Способ получения мезитилена Советский патент 1979 года по МПК C07C15/02 C07C5/22 C07C6/12 

Настоящее изобретение относитс к области нефтехимии, а именно: к способу получения меэитилена (,5-триметилбензола), который используется в производстве полит эфиров, алкидных смол, антиокси.дантов, красителей, витамина Е. Известны различные способы получения мезитилена из смеси триме тилбензолов 1. Одним из основных способов является способ суль фирования смеси ароматических угле водородов Cq с последующим фракционным гидролизом сульфокислот. При сульфировании фракции ароматических углеводородов С 9 , содержащих 60% мезитилена, 1,5 объемами 93%-ной серной кислоты при 5560°С были получены сульфокислоты которые затем подвергали фракционному гидролизу. В результате гидро лиза при 700-100с получали мезитилен чистотой 96% с выходом около 50% от его потенциального содержания в сырье. Наиболее близким по технической сути к описываемому изобретению яв ется способ получения мезитилена путем изомеризации т)-1иметилбензолов в присутствии хлористого алюминия 2 . Через интенсивно перемешиваемую :месь 86 г псевдокумола и 212 г безводного леСЕ барботируют хлористый водород при 20° до насьацения (около 2ч). Яатем массу нагревают цо 50-60°С и перемешивают еще 4 ч, продолжая барботировать через нее хлористый водород. Раствор отделяют от АбСЬ декантацией, гидролиэуют и получают смесь углеводородов следующего состава, %: Бензол Толуол Ксилол Мезитилен Псевдокумол Изодурол После проведения указанной реакции ароматические углеводороды оказываются связаными в прочный комплекс с хлористым алюминием. С целью извлечения полученного мезитилена катализаторный комплекс разлагают водой. Способ включает обязательное применение эквймолярного количества хлористого алюминия по отношению к триетилбензолам, так как при меньшем оличестве катализатора получается енее чистый мезитилен,

При разложении водой комплекса олиметилбензолов с хлористым алюмиием последний обводняется и становитя каталитически малоактивным, В реультате значительное количество лористого алюминия направляется в тходы. Это приводит к высокому расходу катализатора на единицу получаеого продукта - мехитилена,что является Основным недостатком известного способа. Кроме того, в данном способе образуется много вредных сточных вод.

Целью изобретения является снижение расхода хлористого алюминия и ликвидация вредных сточных вод.

Поставленная цель достигается описываемым способом получения ме|зитилена путем изомеризации триметилбензолов в присутствии хлористого алюминия с получением реакционной массы, которую последовательно обрабатывают тетраметилбензолами и гексаном с получением экстракта, содержащего целевой продукт, и рафината подачей рафината на трансалкилирование ксилолов с последующим экстракционным вьщелением целевого продукта гексаном и подачей остатка на трансалкилирование или на регенерацию хлористого алюминия.

Отличительными признаками способа является последовательная обработка реакционной массы с получениегл экстракта, содержащего целевой продукт, и рафината, подачей рафината, на трансалкилирование ксилолов с послед}ующим экстракционным выделением целевого продукта гексаном и подачей остатка на трансалкилирование или на регенерацию хлористого .

Технология способа состоит в следующем. Трансалкилирование ксилола проводят при температуре бО-ЮО С и при молярном соотношении ксилола и хлористого алюминия 0,3 : 1. Причем, чтобы избежать накопления смолы в системе, 4/5 вес. ч. комплекса тетраметилбензолов с хлористым алюминием используют в реакции трансалкилирования, а 1/5 вес.ч:, для регенерации хлористого алюминия. Многократное (6-7 раз) использова ние комплекса тетраметилбензолов с хлористьам алкн 1инием позволяет уменьшить расход катализатора в расчете на 1 кг получаемого мезитилена по сравнению с известным методом в 2,5 раза и ликвидировать вредные сточные воды.

Процесс может быть оформлен в виде непрерывной технологической схемы с рециркуляцией потоков. В качест не сырья могут быть использованы смеси триметилбензолов любого изо|мерного состава. Изомерный состав иходных тетраметилбензолов может быть произвольный.

Смесь триметилбензолов, хлористый алюминий и хлористый водород

g поступают в узел изомеризации. Реакционная смесь далее поступает в узел экстракции. Туда же подается смесь тетраметилбензолов и гексан. После извлечения мезитилена комплекс посQ тупает в узел трансалкилирования, куда одновременно подается технический ксилол. После проведения реак.ции трансалкилирования реакционная смесь поступает в узел экстракции.

g После извлечения метизилена, чтобы избежать накопления смолы в системе,1/5 вес. ч. комплекса подают в узел регенерации хлористого алюминия, .а 4/5 вес. ч. комплекса Q Jaoзвpaщaют в узел трансалкилирования.

Для повышения частоты мезитилена (т. е. содержания его в триметилбензолах) перед введением тетраметилбензолов в реакционную смесь можно проводить дополнительную 5 очистку реакционной смеси гексаном от псевдокумола и других ароматических углеводородов,не связанных в комплексе с хлористым алюминием.

