专利名称：减低副产物形成的芳族化合物烷基化反应工艺方法
技术领域：
本发明涉及烃类进料流的烷基交换方法，以及特别地，涉及烷基交换含有两种或更多种多烷基化芳族化合物的那些的方法，所述芳族化合物得自在芳族化合物烷基化反应过程中，单烷基化芳族化合物，诸如异丙苯和乙苯的制造。
背景技术：
芳族化合物基质通过烯烃来烷基化以产生单烷基芳族化合物，是工业上已经大规模实施的完善方法。一个商业应用是通过丙烯来烷基化苯以产生异丙苯，其随后用于通过空气氧化异丙苯和随后的中间产物氢过氧化物的酸催化分解来用于制造苯酚及丙酮。另一商业应用是通过乙烯来烷基化苯以产生乙苯，随后通常将其脱氢以制造苯乙烯单体。在吸热脱氢反应中，一般使用蒸气来提供所需的显热。芳族化合物烷基化方法的一般设计及操作是已知的。在这些芳族化合物烷基化方法中，当提高芳族化合物基质(例如，苯)对烯烃烷基化试剂(例如，丙烯)的摩尔比时，现有催化剂一般对所需的单烷基化芳族化合物(例如， 异丙苯)展现出经改良的选择性。然而，甚至在芳族化合物基质对烯烃的高摩尔比下，二烷基化芳族化合物(例如，二异丙苯，DIPB)及三烷基化芳族化合物(例如，三异丙苯，TIPB) 会与所需的单烷基化芳族化合物一起生成。虽然这些多烷基化芳族化合物会因在烷基化反应区域中芳族化合物基质及烯烃的高效使用而降低，然而，在合适的烷基交换催化剂存在下，它们一般会在单独的烷基交换反应区域中轻易地通过烷基化区域中所使用的相同芳族化合物基质来进行烷基交换。将如上所述的芳族化合物烷基化的多烷基化芳族产物用作烷基交换试剂，烷基交换由此会高效地产生额外量的所需单烷基化芳族化合物。因此，涉及烷基化及烷基交换两者的所谓组合方法可显著地改进单烷基化芳族化合物的生产。在所述烷基化区域/烷基交换区域的组合方法中，一般将化学计量过量的芳族化合物基质(例如，苯)用在两个反应区域中。用于降低移除及循环各反应区域排出物中的未反应苯或其它芳族化合物基质的重要的成本的常见手段包括，将这些(任选地，通过分馏将诸如丙烷的轻组分从一个或两个排出物中移除之后)传送至同一产物分离区段。因此可使用相同的蒸馏塔及其它设备来从组合的烷基化与烷基交换排出物流中回收未反应的芳族化合物基质并将所回收的芳族化合物基质部份循环回这两个反应区域。除了回收芳族化合物基质外，蒸馏塔在产物分离区段中的另一重要功能是回收如上所述的多烷基化芳族化合物，特别是二和三烷基化芳族化合物，在烷基交换反应区域中用作烷基交换试剂。各反应区域的较重的多烷基化芳族产物和其它高沸点副产物，诸如二苯烷，通常是一起回收在蒸馏塔(例如，多异丙苯塔或多乙苯塔，这些回收塔顶馏出物或较低沸点馏分中的较轻的二-和三烷基化芳族化合物)的塔底残留物流中。进入该蒸馏塔的原料一般是从蒸馏获得的烃原料流，来回收作为塔顶馏出物或较低沸点馏分的所需的单烷基化芳族产物。在用于制造单烷基化芳族化合物例如异丙苯的代表性芳族化合物烷基化方法中， 例如，将液体苯和液体丙烯加入包含含有烷基化催化剂的一个或多个反应器的反应区域中。为使多烷基化的苯化合物的产生最少化，在整个烷基化反应区域中维持苯对丙烯的摩尔比过量，例如，介于4 1至16 1。一般地，将来自该反应区域的排出物传送至通过蒸馏移除较低沸点组分，诸如丙烷，和初始存在于丙烷原料中的水的脱丙烷塔。随后将该脱丙烷塔塔底残留物与来自包含烷基交换催化剂的烷基交换反应区域的排出物进行组合。如上所述，将烷基化反应的非选择性多烷基化芳族产物，即，DIPB与TIPB，与苯在烷基交换反应区域进行反应以产生额外的单烷基化芳族产物，在该情况下为异丙苯。