苯的烷基化反應的製作方法

2023-05-30 02:23:51 3

專利名稱：苯的烷基化反應的製作方法
技術領域：
本發明主要涉及烷基苯的製備方法，其中包括乙基苯和枯烯。
背景技術：
目前乙基苯和枯烯是通過苯分別與烯烴，也就是乙烯或丙烯在酸催化作用下反應製備。最近，苯烷基化過程採用相應的醇類作為烷基化試劑。枯烯，也叫異丙基苯，可用作製備苯酚、丙酮以及甲基苯乙烯。乙基苯可用作製備苯乙烯。烷基取代的芳烴還可用作高辛烷值的運輸燃料。已經有多種烷基芳烴製備的方法被報導。現有製備乙基苯和枯烯的方法在獲得想要的單烷基化產物的同時也免不了會產生多烷基化產物。因此通常會把多烷基化產物與苯進行烷基轉移反應以產生更多的單烷基苯，烷基轉移反應一般是把多烷基化產物回流到烷基化反應器中或將多烷基化產物輸送到另外的烷基轉移反應器中去進行。但是，這些程序需要額外的分離處理裝置或者獨立的烷基轉移反應器，這會顯著增加程·序的複雜性，部件的數量，操作的步驟以及成本。

發明內容
發明人發現，通過整合蒸餾、催化烷基化反應和催化烷基轉移反應體系，可以改進苯和醇的烷基化反應過程。例如，催化蒸餾反應器系統可以用於乙醇和苯合成苯乙烯的反應。苯可以與回流液體混合併被帶到蒸餾塔頂。新鮮的乙醇、未反應的乙醇、副產物乙醚(也是一種烷基化試劑)以及可能產生的部分回收的苯和多烷基化苯可以被輸送到位於塔上部的烷基化催化劑以及塔下部的烷基轉移催化劑之間。這樣，蒸餾、烷基化和烷基轉移化這三個反應系統就可以統一到一個反應塔中，以此減少至少一個在製備乙基苯常規過程中使用的主要反應器。枯烯和其他烷基苯也可以採用類似方式使用相應醇類製備。一方面，本發明涉及有關烷基苯的製備方法，該方法包括:將C1-C6醇和苯輸送到催化蒸餾反應系統中，該系統包括一個含有烷基化催化劑的高反應區以及一個含有烷基轉移催化劑(其與烷基化催化劑相同或不同)的低反應區，在這個催化蒸餾反應器系統中同時發生以下反應:一部分醇和苯在高反應區中反應形成反應混合物，其中含有水、烷基苯、烷基醚、未反應的醇、未反應的苯以及多烷基化物包括二烷基苯；一部分多烷基化物和苯在低反應區反應形成更多的烷基苯；然後將反應混合物分餾；回收催化蒸餾反應器系統中的塔頂餾分，包含苯、未反應的醇、水和烷基醚，回收催化蒸餾反應器系統中的底餾分，包含苯、烷基苯和多烷基化物。另一方面，本發明涉及有關乙基苯的製備方法，該方法包括:將乙醇和苯輸送到催化蒸餾系統中，該系統包括一個含有烷基化催化劑的高反應區以及一個含有烷基轉移催化劑(其與烷基化催化劑相同或不同)的低反應區，在這個催化蒸餾反應器系統中同時發生以下反應:一部分乙醇和苯在高反應區中反應形成反應混合物，其中含有水、乙基苯、乙醚、未反應的乙醇、未反應的苯以及多燒基化物包括二乙基苯；一部分多燒基化物和苯在低反應區反應形成更多的乙基苯；然後將反應混合物分餾；回收催化蒸餾反應器系統中的塔頂餾分，包含苯、乙醇、水和乙醚，回收催化蒸餾反應器系統中的底餾分，包含苯、乙基苯和多烷基化物；將塔頂餾分濃縮和相分離形成含有苯的第一液體餾分以及含有水、乙醇和乙醚的第二液體餾分；將催化蒸餾反應器系統中的塔底餾分在第一蒸餾塔中分離，回收含有苯的塔頂餾分以及含有乙基苯和多烷基化物的塔底餾分；將至少一部分第一液體餾分輸送到催化蒸餾反應器系統中回流；將第二液體餾分在第二蒸餾塔中分離，回收含有乙醇和乙醚的塔頂餾分以及含有水的塔底餾分；將乙醇和至少一部分來自第二蒸餾塔的塔頂餾分輸送到催化蒸餾反應器系統的高反應區與低反應區中間。