Yetilbenzol i stirol

  • 19 марта 2012 г.
  • 1295 Слова
Этилбензол
Этилбензол (ЭБ) и стирол – такие же «родственники», как кумол и фенол. Единственный целью производства этилбензола является его последующее превращение в стирол; его судьба тесно связана с использованием стирола. Большую часть ЭБ получают алкилированием бензола этиленом, как показано на рис.8.1.

Небольшое количество ЭБ присутствует в сырой нефти, а также получается в процессекаталитического риформинга. Возможно, вы помните из главы 3,что разница между температурами кипения ЭБ и пара - ксилола составляет всего примерно 2˚С. Как вследствие, для их разделения требуются сверхмощная ректификационная колонна. На языке инженеров, она должна иметь около 300 теоретических тарелок, высота ее должна быть порядка
200 футов (60м), и даже в этом случае для разделения необходим высокийкоэффициент орошения. Все это нужно потому, что для производства стирола требуется достаточно чистый этил-бензол.
Химические реакции
Алкилирование бензола известно давно. Французский химик Шарль Фридель и его американский партнер Джеймс Крафтс в 1877г. Случайно натолкнулись (почти буквально) на технологию алкилирования бензола хлорпентаном (С₅Н₁₁СI).Ключевым фактором было использование металлическогокатализатора, в данном случае алюминия. Эта реакция получила их имя, и сейчас реакция Фриделя –Крафтса является классической и служит основным методом алкилирования бензола этиленом для получения ЭБ.
Однако у реакции Фриделя –Крафтса имеется один существенный недостаток: она не останавливается на стадии моно-замещения. Дело в том, что катализатор работает настолько хорошо, что бензол присоединяет две ,три и более молекулы этилена ,образуя диэтилбензол ,триэтилбензол и высшие полиэтилбензолы.С химической точки зрения проблема заключается в том, что алкилирование этилбензола провести проще ,нежели алкилирование бензола. Один из способов контроля реакции – проводить ее присутствии большого избытка бензола. Когда молекула этилена соседствует с одной молекулой этилбензола и двадцатью молекуламибензола, вероятность того, что она прореагирует с бензолом, окажется выше , даже несмотря на то что реакция с ЭБ предпочительнее.
Другой группой управляемых переменных являются условия реакции. При определенных температурах и давлении будет осуществляться преимущественно ( хотя не исключительно) алкилирование бензола, а не ЭБ. Более того, условия могут быть подобраны таким образом, что ди- итриэтилбензолы будут отдавать этильные группы молекулам бензола с образованием ЭБ. Этот процесс называется переалкилированием, и он также показан на рис.8.2.

Технологическая схема
Алкилирование бензола этиленом осуществляется в промышленности либо в жидком , либо в парообразном состоянии. Традиционным является жидкофазный процесс. В качестве катализатора используют безводный хлорид алюминия. При температуре300-400 ˚F(150-200˚C) и давлении 60-100psi (4-7атм) продолжительность реакции составляет около 30мин, поэтому реактор должен быть достаточно велик пребывания в нем веществ. При более высокой температуре алкилирование полностью гомогенно (это значит, что оно полностью происходит в одной фазе – жидкой или паровой), и в этом случае требуется меньше катализатора. Так как отработанный катализатор –хлорид алюминия, как и многие другие отработанные катализаторы, постоянно создает проблему утилизации, то более высокие затраты энергии оказались вполне приемлемой платой за снижение масштабов этой проблемы.

Иногда для ускорения процесса добавляют промотор – хлор-этан. Роль промотора состоит в том ,что он действует на катализатор ( хлорид алюминия), а не на реагенты. Образно говоря, это то же самое, что дать руководителю премию,- он лично не сделает больше работы , но добьется, чтобы другие работали лучше.
Эфлюент, выходящий из реактора, охлаждают и обрабатывают щелочью (гидроксидом натрия) и водой для удаления катализатора. После этого очищенный поток содержит около 35% непрореагировавшего бензола, 50% ЭБ, 15% полиэтилбензола ( ПЭБ) и небольшое...
tracking img