Способ получения изопропилбензола Советский патент 1977 года по МПК C07C3/52 C07C15/02 

1

Изобретение относится к способу получения алкилпроизводных бензола - изопропилбензола.

В настоящее время изопропилбензол (ИПБ) получают алкилированием бензола пропилено.м. ИПБ находит широкое применение в производстве фенола, ацетона,сс-метилстирола н как компонент авиабензина. В качестве катализаторов алкнлирования применяют серную кислоту, фосфорную кислоту, нанесенную на кизельгур и другие носители, фтористый бор, окись алюминия, аморфные и кристаллические алюмосиликаты.

Алкилирование бензола и его гомологов олефинами, спиртами, хлорпроизводными осуществляют при температуре 20-350°С и давлении 0,150 атм. На выход продуктов алкилирования бензола пропиленом существенное влияние оказывают температура и давление процесса, мольное отношение бензола к пропилену. Известно, что в газовой фазе оптимальная область температур проведения процесса алкилирования бензола пропиленом в присутствии алюмосиликатных катализаторов 300-350°С и повышенное давление.

Паиболее широко применяемыми катализаторами алкилирования являются серная кислота, хлористый алюминий, фосфорная кислота на кизельгуре и другие фосфорнокислотные катализаторы.

При иснользовании фосфорнокислотного катализатора для реакции алкилирования беизола пропиленом при температуре 214°С давлении 35 атм и мольном отношении бензола к пропилену 8: 1 получают 0,11 молей ИПБ на 1 моль бензола или 0,92 моля ИПБ на 1 моль пропилена 1.

Известны также различные катализаторы на основе окиси алюминия и алюмосиликатов,

промотированные трехфтористым бором, фтористым водородом, борным ангидридом.

Однако указанные катализаторы, хотя и обладают достаточно высокой каталитической активностью но выходу ИПБ, при значнтельном расходе нерегенерируемого катализатора вызывают коррозию аппаратуры и загрязнение водоемов сточными водами, а также в составе алкилата содержится большое количество диизопропилбензола (ДИИПБ), триизопропилбензола (ТРИИПБ) и тетраизопропилбензола (ТИПБ), что обусловливается низкой селективностью процесса.

В настоящее время получают распространение в процессах алкилирования аморфные

и кристаллические алюмосиликатные катализаторы.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является способ получения нзопропилбензола,

заключающийся в том, что алкилирование бензола пропиленом проводят в присутствии алюмосиликатиого цеолитсодержащего катализатора при температуре 140°С, давлении 5-10 атм и мольном отношении бензола к пропилену 3 : 1 в течение 14 ч. Выход составляет, масс. %: ИПБ 20,5, ДИИПБ 10,7, ТРИИПБ 3,0 (1 стадия). Однако и при применении алюмосиликатных цеолитсодержащих катализаторов селективность процесса также низкая (1,6) 2. Для повышения селективности процесса и увеличения выхода целевого продукта по предлагаемому способу получение изопропилбензола путем алкилирования бензола пропиленом в жидкой фазе осуществляют в присутствии цирконийсиликатного цеолитсодержащего катализатора состава, вес. %: ZrOa2,0-20,0 АЬОз1,3-6,5 Окислы щелочных металлов0,3-0,8 SiOaДо 100 При осуществлении предлагаемого способа выход целевого продукта увеличивается до 22% и селективность процесса до 15,7. Технология способа состоит в следующем. Цирконийсиликатный цеолитсодержащий катализатор (ЦЦСК), который может быть синтезирован: -совместным осаждением как непосредственно с цеолитом, так и последующим смешением цеолита с цирконийсиликатом; -коагуляцией золей с введением цеолита в золь в виде водной суспензии или с раствором силиката натрия; -пропиткой силикагеля растворимыми соединениями циркония с последующим смещением с цеолитом. В качестве цеолита могут быть использованы цеолиты: NaX, NaV, СаХ, СаУ, НХ, НУ, полученные как предварительным ионным обменом на соответствующие катионы, так и последующим ионным обменом после введения цеолита X или У в цирконийсиликат. Цирконийсиликатные цеолитсодержащие катализаторы имеют состав, масс, %: Цеолит X или У0,1-50 Цирконийсиликат 99,9-50 При этом цирконийсиликатная основа может иметь следующий состав, масс. %: ZrOs 0,1-45; SiOg 99,8-54,2; 0,1-0,8. ЛлкилироваМие бензола пропиленом Проводят в четырехгорлой колбе, снабженной мешалкой, термометром, холодильником и вводом пропилена. Реакцию алкилирования проводят в жидкой фазе при температуре 20- 60°С и атмосферном давлении. Катализаторы перед проведением реакции прокаливают при температуре 600°С в течение 6 ч в токе воздуха, очищенного от примесей, затем продувают азотом до охлаждения катализатора до комнатной температуры. В колбу загружают 50 см катализатора и 50 мл очищенного от примесей бензола. В приведенных примерах цирконийсиликатный цеолитсодержащий катализатор (ЦЦСК) имеет следующий состав, масс. %: ZrOa 5,8; AlaOs 5,4; NajO 0,35; SiOa 88,45. В качестве катализаторов сравнения при аналогичных условиях испытания ЦЦСК были использованы промыщленные образцы алюмосиликатного (АСК) и цеолитсодержащего алюмосиликатного (АШНЦ-3) катализаторов. Пример 1. Реакцию алкилирования бензола пропиленом проводят при 20°С и скорости подачи пропилена 0,18 моля на 1 моль бензола в 1 ч. Реакцию проводят в течение 3 ч. Пробы алкилата отбирают каждый час и анализируют хроматографически. Данные результатов опытов приведены в табл. 1. Таблица 1 Пример 2. Алкилирование проводят при 40°С и скорости подачи пропилена 0,18 моля/ /моль-ч. Данные результатов опытов приведены в табл. 2. Таблица 2 5 Пример 3. Алкилироваиис ..проводят,, np.iL.60°С ,и скорости подачи пропилена 0,18 моля/ , 6 ,моль,ч. Данные результатов опытов прнаедемы в табл. 3. ,Т а б л и ц а 3

