179992. lajstromszámú szabadalom • Eljárás benzol és metilbenzolok előállítására
5 179992 6 A toluol, xilolok és trimetilbenzolok átalakítását célszerűen gáz, például nitrogén vagy hidrogén jelenlétében végezzük a mindenkori komponensnek és gáznak 1 : 1—10 mólaránya mellett. Mint a fentiekben rámutattunk, az Írtért gáz jelenlétében végrehajtott átalakítás lehetővé teszi, hogy a katalizátoron csökkenjen a koksz lerakódása és ezáltal a katalizátor stabilitása lényegesen nőjön. A példákban alkalmazott ritkaföldfémsók a könnyű lantanidák, azaz a cézium, lantán, szamárium, prazeodimium és neodimium kationjainak keverékét tartalmazzák. A találmányt az alábbi példák kapcsán szemléltetjük: 1. példa 70 súly% NaY típusú zeolitból, amelyben az Si02 : A1203 mólarány 4,7 és 30 súly% alumíniumhidröxidból álló granulátumokat, 10%-os vizes kalciumklorid oldattal kezelünk, majd vízzel mossuk, 120 °C hőmérsékleten szárítjuk és légáramban 550 °C-on izzítjuk. Ezután a zeolitot ritkaföldfém-klorid és ammóniumklorid keverékéből készített 10%-os vizes oldattal kezeljük, majd mossuk, szárítjuk és izzítjuk a már megadott körülmények mellett. A kapott katalizátorban a kalciumionra való kicserélődési fok 5°/0, hidrogénre 10%, ritka földfémre 80%. Az így elkészített katalizátorból 1 litert (0,65 kg) adiabatikus reaktorba viszünk. A reaktoron 0,5 ó-1 térfogati sebességgel toluolt vezetünk keresztül. A toluolt 450 °C-on, 15 at nyomáson hidrogén jelenlétében vezetjük át a reaktoron. A toluol/hidrogén mólarány 1 : 5. Fenti eljárással olyan reakcióelegyet kapunk, amely 10—35% benzolt és 10—15% xjlolt tartalmaz, mimellett a xilolok egyensúlyi helyzetben levő izomer elegye! képeznek. A toluol a katalizátor 500 Óra folyamatos üzeme mellett 45—55%-ban alakul át diszproporciós termékké (lényegében benzollá és xilolokká), ami az elméleti kitermelés 77—93%-ának felel meg. A hidrogénezett termékek kitermelése az 1%-ot nem haladja meg. A kapott reakcióelegyet reklifikáljuk, amikor is elválasztjuk a benzolt, para-, meta- valamint ortoxilolt. 2. példa Az elválasztott meta-xilolt az 1. példában leírtakkal analóg módon ugyanazon, azonban előzőleg regenerált katalizátoron alakítjuk át. A katalizátort úgy regeneráljuk, hogy azon nitrogén és levegő elegyét vezetjük át. A reaktoron meta-xilol és hidrogén elegyét vezetjük át 1 : 5 mólarány és 0,5 ó-1 meta-xilol térfogati sebesség mellett, 400 °C hőmérsékleten, 30 at nyomáson. A reakció során olyan reakcióelegyet kapunk, amely 20— 30% toluolt és 15—20% trimetilbenzolt tartalmaz. A meta-xilol összes átalakulása 700 órás folyamatos katalizátorüzem mellett 75 —85% (az elméleti kitermelés 80—95%-a), ebből a diszproporciós termékké való átalakulás 45—55% (az elméleti kitermelés 80—90%-a). 20—30% nieta-xilil orto- és para-xilollá izomerizálódik. A reakcióelegyet rektifikáljuk és a trimetilbenzolt elválasztjuk. 3. példa A reaktoron, amelyben 1 liter (0,65 kg) 1. példa szerint előállított és előzőleg 252Ö órán át a toluol átalakítása során folyamatosan üzemeltetett katalizátort (a katalizátor alkalmazása előtt regeneráltuk) helyezünk, 0,5 ó“1 térfogati sebességgel xilol-elegyet vezetünk át, amely az 1. példa szerint kapott izomerekből, azaz 24% p; ra-xilolból, 53% meta-xilolból és 23% orto-xilolből áll. A xilol-elegyet 425 °C-on, 30 at nyomáson hidrogéngázt tartalmazó reaktoron vezetjük át. A xilol/hidrogén mólarány 1:5. Ezáltal olyan reakcióelegyet kapunk, amely ÍQ—27% toluolt és 19—21% trimetilbenzolt tartalmaz. A xilolok a katalizátor 1000 órás folyamatos üzeme alatt 45— 55%-ban (áz elméleti kitermelés 75—90%-a) alakulnak át diszproporciós termékké. A reakcióelegyet a rektifikáló kolonnán választjuk el. Ily módoii toluolt, xilolok; t és trirhétilbénZolokat kapunk. 1. példa A 3. példában leírtakkal analóg módon elválasztott kb. 95% trimetilbenzolt (pszeudokumol, mézitilén és hemimellitol) tartalmazó elegyet 0,5 ó~1 térfogati sebességgel az 1. példában leírt katalizátoron vezetjük át. Előzőleg a katalizátort kb. 4000 órán át toluol- és xilolfrikciók átalakításánál folyamatosan üzemeltettük. A katalizátort alkalmazása előtt regeneráljuk oly módon, hogy azon nitrogén és levégő elegyét vezetjük át. A trimetilbertzol-elcgy átalakítását hidrogén jelenlétében 400 °C hőmérsékleten, 15 at nyomáson végezzük. A trim etilbenzol—hidrogén mólarány 1 : 5. A trimetilbenzol diszproporciós termékké való átalakulása 700 órás katalizátor üzem mellett 50—55%. A reakcióelegy 18— 22% xilolt és 27—30% trimetilbenzolt (pszeudokumol, mézitilén és hemimellitol termodinamikai egyensúlyban levő keveréke) tartalmaz. A tetrametiíbénzol-elegy 8— 10% durolt, 15—18% izodurolt és 3—5% pregnitolt tartalmaz. A durolt a tétranietilbenzol elegyből kristályosítással választjuk el. 5. példa A granulált zeolitot az 1. példában leírtakkal analóg módon állítjuk elő, azzal a különbséggel, hogy a granulált anyagot 8%-os vizes kalciumklorid oldattal és azután ritkaföldfém-klorid és ammóniumklorid 5%-os vizes oldatának keverékével kezdjük. A kapott katalizátor kalciumra vonatkoztatott kicserélődési foka 20%, ritkaföldfémre 60% és hidrogénre 15%. Az elkészített katalizátorból 1 litert (0,75 kg) adiabatikus reaktorba viszünk. A reaktoron toluol és hidrogén elegyét vezetjük át 1 : 10 mólarányban, 0,5 ó_I toluol térfogati sebességgel 400 °C hőmérsékleten, 50 at nyomáson. A toluol 800 órás folyamatos katalizátor üzemeltetés mellett regenerálás nélkül 40—52%-ban alakul át diszproporciós termékké (lényegében benzollá és xiíellá). 800 órás folyamatos üzemeltetés után a katalizátort regeneráljuk oly módon, hegy azon nitrogén és lebegő elegyét vezetjük át. A regenerált katalizátoron 350 °C hőmérsékleten különben azonos körülmények mellett egyensúlyi állapotban levő xilolelegyet vezetünk 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 3
