегревателе. Перегрев осуществляется пропусканием контактного газа через печь С13Очевидным недостатком применения перегрева в печи является опасность загорания или взрыва в связи с возможным частичным повреждением труб при рабочих температурах .

Высокие максимальные температуры поверхности теплообмена (700-790°С) приводят к увеличенному некаталитическому разложению углеводородных i компонентов контактного газа с образованием примесей, проводящих в дальнейшем к затруднениям в процессе ректификации вследствие образования нерастворимого полимера и забивки им оборудования.

Наиболее близок к предлагаемому способ каталитического дегидрирования этилбёнзола в стирол. Этот способ заключается в последовательном пропускании смеси этилбёнзола с водяным паром через две и более зоны каталитического дегидрирования,причем поток, выходящий каждой реакционной зоны, подогревается до необходимой температуры путем непрямого безопасного нагрева в теплообменнике, обогреваемом перегретым водянь1м паром из пароперегревательной печи. Пар .после теплообменника направляj10ется в 1-ю зону на смешение с исходным этилбензолом 23Недостатком известного способа, осуществляемого в зонах, является то, что схема процесса не позволяет одновременно регулировать заданное количество тепла, вносимого в каждую из зон, и выбирать оптимальный режим распределения степени превращения этилбензола по зонам реактора, так как температура смеси на входе в реактор 1-й зоны зависит от теплообмена перегретого водяного пара в межступенматом теплообменнике. В извест ной схеме регулирование температуры начала реакции возможно только во 2-й ступени, за счет изменения температуры пара, поступающего из печи. Температура пара, поступающего после межступенчатого теплообменника в 1-ю ступень, не регулируется, и тем самым не выдерживается необходимая температура реакции и степен Ч1ревращения в 1-й ступени. А так как общая степень превращения этилбензола зависит от режима первой сту пени реактора, то процесс по данному способу не обеспечивает степень пре вращения этилбензола выше 55-60. Степень превращения этилбензола в стирол 55-60 обусловлена тем, что при степени превращения 60 тре буется уже пар с температурой перегрева 710-720°С против 680°С при степени превращения 50 (см.пример а при степени превращения 70-75 те пература перегретого пара должна быть 730-750°С. Однако при применении пара, нагр того более чем до 680-700°Ci будет увеличиваться перегрев контактного газа перед второй ступенью дегидрирования, так как поверхность теплообмена - постоянная величина, в I связи с чем количество подводимого тепла к первой ступени будет недостаточным. С учетом изложенного степень превращения этилбейзола по данному способу не превышает 55-60 Целью изобретения является повыш ние конверсии этилбензола. Поставленная цель достигается оп сываемым способом получения стирола каталитическим дегидрированием этил бензола в двухступенчатом реакторе в присутствии водяного пара с подогревом потока, выходящего с первой ступени, путем непрямого нагрева перегретым водяным паром, который спользуют для подогрева паров исолного этилбензола, затем перегревают в печи таким образом, чтобы отношение между количеством полезно используемого тепла на первс й ступени и количеством тепла, подаваемого между ступенями, составляет IjO,,96 при конверсии этилбензола на первой ступени с последующим использованием перегретого пара для смешения с исходным этил бензолом перед первой ступенью. На чертеже приведена схема дегидУирования этилбензола в стирол, поясняющая предлагаемый способ. Перегретый пар по линии 1 поступает на непрямой перегрев контактного газа в перегревателе 2, затем частично охлажденнный пар по линии 3 поступает в перегреватель этилбензола 4, куда подают этилбензол (или этилбензол + 10-20 водяного пара) по линии 5.Охлажденный перегретый пар. по линии, . подают в печь 7, обогреваемую за счет сгорания топлива, поступающего по линии 8. Перегретый водяной пар из печи 7 по линии 9 направляют . на прямое смешение с перегретыми парами этилбензола, поступающими по линии 10 из перегревателя .Совместный поток перегретого пара и паров этилбензола по линии 11 поступает на первую ступень дегидрирования 12. Контактный- газ из первой ступени дегидрирования по линии 13 подают в перегреватель 2 и далее по пинии 14 - на вторую ступень дегидрирования 15- После второй ступени дегидрирования контактный газ выводят по линии 16 на выделение стирола известными способами. Пример 1(по прототипу. (7,11 кг/час этилбензола при (теплосодержание - 302,56 ккал/кг) смешивают с 146,95 кг/час водяного паре с температурой 652°С (теплосодержание - ккал/кг)и полученную смесь подают в первую ступень дегидрирования при 620°С (теплосодержание - ккал/кг). Поток контактного газа из первой ступени при 58 С (теплосодержание ,0 ккал/кг) подают в межтрубное пространство теплообменника, через который пропускают ,95 кг/ч пара при 680 С (теплосодержание 926,8 ккал/кг). Пар охлаждаетсй в теплообменнике до 652°С (теплосодержание 911, ккал/кг), контакт;ный газ перегревают до (тепл (содержание 754,65 ккал/кг/ и подаю на вторую ступень дегидрирования. Контактный газ со второй ступени Дегидрирования при .(теплосо держание Q ,Э ккал/кг ) направляют гна утилизацию тепла и выделение стирола известными способами. Степень превращения этилбензола в 1-й ступени - 30, а количество полезно используемого тепла в 1-й |ступениД|7,11+Н6,95) (63,) 3997 ккал/час. Степень превращения во второй ст пени - 20%, а количество подведенного тепла между ступенями ,95 (926,8-911,) 2263 ккал .час. Суммарная стеепень превращения этилбензола 50 при соотношении коли чества полезно используемого тепла на первой ступени к количеству подведенного тепла между ступенями . 3997,6:2263 1:0,566 Пример 2. На дегидрирование поступает ,11 кг/час этипбенэола и ,95 кг/час водяного пара. Весовое соотношение водяной пар/этилбензол 3,1:1 Дегидрирование проводят на пилотной установке в двух ступенях реактора. Катализатор - железо-хромкалиевый. Температура реакции (температура смеси этилбензола и пара на входе .в реактор ) в 1-й ступени 628°С, во 2-й ступени - 607°С. Распределение температур и теплотоков приведено в таблице 1. Т а б л и ц а 1

