Способ совместного получения стирола, этилбензола и бензола Советский патент 1981 года по МПК C07C15/46 C07C15/73 C07C15/04 

I

Изобретение относится к способу совместного получения стирола, этилбензола и бензола из толуола.

Стирол, этипбензол и бензол являются важнейшими многотоннажными продуктами нефтехимического синтеза. Стирол находит широкое применение в производстве пластических масс, синтетических каучуков, ударопрочного полистирола и пенопластов. Этилбензол используется как промежуточный продукт в производстве стирола, но находит и самостоятельное применение в качестве высокооактановой добавки к моторному топливу. Бензол пшроко используется в качестве исходного сырья в анилинокрасочной, фармацевтической промьшшенности, в производстве синтетического каучука, пластмасс, добавок к моторному топливу.

По основному авт. св. № 639845 известен способ совместного получения стирола, этилбенэолаи бен зола путем термообработки толуолд в присутствии алкаиов Q -С кислорода или кислородсо|Де1 жащего газа и окислов железа или титана при 600 . Конверсия толуола составляет 35-40%. Основными продуктами реакции являются стирол, зтилбен- . зол и бензол. Суммарный выход продуктов достигает 65-75%.

to

Процесс проводят в реакторах с внутренним диаметром 22-28 мм и длиной реакционной зоны 60-80 1«1. Реактор может быть изготовлен из кварца, с ианесеиньми на поверхность окисл ши

15 железа или титана, ипи из титаиа, или из нержавеющей стали и футерован внутри титаном.

Недостатком способа является ииэкий съем целевых продуктов, который

20 не превышает 4-5 г/час.

Увеличить производительность путем увеличения объема реакционного аппарата применяемой конструкции -

для данного процесса не представляется возможным, поскольку при увеличении диаметра реакциоиного аппарата наблюдается падение конверсии и увеличения съема продуктов не происходит. Так, в реакторе с внутренним диаметром 49 мм в оптимальных условиях процесса конверсия толуола составляет около 20% вместо 35-40% В результате съем целевых продуктов в этом реакторе остается на уровне 5 г/ч.

Цель изобретения - п.овьшение произйодительности процесса.

Поставленная цель достигается тем, что в способе совместного получения стирола, этилбензола и бензола, исходную смесь реагентов, нагретую до А50-700 С предварительно котактируют с перфорированной пластиной, имеющей температуру 450-700 С, в течение 0,00025-0,005 с.

Перфорированная пластина помещается в верхней части реактора, перпендикулярно газовому потоку исходных компонентов.

Пластина может быть изготовлена в виде решетки или сетки из любых материалов, целесообразность использования которых определяется практическими соображениями - доступ- ностью и устойчивостью работы в условиях процесса.

Предпочтительным является использование решеток из титана или нержавеющих сталей различных марок, Диаметр отверстий составляет 0,5-16 мм.

Диаметр реакционного аппарата выбирается в соответствии с задаваемой производительностью.

Процесс проводят при атмосферном или несколько повьшенном давлении и объемной скорости потока реагентов 3000-10000 Содержание кислорода в исходной смеси составляет 5-12%. В качестве парафиновых углеводородов могут быть использованы метан, этан, пропан, бутан или их смеси, а также природный газ. Молярное соотношение толуола и ларафиновых углеводородов изменяется от 1:5 до 1:25. Процесс желательно проводить в присутствии инерного разбавителя, например водяного пара, взятого в количестве до 25 об.%.

Пример 1. Смесь толуола, кислорода, природного газа, содержащего, %: метан 95,6, этан 2,86, пропан 0,94, бутаны 0,43, а также

пентаны 0,9 об.% и водь} в молярном соотношении 1.:2,6:26:3,18 (содержание кислорода 7,9 об.%), предварительно нагретую до , пропускают через титановый реактор с внутренним диаметром 65 мм, длиной реакционной зоны 60 мм, в верхнюю часть которого помещена решетка из титана с диаметром отверстий 1,25 мм. Исходную смесь реагентов подают

с объемной скоростью 9100 , температуру в реакционной зоне подцерживайт 775с. Время контакта с решеткой 0,001 с.

Конверсия толуола 52%. Выход

на прореагировавший толуол, вес.%: бензола 29,8, этилбензола 16,0, стирола 15,97. Суммарный выход ука- . занных продуктов 69,6. Съем в данном реакторе 18,0 г/ч.