因此，在该代表性异丙苯制造方法中，将组合的烷基化与烷基交换反应区域的排出物(任选地，在移除低沸点组分之后，例如从烷基化反应区域排出物移除丙烷之后)传送至相同的产物分离区段来通过蒸馏回收苯、异丙苯产物、烷基化反应区域的多异丙苯副产物(例如，DIPB和TIPB)和较重的副产物。习惯上，在产物分离中使用三个蒸馏塔。第一个一般称为苯塔，其用来从塔顶馏出物或较低沸点馏分中的反应器排出物中回收苯。随后将所回收的苯循环回烷基化和烷基交换区域来提供部份或所有的所需苯以便在各区域中获得所需的苯烯烃比。第二个蒸馏塔一般是称为异丙苯塔，所输入的原料一般是上游苯塔的塔底残留物或较高沸点馏分。异丙苯产物常是作为净塔顶馏出物或低沸点馏分从异丙苯塔抽取。然后将异丙苯产物用于下游应用，如苯酚或丙酮制造方法中，或另送去储存。第三个蒸馏塔一般是称为多异丙苯塔，所输入的原料一般是上游异丙苯塔的塔底残留物或较高沸点馏分。如上所述，多异丙苯塔用来回收塔顶馏出物或较低沸点馏分中的较轻的单-和二烷基化芳族化合物，并将此类物质循环至烷基交换反应区域。一般在多异丙苯塔的塔底残留物流或较高沸点馏分中，将各区域的较重的多烷基化芳族产物和其它产物移除。可冷却并收集重质尾馏分并送去储存。在任一芳族化合物烷基化方法中，最主要的目的，其决定了方法成本，是达到烯烃类烷基化试剂(其一般是限制性的试剂)的高转化率和对所需的单烷基化芳族产物的高选择性。与改进产物产率和产物纯度有关的此类目的是通过限制上述组合方法中的副产物的总产量来实现的。在这些方法中使用的各种烷芳化合物制造方法及催化剂，以及它们的相关优势通过如下进行描述，例如，US7，498，471 ；US6, 440, 886 ；US6, 339，179和 US2008/0171902。仍在继续寻求与减少诸如异丙苯及乙苯的烷基化芳族烃的制造中的副产物形成有关的改良方法。本领域技术人员已认识到对产物产率和/或产物质量的甚至有限的改良所具有的重要商业影响。
发明内容
本发明涉及当首先将不同的多烷基化芳族化合物分馏成富集此类各多烷基化芳族化合物的分开的流并随后传送至不同的烷基交换反应区域，所述区域可在或不在相同反应器中时，可减少芳族化合物烷基化方法中总副产物形成的方法。这使得在这些烷基交换反应区域中的催化剂和/或反应条件更好地调整以适合特定原料(即，富集特定的多烷基化芳族化合物的原料)来提高转化率，和/或减少副产物的产生。由此提高了所需的单烷基化芳族化合物的总产率(转化率乘以选择性)。如果使难以从主产物中分离(例如，挥发度相似)的副产物减少，则也可提高产物的纯度。在用来从例如丙烯及苯中制造异丙苯的芳族化合物烷基方法的情况中，烷基化和烷基交换反应均会产生副产物乙苯(EB)。由于其沸点接近异丙苯，故乙苯不易通过蒸馏从该所需的单烷基化的产物中分离。因此，在不耗费与构建及操作常规烷基化/烷基交换异丙苯生产设备相关的较高资金和/或应用成本时，难以满足关于具有低乙苯含量的异丙苯的商业要求。根据本发明的实施方案，是通过用丙烯来将苯烷基化的二-和三-烷基化芳族产物，即，二异丙苯和三异丙苯(DIPB和TIPB)分馏成分别富集DIPB和TIPB的单独料流，来减少副产物EB的产生。随后将此类料流传送至分开的烷基交换反应区域，在所述区域中将多烷基化芳族化合物的烷基交换试剂与苯进行反应，产生额外量的所需异丙苯产物。分开的烷基交换反应区域可包含不同的烷基交换催化剂、不同量或比例的相同催化剂、和/或不同的操作条件，来使得特定的多烷基化芳族化合物更好地匹配特定的烷基交换反应区域催化剂和/或操作条件设定，由此减少副产物EB和/或其它副产物形成并改良对所需的单烷基化芳族化合物异丙苯的反应选择性。