烷基芳烴的混合相，多階段生產方法技術

本發明專利技術是烷基芳烴的混合相，多階段生產方法。記載一種在多階段反應系統中生產烷基芳族化合物的方法，該反應系統至少包括每個均含有烷基化催化劑的第一和第二串聯烷基化反應區。含有可烷基化芳族化合物的第一原料以及含有烯烴和一種或多種烷烴的第二原料被引入所述第一烷基化反應區。第一烷基化反應區是在烷基化催化劑存在時，在能有效引起芳族化合物通過烯烴進行烷基化的溫度和壓力條件下操作的，所述溫度和壓力使得芳族化合物部分以氣相存在和部分以液相存在。包括烷基芳族化合物，未反應的可烷基化芳族化合物，任何未反應的烯烴和烷烴的流出物從第一烷基化反應區中被排出，然后無需除去烷烴被提供給第二烷基化反應區。所述第一和第二反應區各自的操作條件是每個區域內液體與蒸氣的體積比為約0.1到約10。

【技術實現步驟摘要】

本申請是中國專利申請200780021375.4的分案申請。本專利技術涉及一種用于生產烷基芳族化合物，特別是乙苯的方法。
技術介紹
乙苯是苯乙烯的生產中一種關鍵性原材料并且是由乙烯和苯在酸催化劑存在下生產得到的。較早的乙苯生產工廠，一般1980年之前建的，使用AlCl3或BF3作為酸性催化齊U。較新的工廠一般已經變成使用沸石基酸性催化劑。商業乙苯的制造方法一般需要使用聚合級乙烯，它具有超過99.9mol.%的純度。然而，乙烯料流達到聚合物級的提純是一種成本很高的處理方法，由此很多人對可以使用低級乙烯料流進行操作的發展過程感興趣。其中此類乙烯來源是從石油煉廠的流化催化裂化或蒸氣裂化裝置的尾氣，除去反應活性雜質例如丙烯之后獲得的稀釋乙烯，一般包含約20-80wt%的乙烯，其余是與少量氫，甲烷和苯一起的乙烷。另一種稀釋乙烯的來源是乙烯/乙烷蒸餾分流器的原料料流。三種乙基化反應器系統用于生產乙苯，即氣相反應器系統，液相反應器系統，和混合相反應器系統。在氣相反應器系統中，苯和乙烯的乙基化反應是在約380_420°C的溫度和9-15kg/cm2-g的壓力下,在沸石類催化劑的多個固定床中進行的。乙烯與苯放熱反應生成乙苯，盡管同時出現不合要求的鏈反應和副反應。約15%的生成的乙苯進一步與乙烯反應生成二乙苯異構體(DEB)，三乙苯異構體(TEB)和重質芳族產物。所有這些鏈反應產物通常歸類為多乙基苯(PEB)。除了乙基化反應，副反應生成作為痕量產物的二甲苯異構體。氣相方法中生成的二甲苯可以生產 具有約0.05-0.20wt% 二甲苯的乙苯產物。在隨后的苯乙烯產品中二甲苯作為雜質出現，并且一般被認為是不合要求的。為了將PEB的生成減到最少，根據過程優化，應用化學計量過量的苯，單程約400-900%ο乙基化反應器的流出物含有約70-85wt%的未反應的苯，約12_20wt%的乙苯產物以及約3-4wt9^^PEB。為了避免收率損失，通常在分離烷基轉移反應器中，通過與額外的苯進行烷基轉移化使PEB轉化回乙苯。作為例子，美國專利3，751，504 (Keown 等人)，3，751，506 (Burress)以及3，755，483 (Burress)公開了在結晶型鋁硅酸鹽沸石ZSM-5上的苯的氣相乙基化。在大多數情況下，氣相乙基化體系使用聚合級乙烯原料。此外，盡管已經建立了使用稀釋的乙烯原料的工業氣相過程并且目前在運轉中，但與這些工藝相關的投資費用很高而且產物中含有高濃度的二甲苯雜質。近年來工業趨勢已經從氣相反應器轉移為液相反應器。液相反應器是在約180-270°C溫度下操作的，此溫度低于苯的臨界溫度(約290°C)。液相反應器的一個優點是可以生成極少的二甲苯和其它不合要求的副產物。乙基化反應的速率與氣相相比通常會較低，但是液相反應的較低的設計溫度通常經濟上抵消了與較高的催化劑體積有關的負面影響。因而，由于較低乙基化溫度的動力學，其源于液相催化劑，鏈反應形成PEB的速率是非常低的；即約5-8%的乙苯在液相反應中轉化成PEB，與此相對的是15-20%在氣相反應中轉化。因此與400-900%在氣相中相比，液相體系中的化學計量過量的苯一般是150-400%。美國專利4，891，458和歐洲專利公開號0432814以及0629549公開了使用β沸石作為苯的液相乙基化的催化劑。近年來已經公開了 MCM-22以及在烷基化和/或烷基轉移反應中它的結構類似物具有實用性，例如，美國專利4，992，606 (MCM-22)，美國專利5，258，565(MCM-36)，美國專利 5，371，310 (MCM-49)，美國專利 5，453，554 (MCM-56)，美國專利 5，149，894(SSZ-25);美國專利 6，077，498 (ITQ-1)和美國專利 6，231，751(ITQ_2)。工業的液相乙苯工廠通常使用聚合級乙烯。