延长烷基化催化剂寿命的方法馉技术

一种关于烷基化反应的改进方法，在反应区中将至少一种芳香烃（例如，苯）与至少一种烯烃在烷基化催化剂的存在下进行烷基化反应以生产至少一种单基芳香烃。该方法的改进包括，将一种选自醇或水的添加剂与至少一种芳香烃及至少一种烯烃混合。将醇或水添加到进料中致使催化剂的寿命提高，并且能在芳香烃与烯烃处于较低的摩尔比时进行烷基化反应。（*该技术在2012年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及延长烷基化催化剂的寿命，诸如沸石烷基化催化剂。更进一步地说，本专利技术涉及延长用于芳香烃与烯烃烷基化反应以生产烷基芳香烃的烷基化催化剂寿命的方法。烷基化反应是在烷基化反应器中，将芳族化合物如苯、萘或1，2，3，4-四氢化萘与烯烃如乙烯、丙烯或丁烯在烷基化催化剂的存在下并且在催化转化条件下反应以生产烷基芳香烃。例如苯可与乙烯或丙烯反应分别生产乙苯或异丙基苯。反应器中设有一个或多个烷基化催化剂床层。催化剂可以是沸石催化剂或其它类型的烷基化催化剂。烷基化反应可以在液相、汽相或汽-液混合相中进行。由于这些烷基化反应是强放热的，所以维持操作温度最好是在催化剂床层中提供除热能力，或进行分段法反应，并且在各段间提供适度的冷却。这样的绝热操作法是可取的。为了限制各反应段中的温度升高，人们采用相对于烯烃是过量的芳香烃，以及当采用多段反应器时，可以限制通入各段反应混合物中的烯烃量。另外，用过量的芳香烃将会减少在各反应段中所生成的不希望的多烷基芳香烃的量。例如，生产烷基苯(例如乙苯或异丙苯)可以采用苯与烯烃的总摩尔比为大约5∶1至大约6∶1，如果采用多段反应，可将乙烯分份加入各反应段中。在各段的后面，可以在各份烯烃转化之后施加冷却。最好是将烯烃分成等量加入各段。在催化转化条件下，该反应非常快，并且只需一个薄层催化剂床就能够完全转化烯烃。随着操作催化剂各床层的时间增长，催化剂逐渐失活。催化剂的失活伴随着发生反应的区域沿催化剂床层移位。在反应区完全移出催化剂床的整个长度之后，就将催化剂再生。峰值温度移位速度越快，再生或还原床中催化剂的需要就越频繁。在其它方面不变的条件下，催化剂失活的速度是与烷基苯生产速度成比例的。催化剂失活的速度也随着苯与烯烃的比率降低而增大。苯与烯烃处于低比率时，有些烯烃会齐聚并且生成其它高分子量的烯烃。这些烯烃可将苯环烷基化以生成带有长侧链的烷基烃。另外，对多烷基苯如二烷基、三烷基和四烷基苯的选择性是随着苯与烯烃的比率降低而增大。一般来说，催化剂失活的速度是随着重质烷基苯和多烷基苯的浓度增加而增大。这些重质产物优先吸附在催化剂的活性位上进行聚合，而不再从催化剂上脱附。因此，催化剂就失活了。温度也对催化剂的活性有影响。温度低于最佳范围，会导致对多烷基苯的选择性增大，于是产生更大的失活速度。温度高于最佳范围，多烷基苯会发生裂解，能生产聚合物的活性组分和其它高沸点物料会加速催化剂失活的速度。失活速度能够用“活性参数”，或AP来定量表示。计算该活性参数是通过在某段时间将过程中已失活的催化剂质量除以在同样长的时间里生成的烷基苯的质量。具有相当高AP值的催化剂在需要再生或更换之前具有较长的寿命。具有相当低的AP值的催化剂，需要再生的频率就更高，这种情况通常伴随着生产损失和(或)附加费用的增高。还注意到新鲜的催化剂具有高AP值，而在再生后其AP值就非常小，即，在催化剂再生后，其失活比再生前快得多。这样的现象是人们不希望的，因为如此一来增加了操作费用并且减降了预测催化剂性能的能力。因此，本专利技术的目的是提供一个通过延长催化剂寿命而改进烷基化反应的方法。根据本专利技术的一个实施方案，提供一种烷基化反应的改进方法，用来在反应区内于烷基化催化剂存在下，将至少一种芳香烃与至少一种烯烃在反应区进行烷基化反应以生产至少一种单烷基芳香烃。该改进方法包括将选自醇或水的添加剂与至少一种芳香烃和至少一种烯烃混合。可以烷基化的芳香烃包括苯、萘以及1，2，3，4-四氢化萘，但并不只限于如上几种。可用于将芳香族化合物烷基化的烯烃包括乙烯、丙烯、丁烯以及其混合物，但并不只限于以上几种。在一种实施方案中，至少一种芳香烃是苯。