DE1643120A1

DE1643120A1 - Verfahren zum Dehydrieren von alkylaromatischen Kohlenwasserstoffen

Info

Publication number: DE1643120A1
Application number: DE1967U0013903
Authority: DE
Inventors: Ward Dennis John
Original assignee: Universal Oil Products Co
Current assignee: Universal Oil Products Co
Priority date: 1966-05-23
Filing date: 1967-05-23
Publication date: 1972-03-30
Also published as: DE1793786B2; US3409689A; GB1176972A; DE1793786A1; NL6707138A; DE1643120B2

Description

Universal Oil Products Oompany
30 Algonquin Eoad, Des Piaines, Illinois 60016 (V.St.Ae)

Verfahren zum Dehydrieren von alkylaromatischen Kohlenwasserstoffen

Die Erfindung bezieht sich auf ein katalytisches Verfahren zur Umwandlung von alkylaromatischen Kohlenwasserstoffen, die eine Alkylseitenkette mit mindestens zwei Kohlenstoffatomen aufweisen. Insbesondere betrifft die Erfindung ein katalytisches Verfahren zur Erzielung erhöhter Ausbeuten an Styrol und verschiedenen Homologen und Analogen des Styrols durch
Dehydrierung von Äthylbenzol und anderen alkylaromatischen
Kohlenwasserstoffen, wie Diäthylbenzol, Isopropylbenzol und
Äthyltoluolc

Styrol findet umfangreiche Verwendung als Ausgangsma- ' terial für die Herstellung einer Vielzahl von Harzen, Kunststoffen und Elastomeren. Die verbreitete Verwendung beruht in erster Linie auf der Fähigkeit von Styrol, leicht zu polymerisieren. Beispielsweise handelt es sich bei "Buna-S"-Gummi um

INSPECTED

2098U/1671

1843120

ein Produkt honen Molekulargewichts, das durch Mischpolymerisation von Styrol mit Butadien erzeugt wird. In ähnlicher V/eise werden andere hochmolekulare Materialien durch Mischpolymerisation von Styrol mit Stoffen, wie Isopren, Acrylnitril oder Chloropren, hergestellt. Wenngleich Styrol aus verschiedenen Kohleteeren und schweren Rohölen gewonnen werden kann, ist es zur Befriedigung des Marktbedarfs notwendig, weiterhin

φ grosse Mengen durch Dehydrierung von Äthylbenzol synthetisch herzustellen. Wie vorstehend angegeben, richtet sich die Erfindung insbesondere auf ein Verfahren zur Dehydrierung von Ethylbenzol zur Erzeugung von Styrol und hierbei wiederum insbesondere auf eine Verbesserung bei der katalytischen Dehydrierung von Äthylbenzol in Gegenwart von Wasserdampf.

Die Herstellung von Styrol ist sowohl hinsichtlich des Dehydrierungsverfahrens als auch einer Mehrzahl von dabei verwendbaren Katalysatoren bekannt. Beispielsweise kann Styrol hergestellt werden, indem man ein Gemisch von Ethylbenzol und

^ Wasserdampf rasch über ein Festbett eines geeigneten Dehydrierkatalysators bei erhöhter Temperatur leitet. Unabhängig von dem verwendeten Katalysator wird bei vielen derartigen Verfahren eine Äthylbenzolbeschickung, die bei einer Temperatur unterhalb der Heaktionstemperatur vorliegt, mit Wasserdampf vermischt, der auf eine Temperatur über der Reaktionstemperatur erhitzt worden ist, um in dieser Weise die zur Herbeiführung des gewünschten Reaktionsgrades erforderliche Wärmemenge zu-

209814/1671

1S43120

zuführen (das Verfahren ist endotherm)· Der offensichtliche Kachteil- dieser Arbeitsweise "besteht darin, daß sehr heisser überhitzter Wasserdampf im Moment der Vermischung mit der Xthylbenzolbescliickung mindestens einen Teil des jLthylbenzols auf eine Temperatur bringt, bei der Athylbenzol zu einer Zersetzung durch Pyrolyse neigt. In vielen lallen führt die Pyrolyse zu sehr hohen Ausbeuteverlusten infolge Bildung von Eohlenmonoxyd, Iiohlendioxyd und Teeren. Ein weiterer ITachteil liegt in den hohen Kosten der Temperatursteigerung grosser Mengen an Wasserdampf auf eine Höhe x^eit oberhalb jener, die zur Herbeiführung der Dehydrierung des Äthylbenzols erforderlich ist. Bei anderen bekannten Verfahren erfolgt eine Vermischung des Äthylbenzols mit Wasserdampf bei einer Temperatur unterhalb des 3ereichs, wo eine Dehydrierung eintritt, worauf das Gemisch dann auf die zur Herbeiführung der Dehydrierung gewünschte Temperatur erhitzt und anschließend in die Reaktionszone der Dehydrierung eingeführt wird.

Die Erfindung gibt ein neues und verbessertes Verfallren zur Durchführung der Dehydrierung von Äthylbenzol in Gegenwart von Wasserdampf an, das zu hohen Endausbeuten an Styrol führt und gleichzeitig eine Verringerung der Wärmemenge, die für eine gegebene Menge an Äthylbenzol-Seaktionsteilnehmer erforderlich ist, mit sich bringt; hierdurch wird eine beträchtliche Verringerung der Betriebskosten erreicht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbesser-

209814/1571

6431

tes Verfahren zur Dehydrierung von Ithylbenzol zur Erzeugung von Styrol zu schaffen, das dicht an der Gleichgewichtsumwandlung abläuft und nicht mit starken Seitenreaktionen, die zu einer Verringerung des Wirkungsgrades führen, verbunden ist. Beispielsweise führt eine übermäßige Krackung zur Erzeugung von Abfallgasen oder zur Ablagerung von Kohlenstoff auf dem Katalysator, wodurch die aktiven Oberflächen und Zentren des Katalysators für das zu verarbeitende Material unzugänglich werden.

Im Zusammenhang hiermit bezweckt die Erfindung die Angabe eines verbesserten Dehydrierverfahrens, das Umwandlungen von mehr als 90 % ermöglicht.

Gemäß der Erfindung is£ ein Verfahren zum Dehydrieren von alkyl aromatischen Kohlenwasserstoffen mit mindestens zwei Kohlenstoffatomen in der Alkylgruppe, bei dem der Kohlenwasserstoff mit Wasserdampf vermischt und in einer Reaktionszqne bei Dehydrierbedingungen mit einem Dehydrierkatalysator in Berührung gebracht wird, vorgesehen, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß man einen methyl substituierten aromatischen Kohlenwasserstoff mit dem Wasserdampf-Kohlenwasserstoff-Gemisch vor der Umsetzung an dem Katalysator vermischt und den methylsubstituierten aromatischen Kohlenwasserstoff und das gebildete dehydrierte alkylaromatische Kohlenwasserstoffprodukt von de» Reaktionszonenausfluß abtrennt und gewinnt.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung

209814/1671

1843120

wird JLthylbenzol mit Wasserdampf "und Toluol in solchen Mengen vermischt, daß ein Molverhältnis von Ithylbenzol zu Toluol im Bereich von etwa 0,5 : 1 bis etwa 10_?0 ; 1 vorliegt, worauf das Gemisch auf eine !Temperatur von etwa 566 - 704-⁰G erhitzt und das erhitzte Gemisch mit dem Dehydrierkatalysator in Be~ rührung gebracht wird. Das Toluol wird dann von dem Ausfluß abgetrennt, zurückgeführt und mit der Xthylbenzolbeschickung vereinigt, während das Styrol aus dem verbleibenden Anteil des λ Ausflusses gewonnen wird«

