Способ получения ксилола Советский патент 1975 года по МПК C07C5/22 C07C15/08 

Известен способ получения ксилолов путем изомеризации алкилбензола в присутствии в качестве катализатора фторированной окиси алюминия в стационарном слое.

С целью увеличения выхода целевого продукта, предлагается процесс проводить в псевдоожиженном слое катализатора или в потоке смеси сырья и катализатора с последующими отделением непрореагировавшего исходного сырья и продуктов изомеризации от катализатора, регенерацией его и рециркуляцией на стадию реакции.

Наиболее оптимальным является нроведение процесса при скорости потока смеси сырья н катализатора 1,5-40,0 м/сек, предпочтительно 2-25 м/сек, весовое соотношение катализатора и загруженного исходного сырья берут равным 2:1 -30 : 1, нредпочтительно 4:1 -20 : 1. Время выдержки катализатора в псевдоожиженном слое 5-300 мин.

В качестве катализатора процесса используют фторированный глинозем, частицы которого должны иметь размер 5-1000 мк. Желательно, чтобы 10-30 вес. % катализатора имело размер частиц не более 50 мк, поскольку это способствует флюидизации катализатора. Катализатор должен содержать 0,5- 15 вес. % фтора.

Объем пор катализатора составляет 0,2- 1,2 . Площадь поверхности катализатора должна быть 50-250 .

Катализатор готовят путем фторирования глинозема, который частично пребывает в Y-форме. Перед фторированием глинозем прокаливают при 400-800°С в течение 2-24 час, чтобы добиться .хотя бы частичного превращения в у-глинозем. После фторирования его

нагревают в азоте или на воздухе до 200- 600°С (желательно в струе инертного газа, например азота, угарного газа или углекислого газа). Фторирование катализатора осуществляют

путем пропитки раствором, например, водной фтористоводородной кислоты или раствором неорганического соединения фтора, например раствором фтористого соединения щелочноземельного металла или фтористого алюминия,

например, в воде или трехфтористого бора, например, в уксусной кислоте или простом эфире. Фторирование можно также осуществлять путем контактирования с фтористым водородом или разлагающимся летучим фторсодержащим органическим соединением, например с четырехфтористым углеродо.м, фтороформом, дифторметаном, или летучим неорганическим соединением, например трехфтористым бором или фтористым водородом, находящимся в паровой фазе.

Процесс изомеризации ироводят при 350- 520°С и давлении 1-4 атм. Время контактирования с исходным материалом обычно 0,1 сек - 10 мин, например 1 - 10 сек.

При проведении изомеризации в потоке смеси сырья и катализатора целесообразно иснользовать проходной линейный реактор. Скорость потока в реакторе 1,5-40 м/сек, предпочтительно 2-25 м/сек. Весовое соотношение катализатора и исходного материала 2:1 - 30 : 1, предпочтительно 4 : 1 - 20 : 1.

Проходной линейный реактор применяют вертикальный, а поток может быть восходящим или нисходящим. Время выдержки катализатора в реакторе 1-60 сек, предпочтительно 2-30 сек.

В реакторе с псевдоожиженным слоем линейная скорость прохождения газа через слой должна быть вь1ще минимальной скорости флюидизацин и составляет обычно не менее 0,1 см/сек, предпочтительно 1-250 см/сек. Время выдержки катализатора в реакторе равняется предпочтительно 5-300 мин. Захваченный газообразными продуктами катализатор отделяют в циклоне и возвращают в псевдоожиженный слой.

При применении проходного линейного реактора катализатор отделяют от продукта изомеризации с помощью циклона и пропускают противотоком через струю инертного газа, например азота.

Извлеченный из псевдоожиженного слоя катализатор пропускают противотоком через струю инертного газа, например азота, чтобы отделить катализатор от продукта изомеризации. Регенерирование осуществляют во всех случаях (в проходной линии или в псевдоожиженном слое).

Катализатор регенерируют путем контактирования с потоком газа, содержащим 1- 100 об. % кислорода, например воздуха, при 400-600°С в течение времени, достаточного для удаления значительной части углеродистых отложений. В поток газа можно ввести небольшое количество разлагаемого фторсодержащего органического соединения. Катализатор можно подвергнуть повторному фторированию (например, после регенерирования) .

