DE2940553A1 - Verfahren zur herstellung von monoalkyl-aromaten - Google Patents
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Description
Deckblatt
Die vorliegende Erfindung betrifft die Gewinnung von Monoalkyl-Aromaten, insbesondere ein neues und verbessertes Verfahren zur Gewinnung von Monoalkyl-Aromaten durch Umsetzung von einem Olefin und einer aromatischen Verbindung.
Bei der Gewinnung von Alkylaromaten durch Umsetzung eines Aromaten mit einem Olefin, z.B. Äthylbenzol durch Umsetzung von Benzol und Äthylen, werden Äthylen und Benzol in einen Rückmischkessel eingeleitet, wobei man die Reaktionsflüssigkeit durch einen äußeren Wärmeaustauscher pumpt, um die Reaktionswärme zu entfernen. Das Alkylierungs-Effluent wird dann in einen zweiten Reaktor eingeleitet, um die Tansalkylierung von polyäthylierten Benzolen zu Äthylbenzol zu bewirken.
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verbesserung dieses Verfahrens zur Gewinnung von Monoalkyl-Aromaten durch Umsetzung von Olefinen mit aromatischen Verbindungen.
Erfindungsgemäß wird ein kombinierter Alkylierungs-Transalkylierungsreaktor mit einer zentralen Alkylierungszone und einer diese umgebenden Transalkylierungszone mit dem Aromaten, dem Olefin, dem Metallchlorid-Alkylierungskatalysator und mit Chlorwasserstoff beschickt, welche beim Eingang in die Alkylierungszone eingeleitet und im Gleich-
strom unter Alkylierungsbedingungen durchfließen, worauf man sie praktisch im Schraubenfluß durch die umgebende Transalkylierungszone zum Ausgang derselben fließen läßt. Polyalkyl-Aromaten, welche man aus dem aus der Transalkylierungszone abgezogenen Effluent gewinnt, werden im Kreislauf zum Eingang der Transalkylierungszone zurückgeleitet, so daß sie durch Transalkylierung mit den im Alkylierungszonen-Effluent vorhandenen Aromaten in Monoalkyl-Aromaten umgewandelt werden. Die Polyalkyl-Aromaten können ohne vorherige Erwärmung im Kreislauf in die Transalkylierung zurückgeleitet werden.
Die Alkylierung und Transalkylierung werden im allgemeinen bei einer Temperatur von 107 bis 218°C und einem Druck in der Größenordnung von 5,25 bis 42 atü durchgeführt. Im allgemeinen liegt das Verhältnis von aromatischer Verbindung zu Olefin in der Größenordnung von 1 : 1 bis 5 : 1.
Das aromatische Ausgangsmaterial ist im allgemeinen ein Kohlenwasserstoff, vorzugsweise Benzol. Das Olefin ist vorzugsweise ein gasförmiges Olefin wie Propylen oder Äthylen, wobei Äthylen bevorzugt ist. Jedoch können normalerweise auch flüssige Olefine verwendet werden. Das Olefin wird so ausgewählt, daß man die gewünschte Alkylgruppe der aromatischen Verbindung erhält.
Die Erfindung soll nun anhand der beigefügten Abbildung näher erläutert werden, welche ein vereinfachtes Fließschema einer Ausführungsform der Erfindung darstellt.
Diese Ausführungsform wird als Beispiel besonders im Hinblick auf die Gewinnung von Äthylbenzol aus Benzol und Äthylen beschrieben. Jedoch verläuft die Gewinnung anderer Aromaten, wie Cumol, ähnlich.
In der Abbildung ist ein vertikaler Reaktor 10 gezeigt, der mit einem vertikalen zylindrischen Abblendblech 11 versehen ist, das mit dem Boden des Reaktors 10 verbunden und von dessen Oberteil entfernt ist, wobei das Abblendblech 11 eine zentrale axiale Alkylierungszone 12 darstellt. Der Reaktor 10 ist außerdem mit einem zylindrischen Abblendblech 13 versehen, welches das Abblendblech 11 umgibt, wobei das Abblendblech 13 vom oberen und unteren Ende des Reaktors 10 entfernt ist. Der Teil des Reaktors 10 außerhalb des Abblendblechs 11 ist die Transalkylierungszone 14, wobei das Abblendblech 13 dazu verwendet wird, daß ein im wesentlichen schraubenförmiger Fluß innerhalb der Transalkylierungszone 14 besteht. Das Abblendblech 13 kann weggelassen oder zusätzliche Abblendbleche zugefügt werden, je nach der Wirtschaftlichkeit, mit der eine Annäherung an den Schraubenfluß in der Transalkylie-
rungszone 14 erhalten wird. Obwohl das Abblendblech 13 die Form eines zylindrischen Abblendblechs hat, sind auch andere Anordnungen, wie Spiralen, Scheiben etc., möglich, welche einen Schraubenfluß gewährleisten.