Степень превращения этилбензола в 1-й ступени дегидрирования - 37,5, а количество полезно используемого тепла 19,06. (768,,«) Й997 ккал/час.

Степень превращения этилбензола во 2-й ступени дегидрирования - 23, а количество подведенного тепла меж- ду ступенями 1«6,95. ( 91 А,8-89,) 2997,8 ккал/час.

Суммарная степень превращения

этилоензола - 60,8% при сботношении количества полезно используемого тела на 1 - ступени к количеству подведенного тепла между ступенями. 997:2997,8 1:0,6

Пример 3- Условия дегидрирования те же, что в примере 2. Температура реакции в 1-й ступени , во 2-й ступени - 635°С.. Распределение температур и теплотоков приведено в таблице 2.

jCTefiejsb превраи|ения этилбензолаэтилбензола - 69,0% при отношении ков 1-й ступени дегидрирования 31,)личества полезно используемого тепла

а количество полезно используемогона первой ступени к количеству подветепла Э,Q6, ( 7б|,,0 ) ЗОденного тепла между ступенями А126 ккал/час. ;412б:8088 1:1,96

Степень превращения этилбензола П р и м е р i. Условия дегидриво 2-й ступени дегидрирования 38,0%,рования те же, что в примере 2. а количество подведенного теплаТемпература реакции в 1-й ступемеаду ступенями ,95 (, 35ни - 635°С, во 2-й ступени .

SSt.H 8088 ккал/час.Распределение температур и теплотоСуммарная степень превращенияков приведено в таблице 3. .Характеристика потоков

Т .а б л и ц а 3 Степень превращения этилбензола в 1-й ступени дегидрирования - ,7 а количество полезно используемого тепла 19П,06 (772,2 - 7«2,93) 5б80 ккал/час. Степень превращения этилбензола во 2-й ступени дегидрирования 33%, а количество подведенного тепла между ступенями

6,Э5(Э23, - ,Ц) k2(} ,6 ккал/час. Составы исходной смеси и контактного газа Водород . Бензол Толуол 2,28 18,,52 Этилбемзол 25.92213,36 Стирол легких углеводородоввысокот кипящих углеводородов . 146,95 75,72146,21 75.34

194,06 100 194,06 100

Итого:

100228210

Продолжение табл. 3

20 на дегидрирование, и состав контакт. него газа после 2-й ступени реактора приведен в таблице k.

