在催化劑漿液存在下的烷基轉移的製作方法
2023-05-06 03:09:26 1
專利名稱：在催化劑漿液存在下的烷基轉移的製作方法
技術領域：
本發明涉及在烷基轉移催化劑存在下的多烷基苯的烷基轉移，更具體地說，本發明是涉及在催化劑漿液存在下多烷基苯的烷基轉移。
多烷基苯的烷基轉移通常是發生在多烷基苯和過量苯的混合物與催化劑接觸的液體中。該催化劑可以是酸性沸石或一種載體上的酸性催化劑，例如，一種載體上的磷酸催化劑。烷基轉移反應的實例是多烷基苯的烷基轉移，例如，二乙苯和三乙苯轉化成乙苯，以及二異丙苯和三異丙苯轉化成異丙基苯。這種反應通常在B/A比值(苯與烷基的比值)在約5至約20的範圍內發生。「B」表示反應混合物中取代的或未取代的全部苯環(摩爾)數，「A」表示反應混合物中全部的烷基鏈，而與每個苯環上是否有一個或多個烷基無關。當B/A比值低於7時，催化劑減活化的比例過大，當B/A的比值等於或大於7時，催化劑的壽命為一年或更長。該反應的重時空速(WHSV)是2時-1數量級。
當每批所給定的催化劑隨著生產時間的進行，它的減活化將導致降低多烷基苯的烷基轉移。烷基轉移反應通常以新的一批催化劑在所需的空速下，在一定溫度下開始的，使約70%的多烷基苯轉化，在操作條件保持不變的情況下，轉化數值將逐漸下降到50%，當多烷基苯向單烷基苯的轉化為約50%時，需要增加反應溫度以使轉化回到70%的水平。該溫度可按要求定期地進一步增加以使轉化保持在50%到70%的範圍。當升溫而不再增加轉化率或副反應所生成的不期望的產品突增時應停止反應。將催化劑再生或置換。反應器的頻率隨轉化和空速的增加而停止增加。反應器的頻率隨B/A比值的下降而停止下降。
本發明的目的是提供一種在烷基轉移催化劑的存在下，加入反應器的原料中包括有至少一種多烷基苯以生產至少一種單烷基苯的烷基轉移的改進方法。這一改進包括在烷基轉移催化劑存在下使至少一種多烷基苯進行烷基轉移，其中的烷基轉移催化劑是以催化劑顆粒的漿液形式來提供的。
這裡使用的「漿液」是指在反應介質中的催化劑是以固體顆粒的懸浮形式來提供的。
根據一個具體的實施例，該催化劑可以是沸石催化劑。可以使用的沸石催化劑包括，但不限於沸石Y、ZSM-5、沸石-β、ω沸石、沸石X、絲克沸石和菱沸石。
根據另一個具體的實施例，該催化劑可以是載體的酸性催化劑。可以使用的載體的酸性催化劑包括氯化鋁、磷酸催化劑和BF3/HF。
催化劑可以是直徑尺寸從約0.1微米至約10毫米的顆粒，從約0.1微米至約1毫米的較好，最好是從約0.1微米至約200微米。雖然，本發明的範圍不受任何理論所限制，但所使用這種尺寸的顆粒，試劑擴散到催化劑的活性部位以及產品從活性部出來所需的時間與使用傳統尺寸的催化劑相比卻大大縮短了。使用這種尺寸的催化劑顆粒所獲得的反應速率和反應器的產率有了明顯的增加。
在一個較佳的實施例中，烷基轉移反應是在轉反流動中進行的。轉反流動可以通過使用長徑比較高的反應器或一系列連續攪拌釜式反應器或CSTR′S獲得。通過反應器中的機械攪拌或漿使液中催化劑顆粒強制循環使催化劑顆粒懸浮在反應器中。為了防止漿液中的催化劑顆粒被帶走，可在反應器上安裝過濾器、沉降裝置、旋液分離器、或離心機。該反應器也可以是環狀形、可以連續地將漿液泵入此環形反應器。反應器上可以裝配注入試劑和從該系統中排出反應混合物的裝置。為促使轉反流動，可在反應器上安裝降低橫向攪拌和軸向攪拌的填充裝置。
通過提供催化劑顆粒漿液，可以從該反應系統中定期回收小部分催化劑或小流量連續地排出催化劑而無需中斷反應操作。另外，可以將小部分新的或再生的催化劑或適量的、連續流動的新的或再生的催化劑注入反應系統中以補償回收的數量。因此，所要求的轉化水平可以在無限的周期內保持一致。
可以採用的烷基轉移反應包括多烷基苯的轉化，如二乙苯和三乙苯轉化為乙苯，以及多異丙苯的轉化，如二異丙苯和三異丙苯轉化為異丙苯。很明顯，本發明的範圍並不限於這些轉化。
