Способ получения изопропилбензола Советский патент 1986 года по МПК B01J29/46 C07C15/85 

Изобретение относится к способам получения алкилбензолов, в частности изопропилбензола, путем алкшшро- вания бензола пропиленом и может быт применено при производстве фенола, ацетона, (/--метилстирола.

Цель изобретения - повьппение выхода целевого продукта - изопропилбензола и селективности процесса путем использования в качестве катализатора железосодержащего сверхвысо- кокремнеземного цеолита типа ультра- сил с содержанием железа 0,6- 1,2 мае.%,

Способ осуществляют следующим образом.

Сухой образец железосодержащего сверхвысококремнеземного цеолита с размером гранул 2-3 мм прогревают в реакторе в течение 1 ч при в токе осушенного воздуха, а затем 2 ч в токе инертного газа. Последующее охлаждение катализатора до температуры опыта проводят в токе инертного газа. При достижении заданной температуры реакции через реактор при атмосферном давлении пропускают смесь бензола и пропилена.

Кристаллы алкиламмониевого сверхвысококремнеземного цеолита типа ультрасил получают гидротермальным синтезом из апюмосиликатного щелочного геля, содержащего органические соединения: амины - моноэтаноламин,- триэтиламин, соли четвертичных аммониевых оснований - тетраэтиламмония (ТЭА), тетрапропиламмония (ТПА), тет рабутиламмония (ТБА). В результате рентнеговского исследования цеолитов - ультрасилов установлено, что в случае использования соединений ТЭА цеолиты по структуре близки к цеолиту , в случае использования соединений ТВА-8 - к цеолиту ZSM-11.

Синтез железосодержащего цеолита ультрасила осуществляют путем кристаллизации при 160-175 с натриевого апюмокремнегеля, содержащего органический катион и катион трехвалентного железа. Алюмокремнегель готовят путем смешения растворов силиката натрия, сернокислого алюминия,сернокислого железа, серной кислоты и бромистого ТБА (моноэтаноламина). При рентгеновском исследовании железосодержащего сверхвысококремнеземного цеолита - ультрасила установлено наличие только кристаллической

фазы цеолита типа ZSM-11. В железосодержащем цеолите отсутствуют ионы железа, находящиеся в катионообмен- ном состоянии. Железо входит в состав

железокислородных тетраэдров, соединенных с кремнекислородными тетра здрами и составляющих скелет структуры цеолита.

Экспериментально установлено, что

при кристаллизации натриевого алкиламмониевого алюмокремнегеля в структуре максимально может содержаться 1,2% железа.

Пример 1(сравнительный).

В качестве катализатора используют сверхвысококремнеземный цеолит - ультрасил с мольным отношением SiO, и Al-Oj равным 45. При 275°С через слой катализатора пропускают смесь

бензола и пропилена с мольным соот- ношением Cg Н и С, Н 9:1 и массовой скоростью 5,7 ч

Конверсия пропилена за один проход (процентное отношение количества

молей пропилена, превратившегося в алкилпродукты за час, к общему количеству молей пропилена, прошедшему за час через реактор) 96 мае.%. Выход изопропилбензола (процентное

отношение количества молей пропил- бензола, образовавшегося в процессе реакции, к количеству молей изопропилбензола, образующемуся за час при термодинамическом равновесии) 47%.

Селективность процесса по изопропил- бензолу 48 мае.%.

Пример 2.В качестве катализатора используют железосодержан ий сверхвысококремнеземный цеолит - ультрасил с мольным отношением SiOjt и ,, равным 90, содержащий 1,2 мас.% железа. При через слой катализатора пропускают смесь бензола и пропилена при соотношений и 9:1 с массовой скоростью 5,7 ч

Конверсия пропилена за один проход 78 мас.%. Выход изопропилбензола 73%. Селективность процесса по изо- пропилбензолу 92 мас.%.

Пример З.В качестве катализатора используют железосодержащий сверхвысококремнеземньй цеолит по примеру 2. Условия проведения процесса: температура 320 С, массовая скорость 5,7 ч, соотношение

и

С,Нб9:1

Конверсия пропилеход изопропилбензола ность процесса 93%.