另一方面，本發明涉及有關枯烯的製備方法，該方法包括:將異丙醇和苯輸送到催化蒸餾系統中，該系統包括一個含有烷基化催化劑的高反應區以及一個含有烷基轉移催化劑(其與烷基化催化劑相同或不同)的低反應區，在這個催化蒸餾反應器系統中同時發生以下反應:一部分異丙醇和苯在高反應區中反應形成反應混合物，其中含有水、異丙基苯、異丙基醚、未反應的異丙醇、未反應的苯以及多烷基化物包括二異丙基苯；一部分多烷基化物和苯在低反應區反應形成更多的異丙基苯；然後將反應混合物分餾；回收催化蒸餾反應器系統中的塔頂餾分，包含苯、異丙醇、水和異丙基醚，回收催化蒸餾反應器系統中的底餾分，包含苯、異丙基苯和多烷基化物；將塔頂餾分濃縮和相分離形成含有苯的第一液體餾分以及含有水、異丙醇和異丙基醚的第二液體餾分；將催化蒸餾反應器系統中的塔底餾分在第一蒸餾塔中分離，回收含有苯的塔頂餾分以及含有異丙基苯和多烷基化物的塔底餾分；將至少一部分第一液體餾分輸送到催化蒸餾反應器系統中回流；將第二液體餾分在第二蒸餾塔中分離，回收含有異丙醇和異丙基醚的塔頂餾分以及含有水的塔底餾分；將異丙醇和至少一部分來自第二蒸餾塔的塔頂餾分輸送到催化蒸餾反應器系統的高反應區與低反應區中間。本發明的其他方面和優勢將在以下描述以及附加的權利要求中說明。


圖1是根據本發明的一個實施例簡化的苯烷基化的工藝流程圖。圖2是根據本 發明的一個實施例簡化的苯烷基化的工藝流程圖。圖3是根據本發明的一個實施例簡化的苯烷基化的部分工藝流程圖。圖4是根據本發明的一個實施例簡化的苯烷基化的工藝流程圖。圖5是根據本發明的一個實施例簡化的苯烷基化的工藝流程圖。
具體實施例方式在本申請的範圍裡，「催化蒸餾反應器系統」表示一種儀器，其中催化反應和產物分離至少局部同時進行。該儀器包含一個傳統的催化蒸餾塔反應器，在沸點條件下反應和蒸餾在裡面可以同時進行，或者蒸餾柱與至少一個側反應器有效連接，蒸餾塔內的側餾分可作為側反應器的原料，同時反應後的產物又流回到蒸餾塔內，這個側反應器相當於一個液相反應器、氣相反應器或者沸點反應器。所描述的兩種催化蒸餾反應器系統可以優於傳統的液相反應加後續的分離操作，催化蒸餾柱反應器在減少器件、降低成本、排熱效率高(反應放出的熱量可能會被混合物蒸發吸收)，和使平衡移動的能力等方面具有優勢。對於多部分分隔的蒸餾塔，如果蒸餾塔的一部分包含催化蒸餾結構，也會用到，在此也叫做「催化蒸餾反應器系統」。在此公開的方法包括任意數量的反應器，包含上流式和下流式的催化蒸餾反應器系統。利用催化蒸餾反應器系統可以防止汙染物以及重催化劑毒物在輸送過程中接觸催化齊U。此外，乾淨的回流液體會持續清洗催化區域。這些因素結合起來可以維持催化劑的長期有效性。反應熱使得液體蒸發，蒸發的氣體在塔頂冷凝器冷凝以形成更多的回流液體。分餾柱內自然的溫度分布形成了一個幾乎等溫的催化劑床，而傳統的固定床反應器的溫度會升高。一方面，本發明涉及有關烷基苯的製備方法，其中包含乙基苯和枯烯。苯與某種醇的烷基化反應可用以下反應表示。苯與其他醇類的烷基化反應以類似方式進行，產生水和相應的烷基化物。苯+甲醇一甲苯+水 (I)苯+乙醇一乙苯+水 (II)苯+異丙醇一枯烯+水 (III)需要時，甲苯的烷基化反應也可以通過相似方法實現。烷基苯的製備方式是將C1-C8醇和苯輸送到催化蒸餾系統中，該系統包括一個含有烷基化催化劑的高反應區以及一個含有烷基轉移催化劑(其與烷基化催化劑相同或不同)的低反應區。例如，高反應區可能位於蒸餾塔的精餾區而低反應區可能位於蒸餾塔的提餾區。在催化蒸餾反應器系統中，至少有一部分苯和醇在塔內向上蒸餾，苯與醇在烷基化催化劑表面反應廣生燒基苯和水。醇也可能自身反應形成燒基釀。另外，燒基苯可能在烷基化催化劑作用下繼續進行烷基化反應產生二烷基苯，三烷基苯，或者更高的多烷基苯。