1.2.4 Принципы алкилирования бензола олефинами в химической технологии

Для оценки различных катализаторов в процессе алкилирования рассмотрим некото- рые показатели производства изопропилбензола (ИПБ), представленные в таблице 3 [7].

Таблица 3. Технико-экономические показатели установок производства ИПБ на различных катализаторах мощностью 200 тыс. т./год

Катализа- тор Расход кат-ра,

% от ИПБ Общее число ап- ов, шт. Капит. вложе- ния, усл.ед. Числ-ть обслу- жив.персо нала Экспл-ые расходы, усл.ед.на т. Себ-ть ИПБ усл.ед.на тонну Основные ме- роприятия по охране природы

AlCl3 0,700 54 2,926 68 15,22 146,12 Очитка сточных вод

H3PO4 на

кизельгуре

0,400

40

2,877

52

14,15

143,58

-

Трифторид бора на Al2O3

0,003

45

2,915

52

14,45

145,80 Очистка отхо- дящих газов алкилирования

Целитсо- держащие катализа- торы

0,030

45

2,952

52

14,52

145,52

-

Из таблицы 3 видно, что самая низкая себестоимость изопропилбензола соответствует процессу, в котором в качестве катализатора используется фосфорная кислота на кизельгуре, чуть более высокая - процессу с цеолитсодержащими катализаторами. Однако в первом случае наблюдается значительный унос фосфорной кислоты и требуется очистка от нее продуктов, а во втором - нет необходимости в очистке, кроме того, не образуются сточные воды.

Несмотря на то, что в мировой практике известны технологии алкилирования с применением гетерогенных катализаторов, в России единственным катализатором алкилирования до сих пор является хлорид алюминия.

В связи с этим необходимо искать другие технологические решения. Следует отметить, что ряд недостатков можно избежать, если использовать в качестве катализаторов цеолиты и ионообменники.

1.3 Выбор места строительства

Химическое предприятие ―Оргсинтез в 1958 г. решено было разместить в Авиа- строительном районе г. Казани. Целесообразность этого решения была обусловлена не только наличием в городе строительной индустрии, позволяющей ввести в эксплуатацию первые производства в кратчайшие сроки. Сооружение в Казани завода, производящего столь необходимые в стране химические продукты, как изопропилбензол способствовало достижению более равномерного размещения химической промышленности на территории страны и приближению ее продукции к местам потребления. Весьма важным фактором было то, что использование относительно дешевого и доступного углеводородного сырья бензола и пропан-пропиленовой фракции, транспортируемых наиболее эффективным способом (ж/д со- общением и трубопроводом соответственно), позволяло получать на заводе наиболее экономически выгодные продукты–этилбензол, бутилбензол и технический ИПБ, используемых в дальнейшем при получении фенола и ацетон.

При выборе места строительства также было учтено доступность путей сообщения, т.к. завод находится недалеко от железнодорожных путей и имеет собственные полотна, также производство находится вблизи крупных автомобильных трасс.

Так как завод находится в черте города (а тот аспект, что производство является экологически безопасным, дает ему право расположения в черте города), в котором достаточно большое количество ВУЗов и техникумов данного профиля, то производство должно быть обеспечено квалифицированными трудовыми ресурсами.

Выбору данного места строительства благоприятствует также климатические условия близкое расположение водоемов, за счет чего обеспечивается водоснабжения для производственных целей.

1.4 Патентный поиск

1. Патентные исследования проводилось на глубину 20 лет с 2016 по 1996 годы.

Целью патентных исследований является:

- определение уровня и тенденций развития техники

- анализ применяемости прогрессивных решений в дипломном проекте по сравнению с выявленными в процессе патентного поиска наиболее совершенными отечественными разработками.

2. Для проведения патентных исследований был определен следующий предмет поиска: «получение кумола», «цеолитные катализаторы в процессе алкилирования».

Классификационные индексы предмета поиска определяются по Международной Патентной Классификации (восьмая редакция, 2006 г.):

Раздел С – химия, металлургия Класс C07 – органическая химия

Подкласс C07C - ароматические соединения

Основные группы C07C 2/66–получение углеводородов из углеводородов с меньшим числом атомов углерода в молекуле...каталитические способы получения с кристаллически- ми алюмосиликатами. Рубрика: C01B 39/48, C01B 39/06 – соединения, имеющие свойства молекулярных сит и катионообменные свойства, например кристаллические цеолиты...с ис- пользованием по меньшей мере одного органического шаблонного направляющего агента; получение изоморфных цеолитов, характеризуемых способностями замещать атомы алюми- ния или кремния в структуре решетки атомами других элементов.

3. С учетом определенных выше рубрик поиск текущей патентной информации проводился по бюллетеням «Изобретения. Полезные модели» отечественного патентного фонда библиотеки КНИТУ и информационным электронным ресурсам базы данных ФИПС http://www.fips.ru.

В процессе поиска за период с 1996 по 2016 годы выявлено 23 изобретения, касаю- щихся интенсификации процесса синтеза кумола, из которых отобрано 11 изобретений. Пе- речень отобранных изобретений представлен в таблицах 4 и 5.

