苯與丙烯液相烴化制異丙苯的方法
2023-06-11 12:17:26
苯與丙烯液相烴化制異丙苯的方法
【專利摘要】本發明涉及一種苯與丙烯液相烷基化制異丙苯的方法，主要解決以往文獻中多段絕熱固定床反應器中兩相鄰催化劑床層間距均一造成段間物料混合不均勻、從而影響催化劑反應選擇性的問題。本發明通過採用催化劑床層從下到上相鄰兩個催化劑床層之間的間距逐步增加的技術方案，較好地解決了該問題，可用於苯與丙烯液相烷基化制異丙苯的工業生產中。
【專利說明】苯與丙烯液相烴化制異丙苯的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種苯與丙烯液相烷基化制異丙苯的方法。
【背景技術】
[0002]異丙苯是重要的有機化工原料，主要用於生產苯酚、丙酮。苯酚用途非常廣泛，主要用於製造酚醛樹脂、已內醯胺、雙酚A、烷基酚、增塑劑以及醫藥和農藥的原料。丙酮用於生產甲基丙烯酸甲酯(有機玻璃單體)，雙酚A等，在醫藥、農藥和香料的生產中廣泛地用作溶劑及合成原料。
[0003]異丙苯的生產可以採用各種不同的方法，普遍採用的工業化方法，是以丙烯和苯為原料，在催化劑作用下，通過丙烯與苯的烷基化反應製備而得，所用的催化劑主要有AlCl3和沸石分子篩。其中沸石分子篩催化下的液相烷基化方法因對環境友好取得很大的成功。多年來，人們不斷對上述方法及所使用的催化劑進行改進。
[0004]在苯和丙烯液相烷基化制異丙苯的反應過程中，烷基化的反應速率主要由丙烯濃度控制。丙烯濃度越高，反應速度越快，催化劑床層的絕熱溫升就越大，副反應增加，結焦速度加快，催化劑壽命縮短。為了降低進入催化劑床層的丙烯濃度，採用了段間進料的冷激式多段絕熱固定床反應器。因此，段間混合效果直接決定丙烯濃度的分布，影響烷基化反應器的性能。
[0005]多段絕熱固定床反應器在化工領域應用廣泛，其中反應物料是分段從反應器的頂部(或底部)和段間側面進入反應器的，既是反應物，也是用於冷卻上段催化劑床層下來熱物料的冷量來源。催化劑床層內局部的反應物濃度、溫度過高，會造成反應速度過快，放出的熱量過多，對催化劑不利；在反應物濃度過低的地方，反應速度低，不能充分發揮催化劑的性能，降低了催化劑的效率。因此，冷激物料與上層熱物料在段間的混合效果對整個反應器的反應性能影響顯著。`
[0006]中國專利CN200945431Y、CN2218599Y、CN2759585Y公開了三種不同形式的段間混合裝置，其中CN200945431Y、CN2218599Y關注的是段間冷激液的進料形式對混合效果的影響，分別提出了兩種由總管與支管組成的流體分布器。CN2759585Y則是公開了一種冷激物料與上層熱物料間的混合器，混合器由倒錐形體、支管、側向環隙和篩板等組成。
[0007]現有文獻或反應器設計中，苯與丙烯液相烷基化制異丙苯的多段絕熱固定床反應器，其兩相鄰催化劑床層間距是均一的。但由於在不同的混合段，有著不同物料進料流量、溫度，對從下到上所有的兩相鄰催化劑床層間距設置相同均化空間高度，很有可能會造成上段床層的冷激物流並沒有與下層物流混合均勻就進入上段催化劑床層，從而影響催化劑的反應選擇性。
【發明內容】
[0008]本發明所要解決的技術問題是現有技術在設計苯與丙烯液相烷基化制異丙苯的多段絕熱固定床反應器過程中，存在催化劑相鄰床層間間距均一，造成段間物料混合不均勻，從而影響催化劑選擇性的問題，提供一種新的苯與丙烯液相烷基化制異丙苯的方法。該方法中的多段絕熱固定床反應器用於苯與丙烯液相烷基化制異丙苯時，具有段間物料混合均勻，使催化劑選擇性得以提高的優點。
[0009]為了解決上述技術問題，本發明採用的技術方案如下:一種苯與丙烯液相烴化制異丙苯的方法，以苯與丙烯為原料，苯與丙烯的摩爾比為1.3~5.0，丙烯重量空速為0.1~
2.0tT1，在反應溫度為110~290°C，反應壓力為1.6~10.0MPaG條件下，原料由底部入口向上與多段絕熱固定床反應器中的催化劑接觸，液相烷基化反應生成異丙苯和多異丙苯，其中多段絕熱固定床反應器由入口、出口、殼體和催化劑床層組成，催化劑床層為2至η個，催化劑床層從下到上相鄰兩個催化劑床層之間的間距依次分別為hphy…、比、…、hn，其中，h^ h2<...<hi<...< hn。
[0010]上述技術方案中，變均化空間高度多段絕熱固定床反應器兩相鄰催化劑床層之間的間距hg、hi存在以下關係:優選方案為hi = (1.01~1.5)Iv1，更優先方案為:hi =(1.05 ~1.3)hH。
[0011]上述技術方案中，苯與丙烯的摩爾比優選範圍為1.5~4.0，丙烯重量空速優選範圍為0.5~1.5h-1，反應溫度優選範圍為150~250°C，反應壓力優選範圍為2.0~8.0MPaG。
[0012]對於苯與丙烯液相烴化制異丙苯的多段絕熱固定床反應器，在不同的相鄰催化劑床層之間的混合段，有著不同物料流量、溫度及組成。反應物料從多段絕熱固定床反應器的底部入口進入，往上段催化劑床層流動，隨著相鄰催化劑床層之間的反應原料的進入，混合段物料的流量會越來越大，因此均化空間高度也應該不同。假如對從下到上所有的段間設置相同均化空間高度，很有可能會造成上段床層的冷激物流並沒有與下層物流混合均勻就進入催化劑床層，影響反應的選擇性。
