184656. lajstromszámú szabadalom • Eljárás xilol kis nyomású, gőzfázisú izomerizálására
1 2 184 656 A ZSM—5 katalizátor hatékonysága a kisnyomású xilol izomerizálásában a kevésbé szigorú üzemi körülmények között, a regenerálások közötti lényegesen hosszabb ciklusokban, az egyensúlyi állapot jobb megközelítésében és a nagyobb p-xilol-hozamban mutatkozik meg. Ezen előnyök eredménye a nagyobb hozam, az üzem nagyobb teljesítőképessége és a kisebb energiafelhasználás, valamint közműigény. Emellett — amint arra már rámutattunk — a találmány szerinti eljárás nagy etil-benzol konverziófokokat biztosít, miközben igen kicsi a más termékekké történő átalakulás következtében fellépő xilolveszteség, szemben az etil-benzol xilolokkal alkotott elegyeiben szilícium-oxid/alumínium-oxid katalizátorokon végrehajtott konverzióinak nagy xilolveszteségeivel. A két katalizátornak az etil-benzol és a xilolok konverziójával kapcsolatos aktivitása a várakozásnak megfelelően párhuzamos ugyan, a két aktivitás aránya viszont igen különböző. Ha szilícium-oxid/alumínium-oxid katalizátorral dolgozunk, ahhoz, hogy túlzott etil-benzol felhalmozódás nélkül a 75% körüli, elfogadható xilol-kitermelést állandósítsunk, a tápkeveréket költséges desztillációnak kell alávetni, annak érdekében, hogy az etil-benzol koncentrációt 5%-ra vagy ez alá csökkentsük. Ha viszont ZSM—5 katalizátorral dolgozunk, nagy etil-benzol táp koncentrációkat konvertálhatunk, miközben a xilolok több mint 90%-át pxilol alakjában kaphatjuk meg. A találmány szerinti eljárást két kísérleti üzemmenetben ellenőriztük. A berendezés három, sorbakapcsolt szemiadiabatikus reaktort tartalmazott, amelyek közül azonban csak az egyik reaktort láttuk el katalizátor töltettel (40 cm3 töltet). Az egyik kísérlet során a 35 súly% alumínium-oxidba ágyazott kis kristályos (0,05 mikron) HZSM—5 katalizátoron történő üzemmenetet értékeltük, míg a másikon nagy (0,5 mikron) kristályos HZSM—5 katalizátort alkalmaztunk. A kísérleti viszonyokat a 2. sz. táblázatban foglaltuk össze. 2. táblázat A kísérletek körülményeinek összefoglalása Üzemkísérlet, üzemmenet száma 1 2 Technológiai feltételek Nyomás, att 1,75 1,75 Térsebesség, kg/kg xó (WHSV) 5-7,5 5-8,5 Hőmérséklet, °C 288-332 288-382 (F°) (550-630) (550-720) H2/HC, mól H2/mól szénh. táp 0 0 Etil-benzol konverziófok, % 7,5-30 25 Etil-benzol a tápban, súly% 6,9-15,1 20,2-20,5 Üzemidő, nap 73 180 Állapot befejezett folytatódott A tápelegy összetételeket a 3. sz. táblázatban mutatjuk be. Az 1. kísérlet első adagjától eltekintve, a xilolok megoszlása a p-xilolra vonatkoztatva az egyensúlyi alatti, míg az orto és a méta izomerekre vonatkoztatva az egyensúlyi fölötti koncentrációkat mutat. Ez a megoszlás az ipari üzemben elérhetőnek felel meg, amikor a p-xilol az előállított egyedüli izomer. Az etil-benzol koncentráció a 6,9 s% és a 20,5 s% között változott. Az alacsonyabb érték azt az esetet képviseli, amikor bizonyos mennyiségű etil-benzolt desztilláció útján még a ciklusba történő belépés előtt eltávolítunk. A nagyobb koncentrálj ció értékek azt az esetet mutatják, amikor a betáplált elegy a szokásos reformáló üzemből származó C8 aromás frakcióban jelenlevő etil-benzol teljes mennyiségét tartalmazza. A berendezésbe való bevezetés előtt a cseppfolyós táp IQ teljes mennyiségét aktivált alumínium-oxid ágyon szivattyúztuk át. E lépéssel eltávolítjuk az oxidált szénhidrogéneket, például a peroxidokat. A laboratóriumban keveréssel előállított tápok nyomnyi mennyiségekben tartalmazzák ezeket az alkotókat, minthogy a táp előké^ g szíté se során óhatatlanul érintkezik a levegővel. Az ipari üzemekben ez általában nem fordul elő, ezért az alumínium-oxid ágyon való átszivattyúzásra nincs szükség. A nyomás fenntartása érdekében kis mennyiségű nit- 20 rogént (kb. 0,2 mól/mól szénhidrogénnel egyenértékű mennyiséget) tápláltunk a berendezésbe. Az első üzemkísérlet teljes ideje alatt és a második kísérlet első 48 napjában a nitrogént a cseppfolyós táphoz kevertük és azzal együtt vezettük át a katalizátoron. Ezt követően vi- 25 szont a nitrogént a berendezés végén (a visszacsapószelep e lőtt) vezettük be és így a katalizátor ágyat megkerültük. A találmány szerinti új eljárásra jellemző kis gáztermelés ezen öblítő gázáram alkalmazása nélkül ugyanis nehézzé tenné, hogy a berendezést állandó nyo- 30 máson üzemeltessük és jellemző gázmintákat kaphassunk. 3. táblázat Tápi ’legy-összetétel Üzemmenet, kísérlet száma Adajjelzés A B C D E F G 40 Üzemidő, nap 0-16 17-52 53-73 0,32 33-48' 49-102 103-Ősze tétel, súly % c6 +pon* 0,3 0,0 0,1 0,0 0,0 0,0 0,0 Benzol 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 45 Toluol 0,9 0,1 0,3 0,0 0,1 0,1 0,0 Etil-benzol 6,9 15,1 14,1 20,3 20,5 20,5 20,2 Xilolok—para 10,3 9,1 9,2 8,4 8,6 8,7 9,0 —meta 63,0 54,6 54,9 50,6 50,8 50,7 50,8 —orto 18,6 21,1 21,0 20,4 20,0 20,0 20,0 50 C9 + aromások 0,0 0,0 0,4 0,3 0,0 0,0 0,0 100,01 100,0100,0100,0100,0100,0100,0 A xüolfrakció összetétele, súly% p-xilol 11,2 10,7 10,8 10,6 10,8 10,9 11,3 m-xlol 68,6 64,4 64,5 63,7 64,0 63,9 63,7 o—xilol 20,2 24,9 24.7 25,7 25,2 25,2 25,0 100,0100,0100,0100,0100,0100,0100,0 g0 * — paraffinok, olefinek, naftének A találmány szerinti eljárást a 2. sz. kísérletben alkalmazott katalizátorral több mint 6 hónapon át ellenőriztük és értékeltük, 1,75 att nyomáson, 25%-os etil-benzol konverzióval és 5—8,5 kg/kg X ó térsebességgel (WHSV). 65 Ez a térsebesség a keverékkatalizátor mennyiségére vo7
