生产烷基苯的方法技术

本发明专利技术涉及生产烷基苯的方法，主要解决以往技术中存在反应产物中单取代烷基苯浓度低，苯含量较高，分离能耗大的问题。本发明专利技术通过采用将烃化和反烃化反应集中在一个反应器内进行的技术方案，较好地解决了该问题，可用于烷基苯的工业生产中。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种苯与含2～4个碳原子的烯烃反应。
技术介绍
烷基苯是重要的有机化工原料，其中异丙苯是生产苯酚、丙酮的主要中间化合物，乙苯主要用作制备苯乙烯的原料。此外，乙苯也广泛用作溶剂、医药等精细化工中间体的生产。目前，全世界的乙苯生产规模超过2300万吨/年，据估计乙苯的需求将继续以每年4％的速率增长。在工业上异丙苯是通过丙烯和苯在的烷基化反应制备的，其副产物主要为多异丙苯。早在1945年UOP就公布了在酸性催化剂存在下，以丙烯和苯反应制备异丙苯的方法(SPA法)(USP2382318)，SPA法以固体磷酸为烷基化催化剂，由于固体磷酸不能够催化烷基转移反应，所以在工艺流程中没有反烃化部分。因此，SPA法只能在高的苯烯摩尔比(5～7)条件下运行，而且其异丙苯的收率仅为95％左右。上世纪八十年代，Monsanto公司开发以AlCl3为烷基化催化剂的异丙苯生产工艺，并实现工业应用。由于AlCl3同样不能催化烷基转移反应，因此，以AlCl3法生产异丙苯在异丙苯的收率方面仍然较低，同时也存在严重的污染问题和装置腐蚀问题。乙苯的生产工艺主要是基于Friedel-Carfts的烷基化反应原理，并以三氯化铝、固体磷酸和酸性沸石等作为烷基化催化剂。以Mobil/Badger技术为代表的ZSM-5气相法技术，具有无污染、无腐蚀、乙烯空速大、乙苯收率高、重组分不会累积等特点，但催化剂再生周期短，并且能耗高，产品中二甲苯含量高，因此也逐渐被分子筛液相法所取代。液相法包括三氯化铝法、分子筛法。其中液相三氯化铝法因设备腐蚀、环境污染等问题已逐渐被分子筛法取代。分子筛液相法生产乙苯工艺，其催化剂再生周期长、产品中二甲苯含量低(小于50ppm)、无腐蚀和环境污染问题。因此，在最近10年来，得到了迅速的推广。在上世纪九十年代，Dow，CD Tech，Mobil-Badger，Enichem和UOP等公司相继公布了以微孔沸石为催化剂，具有反烃化能力的固定床工艺流程，如美国专利US 4992606(1991)、US 5362697(1994)、US 5453554(1995)、US 5522984(1996)、US 5672799(1997)、US 6162416(2000)、US 6051521(2000)。以UOP公布的在该工艺流程中，苯和丙烯首先在烃化反应器中进行烷基化反应，烃化反应液中的多异丙苯经过分离后，再和苯混合进入反烃化反应器进行烷基转移反应。由于采用了反烃化工艺流程，因此丙基的选择性大于99％，同时，异丙苯中的杂质含量也进一步降低。在苯和丙烯的烷基化反应过程中，酸性沸石催化剂的活性、稳定性以及杂质含量很大程度上取决于操作条件，如苯烯比、空速以及反应温度。苯烯比对催化剂稳定性的影响尤为严重，为了提高催化剂的反应稳定性，应尽可能降低烃化反应器内丙烯的含量，应此，在实际的工业生产中，丙烯都采用了分段进料的方法，分段进料的模式也有利于控制床层温度在适宜的区间进行。尽管降低苯烯比对降低生产负荷，降低能耗，提高生产能力有利，然而降低苯烯比一方面会导致催化剂稳定性的下降，同时，也会增加多异丙苯的含量，这就要求烷基转移反应器要在更高的负荷下运行。综合以上两方面的因素，在实际的工业操作中，总苯烯比一般都在3.0左右。采用固定床技术，并具有烃化和反烃化工艺的乙苯生产技术有Mobil-badger的气相法乙苯生产技术(US3751504)，Mobil-badger EBMax技术(US5600048)，Lummus-UOP技术。上述技术都采用了相互独立的烃化和反烃化反应器。以Mobil-badger的气相法乙苯生产技术为例在该工艺技术中，烷基化反应器采用多床层反应器，乙烯采用多点分段方式注入；反烃化反应器为单床层。在Mobil-badger EBMax技术液相法生产乙苯技术中，同样包括独立的烃化反应器和反烃化反应器；在烃化反应器中乙烯是采用多点分段方式注入。Lummus-UOP乙苯生产技术和Mobil-badger EBMax技术非常相似，同样包括烃化反应器和反烃化反应器。然而，把烃化和反烃化完全分开成为两个反应器，也存在技术上的不足。比如烃化反应为强放热反应，需要及时撤去反应放出的热量，以避免在过高的温度下反应。而反烃化反应由于活化能较高，一般需要在较高的温度下反应，以获得较高的转化率。