在类似方法中，可将用乙烯使苯烷基化的二乙苯和三乙苯产物分馏成富集此类产物的分开的料流并传送至不同的烷基交换区域以减少在用乙烯使苯的烷基化来生产乙苯的过程中总副产物形成。在用于制造异丙苯或乙苯的方法中，烃类原料流，其被分馏成富集各对应的多烷基化芳族化合物的分开的烷基交换原料流，一般在这些工艺过程的产物分离区段中获得。特别地，烃类原料流可作为从蒸馏得到的塔底残留物或较高沸点馏分来获得， 从而回收塔顶馏出物或较低沸点馏分中的异丙苯产物流或乙苯产物流。例如，烃类原料流可为如上所述的各异丙苯制造方法中的异丙苯塔塔底残留物流。类似地，烃类原料流可为来自各乙苯制造方法的产物分离部份的乙苯塔塔底残留物流。与本发明有关的这些以及其它方面和特征将通过如下详细描述变得明了。
图1描述了代表性异丙苯制造方法的烷基交换区段，其中富集不同的多烷基化芳族化合物烷基交换试剂，即DIPB和TIPB，的烷基交换原料流是利用蒸馏进行分离并输入同一反应器中的不同的烷基交换反应区域。图2描绘了另一实施方案，其中将分离的富集DIPB和TIPB的烷基交换原料流输入分开的反应器中的不同的烷基交换反应区域。在所有附图中，相同数字标记指的是相同或相似的特征。应理解的是，这些
了本发明和/或所涉及的原理。未显示理解本发明并非必需的细节，包括泵、压缩机、测量仪表、及其它部件。具有本发明相关领域知识的本领域技术人员将易于了解，根据本发明的各实施方案，用于烷基交换如上所述的多烷基化芳族化合物的方法，及特别地，那些整合至组合的烷基化区域/烷基交换区域方法中的(例如，如上所述的用于制造异丙苯或乙苯的)，将部分地根据它们的特定用途来具有结构配置及组件。
发明内容
在诸如如上所述的组合的和用于制造异丙苯或乙苯的烷基化区域/烷基交换区域方法的芳族化合物烷基化方法中，苯是最适宜的芳族化合物烷基化基质，然而可使用烷基取代的苯。此外，可使用不止一种芳族化合物烷基化基质。主要将单烯烃用作烯烃烷基化试剂，然而可使用二烯烃、多烯烃、乙炔烃及取代的烃。烯烃烷基化试剂优选含有2或3个碳原子，然而可使用具有2至20个碳原子的烯烃。丙烯及乙烯是优选的烯烃烷基化试剂， 且它们分别在芳族化合物烷基化方法中用于制造异丙苯及乙苯。可使用多于一种的烯烃烷基化试剂。伴随所需的单烷基化芳族化合物的生产，多烷基化芳族化合物烷基交换试剂会与烷基化基质一起进行烷基交换，以产生额外量的所需产物。烷基交换试剂的来源可不是整个组合的烷基化区域/烷基交换区域方法中的一部份，然而，更常见的是，烷基交换试剂是在组合方法的产物分离部分回收的。二烷基苯(例如DIPB和二乙苯)及三烷基苯(例如， TIPB和三乙苯)是制造作为所需产物的单烷基化苯(例如，异丙苯和乙苯)的方法中的主要的多烷基化芳族化合物烷基交换试剂。然而，所需的烷基化芳族化合物在某些情况下，其自身也可多烷基化。当所需的烷基化芳族产物上的烷基数目增加时，将了解的是，多烷基化芳族化合物烷基交换试剂上的烷基数目会相应增加。在任何情况下，所需的烷基化芳族产物具有至少比芳族化合物烷基化基质多一个的烷基及至少比多烷基化芳族化合物烷基交换试剂少一个的烷基。如上所述，本发明可使用的广泛实施的烃转移方法是⑴通过丙烯使苯烷基化， 以及通过多异丙苯(例如，DIPB和TIPB)的苯烷基交换来制造异丙苯，其伴随着苯烷基化， 和(2)通过乙烯使苯烷基化，并通过多乙苯(例如，二乙苯及三乙苯)的苯烷基交换来制造乙苯，其伴随着苯烷基化。