DE2457214C2 - Verfahren zur Alkylierung eines aromatischen Kohlenwasserstoffes - Google Patents
Verfahren zur Alkylierung eines aromatischen KohlenwasserstoffesInfo
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Description
ein Chlorwasserstoff-haltiges Abgas und
ein flüssiges Alkylierungsprodukt welches den alkylierten aromatischen Kohlenwasserstoff, den nicht umgesetzten aromatischen Kohlenwasserstoff und gelösten Chlorwasserstoff enthält aus der Alkylierungszone abzieht und direkt oder indirekt in Absorptionszonen einführt, in denen eine 99%ige Chlorwasserstoff-Absorption stattfindet.
ein flüssiges Alkylierungsprodukt welches den alkylierten aromatischen Kohlenwasserstoff, den nicht umgesetzten aromatischen Kohlenwasserstoff und gelösten Chlorwasserstoff enthält aus der Alkylierungszone abzieht und direkt oder indirekt in Absorptionszonen einführt, in denen eine 99%ige Chlorwasserstoff-Absorption stattfindet.
dadurch gekennzeichnet, daß man
das Chlorwasserstoff-haltige Abgas aus der Alkylierungszone in einen ersten Absorber mit
Bodentemperaturen von 20 bis 150°C und Drücken von 132 bis 18,14 br-r einleitet, dieses
von oben mit frischem aromatischen Ausgangsmaterial mit Temperaturen von 10 bis 50° C zur
selektiven Absorption in Kontakt bringt, unten aus dem Absorber den absorbierten Chlorwasserstoff
in Jie Alkylierungszone zurückführt und oben das praktisch Chlr'wasserstoff-freie
Abgas abzieht.
das flüssige Alkylierungsprodi?.'-;. aus der Alkylierungszone
in an sich bekannter Weise in einer Verdampferzone bei Temperaturen von 120 bis
170° C und Drücken von 1,67 bis 4,41 bar behandelt,
das rohe flüssige Alkylat abzieht und das
abgedampfte Chlorwasserstoff-haltige Gas mit den alkylierten aromatischen Kohlenwasserstoffen
und nicht-umgesetzten aromatischen Kohlenwasserstoffen in
einem Kühler auf Temperaturen von 107 bis 135°C abkühlt, das Kondensat ohne wesentliche
Absorption von Chlorwasserstoff in einem Gas/Flüssig-Abscheider von dem Dampfstrom
abtrennt, und
den Dampfstrom in einem zweiten Absorber bei Bodentemperaturen von 20 bis 100°C und
Drücken von 1,67 bis 4,41 bar einleitet, diesen von oben mit frii-chem aromatischen Ausgangsmaterial
mit Temperaturen von 10 bis 50°C zur selektiven Absorption in Kontakt bringt, unten
aus dem Absorber den absorbierlen Chlorwasserstoff wieder in die Alkylierungszone zurückführt
und oben den eventuell auftretenden Gas-Oberstrom abzieht.
(3)
(4)
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Alkylierung eines aromatischen Kohlenwasserstoffes durch Umsetzung
mit einem olefinischen Gas in einer Alkylicrungszone
bei Temperaturen von 80 bis 150"C und Drücken von 1,32 bis 18,14 bar in Gegenwart eines Metallchlorid-Alkylierungskatalysators.
wobei man
a) ein Chlorwasserstoff-baltiges Abgas und
b) ein flüssiges Alkylierungsprodukt, welches den alkylierten
aromatischen Kohlenwasserstoff, den nicht-umgesetzten aromatischen Kohlenwasserstoff
und gelösten Chlorwasserstoff enthält, aus der Alkylierungszone abzieht und direkt oder indirekt
in Absorptionszonen einführt, in denen eine 99%ige Chlorwasserstoff-Absorption stattfindet
ίο Bei der Alkylierung von aromatischen Kohlenwasserstoffen
mittels eines Olefins wird im allgemeinen Chlorwasserstoff oder eine Chlorwasserstoff-freisetzende
Substanz in einen Alkylierungsreaktor eingeleitet um die Alkylierung in Gang zu setzen. Aus diesem Grund
emhält das dem Alkylierungsreaktor entströmende Gas Chlorwasserstoff; die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens
kann durch eine wirksame Wiedergewinnung dieses Chlorwasserstoffs verbessert werden.
