179992. lajstromszámú szabadalom • Eljárás benzol és metilbenzolok előállítására
3 179992 4 irreverzíbilis veszteségeket szenved (ún. öregedés). A többszöri regenerálás miatt a gyártási folyamat lelassul, lényegesen csökken az évi termelékenység és nő a katalizátor-felhasználás. A találmány feladatául tűztük ki a felsorolt hátrányok kiküszöbölését és ezzel összhangban olyan benzol és metilbenzpl előállítási eljárás kifejlesztését, amellyel a végtermékeket nagyobb kitermeléssel és egyszerűbb technológiával állíthatjuk elő. A feladat megoldására eljárást dolgoztunk ki benzol és metilbenzolok előállítására toluol 350—500 °C hőmérsékleten, 1—50 at közötti nyomáson történő átalakításával granulált zeolit-katalizátor jelenlétében 10—35 súly% benzolt és 10—20,5 súly% xilolt tartalmazó (1) reakcióelegy képződése mellett és ezt követően ebből a reakcióelegyből a benzol és xilolok leválasztásával, mimellett a xilolokat a már megadott körülmények mellett 14—30 sú\y% toluolt és 15—25 súly% trimetilbenzolt tartalmazó (2) reakcióelegy képződése közben alakítjuk át, majd ebből az elegyből a toluol és trimetilbenzolok elválasztásával és ez utóbbinak a már megadott körülmények mellett való átalakításával 15— 25 súly% xilolt és 20—30 súly% tetrametilbenzolt tartalmazó (3) reakcióelegy képződése közben, és ezt követően ebből az elegyből a xilolok és tetrametilbenzolok elválasztásával. A találmány értelmében granulált zeolit-katalizátorként olyan katalizátort alkalmazunk, amely a periódusos rendszer II. csoportjába tartozó fémek, előnyösen kalcium-, magnézium-, cink- vagy kadmium 5—30%-os elméleti kicserélődési fokú kationjait, 6—22%-os elméleti kicserélődési fokú hidrogéniont, valamint a periódusos rendszer III. csoportjába tartozó fémek 20— 80%-os elméleti kicserélődési fokú kationjait, előnyösen aluminium-, ittrium-, lantán-, cérium-, prazeodimium-, szamárium- vagy neodimiumiont és/vagy a periódusos rendszer IV. periódusába tartozó átmeneti fémek 24—73%-os kicserélődési fokú kationjait, előnyösen króm-, mangán-, vas-, kobalt vagy níkkeliont tartalmazza. A találmány szerinti katalizátor alkalmazásával biztosítható, hogy a katalizátor nagy aktivitást (70— 95%-os kitermelés) fejtsen ki a metilbenzolok diszproporciója során. A periódusos rendszer II. csoportjába tartozó fémkationok jelenléte megakadályozza, hogy a periódusos rendszer III. csoportjába tartozó fémek, valamint a periódusos rendszer IV. periódusába tartozó átmeneti fémek kationjai a zeolit kristályrácsának reagensek számára hozzáférhetetlen helyeire vándoroljanak és ennek következtében csökken a katalizátor öregedése és nő az élettartama. A találmány szerinti eljárás termelékenységének növelése és a katalizátor elhasználódási koefficiensének csökkentése céljából a toluol, xilol, valamint trimetilbenzolok átalakítását gáz atmoszférában, például nitrogén vagy hidrogén atmoszférában végezzük 1 : 1—10 toluol vagy metilbenzol/gáz mólarány mellett. A találmány szerinti eljárás során lényegesen csökken a kokszlerakódás a katalizátorban és ezáltal a katalizátor hoszszabb ideig üzemeltethető regenerálás nélkül. A xilolok lehetőleg teljes átalakítása céljából az (1) reakcióelegyből elválasztott xilolok közül a meta-xilolt rektifikálással elkülönítjük, majd azután 350—500 °C közötti hőmérsékleten 1—50 at nyomáson granulált zeolit-katalizátor jelenlétében, amely a periódusos