使用异丙苯制造来进一步说明本发明，特别地，参见图1和2所示的本发明的优选实施方案。由于这些说明性方法涉及包含第一和第二芳族化合物烷基交换试剂的烃原料流的烷基交换，所以应理解的是，可轻易地将它们整合至上述关于异丙苯或乙苯的组合的烷基化区域/烷基交换区域方法中。此外，虽然图1和2的实施方案说明了将烃原料流分成两个烷基交换原料流，然而将了解的是，在不脱离本发明范围下亦可提供多于两种具有不同组分(例如，富集不同的多烷基化芳族化合物)的分开的原料流。因此本发明的实施方案基本上涉及使包含第一和第二多烷基化芳族化合物烷基交换试剂的烃原料流进行烷基交换的方法。该方法包括(a)分离烃原料流以提供富集第一多烷基化芳族化合物烷基交换试剂的第一烷基交换原料流和富集第二多烷基化芳族化合物烷基交换试剂的第二烷基交换原料流，以及(b)将该第一和第二烷基交换原料流传送至不同的烷基交换反应区域中。富集指定多烷基化芳族化合物烷基交换试剂的各烷基交换原料流的特性与烃原料流中的烷基交换试剂的量相关。典型地，分开的烷基交换原料流是利用诸如如上与代表性异丙苯制造方法相关所述的多异丙苯塔的蒸馏塔富集组分(即，第一或第二多烷基化烷基交换试剂)。输入此多异丙苯塔的原料一般是上游异丙苯塔的塔底残留物或高沸点馏分的。类似地，输入的原料一般是乙苯制造方法中的上游乙苯塔的塔底残留物或高沸点馏分的多乙苯塔，可用于提供富集二乙苯和三乙苯的馏分以作为第一和第二多烷基化芳族化合物烷基交换试剂。在一优选实施方案中，分离的第一和第二烷基交换原料流是在适宜的塔板处作为侧流，从异丙苯或乙苯制造方法的产物分离区段中的各个蒸馏塔抽出。例如，富集较低沸点的二烷基化芳族化合物(例如，DIPB或二乙苯)的烷基交换原料流可在移除富集高沸点的三烷基化芳族化合物(例如，TIPB或三乙苯)的烷基交换原料流的塔板上方的塔板处作为侧流来移除。不同的烷基交换反应区域要求将第一和第二烷基交换原料流曝露于不同的反应条件和/或催化剂床。例如，此类区域可在同一反应器中，该反应器在沿反应器长度的不同位置处输入分离的烷基交换原料流(例如，将原料流输入上下反应器区段中的可包含相同或不同催化剂的不同催化剂床中)，由此将上游原料在流过上游催化剂床后作为下游原料流接触相同的催化剂床。或者，不同的烷基交换反应区域可在分开的反应器中，以使第一和第二烷基交换原料流不接触相同的催化剂床(其可包含相同催化剂或不包括相同催化剂)。一般地，但非必须地，可将分离(例如，通过蒸馏)的不同的烷基交换原料流传送至包含不同类型的催化剂，或相同类型的催化剂的不同组合(例如，在催化剂床的不同的相对(上游或下游)位置，或以不同混合比的催化剂的混合物)的催化剂床入口。用于烷基交换的催化剂一般包含一类称为沸石的硅酸铝分子筛中的一种。适宜用于沸石烷基交换催化剂的沸石分子筛是结晶态硅酸铝，其煅烧形式可表示为通式Me27nO: Al2O3: XSiO2 :yH20其中Me是阳离子，η是阳离子价数，χ为5至100，y为2至10。沸石在如下文献以及其他文献中有详细描述，D. W. Breck Wkolite Molecular Sieves, John Wiley and Sons, New York(1974) 合适的沸石包括Y沸石，β沸石，X沸石，丝光沸石(mordenite), 八面沸石(faujasite)，ω 沸石，UZM-8，ZSM-5，PSH-3，MCM-22，MCM-36，MCM-49，和 MCM-56。 可将一种或多种沸石烷基交换催化剂用于不同的烷基交换原料流所流过的不同烷基交换反应区域的催化剂床中。