一种烷基化方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种烷基化方法。
【背景技术】
[0002]烷基苯作为中间产品其用途十分广泛，尤其是乙苯和异丙苯。异丙苯是生产苯酚、丙酮的原料，虽然苯酚、丙酮的需求量不如苯乙烯，但也是重要的基本有机化工原料。
[0003]曾经预测世界异丙苯的消费量将以年均约4.6%的速度增长，而除日本以外的亚太国家和地区的消费量年均增长率将达到约12.5%。乙苯是生产苯乙烯的原料，采用乙苯催化脱氢方法生产苯乙烯约占其生产能力的90%。苯乙烯是合成高分子材料的重要单体，我国苯乙烯主要用于生产PS、ABS/SAN、不饱和聚酯树脂、丁苯橡胶、丁苯胶乳以及苯乙烯系热塑性弹性体等。其中PS为苯乙烯最主要的下游产品，约占苯乙烯消费量的50%。近年来，随着苯乙烯下游产品的用途不断扩大，需求日益增长。2012年我国苯乙烯的表观消费量已达到822.6万吨/年，进口量达到367.5万吨/年，对外依存度高达44%。
[0004]由于乙苯气相法工艺存在反应温度高、能耗高、投资大、产品质量不高等缺点，目前世界上更多采用的是液相法工艺。今后，乙苯生产技术的发展趋势是进一步降低物耗能耗、提高产品质量、延长催化剂寿命、以及生产规模大型化。因此，开发原料价格低、反应温度低的液相法烷基化新工艺十分必要。
[0005]目前工业上以乙烯多点进料、苯一次通过、多反应器串联的液相烷基化工艺应用较多，其反应温度一般在200?250°C，比气相法工艺的反应温度(320?420°C)明显降低，但反应压力仍比较高，需要设置乙烯压缩机等，导致电耗和设备投资增加。因此，进一步降低烷基化反应温度，开发低温型烷基化催化剂和工艺，优化换热流程，可以达到节能减排，减少投资及操作费用，提高经济效益的目的。
[0006]ZL99804925.5提出了一种乙苯制备方法。该方法的特点是对含少量丙烯的乙烯原料，在蒸汽相条件下进行烷基化反应生成乙苯、丙苯类、聚乙苯类等。将乙苯和丙苯类、聚乙苯类分离，丙苯类组分送至蒸汽相态下的烷基化反应器入口，使丙苯类组分转化为乙苯和甲苯等；同时在适宜的条件下，使苯和聚乙苯类，在液相或部分液相中较低的反应温度下单独发生烷基转移反应。以降低乙苯产品中二甲苯等杂质含量。但因烷基化反应温度依然较高，由此生成的二甲苯杂质仍然较多，而且能耗较大。
[0007]ZL00124093.5提出了一种乙苯的制造方法。该方法的特点是有二个烷基化反应区，第一反应区发生气相烷基化反应，第二反应区发生液相烷基化反应；第一反应区进料为苯和乙烯，第二反应区进料为烷基转移反应产物和乙烯。该方法虽然能够适当减少目的产物中二甲苯的含量，但仍高达400ppm以上，乙苯产品质量较低；而且为维持气相烷基化反应，反应温度很高，能耗高；由于烷基转移产物中乙苯的浓度较高，因此采用烷基转移产物作第二反应区的原料，不利于提高乙苯的选择性。
[0008]ZLOl 142994.1提出了一种多相烷基化方法。该方法的特点是将苯和乙烯在气相烷基化反应区生成的部分产物送至液相或临界状态下的第二烷基化反应区，与乙烯发生反应以生产乙苯。该方法具有与ZL00124093.5—样的缺陷，即乙苯中二甲苯的含量高达400ppm以上，乙苯产品质量较低，而且能耗高，乙苯的选择性较低。
[0009]ZL01144957.8提出了一种烷基苯的生产方法。该方法的特点是采用部分反应中间物料作为烷基化反应器的循环物料，以外循环的方式单独或同时返回循环物料引出段前任一反应段的入口，其目的是在降低苯烯比、保证烯烃溶解的情况下，减少反应进料中烷基苯含量，提高目的产物单烷基苯的选择性。由于反应温度越低，越有利于提高烷基苯的选择性，但ZL01144957.8提供的实例反应温度均在200°C以上，随着苯烯比下降，烷基苯的选择性则明显降低。
【发明内容】
[0010]本发明的目的是提供一种能够降低能耗、提高烯烃的转化率、烷基苯的选择性和收率的烷基化方法。