Пример 2. Смесь толуола, Кислорода, природного газа и воды в в молярном соотношении Г:2:12:6 (содержание кислорода 9,5 об.%), предварительно нагретую до 710С пропускают через титановый реактор с внутренним диаметром 49 мм, длиной реакционной зоны 60 мм, на входе в который помещена решетка из нержавеющей стали с диаметром отверстий 2,0 мм. Объемная скорость 9000Г температура в реакционной зоне 750 С. Время контакта с решеткой 0,0019 с.

Конверсия толуола 47,5%. Выход на прореагировавший толуол, вес.%: бензола 35,0, этилбензола 13,46, стирола 22,5. Суммарный выход указанных продуктов 71,0%. Съем в данном реакторе 15,0 г/ч.

Пример 3. Смесь толуола, кислорода, природного газа и воды в молярном соотношении 1:2:12:6 (содержание кислорода 9,5 об.%),.

предварительно нагретую до , пропускают через реактор, описанный в примере 2, на входе в который помещена решетка из молибдено-никелевой стали с диаметром отверстий

2,0 мм. Объемная скорость 9000 температура в реакционной зоне . Время контакта с решеткой 0,0022 с.

Конверсия толуола 34,6%. Выход 1Ш прореагировавший толуол, вес.%: бензола 41,7, этилбензола 17,8,стирол , Суммарный выход указанных продуктов 79,2%. Съем в данном реакторе 12,1 г/ч.

Пример 4. Смесь толуола, кислорода, природного газа и воды в молярном соотношении 1:4:20:6 (содержание кислорода 12,7 об.%), предварительно нагретую до , пропускают через вьшеуказанный реактор, на входе в который помещена решетка из титана с диаметром отверстий. 2, О мм. Объемная скорость 8500 ч, температура в реакционной зоне 700 С. Время контакта с решеткой О,005.с.

Конверсия толуола 41,0%. Выход на прореагировавший толуол, вес.%: бензола 27,99, этилбензола 26,34, стирола . Суммарный выход указанных продуктов 75,83%. Съем в данном реакторе 9,17 г/ч.

Пример 5. Смесь толуола, кислорода, природного газа и воды в молярном соотношении 1:3:25:3 (содержание кислорода 9,37 об.%), предварительно нагретую до 600 С, пропускают через вышеуказанный реактор, на входе в который помещена решетка из титана с диаметром отверстий 2,0 мм. Объемная скорость

.--«

9200

Температура в реакционной

зоне 750 С. Время контакта с решеткой 0,005 с.

Конверсия толуола 51,9%. Выход на прореагировавший толуол, вес.% бензола 32,7i этилбензола 18,25, стирола 30,6. Суммарный выход указанных продуктов 81,55%. Съем в данном реакторе 12,27 г/ч.

Пример 6. Смесь толуола, кислорода, природного газа и воды в молярном соотношении 1:2:12:6 (содержание кислорода 9,5 об.%), предварительно нагретую до 560 С, пропускают через вьш1еуказанный реактор, на входе в который помещена решетка из титана с диаметром отверстий . 5,0 мм. Объемная скорость 9000 ч, температура в реакционной зоне 750 С Время контакта с решеткой 0,0026 с.

Конверсия толуола 42,8%. Выход на прореагировавший толуол, вес.%: бензола 23,7, этилбензола 25,7, стирола 20,6. Суммарный выход указанных продуктов 70,0%. Съем в данном реакторе 13,3 г/ч.

Пример 7. Смесь толуола, кислорода, природного газа и воды в молярном соотношении 1:2:25:3,3 (содержание кислорода 6,38 об.%), предварительно нагретую до , пропускают через вышеуказанный реактор, на входе в который помещена решетка из нержавеющей стали с диаметрсж отверстий 7,0 мм. Объемная

скорость 9100 ч-. Температура в реакционной зоне , Время контакта с решеткой 0,002 с.

Конверсия толуола 35,8%. Выход на прореагировавший толуол, вес.%: бензола 31,85, этилбензола 21,9, стирола 24,0. Суммарный выход указанных продуктов 77,75%. Съем в данном реакторе 8,06 г/ч.

Пример 8. Смесь толуола, кислорода, природного газа и воды в молярном соотношении i:2:if:6 (содержание кислорода 10 об.%), предварительно нагретую до , пропускают через вышеуказанный реактор, на входе

в который помещена решетка из тита- на с диаметром отверстий 16,0 мм. Объемная скорость 8500 ч-, температура в реакционной зоне . Время контакта с решеткой 0,0009 с.