In der US-PS 35 91 650 wird ein Verfahren zur Wiedergewinnung des Chlorwasserstoffs aus dem gasförmigen
Effluent, das aus dem Alkylierungsreaktor abgezogen wird, vorgeschlagen. Danach wird der aus dem Alkylierungsprodukt
abgezogene Dampf, der Benzol und Chlorwasserstoff enthält mit dem Chlorwasserstoff-haltigen
gasförmigen Effluent kombiniert und der kombinierte Strom in einen Rückflußkühler eingeführt, wo
Benzol kondensiert und Chlorwasserstoff a«is dem Gas
absorbiert. Das kondensierte Benzol, welches absorbierten Kohlenwasserstoff enthält, wird im Kreislauf in
den Alkylierungsreaktor zurückgeleitet
Das Verfahren gemäS US-PS 35 91 650 ist jedoch nur
beschränkt anwendbar, da das für die Chlorwasserstoff-Gewinnung zur Verfügung stehende Benzol durch die
Temperatur des Alkylierungsreaktors begrenzt ist.
Außderdem enthält der abgezogene Dampf, der kondensiert und im Kreislauf dem Reaktor wieder eingeführt
wird, Alkylierungsprodukt wodurch der Gesamt-Wirkungsgrad vermindert wird.
In der Pubikation »Solubilities«. Baud I, 1958. Seite
1116. »American Chemical Society«, Washington. D. C
sind Löslichkcitsdaten von HCI in Benzo1, beschrieben.
Die Verfahren des Standes der Technik weisen eine
hohe Umweltbelastung, großen Anfall von Abfallstoffen,
starken Verbrauch von Hilfssloffen und hohe Wärmevcrlustc auf.
Demgegenüber liegt vorliegender Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Alkylierung eines aromatischen
Kohlenwasserstoffes zu liefern, das energieeffizient arbeitet, geringe oder keine Umweltbelastung
bedingt, mit hoher Ausbeute funktioniert, die Gewinnung von Wärmeenergie ermöglicht und nur geringe
Mengen an Hilfsstoffen benötigt
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Verfahren der eingangs genannten Gattung dadurch gelöst,
daß man
(1) das Chlorwasserstoff-haltige Abgas aus der Alkylierungszone in einen ersten Absorber mit Bodentempcraluren
von 20 bis 1500C und Drücken von
bo 1.32 bis 18,14 bar einleitet, dieses von oben mit frischem
aromatischen Ausgangsmaterial mit Temperaturen von 10 bis 500C zur selektiven Absorption
in Kontakt bringt, unten aus dem Absorber den absorbierten Chlorwasserstoff in die Alkylicrungszonc
zurückführt und oben das praktisch Chlorwasserstoff-freie Abgas abzieht,
(2) das flüssige Alkylierungsprodukt aus der Alkylierungszone in an sich bekannter Weise in einer Ver
dampfungszone bei Temperaturen von 120 bis 1700C und Drücken von 1,67 bis 4.41 bar behandelt,
das rohe flüssige Alkylat abzieht und das abgedampfte Chlorwasserstoff-haltige Gas mit den alkylierten
aromatischen Kohlenwasserstoffen und nicht-umgesetzten aromatischen Kohlenwasserstoffen
in
3) einem Kühler auf Temperaturen von 107 bis 135° C
abkühlt, das Kondensat ohne wesentliche Absorption von Chlorwasserstoff in einem Gas/Flüssig-Abscheider
von dem Dampfstrom abtrennt, und
4) den Dampfstrom zu einem zweiten Absorber bei Bodentemperaturen von 20 bis IDO0C und Drücken
von. 1,67 bis 4,41 bar einleitet, diesem von oben mit frischem aromatischen A.usgangsmaterial mit Temperaturen
von 10 bis 500C zur selektiven Absorption
in Kontakt bringt, unten aus dem Absorber den absorbierten Chlorwasserstoff wieder in die
Alkylierungszone zurückführt und oben den eventuell auftretenden Gas-Oberstrom abzieht.
Die Erfindung wird im folgenden näher erläutert.
