Способ получения стирола

 

Использование: нефтехимия. Сущность: проводят каталитическое дегидрирование этилбензола при 550-650С в присутствии водяного пара и смеси изоамиленов или изопропилбензола, которые вводят предварительно в этилбензол перед началом процесса дегидрирования, при мольном соотношении этилбензол: смесь изоамиленов:водяной пар соответственно 0,9-0,8:0,1-0,2:18:21 или этилбензол:изопропилбензол:водяной пар 0,05-0,1:0,95-0,99:18-21. Технический результат: расширение арсенала способов получение стирола и снижение энергозатрат на его получение.

Изобретение относится к способу получения стирола и может быть использовано в нефтехимической промышленности.

Известен способ получения стирола дегидрированием этилбензола на железооксидных катализаторах, содержащих 55-80% оксида железа, 2-28% оксида хрома, 15-35% карбоната калия и некоторые другие оксидные добавки, в токе водяного пара. Присутствие водяного пара является необходимым условием стабильной работы саморегенерирующихся катализаторов на основе оксида железа, применяемых для дегидрирования алкилароматических соединений. При дегидрировании мольное соотношение этилбензол:водяной пар выдерживают в пределах 1:13-18, (см. Лебедев Н.Н. Химия и технология основного органического и нефтехимического синтезам. - Химия, 1988, с.459-464).

Недостатком способа является недостаточно высокий выход стирола, равный 45 мас.%.

Известен также способ получения стирола путем каталитического дегидрирования этилбензола при 590-620С в присутствии водяного пара при массовом соотношении этилбензол:водяной пар, равном 1:2,6 соответственно (см. Кирпичников П.А., Береснев В.В. Альбом технологических схем основных производств промышленности синтетического каучука. - Л.: Химия, 1976, с.51 и 52).

Недостатком способа является недостаточно высокий выход стирола, равный 40 мас.%.

Наиболее близким к изобретению является способ получения стирола путем каталитического дегидрирования этилбензола при 550-650С в присутствии водяного пара и углеводородов - толуола и бензола, которые вводят на протяжении всего процесса дегидрирования. Мольное соотношение этилбензол: бензол: толуол: водяной пар равно 1:0,04-0,11: 0,11-0,25:14-18 соответственно (см. SU Авторское свидетельство 1018935, МПК С 07 С 15/46, 1983).

Недостатком этого способа является необходимость ввода углеводородов на протяжении всего процесса дегидрирования при постоянном подогреве углеводородных разбавителей до высоких температур, что требует дополнительных энергозатрат.

Задачей изобретения является расширение арсенала способов получения стирола и снижение энергозатрат.

Технически задача решается способом получения стирола путем каталитического дегидрирования этилбензола при 550-650С в присутствии водяного пара и углеводорода, при котором в качестве углеводорода используют смесь изоамиленов или изопропилбензол, которые вводят предварительно в этилбензол перед началом процесса дегидрирования, при мольном соотношениии этилбензол:смесь изоамиленов:водяной пар соответственно 0,9-0,8:0,1-0,2:18-21 или этилбензол: изопропилбензол: водяной пар 0,05-0,01:0,95-0,99:18-21.

Решение технической задачи позволяет расширить арсенал способов получения стирола и снизить энергозатраты на его получение.

Характеристика веществ, используемых в процессе:

Эгилбензол - ГОСТ 9385-77.

Смесь изоамиленов - состав изомерных изоамиленов: 2-метилбутен-2,2-метилбутен-1, 3-метилбутен-1.

Изопропилбензол, бесцветная прозрачная жидкость, Т_кип=152,39С.

Используют железооксидный катализатор К-24И, К 24.

Данное изобретение иллюстрируют следующие примеры конкретного выполнения.

Пример 1. В реактор с зоной постоянной температуры, представляющий собой трубку из стали Х25Т с внутренним диаметром 20 мм, загружают 15 см³ гранул катализатора К-24И размером 23 мм.

Свежезагруженный катализатор перед контактированием подвергают активации паровоздушной смесью, заключающейся в нагревании катализатора в токе воздуха до 400С, а затем в атмосфере водяного пара (вода подается со скоростью в два раза меньшей, чем при контактировании) до 600С. При этой температуре катализатор выдерживают 1 ч в токе паровоздушной смеси, а затем в реактор подают этилбензол. в который предварительно вводят смесь изоамиленов.