在高反應區產生的烷基苯和多烷基產物接著可能向下流過蒸餾塔，與烷基轉移催化劑接觸並將烷基苯和多烷基苯作為底餾分回收。在低反應區的苯可以與多烷基產物進行烷基轉移反應產生更多的單烷基化產物。此外，苯可能與醇或烷基醚在烷基轉移催化劑作用下反應，同樣產生更多的單烷基化產物。發生上述反應同時，原料組分和反應產物在催化蒸餾反應器系統中是分開的(分段蒸餾)。苯、未反應的醇、水和烷基醚在塔內作為塔頂餾分回收，而苯、烷基苯和多烷基苯作為塔底餾分回收。為了滿足苯和醇在反應區的烷基化反應達到適宜反應條件，需要對催化蒸餾的設備條件進行控制。在一些實施例中，反應區溫度保持在200° F到700° F(93°C到371°C )；在其他實施例中200° F到400° F(93°C到204°C ).
醇和苯的進料摩爾比在一些實施例中是從0.1: I到10: I ;在另外的實施例中0.8: I到2:1 ;在另一些實施例中是從0.9: I到1.1: I。在此公開的實施例中所用的醇類包括C1到C6的一級和二級醇。例如在此公開的實施例中包括甲醇、乙醇、正丙醇、異丙醇、正丁醇、異丁醇和叔丁醇。任何用來催化 苯與醇進行烷基化反應和/或烷基轉移反應的催化劑都可以用在本發明的方法中。例如，分子篩或者沸石類催化劑就可以用來催化苯的烷基化反應和/或烷基轉移反應。在此公開的實施例中用到的分子篩包括沸石礦物系中的多孔結晶三維鋁矽酸鹽。其晶體結構由每個矽原子和鋁原子周圍包圍四個氧原子形成。分子篩這個術語可以用於表示天然形成的沸石和人工合成的沸石。天然形成的沸石其孔徑大小不規則，通常不認為等同於人工合成的沸石。也可以用人工合成的非定形二氧化矽以及氧化鋁。合成沸石一般在鈉型樹脂中製備，其中每個鋁四面體都緊密靠近一個鈉陽離子以此平衡電荷。目前，已經有七種重要的分子篩被報導，即A，X，Y，L，毛沸石，omega沸石和發光沸石。A型沸石具有相對較小的有效孔徑(直徑)。X和Y型沸石的孔徑較大並且Al2O3和SiO2的比例不同，L型沸石其Al2O3和SiO2的比例較高。在一組實施例中，所公開的方法中用到的催化劑含有一種沸石有時也被叫做中孔或ZSM-5型沸石。在其他實施例中，所用沸石可以是一種中孔形狀選擇性酸性金屬雜原子分子篩沸石，是從一些包含 ZSM-5，H-ZSM-5, ZSM-1I, ZSM-12, ZSM-22，ZSM-23，ZSM-35，ZSM-50，MCM-22以及較大孔徑的Y和Beta沸石中選擇出來的。在一組實施例中，質子形式的beta催化劑被發現是一種能有效促進苯烷基化和烷基轉移反應的特定催化劑。所公開的實施例中其他用到的催化劑還包括磷改性沸石，氧化鋁和二氧化矽。例如，在所公開的實施例中所用到的一種特定催化劑是AlPCV在另外一個實施例中AlPO4可以負載在氧化鋁上。為了促進分餾和提高催化活性，以上描述的催化劑可以製備成蒸餾結構形式。催化蒸餾結構必須既有催化劑也有質量傳遞介質的功能 。催化劑必須在蒸餾塔中適當地固載並且隔開，才能起到催化蒸餾結構的作用。在一些實施例中，催化劑包含一種結構，該結構被美國專利5730843公開，這裡合併到引用中。在其他實施例中，一種或多種以上描述的催化劑可能存在於幾個一端封閉的金屬絲網管中，管鋪設在一片金屬絲網材料如絲網塗抹器上。接著將片和管捲成一捆以固定在蒸餾塔反應器上。該實施例在例如美國專利5431890中也有描述，在這裡與引用合併。其他用到的催化蒸餾結構在美國專利4302356，4443559，4731229，5073236, 5431890, 5266546以及5730843中都有公開，都分別合併到了引用中。