4. Технологическая схема производства этил- или изопропилбензола

Этилбензол и изопропилбензол относятся к многотоннажным продуктам, вырабатываемых алкилированием.

Этилбензол – С₆Н₅ – С₂Н₅ – бесцветная жидкость, его практическое значение состоит в дальнейшем превращении в стирол.

Изопропилбензол С₆Н₅ – СН(СН₃)₂ или кумол применяют в качестве высокооктановой добавки к моторным топливам.

Технологическая схема производства этил- или изопропилбензола алкилированием бензола газообразным олефином в присутствии AlCl₃ . Исходный олефин может применяться в виде концентрированной фракции (95-99%-ный этилен) или фракции, разбавленной примесями парафинов (пропан-пропиленовая фракция газов пиролиза или крекинга нефтепродуктов).

Свежий бензол вместе с бензолом, возвращенным со стадии разделения, поступает в колонну 1, предназначенную для осушки бензола азеотропной ректификацией. Низкокипящая азеотропная смесь бензола с водой конденсируется в конденсаторе 2 и разде­ляется в сепараторе 3 на два слоя. Воду с растворенным в ней бензолом отводят (ее можно использовать для промывки реак­ционной массы), а бензольный слой стекает на верхнюю тарелку колонны 1, создавая орошение. Осушенный бензол из куба колон­ны 1 охлаждается в холодильнике 4 и попадает в сборник 5, а из него насосом передается в алкилатор 7.

Рисунок 74 - Технологическая схема производства этил - или изопропилбензола:

1—ректификационная колонна азеотропной осушки; 2, 9 — конденсаторы; 3, 8 — сепараторы; 4, 12 — холодильники; 5 — сборник; 6 — аппарат для приготовления каталитического комплекса; 7 — алкилатор; 10—абсорбер; 11 — скруббер; 13, 15 — промыватели; 14 — нейтрализатор.

Каталитический комплекс готовят в аппарате 6 с мешалкой и рубашкой для обогрева паром. В него загружают полиалкилбензолы (ПАБ) или смесь бензола и полиадкилбензола (примерно в отношении 1:1) и хлористый алюминий (1 моль на 2,5—3 моль ароматических углеводородов), после чего при нагревании и пере­мешивании подают хлорпроизводное. Приготовленный комплекс периодически вводят в алкилатор.

Реакция проводится в описанной ранее непрерывно действую­щей колонне-алкилаторе 7 с сепаратором 8 для отделения катали­тического комплекса и обратным конденсатором 9 для возвра­щения испарившегося бензола и отвода тепла реакции. Олефин поступает в низ колонны, предварительно проходя расходомер. Бензол из емкости 5 поступает в низ алкилатора, как и конденсат и обратного холодильника 9. Температуру в алкилаторе поддер­живают 90-100 °С и выше.

Газы, отходящие после конденсатора 9, содержат значительное количество паров легколетучего бензола (особенно при использова­нии разбавленных фракций олефинов). Для улавливания бензола эти газы направляют в абсорбер 10, который орошается полиалкилбензолами, выделенными из реакционной массы на стадии разде­ления. Собирающийся в нижней части абсорбера раствор бензола в полиалкилбензолах поступает в реакционный аппарат 7 для переалкилирования. Газы после абсорбера 10 промывают водой в скруббере 11 для удаления НС1 и сбрасывают в атмосферу.

Углеводородный слой, отбираемый после сепаратора 8, состоит из бензола, моно- и полиалкилбензолов. В нем присутствуют так­же в небольшом количестве другие гомологи бензола, получив­шиеся за счет примесей олефинов в исходной фракции или путем частичной деструкции алкильной группы под действием А1С1₃. При синтезе этил- и изопропилбензола реакционная масса со­стоит из 55—60 вес. % бензола, 30—35 вес. % моноалкилбензола, 5—10 вес. % диалкилбензола и до 5 вес. % более высокоалкилированных соединений, побочных продуктов и смол. Вся эта смесь проходит водяной холодильник 12 и направляется на очистку от растворенного хлористого водорода и следов хлористого алюми­ния. С этой целью смесь промывают в системе противоточных колонн 13, 14 и 15 вначале водой, затем водным раствором щело­чи и еще раз водой. Нейтрализованная смесь углеводородов по­ступает на ректификацию.

Разделение продуктов реакции осуществляют в нескольких не­прерывно действующих ректификационных колоннах (на рисунке не показаны). В первой из них отгоняют бензол и воду, раство­рившуюся в углеводородах на стадии промывки. В следующей колонне в вакууме отгоняют фракцию, содержащую главным об­разом целевой продукт, но с примесью ближайших гомологов бен­зола. Ее подвергают затем дополнительной ректификации с выде­лением технического этил- или изопропилбензола. Кубовая жид­кость второй колонны содержит полиалкилбензолы с примесью продуктов осмоления, которые образуются под действием А1С1₃. Полиалкилбензолы отгоняют в вакууме от смол и используют для абсорбции бензола из отходящих газов и приготовления ката­литического комплекса. Через эти промежуточные операции поли­алкилбензолы снова возвращают в аппарат 7, где их подвергают деалкилированию. Выход целевого продукта с учетом всех потерь достигает 94—95% при расходе 6—10 кг А1С на 1 т моноалкил­бензола.

При получении алкилбензолов, предназначенных для производ­ства ^моющих веществ, стадия нейтрализации и промывка реакци­онной массы также являются обязательными. Промытую массу подвергают ректификации, когда вначале отгоняется бензол, возвращаемый на алкилирование. Целевую фракцию отбирают в интервале 260-360 ْ С, а остаток полиалкилбензолов используют как компонент смазочных масел. В производстве моющих веществ из - олефинов, полученных термическим крекингом парафина и содержащих значительное количество насыщенных углеводородов, последние также отгоняют, но в целевой фракции все же может остаться небольшое количество керосина, придающего моющему средству специфический запах. Поэтому целесообразно использовать более узкие фракции - олефинов, чтобы облегчить очистку алкилата.