生产异丙基苯的方法

专利名称：生产异丙基苯的方法
生产异丙基苯的方法优先权声明本申请要求2010年10月12日提出申请的美国申请案第12/903，177号的优先权。发明领域本发明总体上涉及生产异丙基苯的方法。
背景技术：
异丙基苯合成通常可包括用于烷基转移及反应产物分离的区段。通常，在烷基转移反应器中所制造的二-异丙基苯(在下文中可简写为“DIPB”)及三-异丙基苯(在下文中可简写为“TIPB”)可经回收并再循环以制造额外异丙基苯。通常，沸点与DIPB及TIPB相同或比其更高的较重经取代芳香族化合物与这些化合物一起分离出。同样地，这些较重经取代芳香族化合物可与一些DIPB及TIPB —起吹扫出，因为这些较重经取代芳香族化合物可为不期望产生的乙基苯(在下文中简写为“EB”)的前体。特定而言，EB可与异丙基苯一起分离出，且因此需要额外的后续分离方法以纯化异丙基苯产物。作为实施例，若将异丙基苯转化成苯酚，则EB可干扰此反应。因此，通常利用后续方法来移除EB，由此增加制造成本并降低方法的效率。通常，限制DIPB及TIPB的回收以达成高纯度异丙基苯。同样地，通常将重质料流从分离区段吹扫出，以使得在烷基转移区段中除DIPB及TIPB以外所包括的可作为EB前体的较重经取代芳香族化合物降至最少。一般而言，将EB与异丙基苯分离可较复杂，具有相当大的资金及能量成本。而且，从单元吹扫出此重质料流可造成可回收并转化成额外异丙基苯的DIPB及TIPB的损失。因此，一般期望改良这些单元回收DIPB及特别地TIPB的效率，并将这些化合物转化成产物，如异丙基苯，而不会遭受EB的不期望产生及将EB与异丙基苯分离的相关能量及资金成本。发明简述—个不例性实施方案可为一种处理多异丙基苯以生产异丙基苯的方法。该方法可包括将烷基转移进料流传递至烷基转移区、及将反应产物传递至分离区。通常，该分离区产生包含二-异丙基苯、三-异丙基苯、及一种或多种重化合物的料流。而且，基于该料流中的二 -异丙基苯、三-异丙基苯及该一种或多种重化合物的重量，该料流可包含至少0.7重量％的一种或多种重化合物，且该料流的至少一部分再循环至烷基转移区。另一不例性实施方案可为一种处理多异丙基苯以生产异丙基苯的方法。该方法可包括将烷基转移进料流传递至烷基转移区、及将反应产物传递至分离区。通常，分离区产生包含二-异丙基苯的侧料流及包含三-异丙基苯及一种或多种重化合物的底部料流。一般地，底部料流的至少一部分与侧料流组合并再循环至烷基转移区。再一示例性实施方案可为生产异丙基苯的方法。该方法可包括传递烷基转移进料流至产生反应产物及将该反应产物传递至分离区。通常，烷基转移进料流包含苯、二-异丙基苯、三-异丙基苯及至少0.3重量％ —种或多种重化合物(基于至烷基转移区的进料流的重量)。一般地，烷基转移区包括具有UZM-8沸石及β沸石的催化剂。而且，分离区可包括第一蒸馏区，其产生包含苯的塔顶料流；第二蒸馏区，其产生包含异丙基苯的塔顶料流；及第三蒸馏区，其产生包含二 -异丙基苯、三-异丙基苯、及一种或多种重化合物的底部料流。通常，底部料流的至少一部分再循环至烷基转移区。本文所揭示的实施方案可提供用于从分离区回收至少一部分底部料流的方案。特定而言，接纳再循环物的烷基转移区不仅可处理DIPB而且可处理ΤΙΡΒ，同时使杂质(如EB)的产生降至最低。因此，本文所揭示的实施方案可回收DIPB及ΤΙΡΒ，而无需刻意将较重组分与TIPB分离。因此，可实现资金及效用成本的明显节约。具体而言，烷基转移区可利用降低EB产生的任何适宜催化剂操作。在一优选实施例中，将UZM-8沸石与β沸石组合可在恒定DIPB转化率及更好的异丙基苯产物选择性下提供明显较低的EB形成。因此，本文所揭示的实施方案可通过允许从来自分离区的一个或多个较重料流回收DIPB及TIPB并制造更多且更高质量的异丙基苯，同时使较重化合物的吹扫料流降至最少，来提供更有效方法。定义本文所用的术语“料流”可包括各种烃分子(例如，直链、支化或环状烷烃、烯烃、链二烯及炔烃)及任选其它物质(例如，气体，例如氢气)、或杂质(例如重金属、及硫和氮化合物)。料流亦可包括芳香族及非芳香族烃。而且，烃分子可简写为(:1、02、03...01，其中“η”表示一种或多种烃分子中的碳原子数。此外，上标“ + ”或可与简写的一种或多种烃符号一起使用，例如C3+或C3—，其包括该简写的一种或多种烃在内。作为实施例，简写“C3+”意指具有三个碳原子及/或更多个碳原子的一种或多种烃分子。
