RU2717775C1 - Method of alkylating aromatic hydrocarbons with olefins and a reaction-rectification system for its implementation - Google Patents
Method of alkylating aromatic hydrocarbons with olefins and a reaction-rectification system for its implementation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2717775C1 RU2717775C1 RU2019135835A RU2019135835A RU2717775C1 RU 2717775 C1 RU2717775 C1 RU 2717775C1 RU 2019135835 A RU2019135835 A RU 2019135835A RU 2019135835 A RU2019135835 A RU 2019135835A RU 2717775 C1 RU2717775 C1 RU 2717775C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- reaction
- column
- zone
- aromatic hydrocarbons
- distillation
- Prior art date
Links
- 150000004945 aromatic hydrocarbons Chemical class 0.000 title claims abstract description 65
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 24
- 150000001336 alkenes Chemical class 0.000 title claims abstract description 8
- 230000002152 alkylating effect Effects 0.000 title claims description 8
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 104
- 238000004821 distillation Methods 0.000 claims abstract description 68
- 238000005804 alkylation reaction Methods 0.000 claims abstract description 52
- 239000000047 product Substances 0.000 claims abstract description 50
- 238000010555 transalkylation reaction Methods 0.000 claims abstract description 38
- 238000005192 partition Methods 0.000 claims abstract description 21
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 claims abstract description 16
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims abstract description 13
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 claims abstract description 8
- 238000005070 sampling Methods 0.000 claims abstract description 7
- 238000010992 reflux Methods 0.000 claims abstract 3
- 230000029936 alkylation Effects 0.000 claims description 26
- 239000002168 alkylating agent Substances 0.000 claims description 24
- 229940100198 alkylating agent Drugs 0.000 claims description 24
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 22
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 claims description 17
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims description 14
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims description 11
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 claims description 10
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 claims description 10
- 238000000066 reactive distillation Methods 0.000 claims description 8
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims description 7
- 238000000605 extraction Methods 0.000 claims description 7
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 7
- 238000003973 irrigation Methods 0.000 claims description 7
- 230000002262 irrigation Effects 0.000 claims description 6
- 239000011541 reaction mixture Substances 0.000 claims description 6
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 claims description 4
- 239000010457 zeolite Substances 0.000 claims description 4
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims description 3
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 claims description 3
- 238000010926 purge Methods 0.000 claims description 3
- 238000004064 recycling Methods 0.000 claims description 3
- 125000002091 cationic group Chemical group 0.000 claims description 2
- 229920005989 resin Polymers 0.000 claims description 2
- 239000011347 resin Substances 0.000 claims description 2
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 claims 1
- 239000011973 solid acid Substances 0.000 claims 1
- 239000011343 solid material Substances 0.000 claims 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 5
- 150000001491 aromatic compounds Chemical class 0.000 abstract description 4
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 abstract description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 3
- JRZJOMJEPLMPRA-UHFFFAOYSA-N olefin Natural products CCCCCCCC=C JRZJOMJEPLMPRA-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 2
- UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N Benzene Chemical compound C1=CC=CC=C1 UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 15
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 11
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 7
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 5
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 5
- UFWIBTONFRDIAS-UHFFFAOYSA-N Naphthalene Chemical compound C1=CC=CC2=CC=CC=C21 UFWIBTONFRDIAS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- RWGFKTVRMDUZSP-UHFFFAOYSA-N cumene Chemical compound CC(C)C1=CC=CC=C1 RWGFKTVRMDUZSP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 3
- YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N Toluene Chemical compound CC1=CC=CC=C1 YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000003377 acid catalyst Substances 0.000 description 3
- 238000013461 design Methods 0.000 description 3
- -1 ethylene, propylene, butenes Chemical class 0.000 description 3
- QQONPFPTGQHPMA-UHFFFAOYSA-N propylene Natural products CC=C QQONPFPTGQHPMA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 125000004805 propylene group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([*:1])C([H])([H])[*:2] 0.000 description 3
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 3
- 239000000376 reactant Substances 0.000 description 3
- VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N Ethene Chemical compound C=C VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000005977 Ethylene Substances 0.000 description 2
- 229910021536 Zeolite Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 2
- 125000003118 aryl group Chemical group 0.000 description 2
- 230000001174 ascending effect Effects 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ZUOUZKKEUPVFJK-UHFFFAOYSA-N diphenyl Chemical compound C1=CC=CC=C1C1=CC=CC=C1 ZUOUZKKEUPVFJK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 150000005673 monoalkenes Chemical class 0.000 description 2
- 238000007086 side reaction Methods 0.000 description 2
- 239000013076 target substance Substances 0.000 description 2
- SPPWGCYEYAMHDT-UHFFFAOYSA-N 1,4-di(propan-2-yl)benzene Chemical compound CC(C)C1=CC=C(C(C)C)C=C1 SPPWGCYEYAMHDT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 125000000217 alkyl group Chemical group 0.000 description 1
- 235000010290 biphenyl Nutrition 0.000 description 1
- 239000004305 biphenyl Substances 0.000 description 1
- 238000007664 blowing Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 239000003599 detergent Substances 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 239000002638 heterogeneous catalyst Substances 0.000 description 1
- 239000013335 mesoporous material Substances 0.000 description 1
- 239000000178 monomer Substances 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 239000011949 solid catalyst Substances 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 1
- 238000009834 vaporization Methods 0.000 description 1
- 230000008016 vaporization Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J29/00—Catalysts comprising molecular sieves
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
Abstract
Description
Область изобретенияField of Invention
Изобретение относится к области нефтехимической промышленности.The invention relates to the field of petrochemical industry.
Уровень техникиState of the art
Промышленное значение имеют реакции алкилирования ароматических соединений, продукты которых используются в качестве растворителей, добавок к моторным топливам, компонентов моющих средств, а также для получения мономеров. Of industrial importance are the alkylation reactions of aromatic compounds, the products of which are used as solvents, additives to motor fuels, detergent components, as well as for the production of monomers.
Олефины (этилен, пропилен, бутены и высшие) имеют первостепенное значение в качестве алкилирующих агентов ввиду доступности и простоты в обращении. В реакции с ароматическими углеводородами в присутствии катализаторов олефины вступают в реакцию С-алкилирования.Olefins (ethylene, propylene, butenes and higher) are of paramount importance as alkylating agents due to their availability and ease of handling. In the reaction with aromatic hydrocarbons in the presence of catalysts, olefins enter into a C-alkylation reaction.
Как правило процесс алкилирования ведется в реакторах с фиксированным слоем катализатора, реакция носит экзотермический характер и требуется промежуточное охлаждение реакционной смеси. Для минимизации протекания побочных реакций используются реактора полочного типа и повышенное мольное соотношение ароматических углеводородов к олефину. Продуктовая смесь на выходе с реактора поступает в блок выделения непрореагировавших веществ, где в первой по ходу дистилляционной колонне выделяются непрореагировавшие ароматические углеводороды и направляются на вход в основной реактор, а во второй колонне производится отделение побочных продуктов от целевых, при этом побочные продукты, представляющие собой полиалкилированные ароматические углеводороды, направляются в реактор трансалкилирования для повышения выхода целевых веществ.As a rule, the alkylation process is carried out in reactors with a fixed catalyst bed, the reaction is exothermic and intermediate cooling of the reaction mixture is required. To minimize the occurrence of side reactions, shelf-type reactors and an increased molar ratio of aromatic hydrocarbons to olefin are used. The product mixture at the outlet of the reactor enters the unit for unreacted substances separation, where unreacted aromatic hydrocarbons are separated in the first distillation column and sent to the inlet of the main reactor, and in the second column, by-products are separated from the target ones, while by-products, which are polyalkylated aromatic hydrocarbons are sent to the transalkylation reactor to increase the yield of target substances.
