減低副產物形成的芳族化合物烷基化反應工藝方法
2023-05-29 00:17:16 2
專利名稱：減低副產物形成的芳族化合物烷基化反應工藝方法
技術領域：
本發明涉及烴類進料流的烷基交換方法，以及特別地，涉及烷基交換含有兩種或更多種多烷基化芳族化合物的那些的方法，所述芳族化合物得自在芳族化合物烷基化反應過程中，單烷基化芳族化合物，諸如異丙苯和乙苯的製造。
背景技術：
芳族化合物基質通過烯烴來烷基化以產生單烷基芳族化合物，是工業上已經大規模實施的完善方法。一個商業應用是通過丙烯來烷基化苯以產生異丙苯，其隨後用於通過空氣氧化異丙苯和隨後的中間產物氫過氧化物的酸催化分解來用於製造苯酚及丙酮。另一商業應用是通過乙烯來烷基化苯以產生乙苯，隨後通常將其脫氫以製造苯乙烯單體。在吸熱脫氫反應中，一般使用蒸氣來提供所需的顯熱。芳族化合物烷基化方法的一般設計及操作是已知的。在這些芳族化合物烷基化方法中，當提高芳族化合物基質(例如，苯)對烯烴烷基化試劑(例如，丙烯)的摩爾比時，現有催化劑一般對所需的單烷基化芳族化合物(例如， 異丙苯)展現出經改良的選擇性。然而，甚至在芳族化合物基質對烯烴的高摩爾比下，二烷基化芳族化合物(例如，二異丙苯，DIPB)及三烷基化芳族化合物(例如，三異丙苯，TIPB) 會與所需的單烷基化芳族化合物一起生成。雖然這些多烷基化芳族化合物會因在烷基化反應區域中芳族化合物基質及烯烴的高效使用而降低，然而，在合適的烷基交換催化劑存在下，它們一般會在單獨的烷基交換反應區域中輕易地通過烷基化區域中所使用的相同芳族化合物基質來進行烷基交換。將如上所述的芳族化合物烷基化的多烷基化芳族產物用作烷基交換試劑，烷基交換由此會高效地產生額外量的所需單烷基化芳族化合物。因此，涉及烷基化及烷基交換兩者的所謂組合方法可顯著地改進單烷基化芳族化合物的生產。在所述烷基化區域/烷基交換區域的組合方法中，一般將化學計量過量的芳族化合物基質(例如，苯)用在兩個反應區域中。用於降低移除及循環各反應區域排出物中的未反應苯或其它芳族化合物基質的重要的成本的常見手段包括，將這些(任選地，通過分餾將諸如丙烷的輕組分從一個或兩個排出物中移除之後)傳送至同一產物分離區段。因此可使用相同的蒸餾塔及其它設備來從組合的烷基化與烷基交換排出物流中回收未反應的芳族化合物基質並將所回收的芳族化合物基質部份循環回這兩個反應區域。除了回收芳族化合物基質外，蒸餾塔在產物分離區段中的另一重要功能是回收如上所述的多烷基化芳族化合物，特別是二和三烷基化芳族化合物，在烷基交換反應區域中用作烷基交換試劑。各反應區域的較重的多烷基化芳族產物和其它高沸點副產物，諸如二苯烷，通常是一起回收在蒸餾塔(例如，多異丙苯塔或多乙苯塔，這些回收塔頂餾出物或較低沸點餾分中的較輕的二-和三烷基化芳族化合物)的塔底殘留物流中。進入該蒸餾塔的原料一般是從蒸餾獲得的烴原料流，來回收作為塔頂餾出物或較低沸點餾分的所需的單烷基化芳族產物。在用於製造單烷基化芳族化合物例如異丙苯的代表性芳族化合物烷基化方法中， 例如，將液體苯和液體丙烯加入包含含有烷基化催化劑的一個或多個反應器的反應區域中。為使多烷基化的苯化合物的產生最少化，在整個烷基化反應區域中維持苯對丙烯的摩爾比過量，例如，介於4 1至16 1。一般地，將來自該反應區域的排出物傳送至通過蒸餾移除較低沸點組分，諸如丙烷，和初始存在於丙烷原料中的水的脫丙烷塔。隨後將該脫丙烷塔塔底殘留物與來自包含烷基交換催化劑的烷基交換反應區域的排出物進行組合。如上所述，將烷基化反應的非選擇性多烷基化芳族產物，即，DIPB與TIPB，與苯在烷基交換反應區域進行反應以產生額外的單烷基化芳族產物，在該情況下為異丙苯。