烷基芳烃的混合相，多阶段生产方法技术

本发明专利技术是烷基芳烃的混合相，多阶段生产方法。记载一种在多阶段反应系统中生产烷基芳族化合物的方法，该反应系统至少包括每个均含有烷基化催化剂的第一和第二串联烷基化反应区。含有可烷基化芳族化合物的第一原料以及含有烯烃和一种或多种烷烃的第二原料被引入所述第一烷基化反应区。第一烷基化反应区是在烷基化催化剂存在时，在能有效引起芳族化合物通过烯烃进行烷基化的温度和压力条件下操作的，所述温度和压力使得芳族化合物部分以气相存在和部分以液相存在。包括烷基芳族化合物，未反应的可烷基化芳族化合物，任何未反应的烯烃和烷烃的流出物从第一烷基化反应区中被排出，然后无需除去烷烃被提供给第二烷基化反应区。所述第一和第二反应区各自的操作条件是每个区域内液体与蒸气的体积比为约0.1到约10。

【技术实现步骤摘要】

本申请是中国专利申请200780021375.4的分案申请。本专利技术涉及一种用于生产烷基芳族化合物，特别是乙苯的方法。
技术介绍
乙苯是苯乙烯的生产中一种关键性原材料并且是由乙烯和苯在酸催化剂存在下生产得到的。较早的乙苯生产工厂，一般1980年之前建的，使用AlCl3或BF3作为酸性催化齐U。较新的工厂一般已经变成使用沸石基酸性催化剂。商业乙苯的制造方法一般需要使用聚合级乙烯，它具有超过99.9mol.%的纯度。然而，乙烯料流达到聚合物级的提纯是一种成本很高的处理方法，由此很多人对可以使用低级乙烯料流进行操作的发展过程感兴趣。其中此类乙烯来源是从石油炼厂的流化催化裂化或蒸气裂化装置的尾气，除去反应活性杂质例如丙烯之后获得的稀释乙烯，一般包含约20-80wt%的乙烯，其余是与少量氢，甲烷和苯一起的乙烷。另一种稀释乙烯的来源是乙烯/乙烷蒸馏分流器的原料料流。三种乙基化反应器系统用于生产乙苯，即气相反应器系统，液相反应器系统，和混合相反应器系统。在气相反应器系统中，苯和乙烯的乙基化反应是在约380_420°C的温度和9-15kg/cm2-g的压力下,在沸石类催化剂的多个固定床中进行的。乙烯与苯放热反应生成乙苯，尽管同时出现不合要求的链反应和副反应。约15%的生成的乙苯进一步与乙烯反应生成二乙苯异构体(DEB)，三乙苯异构体(TEB)和重质芳族产物。所有这些链反应产物通常归类为多乙基苯(PEB)。除了乙基化反应，副反应生成作为痕量产物的二甲苯异构体。气相方法中生成的二甲苯可以生产 具有约0.05-0.20wt% 二甲苯的乙苯产物。在随后的苯乙烯产品中二甲苯作为杂质出现，并且一般被认为是不合要求的。为了将PEB的生成减到最少，根据过程优化，应用化学计量过量的苯，单程约400-900%ο乙基化反应器的流出物含有约70-85wt%的未反应的苯，约12_20wt%的乙苯产物以及约3-4wt9^^PEB。为了避免收率损失，通常在分离烷基转移反应器中，通过与额外的苯进行烷基转移化使PEB转化回乙苯。作为例子，美国专利3，751，504 (Keown 等人)，3，751，506 (Burress)以及3，755，483 (Burress)公开了在结晶型铝硅酸盐沸石ZSM-5上的苯的气相乙基化。在大多数情况下，气相乙基化体系使用聚合级乙烯原料。此外，尽管已经建立了使用稀释的乙烯原料的工业气相过程并且目前在运转中，但与这些工艺相关的投资费用很高而且产物中含有高浓度的二甲苯杂质。近年来工业趋势已经从气相反应器转移为液相反应器。液相反应器是在约180-270°C温度下操作的，此温度低于苯的临界温度(约290°C)。液相反应器的一个优点是可以生成极少的二甲苯和其它不合要求的副产物。乙基化反应的速率与气相相比通常会较低，但是液相反应的较低的设计温度通常经济上抵消了与较高的催化剂体积有关的负面影响。因而，由于较低乙基化温度的动力学，其源于液相催化剂，链反应形成PEB的速率是非常低的；即约5-8%的乙苯在液相反应中转化成PEB，与此相对的是15-20%在气相反应中转化。因此与400-900%在气相中相比，液相体系中的化学计量过量的苯一般是150-400%。美国专利4，891，458和欧洲专利公开号0432814以及0629549公开了使用β沸石作为苯的液相乙基化的催化剂。近年来已经公开了 MCM-22以及在烷基化和/或烷基转移反应中它的结构类似物具有实用性，例如，美国专利4，992，606 (MCM-22)，美国专利5，258，565(MCM-36)，美国专利 5，371，310 (MCM-49)，美国专利 5，453，554 (MCM-56)，美国专利 5，149，894(SSZ-25);美国专利 6，077，498 (ITQ-1)和美国专利 6，231，751(ITQ_2)。工业的液相乙苯工厂通常使用聚合级乙烯。