用于联产异丙基苯和仲丁基苯的方法技术

通过将丙烯、丁烯和苯加入到反应器，在蒸馏塔反应器中同时生产异丙基苯和仲丁基苯。未反应的苯作为塔顶馏出物除去，异丙基苯和仲丁基苯作为产物除去。所述使用的催化剂是酸性阳离子交换树脂、沸石，特别是β沸石。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及烷基化有机芳族化合物的方法。更特别，本专利技术涉及通过同时用丙烯和丁烯烷基化苯联产异丙基苯和仲丁基苯的方法。更特别，本专利技术涉及在蒸馏塔反应器中同时联产异丙基苯和仲丁基苯的方法，其中未反应的苯和烯烃通过分馏同时与所述产品分离。相关技术目前通过酸催化的苯与相应烯烃即丙烯或者丁烯反应生产异丙基苯和仲丁基苯(SBB)。在一些已知的方法中，催化剂的腐蚀性很强，具有相对短的寿命，例如粘土上的AlCl3、H3PO4，氧化铝上的BF3，及其它需要周期性再生的例如分子筛。在常规方法中由于反应的放热性和生成多取代苯的倾向，要求低的苯单程转化率及大量的循环。美国专利4,371,714和4,469,908公开了在固定床中使用分子筛催化剂直通烷基化芳族化合物、然而两篇文献都公开催化剂结焦的问题，所述的结焦需要装置经常停车再生所述催化剂。美国专利4,316,997和4,423,254公开在固定床中使用酸性树脂烷基化芳族化合物。对于这些催化剂也存在结焦问题。美国专利5,243,115公开了用C2到C20烯烃在包含蒸馏构件形式的固定床酸性催化剂的蒸馏塔反应器中烷基化苯的方法。
技术实现思路
简而言之，本专利技术是通过烷基化苯联产异丙基苯和仲丁基苯的方法，包括使苯与包含丙烯和丁烯的物流在酸性催化剂存在下接触。所述反应优选以催化蒸馏的方法进行，其中同时生产异丙基苯和仲丁基苯的方法包括(a)同时(i)在芳香烷基化催化剂存在下、在温度与压力条件下，苯与丙烯和丁烯反应，以形成包含未反应的苯、未反应的丙烯、未反应的丁烯、异丙基苯和仲丁基苯的反应混合物；(ii)通过分馏使未反应的苯、未反应的丙烯和未反应的丁烯与异丙基苯和仲丁基苯分离；(b)作为塔顶馏出物回收未反应的苯、未反应的丙烯和未反应的丁烯；和(c)作为塔底产物回收异丙基苯和仲丁基苯。适当的酸性催化剂包括沸石，比如分子筛(分子筛)和阳离子交换树脂。更具体地说，以能使流体流动经过接触催化床的方式制备所述分子筛或者阳离子交换树脂催化剂，如美国专利4,215,011、4,302,356和4,443,559所述，其整体引入本专利技术。本专利技术中，不管应用到其它地方的命名，术语“催化蒸馏”包括反应蒸馏，和在塔中即蒸馏塔反应器中的同时反应和分馏的任何其他过程。附图简述附图为本专利技术一种优选实施方案的示意图。本专利技术的详细说明烯烃，即丙烯和丁烯，在低于蒸馏反应区的一点被进料到蒸馏塔反应器中。有机芳族化合物原料可以在反应器的任何点加入，然而优选作为回流物在蒸馏反应区顶部加入。并且，为了实现对于单基取代的高度选择性(其是本专利技术的一个优选方面)，在反应器中有机芳族化合物大量过量于烯烃，每摩尔烯烃2～100摩尔有机芳族化合物，即尽管操作所述体系使得在反应区中保持有机芳族化合物大量摩尔过量于烯烃，但芳香有机化合物和烯烃的净摩尔进料比可以接近于1∶1。令人惊奇的是，已经发现在优选的烷基化苯的催化蒸馏操作条件下，C4烷基化动力学速率与C3烷基化速率具有相同的数量级，C4烷基化速率仅略微较快，而且C3和C4烷基化以摩尔基准对于单烷基化的选择性相同。相信这些特性是操作催化蒸馏方式的结果，使本专利技术同时生产异丙基苯和仲丁基苯。所述烷基化产物是沸点最高的物质，通常作为塔底产物在所述塔的下部分离。如上所述，有机芳族化合物是沸点第二高的组分(除惰性组分以外)，然而，通过大量过量的有机芳族化合物，反应掉大部分的烯烃；因此减小分离和回收问题。反应蒸馏的操作在于理解与蒸馏相关的原理。首先，因为所述反应与蒸馏同时发生，所以初始反应产物在形成时迅速地从反应区中除去。除去烷基化产物可使烷基化产物的多取代、分解和/或烯烃寡聚最小化。其次，因为有机芳族化合物是沸腾的，反应温度通过那个组份在体系压力下的沸点控制。反应热仅引起更多的沸腾，不增加温度。第三，因为除去反应产物，无助于逆反应(勒夏特列原理)，所以所述反应具有增加的驱动力。因此，通过调节体系压力能实现对于反应速率和产品分布的大量控制。并且，调节通过量(停留时间和液体每小时的空间速度)可进一步控制产品分布和烯烃转化度。通过在任何给定压力下液体混合物的沸点确定反应器的温度。塔下部的温度反映该部分塔中物质的组成，此处温度比塔顶高；即恒压下体系温度的变化表明塔内反应物/产物组成的变化。改变温度，压力就改变。这样通过压力控制所述反应区的温度变化；通过增加压力，增加体系的温度，反之亦然。还可以预期在反应蒸馏中如在任何蒸馏中一样，有液相(内回流)和蒸气相。因此，反应物部分为液相，可以使反应分子更浓密，而且，同时进行的分馏分离产物和未反应的物料，提供液相体系(和蒸气相体系)的优点，同时避免使所有的反应体系组分连续与催化剂接触的损害，该损害限制达到反应体系组分平衡的转化。本专利技术烷基化反应能在低于到大于大气压力下进行，例如0.20～40大气压。温度变化取决于反应物和产物。而且，沿着塔的温度如在任何蒸馏塔中一样，最高温度在底部，沿着塔的温度是在特定压力条件下塔内该处组分的沸点。况且，反应放出的热量不改变塔内温度，仅引起更大的沸腾。然而，在考虑上述情形下塔内的温度通常对于分子筛为50℃～500℃，优选70℃～500℃，对于阳离子交换树脂为70℃～200℃，更优选对于分子筛在0.5～20大气压下为约80℃～300℃，对于树脂催化剂在0.25～15大气压下为约80℃～150℃。一种优选的反应蒸馏操作方法是如描述在2003年2月3日申请的美国专利申请序号10/357,123，2004年1月1日公开为US～2004～0000474～A1中的液体连续蒸馏塔，在此全部引入本专利技术。已经发现大于50％喷射液泛到小于100％喷射液泛的蒸汽速度促进鼓泡塔的分馏。优选，如果蒸汽速度被压到超过约70％喷射液泛，那么给定柱填充的蒸馏性能变得类似于液体连续操作(鼓泡塔模式)和蒸气连续操作(普通的蒸馏塔模式)。通过控制液位超过填料或者低于填料(通常在蒸馏塔的再沸器中)以使填料或者为液体连续方式或者为蒸气连续方式，可简单地使相同的塔或者作为鼓泡塔操作或者作为蒸馏塔操作。该“液泛点”(100％的喷射液泛)定义为这样的点，其中蒸汽速度非常大以致于回流不能足够快回到再沸器以保持再沸器液面。超过该点，再沸器将变干，不能保持稳态运行。流线图用于定义在回流比范围内的喷射液泛点。柱填充或者其他内部结构(包括塔盘或者热交换器束)不会显著地改变这里公开的，由于在表示为百分之喷射液泛的高蒸气速率下操作得到的性能改善。在实施液体连续反应蒸馏中，通常存在三相，尽管在超过50％的喷射液泛时进行充液塔蒸馏不需要固相，但大多数的应用场合有固相。简单蒸馏结构比如环形物、球状物、多叶形、马鞍或者纤维型结构、鼓泡塔盘状、筛子状等，或者如本领域已知的其他蒸馏结构，包括描述在US5,266,546、5,431,890、5,073,236、5,431,890和5,730,843中的催化蒸馏结构类型，其在此引入作为参考。在实施液体连续蒸馏中，液体可以仅仅是要通过分馏分离的物料，或者可在该塔的上端加入较高沸点的液体，所述的较高沸点的液体是用来从该塔内蒸气中提取一种或多种组份，作为塔底产物引出。该塔内的液体和蒸气可以反应，与仅在小于50％的喷射液泛下的气体汽提作用相比，该反应产物和进料本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种联产异丙基苯和仲丁基苯的方法，包括：　　　　（ａ）同时：　　　　（ｉ）在芳香烷基化催化剂存在下、在温度与压力条件下，苯与丙烯和丁烯反应，以形成包含未反应的苯、未反应的丙烯、未反应的丁烯、异丙基苯和仲丁基苯的反应混合物：　　　　（ｉｉ）通过分馏将未反应的苯、未反应的丙烯和未反应的丁烯与异丙基苯和仲丁基苯分离：　　　　（ｂ）作为塔顶馏出物回收未反应的苯、未反应的丙烯和未反应的丁烯；和　　　　（ｃ）作为塔底产物回收异丙基苯和仲丁基苯。

