專利名稱：芳烴的烷基化方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的方法是苯的一種烷基化方法，在該方法中，是在烷基化催化劑的存在下進行處理的，一方面至少為苯，另一方面為一種物料(填料)它至少含有一種組分選自于每個分子有2-3個碳原子的烯烴和每個分子有2-3個碳原子的醇所形成的組中。
與現(xiàn)有技術(shù)中芳烴烷基化方法相比(如參見US-A-4341903、US-A-4169111、US-A-4459426、US-A-4922053和US-A-5003119)，本發(fā)明的方法具有許多優(yōu)點，其中的一些優(yōu)點列舉如下-在同一反應(yīng)器中和使用相同的催化劑進行烷基化反應(yīng)和烷基轉(zhuǎn)移反應(yīng)。
-從反應(yīng)器排出的大部分流出液在通過氣液分離區(qū)后的循環(huán)能稀釋反應(yīng)器進口的一種或多種組分(一種或多種烯烴和/或一種或多種醇)，這就能精確控制反應(yīng)溫度，而且盡管是很強的放熱反應(yīng)也能使反應(yīng)器更加等溫運行。
-富含苯的液流在反應(yīng)器R進口處再循環(huán)能降低被蒸餾的苯比率，這樣能減少本方法的能量消耗。
本發(fā)明方法包括(參看附圖
)a)在反應(yīng)區(qū)R中加入下述成分并與其中的催化劑進行接觸(ⅰ)在反應(yīng)區(qū)R進口至少為苯(10)(ⅱ)所述的物料(11)(無論如何最好在反應(yīng)區(qū)R進口加入)
(ⅲ)在c)處所描述的液流部分(3)，該部分液流無論如何是在反應(yīng)區(qū)R進口加入，最好全部在所述區(qū)的進口加入，(ⅳ)在g)處所描述的液流部分(8)(無論如何最好在反應(yīng)區(qū)R進口加入)，(ⅴ)在f)處所描述的液流的大部分(6)(無論如何最好在反應(yīng)區(qū)進口加入)，b)由反應(yīng)區(qū)R出來的大部分液流，或許在冷卻后由(2)加到氣液分離區(qū)SGL，所述區(qū)SGL的壓力，最好差不多等于反應(yīng)區(qū)R的壓力，液流與氣流由所述區(qū)SGL抽取(潷清)。
c)可能被冷卻的所述液流部分(3)由區(qū)SGL循環(huán)到反應(yīng)區(qū)R，所述液流在此階段主要含苯、單烷基化合物和多烷基化合物。
d)SGL區(qū)液流的另一部分(12)加到分離區(qū)S，e)SGL區(qū)氣流的大部分(13)加到分離區(qū)S，這個氣流的小部分可能循環(huán)到R，f)富含苯的液流(6)大部分由區(qū)S循環(huán)到區(qū)R，g)含多烷基化合物(即主要是二、三和四烷基苯)的液流部分(8)由區(qū)S循環(huán)到區(qū)R，h)得到作為區(qū)S產(chǎn)物(14)的單烷基化合物，i)最好可能得到液流(15)，它含有多烷基化合物并且可能含有比四烷基化合物更重的部分作為S區(qū)的清除(排泄)，j)可能得到氣體成分(16)作為S區(qū)的清除(排泄)。
根據(jù)本發(fā)明的一種實施(它與在先實施不相關(guān)或相關(guān))，有可能在反應(yīng)區(qū)R的幾個點加入g)中描述的液流部分，它又循環(huán)到區(qū)R(成分(ⅳ))。成分(ⅳ)的各個不同加入點沿著反應(yīng)區(qū)分布，并且這些加入點中有一個是所述區(qū)的進口。根據(jù)操作條件和區(qū)R中的成分，所述加入點的分布要更有利于反應(yīng)的進行。
根據(jù)本發(fā)明的另一種實施(它與在先實施不相關(guān)或相關(guān))，有可能在區(qū)R的多個點處加入含一種或多種烯烴和/或一種或多種醇的物料(成分(ⅱ))，成分(ⅱ)的這些不同加入點是沿著反應(yīng)區(qū)分布的，這些加入點中的一個點是所述區(qū)的進口。根據(jù)操作條件和區(qū)R中的成分，所述加入點的分布應(yīng)更有利于反應(yīng)的進行。
