Способ получения бензола Советский патент 1980 года по МПК C07C2/84 

(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ БЕНЗОЛА

1

Изобретение относится к способу получения бензола и мохсет быть использовано в качестве дополнительного ресурса получения бензола.

В литературе описан способ синтеза ароматических углеводородов окислительной дегидррциклизацией низших олефинов, проЬилена и изобутилена на окисаых висмутсодержащих катализаторах И.

Такой спбсоб характеризуется невысокими показателями и использованием дорогой и дефицитной окиси висмута в качестве катализатора.

Наиболее близким по технической сущности является способ получения бензола окислительной дегидроциклизацией пропилена 2 .

Процесс проводится на сложных окисных.висмутсодержащих катализаторах /включающих окиси Си, Fe, .N1, при , времени контакта 7,5 с, и составе исходной смеси CiH,; воздух : водяной пар 1:4:3. В зтих условиях конверсия пропилена составляет 51,2%, селективность по бензол 46,5%, по гексадиену 1,5 - 25,3%.

.Указанный способ характеризуется сравнительно невысокой -конверсией .олефина, низкой производительностью

единицы объема катализатора и недостаточно высокой избирательностью в отнслаении образования бензола вследствие низкой Ц51клизу1ои1ей способности катализатора по отношению к образукядемуся диолефину. В состав катализаторов также входит весьма дефицитная и дорогая окись висмута. Целью изобретения является увеличение выхода бензола и повышение селективности процесса.

Поставленнай цель достигаетсй способом получения бензола окислительной дегидроциклизацией пропилена при повышенной температуре в присутствии катализатора, содержащего окись свинца и окись олова йри атомном соотношении Pb:Sftjравном 1:9-4:1, при времени контакта 2,3-4,2 с.

Предпочтительно процесс проводить при температуре 500-550 С.

Реакцию проводят при объемном соотношении ,: О (0,5-1) :1, используя в качестве инертного разбавителя азот.

Способ позволяет получать бензол с 50-60%-нОй селективностью при конверсии пропилена 50-75%. Выход бензола на пропущенный олефин составляет

29-37 мол,% с Производительность катализатораравна 46-80 г (кат Газообразные продукты реакции и непрореагировавший олефин отделяют от жидких продуктов сепарацией. Значительная (около ) разница в температурах кипения гексадиена - 1/5 и бензола позволяет выделить последн из смеси жидких продуктов обычной ректификацией. Описанный способ получения бензо окислительной дегидроароматизацией пропилена иллюстрируется нижеприведенными примерами. Опыты проводили в проточной.уста новке -с неподвижным слоем катализатора с использованием йирексового реактора, снабженного змеевиком для предварительного подогрева реакцион ной смеси до температуры реакции. В слое катализатора поддерживали те пературу SOO-SSO C. Через слой ката лизатора с объемной скоростью 7 л/ч пропускали реакционну смесь, Отход щие газы пропускали через ловушку, охлаждаемую CNjecbio сухого льда со спиртом. Сконденсировавшиеся продук ты идентифицировали и анализировали хрО1Иатографическим методом, В примерах 1-5 использовался кат лизатор с атомным соотношением Pb:S равным.1:1. Пример. Навеска катализа ра 12,7 г (4,4 ). Соочгав реакцион ной смеси, об.%: CjHe,15, O/j 10, N285 Время контакта 2,3 с; температура 540С. Степень конверсии пропилена 75,6%. Селективность по COti50,0 мол,% по бензолу .49,5 мол,% по гексадиену-1,5 Следы, Выход бензола на пропущенный пропилен 37,4 мол .%, . Съем бензола с единицы объема катализатора 52 г С(,Н(,./л (кат) .ч. Пример 2, Навеска катализатора 12,7 г (4,4 мл). Состав реакционной смеси, об.%: C HjjlO, Og 10 NIJ 80. Врегля контакта 2,3 с, температура 54 . Степень конверсии пропилена 51%. Селективность по С0(2,35,85 мол,% по бензолу 56,5 мол,% по гексадиену-1,5 7,65 мол,% Выход бензола на пропущенный пропилен 28,8 мол,% Съём бензол с единицы объема катализатора- 80 г Сг,Н(/л (кат). : П. р и м е р 3. Навеска катализатора 26,5 г (8,8 мл). Состав реакционной смеси, об.%: CjHj, 10, 0 Ю Ng 80. Время контакта 4,2 с, темпера тура 540°С. Степень конверсии пропиЛена 56,5%, Селективность по COj, 35 ,54 мол, % по бензолу 58,6 мол,% по гексадиену 1,5 5,86 мол,% Выход бензола на пропущенный пропилен 33,2.мол . % Съем бензола с единицы объема катализатора 46 г (кат)Ч. Пример 4. Навеска катализатора 12,7 г ( мл)с Температура 530с. Время контакта 2,3 с. Состав реакционной смеси, об,%: CjH, 10, , N,2.80. Степень конверсии пропилена 50%. Селективность по СО,,6 мол. % по бензолу 53,2 мол.% по гексадиену - 1,5 11,2 мол,| Выход бензола на пропущенный прбпилен 26,6 мол,.. Съем бензола с единицы объема катализатора 76 г (кат).4. Пример 5. Навеска катализатора 12,7 г (4,4 мл). Температура 550°С. Время контакта 2,3 с. Состав реакционной смеси, об.%: CjHg, 10, O/jlO, , Степень конверсии пропилена 53,2%, Селективность по СО2.34 ,4 мол, % по бензолу 57,2 мол,% по гексадиену - 1,5 8,4 мол,% Выход бензола на пропущенный .пилен 30,4 мол,%. Съем бензола с единицы объема ка-.-тализатора 84 г (кат)-ч. Сопоставление каталитических свойств свинецоловянных окисных катализаторов разного состава проведено при и фиксированной- для всех образцов степени превращения ис- ходного олефина (25%), достигающейся варьированием навески контакта. Последнее позволяло исключить из рассмотрения зависимость основных показателей процесса от разного рода кинетических факторов и однозначно характеризовало каталические свойства образцов. В качестве критерия оценки каталитической активности служили скорости окислительной дегидродимеризации ароматизации пропилена, отнесенные к единице поверхности образцов, и избирательности по бензолу и диаллилу. Пример 6. Состав катализатора, ат.%: Pb:Sn 10:90. Навеска катализатора 10,0 р. Температура 500С. Состав реакционной смеси, об.%: CjHf, 10, OirjlO, Nj 80. Степень конверсии пропилена 25%. Селективность по бензолу 11,2 мол,% по диаллилу 21,2.мол,% . Скорость образования бензола 4jl 10 молекул C,H(,, диаллила 7, 8-ю молекул С(,. Пример 7. Состав катализатора, ат.%: Pb-:Sn 20:80. Навеска катализатора 12,0 г. Температура 500°С. Состав реакционной смеси.