В последние десятилетия развитие процессов алкилирования ароматических углеводородов ведется с позиции разработки новых каталитических систем. Например, в патенте US 4992606 A описан способ алкилирования с применением нового типа катализатора на основе микро-мезопористого материала, отличающегося большей селективностью по целевым веществам. В патенте US 7371910 B2 рассматривается процесс алкилирования ароматических соединений (бензола, толуола, нафталина и пр.) в присутствии катализатора на основе цеолита Бета с определенным соотношением активности кислотных центров.In recent decades, the development of processes for the alkylation of aromatic hydrocarbons is carried out from the perspective of the development of new catalytic systems. For example, US Pat. No. 4,992,606 A describes an alkylation process using a new type of catalyst based on a micro-mesoporous material, which is more selective in target substances. US 7371910 B2 describes the alkylation of aromatic compounds (benzene, toluene, naphthalene, etc.) in the presence of a catalyst based on Beta zeolite with a certain ratio of the activity of acid sites.
Количество публикаций относительно технологических приемов проведения процесса алкилирования значительно меньше. Например, в патенте EP 2552865 B1 авторы указывают, что повышение селективности процесса можно достигнуть путем частичного направления потока алкилата обратно в реактор алкилирования. Наиболее перспективным способом проведения реакции алкилирования является интегрирование реактора в дистилляционную колонну, как например описано в изобретении US7488861B2, что позволяет снизить материалоемкость производственной установки, теплоинтегрировать реакцию алкилирования и дистилляционный процесс.The number of publications on technological techniques for the alkylation process is much less. For example, in EP 2552865 B1, the authors indicate that increasing the selectivity of the process can be achieved by partially directing the flow of alkylate back to the alkylation reactor. The most promising way to carry out the alkylation reaction is to integrate the reactor into the distillation column, as described for example in the invention US7488861B2, which allows to reduce the material consumption of the production plant, to integrate the alkylation reaction and the distillation process.
Для всех обозначенных выше технологий характерны общие недостатки, связанные с особенностью протекания процесса алкилирования ароматических углеводородов - это образование побочных полиалкилированных продуктов реакции, недостаточная степень рекуперации тепла химической реакции.All the technologies indicated above are characterized by common shortcomings associated with the peculiarity of the process of alkylation of aromatic hydrocarbons - this is the formation of polyalkylated by-products of the reaction, the insufficient degree of heat recovery of the chemical reaction.
Сущность изобретенияSUMMARY OF THE INVENTION
Таким образом, существует проблема по созданию процесса алкилирования ароматических углеводородов олефинами, в котором технологический режим и параметры работы установки позволят минимизировать образование побочных продуктов реакции, позволят максимально интегрировать экзотермический эффект реакции, снизить количество используемых аппаратов.Thus, there is a problem in creating a process for the alkylation of aromatic hydrocarbons by olefins, in which the technological mode and operation parameters of the installation will minimize the formation of reaction by-products, will maximize the integration of the exothermic effect of the reaction, and reduce the number of devices used.
Данная задача решается тем, что предложена реакционно-ректификационная система для проведения процесса алкилирования ароматических углеводородов, состоящая из реакционно-ректификационной колонны,This problem is solved by the fact that the proposed reactive distillation system for the process of alkylation of aromatic hydrocarbons, consisting of a reactive distillation column,
а) имеющей по меньшей мере одну точку питания для подачи совместно ароматических углеводородов и алкилирующего агента, a) having at least one feed point for supplying together aromatic hydrocarbons and an alkylating agent,
b) работающей с рециклом верхнего продукта на верхнюю тарелку аппарата и/или в по меньшей мере одну реакционную зону,b) operating with recycling of the top product to the top plate of the apparatus and / or to at least one reaction zone,
c) содержащей по меньшей мере одну реакционную зону для проведения реакции алкилирования и/или трансалкилирования,c) comprising at least one reaction zone for carrying out an alkylation and / or transalkylation reaction,
d) имеющей по меньшей мере одну точку отбора продукта реакции алкилирования,d) having at least one sampling point for an alkylation reaction product,
e) имеющей по меньшей мере одну точку сдувки легких газов, представляющих собой непрореагировавший алкилирующий агент и/или примеси в виде легких газов в составе алкилирующего агента, e) having at least one point of purging of light gases, representing an unreacted alkylating agent and / or impurities in the form of light gases in the composition of the alkylating agent,
при этомwherein
a) по меньшей мере одной точкой питания колонны является нижняя часть по меньшей мере одной реакционной зоны, через которую поступает сырье, содержащее ароматические углеводороды и алкилирующий/трансалкилирующий агент,a) at least one feed point of the column is the bottom of at least one reaction zone through which a feed containing aromatic hydrocarbons and an alkylating / transalkylating agent is fed,
b) движение реакционной смеси через по меньшей мере одну реакционную зону осуществляется сонаправленным восходящим потоком, реагенты в эту реакционную зону попадают через точку питания, расположенную в нижней части этой реакционной зоны, и не попадают в нее с внутренними потоками колонны.b) the movement of the reaction mixture through at least one reaction zone is carried out in a codirectional upward flow, the reactants enter this reaction zone through a feed point located in the lower part of this reaction zone, and do not enter it with internal column flows.
Целесообразно, когда все реакционные зоны находятся внутри колонного аппарата. В одном из воплощений, все реакционные зоны внутри колонны имеют дистилляционные секции над собой и под собой.It is advisable when all the reaction zones are inside the column apparatus. In one embodiment, all reaction zones within the column have distillation sections above and below them.
Катализатор, расположенный внутри реакционных зон, представляет собой кислотный гетерогенный катализатор, включая, но не ограничиваясь, цеолитные системы, металлоксидные системы, солидифицированные кислоты и др.The catalyst located inside the reaction zones is an acid heterogeneous catalyst, including, but not limited to, zeolite systems, metal oxide systems, solidified acids, etc.
В одном из вариантов воплощения, реакции осуществляют в по меньшей мере двух реакционных зонах алкилирования и/или трансалкилирования вне колонного аппарата, а продуктовую смесь возвращают в колонный аппарат.In one embodiment, the reactions are carried out in at least two alkylation and / or transalkylation reaction zones outside the column apparatus, and the product mixture is returned to the column apparatus.
По меньшей мере один поток питания колонны, содержащий ароматические углеводороды и алкилирующий агент, подается в зону питания в нижнюю часть реакционной зоны. Предпочтительно, что температура потока питания соответствует температуре кипения состава в соответствующей точке реакционно-ректификационной колонны.At least one column feed stream containing aromatic hydrocarbons and an alkylating agent is supplied to the feed zone at the bottom of the reaction zone. Preferably, the temperature of the feed stream corresponds to the boiling point of the composition at the corresponding point in the distillation column.
В одном из вариантов воплощения, ароматические углеводороды и алкилирующий агент смешиваются непосредственно в реакционной зоне на входе в эту зону. В другом варианте воплощения, ароматические углеводороды и алкилирующий агент смешиваются за пределами реакционной зоны и подаются в нее в виде единого потока.In one embodiment, aromatic hydrocarbons and an alkylating agent are mixed directly in the reaction zone at the entrance to this zone. In another embodiment, aromatic hydrocarbons and an alkylating agent are mixed outside the reaction zone and fed into it as a single stream.
В одном из воплощений изобретения поток питания колонны может включать в себя выходной поток из реакционной зоны или его часть.In one embodiment of the invention, the column feed stream may include a portion of the output from the reaction zone.