Das vorliegende Verfahren beinhaltet eine verbesserte Chlorwasserstoff-Gewinnnung bei einem Alkylierungsverfahren.
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird das Chlorwasserstoff-haltige Gas, das aus einem Alkylierungsreaktor
abgezogen wurde, mit aromatischem Kohlenwasserstoff in Kontakt gebracht, der als frisches
Ausgangsmaterial für die Alkylierung verwendet werden soll, um den Chlorwasserstoff aus dem Gas zu absorbieren.
Der aromatische Kohlenwasserstoff, der absorbierten Chlorwasserstoff enthält, wird dann in den
Alkylierungsreaktor eingeführt.
Bei einem Alkylierungsverfahren kann das flüssige Alkylierungs-Effluent auch gelösten Chlorwasserstoff
enthalten. Nach der vorliegenden Erfindung wird der Chlorwasserstoff aus dem Effluent abgedampft und direkt
mit aromatischem Kohlenwasserstoff in Kontakt gebracht, der als frisches Ausgangsmaterial für das Alkylierungsverfahren
verwendet werden soll, um Chlorwasserstoff zu absorbieren. Der aromatische Kohlenwasserstoff,
welcher den aus dem vom flüssigen Produkt abgezogenen Gas gewonnenen Chlorwasserstoff absorbiert
enthält, wird dann in den Alkylierungsreaktor eingeführt.
Die Erfindung soll nun anhand der beigefügten Abbildung, die ein vereinfachtes schematisches Fließschema
einer bevorzugten Ausführungsform darstellt, näher beschrieben werden.
Das Verfahren wird bezüglich der Herstellung von Äthylbenzol durch Umsetzung von Äthylen und Benzol
näher erläutert; selbstverständlich ist das erfindungsgemäße Verfahren ganz allgemein auf der Gewinnung alkylierter
Kohlenwasserstoffe anwendbar, z. B. für die Gewinnung von Cumol durch Umsetzung von Benzol
und Propylen.
Gemäß der Abbildung wird ein Teil des frischen Benzol-Ausgangsmaterials
in Leitung 10 und frisches Äthylen-Ausgangsmaterial in Leitung 11 in eine Alkylierungszone
eingeführt, die schematisch als 12 bezeichnet wird. Das frische Äthylen wird im allgemeinen aus Raffinerie
erhalten und enthält dementsprechend auch Methan und/oder Äthan.
Die Alkylicrungszonc 12 ist durch die Leitung 13 auch
mit einem Metallhalogenid-Alkylierungskatalysator bekannter Art versehen, ν .-!tzugsweise Aluminiumchlorid;
ferner durch die Leitung 14 mit einem Aktivator oder Katalysator-Promoter, und zwar entweder Chlorwasserstoff
oder eine unter den Alkylierungsbedingungen Chlorwasserstoff liefernde Substanz, z. B. Äthylchlorid
Die Alkylierungszone 12 kann auch mit einem Absorptionsmedium für Äthylen versehen sein, vorzugsweise
ein Polyalkylbenzol, wie Polyäthylbenzol, so daß man einen innigeren Kontakt zwischen Äthylen und Benzol
erzielt.
Die Alkylierungszone wird in bekannter Weise beschrieben; da diese Bedingungen kein Teil der vorliegenden
Erfindung sind, ist eine genauere diesbezügliche Erläuterung zum vollen Verständnis der Erfindung nicht
erforderlich. So kann z. B. mit einem Aluminiumc-hlorid-Katalysator
die Alkylierung bei einer Temperatur von etwa80—150°C und einem Druck von 132 bis 18,14 bar
vorzugsweise 6.47 bis 9,22 bar durchgeführt werden.
Ein Abgas, welches Chlorwasserstoff und andere Komponenten (z. B. Methan und/oder Äthan) enthält,
die mit dem Äthylen-Ausgangsmaterial eingeführt wurden, wird au*, der Alkylierungszone 12 durch die Leitung
15 abgezogen und von unten in einevi Abgas-Absorber
ib eingeleitet. Ein Teil des ais frisches Äus^angsmateriai
für die Alkylierung benutzen Benzols wird in flüssiger Form von oben durch die Leitung 17 in den Absorber 16
eingeführt; das nach unten fallende Benzol steht im Gegenstror«?
in Kontakt mit dem aufsteigenden Abgas, wobei das Benzol selektiv Chlorwasserstoff absorbiert. Außerdem
wird das Benzol durch den direkten Kontakt mit dem Abgas vorerhitzt. Das flüssige Benzol, weiches
jo mit dem aus dem Abgas absorbierten Chlorwasserstoff angereichert ist, wird unten aus dem Absorber 16 über
die Leitung 18 abgezogen und in die Alkylierungszone 12 eingeführt.
