СПОСОБ ГИДРИРОВАНИЯ БЕНЗОЛА
METHOD FOR HYDROGENATION OF BENZENE

Изобретение относится к нефтехимической промышленности, конкретно к способу гидрирования бензола.
Известен способ гидрирования бензола с получением циклогексана на никелевом катализаторе. Процесс осуществляют в жидкой фазе при температуре 200°С и давлении 4 МПа в двух последовательно работающих реакторах. Водород подают в нижнюю часть первого реактора; барботируя через жидкость, он способствует поддержанию в этой среде катализатора во взвешенном состоянии. Тепло реакции отводится за счет испарения некоторого количества реакционной смеси и рециркуляции части жидкости вместе с катализатором через теплообменник.
(Орочко Д.И., Сулимов А.Д., Осипов Л.Н. Гидрогенизационные процессы в нефтепереработке. - М.: Химия, 1971 г., стр.321).
К числу недостатков способа следует отнести сложность управления процессом, требующая организации рециркуляции жидкости вместе с катализатором, что существенно удорожает схему процесса и требует включения в производственный цикл дополнительных машин и аппаратов.
Наиболее близким к предлагаемому является способ гидрирования бензола в адиабатическом реакторе полочного типа путем контактирования бензола с катализатором, расположенным на полках.
Процесс проводят на платиновом катализаторе при повышенных температуре и давлении, при рециркуляции большого количества водородсодержащего газа (ВСГ), частично вводимого в реактор с сырьем, а частично в пространство между слоями катализатора, а также при рециркуляции циклогексана. Рециркуляцию ВСГ и циклогексана используют для съема тепла реакции.
(Черный И.Р. Производство сырья для нефтехимических синтезов. - М.: Химия, 1983, стр.229).
-1
Недостатками способа являются необходимость рециркуляции полученного циклогексана. Последнее заметно снижает производительность процесса по свежему сырью. Объемная скорость подачи сырья не превышает при этом 0,3 ч.
Задачей предлагаемого изобретения является разработка способа гидрирования бензола, позволяющего увеличить производительность процесса.
Для решения поставленной задачи предлагается способ гидрирования бензола в адиабатическом реакторе полочного типа путем контактирования бензола с катализатором, расположенным на полках. Процесс проводят при повышенных температуре и давлении в присутствии водородсодержащего газа, подаваемого в реактор вместе с бензолом в верхнюю часть, а также в пространство между слоями катализатора.
Способ отличается тем, что в верхнюю часть реактора подают 50-70% мас. от исходного бензола совместно с 40-70% от общего объема водородсодержащего газа, а оставшуюся часть бензола и водородсодержащего газа равномерно распределяют и подают совместно в пространство между слоями катализатора.
-1
Причем процесс гидрирования проводят при температуре 140-240°С, давлении 3-6 МПа, объемной скорости подачи сырья 0,5-2,0 ч.
В качестве катализатора используют алюмоникелевый или алюмоплатиновый катализатор.
Подача бензола совместно с ВСГ в пространство между слоями катализатора и подобранное соотношение между количеством бензола и ВСГ, подаваемыми в верхнюю часть реактора и в пространство между слоями катализатора, позволяет исключить необходимость рециркуляции циклогексана, что позволит избежать непроизводительной загрузки реактора балластными фракциями и за счет этого значительно повысить производительность способа. При этом также происходит стабилизация температуры в зоне реакции.
Предлагаемый способ может использоваться как для гидрирования нефтехимического или каменноугольного бензола при получении чистого циклогексана, так и для гидрирования бензольной фракции с целью получения высокооктанового компонента товарного бензина с минимальным содержанием бензола.
Предлагаемый способ иллюстрируется следующими примерами.
Пример 1.
Гидрированию подвергают бензол с содержанием серы менее 1 ррм.
-1
Используют полочный реактор, состоящий из 6 зон контакта сырья и катализатора (платина на оксиде алюминия). Процесс осуществляют при давлении 3 МПа, температуре 240°С и объемной скорости подачи сырья 0,5 ч.
В верхнюю зону реактора поступает 50% мас. от исходного бензола, остальные 50% мас. равномерно распределяются по зонам реакции.
Таким же образом в верхнюю зону подают 40% от общего объема ВСГ, остальные 60% равномерно распределяют по зонам реакции.
Температура реакции по высоте реактора повышается всего на 5°С (вход - 240°С, выход - 245°С).
В результате получают циклогексан 99,9% мас. чистоты. Производительность процесса увеличилась в ~1,6 раз.
Пример 2.
Гидрированию подвергают бензол с содержанием серы менее 0,5 ррм.
-1
Используют полочный реактор, состоящий из 3 зон контакта сырья и катализатора (никель на оксиде алюминия). Процесс осуществляют при давлении 6 МПа, температуре 140°С и объемной скорости подачи сырья - 2,0 ч.
В верхнюю зону реактора поступает 70% мас. от исходного бензола, остальные 30% мас. равномерно распределяются по зонам реакции.
Таким же образом в верхнюю зону подают 70% от общего объема ВСГ, остальные 30% равномерно распределяют по зонам реакции.
В результате температура реакции по высоте реактора повышается всего на 4°С (вход - 140°С, выход - 144°С).
В результате получают циклогексан 99,9% мас. чистоты. Производительность процесса увеличилась в ~6,6 раз.
Пример 3.
Гидрированию подвергают бензольную фракцию с октановым числом 78,5 по исследовательскому методу, выкипающую в интервале температур 40-90°С процесса каталитического риформинга, содержащую в своем составе 30% бензола, 2% толуола, остальное - парафино-нафтеновые углеводороды, содержание серы в этой фракции - 0,1 ррм.
-1
Используют полочный реактор, состоящий из 4 зон контакта сырья и катализатора (платина на оксиде алюминия). Процесс осуществляют при давлении 5 МПа, температуре 200°С и объемной скорости подачи сырья - 1,0 ч.
В верхнюю зону реактора поступает 60% мас. от исходного бензола, остальные 40% мас. равномерно распределяются по зонам реакции.
Таким же образом в верхнюю зону подают 50% от общего объема ВСГ, остальные 50% равномерно распределяют по зонам реакции.
Температура реакции по высоте реактора повышается всего на 5°С (вход - 200°С, выход - 205°С).
В результате получают бензиновую фракцию, содержащую циклогексан, с октановым числом 78 по исследовательскому методу. Содержание бензола в данной фракции - менее 0,1% мас. Производительность процесса увеличилась в ~3,3 раза.
Таким образом, приведенные примеры подтверждают, что предлагаемый способ гидрирования бензола позволяет значительно повысить производительность процесса - увеличить объемную скорость подачи сырья в 1,6-6,6 раз, при этом получая циклогексан высокой степени чистоты или высокооктановый компонент товарного автобензина с минимальным содержанием бензола.