В одном из воплощений, реакционно-ректификационная система может иметь две реакционных зоны для проведения реакций алкилирования и трансалкилирования, соответственно. При этом реакция алкилирования осуществляется в верхней реакционной зоне, а реакция трансалкилирования осуществляется в нижней реакционной зоне. При этом боковым отбором из реакционно-ректификационной системы отводится поток, содержащий преимущественно моноалкилированный продукт, и кубовым потоком отводится поток, содержащий преимущественно полиалкилированный продукт.In one embodiment, the reaction-distillation system may have two reaction zones for carrying out alkylation and transalkylation reactions, respectively. In this case, the alkylation reaction is carried out in the upper reaction zone, and the transalkylation reaction is carried out in the lower reaction zone. In this case, a stream containing a predominantly monoalkylated product is diverted from the reaction-distillation system by lateral extraction, and a stream containing a predominantly polyalkylated product is diverted from the bottom stream.
В одном из вариантов воплощения изобретения, реакционно-ректификационная колонна содержит зону алкилирования и зону трансалкилирования, при этом между реакционными зонами располагается боковой отбор, отводящий преимущественно моноалкилированный продукт, под нижней реакционной зоной располагается отбор, содержащий преимущественно полиалкилированный продукт, представленный предпочтительно диалкилированными ароматическими углеводородами, при этом с кубовым продуктом отходит полиалкилированный продукт, предпочтительно представленный три- и более алкилированными ароматическими углеводородами. Фракция, отбираемая с боковым отбором и содержащая диалкилированный продукт, возвращается на вход в реакционную зону трансалкилирования, в которую также подаются исходные ароматические углеводороды с рецикловым потоком ароматических углеводородов колонны и/или внешним потоком свежих ароматических углеводородов.In one embodiment of the invention, the distillation column contains an alkylation zone and a transalkylation zone, with lateral extraction predominantly monoalkylated product located between the reaction zones, a selection containing predominantly polyalkylated product, preferably represented by dialkylated aromatic hydrocarbons, located below the lower reaction zone. however, the polyalkylated product, preferably nny tri- or more alkylated aromatic hydrocarbons. A fraction taken from the side selection and containing a dialkylated product is returned to the inlet of the transalkylation reaction zone, to which feed aromatic hydrocarbons with a recycle stream of aromatic hydrocarbons from the column and / or an external stream of fresh aromatic hydrocarbons are also fed.
В одном из воплощений изобретения, по меньшей мере одна дистилляционная секция колонны может содержать вертикальную разделительную перегородку, при этом реагенты и исходные вещества в колонну поступают с одной стороны перегородки, а отвод продуктов производится с противоположной стороны перегородки и/или над перегородкой и/или под перегородкой. In one embodiment of the invention, at least one distillation section of the column may comprise a vertical separation baffle, wherein reagents and starting materials enter the column from one side of the baffle, and products are removed from the opposite side of the baffle and / or above the baffle and / or under septum.
В одном из вариантов воплощения изобретения, реакционно-ректификационная колонна с по меньшей мере двумя реакционными зонами может представлять разрезной колонный аппарат.In one embodiment of the invention, the distillation column with at least two reaction zones may be a split column apparatus.
Кроме того, настоящее изобретения также относится к способу использования описанной реакционно-ректификационной системы и заключается в:In addition, the present invention also relates to a method for using the described reactive distillation system and consists in:
a) Подаче ароматических углеводородов в реакционные зоны совместно с алкилирующим и/или трансалкилирующим агентом;a) Supply of aromatic hydrocarbons to the reaction zones together with an alkylating and / or transalkylating agent;
b) Осуществлении по меньшей мере одного отбора продукта из колонны, представляющего преимущественно моно- и/или полиалкилированный продукт реакции;b) the implementation of at least one selection of the product from the column, representing mainly mono - and / or polyalkylated reaction product;
c) Осуществлении рецикла непрореагировавших ароматических углеводородов из верхней дистилляционной секции колонны на верхнюю тарелку колонны и/или вход в по меньшей мере одну реакционную зону;c) recycling unreacted aromatic hydrocarbons from the upper distillation section of the column to the upper plate of the column and / or entering at least one reaction zone;
и выдерживании технологических параметров в следующих диапазонах:and maintaining technological parameters in the following ranges:
a) Давление в реакционно-ректификационной системе в диапазоне 1 - 40 бар абс., и предпочтительно 10 - 25 бар абс.;a) The pressure in the reaction-distillation system in the range of 1 to 40 bar abs., and preferably 10 to 25 bar abs .;
b) Температура в диапазоне 50 - 450°С, и предпочтительно 80 - 400°С;b) A temperature in the range of 50-450 ° C, and preferably 80-400 ° C;
c) Мольное соотношение ароматических углеводородов в сырье к алкилирующему и/или трансалкилирующему агенту в реакционных зонах составляет от 30:1 до 2:1, предпочтительно от 10:1 до 2:1.c) The molar ratio of aromatic hydrocarbons in the feed to the alkylating and / or transalkylating agent in the reaction zones is from 30: 1 to 2: 1, preferably from 10: 1 to 2: 1.
Детальное описание изобретенияDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Термин "реакционно-ректификационный процесс" используется для описания совмещенного процесса проведения каталитических реакций и дистилляции в колонном аппарате. Для описания процесса также возможно использование термина "реакционная дистилляция", "каталитическая дистилляция" и любого другого термина, описывающего совмещение процесса проведения каталитических реакций и дистилляции в колонном аппарате.The term "reactive distillation process" is used to describe the combined process of carrying out catalytic reactions and distillation in a column apparatus. The term “reaction distillation”, “catalytic distillation” and any other term describing the combination of the process of carrying out catalytic reactions and distillation in a column apparatus can also be used to describe the process.
Реакционно-ректификационный процесс, объединяющий каталитические реакторы и дистилляционные зоны в едином колонном аппарате, т.е. обеспечивающий совместное проведение химической реакции с разделением реакционной смеси в одном и том же аппарате, имеет преимущества в кинетическом, термодинамическом и экономическом аспектах.The reaction-distillation process, combining catalytic reactors and distillation zones in a single column apparatus, i.e. providing a joint chemical reaction with the separation of the reaction mixture in the same apparatus, has advantages in kinetic, thermodynamic and economic aspects.
Сырьем для текущего изобретения являются ароматические углеводороды, преимущественно индивидуальные, или их смесь, представленные, например, бензолом, нафталином, бифенилом, а также их гомологами.The raw materials for the current invention are aromatic hydrocarbons, mainly individual, or a mixture thereof, represented, for example, by benzene, naphthalene, biphenyl, as well as their homologues.
Алкилирующим агентом по настоящему изобретению являются индивидуальные моно-олефины С2+, в предпочтительных вариантах изобретения - этилен или пропилен.The alkylating agent of the present invention are C 2 + individual mono-olefins, in preferred embodiments ethylene or propylene.
Реакция алкилирования протекает по следующей схеме (на примере бензола и этилена):The alkylation reaction proceeds according to the following scheme (for example, benzene and ethylene):
При этом единичное присоединение алкильного радикала является целевой реакцией. В то же время, моноалкилированный продукт может подвергаться последующему алкилированию с образованием полиалкилароматических соединений:In this case, a single addition of an alkyl radical is the target reaction. At the same time, the monoalkylated product may undergo subsequent alkylation to form polyalkyl aromatic compounds:
Полиалкилированный продукт является побочным, и не представляет экономической значимости.The polyalkylated product is a by-product, and does not represent economic value.
Образование полиалкилированного продукта является неизбежным и контроль за протеканием побочной реакции обеспечивается кинетическим путем (снижение в реакционном потоке моноалкилированного продукта, способного к реакции до-алкилирования, снижение концентрации алкилирующего агента, выбор оптимальных технологических параметров и т.п.). Наиболее эффективным способом осуществления кинетического контроля над образованием побочных продуктов может являться проведение процесса в реакционно-ректификационном аппарате. Совмещая каталитический реактор и дистилляцию в едином аппарате, достигается эффективный и экономически-целесообразный контроль над внутренними рециклами в аппарате, а следовательно, и над концентрациями реагентов в потоке.The formation of a polyalkylated product is inevitable and the side reaction is controlled kinetically (reduction in the monoalkylated product capable of pre-alkylation in the reaction stream, reduction in the concentration of the alkylating agent, selection of optimal process parameters, etc.). The most effective way of exercising kinetic control over the formation of by-products may be to carry out the process in a reactive distillation apparatus. Combining the catalytic reactor and distillation in a single apparatus, effective and economically feasible control is achieved over internal recycles in the apparatus, and hence over the concentration of reagents in the stream.