因此，在該代表性異丙苯製造方法中，將組合的烷基化與烷基交換反應區域的排出物(任選地，在移除低沸點組分之後，例如從烷基化反應區域排出物移除丙烷之後)傳送至相同的產物分離區段來通過蒸餾回收苯、異丙苯產物、烷基化反應區域的多異丙苯副產物(例如，DIPB和TIPB)和較重的副產物。習慣上，在產物分離中使用三個蒸餾塔。第一個一般稱為苯塔，其用來從塔頂餾出物或較低沸點餾分中的反應器排出物中回收苯。隨後將所回收的苯循環回烷基化和烷基交換區域來提供部份或所有的所需苯以便在各區域中獲得所需的苯烯烴比。第二個蒸餾塔一般是稱為異丙苯塔，所輸入的原料一般是上遊苯塔的塔底殘留物或較高沸點餾分。異丙苯產物常是作為淨塔頂餾出物或低沸點餾分從異丙苯塔抽取。然後將異丙苯產物用於下遊應用，如苯酚或丙酮製造方法中，或另送去儲存。第三個蒸餾塔一般是稱為多異丙苯塔，所輸入的原料一般是上遊異丙苯塔的塔底殘留物或較高沸點餾分。如上所述，多異丙苯塔用來回收塔頂餾出物或較低沸點餾分中的較輕的單-和二烷基化芳族化合物，並將此類物質循環至烷基交換反應區域。一般在多異丙苯塔的塔底殘留物流或較高沸點餾分中，將各區域的較重的多烷基化芳族產物和其它產物移除。可冷卻並收集重質尾餾分並送去儲存。在任一芳族化合物烷基化方法中，最主要的目的，其決定了方法成本，是達到烯烴類烷基化試劑(其一般是限制性的試劑)的高轉化率和對所需的單烷基化芳族產物的高選擇性。與改進產物產率和產物純度有關的此類目的是通過限制上述組合方法中的副產物的總產量來實現的。在這些方法中使用的各種烷芳化合物製造方法及催化劑，以及它們的相關優勢通過如下進行描述，例如，US7，498，471 ；US6, 440, 886 ；US6, 339，179和 US2008/0171902。仍在繼續尋求與減少諸如異丙苯及乙苯的烷基化芳族烴的製造中的副產物形成有關的改良方法。本領域技術人員已認識到對產物產率和/或產物質量的甚至有限的改良所具有的重要商業影響。
發明內容
本發明涉及當首先將不同的多烷基化芳族化合物分餾成富集此類各多烷基化芳族化合物的分開的流並隨後傳送至不同的烷基交換反應區域，所述區域可在或不在相同反應器中時，可減少芳族化合物烷基化方法中總副產物形成的方法。這使得在這些烷基交換反應區域中的催化劑和/或反應條件更好地調整以適合特定原料(即，富集特定的多烷基化芳族化合物的原料)來提高轉化率，和/或減少副產物的產生。由此提高了所需的單烷基化芳族化合物的總產率(轉化率乘以選擇性)。如果使難以從主產物中分離(例如，揮發度相似)的副產物減少，則也可提高產物的純度。在用來從例如丙烯及苯中製造異丙苯的芳族化合物烷基方法的情況中，烷基化和烷基交換反應均會產生副產物乙苯(EB)。由於其沸點接近異丙苯，故乙苯不易通過蒸餾從該所需的單烷基化的產物中分離。因此，在不耗費與構建及操作常規烷基化/烷基交換異丙苯生產設備相關的較高資金和/或應用成本時，難以滿足關於具有低乙苯含量的異丙苯的商業要求。根據本發明的實施方案，是通過用丙烯來將苯烷基化的二-和三-烷基化芳族產物，即，二異丙苯和三異丙苯(DIPB和TIPB)分餾成分別富集DIPB和TIPB的單獨料流，來減少副產物EB的產生。隨後將此類料流傳送至分開的烷基交換反應區域，在所述區域中將多烷基化芳族化合物的烷基交換試劑與苯進行反應，產生額外量的所需異丙苯產物。