[发明专利]使用固体烷基化催化剂的烷基化芳烃方法

说明书

本发明涉及使用固体催化剂利用烯烃使芳烃化合物烷基化。

大约30年前，由支链烷基苯磺酸酯制造的家用衣物洗涤剂逐渐污染江河湖泊就已经很明显了。解决这一问题导致生产由直链烷基苯磺酸酯(LABS)制造的洗涤剂，已经发现直链烷基磺酸酯比支链类更迅速地生物降解。

LABS是由直链烷基苯(LAB)生产的。石化工业通过将直链石蜡脱氢得到直链烯烃，然后在HF存在时利用直链烯烃使苯烷基化来生产LAB。这是工业标准方法。近十年以来，针对HF的环境问题日益受到关注，导致寻找一种与标准方法等效或优于标准方法的、使用非HF催化剂的替代方法。例如，固体烷基化催化剂是很有前景的、正在进行研究的课题。

固体烷基化催化剂方法倾向于比使用HF的方法在更高的苯/烯烃的摩尔比下操作。使用HF的洗涤剂烷基化方法倾向于在苯/烯烃摩尔比为12∶1至6∶1下操作。固体烷基化催化剂方法倾向于在更高的苯/烯烃摩尔比下操作，通常为30∶1至20∶1有关这一点的原因之一是固体烷基化催化剂对生产单烷基苯的选择性较低。因此应增加苯/烯烃的摩尔比，以进一步满足严格的选择性要求。选择性定义为单烷基苯产物与所有产物的重量比。

固体催化剂随着使用而失活。使用固体烷基化催化剂的烷基化方法通常包括定期再生催化剂的方法，该再生过程通过除去积累在催化剂表面并堵塞反应位置上的胶状聚合物来进行。因此，对于固体烷基化催化剂，催化剂寿命是按照其在两次再生之间以稳定的转化率来运行的时间来计量的。

固体催化剂可以很好地用于芳烃连续烷基化过程，其中有效的便宜的催化剂再生方法是可行的。

用于利用烯烃，特别是6-20个碳原子范围内的烯烃，使芳烃化合物烷基化的固体催化剂，通常由于被催化剂优先吸附的副产物而失活。这些副产物包括在C₆-C₁₂的直链石蜡脱氢过程中形成的、10-20个碳原子范围内的多核烃，还包括分子量比所需要的单烷基苯更高的产物，如二-和三-烷基苯，以及烯烃单体。这些催化剂失活剂或“毒物”是芳烃烷基化的附产品。利用芳烃反应试剂冲洗催化剂，可以很容易地使这些失活剂从催化剂上解吸。因此，可以很方便地利用芳烃反应试剂淋洗催化剂，从催化剂表面除去积累的毒物，使催化剂恢复活性或再生，通常可以使催化剂活性100％恢复。

因此，为了长期利用催化剂的催化效果，必须具有能够重复再生这些催化剂的方法，也就是使催化剂恢复活性的方法。还希望再生所需的附加设备最少。

因此，寻求一种与除去催化剂失活剂或使催化剂失活最小的方法相联合的连续烷基化方法。

在一种实施方案中，本发明是由石蜡和芳烃生产烷基芳烃、再生失活的固体烷基化催化剂、以及任选地防止致使催化剂失活的副产物与固体烷基化催化剂接触的联合方法。在本发明中，生产烷基芳烃(如洗涤剂级的烷基芳烃)的固体催化剂烷基化反应器的流出物被分离，以产生相对低纯度的含芳烃(如含苯)物流和相对高纯度的含芳烃(如含苯)物流，其中低纯度的含芳烃物流适合于循环回到生产中的固体催化剂反应器，而相对高纯度的含芳烃物流则适合于通过装有进行再生的失活催化剂的、停用的烷基化反应器。精馏塔提供了一种生产相对低纯度的含芳烃物流、并在生产中的固体催化剂床内保持相对高的芳烃(如苯)与每摩尔烯烃的摩尔比的经济方法，从而有助于延迟固体烷基化催化剂的失活并延长其寿命。精馏塔的塔底物流可以通过芳烃分馏塔，产生相对高纯度的含芳烃物流。尽管在生产这一相对高纯度的物流时会需要一些资金及操作成本，但芳烃塔并不是不必要地将相对高纯度的物流循环回到生产中的烷基化反应器中。因此，代替相对高纯度的分馏塔塔顶物流，将相对低纯度的物流如由精馏塔得到的物流循环到生产中的烷基化反应器中，可以自然节约一些费用。另一方面，本发明还可以与去除在石蜡脱氢过程中形成的芳烃副产物的吸附性去除单元联合起来，因为高纯度物流也适合于再生吸附性去除单元中停用的吸附床。

本发明的一种配置可以使用单个塔提供低纯度和高纯度的含芳烃物流、以及含有进料芳烃和烷基芳烃的塔底物流。在这种配置中，单个塔通常以净塔顶物流的形式采出高纯度的含芳烃物流，在大多数情况下，其中会含有来自单个塔的苯。相对低纯度的含有芳烃或苯的物流通常作为侧线物流在单个分馏塔的中间塔板位置处采出。该侧线通常由分馏塔内精馏段的中间高度处采出。单个塔的塔底物流将含有烷基化过程的烷基芳烃产物，以及在烷基化段中由其它石蜡循环组分产生的其它重的烷基化副产物。