根據(jù)本發(fā)明的一種實施(它與在先實施不相關(guān)或相關(guān))，有可能在反應(yīng)區(qū)R的多個點處加入f)中所描述的液流部分，它又循環(huán)到區(qū)R(成分(ⅴ))。成分(ⅴ)的這些不同加入點沿著反應(yīng)區(qū)分布，而且這些加入點中的一個點是所述區(qū)的進口。根據(jù)操作條件和區(qū)R中的成分，所述加入點的分布要最有利于反應(yīng)的進行。
最好是，a)中所描述的成分(ⅱ)-(ⅴ)的各個部分在區(qū)R進口加入，將這些部分一起與成分(ⅰ)在加入所述區(qū)之前部分地或全部地，最好全部混合起來。
根據(jù)本發(fā)明的一種實施(它與在先實施不相關(guān)或相關(guān))，b)中描述的氣流以較少部分從SGL區(qū)循環(huán)到區(qū)R，所述較少部分最好無論如何在所述區(qū)的進口處加入。有可能在反應(yīng)區(qū)R的多個點處加入所述部分，這些不同的加入點沿著反應(yīng)區(qū)R分布，而且這些加入點中的一個點是所述區(qū)的進口;根據(jù)操作條件和該區(qū)R中的成分，所述加入點的分布要最有利于進行反應(yīng)。在本發(fā)明的一種優(yōu)選實施情況下，有可能將b)中所描述的所謂較少部分氣流，并且這部分氣流可能由區(qū)SGL循環(huán)到區(qū)R，和f)中所描述的液流大部分(即成分(ⅴ)的大部分)，部分或全部，最好是全部混合在一起。
在一種優(yōu)選的本發(fā)明實施中(它與在先實施不相關(guān)或相關(guān))，反應(yīng)區(qū)以一個或多個固定床運行。
反應(yīng)區(qū)R里的溫度一般是20-400℃，優(yōu)選為150-400℃。
在反應(yīng)區(qū)R中進行苯烷基化反應(yīng)和多烷基苯烷基轉(zhuǎn)移反應(yīng)一般以液相或超臨界相進行。在本發(fā)明的范圍內(nèi)，在反應(yīng)區(qū)里的壓力是1-10MPa，優(yōu)選為2-7MPa。
成分(ⅲ)(即c)中描述的循環(huán)區(qū)SGL的液流部分)與成分(ⅰ)和(ⅱ)的總和(即苯與物料)的質(zhì)量流量之比一般是1-100，優(yōu)選為2-10。
以時空間速度方式加入反應(yīng)物，所說時空間速度就是以每單位體積催化劑每小時加入的液體烴的體積所表示的，按一般為0.5-50h-1的空間速度加入反應(yīng)物。
作為實施例，區(qū)R中的催化劑可含有脫鋁沸石γ，其Si/Al總原子比超過4，優(yōu)選為8-70并且不含晶格外鋁粒種。
所述的脫鋁沸石Y可單獨地或者與粘結(jié)劑或基體混合使用，通常它們選自粘土、氧化鋁、二氧化硅、氧化鎂、氧化鋯、鈦氧化物、氧化硼或由這些氧化物中至少兩種氧化物組成的諸如二氧化硅-氧化鎂之類混合物中。所有已知的凝聚或成形的方法都可使用，例如擠壓、制片或呈滴凝結(jié)。
作為實例，在本發(fā)明的方法中使用至少一種以脫鋁沸石Y作主要成分的催化劑，它一般含1-100%，優(yōu)選為20-98%，如40-98%所述脫鋁沸石Y，和0-99%，優(yōu)選為2-80%，如2-60%(重量)基體。
脫鋁沸石Y及其制備都是熟知的，例如人們可參看美國專利US-A-4738940。
本發(fā)明中作為實例所使用的沸石Y是一種以不同規(guī)格為特征的酸性沸石HY，其測定方法在下文中明確說明。
較受歡迎的是，在本發(fā)明中作為實例使用的所述脫鋁沸石Y的晶格外鋁粒種比例是很低的，甚至為零。鋁粒種含量是，無論采用幻角旋轉(zhuǎn)術(shù)的27Al核磁共振;還是在羥基范圍內(nèi)的紅外光譜都未測到屬于這些粒種的信號;較為定量地看，對于這兩種特征技術(shù)來說，晶格信號強度與相應(yīng)于格架鋁粒種的信號強度之比低于0.05。
前面的不同特性可用下述方法測定-Si/Al總原子比可用化學(xué)分析法測定。當鋁量很低，例如低于2%(重量)時，要更精確一些應(yīng)該采用原子吸收光譜定量測定法。
-當該產(chǎn)品結(jié)晶度足夠時，可以根據(jù)ASTM D3942-80文件卡中描述的方法用X射線衍射圖計算其晶胞參數(shù)。
-比表面例如可采用在液氮溫度下測量氮吸附等溫線測定，并根據(jù)B.E.T經(jīng)典方法計算。在測量之前于500℃干燥的氮氣吹除下對其樣品進行預(yù)處理。