Пример 1. 2 кг катализатора, состоящего из глинозема, находящегося преимущественно в у-форме, с размером частиц 20- 150 мк, содержащего 6 вес. % фтора, с площадью поверхности 139 и объемом пор, равным 0,38 , флюидизируют азотом в течение 3 час при 470°С.

Сырье, содержащее 7,4 вес. % этилбензола, 8,3 вес. % /г-ксилола, 55 вес. % ж-ксилола, 25,6 вес. % о-ксилола и 3,7 вес. % неароматических соединений Cs, испаряют со скоростью 694 мл/час и подают при 470°С в основание проходного линейного реактора, в который загружают 5 г/сек катализатора. Реактор имеет внутренний диаметр 6 мм и длину 2 м.

Скорость газа составляет 2 м/сек, время выдержки 1 сек. В любой момент протекания реакции реактор содержит около 20 г катализатора. Давление в основном атмосферное. Выходящую из реактора смесь сепарируют в циклоне, катализатор выпускают противотоком в струю азота для завершения его очистки от ксилола, контактируют с кислородом при 500°С и возвращают в реактор. Ксилолы

копденсируют и собирают. Они содержат 6,9 вес. % этилбензола, 14,5 вес. % л-ксилола, 48,3 вес. % ж-ксилола, 23,2 вес. % о-ксилола и 7,1 вес. % неароматических соединений Cs.

Пример 2. 40 г Кремнеземного катализатора с размером частиц 45-150 мк, содержащего 5,7 вес. % фтора, с площадью поверхности 198 и объемом пор 1,0 обжигают в стеклянном реакторе с псевдоожиженным слоем, имеющем диаметр 75 мм, нутем пропускания воздуха (в количестве 22 л/час) в течение 15 час при 448°С и затем очищают азотом. Смесь 8,2 вес. % п-ксилола, 55,9 вес. % ж-ксилола, 28,7 вес. % о-ксилола,

4,0 вес. % этилбензола и 1,3 вес. % толуола, содержащую 320 ч/млн, ч. воды, пропускают (в количестве 192 мл жидкости в час) через катализатор при 400°С и давлении, примерно равном атмосферному. Продукт содержит

18,0 вес. % п-ксилола, 45,0 вес. % и -ксилола, 20,5 вес. % о-ксилола и 5,3 вес. % толуола.

Пример 3. 9,5 г уГлиноземного катализатора (размер частиц от 45-100 мк), содержащего 5,1 вес. % фтора, с площадью поверхности 145 и объемом пор 0,45 обжигают в течение 3 час при 470°С в стеклянном реакторе путем пропускания азота (в количестве 50 л/час) через псевдоожиженный слой катализатора. Смесь 8,3 вес. % я-ксилола,

55,0 вес. % ж-ксилола, 25,6 вес. % о-ксилола, 7,4 вес. % этилбензола и 1,35 вес. % толуола, содержащую 300 ч./млн. ч. воды, пропускают в количестве 1500 мл/час через катализатор при температуре 470°С и давлении, примерно

равном атмосферному. Продукт содержит

17.7вес. % п-ксилола, 45,2 вес. % л-ксилола,

21.8вес. % о-ксилола и 3,2 вес. % толуола.

Предмет изобретения

1.Способ получения я-ксилола путем изомеризации алкилбензола в присутствии в качестве катализатора фторированного глинозема, отличающийся тем, что, с целью

увеличения выхода целевого продукта, процесс проводят в псевдоожиженном слое катализатора или в потоке смеси сырья и катализатора с последующими отделением непрореагировавщего исходного сырья и продуктов

изомеризации от катализатора, регенерацией его и рециркуляцией на стадию реакции.

2.Способ по п. 1, отличающийся тем, что скорость потока смеси сырья и катализатора берут 1,5-40 м/сек, предпочтительно

2-25 м/сек. 5 3. Способ по пп. 1 и 2, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что весовое соотношение катализатора и загруженного исходного сырья берут равным 2:1 - 30 : 1, предпочтительно 4 : 1 - 20 : 1. 6 4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что время выдержки катализатора в псевдоожиженном слое берут 5-300 мин.