Из табл. 1-3 видно, что 60°С - оптимальная температура для проведения алкилироваиия бензола пропиленом на всех использованных катализаторах, поэтому в последующих примерах приведены экспериментальные данные, полученные при алкилировании бензола пропиленом при этой температуре и других скоростях нодачи пропилена.

Пример 4. Скорость подачи пропилена 0,087 моля/моль-ч. Данные результатов опытов приведены в табл. 4.

Таблица 4

Пример 5. Скорость подачи пропилена 0,40 моля/моль-ч. Данные результатов опытов приведены в табл. 5.

Таким образом, из таблиц 1-5 следует, что катализатор ЦЦСК позволяет при алкилировании бензола пропиленом получать больше целевого продукта -изопропилбензола (ИПБ) и значительно злучшить селективность процесса, так как образуется меньше вторичных продуктов алкилирования - диизопропилбензолов (ДИИПБ). Так, при алкилированни бензола пропиленом в присутствии ЦЦСК максимальный выход ИПБ составляет 22,0 масс. % при температуре проведения реТаблица 5

10

акции 60°С и скорость подачи пропилена 0,18 моля/моль-ч. При этих же условиях в присутствии алюмосиликатного цеолитсодержащего катализатора АШНЦ-3 ИПБ выход составляет 18,0 масс. %, а на АСК-15,0 масс. % (табл. 3). Из табл. 3 такн{е видно, что в присутствии ЦЦСК образуется всего 1,4 масс. % ДИИПБ, а на АШНЗ-3-3,1

масс. % и на АСК - 3,5 масс. %, а селективность процесса (отношение ИПБ к ДИИПБ) соответственно составляет 15,7; 5,8; 4,3. При других температурах проведения реакции и скорости подачи пропилена активность и селективность катализатора ЦЦСК выше сравниваемых катализаторов.

Пример 6. Алкилирование бензола нропиленом в газожидкостной фазе при оптимальных условиях проведения реакции: темнература 60°С, мольная скорость подачи пропилена 0,18 моля/моль-ч, продолжительность реакции 3 ч. Данные результатов алкилирования банзола пропиленом приведеиы в табл. 6.

Из табл. 6 видно, что в указанных пределах содержания компонентов в катализаторе, последний обладает высокой каталитической активностью по выходу изоиронилбензола

(ИПБ) и высокой селективностью.

Наряду с этим известно, что окислы щелочных металлов в катализаторах алкилирования являются ядом и их стараются при приготовлении катализаторов выделить из структуры ионным обменом. Влияние щелочных металлов в виде окислов на активность катализаторов в реакции алкилирования показано в табл. 6.

Данные результатов по алкилированию бензола пропиленом на различных типах цеолита приведены в табл. 7.

Формула изобретения

Способ получения изопропилбензола путем алкилирования бензола пропиленом в жидкой фазе в присутствии цеолитсодержащего катализатора, отличающийся тем, что, с целью повыщения селективности процесса и увеличения выхода целевого продукта, процесс проводят в присутствии цирконийсиликатного цеолитсодержащего катализатора, содержащего, вес. %:

,0-20,0

АЬОз1,3-6,5

Таблица 6

Таблица 7

Выход в расчете на пропилен

Тип (моль/моль)х100

Окислы щелочных

металлов SiOa

Источники информации,

принятые во внимание при экспертизе: кл. 260-671,

2.Патент Франции № 2012553, 3/00, 1970 г. (прототип).