Ниже приведен мате осуществления способа

Взято, г/ч

Бензол

Пропилен, содержащий 2,5% пропа- -на,

в том. числе: пропилен

пропан Итого Получено, г/ч

Газы,

в том числе:

пропилен

пропан Жидкий катализатор, в том числе:

изопропилбензол

н-пропилбензол

изобутилбензол

бензол

Итого

Потери Материальный баланс

Взято, г/ч

Пропилен

Итого

Получено, г/ч

Непрореагировав- ший пропилен

0,20

Пропилен, пошедший на образование изо- пропил бензола 1,14

Пропилен, пошедший на образование н- н-пропилбензола

Пропилен, пошедший на образование изо- бутилбензола

Итого

Потери (кокс)

0,06

0,04 1,44 0,01

Пример 4.В качестве катализатора используют железосодержащий сверхвысококремнеземный цеолит - ультрасил с мольным отношением Si-0 и , равным 90, содержащий 0,9% железа. Условия проведения процесса аналогичны условиям по примеру 3.

Конверсия пропилена 84%. Выход изопропилбензола 82%. Селективность процесса 93%.

Пример 5. В качестве катализатора используют железосодержащий сверхвысококремнеземный цеолит - ультрасил с мольным отношением SiO и AlvjOj, равным 90, содержащий 0,6% железа. Условия проведения процесса аналогичны условиям по примеру 3.

Конверсия пропилена 78%. Выход изопропилбензола 73%. Селективность процесса 92%.

Пример 6.В качестве катализатора используют железосодержащий сверхвысококремнеземный цеолит по примеру 2. УСЛОВИЯ проведения процесса: температура 240 С, массовая скорость 5,7 , соотношение и 9:.

Конверсия пропилена 21 мас.%. Выход изопропилбензола 20%. Селективность процесса по МПБ 95 мас.%.

Таким образом, с понижением температуры ниже резко уменьшаются конверсия сырья и выход изопро- пилбензола.

Пример 7.В качестве катализатора используют железосодержащий сверхвысококремнеземный цеолит по примеру 2. Условия проведения про- цесса: температура , массовая скорость 5,7 ч соотношение и CjH 9:1.

Конверсия пропилена 53 мас.%. Ъы- ход изопропилбензола 63%. Селектив- ность процесса 92%.

С повышением температуры наблюдается снижение выхода изопропилбензола .

Пример 8. В качестве катализатора используют железосодержащий сверхвысококремнеземный цеолит по примеру 2. Условия проведения процесса: температура , массовая скорость 1,4 ч, соотношение и CjH 9:1.

Конверсия пропилена 98 мас,%. Вы ход изопропилбензола 81%. Селективность процесса 78%.

При снижении массовой скорости подачи сырья увеличивается выход побочных продуктов реакщш и снижается селективность процесса.

Пример 9. В качестве катализатора используют железосодержащий сверхвысококремнеземный цеолит по примеру 2. Условия проведения процесса аналогичным условиям по примеру 8, однако массовая скорость подачи сырья составляет 8 .

Состав продуктов алкилирования бензола пропиленом на цеолитеультраснле

.Примечание. ИПБ - изопропилбензол; НПБ - нормальный пропил- бензол; ПБФ - послебензольная фракция (толуол, этилбензол, ксичолы); МАЕ - моноапкилбензолы.

Конверсия пропилена 84 мае.%. Выход изопропилбензола 82%. Селективность процесса 93 мас.%. 5 Пример 10.В качестве катализатора используют железосодержащий сверхвысококремнеземный цеолит по примеру 2.

Условия проведения процесса ана- 10 логичны условиям по примеру 8, однако массовая скорость подачи сырья 10 ч

Конверсия пропилена 80 мас.%. Выход изопропипбензола 81%. Селектив- 15 ность процесса 93 мас.%.

С увеличением массовой скорости подачи сырья вьше 10 ч наблюдается снижение показателей процесса.

В таблице приведен состав продук20 тов превращения бензола и пропилена и показатели процесса при условиях по примерам 1-10.

712343938

Каталиэатор, не содержащий желе-катализаторе с 1,2 до 0,6% привоза, проявляет низкую селективность.дит к снижению конверсии пропилена Введение 1,2% железа в катализатори резкому умеиьшению выхода целевого резко увеличивает селективность про-продукта изопрошшбензала при тем- цесса алкшшровайия и выход целевого jпературе . При дальнейшем сниже- продукта - изопропилбензола до 73%нии содержания железа в катализаторе при 275-280°С. При исследовании об-процесс алкилированкя становится зко- разцов катализатора с содержаниемномически невыгодньм и по своим по- железа 0,6; 0,8 и 1,2% установлено,казателям близок к процессу, описан- что снижение содержания железа в 10иому в примере I. ,