Der Absorber 16 wird im allgemeinen bei einer Bodentemperatur von etwa 20 bis 1500C und einem Druck
von etwa 132 bis 18,14 bar betrieben. Das über die Leitung 17 eingeführte Benzol hat im allgemeinen eine
Temperatur von etwa 10 bis 50° C.
Das nun praktisch Chlorwasserstoff-freie Abgö wird aus dem Absorber 16 über die Leitung 19 abgezogen.
Außerdem kann das Abgas in der Leitung 19 mit PoIyäthylbenzon berieselt werden, um daraus Benzol zu gewinnen;
das Polyäthylbenzol, welches absorbiertes Benzol enthält, wird dann im Kreislauf in die Aifcylierungszone
12 zurückgeleitet. Falls in dem durch die Leitung !9 abgezogenen Gas noch restliche Mengen Chlorwasserstoff
enthalten sein sollten, ist eine Alkali-Berieselung erforderlich, bevor man das Gas in die Atmosphäre
entläßt.
Ein flüssiges Alkylierungsprodukt, welches Äthylbenzol enthält, wird au-, der Alkylierungszone 12 über die
Leitung 21 abgezogen und in eine Produktverdampfungszone eingeleitet, die·schematisch mit 22 bezeichnet
is:. Die Abdampfzone 22 dient zur Verdampfung des flüssigen Alkylierungsprodukts, so daß im heißen Zustand
die Menge des gelösten Chlorwasserstoffs vermindert wird. Im allgemeinen wird die Verdampfungszone 22 bei einer Temperatur von etwa 120 bis 17O0C
und einem Druck von etwa 1,67 bis 4,41 bar betrieben.
Ein rohes Alkylierungsprodukt wird aus der Verdampfungszone 22 über die Leitung 23 abgezogen und
in eine (nicht gezeigte) Produktgewinnungszone geleilet, um Äthylbenzol zu isolieren.
Der abgezogene Dampf, welcher Chlorwasserstoff, Benzol und Alkylbei.zol enthält, wird aus der Verdampfungszone
22 über die Leitung 24 abgezogen und im Kühler 31 auf eine Temperatur abgekühlt, bei der praktisch
das gesamte Athyibenzol und der größte Teil des
Benzols kondensieren, ohne daß eine wesentliche Absorption
von Chlorwasserstoff im Kondensat stattfindet. Im allgemeinen wird die Kondensation bei einer Temperatur
von etwa 107 bis 135° C durchgeführt. Die aus dem Kühler 31 abgezogenen gekühlten Ströme werden
in einen Gas/Flüssig-Abscheider 32 eingeleitet, um das Kondensat daraus abzutrennen. Das aus dem Abscheider
32 über die Leitung 33 abgezogene Kondensat wird in Leitung 23 mit dem Alkylierungsprodukt-Strom kombiniert.
Dtr aus dem Abscheider 32 über die Leitung 34 abgezogene Dampfstrom wird von unten in einen Gasabsorber
25 eingeführt.
Rin Teil des Benzols, der als frisches Ausgangsmaterial
für den Alkylierungsreaktor verwendet werden soll, wird in flüssiger Form von oben über die Leitung 26 in
den Absorber 25 geleitet, wobei das nach unten fallende Benzol Chlorwasserstoff absorbiert. Außerdem werden
e'-wa!ge Mengen Benzol und/oder Äthylbenzol im abgezogenen
Gas in der flüssigen Phase absorbiert. Ferner wird das Benzol durch den Kontakt mit dem abgezogenen
Gas vorerhitzt. Das flüssige Benzol, welches an dem aus dem abgezogenen Gas absorbierten Chlorwasserstoff
angereichert ist, wird von unten durch die Leitung 27 aus dem Absorber 25 abgezogen und in die Alkylierungszone
12 eingeführt.