分開的烷基交換反應區域可包含不同的烷基交換催化劑、不同量或比例的相同催化劑、和/或不同的操作條件，來使得特定的多烷基化芳族化合物更好地匹配特定的烷基交換反應區域催化劑和/或操作條件設定，由此減少副產物EB和/或其它副產物形成並改良對所需的單烷基化芳族化合物異丙苯的反應選擇性。在類似方法中，可將用乙烯使苯烷基化的二乙苯和三乙苯產物分餾成富集此類產物的分開的料流並傳送至不同的烷基交換區域以減少在用乙烯使苯的烷基化來生產乙苯的過程中總副產物形成。在用於製造異丙苯或乙苯的方法中，烴類原料流，其被分餾成富集各對應的多烷基化芳族化合物的分開的烷基交換原料流，一般在這些工藝過程的產物分離區段中獲得。特別地，烴類原料流可作為從蒸餾得到的塔底殘留物或較高沸點餾分來獲得， 從而回收塔頂餾出物或較低沸點餾分中的異丙苯產物流或乙苯產物流。例如，烴類原料流可為如上所述的各異丙苯製造方法中的異丙苯塔塔底殘留物流。類似地，烴類原料流可為來自各乙苯製造方法的產物分離部份的乙苯塔塔底殘留物流。與本發明有關的這些以及其它方面和特徵將通過如下詳細描述變得明了。
圖1描述了代表性異丙苯製造方法的烷基交換區段，其中富集不同的多烷基化芳族化合物烷基交換試劑，即DIPB和TIPB，的烷基交換原料流是利用蒸餾進行分離並輸入同一反應器中的不同的烷基交換反應區域。圖2描繪了另一實施方案，其中將分離的富集DIPB和TIPB的烷基交換原料流輸入分開的反應器中的不同的烷基交換反應區域。在所有附圖中，相同數字標記指的是相同或相似的特徵。應理解的是，這些
了本發明和/或所涉及的原理。未顯示理解本發明並非必需的細節，包括泵、壓縮機、測量儀表、及其它部件。具有本發明相關領域知識的本領域技術人員將易於了解，根據本發明的各實施方案，用於烷基交換如上所述的多烷基化芳族化合物的方法，及特別地，那些整合至組合的烷基化區域/烷基交換區域方法中的(例如，如上所述的用於製造異丙苯或乙苯的)，將部分地根據它們的特定用途來具有結構配置及組件。
發明內容
在諸如如上所述的組合的和用於製造異丙苯或乙苯的烷基化區域/烷基交換區域方法的芳族化合物烷基化方法中，苯是最適宜的芳族化合物烷基化基質，然而可使用烷基取代的苯。此外，可使用不止一種芳族化合物烷基化基質。主要將單烯烴用作烯烴烷基化試劑，然而可使用二烯烴、多烯烴、乙炔烴及取代的烴。烯烴烷基化試劑優選含有2或3個碳原子，然而可使用具有2至20個碳原子的烯烴。丙烯及乙烯是優選的烯烴烷基化試劑， 且它們分別在芳族化合物烷基化方法中用於製造異丙苯及乙苯。可使用多於一種的烯烴烷基化試劑。伴隨所需的單烷基化芳族化合物的生產，多烷基化芳族化合物烷基交換試劑會與烷基化基質一起進行烷基交換，以產生額外量的所需產物。烷基交換試劑的來源可不是整個組合的烷基化區域/烷基交換區域方法中的一部份，然而，更常見的是，烷基交換試劑是在組合方法的產物分離部分回收的。二烷基苯(例如DIPB和二乙苯)及三烷基苯(例如， TIPB和三乙苯)是製造作為所需產物的單烷基化苯(例如，異丙苯和乙苯)的方法中的主要的多烷基化芳族化合物烷基交換試劑。然而，所需的烷基化芳族化合物在某些情況下，其自身也可多烷基化。當所需的烷基化芳族產物上的烷基數目增加時，將了解的是，多烷基化芳族化合物烷基交換試劑上的烷基數目會相應增加。在任何情況下，所需的烷基化芳族產物具有至少比芳族化合物烷基化基質多一個的烷基及至少比多烷基化芳族化合物烷基交換試劑少一個的烷基。如上所述，本發明可使用的廣泛實施的烴轉移方法是⑴通過丙烯使苯烷基化， 以及通過多異丙苯(例如，DIPB和TIPB)的苯烷基交換來製造異丙苯，其伴隨著苯烷基化， 和(2)通過乙烯使苯烷基化，並通過多乙苯(例如，二乙苯及三乙苯)的苯烷基交換來製造乙苯，其伴隨著苯烷基化。