-吸收水的百分率(或吸收水蒸氣的能力)例如可借助經(jīng)典的重量分析儀測定。其樣品先于400℃低真空下，然后在穩(wěn)定溫度為25℃下進行預(yù)處理。隨后達到水的壓力為347Pa，這相應(yīng)于P/Po比約為0.10(儀器中達到的水的分壓與溫度25℃時水的飽和蒸氣壓之比)。
脫鋁沸石Y，如前面所描述和本發(fā)明作實施例所使用的那樣，例如它一般用沸石NaY作原料，通過下面兩種基本處理方法的適當組合可以制備出來a)使水蒸氣的溫度與分壓相配合的水熱法處理，b)最好用濃縮強無機酸進行酸處理。
一般地，制備本發(fā)明中作為實例所使用的沸石Y都用原料沸石NaY，它具有Si/Al總原子比約為1.8-3.5;預(yù)先將鈉的重量含量降低到3%以下，2.5%以下更好。可以在銨濃度為0.01-10N的硝酸銨、硫酸銨或草酸銨之類的銨鹽溶液中，溫度為10-180℃(或許在自生壓力下交換)、通常時間在10分鐘以上，通過沸石NaY離子交換法降低鈉的含量。另外沸石NaY所具有的表面一般為約750-950米2/克。
本發(fā)明方法的應(yīng)用一般涉及用乙烯烷基化苯生產(chǎn)乙基苯，或用丙烯和/或異丙醇烷基化苯生產(chǎn)異丙基苯。
附圖對本發(fā)明作了說明，更確切地說是說明了優(yōu)選實施本發(fā)明的方法而不是限制其范圍。附圖涉及下述化合物中一種化合物的生產(chǎn)乙基苯或異丙基苯，是采用根據(jù)本發(fā)明方法烷基化苯而生產(chǎn)的。
在裝有以脫鋁沸石Y為主要成分的至少一個催化劑固定床的反應(yīng)區(qū)R中，使苯與選自于由單烯烴(特別是乙烯及丙烯)和異丙醇中的至少一種化合物的物料進行反應(yīng)。
至少含有苯(管道10)和所述物料(管道11)的液相混合物由管道(1)加到反應(yīng)區(qū)R中。從區(qū)R出來的至少大部分流出液通過管道(2)加到氣-液分離區(qū)SGL，該區(qū)的壓力接近反應(yīng)區(qū)R的壓力。從所述區(qū)SGL抽取出至少一種氣流和至少一種液流。區(qū)SGL的一部分液流主要含有苯、單烷基化合物和多烷基化合物，該液流可能經(jīng)冷卻之后通過管道(3)，然后與來自管道(4)的液流混合后再通過管道(1)，循環(huán)到區(qū)R。區(qū)SGL未循環(huán)的另一部分液流通過管道(12)送到分離區(qū)S。由管道(8)抽取來自分離區(qū)S的富含多烷基化合物的液流部分。此所述液流部分，一方面與含有苯和烯烴物料和/或醇的管道(9)混合物混合，另一方面與管道(7)的液流進行混合;所述管道(7)的液流含有來自于區(qū)S經(jīng)過管道(6)的富含苯的液流和可能來自于區(qū)SGL經(jīng)過管道(5)的氣流。最后，由管道(7)(8)和(9)這樣得到的混合物構(gòu)成管道(4)的液流，在與管道(3)的液流混合之后，管道(4)的液流通過管道(1)進入反應(yīng)區(qū)R。
未循環(huán)的區(qū)SGL的氣流由管道(13)送到分離區(qū)S。由管道(16)從該設(shè)備清除區(qū)S的氣流。這個分離區(qū)S可由多個不同的分離或分餾部分構(gòu)成，這個區(qū)可以得到例如如下5種液流-由管道(6)從區(qū)S提取富含苯的液流，并且將其液流循環(huán)到反應(yīng)區(qū)R，-非常富含單烷基芳族化合物(乙基苯或異丙基苯)的液流，它由管道(14)從設(shè)備提取出來作為所要求的產(chǎn)品。
-富含多烷基化合物的液流，它由管道從區(qū)S中提取，其中一部分(8)循環(huán)到反應(yīng)區(qū)R，以便通過烷基化轉(zhuǎn)移反應(yīng)生產(chǎn)出增量的乙基苯或異丙基苯，-富含多烷基化合物并且可含有較高分子量化合物的可能的液流，它由區(qū)S提取和通過管道(15)從該設(shè)備提取，作為清除用，以及-含有比苯更輕的化合物，如乙烷、丙烷，并含一部分未轉(zhuǎn)化的烯烴和/或醇物料的可能氣流，由區(qū)S提取，并且由管道(16)從設(shè)備提取作為清除用。
權(quán)利要求