可按本专利技术进行烷基化反应的具有代表性的实例包括苯与乙烯烷基化生产乙基苯，以及苯与丙烯烷基化反应生产异丙基苯。在一种实施方案中，烷基化反应可以在芳香烃与烯烃的摩尔比为大约3∶1至大约30∶1的条件下进行，最好其摩尔比为大约5∶1至大约6∶1。在一种实施方案中，添加剂为水。水的用量按苯进料计以至少100ppm为宜，大约200ppm到大约1，500ppm较好，选大约300ppm到大约1，000ppm更好，而最好选用大约400ppm到大约800ppm。准确的用水量取决于所用的芳香烃与烯烃的比率以及烷基化催化剂的性质和状态。在另一种实施方案中，添加剂可以是醇，尽管可以使用任何类型的醇(例如，单-或双-羟基醇类、酚类、乙醇类)，但最好使用不会在反应器流出物中增加杂质或副产物数量的醇。例如如果将苯与乙烯烷基化反应生成乙基苯，加到进料中的醇最好是乙醇。如果将苯与丙烯烷基化反应生成异丙基苯，添加醇最好是异丙醇，如果所要求的烷基物不必为一种纯化合物，那么也可以使用醇的混合物作为添加剂。醇应当以延长催化剂寿命的有效量存在;可是，进料中添加的醇量不应该形成干扰数量的作为反应副产物的水，或是醇量会抑制烷基化反应的速度。醇的用量以所用的烯烃量计最好是大约1%(摩尔)至大约10%(摩尔)，或者以苯的重量计最好是大约0.2%(重)至大约0.5%(重)。烷基化反应可以在液相、汽相或液-汽混合相中进行。烷基化反应可以在下列条件下进行，温度为大约250°F到大约900°F，而最好是大约350°F至大约600°F，压力为大约150磅/吋2(表压)到大约2000磅/吋2(表压)而最好是大约250磅/吋2(表压)到大约1000磅/吋2(表压)，以及总重时空速(WHSV)为大约2小时-1至大约1000小时-1，最好是大约4到大约100小时-1。WHSV是指重时空速，并以每单位催化剂质量的进料质量来表示，即小时-1。可采用的烷基化催化剂最好是沸石催化剂。在一种实施方案中，沸石催化剂不含氢化金属。可采用的沸石催化剂包括X沸石、Y沸石、L沸石、β-沸石、ZSM-5，ω-沸石、丝光沸石以及菱沸石。在一种实施方案中，沸石可以是Y沸石或β-沸石。这些沸石最好是酸性型的。参照下列实例进一步描述本专利技术，但是，本专利技术的范围并不只限如下说明。关于下列实例，除有另外说明，采用下列条件。所采用的烷基化反应器由一根内径为1吋的钢管构成，其中装有20吋多长的催化剂并装有轴向位置的移动式热电偶。将反应器置于一层厚的绝缘体内，以致反应器在绝热方式下操作。用计量泵将苯进料，先通过预热器，再进入反应器的下端。乙烯用质流控制器计量，并且在苯进入预热器之前与苯混合。通过反应器顶部排出的反应混合物经过冷却器以及背压调节器，然后用储罐收集。在反应器的两个相等的反应段中，苯与乙烯均以12/1的(B/E)摩尔比进行反应。因此，总的B/E摩尔比为6/1。调节预热温度使得各反应器段中的峰值温度为大约475°F到大约485°F。在该系统中的压力维持在大约550磅/吋2(表压)到大约600磅/吋2(表压)，通过轴向热电偶测量，绘制温度分布图，以确定峰值温度的位置。实例1催化剂由一种称为沸石“A”的商品沸石构成，并将之成型成大约 1/4 吋长、直径为 1/16 吋的挤出物。在操作这反应系统840小时时，测得峰值温度的位移为1.35英寸。以乙烯流速为基准，能够计算出制得的乙苯(EB)量。反应器中包含在一定容积内的那部分重量的催化剂失活，该容积由相同时间间隔开始时与结束时的峰值温度位置限定。利用这些数值来计算失活本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种烷基化反应的方法，在反应区中将至少一种芳香烃与至少一种烯烃在烷基化催化剂的存在下，进行烷基化反应生产至少一种单烷基芳香烃，该方法的改进包括：将选自醇或水的添加剂与至少一种所述的芳香烃以及至少一种所述的烯烃混合。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：AM孔萨里，GD苏丘，JE保斯蒂安，
申请(专利权)人：ABB鲁姆斯克雷斯特公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]