如上所述，醇在烷基化催化劑的作用下脫水形成烷基醚副產物。烷基醚是一種烷基化試劑，可以在烷基化催化劑或者烷基轉移催化劑的作用下與苯反應形成烷基苯。從塔頂餾出物中回收的烷基醚可以循環到塔中與苯反應。這樣，烷基醚的生成和消耗達到平衡，從而沒有淨剩的烷基醚產生。參考圖1，如圖所示為根據在此公開的實施例描繪的生產烷基苯的一個簡化工藝流程圖。新鮮醇原料通過管道12進入催化蒸餾反應器系統10。新鮮苯通過管線14進入催化蒸餾反應器系統10。在一些實施例中，苯可以通過單獨的液流(圖中未標)向催化蒸餾反應器系統10中添加，比如當另加的苯或者本地添加的苯流動有助於塔工作達到最優化的時候。催化蒸餾反應器系統10包括一個含有鋪著烷基化催化劑的高反應區16，以及一個鋪著烷基轉移催化劑的低反應區18。在高反應區16中，苯和醇與烷基化催化劑接觸並反應生成烷基苯，水和副產物，如二烷基苯，三烷基苯以及其他多烷基苯產物，還有醇在烷基化催化劑作用下脫水產生的烷基醚。塔的精餾區(在醇的進料區之上)也可以將烷基苯和多烷基苯與未反應的苯，未反應的醇，水和烷基醚分開，並從催化蒸餾反應器系統10中作為塔頂餾分通過管道20回收。在低反應區18中，苯與烷基醚和/或醇發生烷基化反應。此外，苯還可以與多烷基苯反應形成更多的單烷基化產物。塔的提餾區(醇進料區下)也可以用來將較輕的成分(水，醇和烷基醚)從烷基苯產物中分離出來。未反應的苯，烷基苯和多烷基苯可以通過管道22從催化蒸餾反應器系統10中作為底餾分回收。在圖1中，苯在催化蒸餾反應器系統10中是向下流動的。在這種情況下，新鮮的苯與各種循環流動的液體混合，在催化蒸餾反應器系統10中作為回流原料。在其他實施例中，管道14可以作為回流管，將一部分頂餾分輸送回塔內，新鮮苯則在較低的進料口引入，比如其中可能的位置是高反應區和低反應區中間。圖1也描述了將醇在高低反應區中間引入到催化蒸餾反應器系統10。在一些實施例中，可能用到兩種或者多種醇原料，沿著塔邊的進料口加入醇原料。這樣可以防止局部醇濃度過高，從而降低脫水反應程度。引入塔內的新鮮的醇原料也同樣與多種循環流動的液體混合，相關實施例描述如下。參考圖2，如圖所示為根據在此公開的實施例描繪的製備烷基苯的一個簡化工藝流程圖，其中各個部位用數字表示。其中大體流程圖與圖1相同，新鮮苯從管道14從塔頂進入，與循環組分混合，新鮮醇從高低反應區中間通過管道12加入，與循環組分混合。

通過管道22從催化蒸餾反應器系統10回收的底餾分含有苯、烷基苯以及多烷基苯，包括二烷基苯，三烷基苯和更高的烷基苯。底餾分接下來被輸送到第一個分離塔24中以將苯從烷基苯和多烷基苯中分離出來。分離出的苯作為頂餾分從塔24中通過管道26回收。回收苯再通過管道26循環回到催化蒸餾反應器系統10中再次通過反應區。烷基苯和多烷基苯可以作為底餾分首先通過管道28從分離塔24中回收。接著烷基苯和多烷基苯被輸送到第二分離塔30中將烷基苯與多烷基苯分離。如圖2所示，烷基苯作為頂餾分通過管道32從第二分離塔30中回收，二烷基苯或者二烷基苯和三烷基苯作為側餾分通過管道34從第二分離塔30中回收，較重的多烷基苯作為底餾分通過管道36從第二分離塔30中回收。如果需要的話，側餾分可以循環回到催化蒸餾反應器系統10中在塔的低反應區與苯繼續反應產生更多的烷基苯。通過管道20從催化蒸餾反應器系統回收的頂餾分中含有苯，醇，烷基醚和水。頂餾分接著通過如間接熱交換器和沉降鼓40等裝置進行冷凝和相分離。為了達到適當的液-液分離，必須將冷凝物冷卻到50°C或更低。相分離的上部液體是一種烴類液體組分，可能含有苯以及一些烷基醚和/或醇，而下部是水溶液組分，可能含有水、醇和烷基醚。