Согласно изобретению, реакционно-ректификационная колонна имеет по меньшей мере реакционную зону алкилирования или трансалкилирования, одну точку питания, через которую в колонну поступают ароматические углеводороды и алкилирующий агент, верхний продукт колонны возвращается на верхнюю тарелку в виде орошения и/или на вход в по меньшей мере одну реакционную зону, колонна имеет по меньшей мере одну точку отбора алкилированного продукта, может иметь одну точку сдувки легких газов, представляющих собой непрореагировавший алкилирующий агент и/или примеси в виде легких газов в составе алкилирующего агента. При этом преимущества настоящей системы в процессе алкилирования ароматических углеводородов достигаются за счет подачи смеси ароматических углеводородов и алкилирующего агента в нижнюю часть реакционной зоны, организации движения реакционной смеси восходящим сонаправленным потоком через эту реакционную зону, исключая попадание реагентов в реакционную зону с внутренними потоками колонны. Описанный подход позволяет снизить образование побочных продуктов реакции за счет снижения контакта алкилирующего агента с алкилированными продуктами реакции. Кроме того, авторами было обнаружено, что описанный подход к организации потоков в реакционной зоне позволяет размещать соответствующие реакционные зоны внутри колонного аппарата вне зависимости от установившегося концентрационного профиля ароматических неалкилированных углеводородов внутри колонны, что позволяет разместить соответствующие реакционные зоны ближе к ребойлеру, уменьшить высоту колонны, и наиболее полно использовать тепловой эффект реакции алкилирования для создания дополнительного парового потока и снижения энергетической нагрузки на ребойлер.According to the invention, the distillation column has at least an alkylation or transalkylation reaction zone, one feed point through which aromatic hydrocarbons and an alkylating agent enter the column, the top product of the column is returned to the top plate in the form of irrigation and / or at the entrance to at least at least one reaction zone, the column has at least one point for the selection of the alkylated product, may have one point for blowing off light gases, which are unreacted alkylating agents ent and / or impurities in the form of light gases in the composition of the alkylating agent. At the same time, the advantages of this system in the process of alkylation of aromatic hydrocarbons are achieved by feeding a mixture of aromatic hydrocarbons and an alkylating agent to the lower part of the reaction zone, organizing the movement of the reaction mixture in an upward co-directional flow through this reaction zone, eliminating the ingress of reagents into the reaction zone with internal column flows. The described approach allows to reduce the formation of by-products of the reaction by reducing the contact of the alkylating agent with the alkyl reaction products. In addition, the authors found that the described approach to organizing flows in the reaction zone allows you to place the corresponding reaction zones inside the column apparatus, regardless of the steady-state concentration profile of aromatic non-alkylated hydrocarbons inside the column, which allows you to place the corresponding reaction zones closer to the reboiler, reduce the height of the column, and make full use of the thermal effect of the alkylation reaction to create an additional vapor stream and reduce energy eticheskoy load on the reboiler.
Кроме того, воплощения изобретения не ограничены количеством реакционных зон внутри аппарата и могут содержать по меньшей мере одну реакционную зону, ассоциированную с реакционно-ректификационной системой. Реакционные зоны могут располагаться как внутри аппарата, так и иметь выносное конструктивное исполнение. В случае выносного исполнения реакционных зон, продукты реакций алкилирования и/или трансалкилирования со всех реакционных зон подаются в общий колонный аппарат, в котором осуществляется разделение реакционной смеси, и непрореагировавшие ароматические углеводороды из верхнего отбора колонны направляются рециклом в реакционные зоны алкилирования и/или трансалкилирования, одновременно в эти зоны осуществляется подпитка свежими ароматическими углеводородами, полиалкилированные продукты из колонны направляются в реакционные зоны трансалкилирования, и боковой поток колонны, преимущественно содержащий моноалкилированные продукты, выводятся в качестве ключевого продукта процесса.In addition, embodiments of the invention are not limited by the number of reaction zones within the apparatus and may contain at least one reaction zone associated with a reaction-distillation system. The reaction zones can be located both inside the apparatus and have an external design. In the case of remote execution of the reaction zones, the products of the alkylation and / or transalkylation reactions from all reaction zones are supplied to a common column apparatus, in which the reaction mixture is separated, and unreacted aromatic hydrocarbons from the top selection of the column are recycled to the alkylation and / or transalkylation reaction zones, at the same time, fresh aromatic hydrocarbons are fed into these zones; polyalkylated products from the column are sent to the reaction zones of tr ansalkylation, and a side stream of the column, predominantly containing monoalkylated products, are withdrawn as a key product of the process.
По настоящему изобретению реакционно-ректификационный аппарат в дистилляционных секциях может снабжаться внутренней вертикальной разделительной перегородкой, расположенной в любой части аппарата, или проходящей по высоте всего аппарата, или расположенной в не смежных дистилляционных частях аппарата, для повышения чистоты разделения реагентов. В этом случае предпочтительно, чтобы продукты с реакционных зон алкилирования и/или трансалкилирования покидали соответствующие реакционные зоны и поступали в колонный аппарат с одной и той же стороны, при этом отбор моноалкилированного ключевого продукта осуществлялся с другой стороны разделительной перегородки. According to the present invention, the reactive distillation apparatus in the distillation sections may be provided with an internal vertical separation partition located in any part of the apparatus, or extending along the height of the entire apparatus, or located in non-adjacent distillation parts of the apparatus, to increase the purity of separation of the reactants. In this case, it is preferable that the products from the reaction zones of alkylation and / or transalkylation leave the corresponding reaction zones and enter the column apparatus from the same side, while the selection of the monoalkylated key product is carried out on the other side of the dividing wall.
Выбор положения точек боковых отборов и боковых точек питания реакционно-ректификационной колонны по настоящему изобретению может осуществляться в зависимости от установившегося концентрационного профиля по колонному аппарату. Отбор производится со ступени, в которой концентрация ключевых компонентов преобладает, возврат осуществляется на ступень, компонентный состав жидкости и/или пара на которой соответствует компонентному составу возвращаемого потока. При этом в по меньшей мере одну реакционную зону рециклом направляются непрореагировавшие ароматические углеводороды, выведенные из верхней дистилляционной секции колонны. The selection of the position of the side withdrawal points and the side supply points of the reactive distillation column of the present invention may be carried out depending on the steady-state concentration profile of the column apparatus. The selection is made from the stage in which the concentration of key components prevails, return to the stage, the component composition of the liquid and / or steam on which corresponds to the component composition of the returned stream. In this case, unreacted aromatic hydrocarbons withdrawn from the upper distillation section of the column are recycled to at least one reaction zone.
В некоторых воплощениях изобретения выбор боковых точек отбора и питания может осуществляться для влияния на концентрационный и/или гидродинамический профиль колонного аппарата с целью корректировки температурных и концентрационных градиентов по аппарату.In some embodiments of the invention, the selection of lateral sampling and feeding points can be made to influence the concentration and / or hydrodynamic profile of the column apparatus in order to adjust the temperature and concentration gradients in the apparatus.