Т а б л и ц а 0,610,31 0,880,tfS 0,6360,33 1,0650,55 0.250,13 0,02 0,01

194,06 100 194,06

100 Суммарквя степень превращения этилбензола - 75,7, при соотношении количества полезно используемого тепла на первой ступени к количеству подведенного тепла между ступенями 5680 : ,6 .1 : 0,75. Состав исходной смеси, подаваемой 0,8100,42 Q,7k0,38 1.,1020,57 1,2710,65 0,8280, 1,0220,53 1,6050,83 1,2860,66 11,4485,9 ,,53 9,06014,97 31,56116,26 0,380,2 0,420,22 0,03 0,020,04 0,02 6,03 75,25 145,88 75,15,

11 Сопоставление данных, приведенных в примерах , показывает, мто при использовании предлагаемого способа степень превращения этилбензола увеличивается до 61-75% против 50% по прототипу. При этом относительный расход подведенного на дегидрирование тепла на 1 кг превращенного этилбензола снижается. Так, количество тепла, подведенного на дегидрирование , в расчете н 1 кг превращенного этилбензола в про тотипе составляет: , . 7,11.302,,95.92б,8 7,11-0,5 6387 ккал/кг превращенного- этилбензола .Количество тепла, подведенного н дегидрирование,в расчете на 1 кг пр вращенного этилбензола при отношени количества полезно используемого тепла на 1-й ступени к количеству тепла между ступенями 1 : .0,6 7,П9,3 + Й6,95у91,8 + ti7,11 0,608 ,.6) 53Q9 ккал/к 47,11 0,608 превращенного этилбензола. Количество тепла, подведенного и дегидрирование, в расчете на 1 кг превращенного этилбензола, при от1002282

12 Продолжение табл.Т ношении количества полезно используемого тепла на 1-й ступени к количеству тепла, подведенного мекоду ступенями, 1:1,9б 7.11:9.3 + 146,, + 47,11-0,69 +46,95(912,3 - 827,6) ii7,1bO,69 812,0 ккал/кг превращенного этилбензола. Количество тепла, подведенного на дегидрирование, в расчете на 1 кг превращенного этилбензола, при отношении количества полезно используемого тепла на 1-й ступени к количеству тепла, подведенного мекоду ступенями,. 1:0,75 7,,3 + Й6,95-923, + Й6,95, 47,11-0,757 К922,7 - 827,6) „,/ 1Г771ЬО,757 ккал/кг превращенного этилбензола. Итак, относительное количество тепла на дегидрирование на 1 кг превращенного зтилбензола снижается на Й-30%. Дальнейшее увеличение подвода тепла между ступенями до соотношения 1:2 нецелесообразно, так как требует повышения температуры греющего пара и температуры на входе в ступени дегидрирования, что приводит к снижению селективности. 13 Формула изобретения Способ получения стирола каталити ческим дегидрированием этилбензола в двухступенчатом реакторе в присутствии водяного пара с подогревом потока, .выходящегос первой ступени, путем непрямого нагрееа перегретым водяным паром с последующи) использованием последнего для смешения с исходным этилбензолом перед первой ступенью, отличающийся тем, что, с целью увеличения конверсии этилбензола, пepeгpetый водяной-. пар после непрямого контакта с пото.ком, выходящим с первой ступени, ис10

9 82 пользуют для перегрева паров исходного этилбензола,затем перегревают в печи таким образом, чтобы отношение между количеством полезно используемого тепла На первой ступени и количеством тепла, подведенного между ступенями, составляло 1:0,6-1,96 при конверсии этилбензола на первой ступени Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Патент США № 3330878, кл. 2бО-6б9, опублик. 19б7. 2.Патент США № 3326996, кл. 260-669, опублик. 1967 (прототип) .