[0013]本發明中由於在多段絕熱固定床反應器段間混合中採用變均化空間高度混合，克服了以往苯與丙烯液相烴化制異丙苯的多段絕熱反應器設計中採用等高度混合的方法，存在段間混合高度不足或過高的問題，使段間反應進料與下一段催化劑床層的反應產物混合更充分、分布更均勻，提高了反應器的選擇性，減緩了催化劑的結焦，延長了催化劑的再生周期。經試驗證明採用本發明的技術方案用於苯與丙烯液相烷基化制異丙苯反應工藝中，進入上一段催化劑床層之前的流體混合均方差為3%，異丙苯與二異丙苯的選擇性可提高
0.5個百分點，取得了較好的技術效果。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0014]圖1為本發明用於苯與丙烯液相烷基化制異丙苯的多段絕熱固定床反應器示意圖。
[0015]圖1中，I為進入多段絕熱反應器低部的反應物料，2為進入第一混合空間的反應物料，3為進入第二混合空間的反應物料，4為進入第η混合空間的反應物料，5為反應器的出料，Ia為多段絕熱反應器殼體，2a為多段絕熱反應器催化劑床層，3a為段間混合空間，4a為段間流體分布器，5a為第η段催化劑床層，6a為第η段間混合空間，7a為第n+1段催化劑床層，8a為多段絕熱反應器的入口，9a為多段絕熱反應器的出口。
[0016]下面通過實施例對本發明作進一步闡述。
[0017]【具體實施方式】
[0018]【實施例1】
採用如圖1的多段絕熱固定床反應器，應用於苯與丙烯的液相烷基化制異丙苯反應工藝中。進入反應器低部物料流量為203886千克/小時，第一混合空間反應進料為34008千克/小時，第二混合空間反應進料為39798千克/小時，第三混合空間反應進料為46814千克/小時。上述物料在多段絕熱固定床反應器內向上流動，與催化劑接觸進行反應，催化劑為MCM-22分子篩，反應溫度138°C，反應壓力2.6MPaG，丙烯重量空速0.8111，反應器內徑2500毫米，段間均化空間高度分別為2900毫米、3050毫米、3200毫米，進入催化劑床層流體分布均方差3.5%，異丙苯與二異丙苯選擇性99.78%(moI)。 [0019]【實施例2】
同實施例1，只改變段間均化空間高度，分別為2900毫米、3200毫米、3500毫米，反應溫度138°C，反應壓力2.6MPaG，丙烯重量空速0.8111，反應器內徑2500毫米，進入催化劑床層流體分布均方差3.0%,異丙苯與二異丙苯選擇性99.80%(moI)。
[0020]【實施例3】
同實施例1，只改變段間均化空間高度，分別為2900毫米、3400毫米、3900毫米、反應溫度138°C，反應壓力2.6MPaG，丙烯重量空速0.8111，反應器內徑2500毫米，進入催化劑床層流體分布均方差2.8%，異丙苯與二異丙苯選擇性99.82%(mol)。
[0021]【比較例I】
同實施例1，多段絕熱固定床反應器中兩相鄰催化劑床層的混合間距相同，催化劑為MCM-22分子篩，反應溫度138°C，反應壓力2.6MPaG，丙烯重量空速0.8 ItT1，反應器內徑2500毫米，三段均化空間高度均為3000毫米，第一段均方差為3.0%，第二段均方差為3.8%，第三段均方差為4.5%，異丙苯與二異丙苯選擇性99.22%(mol)。
【權利要求】
1.一種苯與丙烯液相烷基化制異丙苯的方法，以苯與丙烯為原料，苯與丙烯的摩爾比為1.3~5.0，丙烯重量空速為0.1~2.0tT1，在反應溫度為110~290°C，反應壓力為1.6~10.0MPaG條件下，原料由底部入口向上與多段絕熱固定床反應器中的催化劑接觸，液相烷基化反應生成異丙苯和多異丙苯，其中多段絕熱固定床反應器由入口、出口、殼體和催化劑床層組成，催化劑床層為2至η個，催化劑床層從下到上相鄰兩個催化劑床層之間的間距依次分別為...>...、hn,其中，h^ h2〈…〈比〈…〈hn。
2.根據權利要求1所述一種苯與丙烯液相烷基化制異丙苯的方法，其特徵在於兩相鄰催化劑床層之間的間距hg、h存在以下關係木=(1.01~1.5)hH。
3.根據權利要求2所述一種苯與丙烯液相烷基化制異丙苯的方法，其特徵在於:Ili=(1.05 ~1.3)hH。
4.根據權利要求1所述一種苯與丙烯液相烷基化制異丙苯的方法，其特徵在於苯與丙烯的摩爾比為1.5~4.0。
5.根據權利要求1所述一種苯與丙烯液相烷基化制異丙苯的方法，其特徵在於丙烯重量空速為0.5~1.5h1。
6.根據權利要求1所述一種苯與丙烯液相烷基化制異丙苯的方法，其特徵在於反應溫度為150~250°C。
7.根據權利要求1所述一種苯與丙烯液相烷基化制異丙苯的方法，其特徵在於反應壓力為 2.0 ~8.0MPaG。
【文檔編號】C07C15/085GK103739438SQ201210393008
【公開日】2014年4月23日 申請日期:2012年10月17日 優先權日:2012年10月17日
【發明者】邵百祥, 施德 申請人:中國石油化工股份有限公司, 中國石油化工股份有限公司上海石油化工研究院