使用異丙苯製造來進一步說明本發明，特別地，參見圖1和2所示的本發明的優選實施方案。由於這些說明性方法涉及包含第一和第二芳族化合物烷基交換試劑的烴原料流的烷基交換，所以應理解的是，可輕易地將它們整合至上述關於異丙苯或乙苯的組合的烷基化區域/烷基交換區域方法中。此外，雖然圖1和2的實施方案說明了將烴原料流分成兩個烷基交換原料流，然而將了解的是，在不脫離本發明範圍下亦可提供多於兩種具有不同組分(例如，富集不同的多烷基化芳族化合物)的分開的原料流。因此本發明的實施方案基本上涉及使包含第一和第二多烷基化芳族化合物烷基交換試劑的烴原料流進行烷基交換的方法。該方法包括(a)分離烴原料流以提供富集第一多烷基化芳族化合物烷基交換試劑的第一烷基交換原料流和富集第二多烷基化芳族化合物烷基交換試劑的第二烷基交換原料流，以及(b)將該第一和第二烷基交換原料流傳送至不同的烷基交換反應區域中。富集指定多烷基化芳族化合物烷基交換試劑的各烷基交換原料流的特性與烴原料流中的烷基交換試劑的量相關。典型地，分開的烷基交換原料流是利用諸如如上與代表性異丙苯製造方法相關所述的多異丙苯塔的蒸餾塔富集組分(即，第一或第二多烷基化烷基交換試劑)。輸入此多異丙苯塔的原料一般是上遊異丙苯塔的塔底殘留物或高沸點餾分的。類似地，輸入的原料一般是乙苯製造方法中的上遊乙苯塔的塔底殘留物或高沸點餾分的多乙苯塔，可用於提供富集二乙苯和三乙苯的餾分以作為第一和第二多烷基化芳族化合物烷基交換試劑。在一優選實施方案中，分離的第一和第二烷基交換原料流是在適宜的塔板處作為側流，從異丙苯或乙苯製造方法的產物分離區段中的各個蒸餾塔抽出。例如，富集較低沸點的二烷基化芳族化合物(例如，DIPB或二乙苯)的烷基交換原料流可在移除富集高沸點的三烷基化芳族化合物(例如，TIPB或三乙苯)的烷基交換原料流的塔板上方的塔板處作為側流來移除。不同的烷基交換反應區域要求將第一和第二烷基交換原料流曝露於不同的反應條件和/或催化劑床。例如，此類區域可在同一反應器中，該反應器在沿反應器長度的不同位置處輸入分離的烷基交換原料流(例如，將原料流輸入上下反應器區段中的可包含相同或不同催化劑的不同催化劑床中)，由此將上遊原料在流過上遊催化劑床後作為下遊原料流接觸相同的催化劑床。或者，不同的烷基交換反應區域可在分開的反應器中，以使第一和第二烷基交換原料流不接觸相同的催化劑床(其可包含相同催化劑或不包括相同催化劑)。一般地，但非必須地，可將分離(例如，通過蒸餾)的不同的烷基交換原料流傳送至包含不同類型的催化劑，或相同類型的催化劑的不同組合(例如，在催化劑床的不同的相對(上遊或下遊)位置，或以不同混合比的催化劑的混合物)的催化劑床入口。用於烷基交換的催化劑一般包含一類稱為沸石的矽酸鋁分子篩中的一種。適宜用於沸石烷基交換催化劑的沸石分子篩是結晶態矽酸鋁，其煅燒形式可表示為通式Me27nO: Al2O3: XSiO2 :yH20其中Me是陽離子，η是陽離子價數，χ為5至100，y為2至10。沸石在如下文獻以及其他文獻中有詳細描述，D. W. Breck Wkolite Molecular Sieves, John Wiley and Sons, New York(1974) 合適的沸石包括Y沸石，β沸石，X沸石，絲光沸石(mordenite), 八面沸石(faujasite)，ω 沸石，UZM-8，ZSM-5，PSH-3，MCM-22，MCM-36，MCM-49，和 MCM-56。 可將一種或多種沸石烷基交換催化劑用於不同的烷基交換原料流所流過的不同烷基交換反應區域的催化劑床中。