Der Absorber 25 wird im allgemeinen bei Bodentemperaturen von etwa 20 bis 100° C und einem Druck von
etwa 1,67 bis 4,41 bar betrieben. Das durch die Leitung 26 eingeführte Benzol hat im allgemeinen eine Temperatur
von etwa 10 bis 50° C.
Im allgemeinen gibt es beim Absorber 25 keinen Gas-Oberstrom. Gegebenenfalls kann dieser aus dem Absorber
25 über die Leitung 28 abgezogen werden. Außerdem kann das Abgas — wie bereits im Hinblick auf den
Absorber 16 beschrieben — mit Polyäthylbenzol berieselt werden, um daraus Benzol zu gewinnen; gegebenenfalls
kann der Absorber 16 einer weiteren Berieselung unterworfen werden, um restlichen Chlorwasserstoff
zu entfernen, bevor man das Gas in die Atmosphäre entläßt.
]e nach den Bedingungen beim Absorber 16 und 25 kann selbstverständlich über die Leitung 10 gar kein
Benzol-Ausgangsmaterial eingeleitet werden, weil das gesamte Benzol-Ausgangsmaterial in dem Absorber
verbraucht wurde.
Weiterhin kann in einigen Fällen (insbesondere wenn sich nur eine kleine Menge abgezogenes Gas in Leitung
15 befindet) einer der Absorber eliminiert werden, wobei das Gas in Leitung 15 und 34 in einen einzigen
Absorber eingeführt -.-erden, in weichem Chlorwasserstoff
durch direkten Kontakt mit aromatischem Kohlenwasserstoff-Ausgangsmaterial daraus absorbiert wird.
Der besondere Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß durch die wirksame Wiedergewinnung
des Chlorwasserstoffes Einsparungen bei den erforderlichen Materialien sowie bei der Behandlung des
Chlorwasserstoff-Abwasserstromes erreicht werden.
Weitere Einsparungen resultieren aus der Vorerhitzung des Benzol-Ausgangsmaterials bei der Chlorwasserstoff-Gewinnung.
Im folgenden Beispiel ist die Erfindung näher erläutert.
Wenn nicht anders angegeben, beziehen sich alle Teile
und Prozentzahlen auf das Gewicht.
2700 kg/h Abgas in Leitung 15 (mit einem Gehalt von 36 kg/h Chlorwasserstoff) werden in einen gepuckten
Absorber 16 mit innerem Durchmesser 0,61 m geleitet, der mit einer Bodentemperatur von I40°C und einem
Druck von 10,1 bar betrieben wird. Über die Leitung 17
leitet man 5500 kg/h Benzol bei Raumtemperatur ein. Chlorwasserstoff-Wiedergewinnung = 99%.
ίο Der Dampf in Leitung 24 besieht aus 61 kg/h Chlorwasserstoff
10 000 kg/h und 4100 kg/h Äthylbenzol·, er wird im Kühler 31 auf 130"C abgekühlt, so daß 75% des
Benzols und 95% des Äthylbenzols kondensieren, wobei das Kondensat 5,9 kg/h Chlorwasserstoff enthüll. Der
'1S Dampf in Leitung 34 (mit einem Gehalt von 55 kg/h
Chlorwasserstoff) wird in einen gepackten Absorber 25 mit innerem Durchmesser 0,91 m eingeleitet, der mit
einem Druck von 2,7 bar und einer Bodentemperatur von 77"C betrieben wird. Dann leitet man über die Leitung
26 bei Raumtemperatur 18 000 kg/h Benzol in den Absorber 25;Chlorwasserstoff-Absorption 99%.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (1)
- Patentanspruch:Verfahren zur Alkylierung eines aromatischen Kohlenwasserstoffes durch Umsetzung mit einem olefinischen Gas in einer Alkylierungszone bei Temperaturen von 80 bis 150° C und Drücken von 132 bis 18,14 bar in Gegenwart eines Metallchlorid-AI-kylierungskatalysators, wobei man
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| US423902A US3899545A (en) | 1973-12-12 | 1973-12-12 | Recovery of hydrogen chloride in an alkylation process |
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