Bei einer besonders bevorzugten Ausführ-ungsform der Erfindung erfolgt eine getrennte Erhitzung des alkylaromatischer-Kohlenwasserstoffs und des Wasserdampfes auf eine Temperatur unterhalb etwa 500 G mit nachfolgender Vermischung der in dieser Weise erhitzten Ströme« Das Gemisch wird dann auf eine Temperatur im Bereich von etwa 566 - 704⁰G' erhitzt und in einer ersten Reaktionszone mit einem Dehydrierkatalysator in Berührung gebracht, um mindestens einen Teil des alkylaromatischen Kohlenwasserstoffs zu dehydrieren. Weiter wird der " methylsubstituierte aromatische Kohlenwasserstoff gesondert auf eine Temperatur über etwa 566 0 erhitzt und dann mit dem Ausfluß aus der ersten Reaktionszone vermischt, worauf das Gemisch in eine zweite, bei einer Temperatur im Bereich von ©twa 566 - 704-⁰G gehaltene Heaktionszone geleitet wird, in de?·* eine weitere Dehydrierung des alkylaromatischen Kohlenwasserstoffs erfolgt.

209814/1571

Die Erfindung ist insbesondere anwendbar auf die Dehydrierung von Äthylbenzol, Diäthylbenzol, Äthyltoluol, Propylbenzol, Isopropylbenzol, Butylbenzol, Isobutylbenzol und den entsprechenden Naphthalin und Anthracenverbindungen.

Geeignete methylsubstituierte aromatische Kohlenwasserstoffe sind beispielsweise Toluol, o-Xylol, m-Xylol, p-Xylol, gemischte Xylole und Methylnaphthaline_o Der alkylaromatische Kohlenwasserstoff, wie beispielsweise Äthylbenzol, land der methylsubstituierte aromatische Kohlenwasserstoff, wie beispielsweise Toluol, werden vorzugsweise in einem Molverhältnis, z.B. Äthylbenzol zu Toluol, im Bereich von etwa 0,5 : 1 bis etwa 10,0 : 1 verwendet. Der Betriebsdruck liegt im Bereich von Atmosphärendruck bis etwa 6,8 atü, jedoch werden geringe bis mäßige Drücke von etwa 0,34- bis etwa 2,7 atü im allgemeinen bevorzugt. Der Strom, der. der einen geeigneten Katalysator enthaltenden Reaktionszone zugeführt wird, kann vorzugsweise auf eine Temperatur von etwa 566° bis etwa 704°G erhitzt werden. Das aus der Reaktionszone ausfließende Reaktionsprodukt wird dann im allgemeinen eine Temperatur von etwa 510° bis etwa 64-9°C haben.

3?ür eine technisch erfolgreiche Durchführung eines Wasserdampfdehydrierverfahrens ist die Anwendung eines geeig·^ neten Dehydrierkatalysators erforderlich. In Verbindung mit bekannten Dehydrierverfahren sind zahlreiche Katalysatoren für die Förderung der bei verhältnismäßig tiefer Temperatur

2098U/1B71

durchgeführten Dehydrierreaktion angegeben worden. Derartige Katalysatoren bestehen gewöhnlich aus einer oder mehreren Metallkomponenten in Form der Metalle der Gruppen VI (Chrom, Molybdän und Wolfram) und VIII des Periodensystems und deren Verbindungen. Diese Katalysatoren werden entweder ohne Trägerim allgemeinen in Form eines Pulvers oder kleiner Teilchen, oder auf einem Unterlagematerial oder in Form von Trägerkatalysatoren mit einem geeigneten wärmebeständigen anorganischen ™ Oxydträger verwendet. So umfassen geeignete Katalysatorzusammensetzungen beispielsweise eine oder mehrere Komponenten aus der Reihe Chrom, Wolfram, Molybdän, Eisen, Kobalt, Nickel, Platin, Palladium, Iridium, Ruthenium, Rhodium, Osmium, sowie verschiedenen Verbindungen davon. Diese sind gewöhnlich mit einem Trägermaterial vereinigt, das ein oder mehrere anorganische Oxyde aus der Gruppe Aluminiumoxyd, Siliciumdioxyd, Zirkonoxyd, Magnesiumoxyd, Thoriumoxyd, Hafniumoxyd, Titanoxyd und Boroxyd umfasst.

Ein typischer Katalysator, wie er für die Dehydrierung von alkyl aromatischen Kohlenwasserstoffen verwendet wird und für das Verfahren gemäß der Erfindung geeignet ist, ist ein Eisenkatalysator mit Alkalipromotor. Ein derartiger Katalysator kann beispielsweise im wesentlichen aus 85,0 Gew.-% Eisen(II)oxyd, 0,2 Gew.-# Chromoxyd, 12,0 Gew.-% Kaliumhydroxyd und 1,0 Gew.-?6 Natriumhydroxyd oder 90,0 Gew.-% Eisenoxyd, 4,0 Gew.-% Ohromoxyd und 6,0 Gew.-# Kaliumcarbonat be-

2098U/1671

1843120

(Stehen* W^nngleieh dieser typische technische Behydrierkata^ lysator as meisten verwendet wirö, können auch andere "bekannte Behydrierkatalysatoren zur Anwendung kommen, "beispielsweise E.isen(II)oxyd - ivaliumoxydi andere Metalloxide und/oder -!sul-- fide _% einschließlich jener von Calcium, Lithium, Strontium, Magnesium, Beryllium, Zirkon, Wolfram, Molybdän» Titan, Hafnium, Vanadium, Aluminium, Chrom, Ettpfer, und Gemische von zwei oder mehr daartigen Komponenten, z.B. Ghromoxyd-Aluminium* oxydj Aluminiumoxyd-Titanoxyd oder Aluminiumoxyd-Vanadiumoxyd. Die verschiedenen Methoden zur Herstellung derartiger Dehydrierkatalysatoren sind "bekannt. Das Verfahren gemäß der Erfindung ist nicht von der Verwendung eines in irgendeiner besonderen Weise hergestellten Katalysators abhängig.

