184656. lajstromszámú szabadalom • Eljárás xilol kis nyomású, gőzfázisú izomerizálására
1 184 656 2 A katalizátor öregedését célszerűen az izomerizálóba belépő táp etil-benzol-tartalmának konverzióval kapcsolatos aktivitásán észlelhetjük. E konverzió eredménye a benzol, a C,+ -aromások és a könnyű szénhidrogének termelése, valószínűleg annak következtében, hogy az etil-benzol benzollá és dietil-benzollá diszproporcionálódik és a metil-etil-benzolhoz hasonló melléktermék keletkezése közben xilollá alkileződik át. Jóllehet megállapításunk szerint a xilolveszteség az etil-benzol konverzió függvénye, nyilvánvaló, hogy a találmány szerinti eljárás katalizátorai sokkal hatékonyabban mozdítják elő az etilbenzol intermolekuláris alkilcsoport-átvitelét (bimolekuláris átalkileződés), mint a xilol hasonló reakcióit. Előnyösen a katalizátor öregedését a hőmérséklet emelésével ellensúlyozzuk, amiáltal az etil-benzol konverziót lényegében állandó értéken tartjuk. így például egy többhónapos, megszakítás nélküli üzemmenetét 260—190 °C (500—550 F°) hőmérsékleten indíthatunk, amikoris a xilol izomerizálódás kb. 100%-osan közelíti meg az egyensúlyi értéket, a xilolveszteség igen csekély, az etil-benzol konverziót pedig olyan szinten tartjuk, hogy a vegyület koncentrációja a visszakeringtetett izomerizátumban megegyezzék a táp koncentrációjával. Amint azután a katalizátor öregszik, a hőmérsékletet annyira emeljük, hogy az etil-benzol konverzió állandó maradjon. A xilolok izomerizálódása tartja a xilolok közötti egyensúlyi értékek közel 100%-os megközelítését és megmarad a más vegyületekké történő xilol-átalakulás csekély mértéke is. Általában amikor a reakció hőmérséklete elérte a 400 °C (750 F°) körüli értéket, célszerű az üzemet a katalizátor regenerálása céljából leállítani. A találmány szerinti eljárásban alkalmazható nyomás — a nyolcszénatomos szénhidrogének parciális nyomását tekintve — legfeljebb 7 att, előnyösen 3,5 att. Általában a legelőnyösebbnek azt tartjuk, ha az üzemi nyomás a berendezés által megengedett mértékben a lehető legjobban megközelíti az 1 atm-át. Összehasonlítás céljából a következőkben egy, a találmány oltalmi körén kívül eső eljárás adatait ismertetjük, amelynek feltételei azonban nem állnak messze a találmány szerinti eljárás körülményeitől, nevezetesen egy hidrogénező/dehidrogénező aktivitású fém nikkelt tartalmazó katalizátorral 14 att nyomáson végrehajtott izomerizálásét írunk le. Az itt alkalmazott katalizátor 65 súly% NiHZSM—5 jelzésű katalizátor volt, 35 súly% alumínium-oxid ágyazó anyagban. A táp összetétele a következő: Etil-benzol (EB) p-xilol m-xilol o-xilol 17,2 súly% 10,7 súly% 65,6 súly % 6,5 súly% 100,0 súly% A fenti összetételből látható, hogy olyan elegyről van szó, amelyből bizonyos mennyiségű p- és o-xilolt eltávolítottak. A reakciókörülményeket, a keverék-katalizátor szemcsékre vonatkozóan kiszámított térsebességgel és a reakció eredményeivel együtt, az 1. sz. táblázatban foglaltuk össze. Hőmérséklet °C 1. táblázat 342 342 342 342 342 3F°) (649) (649) (649) (649) (649) Nyomás, att 14,2 14,35 14,35 14,35 14,35 Térsebesség, kg/kg X ó 12 12 12 12 12 H2/HC (szénhidrogén) 0 0 0 0 0 Anyagmérleg 98,7 99,4 100,4 100,4 99,5 Üzemmenetidő, óra 66,5 138,8 162,8 258,8 282,8 Termékeloszlás, Ci—C5 Benzol súlyszázalékokban Nyomok Nyomok Nyomok 1,4 1,0 0,8 0,5 0,4 Toluol 0,7 0,4 0,3 0,2 0,1 Etil-benzol 13,0 13,5 14,5 15,6 15,7 p—Xilol 19,8 20,5 20,4 19,4 19,3 o-Xilol 15,9 14,6 14,3 11,6 10,7 m-Xiiol 46,6 48,0 48,1 51,7 50,9 C, aromások 0,4 0,3 0,2 0,1 0,1 C,0 aromások 2,1 1,6 1,5 0,8 0,9 Ci, + aromások 0,2 0,04 0,04 Nyomok Nyomok Xilolok, súly% p-Xilol 24,1 24,7 24,6 23,4 23,3 o-Xilol 19,3 17,6 17,2 14,0 12,9' m-Xi'ol 56,6 57,7 58,1 62,5 63,8 Etil-benzol konverzió, s% 24,4 21,5 15,7 9,3 8,7 Xilolveszteség, súly% 0,5 +0,3 0,1 0,1 +0,1 Habár a p-xilol koncentrációnak az egyensúlyhoz közeli értéke a tizenkétnapos üzemmenet alatt meglehetősen állandó marad, az o-xilol hozam komoly mértékben 35 esik vissza, az etil-benzol konverzió pedig állandó hőmérsékleten több mint 64%-kai csökken. Várható tehát, hogy a nyomás további csökkenésével a művelet hatásfoka a ZSM—5 jelzésű katalizátoron gőzfázisban végrehajtott nagynyomású izomerizálással egybevetve tovább 4Q romlix. Az alábbiakban a találmány szerinti kisnyomású xilol izomé rizáló eljárás és a hagyományos szilícium-oxid/alumínium-oxid katalizátoros eljárás jellemző eljárási körülményeit, üzemi paramétereit és hozamait hasonlít- 45 juk össze. Eljárási, üzemi vizsonyok 50 Nyomás, att Térsebesség, kg/kgxó (WHSV) Hőmérséklet, °C (F°) 55 Teljesítmény adatok Ciklusidő, nap p-Xilol egyensúly megközelítése, % gg Végst hozam, súly% C5 --Benzol és toluol p-Xilol C9+a romások Si/Al 65% ZSM—5 ■ 35% A1203 1,75 1,75 1 5 427-482 288-399 (800-900) (550-750) 24 >180 80 100 2,1 0,2 9,8 2,7 75,7 93,2 12,4 3,9 100,0 100.0 65