不同沸石烷基交换催化剂的使用与本发明的这样的一代表性实施方案相联系，即其调整第一和第二烷基交换原料流(例如，富集诸如DIPB和TIPB的不同的多烷基化芳族化合物)，以适应具体反应区域(或反应环境)以减少副产物形成中的用途。用作烷基交换催化剂的一类Y沸石具有占沸石Y的少于200ppm重量的非H+阳离子含量，以NH3等价物来计算。β沸石在US4，891，458和5，081, 323中有描述。UZM-8描述于US6，756，030中。如US5，723，710所述，表面改性的沸石是适宜作为烷基交换催化剂的示例性β沸石。在任一沸石烷基交换催化剂中，沸石一般是以占总催化剂重量的至少50 重量％，及经常为至少90重量％的量存在，在大部份情况中其余的为耐热无机氧化物粘合剂。优选粘合剂为氧化铝，以Y-氧化铝、n-氧化铝及它们的混合物为最优选。代表性沸石烷基交换催化剂包括Y沸石和氧化铝或氧化硅粘合剂。其它催化剂包括β沸石和氧化铝或氧化硅粘合剂。一般地，上述沸石亦适宜用作如上所述的组合的烷基化区域/烷基交换区域方法中的烷基化催化剂。在与用于制造异丙苯的组合的烷基化区域/烷基交换区域方法有关的本发明的一优选实施方案中，将富集TIPB的烷基交换原料流输入包含包括Y沸石、UZM-8沸石、β沸石、及它们的组合的沸石烷基交换催化剂的烷基交换反应区域中。优选Y沸石是称为Υ-85 的改性Y沸石，其描述于US2008/0171902中，该文献在此引入作为参考。用于此烷基交换区域的沸石的示例性组合是UZM-8与β沸石的组合。此外，也优选的是，将富集DIPB的烷基交换原料流输入包含包括β沸石的沸石烷基交换催化剂的烷基交换反应区域中。有利地，通过β沸石形成的副产物乙苯极少，且基本上与DIPB成为所需产物异丙苯的总转化率成比例。在一特定实施方案中，其中将富集TIPB的原料流输入到沸石催化剂床上，所述沸石催化剂床处于包含β沸石的第二沸石催化剂床上游，富集DIPB的原料流被输入到第二沸石催化剂床(例如，在将富集DIPB的原料流在叠层式反应器中介于包含Y沸石和β沸石的催化剂的分开的床之间的床间添加点输入的情况中)，副产物乙苯的形成基本上是与 DIPB和TIPB通过烷基交换的总转化率成比例。因此，本发明的实施方案会通过分离相对少量TIPB ( —般地，仅表示包含DIPB和TIPB两者的烃原料流的3重量％至10重量％ )并将此少量TIPB输入到包含Y沸石的催化剂床(其提供了高TIPB转化率而因富集TIPB的原料流的相对低的质量流速而在总体上产生较少副产物乙苯)来减少副产物尤其是乙苯的形成。这样，使用不同的烷基交换反应区域(如具有不同的烷基交换反应条件和/或包含不同催化剂床)可提高多烷基化芳族化合物烷基交换试剂的转化率及减少副产物形成。来自烷基交换反应区域的排出物因多烷基化烷基交换试剂与芳族化合物基质 (例如，苯)间反应的结果，相对于各烷基交换原料流，富集了所需的烷芳族产物(例如，单烷基化芳族化合物，如异丙苯或乙苯)。任选在利用蒸馏将诸如丙烷和/或水的轻组分从该烷基反应区域排出物中移除后，可随后将烷基交换反应区域排出物与烷基化反应区域排出物组合。该烷基化反应区域排出物和烷基交换反应区域排出物可在蒸馏之前或之时组合以在烷基化反应区域和烷基交换反应区域两者所用的芳族化合物烷基化基质中富集低沸点馏份。例如，此类烷基化和烷基交换反应区域排出物可在如上所述用于作为塔顶馏出物或较低沸点馏分将未反应的苯移除的苯塔的上游组合。在用于制造异丙苯的整个方法中，第一和第二烷基交换原料流可分别富集作为烷基交换试剂的DIPB和TIPB。