Aus den vorausgehenden Darlegungen ist ersichtlich, daß es sich bei der Erfindung um ein Verfahren handelt, bei dem die Temperatur, bei der die Dehydrierung durchgeführt wird, und die Temperaturen der Hauptströme, insbesondere der Äthylbenz.olbe Schickung, des Toluols, des Wasserdampf es, des Gemischs von Jlthylbenzol und Y/asserdampf und des Gemischs von Ithylbenzol und Toluol, sorgfältig geregelt werden. Eine besondere Ausführungsform, nach der das Verfahren gemäß der Erfindung bei hoher Umwandlung durchgeführt wird, ist weiter unten in Verbindung mit der anliegenden Zeichnung im Einzelnen erläutert. Die Erfindung ist aber nicht auf die Betriebsbedingungen, die angewendeten Materialmengen und/oder das besonde-

2O98U/1571 BAD ORiGiNAL

re Fließschema, wie es schematisch zur Erläuterung dargestellt ist, beschränkt. - ·

^! Ein wesentliches Merkmal des Verfahrens 3emäß der Erfindung liegt in der "Verwendung eines methylsubstituierten aromatischen Kohlenwasserstoffs, vorzugsweise Toluol, in LIisciiung mit der. alkyl aromatischen Kohlenwasserstoff beschickung. Zu den hervorstechendsten Vorteilen, die sich aus der Anwendung des methylsubstituierten aromatischen Kohlenwasserstoffs, Λ insbesondere Toluol, ergeben, gehört eine völlig unerwartete Steigerung der Selektivität bei Anwendung dieses Materials in Verbindung mit den üblichen Dehydrierkatalysatoren. Beispielsweise verringert die Verwendung von Toluol die Neigung des Äthylbenzols zu Dealkylierimgsreaktionen, und demgemäß wird die Ausbeute an Styrol erhöht. Toluol ist auch ein ITebenprodukt einiger der in dem Reaktionssystem eintretenden Seitenreaktionen. Durch Rückführung des Toluols werden jegliche reversible Reaktionen, die zur Bildu-ig derartiger Stoffe führen, unterdrückt. Weiterhin führt die in geringen Maße eintretende Deinethylierung von Toluol zur Bildung von Benzol, was den V/ert des flüssigen Gesamtproduktausflusses erhöht. Diese Vorteile zeigen sich deutlich bei einem Vergleich der Ergebnisse, die mit und ohne einen Toluolzusatz erhalten wurden und weiter unten näher beschrieben sind; bei Zusatz von Toluol ergaben sich eine höhere Umwandlung von Äthylbenzol Je Durchgang, eine höhere Ausbeute an üyro!produkt, ein höhe-

BAD

2088U/1671

rer Wirkungsgrad, d.h. eine höhere Selektivität der "Umwandlung., eine Steigerung der Menge an gebildetem Benzol anstelle einer Bildung des geringeren Wert aufweisenden Toluols, und kein Nettoverlust an Toluol.

Ein v/eiterer wesentlicher Vorteil "beruht auf dem Wärmeinhalt je kg von Toluol im Vergleich zu dem von Wasserdampf. Es genügt eine geringere Menge an Toluol für eine gegebene erforderliche Wiedererhitzung. Weiterhin genügt infolge der geringeren latenten Verdampfungswärme von Toluol die Zuführung "geringerer Mengen an Wärmeenergie im J?alle eines Verfahrens mit Rückführung. Wie nachstehend aus dem Ausführungsbeispiel hervorgeht, führen diese thermischen Eigenschaften von Toluol zu einer Verringerung der Menge an Wärmeenergie, die durch den Wasserdampf zugeführt v/erden nuß.

»Vie vorstehend dargelegt, ist eine Ausführungsform der Erfindung besonders vorteilhaft anv/endbar auf ein Dehydrierverfahren an sich bekannter Art, bei dem die üthylbenzolbeschickung und der V/asserdampf getrennt voneinander auf sine Temperatur unterhalb der Dehydrierungstemperatur von 5CO C erhitzt, vermischt und dann auf eine Temperatur über 500⁰C (auf eine solche Höhe, daß das ausfließende Reaktionsprodukte eine Temperatur von etwa 510° bis etwa 649°C hat) erhitzt werden, bevor die Einführung in eine Reaktionszone erfolgt. Wenn sonst nichts besonderes vorgesehen und ein einziges Katalysatorbett in der Reaktionszone angeordnet ist, wird ein derartiges Verfahren gewöhnlich als "Verfahren mit niede-

2098U/1671 bad original

rer Umwandlung" ("low-conversion:¹¹ process) beiseiehnetj bei dem die Umwandlung; Je Biirehg&Bg durch Gleieltgewiehtsbetraehtungen auf etwa 40 % "he schreitet ist wa& fortgesetzt so gearbeitet wird, ma. einen braoohfoaren ^irinmgsgrad bei der· Umwandlung zu erzielen« Die Anwendung der Erfindung auf eine derartige Verfahrensweise wird nachstehend durch einen Vergleich der technischen und wirtschaftlichen Gegebenheiten der beiden Verfahrensdurehführungen in Verbindung mit Betrachtungen zur Wärmebilanz näher erläutert.

Als gemeinsame Grundlage für den Vergleich sei ausgegangen von einer Äthylbenzolzuführung von 0,45 kg/h, einem Reaktionszonendruck von 6,8 atü und Wasserdampf, der mit einem Druck von 10,2 atü zur Verfugung steht. Gemäß dem bekannten Verfahren werden 1,26.kg Wasserdampf eingeführt und von dieser Menge werden 0,30 kg mit der üthylbenzolbeschikkung vermischt. Das Gemisch geht durch einen ersten Wärmeaustauscher (das Heizmittel ist das ausfließende Reaktionsprodukt, wie es den Reaktor verläßt), in dem die Temperatur auf 420 G erhöht wird. Der restliche Anteil des Wasserdampfes, etwa 0,96 kgjfließt durch einen zweiten Wärmeaustauscher, in dem die Temperatur auf 335°C gebracht wird. Die beiden, diese Wärmeaustauscher verlassenden Ströme werden vermischt und das Gemisch strömt in einen Erhitzer, v/o die Temperatur auf 614 C, d.h.. die Einlaßtemperatur des Reaktors, erhöht wird} das ausfließende Reaktionsprodukt verläßt den Reaktor bei einer Temperatur von 548°C.

BAD ORIGINAL 2098U/1S71

Wärmebilanzbetractitungen für dieses Fließschema des bekannten Verfahrens zur Bestimmung der erforderlichen , Erhitzerleistung für eine Erhitzung der gesamten ßeaktorbeSchickung auf 614 G sind in der nachstehenden Tabelle I aufgeführt:

Tabelle I Strom Temp., ^O Druck, atü kg/h Kcal/kg Kcal/h

10,2 0,96 74-6 710

Wasser dampf	535
Wasser dampf	4-20
Äthylbenzol	420
Wasser dampf	614-
Äthylbenzol	614-

10,2	0,30	786	1	239
10,2	0,45	269	1	122
		Summe:		.072
6,8	1,26	905	.120
6,8	0,45	396	180

, Summe: 1.300 Erhitzerleistung, gesamt: 1.300 - 1.072 = 228 Kcal/h

Als Vergleichsbeispiel werden nach dem Verfahren gemäß der Erfindung insgesamt 0,94 kg Wasserdampf zugeführt, von denen 0,30 kg anfänglich mit den 0,4-5 kg Äthylbenzolbeschickung vermischt werden, während die restlichen 0,64· kg mit 0,32 kg Toluol vermischt werden. Das Wasserdampf-Äthylbenzol-Gemisch wird durch Wärmeaustausch mit dem ausließenden Reaktionsprodukt auf eine Temperatur von 538⁰O erhitzt. Der restliche Anteil des Wasserdampfs wird in Mischung mit dem

BAD OfHGfNAL

2 0 9 8 U / 1 5 7 1

Toluol durch Wärmeaustausch auf 357 O gebracht und dann weiter bis auf 582⁰O erhitzt. Dann werden die beiden Ströme miteinander vermischt, wobei sich eine Temperatur von 571 C ergibt, und das Gesamtgemisch wird in einen zweiten Erhitzer geleitet, um seine Temperatur auf 614°0, d.h. die Einlaßtemperatur der Reaktionszone, zu bringen. Die Temperatur des ausfließenden Gesamtreaktionsprodukts, das für den Wärmeaustausch mit den eintretenden Strömen verwendet wird, beträgt 577°C. Die Gesamterhitzerleistung für diese Verfahrensdurchführung ergibt sich aus den Berechnungen der nachstehenden Tabelle II: ■