不同沸石烷基交換催化劑的使用與本發明的這樣的一代表性實施方案相聯繫，即其調整第一和第二烷基交換原料流(例如，富集諸如DIPB和TIPB的不同的多烷基化芳族化合物)，以適應具體反應區域(或反應環境)以減少副產物形成中的用途。用作烷基交換催化劑的一類Y沸石具有佔沸石Y的少於200ppm重量的非H+陽離子含量，以NH3等價物來計算。β沸石在US4，891，458和5，081, 323中有描述。UZM-8描述於US6，756，030中。如US5，723，710所述，表面改性的沸石是適宜作為烷基交換催化劑的示例性β沸石。在任一沸石烷基交換催化劑中，沸石一般是以佔總催化劑重量的至少50 重量％，及經常為至少90重量％的量存在，在大部份情況中其餘的為耐熱無機氧化物粘合劑。優選粘合劑為氧化鋁，以Y-氧化鋁、n-氧化鋁及它們的混合物為最優選。代表性沸石烷基交換催化劑包括Y沸石和氧化鋁或氧化矽粘合劑。其它催化劑包括β沸石和氧化鋁或氧化矽粘合劑。一般地，上述沸石亦適宜用作如上所述的組合的烷基化區域/烷基交換區域方法中的烷基化催化劑。在與用於製造異丙苯的組合的烷基化區域/烷基交換區域方法有關的本發明的一優選實施方案中，將富集TIPB的烷基交換原料流輸入包含包括Y沸石、UZM-8沸石、β沸石、及它們的組合的沸石烷基交換催化劑的烷基交換反應區域中。優選Y沸石是稱為Υ-85 的改性Y沸石，其描述於US2008/0171902中，該文獻在此引入作為參考。用於此烷基交換區域的沸石的示例性組合是UZM-8與β沸石的組合。此外，也優選的是，將富集DIPB的烷基交換原料流輸入包含包括β沸石的沸石烷基交換催化劑的烷基交換反應區域中。有利地，通過β沸石形成的副產物乙苯極少，且基本上與DIPB成為所需產物異丙苯的總轉化率成比例。在一特定實施方案中，其中將富集TIPB的原料流輸入到沸石催化劑床上，所述沸石催化劑床處於包含β沸石的第二沸石催化劑床上遊，富集DIPB的原料流被輸入到第二沸石催化劑床(例如，在將富集DIPB的原料流在疊層式反應器中介於包含Y沸石和β沸石的催化劑的分開的床之間的床間添加點輸入的情況中)，副產物乙苯的形成基本上是與 DIPB和TIPB通過烷基交換的總轉化率成比例。因此，本發明的實施方案會通過分離相對少量TIPB ( —般地，僅表示包含DIPB和TIPB兩者的烴原料流的3重量％至10重量％ )並將此少量TIPB輸入到包含Y沸石的催化劑床(其提供了高TIPB轉化率而因富集TIPB的原料流的相對低的質量流速而在總體上產生較少副產物乙苯)來減少副產物尤其是乙苯的形成。這樣，使用不同的烷基交換反應區域(如具有不同的烷基交換反應條件和/或包含不同催化劑床)可提高多烷基化芳族化合物烷基交換試劑的轉化率及減少副產物形成。來自烷基交換反應區域的排出物因多烷基化烷基交換試劑與芳族化合物基質 (例如，苯)間反應的結果，相對於各烷基交換原料流，富集了所需的烷芳族產物(例如，單烷基化芳族化合物，如異丙苯或乙苯)。任選在利用蒸餾將諸如丙烷和/或水的輕組分從該烷基反應區域排出物中移除後，可隨後將烷基交換反應區域排出物與烷基化反應區域排出物組合。該烷基化反應區域排出物和烷基交換反應區域排出物可在蒸餾之前或之時組合以在烷基化反應區域和烷基交換反應區域兩者所用的芳族化合物烷基化基質中富集低沸點餾份。例如，此類烷基化和烷基交換反應區域排出物可在如上所述用於作為塔頂餾出物或較低沸點餾分將未反應的苯移除的苯塔的上遊組合。在用於製造異丙苯的整個方法中，第一和第二烷基交換原料流可分別富集作為烷基交換試劑的DIPB和TIPB。