在用于制造乙苯的整个方法中，第一和第二烷基交换原料流可分别富集二乙苯及三乙苯。因此，在代表性实施方案中，第二多烷基化芳族化合物烷基交换试剂的烷基数比第一多烷基化芳族化合物烷基交换试剂多一个。分离并提供第一和第二烷基交换原料流的烃原料流一般包含少于15重量％ (例如，3重量％至10重量％ )，且经常少于5重量％的较高沸点的第二多烷基化芳族化合物烷基交换试剂(例如，三异丙苯)。在异丙苯制造方法或乙苯制造方法(例如，如上所述的烷基化区域/烷基交换区域的组合方法)的情况中，同时含有第一和第二多烷基化芳族化合物烷基交换试剂的烃原料流一般包含此类各芳族化合物烷基化方法的产物分离区段(烷基化和烷基交换反应区域下游)的过程流(process stream)。在异丙苯制造方法或乙苯制造方法中，例如，烃原料流可为分别来自异丙苯塔或乙苯塔的塔底残留物。此类蒸馏塔典型上是用于各自回收作为净塔顶馏出物液体(即，在返回回流部分后)或较低沸点馏分的异丙苯产物流或乙苯产物流。在图1所示的说明性实施方案中，同时包含多烷基化芳族化合物烷基交换试剂即 DIPB和TIPB的烃原料流2，根据本发明的方法进行烷基交换。烃原料流2可作为用于异丙苯制造方法的产物分离区段中的上游异丙苯塔(未显示)的塔底残留物产物来获得。一般将异丙苯塔用于此类方法中以回收作为净塔顶馏出物产物的异丙苯产物流。如上所述，烃原料流2 —般含有3重量％至10重量％的TIPB，其余基本上为DIPB。较少量的较高沸点组分(统称为重烃或重质尾馏分)及较低沸点组分可作为塔底残留物流16及塔顶馏出物流14，分别地从二异丙苯塔100中移除。二异丙苯塔100用于分馏烃原料流2来提供分别富集DIPB和TIPB的两个单独的烷基交换原料流4、6。如所示，此两个第一和第二单独的烷基交换原料流4、6可作为侧流从二异丙苯塔100中抽取，其中富集较高沸点多烷基化芳族化合物TIPB的第二原料流6在二异丙苯塔100中相对塔板8的较低塔板10处移除，而富集较低沸点多烷基化芳族化合物DIPB的第一原料流4在此塔板8处抽取。如图1所示的实施方案所描述的，将苯流1 及富集TIPB的第二烷基交换原料流 6输入含有两个单独的第一和第二沸石催化剂床50、60的烷基交换反应器200的顶部。组合烷基交换原料流6和苯流1 后，所得的组合的原料流14朝下流过烷基交换反应器200，接触两个沸石催化剂床50、60。如图1所示，因此，烷基交换反应器200是具有用于富集DIPB 的烷基交换原料流4的床间添加点的二层向下流动式反应器。在组合原料流14中，在位于图1实施方案的反应器顶部处的烷基交换反应器200的入口处的苯TIPB的摩尔比一般是介于2 1至100 1，经常介于5 1至100 1之间。在此反应器入口处的组合原料流14的温度优选为100°C 012 °F )至200°C (292 °F )。可利用热交换器(未显示)将组合原料流14、和原料流4 (任选地在添加分离的苯原料流126之后)加热到在此范围内的所需温度ο因此，在图1的实施方案中，组合的原料流14(包含富集TIPB的第二烷基交换原料流6)所流过的第一烷基交换反应区域包含催化剂床50、60。将富集DIPB的第一烷基交换原料流4输入仅包含采用沸石催化剂床50、60两者的叠层式的2-床烷基交换反应器200 的第二沸石催化剂床60的第二烷基交换反应区域中。任选地，另一苯流12b可与富集TIPB 的第一烷基交换原料流6进行组合，其位于烷基交换反应器200上游。在图1所描述的实施方案中的第一和第二烷基交换区域的配置中，第一沸石催化剂床50优选包含Y沸石(例如，称为Y-85的改性Y沸石)、UZM-8沸石、或UZM-8与β沸石的组合。