Tabelle. II

Strom	Temp.,⁰C	Druck,atü kg/h	CMCMCOCO COCOKNKN LfNlAlALfN	10,2 10,2 10,2 10,2	0,64 0,32	Kcal/kg	Kcal/h	114 Kcal/h	114 + 54	554 115 258 157 1084
Wasserdampf Toluol	357 357	10,2 10,2	614 614 614	6,8 6,8 6,8	0,64 0,32	758 232 Summe:	481 74 555	872 364 850 345 Summe:	836 122 180
Wasserdampf Toluol	582 582	10,2 10,2	Erhitzerleistung	- 555 =	372 • 364 Summe:	554 115 669	905 384 396 Summe:	Kcal/h
Erhitzerleistung: 669	Erhitzerleistungj	0,64 0,32 0,30 0,45	: 1138 - 1084 = 54 :	=168 Kcal/h
Wasserdampf Toluol Wasserdampf Ithylbenzol	0,94 0,32 0,45	gesamt :
Wasserdampf Toluol Äthylbenzol

209814/1571

I¹Ur den Vergleich ist zu beachten, daß die ,Gesamtmenge an; , ,.. zugeführten Materialien, einschließlich der 0,45 kg Äthyl-.. ■-benzolbeschickung, bei beiden Verfahrensdurchführungen gleich war; dasselbe gilt für die Temperatur am Einlaß zur Reak-. tionszone. . . ■ ■ --

Die G-esamterhitzerleistung bei der Verfahrensdurchführung gemäß der Erfindung betrug, je kg Äthylbenzolbeschikkung, 168 Kcal/h, d.h. etwa 75 °/° der Wärmemenge von 228 Kcal/h, die für das herkömmliche Verfahren erforderlich ?/ar. V/enn in den in denjTabelle I und II erläuterten Beispielen die erhitzten Beschickungen mit einer geeigneten Kaumgeschwindigkeit über einen Katalysator geleitet wurden, ergab sich eine Austrittstemperatur von 56⁰C unter der Einlaßtemperatur von 614⁰G. Dabei wurde festgestellt, daß bei dem in Tabelle I beschriebenen Strom 0,18 kg Ithylbenzol verschwanden, unter Bildung von 0,16 kg Styrol. Die erforderliche Energie je kg erzeugten Styrols beträgt für diesen Fall 628 Kcal. V/enn das in der Tabelle II beschriebene Material über den Katalysator geleitet wurde und ein Temperaturabfall von 56°0 auftrat, wurde festgestellt, daß 0,191 kg Äthylbenzol verschwanden und 0,176 kg Styrol gebildet wurden, so daß die erforderliche Energie je kg Styrol nur 4-56 Kcal betrug, d.h. nur 69 % der Energiemenge, die bei dem herkömmlichen Verfahren erforderlich war.

Aus den vorstellenden Erläuterungen ist ersichtlich, wie das Dehydrierverfahren gemäß der Erfindung durchgeführt

209814/1671 Bad o«,_e)NAL

werden kann und welche technischen und wirtschaftlichen Vorteile bei seiner Anwendung erzielt werden. Bisher bekannte Verfahren ohne Zugabe von Toluol, bei denen entweder überhitzter Wasserdampf mit einer verhältnismäßig kalten ÄthylbenzolbeSchickung vor dem Eintritt in die Reaktionszone in Berührung gebracht wird oder bei denen der Wasserdampf und das Äthylbenzol, bei Temperaturen unterhalb, des Dehydrierbereichs, miteinander vermischt und dann auf die Temperatur % der Dehydrier-Reaktionszone gebracht werden, erfordern mindestens etwa 25 % mehr Heizmittel (und damit zusätzliche Kosten je kg verarbeitetem Äthylbenzol) zur Erzielung der gewünschten Temperatur der Dehydrierung-Reaktionszone, bei geringerer Ausbeute an Styrol.

Dehydrierverfahren mit " hoher Umwandlung", d.h. etwa 60 % Umwandlung bezogen auf Äthylbenzol, erfordern beträchtliche Abwandlungen des Grundverfahrens, um einen brauchbaren Y/irkungsgrad zu erzielen, d.h. eine wirtschaft- liehe Styrolausbeute, bezogen auf die umgesetzte Menge an Äthylbenzol. Einige bekannte Verfahrensweisen verwenden Mehrfach-Katalysatorbetten mit zwischenliegender Wasserdampfeinführung als Mittel zur Erhöhung der Umwandlung ohne nachteilige Beeinflussung des Wirkungsgrades. Bei anderen Arbeitsweisen kommen mehrere Reaktionszonen mit Zwischenerhitzung des Y/asserdampfes und der Äthylbenzolbeschickung und/oder jedem ausfließender! Reaktionsprodukt zur Anwendung. In einigen

2098U/1S71 BADOfBQlNAL

"0^3120

Fällen tritt die Äthylbenzolbeschickung nur in die erste Zone ein, wälumd Wasserdampf am Einlaß sämtlicher Beaktionszonen zugeführt wird.

Die bevorzugte Verfahrensweise zur Erzielung einer hohen Ithylbenzolumwandlung mit gleichzeitig erhöhtem Wirkungsgrad unter Anwendung der Erfindung arbeitet mit mehreren Reaktionszonen und einer besonderen führung der verschiedenen Eintrittströme. Diese Verfahrensweise wird nachstehend in Verbindung mit der anliegenden Zeichnung, in der das Fließbild einer besonderen Ausführungsform dargestellt ist, weiter veranschaulicht.

Gemäß der Zeichnung wird das Ithylbenzol durch eine Leitung 1 in das Verfahren eingeführt und mit zurückgeführtem Ithylbenzol aus einer Leitung 25» dessen Herkunft nachstehend noch näher beschrieben wird, vermischt. Unter normalen Betriebsbedingungen liegt die Äthylbenzolbeschickung, einschließlich des zurückgeführten Äthylbenzols, in der Leitung 1 bei einer Temperatur von etwa 38⁰C vor. Da das durch die Leitung 25 zurückgeführte Äthylbenzol manchmal geringe Mengen an Styrol enthalten kann, wird es bevorzugt, die Beschickung in der Leitung 1 anfänglich mit einer kleinen Menge an Wasserdampf zu verdampfen, um eine Bildung von Styrolpolymerisäten während der Temperatursteigerung des Einsatzmaterials ' zu unterdrücken. Hierzu wird das Äthylbenzol in der Leitung 1 mit etwa 3,0 % bis etwa 15>0 Gew««# der im Gesamtverfahren ins«

