[发明专利]使用稀烯烃生产烷基芳族化合物

说明书

领域

[0001]本发明涉及烷基化芳族产物，尤其是乙基苯和枯烯的制备方法。

背景

[0002]乙基苯是生产苯乙烯的重要原料，它通过乙烯和苯在酸烷基化催化剂的存在下反应来生产。老的乙基苯生产装置(一般在1980年以前建成的那些)使用AlCl₃或BF₃作为酸性烷基化催化剂。1980之后建造的设备通常使用基于沸石的酸性催化剂作为烷基化催化剂。

[0003]工业上的乙基苯生产方法一般需要使用纯度超过80mol.％的浓缩乙烯。例如，聚合物级乙烯具有超过99mol.％乙烯的纯度。然而，将乙烯料流纯化以获得化学级或聚合物级是昂贵的方法，因此开发可以在较低等级或稀乙烯料流下操作的方法是相当有利的。稀乙烯料流的一种来源是来自石油精炼厂的流化催化裂化或蒸气裂化装置的废气。在除去反应性杂质如丙烯后，稀乙烯料流通常包含约10-80mol.％的乙烯，其余为乙烷、氢气、甲烷和/或苯。

[0004]将三类乙基化反应器系统即蒸气相反应器系统、液相反应器系统和混合相反应器系统用于生产乙基苯。

[0005]在蒸气相反应器系统中，苯和乙烯的乙基化反应在大约350-450℃的温度和690-3534KPa-a(6-35kg/cm²-g)的压力下在多个沸石催化剂固定床中进行。乙烯与苯进行放热反应以形成乙基苯，尽管也发生不合需要的反应。大约15mol.％的所形成的乙基苯进一步与乙烯反应形成二乙基苯异构体(DEB)、三乙基苯异构体(TEB)和更重的芳族产物。通常将所有这些不合需要的反应产物称为多乙基化苯(PEB)。

[0006]举例来说，在结晶硅酸铝沸石ZSM-5上的苯的蒸气相乙基化在美国专利号3,751,504(Keown等人)、3,751,506(Burress)和3,755,483(Burress)中进行了公开。

[0007]大多数情况下，蒸气相乙基化系统使用聚合物级乙烯原料。此外，尽管已建立了使用稀乙烯料的工业蒸气相方法并且目前正在实施，但与这些方法相关的投资成本很高。

[0008]近年来，工业上的趋势已从蒸气相反应器转向液相反应器。液相反应器在大约150-280℃的温度下，即在低于苯的临界温度(290℃)下操作。乙基化反应的速率比蒸气相低，但液相反应的较低设计温度通常在经济上补偿与较高催化剂体积相关的不利影响。

[0009]使用β-沸石作为催化剂的苯的液相乙基化在美国专利号4,891,458和欧洲专利公开号0432814和0629549中进行了公开。最近，已公开了MCM-22和其结构类似物用于这些烷基化/烷基转移反应中，例如美国专利号4,992,606(MCM-22)、美国专利号5,258,565(MCM-36)、美国专利号5,371,310(MCM-49)、美国专利号5,453,554(MCM-56)、美国专利号5,149,894(SSZ-25)；美国专利号6,077,498(ITQ-1)；国际专利公开号WO97/17290和WO01/21562(ITQ-2)。

[0010]工业上的液相乙基苯装置一般使用聚合物级乙烯。此外，尽管通过提高操作压力可设计接受包含至多30mol％乙烷的乙烯流的装置，但是与这些装置的设计和操作相关的成本已证明是相当高的。

[0011]也已开发了在混合相中使用反应性蒸馏生产乙基苯的技术。这种方法在美国专利号5,476,978中进行了描述。对于稀乙烯料流可使用混合相方法，因为乙基化反应器的反应温度低于稀乙烯/苯混合物的露点但高于泡点。乙烯原料的稀释剂，乙烷、甲烷和氢气基本上保留在蒸气相中。反应器中的苯在蒸气相与液相分配，而乙苯和PEB反应产品基本上保留在液相中。

[0012]美国专利号6,252,126公开了一种通过含3至50mol％乙烯的稀乙烯料流与含75至100wt％苯的苯料流反应生产乙基苯的混合相方法。该反应在反应器的等温乙基化段进行，该反应器还包括苯汽提段，其中将未反应的苯从乙基化产物中热汽提出来。在乙基化段与苯汽提段之间保持整体、逆流蒸气和液体传输。