此外，尽管工厂通过增加操作压力可以设计成能接受含有高达30mol.%乙烷的乙烯气，但是与这些工厂的设计、结构与操作相关的额外费用是很重要的。使用反应蒸馏在混合相中生产乙苯的技术也已经在开发中。此类方法记载在美国专利5，476，978中。混合相工艺可以使用稀释的乙烯料流，因为乙基化反应器的反应温度低于稀释的乙烯/苯混合物的露点，但是远远高于其起泡点。乙烯原料，乙烧，甲烷和氢的稀释剂，主要残留在气相中。反应器中的苯在气相和液相之间分流，并且乙苯和PEB反应产物主要残留在液相中。然而，反应的蒸馏装置是复杂而且很贵的并且由于乙烯齐聚物的产生而使催化剂易于失活。美国专利6，252，126公开了一种在至少低于苯沸点10°C的温度以及保持反应的压力条件下，由含有3到50m ol%乙烯的稀释乙烯料流与含有75到100wt%的苯的苯料流反应生产乙苯的混合相工艺。反应是在还包括苯汽提段的反应容器的等温乙基化段中进行的，其中未反应的苯从乙基化产物中热汽提。总体上，在乙基化段和苯汽提段之间保持逆流蒸气和液体输送。美国专利6，995，295记载了使用包括多个均含有烷基化催化剂的串联烷基化反应区的多阶段反应系统，由组合的乙烯/乙烷原料生产乙苯的混合相工艺。该工艺利用乙烷和/或其它稀释剂与未反应原料的阶段间分离来增加液体与蒸气的体积比，以及此后在下游烷基化反应区中的乙烯转化率。然而，有人对改进混合相烷基化过程感兴趣，其中通过例如省略阶段间去除原料中的稀释剂和/或杂质的辅助装置，减少了资金和操作成本。尽管先前的讨论集中于乙苯的生产，还应当知道类似讨论适用于其它烷基芳族化合物的生产，如枯烯和仲丁苯，其中烷基化基团包括其它低级(C2-C5)烯烃，如丙烯和1-丁烯和/或2- 丁烯。尤其是，有人对开发从稀释的丙烯料流中生产枯烯以及从稀释的C4烯烃料流中生产仲丁苯的工艺感兴趣，其中一个或多个烷基化阶段是伴随着在液相和气相之间苯的分流进行操作的。根据本专利技术的一个实施方案已经发现，在使用稀释的烯烃原料的芳烃烷基化过程中，通过控制用于烷基化或烷基转移的每个反应区内部的工艺操作条件，以使原料的液体与蒸气的体积比在约0.1到约10的范围内，不需要从未反应的原料中阶段间分离烷烃，可以最大化所述区域中的烯烃转化率并且最小化副产物的产生。同时发现，尽管大多数的烷基化催化剂或烷基转移催化剂在液相烷基化需要的较低温度下是较低活性的，MCM-22和它的结构类似物在液相中比气相中的活性高，由此在液体与蒸气的高体积比的条件下操作的混合相烷基化或烷基转移反应器系统中使得转化率得以优化。
技术实现思路
一方面，本专利技术在于一种在多阶段反应系统中生产烷基芳族化合物的方法，该反应系统至少包括每个均含有烷基化催化剂的第一和第二串联烷基化反应区，该方法包括如下步骤:(a)将包括可烷基化芳族化合物的第一原料以及包括烯烃和一种或多种烷烃的第二原料引入所述第一烷基化反应区；(b)在有效引起所述可烷基化芳族化合物通过所述烯烃进行烷基化的条件下操作所述第一烷基化反应区，所述条件使得所述可烷基化芳族化合物部分以气相存在和部分以液相存在；(C)从所述第一烷基化反应区中取出包括所述烷基芳族化合物，未反应的可烷基化芳族化合物，任何未反应的烯烃和所述烷烃的流出物；以及(d)无需从所述流出物中去除所述烷烃，将所述流出物本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在多阶段反应系统中生产烷基芳族化合物的方法，该反应系统至少包括每个均含有烷基化催化剂的第一和第二串联烷基化反应区，该方法包括如下步骤：(a)将包括可烷基化芳族化合物的第一原料以及包括烯烃和一种或多种烷烃的第二原料引入所述第一烷基化反应区；(b)在有效引起所述可烷基化芳族化合物通过所述烯烃进行烷基化的条件下操作所述第一烷基化反应区，所述条件使得所述可烷基化芳族化合物部分以气相存在和部分以液相存在；(c)从所述第一烷基化反应区中取出包括所述烷基芳族化合物，未反应的可烷基化芳族化合物，任何未反应的烯烃和所述烷烃的流出物；以及(d)无需从所述流出物中去除所述烷烃，将所述流出物和所述烯烃供给到第二烷基化反应区；以及(e)在有效引起所述可烷基化芳族化合物通过所述烯烃进行烷基化的条件下操作所述第二烷基化反应区，所述条件使得所述可烷基化芳族化合物部分以气相存在和部分以液相存在；其中(b)和(e)中的操作条件使得所述第一和第二反应区中的液体与蒸气的体积比均为约0.1到约10。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：M·C·克拉克，B·梅尔兹，
申请(专利权)人：埃克森美孚化学专利公司，巴杰许可有限责任公司，
类型：发明
国别省市：