上部液體組分，主要是苯，可以通過管道42從沉降鼓40中回收，其中一部分可以循環到塔內與新鮮苯混合成為回流液體，一部分與新鮮醇原料一起循環到塔內。所以如圖所示，回流管道44含有新鮮的苯，從第一分離塔24中回收的苯以及從沉降鼓40中回收的苯。下部液體組分，包含水、醇和烷基醚，可以通過管道46從沉降鼓40中回收並輸送到第三分離塔48中以將水與醇和烷基醚分開。水可以通過管道50從第三分離塔48中作為底餾分回收，根據需要對其進行處理。醇和烷基醚可以從管道52從第三分離塔48中回收再通過管道54循環回催化蒸餾反應器系統10中繼續反應。因此，如圖所示，塔的輸送管道56中含有新鮮醇原料，從沉降鼓40回收的苯，從第三分離塔48回收的醇和烷基醚以及從第二分離塔30回收的多烷基苯。在第三分離塔48中對水、烷基醚和醇進行分離會使得頂餾分中含有水。例如，當這個三元系統形成一種共沸混合物，水可以被頂餾分帶著通過管道回收。為了控制循環到催化蒸餾反應器系統10的水量，要用到如圖3所示的分離系統。通過管道46從沉降鼓40中回收的水溶液組分被輸送到第三分離塔48中以進行上述分離。在本實施例中，通過管道52回收的頂餾分包括水，醇和烷基醚。頂餾分接著與含有苯的液流58混合，比如一部分或者全部新鮮苯流14，一部分或者全部通過管道26從第一分離塔24回收的苯，或者一部分或全部通過管道42從沉降鼓40中回收的上部液體組分，或者這些液流的兩種或者多種的混合或者其中部分混合。混合後的液體接著在沉降鼓60中相分離，其中烴類組分，包括苯、醇和烷基醚，通過管道62回收，水溶液組分通過管道64回收。該水溶液組分可能包含醇和烷基醚，並可以循環到第三分離塔48中繼續分離並回收其中的醇和烷基醚。參考圖4，如圖所示為根據在此公開的實施例描繪的一個製備烷基苯的一個簡化工藝流程圖，其中各部件用數字表示。在該實施例中新鮮的苯原料和新鮮的醇原料在高、低反應區16、18中間引入並進行反應/蒸餾，如圖1所示。通過管道20從催化蒸餾反應器系統10回收的頂餾分通過間接熱交換器38和沉降鼓40冷凝和相分離，如上所述。下部液相組分通過管道46回收並輸送到分離塔48中進行如圖3所示的分離。如圖所示，從第三分離塔48輸送到沉降鼓60的頂餾分與新鮮的苯14和作為頂餾分通過管道26從分離塔24回收的循環苯混合。一部分上部的液相組分通過管道42回收並通過管道70作為回流液體輸送到催化蒸餾反應器系統10中。剩下的上部液相組分與通過管道62從沉降鼓60中回收的烴類組分以及通過管道12輸送的新鮮醇原料合併，作為原料通過管道56引入塔內。通過管道22從催化蒸餾反應器系統10中回收的底餾分也會進行以上描述的流程，將二烷基苯作為側餾分回收並循環到塔內。烷基苯選擇性地作為頂餾分通過管道32回收，而多烷基苯，包括二烷基苯和三烷基苯可以作為底餾分通過管道72從第二分離塔30回收。多烷基苯隨後進行反應，分離，或者如果適用於生產設備的話，可用作燃料原料。參考圖5，如圖所示是根據在此公開的實施例描繪的一個生產烷基苯的一個簡易工藝流程圖，其中各部件用數字表示。從催化蒸餾反應器系統10中回收的頂餾分進行類似圖4描述的反應，其中一部分上部液體組分42用作塔內回流70，新鮮苯14與從第三分離塔48回收的頂餾分52合併來 控制循環到催化蒸餾反應器系統10中的水量。在這個實施例中，為了保證從管道22回收的底餾分中的苯含量小於0.03wt.%,催化蒸餾反應器系統10需要始終保持在工作狀態。底餾分接著會直接被輸送到分離塔30中，從而烷基苯作為頂餾分通過管道32分離，多烷基苯則作為底餾分36回收。