本發明的烷基轉移方法使得可以在較低的苯與烷基比值和較高的空速下進行烷基轉移反應，其結果是提高了反應器的產率。
本發明的烷基轉移方法，可以在從約120℃至約360℃溫度範圍、約170℃至約270℃為較好和從約100至約2000磅/平方英寸(psig)的壓力範圍，以約400至約600磅/平方英寸為較好的條件下進行。
該烷基轉移方法也可以在B/A(摩爾/摩爾)比值範圍從約2至約20、以約3至約10較好、以及重時空速範圍從約0.1至約50、以約3至約30時-1為較好的條件下進行。
現通過下列實施例對本發明進行描述，但本發明的範圍，並不限制於此。
為了說明下列實施例，這裡給出的這些術語，其定義如下
B/E(摩爾/摩爾)在反應器進料中出現的取代或未取代的全部苯環的總數與全部乙基側鏈的總數的比值，而與這些環的連接無關。
B/P(摩爾/摩爾)在反應器進料中出現的取代或未取代的全部苯環的總數與全部異丙基側鏈的總數的比值，而與這些環的連接無關。
轉化(乙基)在進料中殘存的二乙苯(DEB)和三乙苯(TEB)分子中的乙基摩爾數除以在產物中出現的二乙苯和三乙苯中的乙基的摩爾數。
選擇性(乙基)產物中出現的連接在乙苯的乙基摩爾數除以從進料中消失的二乙苯和三乙苯的乙基摩爾數。
在下面的實施例中，將一立式金屬管反應器放入用於控制溫度的流化砂浴中，反應器中裝入擠出成形的酸性沸石(沸石Y)，一臺計量泵通過反應器的底部注入含有過量苯中多烷基苯試劑。生成的混合物通過壓力控制設備離開反應器並進行收集和分析。反應器所設定的壓力應保持反應器內的組分處於液態。
實施例1(比較)將含有大量二乙苯和三乙苯的液體與苯混合得到B/E比值為11的溶液，該溶液以2.3克/克重時空速催化劑X時的量注入反應器中，反應開始時，定期地增加溫度以保持二乙苯的轉化在60%至70%範圍。當生產進行到5，616小時總的乙苯產量是855公斤EB/公斤催化劑，或平均的催化劑生產率是0.15公斤EB/公尺催化劑x時。
在類似的反應中，當B/E的比值為6時，在生成約400公斤EB/公斤催化劑後，該催化劑失去活性，進料和流出物的成分列於下表1。
表1在固定床反應進行烷基轉移的各組分濃度(%)組分 進料 產物 轉化率C4-C6脂肪族類 0.05 0.05苯 92.84 89.58甲苯 / 0.008乙苯 0.04 7.76丙苯 0.03 0.007丁苯 0.09 0.08二乙苯 6.37 2.15 65.7C11芳族類 0.03 0.02三乙苯 0.45 0.21 52.0二苯基乙烷 / 0.09高沸點物 0.02 0.04在重時空速數值較高(即超過2.3時)，二乙苯的轉化率低於60%這一可接受的數值。
實施例2 在漿料催化劑上的烷基轉移。
除在反應器兩端裝配燒結金屬製成的過濾器以防止大於0.5微米的催化劑顆粒通過外，本實驗裝置與實施例1是相同的。反應器中含有顆粒尺寸小於200篩目的酸式商業用沸石Y。在兩個燒結金屬過濾器之間的幹沉降催化劑的體積佔反應器體積的1/2。在反應條件下，催化劑床將膨脹佔據整個反應器體積。
從烷基化反應器的流出物中分餾得到的含有大量二乙苯和三乙苯的物流進行烷基轉移反應。該物流與新的苯混合得到B/E比值為3，在20時-1的重時空速進行反應。反應開始時的溫度為230℃(446°F)，注入和生產出的物流中的二乙苯的轉化列於表2表2在漿液反應器進行的二乙苯烷基轉移中各組分的濃度%組分 進料 產物 轉化率C4-C60.05 0.05苯 74.83 65.82甲苯 / 0.01乙苯 0.05 24.36丙苯 0.003 0.04丁苯 0.38 0.32二乙苯 24.25 8.37 65.5C11芳族類 0.21 0.17三乙苯 0.11 0.54二苯基乙烷 0.001 0.19高沸點物 0.07 0.12因為TEB的濃度低於此反應溫度的平衡值，故此化合物沒有耗掉，反而產生更多。