Условия эксплуатации реакционно-ректификационной системы определяются следующими значениями. Давление в колонне составляет 1 - 40 бар абс., предпочтительно 10 - 25 бар абс. Температура в колонне составляет как правило 50 - 450°С, предпочтительно 80 - 400°С. Мольное соотношение ароматических углеводородов в сырье к алкилирующему агенту составляет от 30:1 до 2:1, предпочтительно от 10:1 до 2:1. The operating conditions of the reaction-distillation system are determined by the following values. The column pressure is 1 to 40 bar abs., Preferably 10 to 25 bar abs. The temperature in the column is typically 50 to 450 ° C, preferably 80 to 400 ° C. The molar ratio of aromatic hydrocarbons in the feed to the alkylating agent is from 30: 1 to 2: 1, preferably from 10: 1 to 2: 1.
Условия эксплуатации реакционных секций внутри колонны определяются технологическими параметрами колонны, оптимальными параметрами для проведения реакций алкилирования и трансалкилирования, и находятся в интервале между значениями технологических параметров в верхней и нижней частях реакционно-ректификационной колонны. The operating conditions of the reaction sections inside the column are determined by the technological parameters of the column, the optimal parameters for the alkylation and transalkylation reactions, and are in the interval between the values of the technological parameters in the upper and lower parts of the distillation column.
Условия эксплуатации реакционных зон, вынесенных за пределы колонны, если они применяются, определяются, как правило, следующими значениями. Давление составляет 1 - 60 бар абс., предпочтительно 5 - 40 бар абс. Температура составляет, как правило, 60 - 400°С, предпочтительно 100 - 300°С. Мольное соотношение ароматических углеводородов к алкилирующему агенту составляет от 30:1 до 2:1, предпочтительно от 10:1 до 2:1.The operating conditions of the reaction zones outside the column, if applicable, are determined, as a rule, by the following values. The pressure is 1-60 bar abs., Preferably 5-40 bar abs. The temperature is usually 60 to 400 ° C, preferably 100 to 300 ° C. The molar ratio of aromatic hydrocarbons to the alkylating agent is from 30: 1 to 2: 1, preferably from 10: 1 to 2: 1.
Реакционные зоны, расположенные внутри реакционно-ректификационной колонны, исполняются таким образом, чтобы в них помещался гетерогенный кислотный катализатор, чтобы обеспечивался восходящий поток алкилирующего агента и ароматических углеводородов через расположенный внутри слой катализатора, причем продукты реакции на выходе из реакционной зоны не попадают обратно внутрь этой реакционной зоны и не контактируют с катализатором, и, кроме того, реакционная зона обеспечивает байпасное прохождение катализатора потоками жидкости и пара, являющихся внутренними потоками в колонне. The reaction zones located inside the distillation column are designed so that a heterogeneous acid catalyst is placed in them, so that an upward flow of the alkylating agent and aromatic hydrocarbons is provided through the catalyst bed located inside, and the reaction products at the outlet of the reaction zone do not fall back inside this the reaction zone and do not contact the catalyst, and, in addition, the reaction zone provides bypass passage of the catalyst by liquid and and which are internal threads in the column.
Выполнение по меньшей мере одной реакционной зоны по описанному выше принципу обеспечивает повышение селективности в реакции алкилирования ароматических углеводородов, кроме того, повышается выход целевых моноалкилированных продуктов реакции. The implementation of at least one reaction zone according to the principle described above provides increased selectivity in the alkylation reaction of aromatic hydrocarbons, in addition, the yield of the target monoalkylated reaction products increases.
При этом в реакционно-ректификационном аппарате достаточно, чтобы по меньшей мере одна реакционная зона была выполнена описанным выше образом, в то время как вторая и каждая последующая реакционные зоны могут быть выполнены в любом исполнении, обеспечивающим надежную фиксацию твердого катализатора и контакт реагентов с этим катализатором для протекания реакций алкилирования и/или трансалкилирования.Moreover, in the reaction-distillation apparatus it is sufficient that at least one reaction zone was performed as described above, while the second and each subsequent reaction zone can be performed in any design, ensuring reliable fixation of the solid catalyst and contact of the reactants with this catalyst for the occurrence of alkylation and / or transalkylation reactions.
Допускается расположение внутренних вертикальных перегородок внутри по меньшей мере одной дистилляционной зоны реакционно-ректификационной колонны. Максимальная эффективность соответствующей дистилляционной секции при этом достигается в том случае, если продукты реакции и смеси углеводородов поступают в соответствующую дистилляционную зону с одной стороны перегородки, а отбор продуктов осуществляется с противоположной стороны перегородки. Также возможно производить отбор над перегородкой или под перегородкой, при этом над перегородкой отбирается преимущественно наименее тяжелокипящий компонент, под перегородкой отбирается наиболее тяжелокипящий компонент, и с боковой стороны перегородки отбирается компонент с промежуточной температурой кипения. Установка таких перегородок в дистилляционные зоны целесообразна в тех случаях, если рассматриваемая дистилляционная зона характеризуется присутствием в ней углеводородной смеси из трех и более компонентов.The arrangement of internal vertical partitions within at least one distillation zone of the distillation column is allowed. In this case, the maximum efficiency of the corresponding distillation section is achieved if the reaction products and hydrocarbon mixtures enter the corresponding distillation zone from one side of the partition, and the products are selected from the opposite side of the partition. It is also possible to make a selection over the partition or under the partition, while the least heavily boiling component is selected above the partition, the heaviest boiling component is selected under the partition, and a component with an intermediate boiling temperature is taken from the side of the partition. The installation of such partitions in the distillation zones is advisable in cases where the distillation zone in question is characterized by the presence in it of a hydrocarbon mixture of three or more components.
Пример 1Example 1
Схема процесса по воплощению изобретения представлена на фиг. 1. Система состоит из реакционной-ректификационной колонны (1.1), реакционной зоны (1.2), над и под которой располагаются массообменные устройства любой конфигурации, известной специалисту в области техники. Сырьевой поток, представляющий собой ароматические углеводороды (1.6) направляется в аппарат (1.1) и поступает в нижнюю часть реакционной секции (1.2). Алкилирующий агент (1.5), представляющий собой преимущественно моно-олефины, направляется в нижнюю часть реакционной секции (1.2), либо в виде потока (1.7) смешивается с потоком ароматических углеводородов (1.6) и объединенный поток поступает в реакционную секцию (1.2). A process diagram of an embodiment of the invention is shown in FIG. 1. The system consists of a reaction-distillation column (1.1), a reaction zone (1.2), above and below which are located mass transfer devices of any configuration known to a person skilled in the technical field. The feed stream, which is an aromatic hydrocarbon (1.6), is sent to the apparatus (1.1) and enters the lower part of the reaction section (1.2). The alkylating agent (1.5), which is predominantly mono-olefins, is sent to the lower part of the reaction section (1.2), or is mixed with the aromatic hydrocarbon stream (1.6) as a stream (1.7) and the combined stream enters the reaction section (1.2).
Реакционная секция (1.2) конструкционно выполнена таким образом, чтобы поступающий в нее поток углеводородов (1.5) - (1.7) покидал ее в верхней части. Таким образом, поток (1.14) движется в восходящем направлении и представляет собой смесь исходных реагентов (1.5) - (1.7) и продуктов реакции алкилирования. На выходе из реакционной зоны поток (1.14) поступает на верхнюю дистилляционную секцию колонны (1.1) где происходит отделение продуктов реакции от исходных реагентов. Тяжелокипящие компоненты потоком (1.13), минуя реакционную зону (1.2) и не контактируя с катализатором, поступают в нижнюю дистилляционную секции колонны (1.1), где происходит дальнейшее разделение компонентной смеси. При этом, поток (1.10) представляет собой преимущественно исходные ароматические углеводороды, являющиеся легкокипящими компонентами по отношению к продукту реакции алкилирования, а поток (1.9) представляет собой высококипящие продукты реакции алкилирования.The reaction section (1.2) is structurally designed so that the flow of hydrocarbons (1.5) - (1.7) entering it leaves it in the upper part. Thus, the stream (1.14) moves in the upward direction and is a mixture of the starting reagents (1.5) - (1.7) and the products of the alkylation reaction. At the outlet of the reaction zone, stream (1.14) enters the upper distillation section of column (1.1) where the reaction products are separated from the starting reagents. The heavy boiling components by flow (1.13), bypassing the reaction zone (1.2) and not in contact with the catalyst, enter the lower distillation section of the column (1.1), where further separation of the component mixture occurs. At the same time, stream (1.10) represents mainly the initial aromatic hydrocarbons, which are low-boiling components with respect to the product of the alkylation reaction, and stream (1.9) represents high-boiling products of the alkylation reaction.
