采用多种催化剂的液相烷基化制造技术

公开了一种在包含至少第一和第二串联连接的烷基化反应区，每个包含烷基化催化剂的多阶段反应体系中生产烷基芳香化合物的方法。将包含可烷基化芳香化合物的第一进料和包含链烯的第二进料引入第一烷基化反应区。第一和第二烷基化反应区在有效引起以链烯在烷基化催化剂存在下烷基化芳香化合物的温度和压力条件下运行，该温度和压力使得芳香化合物至少部分处于液相。在可以是反应器保护床的第一烷基化反应区中的烷基化催化剂具有比在第二反应区中烷基化催化剂中更多的酸性中心每单位体积催化剂。

【技术实现步骤摘要】

本申请是中国专利申请200880002514.3的分案申请。本公开内容涉及用于生产烷基芳香化合物特别是乙苯的方法。
技术介绍
乙苯是生产苯乙烯中的关键原料，它通过乙烯和苯在酸催化剂的存在下的反应而制备。旧的乙苯生产设备(一般在1980年之前所建)采用A1C13S BF 3作为酸性催化剂。较新的工厂一般已经转而采用基于沸石的酸性催化剂。传统上，乙苯已经在气态反应器体系中生产，其中苯与乙烯的乙基化反应在约380-420°C的温度以及9-15kg/cm2-g的压力于沸石催化剂的多个固定床中进行。乙稀与苯放热反应以形成乙苯，尽管还发生不合需要的链式和副反应。形成的大约15%的乙苯进一步与乙烯反应形成二乙苯异构体(DEB)、三乙苯异构体(TEB)和更重的芳香族产物。所有这些链式反应产物通常称作多乙基苯(PEB)。除乙基化反应外，作为痕量产物的二甲苯异构体的生成通过副反应而发生。在气相过程中的该二甲苯生成可以产出具有大约0.05-0.20被％的二甲苯的乙苯产物。二甲苯作为后续的苯乙烯产物中的杂质而出现，且通常被视为不合需要的。为了将PEB的生成减到最小，取决于过程优化，采用大约400-900%每通过一次的化学计量过量的苯。从乙基化反应器的流出物包含大约70-85wt%的未反应的苯，大约12-20wt%的乙苯产物和大约3-4wt^^^PEB。为了避免产率损失，将PEB通过用另外的苯的烷基转移作用一般在单独的烷基转移作用反应器中转换回乙苯。例如，通过结晶硅酸铝沸石ZSM-5上的苯的气相乙基化公开在美国专利Nos.3，751，504 (Keown 等人)、3，751，506 (Burress)和 3，755，483 (Burress)中。近年来，工业上的倾向从气相反应器转为液相反应器。液相反应器在大约170-250°C的温度下操作，这低于苯的临界温度(大约290°C)。液相反应器的一个优点在于二甲苯及其他不合需要的副产物的生成极低。乙基化反应的速率与气相相比一般较低，但液相反应较低的设计温度通常经济上补偿了与较高催化剂体积相关的负面影响。因此，由于由液相催化剂引起的较低乙基化温度的动力学，生成PEB的链反应的速率显著较低；即在液相反应中将大约5-8%的乙苯转化为PEB，与之相比在气相反应中大约15-20%被转化。因此在液相体系中化学计量过量的苯一般地为150-400%，相比之下在气相中为400-900%。采用沸石β作为催化剂的苯的液相乙基化公开于美国专利N0.4，891，458和欧洲专利公开Nos.0432814和0629549。新近公开了 MCM-22及其结构类似物在这些烷基化/烷基转移反应中有用，参见，例如美国专利N0.4，992，606 (MCM-22)、美国专利 N0.5，258，565(MCM-36)、美国专利 N0.5，371，310(MCM-49)、美国专利 N0.5，453，554(MCM-56)、美国专利 N0.5，149，894 (SSZ-25);美国专利N0.6，077，498 (ITQ-1);和美国专利 N0.6，231，751 (ITQ-2)。工业液相乙苯制造工艺通常使用多个串联连接的烧基化反应区，每个包含烧基化催化剂床。一般将大多数(如果不是全部)的苯进料到第一入口反应区，然而一般将乙烯进料基本上相等地在反应区之间分配。毒物能且确实随乙烯和苯进料两者进入烷基化反应体系，烷基化体系常包括可旁路通过的(by-passable)活性保护床，它一般位于与烷基化体系剩余部分分开的预反应器中。活性保护床还可载入烷基化催化剂并保持在环境条件下或直至烷基化条件。将苯和至少部分乙烯在进入串联连接的烷基化反应区的入口区之前通过活性保护床。活性保护床不仅用于进行要求的烷基化反应，还用来除去进料中的任何反应性杂质，如氮化合物，否则它能使剩余的烷基化催化剂中毒。由于苯和乙烯进料中的毒物，活性保护床中的催化剂，或其中没有活性保护床，入口烷基化反应区中的催化剂受到更加快速的去活作用，因此要求比剩余的烷基化催化剂更加频繁的再生和/或替换。