Das Abblendblech 11 und der Reaktor 10 sowie die Verfahrensbedingungen werden so gewählt, daß praktisch das gesamte Äthylen reagiert hat, bevor die Flüssigkeit von der Alkylierungszone 12 in die Transalkylierungszone 14 geleitet wird. Daher ist die Flüssigkeit, welche über das Abblendblech 11 in die Transalkylierungszone 14 geleitet wird, praktisch frei von Äthylen.
Frisches Benzol-Ausgangsmaterial in Leitung 21 wird mit dem Benzol kombiniert, welches absorbierten Wasserstoff in Leitungen 22 und 23 enthält und - wie im folgenden beschrieben - aus einem Abgaswäscher 24 bzw. einem (nicht gezeigten) Blitzwäscher erhalten wird. Der kombinierte Strom in Leitung 25 wird außerdem mit einem Metallchlorid-Katalysator, insbesondere Aluminiumchlorid, sowie zusätzlichem Chlorwasserstoff in Leitung 26 kombiniert, so daß man in Leitung 27 eine homogene Mischung erhält, welche in den Eingang der Alkylierungszone 12 eingeführt wird. Frisches Äthylen-Ausgangsmaterial wird in den Eingang der Alkylierungszone 12 durch einen Aufgußapparat 28 eingeführt. Die kombinierten Ströme fließen im Gleichstrom
nach oben durch die Alkylierungszone 12, wobei diese Alkylierungszone unter solchen Alkylierungsbedingungen betrieben wird, daß man Äthyl- und Polyäthyl-substituiertes Benzol erhält.
Die exotherme Reaktionswärme wird aus der Zone 12 entfernt, indem man einen Teil der Flüssigkeit durch eine separate Kühlschlange zirkulieren läßt, welche die Leitung 11, den Kühler 42 und die Leitung 43 enthält.
Am Ausgang 31 der Alkylierungszone 12 ist im wesentlichen das gesamte Äthylen unter Entstehung von Mono- und Polyäthyl-Benzol umgesetzt. Am Ausgang 31 wird Kreislauf-Polyäthyl-Benzol in Leitung 32 dem Reaktionsgemisch zugesetzt, welches über das Abblendblech 11 in die Transalkylierungszone 14 fließt, in welcher die Polyäthylbenzole mit Benzol unter Entstehung von Monoäthylbenzol reagieren.
Die Mischung fließt nach unten zwischen den Abblendblechen 11 und 13, und dann nach oben zwischen dem Abblendblech 13 und der Reaktorwand 10 zum Ausgang 35.
Andere Fließwege sind ebenfalls möglich, solange annähernd Schraubenfluß erhalten wird.
Das Gas wird aus dem Reaktor 10 über die Leitung 36 abgelassen. Das Abgas enthält verdampftes Benzol und Chlorwasserstoff und kann außerdem Wasserstoff oder Alkane, wie Methan oder Äthan enthalten, die mit dem Äthylen eingeführt wurden.
In der gezeigten Ausführungsform wird das Abgas in Leitung 36 in einen Abgaswäscher 24 eingeleitet, in welchem das Gas mit frischem Benzol-Ausgangsmaterial in Leitung 29 in Kontakt gebracht wird, damit restlicher Chlorwasserstoff und Benzol absorbiert werden. Das aus dem Abgaswäscher 24 über die Leitung 44 abgezogene Gas kann weiter behandelt werden, um zusätzliche Verbindungen zu gewinnen und etwaigen Chlorwasserstoff zu neutralisieren. Das frische Benzol, welches absorbierte Verbindungen enthält und aus dem Wäscher 24 über die Leitung 22 abgezogen wird, wird gegebenenfalls - wie oben beschrieben - im Kreislauf in die Alkylierungszone 12 zurückgeleitet.