因此，该工艺在能量利用方面不合理。另外，在工业生产中，为了提高催化剂的反应稳定性，常常采用较高的苯烯比操作条件，同时由于反烃化转化率较低，使得烃化和反烃化产物中单取代苯浓度较低，而苯含量较高，这也提高了分离能耗。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是上述文献中存在反烃化产物中单取代烷基苯浓度低，而苯含量较高，分离能耗大的问题，提供一种新的。该方法具有单取代烷基苯浓度高，分离能耗小，生产效率高的特点。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案如下一种，以苯和含2～4个碳原子的烯烃为反应原料，使用从上至下依次装有反烃化催化剂床层和烃化催化剂床层的反应器，含2～4个碳原子的烯烃原料的进料口位于烃化催化剂床层和反烃化催化剂床层的中间，苯的进料口位于反烃化催化剂床层的上部；苯与烃化反应生成或来自界外的多烷基苯在选自Y沸石、Beta沸石、ZSM-5、丝光沸石、MCM-22、MCM-49或MCM-56中至少一种为反烃化催化剂，反烃化温度110～350℃，反应压力1.0～5.0MPa，多烷基苯重量空速为0.1～5小时-1条件下发生反烃化反应生成烷基苯；未反应的苯和反烃化生成的烷基苯物流与含2～4个碳原子的烯烃通过烃化催化剂床层，在选自Y沸石、Beta沸石、ZSM-5、丝光沸石、MCM-22、MCM-49或MCM-56中至少一种为烃化催化剂，烃化温度110～300℃，含2～4个碳原子的烯烃重量空速0.1～3.0小时-1条件下发生烃化反应生成烷基苯和多烷基苯，多烷基苯部分或全部循环至反烃化催化剂床层；反应原料中苯/含2～4个碳原子的烯烃摩尔比为1～50。上述技术方案中，烃化催化剂床层优选方案为至少分为二段，其中含2～4个碳原子的烯烃分段进料。含2～4个碳原子的烯烃第一优选方案为乙烯，此时反应压力为2.0～4.5MPa，烃化催化剂床层反应温度为150～300℃，反烃化催化剂床层反应温度为150～350℃，苯/乙烯摩尔比为2～20，多乙苯/苯摩尔比为1～30，优选范围为2～20，乙烯重量空速为0.1～0.5小时-1，多乙苯重量空速为0.1～3小时-1，优选范围为0.1～2小时-1。含2～4个碳原子的烯烃第二优选方案为丙烯，此时反应压力为2.0～4.0MPa，烃化催化剂床层反应温度为110～190℃，反烃化催化剂床层反应温度为110～190℃，苯/丙烯摩尔比为2～15，苯/多异丙苯重量比为0.3～15，优选范围为0.5～10，丙烯重量空速为0.3～2.5小时-1，多异丙苯重量空速0.2～5小时-1，优选范围为0.2～5小时-1。本专利技术在生产烷基苯的工艺中，将烃化反应和反烃化反应集中在一个反应器内进行，提高了产物中单取代烷基苯的浓度，降低了苯浓度，减轻了后续工序中苯塔的分离能耗，从而降低了整体能耗，取得了较好的技术效果。附图说明图1为本专利技术的工艺流程示意图。图1中，1为本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种生产烷基苯的方法，以苯和含２～４个碳原子的烯烃为反应原料，使用从上至下依次装有反烃化催化剂床层和烃化催化剂床层的反应器，含２～４个碳原子的烯烃原料的进料口位于烃化催化剂床层和反烃化催化剂床层的中间，苯的进料口位于反烃化催化剂床层的上部；苯与烃化反应生成或来自界外的多烷基苯在选自Ｙ沸石、Ｂｅｔａ沸石、ＺＳＭ－５、丝光沸石、ＭＣＭ－２２、ＭＣＭ－４９或ＭＣＭ－５６中至少一种为反烃化催化剂，反烃化温度１１０～３５０℃，反应压力１．０～５．０ＭＰａ，多烷基苯重量空速为０．１～５小时↑［－１］条件下发生反烃化反应生成烷基苯；未反应的苯和反烃化生成的烷基苯物流与含２～４个碳原子的烯烃通过烃化催化剂床层，在选自Ｙ沸石、Ｂｅｔａ沸石、ＺＳＭ－５、丝光沸石、ＭＣＭ－２２、ＭＣＭ－４９或ＭＣＭ－５６中至少一种为烃化催化剂，烃化温度１１０～３００℃，含２～４个碳原子的烯烃重量空速０．１～３．０小时↑［－１］条件下发生烃化反应生成烷基苯和多烷基苯，多烷基苯部分或全部循环至反烃化催化剂床层；反应原料中苯／含２～４个碳原子的烯烃摩尔比为１～５０。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：高焕新，周斌，魏一伦，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司上海石油化工研究院，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]