-2 098U/1571 original inspected

gesamt verwendeten Menge an Wasserdampf, die durch eine Leitung 3 eintritt, vermischt. Dieser kleinere Anteil des Wasserdampfs wird aus der Leitung 3 über eine Leitung 2 abgezweigt und das Wasserdampf-Äthylbenzol-G-emisch, das eine Temperatur von etwa 163 C hat, wird in einen Wärmeaustauscher 4 geleitet. Wie nachstehend noch näher beschrieben ist, wird mindestens ein Teil des aus der Leitung 3 kommenden und über die Leitung 2 abgezweigten eintretenden Stroms weiter durch eine Leitung 44 μ zur Vermischung mit Kückführtoluol in eine Leitung 38 abgezweigt. Der Anteil des eintretenden Wasserdampfes, der nicht aus der Leitung 3 über die Leitungen 2 und 44 abgezogen wird, fließt durch einen Viärmeaustauscher 5* in dem seine Temperatur durch Wärmeaustausch mit dem durch eine Leitung 12 ausfließenden verhältnismäßig heissen Eeaktionsprodukt gesteigert wird. Der den V/ärmeaustauscher 5 verlassende Wasserdampf wird mit dem durch die Leitung 1 zuströmenden Y/asserdampf-Xthylbenzol-Gemisch, das vorausgehend im Wärmeaustauscher 4 auf eine Temperatur von etwa 34·3°Ο erhitzt worden ist, vermischt. Dies führt " sä einem endgültigen Gemisch mit einer Temperatur von etwa 482⁰O. Das Wasserdampf-Ithylbenzol-Gemisch fließt durch die Sedtung 3 weiter in einen Erhitzer 6, in dem die Temperatur des 3®Miech.s auf etwa 624⁰O erhöht wird, d»h. eine Temperatur innerhalb des Dehydrier-Temperaturbereichs von etwa 566 - 704⁰O. Das erhitzte Wasserdampf-Ithylbenzol-Gemisch verlässt den Er hitzer 6 über eine Leitung 7 und wird in einen Reaktor 8 einge-

ORJGINÄL INSPECTED

2098H/1B71

führt.

Der Druck am Einlass zur Reaktionszone 8 beträgt etwa 1,02 atü und liegt damit innerhalb des bevorzugten Bereiches von atwa 0,34- bis etwa 2,72 atü. Das gesamte ausfließende Reaktionsprodukt, das eine !Temperatur von etwa 593°G hat, wird über eine Leitung 9 abgezogen und in einer Leitung 10 mit einem ?/asserdampfüoluol-G-emisch vermischt. Toluol wird dem Verfahren, soweit erforderlich, über eine Leitung 43 zugeführt und strömt in die Leitung 38, die den Toluolrüekführstrom aus einer Benzolkolonne 36 führt. Das durch die Leitung 38 strömende Toluol wird mit den etwa 3j0 bis etwa 15»0 Gew.-% Wasserdampf, die aus der Leitung 44 kommen, vermischt und fließt bei einer Temperatur von etwa 93 G in einen Wärmeaustauscher 15· Das Wasserdampf-Toluol-G-emisch wird durch Wärmeaustausch mit ausfliesßendem Reaktionsprodukt, das durch eine Leitung 14 strömt, auf eine Temperatur Ton etwa 316 G gebracht und dann in einem Erhitzer 42 weiter auf sine Temperatur von etwa 649°C erhitzt. Das in dieser Weise erliitzte Toluol-Wasserdampf-Gemisch verlässt den Erhitzer 42 durch die Leitung 10, wird dort mit dem aus dem Reaktor 8 durch die Leitung 9 abfließenden Reaktionsprodukt vermischt und strömt durch die Leitung 10 bei einer Temperatur von etwa 521⁰G in einen Reaktor 11. Der Einlassdruck des Reaktors 11 wird innerhalb des bevorzugten Bereiches von etwa o,34 bis etwa 2,72 atü und etwas geringer als der Druck am Einlass des Reaktors 8 gehalten, um den Druckabfall in der Anlage zwischen

2098U/1571

den beiden .tceaktionszonen zu berücksichtigen. Der in dem iteaktor 11 angeordnete Katalysator kann von dem im Reaktor 8 angeordneten Katalysator verschieden sein, bei den meisten Durca-•führungen der Erfindung wird jedoch die Katalysatorzusammensetzung in beiden Reaktoren 8 und 11 übereinstimmen* Der Reals'-tionsproduktausfluss aus dem Reaktor 11, der eine Temperatur von etwa 599°C hat, strömt durch eine Leitung 12 in den Wärmeaustauscher 5 ah» in dem er Wärme an den Hauptanteil des durch % die Leitung 3 aufließenden Wasserdampfes abgibt. Das Material strömt dann weiter durch eine Leitung 13 in den Wärmeaustauscher 4, in dem es Wärme an das in der Leitung 1 fließende Wasserdampf -ithylbenzol-G-emisch abgibt. Der Ausfluss strömt weiter durch die Leitung 14 in den Wärmeaustauscher 15 und erhöht dort die Temperatur des durch die Leitung 38 fließenden Wasserdampf-Toluol-Gemischs.

Wie vorstehend in Verbindung mit einer typischen bekannten Verfahrensweise dargelegt wurde, wird die Dehydrierung von Äthylbenzol im allgemeinen bei Temperaturen im Bereich von etwa 500° bis etwa 704°C durchgeführt, wobei das Ethylbenzol und der grössere Anteil des Wasserdampfes vor der Vermischung auf Temperaturen unterhalb der Dehydriertemperatur (500⁰G) und dann auf eine Temperatur oberhalb der Dehydriertemperatur erhitzt werden. Bezüglich der in der anliegenden Zeichnung erläuterten Ausführungsform der Erfindung ist zu beachten,

2098U/1B71

■ - 20 - ■ ..

daß der grösste Anteil des bei einer Temperatur von etwa ⁰C durch die Leitung 3 eintretenden Viasserdampfes auf eine

Temperatur von etwa 538⁰O erhitzt wird, .d.h. auf eine Temperatur oberhalb der Dehydriertemperatur aber unterhalb der Temperatur des aus dem Reaktor 8 ausfließenden Reaktionsproduktes. Das in. der Leitung 1 fließende Wasserdampf-lthylbenzol-Gemisch, das den Wärmeaustauscher 4 bei einer Temperatur von etwa 93 C betritt und bei einer Temperatur von etwa 343" C verlässt, befindet sich unterhalb der Dehydriertemperatur von 500⁰C. Bei Yermischung des Wasserdampf-lthylbenzol-Gemischs mit dem grösseren Anteil des Wasserdampfes in der Leitung 3j der eine Temperatur von 538⁰C hat, beträgt die Temperatur des Gesamtgemischs etwa 482⁰C und die Temperatur wird in dem Erhitzer 6 auf die gewünschte Einlasstemperatur der Reaktionszöne, z.B. etwa 621⁰C, gesteigert. Andererseits wird das durch die Leitung 38 zufließende Wasserdampf-Toluol-Gemisch, das den Wärmeaustauscher 15 mit einer Temperatur von etwa 93°C betritt, in dem Austauscher auf eine Temperatur von etwa 316⁰C erhitzt. Diese Temperatur wird in dem Erhitzer 42 weiter auf eine Höhe von etwa 649⁰C gesteigert, d.h. eine Temperatur oberhalb der Dehydriertemperatur und oberhalb der Temperatur des aus dem Reaktor 11 ausfließenden Reaktionsprodukts. Das heisse Gemisch aus Toluolrückführstrom und Wasserdampf wird mit dem durch die Leitung 9 zufließenden, Produktausfluss aus -dem Reaktor 8 vermischt und das sich ergebende Gemisch hat die Temperatur, die am Einlass zum Reaktor erwünscht ist.