об.%: CjH 10, 0,5, 10, Н 86. Степень конверсии пропилена 25%. Селективность

по бензолу 10,2 мол,% по диаллилу 19,3 мол,% Скорость образования бензола

Пример 8, Состав катализатора, ат.%: Pb:Sn 35:65. Навеска катализ.атора 9,0 г. Температура 500 Состав реакционной смеси, об.%: CjH 10, О и 10, N580. Степень конверсии пропилена 25%,

Селективность

по бензолу8,1 мол.%

по диаллилу 2 3,1,мол, %

Скорость образования бензола 3,010| молекул диаллила 7,8-10 молекул СбН,,.

Пример 9. Состав катализатора, ат.%: Pb:Sn 50:50. Навеска катализатора 12,7г. Температура . Состав реакционной смеси, об.%: CjHj, 10, 0,2 10, N{, 80. Степень конверсии пропилена 25%.

Селективность

по бензолу 9,3.мол,% по диаллилу 17,6 мол,%

Скорость образования бензола 5 , молекул диаллила

CjH 10, - 0,2 10, N 2 80. Степень конверсии пропилена 25%.

Селективность

10,1 мол.% по бензолу 16,3 мол,% по диаллилу

Скорость образования

бензола 3,9 105 молекул

диаллила 6 , 3 10 молекул

Пример 11. Состав катализатора, ат.%: Pb:Sn 80:20. Навеска катализатора 17,7 г. Температура . Состав реакционной смеси,об.% CjHf, 10, Oj 10, N(i 80. Степень конверсии пропилена 25%.

Селективность

по бензолу 7,5 мол,% по диаллилу 14,6 мол.%

Скорость образования

бензола 2 ,6 10 молекул С(,П(,

диаллила 5,11о молекул С Н о/мЧс

Как видно из примеров 6-11,для большинства бинарных свинецоловянных окисных контактов характерна сопоставимай активность и избирательность

3 окислительной дегидродимеризации и ароматизации пропилена. Однако для образца с атомным отношением PbrSn 1:1 наблюдаются более высокие скорости образования целевых продуктов.

Это обстоятельство заставило отдать предпочтение катализатору состава PbtSn 1:1, для которого было подробно изучено влияние условий проведения реакции (температура,

0 состав реакционной смеси, время контакта) на показатели процесса (конверсия углеводорода, избирательность по бензолу, производительность ката-г лизатора по бензолу). Результаты

5 такого исследования и все материалы, .связанные с подбором оптимальных условий проведения процесса на катализаторе эффективного состава Pb:Sn 1:1, приведены в примерах 1-5,

Проведение процесса окислитель0ной дегидроароматизации пропилена в. присутствии окисного свинецоловянного катализатора позволяет увеличить степень конверсии пропилена до 56-76% (в известном способе 51,2%)

5 с одновременным увеличением селективности до 49,5-58,6% (против 46,5%) . и выхода бензола на пропущенный олефин до 29-37% (против 23,7%) по сравнению с прототипом. Увеличивается

0 также съем бензола с единицы объема катализатора до 80 г (кат).ч . (против 24,8 г СбHI,/л(кат) ч.).

5

Формула изобретения

0 при 500-550С.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

5

2.Патент Японии 48-23057, кл. 16 В 123, опублик. 1973.