rendszer II. csoportjába tartozó fémek 5—30%-os elméleti kicserélődési fokú kationjait, előnyösen kalcium-, magnézium-, cink- vagy kadmiumiont, 6—22%-os elméleti kicserélődési fokú hidrogéniont, valamint a periódusos rendszer III. csoportjába tartozó fémek 20—80%-os elméleti kicserélődési fokú kationjait, előnyösen alumínium-, ittrium-, lantán-, cérium-, prazeodimium-, szamárium- vagy neodimiumiont és/vagy a periódusos rendszer IV. periódusába tartozó átmeneti fémek 24— 73%-os kicserélődési fokú kationjait, előnyösen króm-, mangán-, vas-, kobalt- vagy nikkeliont tartalmazza, trimetilbenzolokat tartalmazó reakcióelegy képződése közben tovább reagáltatjuk. A választott katalizátor felhasználásának köszönhető, hogy a toluol illetve az ezt követő lépésekben a xilol és a trimetilbenzolok (pszeudokumol, mezitilén és hemimellitol) 40—55%-a alakul át a találmány szerinti eljárás során diszproporcionált termékekké, ami a kémiai egyensúly (az elméleti kitermelés) 70—95%-ának felel meg. A katalizátort folyamatosan nappal és éjjel vizsgálva, nagyüzemi kísérletek alapján azt találtuk, hogy 1000 órás üzem során (minden frakcióra vonatkozik) a katalizátor aktivitása észrevehetően nem csökkent. A katalizátort anélkül, hogy a reaktorból eltávolítottuk volna 1 évig üzemeltettük; ezalatt eredeti aktivitását nem vesztette el. A katalizátort nem kellett gyakran cserélni, regenerálni, az eljárást a katalizátor cseréje miatt nem kellett leállítani. A találmány szerinti eljárást az alábbiak szerint hajtjuk végre: Toluolt 350—500 C közötti hőmérsékleten, 1—50 at nyomáson granulált zeolit-katalizátor jelenlétében átfolyásos reaktoron vezetünk keresztül. Az átalakítás sorár: olyan (1) reakcióelegyet kapunk, amely benzolt, toluolt és xilolokat tartalmaz. E vegyületeket az elegyből ismert módon, például rektifikálással elválasztjuk. Az elválasztott benzol kereskedelmi termék. A toluolt a toluol átalakítási lépéséhez vezetjük vissza és az elválasztott xilolokat — amelyek egyensúlyi állapotban levő izomer elegyet képeznek — a már megadott körülmények között (350—500 °C, 1—50 at nyomás) egy másik átfolyásos reaktoron vezetjük keresztül. Az átalakítás eredményeként olyan (2) reakcióelegyet kapunk, amely toluolt, trimetilbenzolt, valamint xilolt tartalmaz, amelyeket elválasztunk. Az elválasztott toluolt a toluol átalakítási lépéséhez vezetjük vissza. A xilolokat a xilol átalakítási szakaszához vezetjük vissza, míg a trimetilbenzolokat a már megadott körülmények mellett (350—500 °C, 1—50 at) alakújuk át. A trimetilbenzolok átalakításával a (3) reakcióelegyet kapjuk, amely xilolokat, tetrametilbenzolokat, valamint trimetilbenzolokat tartalmaz. Ezeket a termékeket önmagában ismert módon választjuk el. A xilolokat a xilolok átalakítási lépéséhez és a trimetilbenzolokat a trimetilbenzolok átalakítási lépéséhez vezetjük vissza. A tetrametilbenzolokból, amelyek egyensúlyi helyzetben levő izomer elegyet képeznek, a durolt (1,2,4,5-tetrnmetilbenzol) például kristályosítással választjuk el. Szükséges esetben a találmány szerinti eljárásba önmagában ismert elválasztást iktatunk be, amikor is xilolokból és trimetilbenzolokból olyan értékes termékeket választunk le, mint orto- és para-xilol, pszeudokumol valamint mezitilén. Az értéktelenebb meta-xilol trimeiilbenzollá és tetrametilbenzollá dolgozható fel. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