如圖2描述，如果需要，側餾分可以通過管道24從塔30中回收，該側餾分含有二烷基苯和三烷基苯，可以循環到催化蒸餾反應器系統10中用來產生更多的烷基苯。其中底餾分含有很少濃度的苯，最終烷基苯產物液體32中含有純度至少99.95wt.%的烷基苯。我們還發現利用所描述的完整的蒸餾、烷基化和烷基轉移化體系，對設備的需求大大降低。例如，為了降低從催化蒸餾反應器系統10中回收的頂餾分的溫度可以通過將該頂餾分與通過管道50從第三分離器48回收的底餾分，以及通過管道26從第二分離器24中回收的頂餾分進行間接熱交換。另外，頂餾分可以與水/蒸汽進行間接熱交換產生溫度較高的水或低壓或中亞蒸汽，並利用到該工藝的其他部分，比如可以用來與通過管道52從第三分離器48回收的頂餾分進行間接熱交換並使其冷凝。通過管道46從沉降鼓40回收的下部液相組分也可以首先利用通過管道50從第三分離器48回收的底餾分加熱後再輸送到第三分離器48中。利用本工藝的熱集成優勢可以有效減少或者消除對於冷卻水的需求，並可以利用在工藝流程中烷基化反應放熱所產生的所有熱量。如上所述，在此公開的實施例中通過催化蒸餾工藝過程集合蒸餾、催化烷基化以及催化烷基轉移化系統製備乙基苯和枯烯。相對於製備烷基苯的傳統工藝結構本公開實施例具有以下幾方面優勢: 相對於傳統的乙醇或者現在商用的乙烯為基礎的烷基化過程減少45%的能量消耗。具體為催化蒸餾反應器系統的重沸器和冷凝器的能量消耗可以減少到50%，苯回收塔能量消耗減少到50%，苯回收塔冷凝器能量消耗減少到40%，並且該系統不需要烷基轉移化反應進料加熱器。 減少了設備部件數量，相對於現有商用乙烯為基礎的烷基化工藝其成本也降低到60%。可以消除的工藝中的設備部件具體為以下一些:(I)整理器，(2)烷基轉移化反應器，(3) 二乙基苯/三乙基苯蒸餾塔，(4)輕餾分汽提塔，(5)排氣吸收器，(6)乙烯壓縮機，
(7)所有相關輔助設備比如泵，重沸器，冷凝器，沉降鼓以及與(I)到(6)相關的控制系統。 相對於現有商用乙烯烷基化工藝系統，電力消耗可以降低到50%。具體的，泵的數量可以降低一半以上，並且不需要壓縮機。 冷卻水用量可以減少到100%，並且冷卻水可以被有效利用產生低壓蒸汽。 下遊設備的尺寸可以減小 催化劑利用率以及循環次數相比於固定床工藝提高，後者由於焦化和中毒使得利用率降低。在催化蒸餾反應器系統中，由於塔內液體流動催化劑一直被清洗，塔內不會存在過熱部位。因此，催化劑壽命延長並且系統工作穩定。 運營成本可以 降低到50%或更多。節省了所取消設備項目的運營成本和使用綜上所述，在此描述的方法為苯的烷基化提供了一種新的工藝方案，並且可以利用較少的能量、設備消耗以及較低的成本有效製備高純度的烷基苯。儘管該公開的方案只包括有限數量的實施例，為了使得本領域的技術人員可以通過本公開方案鑑別其他不超過本公開方案範圍的實施例，該保護範圍受到以下附加權利說明書的限制。
權利要求
1.一種製備烷基苯的方法，該方法包括: 將C1到C6醇和苯輸入到催化蒸餾反應器系統中，該系統包括一個含有烷基化催化劑的高反應區和一個含有烷基轉移催化劑的低反應區，其中烷基轉移催化劑與烷基化催化劑可以相同或不同； 在催化蒸餾反應器系統中同時進行: 一部分醇和苯在高反應區反應生成混合物，其中含有水、烷基苯、烷基醚、未反應的醇、未反應的苯以及包括二烷基苯在內的多烷基化產物； 一部分多烷基化產物與苯在低反應區反應形成更多的烷基苯；並且 對反應混合物進行分餾； 從催化蒸餾反應器系統中回收頂餾分，其中包括苯、未反應的醇、水和烷基醚； 從催化蒸餾反應器系統中回收底餾分，其中包括苯、烷基苯和多烷基苯。
2.權利要求1所述的方法，其中醇為乙醇，烷基苯為乙基苯。