在用於製造乙苯的整個方法中，第一和第二烷基交換原料流可分別富集二乙苯及三乙苯。因此，在代表性實施方案中，第二多烷基化芳族化合物烷基交換試劑的烷基數比第一多烷基化芳族化合物烷基交換試劑多一個。分離並提供第一和第二烷基交換原料流的烴原料流一般包含少於15重量％ (例如，3重量％至10重量％ )，且經常少於5重量％的較高沸點的第二多烷基化芳族化合物烷基交換試劑(例如，三異丙苯)。在異丙苯製造方法或乙苯製造方法(例如，如上所述的烷基化區域/烷基交換區域的組合方法)的情況中，同時含有第一和第二多烷基化芳族化合物烷基交換試劑的烴原料流一般包含此類各芳族化合物烷基化方法的產物分離區段(烷基化和烷基交換反應區域下遊)的過程流(process stream)。在異丙苯製造方法或乙苯製造方法中，例如，烴原料流可為分別來自異丙苯塔或乙苯塔的塔底殘留物。此類蒸餾塔典型上是用於各自回收作為淨塔頂餾出物液體(即，在返回回流部分後)或較低沸點餾分的異丙苯產物流或乙苯產物流。在圖1所示的說明性實施方案中，同時包含多烷基化芳族化合物烷基交換試劑即 DIPB和TIPB的烴原料流2，根據本發明的方法進行烷基交換。烴原料流2可作為用於異丙苯製造方法的產物分離區段中的上遊異丙苯塔(未顯示)的塔底殘留物產物來獲得。一般將異丙苯塔用於此類方法中以回收作為淨塔頂餾出物產物的異丙苯產物流。如上所述，烴原料流2 —般含有3重量％至10重量％的TIPB，其餘基本上為DIPB。較少量的較高沸點組分(統稱為重烴或重質尾餾分)及較低沸點組分可作為塔底殘留物流16及塔頂餾出物流14，分別地從二異丙苯塔100中移除。二異丙苯塔100用於分餾烴原料流2來提供分別富集DIPB和TIPB的兩個單獨的烷基交換原料流4、6。如所示，此兩個第一和第二單獨的烷基交換原料流4、6可作為側流從二異丙苯塔100中抽取，其中富集較高沸點多烷基化芳族化合物TIPB的第二原料流6在二異丙苯塔100中相對塔板8的較低塔板10處移除，而富集較低沸點多烷基化芳族化合物DIPB的第一原料流4在此塔板8處抽取。如圖1所示的實施方案所描述的，將苯流1 及富集TIPB的第二烷基交換原料流 6輸入含有兩個單獨的第一和第二沸石催化劑床50、60的烷基交換反應器200的頂部。組合烷基交換原料流6和苯流1 後，所得的組合的原料流14朝下流過烷基交換反應器200，接觸兩個沸石催化劑床50、60。如圖1所示，因此，烷基交換反應器200是具有用於富集DIPB 的烷基交換原料流4的床間添加點的二層向下流動式反應器。在組合原料流14中，在位於圖1實施方案的反應器頂部處的烷基交換反應器200的入口處的苯TIPB的摩爾比一般是介於2 1至100 1，經常介於5 1至100 1之間。在此反應器入口處的組合原料流14的溫度優選為100°C 012 °F )至200°C (292 °F )。可利用熱交換器(未顯示)將組合原料流14、和原料流4 (任選地在添加分離的苯原料流126之後)加熱到在此範圍內的所需溫度ο因此，在圖1的實施方案中，組合的原料流14(包含富集TIPB的第二烷基交換原料流6)所流過的第一烷基交換反應區域包含催化劑床50、60。將富集DIPB的第一烷基交換原料流4輸入僅包含採用沸石催化劑床50、60兩者的疊層式的2-床烷基交換反應器200 的第二沸石催化劑床60的第二烷基交換反應區域中。任選地，另一苯流12b可與富集TIPB 的第一烷基交換原料流6進行組合，其位於烷基交換反應器200上遊。在圖1所描述的實施方案中的第一和第二烷基交換區域的配置中，第一沸石催化劑床50優選包含Y沸石(例如，稱為Y-85的改性Y沸石)、UZM-8沸石、或UZM-8與β沸石的組合。