НЕФТЕПЕРЕРАБОТКА

Процесс Q-Max для производства кумола

В ходе процесса Q-Max бензол и пропилен в присутствии регенерируемого цеолитового катализатора преобразуются в кумол высокого качества. Процесс Q-Max является важным шагом вперед по сравнению с ранее существовашими технологиями получения кумола, отличаясь:

• исключительно высоким отбором продукта премиального качества;
• весьма низкими затратами капитального и эксплуатационного характера;
• пониженным количеством твердых отходов;
• коррозионо-пассивной средой.

Кумол в промышленных масштабах производится посредством алкилирования бензола пропиленом на кислотном катализаторе. В течение продолжительного периода времени для реакции алкилирования было испытано множество катализаторов, включая:

• трифторид бора;
• фторид водорода;
• хлорид алюминия;
• фосфорную кислоту.

В 1930-х гг. UOP внедрила в промышленность процесс каталитической конденсации, в котором для олигомеризации низкокипящих олефинов побочными продуктами, получаемыми при термическом крекинге нефти в тяжелые парафины, которые можно было применять при компаундировании бензина, использовался катализатор из твёрдой фосфорной кислоты.

В период Второй мировой войны данный процесс был адаптирован для получения из бензола и пропилена изопропилбензола как высокооктанового компонента для компаундирования бензинов для военной авиации. В наши дни кумолы уже не используются в качестве топлива, но повышается их значимость как сырья для получения фенола.

Хотя твёрдая фосфорная кислота (ТФК) является весьма эффективным и экономичным катализатором для получения кумола, для её использования существуют ограничения, выражающиеся в следующем:

• из-за олигомеризации пропилена и формирования тяжелого алкилата процент отбора кумола не превышает 95%;
• катализатор является не регенерируемым и требует замены после каждого цикла катализа.

В последние годы производителям пришлось постоянно улучшать качественные характеристики кумола для того, чтобы вырабатываемый из него фенол (а также ацетон и альфа-метилстирол - побочные, но не менее важные его производные) могли соответствовать всем существующим требованиям. В конце 1980-х большая часть фенола расходовалась преимущественно на производство фенольных смол, а также ацетона, использовавшегося в качестве растворителя. Сегодня фенол и ацетон по большей части востребованы для получения полимеров: поликарбонатов и нейлона. Постоянные совершенствование технологии с твердофазной фосфорной кислотой диктовали потребность соответствовать возросшими требованиями к качеству производимого кумола, но производители не прекращали поисков усовершенствований существующего процесса получения кумола, способных улучшить качество продукта при увеличении его выхода.

Зная, что цеолиты селективно благоприятствуют протеканию ряда реакций, ускоряемых кислотами, UOP приступила к поискам нового катализатора для синтеза кумола, не хависящего от ограничений, что связанных с использованием твердофазной фосфорной кислоты. Целью UOP было разработать регенерируемый катализатор, способный повысить отбор кумола и уменьшить себестоимость производства. Было испытано более 100 различных веществ-катализаторов, в том числе:

• мордениты;
• Y-цеолиты;
• аморфные кремнеземы;
• бета-цеолит.

Наиболее многообещающие материалы были модифицированы для улучшения их избирательности и дальнейшего более тщательного тестирования. К 1992 г. UOP выбрала самый многообещающий катализатор для получения кумола на базе бета-цеолита и приступила к совершенствованию основанного на нём процесса. Итогом всей этой работы стал процесс Q-Max и каталитическая система QZ-2000.