По настоящему изобретению конструктивное исполнение реакционной зоны (1.2) должно обеспечивать движение среды (1.12) - (1.14) в описанном порядке. According to the present invention, the design of the reaction zone (1.2) should ensure the movement of the medium (1.12) - (1.14) in the described order.
Реакционная зона (1.2) содержит кислотный катализатор, пригодный для осуществления реакции алкилирования ароматических углеводородов олефинами. Кислотный катализатор может относиться к семейству цеолитов, метал-оксидных кислотных систем, солидифицированных кислот, катионным кислотным смолам, гетерополикислотам, а также любым кислотным материалам.The reaction zone (1.2) contains an acid catalyst suitable for carrying out the alkylation reaction of aromatic hydrocarbons with olefins. An acid catalyst may belong to the family of zeolites, metal oxide acid systems, solidified acids, cationic acid resins, heteropoly acids, and any acid materials.
Из емкости (1.3), являющейся сборником дистиллята, потоком (1.11), ароматические углеводороды направляются на орошение колонны (1.1), и потоком (1.16) направляются на вход в реакционную секцию (1.2). Из сборника дистиллята выходит газовая сдувка (1.15), которая может содержать легкие углеводороды С1-С4, не вступившие в реакцию. Исполнение сборника дистиллята (1.3) может быть представлено в традиционном для ректификационных колонн и каталитических процессов виде, посредством сепараторов высокого и низкого давления, а также емкостей-сборников. From the tank (1.3), which is the collector of the distillate, by stream (1.11), aromatic hydrocarbons are sent to irrigate the column (1.1), and by stream (1.16) are directed to the entrance to the reaction section (1.2). Gas purge (1.15) comes out of the distillate collector, which may contain light C1-C4 hydrocarbons that have not reacted. The execution of the distillate collector (1.3) can be presented in the form traditional for distillation columns and catalytic processes, by means of high and low pressure separators, as well as collecting tanks.
Паровая нагрузка по колонне (1.1) поддерживается с помощью ребойлера (1.4). The vapor load along the column (1.1) is supported by a reboiler (1.4).
В одном из воплощений, колонна (1.1) также может включать в свой состав боковой отбор (1.8), расположенный ниже реакционной зоны, которым с колонны выводится продуктовый поток, содержащий преимущественно моноалкилированный продукт. При этом для повышения чистоты бокового продукта также может осуществляться орошение боковым отбором (1.17) в нижней секции колонны (1.1), при этом боковым продуктом будет являться поток (1.18), а сборником бокового продукта будет являться емкость (1.19).In one of the embodiments, the column (1.1) may also include a lateral take-off (1.8), located below the reaction zone, by which a product stream containing a predominantly monoalkylated product is discharged from the column. Moreover, to increase the purity of the side product, side-irrigation (1.17) in the lower section of the column (1.1) can also be carried out, with the stream (1.18) being the side product, and the container (1.19) being the side product collector.
Авторами было замечено, что интегрирование реакционной секции (1.2) в состав колонны (1.1) позволяет понизить нагрузку на ребойлер (1.4) за счет утилизации теплового эффекта реакции алкилирования на парообразование и сократить операционные затраты. The authors noted that the integration of the reaction section (1.2) into the composition of the column (1.1) allows to reduce the load on the reboiler (1.4) by utilizing the thermal effect of the alkylation reaction on vaporization and to reduce operating costs.
Кроме того, авторы обнаружили, что исполнение реакционной зоны (1.2) в виде частично закрытой системы без возможности повторного попадания продуктов реакции обратно в нее позволяет повысить селективность и выход основного продукта реакции, а также позволяет расположить реакционную зону (1.2) ближе к ребойлеру (1.4), тем самым повышая энергоэффективность реакционно-ректификационного аппарата. In addition, the authors found that the execution of the reaction zone (1.2) in the form of a partially closed system without the possibility of re-entering the reaction products back into it allows one to increase the selectivity and yield of the main reaction product, and also allows to place the reaction zone (1.2) closer to the reboiler (1.4 ), thereby increasing the energy efficiency of the reaction-distillation apparatus.
Пример 2Example 2
По одному из вариантов изобретения (фиг. 2), нижняя дистилляционная секция колонны может иметь внутреннюю разделительную перегородку (2.21), тогда движение потоков внутри аппарата будет соответствовать изображенному на фигуре 2. Реакционно-ректификационная (2.1) система с разделительной стенкой в нижней дистилляционной секции представлена аналогичными технологическими потоками и блоками, как система на фиг.1. Изобретение по воплощению может как иметь верхнюю перегородку (2.20) на разделительной стенке (2.21), т.е. не пропускать через себя восходящий паровой поток и нисходящий жидкостной поток, так и не иметь перегородку (2.20). Жидкостной поток с верхней дистилляционной секции поступает в кубовую часть колонны с левой стороны перегородки (2.21), при этом происходит облегчение парового восходящего потока за счет обогащения легкокипящим компонентом и утяжеление нисходящего потока за счет обогащения тяжелокипящим компонентом. С правой стороны перегородки (2.21) происходит дальнейшее разделение моноалкилированных ароматических углеводородов от полиалкилированных ароматических углеводородов, что позволяет повысить чистоту бокового потока (2.18) по сравнению с потоком (1.18).According to one embodiment of the invention (Fig. 2), the lower distillation section of the column may have an internal separation wall (2.21), then the movement of the flows inside the apparatus will correspond to that shown in figure 2. Reaction-distillation (2.1) system with a separation wall in the lower distillation section represented by similar process streams and blocks, as the system in figure 1. The invention according to the embodiment may both have an upper partition (2.20) on the partition wall (2.21), i.e. not to let the ascending vapor stream and the descending liquid stream pass through itself, and not have a partition (2.20). The liquid stream from the upper distillation section enters the still bottom of the column on the left side of the baffle (2.21), while the steam is facilitated by the enrichment of the low-boiling component and the weight of the downward stream is due to the enrichment of the heavy-boiling component. On the right side of the partition (2.21), further separation of monoalkylated aromatic hydrocarbons from polyalkylated aromatic hydrocarbons occurs, which allows to increase the purity of the side stream (2.18) in comparison with the stream (1.18).
Пример 3Example 3
В одном из вариантов воплощения изобретения (фиг. 3), разделительная стенка (3.20) может проходить по высоте аппарата (3.1) из нижней дистилляционной секции в верхнюю дистилляционную секцию. При этом продуктовый поток (3.14) из реакционной секции (3.2) будет поступать только в левую часть колонны (3.1), и по обе стороны реакционной секции (3.2) предусмотрено полное байпассирование жидкостного и парового потоков (3.13) и (3.12) в восходящем и нисходящем направлениях. При этом боковой продукт (3.18 а, б) по настоящему воплощению представлен преимущественно моноалкилированными ароматическими углеводородами. При этом расположение отбора бокового продукта (3.8 а, б) из колонны может располагаться как выше реакционной секции (3.2), так и ниже. Кроме того, система может оснащаться боковым орошением (3.17 а, б), так и иметь исполнение без бокового орошения. Наименование остальных блоков и потоков на фиг.3 выполнено аналогично фиг.2. In one embodiment of the invention (FIG. 3), the separation wall (3.20) may extend along the height of the apparatus (3.1) from the lower distillation section to the upper distillation section. In this case, the product stream (3.14) from the reaction section (3.2) will enter only the left side of the column (3.1), and on both sides of the reaction section (3.2) full bypassing of the liquid and vapor flows (3.13) and (3.12) is provided in the upstream and downstream directions. Moreover, the side product (3.18 a, b) of the present embodiment is represented mainly by monoalkylated aromatic hydrocarbons. In this case, the location of the side product selection (3.8 a, b) from the column can be located both above the reaction section (3.2) and lower. In addition, the system can be equipped with lateral irrigation (3.17 a, b), and have a version without lateral irrigation. The name of the remaining blocks and flows in figure 3 is made similarly to figure 2.