Das aus dem Reaktor 10 über die Leitung 35 abgezogene Reaktionseffluent wird in eine Abscheide- und Isolierungszone eingeführt, die schematisch als 46 bezeichnet ist. Die Abscheidungs- und Isolierungszone 46 kann eine Produkt-Schnellverdampfzone enthalten, in der das flüssige Reaktionsprodukt noch heiß schnell verdampft wird, damit die Menge des gelösten Chlorwasserstoffs vermindert wird.
Der Chlorwasserstoff sowie etwas Benzol und Alkylbenzol enthaltende Dampf, der vom Effluent schnell abgedampft wird, kann in einen Kühler eingeleitet werden, so daß das gesamte Äthylbenzol kondensiert, wobei gleichzeitig auch der Hauptteil Benzol kondensiert. Das verbleibende Gas wird weiter mit frischem Benzol-Ausgangsmaterial gewaschen, so daß man Chlorwasserstoff gewinnt, wobei dieses den absorbierten Chlorwasserstoff enthaltende Benzol schließlich - wie oben beschrieben - über die Leitung 23 in Alkylierungszone 12 geleitet wird.
Die Wiedergewinnungszone 46 enthält auch Vorrichtungen, mit denen die Abtrennung der Polyäthylbenzole von Äthylbenzol bewirkt wird, wobei diese Polyäthylbenzole im Kreislauf ohne Erhitzung - wie oben beschrieben - in die Transalkylierung zurückgeleitet werden.
Die Erfindung wurde zwar insbesondere im Hinblick auf die in der Abbildung gezeigte Ausführungsform beschrieben; selbstverständlich kann sie jedoch auch anders ausgeführt werden. So kann z.B. der Alkylierungsreaktor unter Verwendung eines Rückflußkühlers statt einer äußeren Kühlflamme betrieben werden.
Die vorliegende Erfindung ist besonders vorteilhaft, da durch den Schraubenfluß in der Transalkylierungszone das
Volumen dieser Zone vermindert und/oder die Reaktion in größerem Umfang durchgeführt wird. Außerdem werden die Kosten vermindert, da nur ein einziger Reaktor für beide Reaktionen vorgesehen ist. Ferner entfällt das Erwärmen des Polyalkyl-Aromaten-Kreislaufs. Schließlich ist die Geometrie der Alkylierungszone verbessert, wodurch Nebenreaktionen vermindert werden.
Im Rahmen dieser Offenbarung steht das Wort "Effluent" für "Ausströmendes".
Leerseite
Claims (5)
1. Verfahren zur Herstellung von Monoalkyl-Aromaten durch Umsetzung von Olefinen mit Aromaten,
dadurch gekennzeichnet,
daß man den Aromaten, das Olefin und einen Alkylierungskatalysator in einen kombinierten Alkylierungs-Transalkylierungs-Reaktor einführt, der aus einer zentralen Alkylierungszone und einer diese umgebende Transalkylierungszone besteht, wobei man den Aromaten und das Olefin in die Alkylierungszone einleitet und im Gleichstrom unter den Bedingungen der Herstellung Alkylaromaten durchfließen läßt, so daß man ein monoalkyl-aromatisches Produkt und ein polyalkyl-aromatisches Nebenprodukt erhält, anschließend im Schraubenfluß durch die umgebende Transalkylierungszone leitet, so daß die Transalkylierung zu Monoalkyl-Aromaten bewirkt wird, ein Effluent aus der Transalkylierungszone abzieht, welches das monoalkyl-aromatische Produkt und polyalkyl-aromatische Nebenprodukt enthält, das monoalkyl-aromatische Produkt und das polyalkyl-aromatische Nebenprodukt aus dem Effluent isoliert und das polyalkyl-aromatische Nebenprodukt in den Eingangsteil der Transalkylierungszone einführt.
2. Verfahren gemäß Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Polyalkyl-Aromat ohne vorherige Erwärmung im Kreislauf gefahren wird.
3. Verfahren gemäß Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß man die Alkylierungs- und Transalkylierungszonen bei einer Temperatur von 107 bis 218°C und einem Druck von 5,25 bis 42 atü betreibt.
4. Verfahren gemäß Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß man als Aromat Benzol und als Olefin Äthylen verwendet.
5. Verfahren gemäß Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß man als Katalysator Aluminiumchlorid verwendet.
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