2 0 9 814/1S 71

• Die stündliche Raumströmungsgeschwindigkeit der Flüssigkeit des Ithylbenzols (definiert als Volumina .Ethylbenzol-= beschickung je Stunde und- je Volumen des in der Reaktionszone angeordneten Katalysators) liegt allgemein im Bereich von etwa O₅05 bis etwa 10,0 und vorzugsweise im Bereich von etwa 0,1 bis etwa 5*0. Das Molverhältnis von Wasserdampf zu Ithylbenzolbe-schickung beträgt etwa 15 s 1 und liegt innerhalb des bevorzugten Bereiches von etwa 10 % 1 bis etwa 20 ; 1₀ Die Toluolmenge in der Leitung 38 liegt im Bereich von etwa 0,5 ° 1 bis etwa 10,0 : 1«, Hinsichtlich der Reaktoren 8 und 11 wird die stündliche Raumströmungsgeschwindigkeit der Flüssigkeit-des Ithylbenzols so auf die gewählte Sinsatztemperatur (bei dem erläuterten Beispiel etwa 621°0) abgestimmt, daß sich ein Reaktorproduktausfluss mit einer Temperatur innerhalb des Bereiches von etwa 510° bis etwa 649⁰O, oder im vorliegenden lalle eine Temperatur von etwa 593°C für den Reaktor 8 und 599⁰O für den Reaktor 11, ergibt. Das aus der Dehydrierungsreaktion ausfließende Produkt, das den Reaktor 11 über die Leitung 12 verlässt, wird ¥erwendet, um den eintretenden Verfahrensströmen, d.h. Wasserdampf, Ithylbenzol und Toluol, in der nachstehenden Weise Wärme ι .· ■

gnzuführens Der durch die Leitung 12 strömende Ausfluss, der ©in© Temperatur von etwa 599⁰O hat, fließt in den Wärmeausta"iä<= gciier· 5» wo er die Temperatur des Wasserdampfes von etwa 185 0 auf. etwa 538°Ö bringt. Danach strömt der Ausfluss durch die Lei-13 in den Wärmeaustauscher 4, wo er die Temperatur des

2098 H/1-671

16431

Wasserdampf-lthylbenzol-Gemischs von etwa 93°C auf etwa 34-3°G steigerte Der den Wärmeaustauscher 4 verlassende Ausfluss hat eine Temperatur von etwa 376⁰C und tritt in den Wärmeaustau- scher 15 ein, wo er die Temperatur des Toluolrückführstroms von etwa 93°C auf etwa 316⁰C bringt.

Der den Wärmeaustauscher 15 über eine Leitung 16 verlassende Ausfluss hat im allgemeinen eine Temperatur nicht unter etwa 260 C. Bei Temperaturen unter 260 C neigt Styrol zu Polymerisationen unter Bildung grosser Agglomerate von Styrolpolymerisat, die eine Verstopfung der verschiedenen Verfahrens-'leitungen verursachen können. Aus diesem G-rund wird der Ausfluss (durch nicht dargestellte Einrichtungen) rasch auf eine Temperatur von etwa 38⁰C oder darunter abgekühlt, bevor er durch die Leitung 16 in einen Abscheider 17 fließt. Kondensat wird über eine Leitung 19 entfernt und Abgase, einschließlich Wasserstoff, Kohlenmonoxyd, Kohlendioxyd, Äthan, Äthylen usw._£ werden durch eine Leitung 18 aus dem Verfahren abgeführt. Die rasche Abkühlung des Styrol enthaltenden Produktausflusses in der Leitung 16 kann in irgendeiner geeigneten Weise erfolgen«, Das abfließende, styrolhaltige flüssige Produkt wird aus dem Abscheider 17 durch eine Leitung 20 abgezogen und in eine Ithylbenzolkolonne 21 eingeleitet. Die Ithylbenzo!kolonne 21 wird im allgemeinen so betrieben,, daß das Äthylbenzol, Toluol und eine kleine Menge an Benzol, die in der Reaktion gebildet

BAD

2Ö98U/1E71 : ^

worden ist, Überkopf durch, eine Leitung 23 in eine Benzol-Toluol-Kolonne 24- abfließen. Der styrolreiche Anteil des "Gesamtausflusses aus der Dehydrierreaktion wird als*Bodenprodukt durch, eine Leitung 22 abgezogen und in eine Styrolkolonne 39 eingeführt, aus der das gewünschte Styrolprodukt in praktisch reinem Zustand durch, eine Leitung 40 gewonnen wird» Eine verhältnismäßig kleine Menge an Teeren wird aus der Styrolkolonne 39 und damit aus dem Verfahren über eine Leitung 44 entfernt. m

Die Benzol-Toluol-Kolonne 24- dient zur Abtrennung eines an nicht-umgesetztem Äthylbenzol reichen Stroms, der als Bodenprodukt durch die Leitung 25 abgezogen und zur Vermischung mit dem frischen Äthylbenzol in der Leitung 1 in das Verfahren zurückgeführt wird. Im allgemeinen wird es bevorzugt, die Kolonne 24- so zu betreiben, daß eine kleine Menge an Toluol mit dem Äthylbenzolrückführstrom durch die Leitung 25 entfernt wird. Wenngleich das in der Zeichnung nicht dargestellt ist, kann ein Teil des Toluolrückführstroms aus der Leitung 38 in die Lei-

·■■■■■■■ i

tung 1 abgezweigt werden, so daß dieser Anteil das aus der " Kolonne 24- durch die. Leitung 25 abgezogene Toluol ergänzt, um so Toluol in der Beschickung zum Keaktor 8 vorzusehen. Die genaue Menge an Toluol, die in dieser Weise abgezweigt wird, hängt von den Bedingungen ab, unter denen der Reaktor 8 betrieben wird. Das Benzol-Tolüol-Konzentrat in der Leitung 26 fließt in eine Behandlungseinrichtung 31. Die Behandl-imgseinrichtung · 31 dient dazu, aus dem Benzol-Toluol-Konzentrat Spurenmengen an Styrol und irgendwelchen olefinischen Kohlenwasserstaffen, die '

209814/1571 ,_yi -

sich während der "Reaktion gebildet haben können-, zu entfernen oder umzusetzen,, Der behandelte Strom verlässt die Behandlungseinrichtung 31 über eine Leitung 32 mit einem Ventil 33 und fließt durch eine Leitung 35 in <lie Benzolkolonne 36. Die Art des in der Behandlungseinrichtung 31 verwendeten Materials, z.B. festen Adsorptionsmittels oder .Katalysators, stellt kein wesentliches Merkmal der Erfindung dar. Es kann irgendein geeignetes Adsorptionsmittel oder katalytisch wirkendes Material, das zur Erzeugung eines im wesentlichen reinen •Benzol-Toluol-Konzentrats in der Lage ist, verwendet werden. .