在其它优选实施例中，第二沸石催化剂床60包含β沸石。此类沸石烷基交换催化剂床的使用会有利地减少副产物、特别是如上所述的乙苯形成。通过使用分开的烷基交换反应区域(即，包含两沸石催化剂床50、60的第一区域及仅包含该两床之一的第二区域)，反应区域相对在上游二异丙苯塔100中仅形成单一烷基交换原料流的情况，可更好地调整以适应不同的烷基交换原料流4、6。这会改良在烷基交换反应区域排出物18中产生额外异丙苯的所需烷基交换反应的转化率和/或选择性。随后，有利地，将此排出物18与来自用于通过丙烯使苯烷基化的烷基化反应区域的排出物进行组合以产生异丙苯。此类排出物，任选地在利用蒸馏将诸如丙烷和/或水的轻组分从此烷基化反应区域移除之后组合。一般地，接着将组合排出物传送至如上所述的组合的烷基化区域/烷基交换区域的异丙苯制造方法的产物分离区段。图2说明了另一代表性方法，用于烷基交换烃原料流2，如关于图1所述实施方案所描述的。再一次地，在二异丙苯塔100中将烃原料流2分馏成两个分别富集DIPB和TIPB 的单独的烷基交换原料流4、6。然而，将原料流4、6传送至分开的烷基交换反应器200a、 200b。将苯流1 与富集TIPB的第二烷基交换原料流6进行组合来提供组合原料流14a， 将原料流Ha传送至第一烷基交换反应器200a的入口，以使第一烷基交换反应区域仅包含优选含有Y沸石的第一沸石催化剂床50。仅包含优选含有β沸石的第二沸石催化剂床60 的第二烷基交换反应区域用于将苯流12b与富集DIPB的第一烷基交换原料流4进行反应。在图2所示的实施方案中，苯流1 优选是与富集TIPB的烷基交换原料流6组合， 来在第一烷基交换反应器200a的入口处提供2 1至25 1，经常为5 1至25 1的苯TIPB的摩尔比。苯TIPB的摩尔比的此类优选范围，和上述一般比率范围是与第二烷基交换反应器200b的入口处的苯DIPB摩尔比的一般和优选的摩尔比范围相同。在其各自烷基交换反应器200a、200b入口处的组合原料流14a、14b的温度在各情况下优选介于 IOO0C (212 0F )至200°C (392 0F )之间。在图2所示的实施方案中，如果在制造异丙苯的整个组合方法中将烷基交换区域200a、200b与烷基化反应区域进行整合，则可将分开的烷基交换排出物流18a、18b与来自如上所述的烷基反应区域的排出物进行组合。因此，根据图1和2的实施方案，烷基交换反应区域排出物流(图1中的料流18 和图2中的料流18a、18b)，相比于未获得(例如，通过分馏)富集不同的多烷基化芳族化合物烷基交换试剂的分开的烷基交换原料流而言，可含有相对少的烷基交换反应副产物。因此，副产物减少是将不同烷基交换反应区域用于不同的烷基交换原料流的结果。例如，图1 和2所示的实施方案中显示的诸如床50、60的分开的催化剂床一般包含这样的不同的催化剂，其被调整以适应各分开的烷基交换原料流4、6。然而，亦已知的是，即使催化剂床50、60 含有相同催化剂，仍可能使用诸如温度、停留时间、和/或苯多烷基化芳族化合物摩尔比的其它条件，(例如，如图1所示的实施方案中，催化剂床是在同一反应器的情况中)来在将烷基交换原料流输入反应器的不同点时提供不同的烷基交换反应区域。在如图2所示的实施方案中所使用的分开的反应器的情况中，可独立或组合地使用不同的催化剂类型、温度、压力、停留时间、摩尔比、和/或其它参数，以提供不同的烷基交换反应区域来减少烷基交换区域副产物的形成。