Приме.р1. В стеклянный реактор, снабженный мешалкой, обратным холодильником и барботером, помещают 12,Q г смеси триметилбензолов (изомерный состав может быть произ:волъным) и 80,0 г хлористого алюминия. Через смесь пропускают сильный ток хлористого водорода в течение 30 мин. до растворения хлористого алюминия. Затем прекращают подачу НСЕ, реактор помещают в масляную 0 баню и вьщерживают при температуре и перемешивании в течение 4 ч для проведения реакции изомеризации три11«етилбен эолов.

В конце опыта 50 мл реакционной дс массы помещают в делительную воронку, добавляют эквимолярное по отношению к триметилбёнзолам комплекса количество смеси тетраметилбензолов (13, или 15 мл) и после 10минутного взбалтывания,экстрагируют мезитилен 3-6 раз гексаном порциями по 50 мл. Время перемешивания и отстаивания при экстракции 5 и 15 мин соответственно.

Затем снова в реактор помещают 14,1 г технического ксилола и 110,1 г нижнего слоя после экстракции (состав последнего - тетраметилбензолы и другие ароматические углеводороды 41,7 г, хлористый алюминий 59,2 г, 60 НСЕ 9,2 г). Затем в течение 30 мин из реактора отгоняют гексан, отгонку прекращают при 90°С и присоединяют обратный холодильник. Реактор помещают в масляную баню и при температуре реакционную смесь перемешивают в течение 5 ч для проведен трансалкилирования. Последующую обработку реакционн массы смесью тетраметилбензолов и гексаном проводят так же, как при изомеризации триметилбензолов. Ниж ний слой, полученный после экстракции и содержащий тетраметилбензол, используют для повторного (6-7 раз проведения реакции трансалкилирован или для отгонки хлористого алюминия. Отгонку хлористого из комплекса осуществляют путем нагрева нижнего слоя в колбе до прекращения выделения АС СВ.. Состав смеси продуктов, получаемых при изомеризации и трансалкилировании, приведен в табл. 1. При экстракции получены триметилбензолы с выходом 36-48% от. взятых ароматических углеводородов. Содержание ме зитилена в указанных триметилбензолах 71-75% несколько ниже по сравнению с триметилбензолами исходной реакционной смеси (73-83%). Степень извлечения мезитилена из реакцион;ной смеси при экстракции 60-80%. |Удельный расход хлористого алюми|ния составляет 0,5 кг на 1 кг мезитилена, или приблизительно в 2,5 раза меньше, чем при полном разложении комплекса водой. П р и м е р 2. Пример отличается тем, что перед введением тетраметил бензолов в реакционную массу проводят дополнительную очистку реакци ной смеси гексаном, в результате чего повышается содержание мезитиле в триметилбензолах. С этой целью в делительную воронку помещают 50 мл комплекса, полученного при изомеризации или трансалкилировании, приливают 50 мл гексана и взбалтывают в течение 5 мин. После 15-минутного отстаивания разделяют.верхний и нижний слои, в нижний сЛой, содержащий мезитилен, добавляют 15 мл смеси тетраметилбензолов и дальнейшую обработку комплекса проводят так же, как в примере 1. Состав смеси продуктов, получаемых при изомеризации и трансалкилировании приведенВ табл. 2. Выход триметилбензолов при экстракции составляет 35-47% в расчете на взятые ароматические углеводороды. В отличие от примера 1 содержание мезитилена в извлеченных триметилбенэолах 64-79% несколько выше или равно содержанию мезитилена в триметилбензолах исходной реакционной смеси (62-79%) . Таким образом, предварительная очистка реакционной массы гексаном (при этом извлекаются не связанные в комплекс с хлористым алюминием, главным образом ксилолы, псевдокумол,. толуол) позволяет повьшать чистоту извлеченного мезитилена п6 сравнению с исходной реакционной массой или поддерживать ее на том же уровне. Степень извлечения мезитилена из реакционной смеси при экстракции 64-78%. Удельный расход хлористого алюминия 0,5 кг на 1 кг извлеченного мезитилена, или в 2,5 раза меньше, чем при разложении комплекса водой. Предложенный способ получения мёэитилена позволяет использовать доступные исходные вещества (технический ксилол, смесь тетраметилбензолов, триметилбензолы любого изомерного состава), многократно использовать катализатор для поучения мезитилена, снижает .потери хлористого алюминия, исклюает образование сточных вод. При спользовании предложенного способа олучения мезитилена расход каталиатора AtCtj на 1 кг извлеченного езитилена уменьшается в 2,5 раза. Таблица

Толуол Ксилолы

Триметилбен золы Тетраметилбен золы Пентаметилбензол

1,7

4,3 14,5 17,0 35,7 42,6 46,0 32,7

0,3

1,0

,.;,,...,-л-v;.-.. |:

...t:.

Остаток

содержание мезитилена в триметилбензолах

Продолжение табл.1

1,8

2,4

1,5

71,0

73,2

75,2

Таблица 2