Wenn das feste Adsorptionsmittel und/oder der Katalysator nicht langer in der Lage ist, eine hinreichend wirksame Behandlung des Benzol-Toluol-Konzentrats sicherzustellen, werden die "Ventile 27 und 33 geschlossen und entsprechende Ventile 28 ■und 34- geöffnet, so daß das Benzol-Toluol-Konzentrat aus der Leitung 26 durch eine Leitung 29 mit dem Ventil 28 in eine Be- _t handlungseinrichtung *>0 fließt. Das behandelte Konzentrat ver— lässt die Behandlungseinrichtung 30 über die Leitung 35 mit dem Ventil 34· und wird in die Benzolkolonne 36 eingespeist. Die Ben» . zolkolonne 36 wird so betrieben, daß ein praktisch reiner Benzol-? strom als Überkopfprodukt durch eine Leitung 37 abfließt. Toluol und Spurenmengen an Äthylbenzol bilden das durch die Leitung 38 abfließende Bodenprodukt, = das'über den Wärmeaustauscher 15, den Erhitzer 4-2 und die Leitung 10 zurückgeleitet und in dem Verfahren im Kreislauf geführt wird. Es kann wünschenswert sein,

2 09 8U/1571

mehr Toluol, als normalerweise aus dem Äthylbenzol erzeugt wird, zurückzuführen5 dann wird zusätzliches Toluol aus einer geeigneten äußeren Quelle durch eine Leitung 4-3 in die Leitung 38 eingeführt. .

Das Dehydrierverfahren gemäß der Erfindung wird nachstehend anhand von- Ausführungsbeispielen weiter veranschaulicht, die Erfindung ist aber nicht auf diese besonderen Durchführungsformen beschränkt«,

2098U/1671

Beispiel 1° ·

Unter Verwendung eines typischen Eisenoxyd-Dehydrierkatalysators von 0,54- bis 1,9.5 nun, in. einer Menge von 100 cur (13IjO g)j wurde Ethylbenzol zur Erzeugung von Styrol in einem Isothermreaktor aus Quarz dehydriert. Der Reaktor war mit einer Aussenbeheizung versehen, um die Temperatur längs der äusseren Oberfläche auf einer Höhe von etwa 598 C- zu halten. Die Messung des Temperaturprofils während des Betriebs ergab eine Katalysatorbett-Einlaßtemperatur von 600⁰C, eine geringste Katalysatortemperatur von 574- G und eine Auslaßtemperatur von

Ethylbenzol wurde der Anordnung mit einer stündlichen Raumströmungsgeschwindigkeit der Flüssigkeit von 0,88 und in Vermischung mit Wasserdampf, in einer Menge von 2,9 Mol je Mol Äthylbenzol, zugeführt. Der Druck in der Reaktionszone betrug 0,4-7 atü am Einlaß und 0,39 atü am Auslaß. Das aus der Reaktionszone ausfließende Produkt wurde über einen Zeitraum von 16 Stunden gesammelt und ergab bei der Analyse folgende Ergebnisse: Die Umwandlung von Ethylbenzol betrug 65)3 Mol-% und der Wirkungsgrad der Umwandlung zu Styrol, d.h. die Selektivität, betrug 89,9 %'

Es wurde ein zweiter Betriebslauf durchgeführt, bei dem das Temperaturprofil eine Einlaßtemperatur von 601°C, eine geringste Katalysatortemperatur von 582°C und eine Auslaßtemperatur von 596 G anzeigte. Der Druck am Einlaß betrug 0,4-55 atü und am Auslaß des Reaktors 0,4-1 atü. Das

09814/1571

Ithylbenzol wurde dem. Eisenoxydkatalysator rait einer stündlichen Raumströmungsgeschwindigkeit der Flüssigkeit von 0,61 in Mischung mit 2,7 Mol Wasserdampf je -Mol■ Ethylbenzol und 1,2 kg Toluol je kg Ithylbenzol zugeführt. Die Ithylbenzolumwandlung betrug 66,3 % und der Wirkungsgrad der Umwandlung zu Styrol betrug 92,4 %; dies bedeutet eine Verbesserung der Umwandlung um 1,0 % und des Wirkungsgrades

um 2,5 %· ■ · -

Die durch die Zugabe von Toluol erzielten Verbesse- ^T rungen sind völlig überraschend, insbesondere im Hinblick auf die Tatsache, daß der Wirkungsgrad nicht ab- sondern zunahm, während eine Erhöhung der Umwandlung beobachtet wurde»

Diese unerwarteten und überraschenden Ergebnisse zeigensLch_rauch bei dem nachstehenden Beispiel, das eine technische Betriebsdurchführung in einer Anlage zur Verarbeitung von etwa 3210 Liter/Stunde frischer Äthylbenzolbeschickung veranschaulichte I

Beispiel 2

Es handelte sich um eine Anlage mit einer einzigen Reaktionszone, bei der der Reaktor aus drei einzelnen Katalysatorbetten bestand, und mit Einrichtungen zur Wasserdampfeinführung zwischen den Katalysatorbetten ausgestattet war. Wie vorstehend dargelegt, ist ein derartiger Reaktor typisch für die derzeitige Entwicklung in Richtung auf Dehydrier- ^f\

2098U/1571

verfahren und Dehydriervorrichtungen mit hoher Umwandlung. In" Verbindung mit einer Beschickung zu der Reaktionszone (in das erste Katalysatorbett)., die 94_?0 Mol/h Ithylbenzol, 0,9 Mol/h !Toluol und 1,6 Mol/h Styrol enthielt, wurde eine Gesamtmenge .von 1567 Mol/h-Wasserdampf angewendet, von der etwa 32,8 % mit der Beschickung zu dem ersten Katalysatorbett vermischt wurden, 39»2 % zwischen dem ersten und dem zweiten Katalysatorbett eingeführt wurden und etwa 28,0 % zwischen dem zweiten und dem dritten Katalysatorbett eingeleitet wurden. Der Druck am Einlaß der Reaktionszone betrug 0,815 atü und der Auslaßdruck betrug 0,4-08 atü. Das Temperaturprofil war so, daß die Temperatur am Einlaß zu dem ersten Katalysatorbett 617°C betrug und am Auslaß eine Temperatur von 5^⁰C vorlag; über das zweite Katalysatorbett betrugen diese Temperaturen 617°C und 580⁰O, während das dritte Katalysatorbett Temperaturen von 617°C und 597°C aufwies. Die nachstehende Tabelle III zeigt die Molbilanz für den Eintritt in und den Austritt aus dem Reaktor, einschließlich einer Zusammenstellung der Nettoprodukte.

2 0 9 8 U / 1 S 7 1

18431

gabeile III? Keine Stoluolzugabe

	Mol	/h	.Nettoprodukte
Komppnente	Ein	"Ins '	- .Mol A
Wasserstoff ■- -'■-		64_S9	. 64_S9
Kohlenmonaxyd		0₂2	0_s2
Kohlendioxyd		4₉9 -	4₅9
Wasserdampf	1567,0	'1557 s 0	-10_s0
Methan	• — ■	1,5	1_S5
Ithan/lthylen . " . _		0,2	0,2
Benzol		• 1,9-	'. 1,0
Toluol	o_§9	4_S1 -	3,2
■Ethylbenzol	94_?o	57■, 6 -	-56,4
Styrol	. .- I₉6	52,5.'	5O_s9
Seer		0 2	- 0,2

■■■■-. * Umwandlung ""-■: '100(56 ₈4/94₉0) - 6O₉O % Wirkungsgrad; 100(50_s9/56_?4) » 9O₉J %

Diese Ergebnisse werden mit denen einer Betriebsdurchführung gemäß der Erfindung in einer Mehrzonenanlage₉ ä wie sie in der anliegenden Zeichnung veranschaulicht ist, . verglichen«, Der Druck am Einlaß zu der ersten Heaktionszone "betrug etwa 1,02 atü und die Temperatur betrug etwa 624 Gj die Auslaßtemperatur betrug etwa 593 O₀ Die Einlaßtemperatur zu der zweiten Reaktionszone betrug 566 O₅ die Auslaßtemperatür betrug etwa 599°O und der Druck am Auslaß betrug etwa 0,65 atü.