为了减少此再生和/或替换涉及的成本和潜在的生产时间损失，存在着开发最大化反应活性保护床和/或入口烷基化反应区中催化剂循环时间的烷基化工艺的显著兴趣。尽管前面的讨论集中在乙苯的生产，将认识到类似的说明适用于其它烷基芳香族化合物的生产，如枯烯和仲丁基苯，其中烷基化基团包括其它低级(C2_C5)链烯(alkene)，如丙烯和1- 丁烯和/或2- 丁烯。本公开内容提供了一种芳香族烷基化方法，该方法容许在显示出提高的毒物负载量(基于每重量单位的催化剂基准的毒物摩尔数)的活性保护床或入口床(第一烷基化反应区)中使用催化剂，其结果是活性保护床或入口床显示出提高的催化剂换出(change-outs)之间的循环时间。这能通过在活性保护床或入口床中提供比第二床(第二烷基化反应区)中烷基化催化剂更大量的每单位质量催化剂的酸性中心的烷基化催化剂而实现。美国专利N0.5，998，687公开了一种生产乙苯的方法，其包括:a)将包含苯和乙烯的第一进料与在第一催化剂区域中的包含沸石β的催化剂在第一烷基化条件下接触以获得第一流出物，以及从第一催化剂区域在第一温度下取出第一流出物；和b)将包含至少一部分第一流出物和包含乙烯和苯的第二进料与在第二催化剂区域中的包含沸石Y的第二催化剂在第二烷基化条件下反应以获得包含乙苯的第二流出物，并从第二催化剂区域在第二温度下取出第二流出物，其中第二温度比第一温度高。美国专利N0.6, 057, 485公开了一种生产乙苯的方法，该方法通过在分离负载具有不同娃/招比例的单斜晶娃沸石(silicalite)烧基化催化剂上气相烧基化。将含苯和乙烯的进料应用于具有多个串联连接的催化剂床的多阶段烷基化反应区。至少一个催化剂床包含具有硅/铝比例至少275的第一单斜晶硅沸石催化剂以及至少一个其他的催化剂床包含具有硅/铝比例小于大约275的第二单斜晶硅沸石催化剂。将烷基化反应区在温度和压力条件下操作，其中苯在气相以引起芳香底物在单斜晶硅沸石催化剂存在下的气相烷基化以生产烷基化产物。然后将烷基化产物从反应区取出以分离和回收。使用分离负载的催化剂据称容许高纯度乙苯产物以比若使用一种催化剂本身改善的效率得以生产。美国专利N0.6，995，295公开了一种生产烷基芳香化合物的方法，该方法通过将可烷基化芳族化合物与包含链烯和链烷的进料在包含多个串联连接的烷基化反应区而每个含有烷基化催化剂的多阶段反应体系中反应。该方法包括:(a)在有效以引起用所述链烯在所述烷基化催化剂存在下烷基化芳族化合物的温度和压力并保持所述温度和压力使得部分芳族化合物处于气相和部分处于液相的条件下，运行至少一个所述烷基化反应区；(b)从至少一个烷基化反应区取出包含所述烷基芳香化合物、未反应的可烷基化芳香族化合物、任何未反应的链烯和所述链烷的流出物；(C)将至少部分所述链烷从所述一个烷基化反应区流出物中除去以生产链烷-排尽的流出物；和(d)将所述链烷排尽流出物供应至另一个所述烷基化反应区。该方法可采用可旁路通过的反应活性保护床，它位于与烷基化体系分开的预反应器中且它负载有催化剂，该催化剂可以与用于烷基化反应区的催化剂相同或本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种生产烷基芳香化合物的方法，该方法包括：(a)将包含可烷基化芳香化合物的第一进料和包含链烯的第二进料引入包含第一烷基化催化剂的第一烷基化反应区，其中第一烷基化催化剂具有每单位质量催化剂第一数量的酸性中心；(b)在有效引起通过所述链烯烷基化所述可烷基化芳香化合物以生产所述烷基芳香化合物的条件下运行所述第一烷基化反应区，所述条件使得所述可烷基化芳香化合物至少部分处于液相；(c)从所述第一烷基化反应区取出包含所述烷基芳香化合物和未反应的可烷基化芳香化合物的第一流出物；(d)将至少部分所述第一流出物和包含所述链烯的第三进料引入包含第二烷基化催化剂的第二烷基化反应区，其中第二烷基化催化剂具有每单位质量催化剂第二数量的酸性中心，并且其中所述第二数量小于所述第一数量；(e)在有效引起通过所述链烯烷基化所述未反应的可烷基化芳香化合物的条件下运行所述第二烷基化反应区，所述条件使得所述可烷基化芳香化合物至少部分处于液相；以及(f)从所述第二烷基化反应区取出包含所述烷基芳香化合物的第二流出物。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：M·C·克拉克，V·南达，齐君明，M·班达卡，B·梅尔兹，M·J·文森特，
申请(专利权)人：巴杰许可有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US