【技术特征摘要】
US 2005-3-17 11/082,2631.一种联产异丙基苯和仲丁基苯的方法，包括(a)同时(i)在芳香烷基化催化剂存在下、在温度与压力条件下，苯与丙烯和丁烯反应，以形成包含未反应的苯、未反应的丙烯、未反应的丁烯、异丙基苯和仲丁基苯的反应混合物(ii)通过分馏将未反应的苯、未反应的丙烯和未反应的丁烯与异丙基苯和仲丁基苯分离(b)作为塔顶馏出物回收未反应的苯、未反应的丙烯和未反应的丁烯；和(c)作为塔底产物回收异丙基苯和仲丁基苯。2.根据权利要求1的方法，其中苯相对丙烯和丁烯摩尔过量。3.根据权利要求1的方法，其中所述的塔顶馏出物被送到烷基化催化剂，使任何剩余的丙烯和丁烯与苯反应以形成另外的异丙基苯和仲丁基苯。4.根据权利要求1的方法，其中所述的烷基化催化剂选自酸阳离子交换树脂和沸石。5.根据权利要求4的方法，其中所述的烷基转移催化剂是β沸石。6.根据权利要求1的方法，其中在液体连续条件下进行。7.一种联产异丙基苯和仲丁基苯的方法，包括如下步骤(a)将基本上由苯组成的第一物流和基本上由丙烯和丁烯组成的第二物流加入到包含烷基化催化剂床的蒸馏塔反应器；(b)同时在所述的蒸馏塔反应器中；(i)使一部分所述的苯与一部分所述的丙烯和丁烯反应以形成包含...

【专利技术属性】
技术研发人员：克里斯托弗C博耶尔，米切尔E勒舍尔，
申请(专利权)人：催化蒸馏技术公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]