Этилбензол со смесью изоамиленов подают в течение 15 мин при 600С с объемной скоростью 1,2 ч^-1. Мольное соотношение этилбензол:смесь изоамиленов: водяной пар соответственно 0,9:0,1:18. Затем подачу этилбензола и смеси изоамиленов прекращают и подают водяной пар с той же скоростью в течение 1 ч. По истечении указанного времени подают этилбензол и ведут дегидрирование при 600°С, объемной скорости подачи этилбензола 1,2 ч^-1 и разбавлении водяным паром 1:18 по молям.

Контроль за ходом процесса ведут по данным хроматографического анализа, по содержанию в реакционной массе этилбензола и стирола.

Выход стирола 61,46%.

Пример 2. Аналогичен примеру 1. Отличие состоит в том, что этилбензол со смесью изоамиленов подают в течение 30 мин. Выход стирола 65,72%.

Пример 3. Аналогичен примеру 1. Отличие состоит в том, что этилбензол со смесью изоамиленов подают в течение 60 мин. Выход стирола 67,13%.

Пример 4. Аналогичен примеру 1. Отличие состоит в том, что этилбензол со смесью изоамиленов подают в течение 120 мин. Выход стирола 63,99%.

Пример 5. Аналогичен примеру 1. Отличие состоит в том, что этилбензол со смесью изоамиленов подают в течение 180 мин. Выход стирола 66,75%.

Пример 6. Аналогичен примеру 1. Отличие состоит в том, что используют мольное соотношение этилбензол: смесь изоамиленов: водяной пар соответственно 0,8:0,2:18. Этилбензол со смесью изоамиленов подают в течение 30 мин. Выход стирола 66,69%.

Пример 7. Аналогичен примеру 6. Отличие состоит в том, что этилбензол со смесью изоамиленов подают в течение 60 мин. Выход стирола 68,19%.

Пример 8. Аналогичен примеру 6. Отличие состоит в том, что используют мольное соотношение этилбензол: смесь изоамиленов:водяной пар соответственно 0,8:0,2:21. Этилбензол со смесью изоамиленов подают в течение 120 мин. Выход стирола 64,80%.

Пример 9. Подготовка катализатора к работе аналогична примеру 1. Отличие состоит в том, что в реактор в течение 45 мин подают этилбензол, в который предварительно вводят изопропилбензол. Мольное соотношение этилбензол: изопропилбензол: водяной пар соответственно 0,05:0.95:18. Выход стирола 63,33%.

Пример 10. Подготовка катализатора к работе аналогична примеру 1. Отличие состоит в том, что в реактор в течение 60 мин подают этилбензол, в который предварительно вводят изопропилбензол. Мольное соотношение этилбензол: изопропилбензол: водяной пар соответственно 0,01:0,99:21. Выход стирола 63,65%.

Пример конкретного выполнения по прототипу.

Каталитическое дегидрирование этилбензола проводят при 550-650С в присутствии водяного пара и углеводородов - толуола и бензола, которые вводят на протяжении всего процесса дегидрирования. Мольное соотношение этилбензол: бензол: толуол: водяной пар 1:0,04-0,11:0,11-0,25:14-18 соответственно. Выход стирола 59,05-68,75%.

Таким образом, как видно из примеров конкретного выполнения, выход целевого продукта - стирола остается на уровне прототипа 61,46 - 68,19%. Заявленный объект позволяет расширить арсенал способов получения стирола с меньшими энергозатратами.

Формула изобретения

Способ получения стирола путем каталитического дегидрирования этилбензола при 550-650С в присутствии водяного пара и углеводорода, отличающийся тем, что в качестве углеводорода используют смесь изоамиленов или изопропилбензол, которые вводят предварительно в этилбензол перед началом процесса дегидрирования, при мольном соотношении этилбензол:смесь изоамиленов:водяной пар соответственно 0,9-0,8:0,1-0,2:18:21 или этилбензол:изопропилбензол:водяной пар 0,05-0,1:0,95-0,99:18-21.