平均的乙苯生產率是4.33公斤EB/公斤x時，在生產4，780公斤EB/公斤催化劑後，該催化劑失去活性。
實施例3 二異丙苯的烷基轉移(比較)使用實施例1中的反應器和催化劑，進料中含有苯和二異丙苯的同分異構體混合物，以使B/P(苯與異丙基)比值為7。反應器在4時-1的重時空速下進行。在反應時，當溫度上升到所需的230℃至280℃之間，以便使二異丙苯的轉化在65%至80%範圍。異丙苯的生產率在0.48-0.60公尺/公斤小時的範圍變化。生產900公斤異丙苯/公斤後，催化劑降低活性。
實施例4 在漿液催化劑存在下二異丙苯的烷基轉移使用實施例2的反應器和催化劑，在B/P比值為3和20時-1的重時空速的條件下將純二異丙苯和苯的混合物注入反應器。溫度升到240℃至300℃之間以保持60%至73%的轉化。異丙苯的平均生產率為5.5公斤/公斤x時催化劑。當生產3，360公斤異丙苯/公斤催化劑時，該催化劑失去活性。
本發明的優點包括在較低的苯與烷基比值及高的空速條件下進行多烷基苯的烷基轉移，其結果是提高了反應器的產率。
本發明同時提高了催化劑的壽命以及不中斷反應器運行而連續或間斷地轉換廢催化劑的能力。
很明顯，本發明的範圍不應受上面所述的具體實施例所限制。本發明可以應用在仍然屬於權利要求範圍內的其它具體描述中。
權利要求
1.一種在反應器中有烷基轉移催化劑存在下，進料中包括至少一種多烷基苯以生成至少一種單烷基苯的烷基轉移的方法，其改進包括所述烷基轉移是在所述催化劑存在下，至少是使一種多烷基苯來進行的，其中所述的烷基轉移催化劑是以催化劑顆粒的漿液來提供的。
2.根據權利要求1的方法，其中所述的催化劑是一種沸石催化劑。
3.根據權利要求1的方法，其中所述的催化劑是一種載體的酸性催化劑。
4.根據權利要求1的方法，其中所述的催化劑具有顆粒尺寸是直徑從約0.1微米至約10毫米。
5.根據權利要求4的方法，其中所述的催化劑具有顆粒尺寸是直徑從約0.1微米至約1毫米。
6.根據權利要求5的方法，其中所述的催化劑具有顆粒尺寸是直徑從約0.1微米至約200微米。
7.根據權利要求1的方法，其中所述的至少一種多烷基苯是至少包括二乙苯和三乙苯中的任一種。
8.根據權利要求7的方法，其中所述的至少一種單烷基苯是乙苯。
9.根據權利要求1的方法，其中所述的至少一種多烷基苯是至少少包括二異丙苯和三異丙苯中的任一種。
10.根據權利要求9的方法，其中所述的至少一種單烷基苯是異丙基苯。
11.根據權利要求1的方法，其中所述的烷基轉移是在約120℃至約360℃的溫度下進行的。
12.根據權利要求11的方法，其中所述的烷基轉移是在約170℃至約270℃的溫度下進行的。
13.根據權利要求1的方法，其中所述的烷基轉移是在約100磅/平方英寸至約2000磅/平方英寸的壓力下進行的。
14.根據權利要求13的方法，其中所述的烷基轉移是在約400磅/平方英寸至約600磅/平方英寸的壓力下進行的。
15.根據權利要求1的方法，其中所述的烷基轉移是在苯與烷基的摩爾比值從約2至約20下進行的。
16.根據權利要求15的方法，其中所述的烷基轉移是在苯與烷基的摩爾比值從約3至約10下進行的。
17.根據權利要求1的方法，其中所述的烷基轉移是在約0.1時-1至約50時-1的重時空速下進行的。
18.根據權利要求17的方法，其中所述的烷基轉移是在約3時-1至約10時-1的重空速下進行的。
全文摘要
一種在烷基化催化劑存在下對至少一種多烷基苯的烷基轉移方法的改進。其中包括所提供的催化劑是以催化劑顆粒的漿液的形式存在的，這一改進能夠使烷基轉移反應可在較低的苯與烷基比值和較高的空速下進行，並能提高反應器的產率和催化劑的壽命。
文檔編號B01J29/08GK1058011SQ9110456
公開日1992年1月22日 申請日期1991年6月8日 優先權日1990年6月8日
發明者喬治·D·蘇丘, 約翰·E·保斯蒂安, 權駿譯 申請人:Abb魯姆斯克雷斯特公司