3.權利要求1所述的方法，其中醇為異丙醇，烷基苯為枯烯。
4.權利要求1所述的方法，進一步包括: 控制催化蒸餾反應器系統使得底餾分含有少於0.03wt.%苯；並且 將底餾分分餾回收含有烷基苯和苯的頂餾分以及含有多烷基產物的底餾分。
5.權利要求4所述的方法，其中頂餾分包括含有至少99.95wt.%烷基苯的乙基苯。
6.—種乙基苯的製備方法,該方法包括: 將乙醇和苯輸入到催化蒸餾反應器系統中，該系統包括一個含有烷基化催化劑的高反應區和一個含有烷基轉移催化劑(與烷基化催化劑相同或不同)的低反應區； 在該催化蒸餾反應器系統中同時進行: 一部分醇和苯在高反應區反應生成混合物，其中含有水、乙基苯、乙醚、未反應的乙醇、未反應的苯以及包括二乙苯在內的多烷基化產物； 一部分多烷基化產物與苯在低反應區反應形成更多的乙基苯；並且 對反應混合物進行分餾； 從催化蒸餾反應器系統中回收頂餾分，其中包括苯、乙醇、水和乙醚； 從催化蒸餾反應器系統中回收底餾分，其中包括苯、乙基苯和多烷基化產物； 將頂餾分冷凝和相分離形成含有苯的第一液相組分以及含有水、乙醇和乙醚的第二液相組分； 將來自催化蒸餾反應器系統的底餾分在第一蒸餾塔中分離，回收含有苯的頂餾分以及含有乙基苯和多烷基化產物的底餾分； 輸送至少一部分第一液相組分到催化蒸餾反應器系統中作為回流； 在第二蒸餾塔中分離第二液相組分，回收含有乙醇和乙醚的頂餾分以及含有水的底餾分； 輸送醇原料以及至少一部分從第二蒸餾塔回收的頂餾分到催化蒸餾反應器系統的高、低反應區中間。
7.權利要求6所述的方法，進一步包括輸送一部分第一液相組分到催化蒸餾反應器系統的高、低反應區中間。
8.權利要求6所述的方法，進一步包括在第三蒸餾塔中將第一蒸餾塔的底餾分分離，回收含有乙基苯的塔頂餾分和含有多烷基化產物的底餾分。
9.權利要求6所述的方法，進一步包括將來自第一蒸餾塔的底餾分分離，回收含有乙基苯的頂餾分，含有二乙基苯的側餾分以及含有多烷基化產物的底餾分。
10.權利要求9所述的方法，進一步包括輸送至少一部分側餾分到催化蒸餾反應器系統的高、低反應區中間。
11.權利要求10所述的方法，其中側餾分進一步包括三乙基苯。
12.權利要求9所述的方法，進一步包括利用含有多烷基化合物的底餾分作為燃料原料。
13.權利要求6所述的方法，其中頂餾分的冷凝和相分離包括將來自催化蒸餾反應器系統的頂餾分用至少以下一種方式進行間接熱交換: 至少一部分含水的底餾分， 至少一部分來自第二蒸餾塔的頂餾分； 水；和 蒸汽。
14.權利要求6所述的方法，其中高反應區的催化劑和低反應區的催化劑相同。
15.權利要求6所述的方法，進一步包括輸送苯原料，至少一部分第一液相組分和至少一部分來自第一蒸餾塔的頂餾分到催化蒸餾反應器系統中作為回流。`
16.權利要求6所述的方法，進一步包括: 將苯和至少一部分來自第二蒸餾塔的頂餾分合併以形成混合物； 將該混合物相分離以回收第三液相組分，其中包括苯、乙醇和乙醚以及一種第四液相組分，其中含有水、乙醇和二乙醚； 將第四液相組分循環到第二蒸餾塔中；以及 輸送第三液相組分和一部分第一液相組分到催化蒸餾反應器系統的高、低反應區中間。
17.權利要求16所述的方法，包括合併至少一部分來自第一蒸餾塔中的頂餾分、苯、至少一部分第二蒸餾塔中的頂餾分以形成混合物。