Etwa 90,0 Qewo-% der Gesamtmenge an Wasserdampf traten

2098H/1I7

in die erste Beaktionszone ein_s die restlichen 1O₉O G-eWo-% wurden.mit. dem Soluol-Rückführstrom vermischt_o In diesem lalle wurden nur 1502 Mol/h Wasserdampf verwendet und 65₈0 Mol/h !ΕοΓαοΙ wurden als Eückführstrom benutzt_β Ib dieser Weise blieb die Gesamtzuführung zu der. Anlage je Stunde, in MoI₉ die gleiche« Die Materialbilahs in Mol/h über die. beiden Eeaktionszonen und die -Fettopro-dukte sind, in der nachstehenden Tabelle IT aufgeführts ■

tabelle IY; Mit {Coluolrückführung

Komponente	Mol/h	Uettoprodukte
	Ein Aus	Mol/h
Wasserstoff-	. ■ ~~ _lir; 69,1	..■■■ ./ - .69,I
Kohlenmonoxyd	— 0,2	0,2
Kohlendiosyd -	. ■ „r " 4₃9
.Wasserdampf^: "	15O2_sO1492_SO	■■■ ■ -IO₅O- ■--
Methan	-2,0 ■	-4,6 .'
Ithan/Xthylen	0_s2	0,2
Benzol	"— 3,8	; ' 3,s
Toluol	65,9 65,9	—-
Ithylbenzol	94_s0 3^,3	-59", 7
Styrol	1,6 57,1	55,5
Teer	— 0,2	0,2

Umwandlung : 100(59,7/9^,0)-» 63,5 % Wirkungsgrad: 100(55,5/59,7)■» 93,0 %

Ein Vergleich der in den Tabellen III und IY angegebenen Werte läßt sofort eine Reihe der bei Anwendung des Yerfahrens gemäß der Erfindung erzielten Vorteile erkennen. Die

209SH/1S71

• 1S4:

Umwandlung von Ithylbenzol hat um 3,5 % zugenommen und der Wirkungsgrad der Umwandlung zu Styrol ist von 90,3 % auf 93 j0 % angestiegen. Wenn eine solche Zunahme der Umwandlung durch Steigerung der Betriebsschärfe erzwungen würde, ergäbe sich ein Styrol-Wirkungsgrad von etwa 87\0 %. Das Verfahren gemäß der Erfindung führt somit bei vergleichbaren Bedingungen zu einer Verbesserung des Wirkungsgrades von etwa 6 %. 7/eiterhin führte die erhöhte Umwandlung nicht zu einer Steigerung der Menge an teerartigen Produkten im Produktausfluß. In den meisten Fällen wird kein oder nur ein sehr geringer EFettoverlust an Toluol eintreten; im vorliegenden Falle trat kein Hettoverlust an Toluol auf. Der Benzolgehalt des ausfließenden Produkts nahm auf das Zweifache zu, was den Marktwert des Gesamtprodukts beträchtlich erhöht. Diese Zunahme des Benzolgehalts ist ein weiteres Anzeichen für den größeren Wirkungsgrad der Äthylbenzolumwandlung.

209814/1571

Claims

B a. JL <! I JJ

Patentansprüche

1 ο . Verfahren zum Dehydrieren -von alkylaromatischen Kohlenwasserstoffen mit mindestens zwei Kohlenstoffatomen in der J.lkylgruppe₉ bei dem"der Kohlenwasserstoff mit Wasserdampf vermischt und in einer Reaktionszone bei Dehydrierbeding'ungen mit einem Dehydrierkatalysator in Berührung gebracht wird, dadurch gekennzeichnet 5 daß man einen methylsubstituierten aromatischen Kohlenwasserstoff mit dem Wasserdampf-Kohlenwasserstoff-G-emisch vor der Berührung mit dem Katalysator vermischt und den methylsubstituierten aromatischen Kohlenwasserstoff und das sich ergebende dehydrierte alkylaromatische Kohlenwasserstoffprodukt von dem Reaktionszonenausfluß abtrennt und gewinnt«

2_D Verfahren nach Anspruch 1₉ dadurch gekennzeichnet, daß-man den lasserdampf-Kohlenwasserstoff-Strom auf eine Beaktionszoneneinlasstemp.eratur imBexeich von etwa 566° bis etwa C erhitzt.

3 ο Verfahren nach Anspruch 1 oder 2₉ dadurch gekenn zeichnet, daß man den "alkylaromatisehen Kohlenwasserstoff auf eine temperatur unter etwa 500°G erhitzt, den Wasserdampf nnä

getrennt auf eine Semperafcur unter etwa 5QO⁰G ©rhitgt

den methylsubstituierten aromatischen Kohlenwasserstoff Md getrennt auf eine Temperatur unt

die ia dieser Weise erhitzten Ström© «ireiMaMWi ?«j,-eAm₆«, ein« Seaperatur im Bereieh -ψοά ©twa 566° bis etwa 704-⁰G erhitzt unä in die Seaktioassone übt Beliydsier-iaag ©inführt_e

2 0 98 U/ 1 57 1

■"- ■ SOMi

33 - ' "■■' .""

4·. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man den alkylaromatischen Kohlenwasserstoff auf eine Temperatur unter etwa 500⁰G erhitzt^ den Wasserdampf getrennt auf' eine' Temperatur unter etwa 500⁰C erhitzt, die in dieser Weise erhitzten Ströme miteinander vereinigt, auf eine Temperatur im-Bereich von etwa 566° bis etwa 704-⁰C erhitzt und zur Dehydrierung mindestens eines Teils der alkylaromatischen Verbindung in einer ersten Reaktionszone mit einem Dehydrierkataly- M sator in Berührung bringt, den methylsubstituierten aromatischen Kohlenwasserstoff getrennt auf eine Temperatur im Bereich von etwa 566° bis etwa 704-⁰C erhitzt und mit dem Produkts'trom aus der ersten Reaktionszone vermischt, das Gemisch in eine zweite Reaktionszone einleitet und dort eine weitere Dehydrierung der alkylaromatischen Verbindung herbeiführt.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 4·, dadurch gekennzeichnet, daß man als alkylaromatischen Kohlenwasserstoff Ethylbenzol verwendet und als dehydrierte alkylaromatische Verbindung Styrol gewinnt.

6» Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 5, dadurch gekennzeichnet, daß man als methylsubstituierten aromatischen Kohlenwasserstoff Toluol, o-Xylol, m-Xylol oder p-Xylol verwen-

7» Verfahren nach einem der Ansprüche 1.-.;- 6, dadurch gekennzeicliinet, daß man mit einem Mo!verhältnis des alkylaroraa-

209 814/1571

- 54- - ■'·■■ ·

tischen Kohlenwasserstoffs zu dem methylsubstituierten aromatischen Kohlenwasserstoff im Bereich von etwa 0,5 '- 1 bis etwa 10 j 1 arbeitet.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-7» dadurch gekennzeichnet, daß man den methylsubstituierten aromatischen Kohlenwasserstoff von dem Dehydrierungsprodukt abtrennt und zu der Reaktionszone zurückführt.

2098 U/1571