在其它優選實施例中，第二沸石催化劑床60包含β沸石。此類沸石烷基交換催化劑床的使用會有利地減少副產物、特別是如上所述的乙苯形成。通過使用分開的烷基交換反應區域(即，包含兩沸石催化劑床50、60的第一區域及僅包含該兩床之一的第二區域)，反應區域相對在上遊二異丙苯塔100中僅形成單一烷基交換原料流的情況，可更好地調整以適應不同的烷基交換原料流4、6。這會改良在烷基交換反應區域排出物18中產生額外異丙苯的所需烷基交換反應的轉化率和/或選擇性。隨後，有利地，將此排出物18與來自用於通過丙烯使苯烷基化的烷基化反應區域的排出物進行組合以產生異丙苯。此類排出物，任選地在利用蒸餾將諸如丙烷和/或水的輕組分從此烷基化反應區域移除之後組合。一般地，接著將組合排出物傳送至如上所述的組合的烷基化區域/烷基交換區域的異丙苯製造方法的產物分離區段。圖2說明了另一代表性方法，用於烷基交換烴原料流2，如關於圖1所述實施方案所描述的。再一次地，在二異丙苯塔100中將烴原料流2分餾成兩個分別富集DIPB和TIPB 的單獨的烷基交換原料流4、6。然而，將原料流4、6傳送至分開的烷基交換反應器200a、 200b。將苯流1 與富集TIPB的第二烷基交換原料流6進行組合來提供組合原料流14a， 將原料流Ha傳送至第一烷基交換反應器200a的入口，以使第一烷基交換反應區域僅包含優選含有Y沸石的第一沸石催化劑床50。僅包含優選含有β沸石的第二沸石催化劑床60 的第二烷基交換反應區域用於將苯流12b與富集DIPB的第一烷基交換原料流4進行反應。在圖2所示的實施方案中，苯流1 優選是與富集TIPB的烷基交換原料流6組合， 來在第一烷基交換反應器200a的入口處提供2 1至25 1，經常為5 1至25 1的苯TIPB的摩爾比。苯TIPB的摩爾比的此類優選範圍，和上述一般比率範圍是與第二烷基交換反應器200b的入口處的苯DIPB摩爾比的一般和優選的摩爾比範圍相同。在其各自烷基交換反應器200a、200b入口處的組合原料流14a、14b的溫度在各情況下優選介於 IOO0C (212 0F )至200°C (392 0F )之間。在圖2所示的實施方案中，如果在製造異丙苯的整個組合方法中將烷基交換區域200a、200b與烷基化反應區域進行整合，則可將分開的烷基交換排出物流18a、18b與來自如上所述的烷基反應區域的排出物進行組合。因此，根據圖1和2的實施方案，烷基交換反應區域排出物流(圖1中的料流18 和圖2中的料流18a、18b)，相比於未獲得(例如，通過分餾)富集不同的多烷基化芳族化合物烷基交換試劑的分開的烷基交換原料流而言，可含有相對少的烷基交換反應副產物。因此，副產物減少是將不同烷基交換反應區域用於不同的烷基交換原料流的結果。例如，圖1 和2所示的實施方案中顯示的諸如床50、60的分開的催化劑床一般包含這樣的不同的催化劑，其被調整以適應各分開的烷基交換原料流4、6。然而，亦已知的是，即使催化劑床50、60 含有相同催化劑，仍可能使用諸如溫度、停留時間、和/或苯多烷基化芳族化合物摩爾比的其它條件，(例如，如圖1所示的實施方案中，催化劑床是在同一反應器的情況中)來在將烷基交換原料流輸入反應器的不同點時提供不同的烷基交換反應區域。在如圖2所示的實施方案中所使用的分開的反應器的情況中，可獨立或組合地使用不同的催化劑類型、溫度、壓力、停留時間、摩爾比、和/或其它參數，以提供不同的烷基交換反應區域來減少烷基交換區域副產物的形成。