18.一種枯烯的製備方法，該方法包括: 將異丙醇和苯輸入到催化蒸餾反應器系統中，該系統包括一個含有烷基化催化劑的高反應區和一個含有烷基轉移催化劑(與烷基化催化劑相同或不同)的低反應區； 在該催化蒸餾反應器系統中同時進行: 一部分異丙醇和苯在高反應區反應生成混合物，其中含有水、枯烯、異丙醚、未反應的異丙醇、未反應的苯以及包括二異丙苯在內的多烷基化產物； 一部分多烷基化產物與苯在低反應區反應形成更多的枯烯；並且 對反應混合物進行分餾； 從催化蒸餾反應器系統中回收頂餾分，其中包括苯、異丙醇、水和異丙基醚； 從催化蒸餾反應器系統中回收底餾分，其中包括苯、枯烯和多烷基化產物；將頂餾分冷凝和相分離形成含有苯的第一液相組分以及含有水、異丙醇和異丙基醚的第二液相組分；將來自催化蒸餾反應器系統中的底餾分在第一蒸餾塔中分離以回收含有苯的頂餾分以及含有枯烯和多烷基化產物的底餾分；輸送至少一部分第一液相組分到催化蒸餾反應器系統中作為回流； 在第二蒸餾塔中分離第二液相組分，回收含有異丙醇和異丙基醚的頂餾分以及含有水的底餾分； 從第二蒸餾塔中輸送異丙醇原料和至少一部分頂餾分到催化蒸餾反應器系統的高、低反應區中間。
19.權利要求18所述的方法，進一步包括輸送一部分第一液相組分到催化蒸餾反應器系統的高、低反應區中間。
20.權利要求18所述的方法，進一步包括在第三蒸餾塔中將來自第一蒸餾塔的底餾分分離，回收含有枯烯的塔頂餾分和含有多烷基化產物的底餾分。
21.權利要求18所述的方法，進一步包括將來自第一蒸餾塔的底餾分分離，回收含有枯烯的頂餾分，含有二異丙基苯的側餾分以及含有多烷基化產物的底餾分。
22.權利要求21所述的方法，進一步包括輸送至少一部分側餾分到催化蒸餾反應器系統的高、低反應區中間。
23.權利要求22所述的方法，其中側餾分進一步包括三異丙基苯。
24.權利要求21所述的方法，進一步包括利用含有多烷基化合物的底餾分作為燃料原料。
25.權利要求18所述的方法，其中頂餾分的冷凝和相分離包括將來自催化蒸餾反應器系統的頂餾分用至少以下一種方式進行間接熱交換: 至少一部分含水的底餾分， 至少一部分來自第二蒸餾塔的頂餾分； 水；和 蒸汽。
26.權利要求18所述的方法，其中高反應區的催化劑和低反應區的催化劑相同。
27.權利要求18所述的方法，進一步包括輸送苯原料，至少一部分第一液相組分和至少一部分來自第一蒸餾塔的頂餾分到催化蒸餾反應器系統中作為回流。
28.權利要求18所述的方法，進一步包括: 將苯和至少一部分來自第二蒸餾塔的頂餾分合併以形成混合物； 將該混合物相分離以回收第三液相組分，其中包括苯、異丙醇和二異丙醚以及一種第四液相組分，其中含有水、乙醇和二異丙醚； 將第四液相組分循環到第二蒸餾塔中；並且 輸送第三液相組分和一部分第一液相組分到催化蒸餾反應器系統的高、低反應區中間。
29.權利要求28所述的方法，包括合併至少一部分來自第一蒸餾塔的頂餾分、苯、至少一部分來自第二蒸餾塔的頂餾分以形成混合物。
全文摘要
一種製備烷基苯的方法，該方法包括輸送C1到C6醇和苯到催化蒸餾反應器系統，該系統包括一個含有烷基化催化劑的高反應區和一個含有烷基轉移催化劑(與烷基化催化劑相同或不同)的低反應區。在催化蒸餾反應器系統中同時進行一部分醇和苯在高反應區反應生成混合物，其中含有水、烷基苯、烷基醚、未反應的醇、未反應的苯以及包括二烷基苯在內的多烷基化產物；一部分多烷基化產物與苯在低反應區反應形成更多的烷基苯；並且對反應混合物進行分餾；從催化蒸餾反應器系統中回收頂餾分，其中包括苯、未反應的醇、水和烷基醚；從催化蒸餾反應器系統中回收底餾分，其中包括苯、烷基苯和多烷基化產物。
文檔編號C07C7/04GK103201238SQ201180050138
公開日2013年7月10日 申請日期2011年10月11日 優先權日2010年10月18日
發明者葉明華, 闊科·T·潘, 馬裡奧·J·馬拉斯基諾, 加裡·G·波德巴拉克 申請人:催化蒸餾技術公司