Конверсия толуола 45,9%. Выход на прореагировавший толуол, вес.%: бензола 34,82, этилбензола 15,35, стирола 22,8. Суммарный выход указанных продуктов 73,0%, Съем в данном реакторе 14,87 г/ч.

Пример 9. Смесь толуола, кислорода, природного газа и воды в малярном соотношении 1:2:25:3 (содержание кислорода 6,4 об.%),/предварительно нагретую до , пропускают через титановый реактор с диаметром 130 мм и длиной реакционной зоны 80 мм, на входе в который помещена титановая решетка с диаметром

отверстий 2,0 мм. Объемная скорость 9000 ч. Температура в реакционной зоне 750 С. Время контакта с решеткой 0,0013 с.

Конверсия толуола 43,2%. Выход

SO на прореагировавший толуол, Бес.%: бензола 28,4, этилбензола 19,7, стирола 27,9. Суммарный выход указанных продуктов 76,0%. Съем в даннсж реакторе 136 г/ч.

SS

Пример 10. Смесь толуола, кислорода, природного газа и воды в молярнс соотношении 1:2:25:3 (содержание кислорода 6,4 об.%), предварительно нагретую да , пропускают через титановый реактор с внутренним диаметром 49 мм и длиной реакциониой зоны 60 мм, на входе в который помещена решетка из нержавеющей стали с диаметром отверстий 1,25 мм. Объемная скорость 9200 чГ Температура в реакционной зоне 750°С Время контакта с решеткой 0,00025 с. Конверсия толуола 31,0%. Выход на прореагировавший толуол, вес.%: бенэола 33,1, этилбензола 27,8, стирола . Суммарный выход указанных продуктов 86,13%. Съем в данном реакторе 7,7 г/ч. Пример П. (сравнительный)« Смесь толуола, кислорода, природного газа и воды в молярном соотношении 1:3:12:6 {содержание кислорода в смеси 13,6 об.%) пропускают через титановьй реактор с внутренним диаметром 28 мм и длиной реакционной зоны 60 мм Р «Съемной скоростью 9000 Конверсия толуола 45,ГЗ%Рвыход иа прореагировавший толуол, вес.%: бензола 27,8, зтклбензола 22,84, стирола 26,03. Суммарный выход указанных продуктов в данном реакторе 76,66%. Съем продуктов 4,87 г/ч. Пример 12. (сравнительный) Смесь толуола, кислорода, природного газа и воды в молярном соотнсипении 1:2:25:3 (содержание кислорода в смеси 6,4 об.%) пропускают через титайовый реактор с внутренним диаметром 49 мм и длиной реакционной зоны 60 мм с объемной скоростью 9000 76(А; Конверсия толуола 24,3%. Выход йа Прореагировавший толуол, вес.%: бензола 29,8, этилбензола 27,0, стирола 15,6. Суммарный выход указанных продуктов 72,5%. Съем продуктов в даииом реакторе 5,07 г/ч. 148 Основным преимуществом предлагаемого способа является возможность моделировать процесс совместного получения стирола, этилбензола и бензола в реакторах большрй производительности . Способ позволяет увеличить съемы целевых продуктов в соответствии с задаваемой производительностью, сохраняя высокие показатели процесса. При конверсии толуола 3.0-40% и суммарном выходе стирола, этилбензола и бензола порядка 70-82% съемы целевых продуктов составляют: в реакторе с внутренним диаметром 49 мм 8-13 г/ч, диаметром 65 мм - 20 г/ч I диаметром 130 мм - 140 г/ч. Кроме того, изобретение позволяет проводить процесс по адиабатическому типу. Обусловлено это тем, что процесс взаимодействия толуола с алканами 4 является экзотермическим и сопровождается значительным выделением тепла (2090 ккал/кг толуола). За счет этого тепла и протекает реакция, что, в свою очередь, способствует значительному упрощению технологического и аппаратурного оформления процесса. Формула изобретения Способ совместного получения стирола, зтилбензола и бензола, по авт. св. 639845, отличаюийся тем, что, с целью повыения производительности процесса, сходную смесь реагентов, нагретую о температуры 450-700 С, предваительно контактируют с перфорированой пластиной, имеющей температуру 50-700 С, в течение 0,00025-0,005 с.