Результат интеллектуальной деятельности: Способ получения гидропероксида этилбензола

Изобретение относится к нефтехимической промышленности, в частности к получению гидропероксида этилбензола (ГПЭБ) в процессе совместного получения стирола и оксида пропилена гидропероксидным методом. Более конкретно, оно относится к первой стадии этого процесса, на которой вырабатывают ГПЭБ жидкофазным окислением этилбензола молекулярным кислородом воздуха.

Известно, что гидропероксиды алкилароматических углеводородов получают окислением соответствующего углеводорода при повышенной температуре в присутствии, в большинстве случаев, щелочных добавок и инициатора окисления с последующим выделением целевого продукта известными приемами, см. Эмануэль Н.М., Гал Д.Р. Окисление этилбензола. М.: Наука, 1984. С. 186.

Недостатком является невысокая скорость окисления этилбензола и селективность образования гидропероксида.

Известен способ получения гидропероксида этилбензола жидкофазным каталитическим окислением этилбензола кислородсодержащим газом при повышенной температуре, в котором в качестве катализатора используют смесь соединений металлов постоянной валентности 1а и/или 2а групп 3-го и/или 4-го периодов и переменной валентности 7в и/или 8в групп 4-го периода Периодической системы Менделеева, взятых в суммарном количестве в расчете на металл 0,0001-0,0030 мас. % при суммарном весовом соотношении металлов постоянной валентности к металлам переменной валентности, равном 300-1:1-100.

Преимущественное выполнение способа, когда используют катализатор, предварительно обработанный при температуре 0-150°С кислород- и/или азотсодержащим органическим соединением, и/или перекисным соединением, и/или кислородом, и/или озоном;

когда в качестве кислородсодержащих органических соединений используют органическую гидроперекись, кетон, спирт, карбоновую кислоту или их смесь, а в качестве азотсодержащего органического соединения используют основание Манниха, оксихинолин-, алкил-, диалкилгидроксиламин или их смеси;

когда окисление проводят в каскаде из 3-5 реакторов при температуре 110-160°С;

когда катализатор вводят в реактор с возвратным этилбензолом, см. RU Патент №2128647, МПК⁶ С07С 407/00, С07С 409/08, 1999.

Недостатком способа получения гидропероксида этилбензола является невозможность получения высоких концентраций гидропероксида в процессе окисления ввиду снижения селективности ее образования при содержании гидропероксида в оксидате 10 мас. %. Это вынуждает при реализации процесса в промышленность осуществлять окисление до содержания ГПЭБ в оксидате 10 мас. %, а дальнейшее увеличение ее содержания в реакционной массе добиваться концентрированием последней методом ректификации до содержания гидропероксида 25-27 мас. %, см. П.А. Кирпичников, В.В. Береснев, Л.М. Попова. Альбом технологических схем основных производств промышленности синтетического каучука: Учеб. пособие для вузов. - 2-е изд., переработ. – Л.: Химия, 1986 - 224 с.

Наиболее близким по технической сущности является способ получения гидропероксида этилбензола жидкофазным каталитическим окислением этилбензола кислородом воздуха при повышенной температуре в присутствии катализатора и инициирующей добавки, в котором в качестве катализатора и инициирующей добавки используют сконденсировавшуюся часть потока отработанного воздуха со стадии окисления этилбензола, обработанную гидроокисью натрия, и/или поток, образующийся при отмывке и/или нейтрализации продуктов реакции от кислых примесей.

Полученный гидропероксид этилбензола отделяют от избыточного неокисленного этилбензола вакуумной ректификацией.

Преимущественное выполнение, когда добавку берут в количестве 0,00003-0,03 мас. % в расчете на натрий от реакционной массы, см. RU Патент № 2117005, МПК⁶ С07С 409/08, С07С 407/00, 1998.

Известный способ не позволяет получить гидропероксид в оксидате с концентрацией выше 37 мас. %.

Задачей изобретения является получение гидропероксида этилбензола в оксидате до 45 мас. % при селективности его образования более 90 мол. %.

Техническая задача решается тем, что в способе получения гидропероксида этилбензола жидкофазным каталитическим окислением этилбензола кислородом воздуха при повышенной температуре в присутствии катализатора и инициирующей добавки, с последующим отделением избыточного неокисленного этилбензола вакуумной ректификацией, в котором в качестве катализатора и инициирующей добавки используют сконденсировавшуюся часть потока отработанного воздуха со стадии окисления этилбензола, обработанную гидроокисью аммония, или поток, образующийся при отмывке и/или нейтрализации продуктов реакции от кислых примесей гидроокисью аммония до рН 4-8, а вакуумную ректификацию осуществляют при условии подачи в куб колонны воздуха, разбавленного азотом до содержания 8-12 об. % кислорода, а в укрепляющую часть ректификационной колонны - острого водяного пара.