Таблица 4 – Перечень отобранных патентных материалов

№ Индекс МПК (51) № охранных до- кументов (11) или

(21) Дата опублико- вания

(43)-(46) Страна выдачи (19) Патентообладатель (ав- тор) Название изобрете- ния, ПМ, ПО

1 2 3 4 5 6 7

1 C07C 2/66 2517145 27.05.2014 РФ ЮОЛЛЛК (US) Получение кумола с высокой селективно- стью

2

C07C 2/66

2518074

10.06.2014

РФ

ЮОЛЛЛК (US) Способ алкилирова- ния ароматических углеводородов с ис- пользованием алюмо- силикатного цеолита UZM-37

Продолжение таблицы 1

1 2 3 4 5 6 7

3

C07C 15/73

2487858

20.07.2013

РФ Институт нефтехимического синте- за им. А.В.

Топчиева Российской академии наук (ИНХС РАН) (RU),

Общество с ограничен- ной

ответственностью "На- учно-технический центр Салаватнефтеорг- синтез" (ООО "НТЦ

Салаватнефтеоргсинтез") (RU)

Способ трансалкили- рования бензола по- лиалкилбензолами

4

C07C15/0 85

2477717

20.03.2013

РФ Казанское открытое ак- ционерное общество "Органический синтез" (ОАО

"Казаньоргсинтез") (RU)

Способ получения изопропилбензола (ИПБ)

2012-2009 – изобретений не обнаружено

5

C01B 39/48

2328445

10.07.2008

РФ

Консехо Супериор де Инвестигасьонгес Сьен- тификас (ES) Микропроцессорный кристаллический цео- литный материал (це- олит ITQ-22). Способ его получения и при- менения в качестве катализатора

2007 – изобретений не обнаружено

6

C01B 39/06

2273602

10.04.2006

РФ

ЮОЛЛЛК (US) UZM-5, UZM-5Pи

UZM-6: кристалличе- ские алюмосиликат- ные цеолиты

2005 – изобретений не обнаружено

7

B01J 38/56

2243034

27.12.2004

РФ Эникем С.п.А. (IT); Эни- текнолодже С.п.А (IT) Способ регенерации цеолитных катализа- торов

8 C07C 2/68 2267476 10.01.2004 РФ ОАО "Нижнекамскнеф- техим" (RU) Способ получения этилбензола

9

C07C 2/66

2233827

10.08.2004

РФ

ОАО Научно- исследовательский ин- ститут "Ярсинтез" (RU)

Способ получения этил и изопропилбен- зола

2003 - 2000 – изобретений не обнаружено

10

С07С 2/66

2141934

27.11.1999

РФ Эниричерке С.п.А. (IT); Еникем Сосиетади Пар- тесипазиони С.р.Л. (IT) Способ получения кумола

1998 - 1997 – изобретений не обнаружено

11

-

-

27.06.1996

РФ Эниричерке С.п.А (IT), Эникем Синтезис С.п.А. (IT)

Способ получения кумола

Таблица 2 - Количество опубликованных охранных документов по годам (изобретательская активность)

Объект техни- ки и его со- ставные части

Страна Количество патентов, опубликованных заявок по годам по годам подачи заявок (исключая патентные аналоги)

1986 г. 1987 г. 19988 г. 1999 г. 2000 г. 2001 г. 2002 г. 2003г. 2004г. 2005г. 2006г. 2007г. 2008г. 2009г. 2010г. 2011г. 2012г. 2013 г. 2014 г.

Получение кумола

РФ

1

1

3

1

1

2

2

1. После предварительного ознакомления с сущностью выявленных изобретений для анализа были отобраны лишь 4 изобретения, наиболее схожих с предметом поиска. Краткая характеристика отобранных изобретений по годам приоритета — от более ранних до более поздних приведена ниже.

1) Способ регенерации цеолитных катализаторов (11) 2243034

(21) 2000117487/04

(22) 2000.07.05

(51) B01J 38/56

(72) АМАРИЛЛИ Стефано (IT); ПЕРЕГО Карло (IT); КАППЕЛЛАЦЦО Оскар (IT);БИДДАУ Джанфранко (IT); БЕНЧИНИ Элена (IT); ДЖИРОТТИ Джанни (IT)

(73) Эникем С.п.А. (IT); ЭнитекнолоджеС.п.А (IT)

(54) Способ регенерации цеолитных катализаторов

(57) Изобретение относится к способам регенерации отработанных цеолитных катализа- торовпроцессов алкилирования или трансалкилирования. Описан способ регенерации по меньшей меречастично отработанного цеолитного катализатора, который включает обработ- ку указанногоотработанного катализатора ароматическим углеводородом в по меньшей мере частично жидкойфазе при температуре, равной или превышающей температуру проведения процессаалкилирования или трансалкилирования, в котором получен отработанный катали- затор, и приобъемной скорости в интервале от 1 до 20 час-1.

Описан способ алкилирования ароматическогосубстрата алкилирующим агентом, выбранным из олефинов, содержащих 2-4 атома углерода, изопропанола или смесей изопро- панола с пропиленом в присутствии цеолитного катализатора.

Описан способ трансалкилирования ароматического субстрата полиалкилированным ароматическим углеводородом в присутствии цеолитного катализатора.

Технический результат: способ согласно настоящему изобретению применим для ре- генерации цеолитных катализаторов, отработанных в процессе получения моноалкилирован- ных ароматических углеводородов или путем трансалкилирования ароматического углево- дородного субстрата.