常規壓力、流動和溫度控制系統(例如， 包括組合原料加熱器或熱交換器)，其未顯示在圖1和2中，可用於在不同的烷基交換反應區域中來獲得所需條件以減少副產物形成。減少副產物如乙苯在商業上甚為重要，是因其具有與異丙苯相似的相對揮發度，導致在異丙苯塔中與異丙苯產物共沸，由此降低了異丙苯產物純度。將了解的是，使用分開的烷基交換反應器的圖2所示實施方案可以獨立地控制苯流至各烷基交換反應區域。就反應區域條件可控制程度及其它參數，例如，苯用量及催化劑要求而言，與任一具體流程方案有關的優勢及缺點將為本領域技術人員和獲知本發明的技術者所了解。亦將了解的是，在不脫離本發明範圍的前提下，可對以上方法進行各種變化。 用於解釋理論上或觀察到的現象或結果的機理應僅作為說明併入而非以任何方式限制本專利申請的範圍。
權利要求
1.一種使烴原料流進行烷基交換的方法，該烴原料流包含第一和第二多烷基化芳族化合物烷基交換試劑，所述方法包括(a)分離該烴原料流來提供富集該第一多烷基化芳族化合物烷基交換試劑的第一烷基交換原料流，和富集該第二多烷基化芳族化合物烷基交換試劑的第二烷基交換原料流；以及(b)將該第一和第二烷基交換原料流傳送入不同的烷基交換反應區域。
2.如權利要求1的方法，其中不同的烷基交換反應區域處於同一反應器中。
3.如權利要求1或2的方法，其中不同的烷基交換反應區域處於分開的反應器中。
4.如權利要求1至3中任一項的方法，其中該第一和第二多烷基化芳族化合物烷基交換試劑是二異丙苯(DIPB)和三異丙苯(TIPB)。
5.如權利要求4的方法，其中該烴流包含異丙苯製造方法中的產物分離區段的過程流。
6.如權利要求1至3中任一項的方法，其中該第一和第二多烷基化芳族化合物烷基交換試劑是二乙苯(DEB)和三乙苯(TEB)。
7.如權利要求6的方法，其中該烴原料流包含乙苯製造方法中的產物分離區段的過程流。
8.一種烷基交換包含二異丙苯(DIPB)和三異丙苯(TIPB)的烴原料流的方法，所述方法包括(a)分餾該烴原料流來提供富集DIPB的烷基交換原料流和富集TIPB的烷基交換原料流；以及(b)將苯和該富集TIPB的烷基交換原料流輸入包含第一和第二沸石催化劑的床的第一烷基交換反應區域；以及(c)將該富集DIPB的烷基交換原料流輸入包含該第二沸石催化劑的床的烷基交換反應區域。
9.如權利要求8的方法，其中該第一沸石催化劑包含Y沸石、UZM-8沸石、或UZM-8與 β沸石的組合，並且該第二沸石催化劑包含β沸石。
10.一種烷基交換包含二異丙苯(DIPB)和三異丙苯(TIPB)的烴原料流的方法，所述方法包括(a)分餾該烴原料流來提供富集DIPB的烷基交換原料流和富集TIPB的烷基交換原料流；以及(b)將苯與該富集TIPB的烷基交換原料流在第一烷基交換反應器中進行反應；以及(c)將苯與該富集DIPB的烷基交換原料流在第二烷基交換反應器中進行反應。
全文摘要
一種減少副產物形成的芳族化合物烷基化方法，其將不同的多烷基化芳族化合物首先分餾成分別富含多烷基化芳族化合物的單獨料流，並將這些單獨料流傳送至不同的烷基交換反應區域，所述區域可在或不在相同反應器中。不同的烷基交換反應區域可更好地控制伴隨於異丙苯製造方法中通過丙烯使苯烷基化的諸如二異丙苯(DIPB)和三異丙苯(TIPB)的多烷基化芳族化合物的烷基交換。
文檔編號C07C7/04GK102428058SQ201080021805
公開日2012年4月25日 申請日期2010年4月29日 優先權日2009年5月18日
發明者P·J·布倫, R·J·施密特, S·P·蘭克頓 申請人:環球油品公司