[0011]为实现前述目的，本发明提供了一种烷基化方法，该方法包括:在烷基化反应条件下，将烯烃源、苯源与烷基化催化剂在烷基化反应器中接触，其中，所述烷基化反应器包括至少一个反应区，其中，第一个反应区以后的反应区中的至少一个反应区的起始反应温度比第一反应区的起始反应温度低10°C以上。
[0012]本发明提供的方法优点在于:
[0013]1、本发明采用分区反应、部分或全部降温的方式，提高了目的产物烷基苯的选择性。
[0014]2、本发明优选结合采用新型烷基化催化剂，大幅降低了反应温度和压力，降低了能耗，实验结果表明:新型催化剂具有较高的乙苯选择性。例如，在相同温度下，采用新型烷基化催化剂乙苯选择性可提高1-2%，新型催化剂具有良好的低温活性，现有工艺的反应温度通常在200-240°C，而本发明采用的催化剂在140°C下仍有很好的反应活性。
[0015]由于反应温度降低约60°C，节省的加热热量可全部用于发生低压蒸汽，增加了蒸汽产量，降低了装置能耗。并且，反应压力降低，即降低压缩机出口压力，可节约电能。另外，由于催化剂良好的活性和选择性，可更进一步降低苯烯比，降低苯塔负荷，从而降低装置能耗。
[0016]进一步降低反应温度，将减少反应产物中尾气吸收所需吸收剂的用量，增加烯烃在烷基化反应进料中的浓度，提高烷基苯的选择性，减少了物料损失。
[0017]3、本发明既能够采用纯乙烯或丙烯，也可以采用不同浓度的原料烯烃，如乙烯和丙烯的混合原料，原料的使用范围较广。以纯乙烯或丙烯为原料时，烯烃的转化率接近100% ;以不纯低碳烯烃为原料时，原料烯烃的转化率大于99%。
[0018]4、本发明的方法烷基化反应条件缓和，而且产品中杂质少，如乙苯产品中二甲苯含量小于lOppm。
[0019]5、本发明的方法原料烯烃的转化率大于99%，生成烷基苯的总选择性达到99%以上。
【附图说明】
[0020]图1为根据本发明的一种优选实施方式的工艺流程图；
[0021]图2为根据本发明的一种优选实施方式的工艺流程图；
[0022]图3为根据本发明的一种优选实施方式的工艺流程图。
【具体实施方式】
[0023]本发明提供了一种烷基化方法，该方法包括:在烷基化反应条件下，将烯烃源、苯源与烷基化催化剂在烷基化反应器中接触，其中，所述烷基化反应器包括至少一个反应区，其中，第一个反应区以后的反应区中的至少一个反应区的起始反应温度比第一反应区的起始反应温度低10°C以上。
[0024]根据本发明的方法，优选第一个反应区以后的反应区中的至少一个反应区的起始反应温度比第一反应区的起始反应温度低10_80°C，优选低15_60°C。
[0025]根据本发明的方法，优选所述烷基化反应器包括2-20个反应区，更优选包括3-12个反应区。
[0026]根据本发明的方法，其余各烷基化反应区的反应起始温度可低于第一反应区的反应起始温度，或者高于第一反应区的反应起始温度；或者与第一反应区的反应起始温度相同。
[0027]根据本发明的方法，所述烷基化反应器可以为一个或多个，当所述反应器为一个时，多个反应区在一个反应器中形成，而当所述反应器为多个时，多个反应区可以在不同的反应器中形成。
[0028]所述反应区主要通过催化剂床层形成，一个反应区可以包括一个或多个催化剂床层。对此本领域技术人员均能知悉，本发明不在此详细描述。
[0029]根据本发明的方法，优选该方法还包括:将接触后的物料进行分离得到未反应的苯、单烷基苯和多烷基苯以及重组分，其中，单烷基苯可以直接作为产品。
[0030]根据本发明的方法，该方法还包括:将部分未反应的苯返回与烷基化催化剂接触，将多烷基苯与剩余部分未反应的苯和烷基转移催化剂接触进行烷基转移反应。
[0031]根据本发明的方法，所述烷基转移反应条件可以为本领域的常规选择，针对本发明，优选所述烷基转移反应条件包括:温度为100-30(TC，优选为120-280°C，更优选为140-260°C;压力0.2-6.0MPa，优选为0.5_4MPa ;苯基与烷基的摩尔比1_40，优选为1.5-30 ；苯的液时空速为l_40h \优选为2-25h 1