Пример 4Example 4
В одном из вариантов воплощения изобретения (фиг. 4), колонный аппарат (4.1) может иметь по меньшей мере одну реакционную зону для реакции алкилирования (4.2) ароматических углеводородов и одну зону для реакции трансалкилирования (4.20) полиалкилированного продукта. При этом в зону трансалкилирования (4.20) осуществляется подача исходных ароматических углеводородов (4.6а), а также может осуществляться подача исходных ароматических углеводородов с потоком (4.6в) из сборника дистиллята (4.3). Реакционная зона трансалкилирования (4.20) при этом может иметь исполнение, не препятствующих контакту с катализатором восходящих и нисходящих паровых и жидкостных потоков углеводородов. Таким образом, нисходящий жидкостной поток и восходящий паровой поток полностью или частично могут попадать на катализатор в реакционной зоне (4.20), смешиваться с потоком исходных ароматических углеводородов (4.6а) и проходить через слой катализатора в этой реакционной зоне. Система может не иметь бокового отбора (4.8) и, как следствие, не иметь составляющих (4.17) - (4.19), в этом случае поток (4.9) преимущественно будет содержать моноалкилированные углеводороды. Для повышения чистоты потока (4.9) и повышения гибкости контроля над реакцией трансалкилирования, система может содержать боковой отбор (4.8), которым преимущественно выводится моноалкилированный продукт потоком (4.18), и также может осуществляться боковое орошение потоком (4.17).In one embodiment of the invention (Fig. 4), the column apparatus (4.1) may have at least one reaction zone for the alkylation reaction (4.2) of aromatic hydrocarbons and one zone for the transalkylation reaction (4.20) of the polyalkylated product. In this case, the feed aromatic hydrocarbons (4.6a) are supplied to the transalkylation zone (4.20), and the feed of aromatic hydrocarbons with a stream (4.6c) from the distillate collector (4.3) can also be supplied. In this case, the transalkylation reaction zone (4.20) may have a version that does not impede contact with the catalyst of the ascending and descending steam and liquid hydrocarbon streams. Thus, the downward liquid stream and the upward steam stream can completely or partially fall on the catalyst in the reaction zone (4.20), mix with the flow of the aromatic hydrocarbons (4.6a) and pass through the catalyst bed in this reaction zone. The system may not have lateral extraction (4.8) and, as a result, may not have components (4.17) - (4.19), in this case the stream (4.9) will mainly contain monoalkylated hydrocarbons. To increase the purity of the stream (4.9) and increase the flexibility of control over the transalkylation reaction, the system may contain lateral extraction (4.8), which predominantly removes the monoalkylated product by the stream (4.18), and lateral irrigation by the stream (4.17) can also be carried out.
Пример 5Example 5
В одном из воплощений изобретения (фиг. 5), реакционная секция трансалкилирования (5.20) вынесена за пределы реакционно-ректификационного аппарата (5.1). Поток полиалкилированных ароматических углеводородов (5.22) поступает в реактор трансалкилирования (5.20) совместно с потоками исходных ароматических углеводородов (5.6а) и/или (5.6в). Выходной поток из зоны трансалкилирования (5.21) поступает в реакционно-ректификационный аппарат (5.1) в точки (5.21а) и/или (5.21б). Выбор точек подачи потока (5.21) зависит от состава этого потока, предпочтительно осуществлять подачу в верхнюю дистилляционную секцию в точку (5.21б) в случае, если поток содержит больше легкокипящих компонентов, и подачу в точку (5.21а) если поток содержит больше тяжелокипящих компонентов. In one embodiment of the invention (FIG. 5), the transalkylation reaction section (5.20) is moved outside the distillation apparatus (5.1). The stream of polyalkylated aromatic hydrocarbons (5.22) enters the transalkylation reactor (5.20) together with the streams of the original aromatic hydrocarbons (5.6a) and / or (5.6c). The output stream from the transalkylation zone (5.21) enters the reaction-distillation apparatus (5.1) at points (5.21a) and / or (5.21b). The choice of flow supply points (5.21) depends on the composition of this flow, it is preferable to feed to the upper distillation section to point (5.21b) if the stream contains more low boiling components, and feed to point (5.21a) if the stream contains more heavy boiling components .
Пример 6Example 6
В одном из воплощений изобретения (фиг.6) реакционно-ректификационная система реализована с выносным исполнением реакционных секций (6.2) и (6.17), которые являются зонами алкилирования и трансалкилирования соответственно. В зону алкилирования (6.2) подаются ароматические исходные углеводороды с потоком (6.6), также осуществляется рецикл непрореагировавших ароматических углеводородов и сборника дистиллята (6.3) с потоком (6.16). Подача алкилирующего агента в реактор (6.2) осуществляется с потоком (6.5). Продукты реакции поступают в колонну (6.1) в виде потока (6.19). Полиалкилированные побочные продукты поступают в реакционную зону (6.17), куда также подаются исходные ароматические углеводороды для трансалкилирования с потоками (6.6а) и/или (6.6в). Продукты реакции покидают реактор трансалкилирования и направляются в колонну (6.1) в виде потока (6.18). Точка ввода продуктов реакции трансалкилирования (6.18) при этом соответствует концентрационному профилю внутри колонны. Боковым отбором выводится поток (6.8), который представляет собой преимущественно моноалкилированный продукт. Точка отбора потока (6.8) может располагаться как между точками ввода потоков (6.18) и (6.19), так и выше, для достижения максимальной чистоты отбираемого моноалкилированного продукта реакций. Для повышения чистоты отбираемого бокового продукта (6.12), можно осуществлять орошение потоком (6.13), при этом поток (6.13) возвращается ниже точки отбора потока (6.8).In one of the embodiments of the invention (Fig.6), the reaction-distillation system is implemented with remote execution of the reaction sections (6.2) and (6.17), which are the zones of alkylation and transalkylation, respectively. Aromatic feed hydrocarbons with a stream (6.6) are fed into the alkylation zone (6.2), and unreacted aromatic hydrocarbons and a distillate collector (6.3) are also recycled with a stream (6.16). The supply of the alkylating agent to the reactor (6.2) is carried out with a stream (6.5). The reaction products enter column (6.1) as a stream (6.19). Polyalkylated by-products enter the reaction zone (6.17), where the starting aromatic hydrocarbons are also fed for transalkylation with streams (6.6a) and / or (6.6c). The reaction products leave the transalkylation reactor and are sent to the column (6.1) as a stream (6.18). The entry point of the products of the transalkylation reaction (6.18) in this case corresponds to the concentration profile inside the column. Lateral extraction results in a stream (6.8), which is mainly a monoalkylated product. The flow sampling point (6.8) can be located both between the entry points of the flows (6.18) and (6.19), and higher, to achieve maximum purity of the selected monoalkylated reaction product. To increase the purity of the selected side product (6.12), it is possible to carry out irrigation with a stream (6.13), while the stream (6.13) returns below the point of flow selection (6.8).