此外，盡管工廠通過增加操作壓力可以設計成能接受含有高達30mol.%乙烷的乙烯氣，但是與這些工廠的設計、結構與操作相關的額外費用是很重要的。使用反應蒸餾在混合相中生產乙苯的技術也已經在開發中。此類方法記載在美國專利5，476，978中。混合相工藝可以使用稀釋的乙烯料流，因為乙基化反應器的反應溫度低于稀釋的乙烯/苯混合物的露點，但是遠遠高于其起泡點。乙烯原料，乙燒，甲烷和氫的稀釋劑，主要殘留在氣相中。反應器中的苯在氣相和液相之間分流，并且乙苯和PEB反應產物主要殘留在液相中。然而，反應的蒸餾裝置是復雜而且很貴的并且由于乙烯齊聚物的產生而使催化劑易于失活。美國專利6，252，126公開了一種在至少低于苯沸點10°C的溫度以及保持反應的壓力條件下，由含有3到50m ol%乙烯的稀釋乙烯料流與含有75到100wt%的苯的苯料流反應生產乙苯的混合相工藝。反應是在還包括苯汽提段的反應容器的等溫乙基化段中進行的，其中未反應的苯從乙基化產物中熱汽提。總體上，在乙基化段和苯汽提段之間保持逆流蒸氣和液體輸送。美國專利6，995，295記載了使用包括多個均含有烷基化催化劑的串聯烷基化反應區的多階段反應系統，由組合的乙烯/乙烷原料生產乙苯的混合相工藝。該工藝利用乙烷和/或其它稀釋劑與未反應原料的階段間分離來增加液體與蒸氣的體積比，以及此后在下游烷基化反應區中的乙烯轉化率。然而，有人對改進混合相烷基化過程感興趣，其中通過例如省略階段間去除原料中的稀釋劑和/或雜質的輔助裝置，減少了資金和操作成本。盡管先前的討論集中于乙苯的生產，還應當知道類似討論適用于其它烷基芳族化合物的生產，如枯烯和仲丁苯，其中烷基化基團包括其它低級(C2-C5)烯烴，如丙烯和1-丁烯和/或2- 丁烯。尤其是，有人對開發從稀釋的丙烯料流中生產枯烯以及從稀釋的C4烯烴料流中生產仲丁苯的工藝感興趣，其中一個或多個烷基化階段是伴隨著在液相和氣相之間苯的分流進行操作的。根據本專利技術的一個實施方案已經發現，在使用稀釋的烯烴原料的芳烴烷基化過程中，通過控制用于烷基化或烷基轉移的每個反應區內部的工藝操作條件，以使原料的液體與蒸氣的體積比在約0.1到約10的范圍內，不需要從未反應的原料中階段間分離烷烴，可以最大化所述區域中的烯烴轉化率并且最小化副產物的產生。同時發現，盡管大多數的烷基化催化劑或烷基轉移催化劑在液相烷基化需要的較低溫度下是較低活性的，MCM-22和它的結構類似物在液相中比氣相中的活性高，由此在液體與蒸氣的高體積比的條件下操作的混合相烷基化或烷基轉移反應器系統中使得轉化率得以優化。
技術實現思路
一方面，本專利技術在于一種在多階段反應系統中生產烷基芳族化合物的方法，該反應系統至少包括每個均含有烷基化催化劑的第一和第二串聯烷基化反應區，該方法包括如下步驟:(a)將包括可烷基化芳族化合物的第一原料以及包括烯烴和一種或多種烷烴的第二原料引入所述第一烷基化反應區；(b)在有效引起所述可烷基化芳族化合物通過所述烯烴進行烷基化的條件下操作所述第一烷基化反應區，所述條件使得所述可烷基化芳族化合物部分以氣相存在和部分以液相存在；(C)從所述第一烷基化反應區中取出包括所述烷基芳族化合物，未反應的可烷基化芳族化合物，任何未反應的烯烴和所述烷烴的流出物；以及(d)無需從所述流出物中去除所述烷烴，將所述流出物本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種在多階段反應系統中生產烷基芳族化合物的方法，該反應系統至少包括每個均含有烷基化催化劑的第一和第二串聯烷基化反應區，該方法包括如下步驟：(a)將包括可烷基化芳族化合物的第一原料以及包括烯烴和一種或多種烷烴的第二原料引入所述第一烷基化反應區；(b)在有效引起所述可烷基化芳族化合物通過所述烯烴進行烷基化的條件下操作所述第一烷基化反應區，所述條件使得所述可烷基化芳族化合物部分以氣相存在和部分以液相存在；(c)從所述第一烷基化反應區中取出包括所述烷基芳族化合物，未反應的可烷基化芳族化合物，任何未反應的烯烴和所述烷烴的流出物；以及(d)無需從所述流出物中去除所述烷烴，將所述流出物和所述烯烴供給到第二烷基化反應區；以及(e)在有效引起所述可烷基化芳族化合物通過所述烯烴進行烷基化的條件下操作所述第二烷基化反應區，所述條件使得所述可烷基化芳族化合物部分以氣相存在和部分以液相存在；其中(b)和(e)中的操作條件使得所述第一和第二反應區中的液體與蒸氣的體積比均為約0.1到約10。

【技術特征摘要】
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【專利技術屬性】
技術研發人員：M·C·克拉克，B·梅爾茲，
申請(專利權)人：埃克森美孚化學專利公司，巴杰許可有限責任公司，
類型：發明
國別省市：