Решение технической задачи позволяет получить гидропероксид этилбензола в оксидате до 45 мас. % при селективности его образования более 90 мол. %.

Данное изобретение иллюстрируется следующими примерами конкретного выполнения.

Пример 1

Способ получения гидропероксида этилбензола (ГПЭБ) осуществляют жидкофазным каталитическим окислением этилбензола кислородом воздуха при повышенной температуре в присутствии катализатора и инициирующей добавки, с последующим отделением избыточного неокисленного этилбензола вакуумной ректификацией.

Окисление этилбензола кислородом воздуха осуществляют на лабораторной непрерывно действующей стендовой установке, выполненной из металла при температуре 155°С, давлении 0,45 мПа, объемной скорости подачи воздуха 150 ч^-1 в течение 1 ч в присутствии катализатора и инициирующей добавки. Катализатор-инициирующую добавку получают следующим образом: отработанный воздух после реактора окисления этилбензола пропускают последовательно через холодильники конденсаторы, охлаждаемые воздухом, водой и аммиаком. Полученный конденсат собирают, обрабатывают аммиаком до рН, равного 8, и направляют в качестве катализатора и инициирующей добавки в реактор окисления этилбензола в количестве 0,00005 мас. % в расчете на подаваемый на окисление этилбензол.

По окончании первой стадии процесса окисления содержание ГПЭБ в оксидате составляет 14,9 мас. % при селективности его образования 91,5 мол. %

На второй стадии процесса отделение избыточного неокисленного этилбензола из оксидата осуществляют вакуумной ректификацией при температуре и давлении в кубе 75°С и 9,5 кПа, соответственно, и при подаче в куб ректификационной колонны, оборудованной 8 ситчатыми тарелками, кислородсодержащего газа в виде воздуха, разбавленного азотом до содержания 12 об. % кислорода при объемной скорости подачи 1,5 ч^-1, а в укрепляющую часть ректификационной колонны - острого водяного пара с температурой 90°С при объемной скорости подачи 0,5 ч^-1.

После отделения вакуумной ректификацией из оксидата избыточного неокисленного этилбензола получают реакционную массу окисления, содержащую 45,1 мас. %. ГПЭБ при селективности его образования 93,6 мол. %.

Пример 2

Способ получения ГПЭБ осуществляют жидкофазным каталитическим окислением этилбензола кислородом воздуха при повышенной температуре в присутствии катализатора и инициирующей добавки, с последующим отделением избыточного неокисленного этилбензола вакуумной ректификацией.

Окисление этилбензола кислородом воздуха осуществляют на лабораторной непрерывно действующей стендовой установке, выполненной из металла при температуре 155°С, давлении 0,45 мПа, объемной скорости подачи воздуха 200 ч^-1 в течение 1 ч в присутствии катализатора и инициирующей добавки. В качестве катализатор-инициирующей добавки используют поток, образующийся при отмывке и нейтрализации продуктов реакции от кислых примесей гидроокисью аммония до рН, равного 8, в количестве 0,00005 мас. % в расчете на подаваемый на окисление этилбензол. По окончании первой стадии процесса окисления содержание ГПЭБ в оксидате составляет 15,4 мас. % при селективности его образования 91,9 мол. %.

На второй стадии процесса отделение избыточного неокисленного этилбензола из оксидата осуществляют вакуумной ректификацией при температуре и давлении в кубе 75°С и 9,5 кПа, соответственно, и при подаче в куб ректификационной колонны, оборудованной 12 ситчатыми тарелками, кислородсодержащего газа в виде воздуха, разбавленного азотом до содержания 8 об. % кислорода при объемной скорости подачи 2 ч^-1, а в укрепляющую часть ректификационной колонны - острого водяного пара с температурой 90°С при объемной скорости подачи 0,8 ч^-1.

После отделения вакуумной ректификацией из оксидата избыточного неокисленного этилбензола получают реакционную массу окисления, содержащую 45,1 мас. % ГПЭБ при селективности его образования 93,6 мол. %.

Как видно из примеров конкретного выполнения, заявленный способ получения гидропероксида позволяет увеличить содержание гидропероксида этилбензола в оксидате до 45 мас. % при повышении селективности его образования более 90 мол. %. Высокая селективность получения гидропероксида позволяет снизить количество отходов, на переработку или утилизацию которых требуются дополнительные энерго- и ресурсозатраты.