1.在烷基化催化劑存在下的烷基化方法，利用這種方法至少處理苯和一種選自于由每個分子含2-3個碳原子的烯烴和每個分子含2-3個碳原子的醇所組成的組中的組分物料，所述方法包括a)在反應(yīng)區(qū)R加入下述成分并與其中的催化劑接觸(i)至少為苯(10)(ii)所述物料(11)(iii)在c)中所描述的液流部分(3)，所述部分無論如何要在區(qū)R進口處加入，(iv)在g)中所描述的液流部分(2)，(v)在f)中所描述液流的大部分(6)，b)由(2)將區(qū)R的大部分流出液加到氣-液分離區(qū)SGL，從中提取至少一種氣流和至少一種液流，c)將區(qū)SGL的液流部分(3)循環(huán)到區(qū)R，d)將區(qū)SGL液流的另一部分(12)加到分離區(qū)S，e)將區(qū)SGL氣流的大部分(13)加到分離區(qū)S，f)將區(qū)S的富含苯的大部分液流(6)循環(huán)到區(qū)R，g)將區(qū)S的含多烷基化合物的部分液流(8)循環(huán)到區(qū)R，h)得到單烷基化合物(14)作為區(qū)S的產(chǎn)物。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中選自于由a)描述的成分(ⅱ)、(ⅳ)和(ⅴ)所組成的組中至少一種成分從幾個點加到區(qū)R中，而這些點中至少一個為所述區(qū)R的進口中。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2中任一項所述的方法，其中成分(ⅲ)全部在區(qū)R進口處加入。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項所述的方法，其中a)所描述的成分(ⅱ)-(ⅴ)各個部分一起加入到區(qū)R的進口，它們又一起與成分(ⅰ)全部或部分地在加到所述區(qū)之前進行混合。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項所述的方法，其中，將b)描述的較少部分氣流循環(huán)到區(qū)R(5)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項所述的方法，其中反應(yīng)區(qū)R以一個或多個固定床運行。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任一項所述的方法，其中催化劑含脫鋁沸石Y和基體，所述沸石Y是以Si/Al總原子比大于4為表征的沸石HY。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7中任一項所述的方法，它還包括制得了含多烷基化合物的液流(15)作為區(qū)S的清除(排泄)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-8中任一項所述的方法，它還包括制備氣體化合物(16)作為區(qū)S的清除。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-9中任一項所述的方法的應(yīng)用，該應(yīng)用是用于生產(chǎn)下述一種化合物乙基苯和異丙基苯。
全文摘要
本發(fā)明涉及烷基化方法，它包括a)在反應(yīng)區(qū)R中加入至少有苯和至少一種烯烴和/或醇、至少一部分c)流出液和下面最后步驟之前的一些成分并且在其中與催化劑接觸，b)將R的大部分液流加到分離區(qū)SGL中，c)將部分SGL液流循環(huán)到R，d)將另一部分SGL液流加到分離區(qū)S，尤其可以從中提取氣體、苯、多烷基和單烷基烴；然后·將大部分苯和至少一部分多烷基化合物從S循環(huán)到R，·在S出口得到氣體、多烷基化合物(清除)和單烷基(產(chǎn)品)。本發(fā)明還涉及將所述方法用于生產(chǎn)乙基苯或異丙基苯。
文檔編號C07C2/66GK1106369SQ94108918
公開日1995年8月9日 申請日期1994年6月24日 優(yōu)先權(quán)日1993年6月25日
發(fā)明者C·馬西利, G·萊格, J·L·杜普蘭, P·倫納德, J·F·喬利 申請人:法國石油公司