В одном из воплощений изобретения, реакционно-ректификационный аппарат (6.1) имеет внутреннюю перегородку (6.19) для повышения чистоты выделяемых продуктов, а именно чистоты потоков (6.12), (6.3) и (6.9). При этом отбор потока (6.8) располагается с противоположной стороны перегородки по отношению к поступающим в аппарат (6.1) потокам (6.18) и (6.19).In one embodiment of the invention, the reaction-distillation apparatus (6.1) has an internal partition (6.19) to increase the purity of the released products, namely, the purity of the streams (6.12), (6.3) and (6.9). In this case, the flow selection (6.8) is located on the opposite side of the partition with respect to the flows (6.18) and (6.19) entering the apparatus (6.1).
Пример 7Example 7
Согласно одному из вариантов изобретения (прим. 2) реакционно-ректификационный аппарат в нижней дистилляционной секции снабжён внутренней вертикальной разделительной перегородкой, реакционная зона алкилирования расположена внутри реакционно-ректификационной колонны, при этом отбор бокового продукта из колонны располагается ниже реакционной секции (фиг. 2). According to one embodiment of the invention (note 2), the reaction-distillation apparatus in the lower distillation section is provided with an internal vertical separation wall, the alkylation reaction zone is located inside the reaction-distillation column, and the side product from the column is selected below the reaction section (Fig. 2) .
В табл. 1 представлены составы сырьевых потоков (модельные смеси).In the table. 1 shows the composition of the raw material flows (model mixtures).
Реакционно-ректификационный процесс проводился при следующих условиях:The reaction-distillation process was carried out under the following conditions:
- давление 16 атм,- pressure is 16 atm,
- температура верха колонны 210°С,the temperature of the top of the column 210 ° C,
- температура низа колонны 380°С,- the temperature of the bottom of the column 380 ° C,
- мольное соотношение рециркулирующих ароматических углеводородов к свежим 4:1,- the molar ratio of recycle aromatic hydrocarbons to fresh 4: 1,
- мольное соотношение ароматических углеводородов в сырье к алкилирующему агенту 5,1:1.- the molar ratio of aromatic hydrocarbons in the feed to the alkylating agent is 5.1: 1.
В ходе проведения процесса были получены продукты, составы которых приведены в табл. 2.During the process, products were obtained, the compositions of which are given in table. 2.
Таблица 1 - Состав сырьяTable 1 - the composition of the raw materials
Таблица 2 - Состав и выход продуктовTable 2 & Composition and yield of products
Claims (28)
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019135835A RU2717775C1 (en) | 2019-11-08 | 2019-11-08 | Method of alkylating aromatic hydrocarbons with olefins and a reaction-rectification system for its implementation |
| PCT/RU2020/050356 WO2021091433A1 (en) | 2019-11-08 | 2020-11-30 | Method and system for the olefin alkylation of aromatic hydrocarbons |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019135835A RU2717775C1 (en) | 2019-11-08 | 2019-11-08 | Method of alkylating aromatic hydrocarbons with olefins and a reaction-rectification system for its implementation |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2717775C1 true RU2717775C1 (en) | 2020-03-25 |
Family
ID=69943161
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2019135835A RU2717775C1 (en) | 2019-11-08 | 2019-11-08 | Method of alkylating aromatic hydrocarbons with olefins and a reaction-rectification system for its implementation |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2717775C1 (en) |
| WO (1) | WO2021091433A1 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113248349A (en) * | 2021-06-16 | 2021-08-13 | 南京元素科技有限公司 | Device for alkylation continuous reaction of m-cresol and/or p-cresol |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2294797C2 (en) * | 2001-08-29 | 2007-03-10 | Юоп Ллк | Hydrocarbon conversion catalyst, catalyst preparation process, and hydrocarbon conversion process |
| US7488861B2 (en) * | 2005-03-17 | 2009-02-10 | Catalytic Distillation Technologies | Process for the co-production of cumene and secondary butyl benzene |
| RU2409540C2 (en) * | 2005-02-28 | 2011-01-20 | ЭкссонМобил Рисерч энд Энджиниринг Компани | Method of alkylating aromatic hydrocarbons in phase |
| RU2409541C2 (en) * | 2005-02-28 | 2011-01-20 | ЭкссонМобил Рисерч энд Энджиниринг Компани | Production of petrol through polymerisation of olefin with alkylation of aromatic compounds |
| RU2425091C1 (en) * | 2009-11-05 | 2011-07-27 | Общество с ограниченной ответственностью "СИНТОН" | Method for obtaining high-octane gasoline and/or aromatic hydrocarbons with low benzene content |
-
2019
- 2019-11-08 RU RU2019135835A patent/RU2717775C1/en active
-
2020
- 2020-11-30 WO PCT/RU2020/050356 patent/WO2021091433A1/en active Application Filing
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2294797C2 (en) * | 2001-08-29 | 2007-03-10 | Юоп Ллк | Hydrocarbon conversion catalyst, catalyst preparation process, and hydrocarbon conversion process |
| RU2409540C2 (en) * | 2005-02-28 | 2011-01-20 | ЭкссонМобил Рисерч энд Энджиниринг Компани | Method of alkylating aromatic hydrocarbons in phase |
| RU2409541C2 (en) * | 2005-02-28 | 2011-01-20 | ЭкссонМобил Рисерч энд Энджиниринг Компани | Production of petrol through polymerisation of olefin with alkylation of aromatic compounds |
| US7488861B2 (en) * | 2005-03-17 | 2009-02-10 | Catalytic Distillation Technologies | Process for the co-production of cumene and secondary butyl benzene |
| RU2425091C1 (en) * | 2009-11-05 | 2011-07-27 | Общество с ограниченной ответственностью "СИНТОН" | Method for obtaining high-octane gasoline and/or aromatic hydrocarbons with low benzene content |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2021091433A1 (en) | 2021-05-14 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5395981A (en) | Hydrocarbon conversion by catalytic distillation | |
| EP1119532B1 (en) | Fluid-bed aromatics alkylation | |
| CN101679149B (en) | Process for producing cumene | |
| US7713386B2 (en) | Apparatus for producing ethylbenzene or cumene | |
| CN102372585B (en) | The bed process of alkylating aromatic hydrocarbon p-Xylol | |
| RU2322430C2 (en) | Alkylaromatic compounds production process | |
| US7498472B2 (en) | Process for producing ethylbenzene | |
| US7525004B2 (en) | Process for producing ethylbenzene | |
| RU2717775C1 (en) | Method of alkylating aromatic hydrocarbons with olefins and a reaction-rectification system for its implementation | |
| US20080293986A1 (en) | Process for Producing Cumene | |
| KR101520523B1 (en) | Apparatus and method for producing cumene for low consumption of energy | |
| US7525005B2 (en) | Process for producing cumene | |
| EP0839784A1 (en) | Heat exchange integration in alkylation/transalkylation process | |
| US7745674B2 (en) | Alkylation slurry reactor | |
| US4885424A (en) | Effluent separation method for aromatic hydrocarbon alkylation process | |
| CN1064475A (en) | New aromatic alkylation process | |
| US3879487A (en) | Hydrogen fluoride alkylation utilizing a heat exchanger in the settling zone | |
| KR101530457B1 (en) | Benzene alkylation | |
| US5847253A (en) | Alkylation-transalkylation process using stripping to produce a dry transalkylation feed | |
| US3126421A (en) | Ttorneys | |
| US4024200A (en) | Countercurrent flow reaction chamber for plural stages of HF alkylation | |
| US5105041A (en) | Effluent separation method for aromatic hydrocarbon alkylation process | |
| WO2012021092A1 (en) | Method for producing alkyl benzene | |
| CN109721449A (en) | A kind of dilute ethylene reacts the method for producing ethylbenzene with benzene | |
| RU2062265C1 (en) | Method of lowest mono- and dialkylbenzenes production |