常规压力、流动和温度控制系统(例如， 包括组合原料加热器或热交换器)，其未显示在图1和2中，可用于在不同的烷基交换反应区域中来获得所需条件以减少副产物形成。减少副产物如乙苯在商业上甚为重要，是因其具有与异丙苯相似的相对挥发度，导致在异丙苯塔中与异丙苯产物共沸，由此降低了异丙苯产物纯度。将了解的是，使用分开的烷基交换反应器的图2所示实施方案可以独立地控制苯流至各烷基交换反应区域。就反应区域条件可控制程度及其它参数，例如，苯用量及催化剂要求而言，与任一具体流程方案有关的优势及缺点将为本领域技术人员和获知本发明的技术者所了解。亦将了解的是，在不脱离本发明范围的前提下，可对以上方法进行各种变化。 用于解释理论上或观察到的现象或结果的机理应仅作为说明并入而非以任何方式限制本专利申请的范围。
权利要求
1.一种使烃原料流进行烷基交换的方法，该烃原料流包含第一和第二多烷基化芳族化合物烷基交换试剂，所述方法包括(a)分离该烃原料流来提供富集该第一多烷基化芳族化合物烷基交换试剂的第一烷基交换原料流，和富集该第二多烷基化芳族化合物烷基交换试剂的第二烷基交换原料流；以及(b)将该第一和第二烷基交换原料流传送入不同的烷基交换反应区域。
2.如权利要求1的方法，其中不同的烷基交换反应区域处于同一反应器中。
3.如权利要求1或2的方法，其中不同的烷基交换反应区域处于分开的反应器中。
4.如权利要求1至3中任一项的方法，其中该第一和第二多烷基化芳族化合物烷基交换试剂是二异丙苯(DIPB)和三异丙苯(TIPB)。
5.如权利要求4的方法，其中该烃流包含异丙苯制造方法中的产物分离区段的过程流。
6.如权利要求1至3中任一项的方法，其中该第一和第二多烷基化芳族化合物烷基交换试剂是二乙苯(DEB)和三乙苯(TEB)。
7.如权利要求6的方法，其中该烃原料流包含乙苯制造方法中的产物分离区段的过程流。
8.一种烷基交换包含二异丙苯(DIPB)和三异丙苯(TIPB)的烃原料流的方法，所述方法包括(a)分馏该烃原料流来提供富集DIPB的烷基交换原料流和富集TIPB的烷基交换原料流；以及(b)将苯和该富集TIPB的烷基交换原料流输入包含第一和第二沸石催化剂的床的第一烷基交换反应区域；以及(c)将该富集DIPB的烷基交换原料流输入包含该第二沸石催化剂的床的烷基交换反应区域。
9.如权利要求8的方法，其中该第一沸石催化剂包含Y沸石、UZM-8沸石、或UZM-8与 β沸石的组合，并且该第二沸石催化剂包含β沸石。
10.一种烷基交换包含二异丙苯(DIPB)和三异丙苯(TIPB)的烃原料流的方法，所述方法包括(a)分馏该烃原料流来提供富集DIPB的烷基交换原料流和富集TIPB的烷基交换原料流；以及(b)将苯与该富集TIPB的烷基交换原料流在第一烷基交换反应器中进行反应；以及(c)将苯与该富集DIPB的烷基交换原料流在第二烷基交换反应器中进行反应。
全文摘要
一种减少副产物形成的芳族化合物烷基化方法，其将不同的多烷基化芳族化合物首先分馏成分别富含多烷基化芳族化合物的单独料流，并将这些单独料流传送至不同的烷基交换反应区域，所述区域可在或不在相同反应器中。不同的烷基交换反应区域可更好地控制伴随于异丙苯制造方法中通过丙烯使苯烷基化的诸如二异丙苯(DIPB)和三异丙苯(TIPB)的多烷基化芳族化合物的烷基交换。
文档编号C07C7/04GK102428058SQ201080021805
公开日2012年4月25日 申请日期2010年4月29日 优先权日2009年5月18日
发明者P·J·布伦, R·J·施密特, S·P·兰克顿 申请人:环球油品公司