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本文所用术语“区”可为指包括一个或多个设备物项及/或一个或多个子区的区域。设备物项可包括一个或多个反应器或反应器容器、加热器、交换器、管道、泵、压缩机及控制器。另外，设备物项(例如反应器、干燥器或容器)可进一步包括一个或多个区或子区。本文所用的术语“富含”可意指在料流中一种化合物或一类化合物的量为至少一般地30摩尔％、优选50摩尔％、且更优选70摩尔％。本文所用的术语“实质上”可意指在料流中一种化合物或一类化合物的量为至少一般地80摩尔％、优选摩尔90%、且最优99摩尔％。本文所用的术语“异丙基苯”可与1-甲基乙基苯或异丙苯互换使用。本文所用的术语正“丙基苯”可简写为“ηΡΒ”。本文所用的术语“乙基苯”可简写为“EB”。本文所用的术语“二 -异丙基苯”可简写为“DIPB”。本文所用的术语“三-异丙基苯”可简写为“TIPB”。本文所用的术语“多丙基苯”可包括DIPB及TIPB且简写为“PIPB”。本文所用的术语“重量ppm”可简写为“wppm”。本文所用的术语“重量时空速度”可简写为“WHSV”。本文所用的术语“二乙基二苯基乙烷”可简写为“DEDPE”。本文所用的术语“异丙二甲四氢化萘(isoprodimettetra)”可表示具有一个或多个甲基、乙基、丙基及丁基取代基且取代基的总碳数为5的经取代四氢化萘。本文所用的术语“六甲二氢茚(hexmetdihyindene) ”可表示具有一个或多个甲基、乙基、丙基、丁基及戊基取代基且取代基的总碳数为6的经取代茚或二氢茚。本文所用的术语“戊基苯”、“己基苯”、及“庚基苯”可表示具有一个或多个甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基及庚基取代基且取代基的总碳数分别为5、6及7的经取代苯。本文所用的术语“共沸物(co-boil) ”可表示沸腾温度与DIPB及/或TIPB类似的一种或多种化合物。同样地，共沸化合物可在方法(如蒸馏的方法)中、特别是在侧料流或底部料流中与DIPB及/或TIPB —起分离。DIPB的共沸物可包括正丙基苯、丁基苯、甲基异丙基苯及戍基苯，且TIPB的共沸物可包括α -甲基苯乙烯、己基苯、庚基苯、六甲二氢却、异丙二甲四氢化萘、2，2- 二苯基丙烷、及DEDPE。本文所用的术语“重”可用于指芳香族化合物，或沸点为或高于DIPB及/或TIPB的沸点的化合物。本文所用的术语“重化合物”可包括重芳香族化合物，例如一种或多种正丙基苯、戍基苯、甲基异丙基苯、丁基苯、Ct -甲基苯乙烯、己基苯、庚基苯、却、四氢化萘、六甲二氢茚、异丙二甲四氢化萘、二苯基丙烷、及二苯基乙烷，这些可任选或进一步取代 '及/或可与DIPB及/或TIPB —起分离的其它先前未提及共沸物，例如在侧料流及/或底部料流中，例如在方法(如蒸馏)中。本文所用的术语料流、进料、产物、底部物、塔顶物、再循环物、管线及管道当在图中提及流动管线时可互换使用。附图简述

图1为示例性装置的示意图。图2为该示例性装置另一种形式的示意图。图3为描绘nPB/异丙基苯比率对DIPB转化率的实验结果的图形描绘。图4为描绘EB/异丙基苯比率对DIPB转化率的实验结果的图形描绘。图5为描绘EB/异丙基苯比率对DIPB转化率的实验结果的另一图形描绘。发明详述参照图1，示例性装置100可包括烷基转移区200及分离区300。通常，分离区300可包括任何数量的蒸懼区，例如复数个蒸懼区320。在此示例性实施方案中，复数个蒸懼区320可包括第一蒸馏区340、第二蒸馏区360、及第三蒸馏区380。尽管分离区300描绘了蒸馏区，但应了解，可利用任何适宜分离区或器件。在此实施方案中，蒸馏区340、360及380可包括单一蒸馏塔，但可利用任何适宜数量的蒸馏塔。一般地，各个蒸馏区340、360及380可产生各自的塔顶料流344、364、及382。特定而言，塔顶料流344可包括有效量苯或富含苯，塔顶料流364可包括有效量异丙基苯或富含异丙基苯，且料流382可包括有效量DIPB或富含DIPB。这些料流344、364及382可在下文中进一步详细阐述。一般地，如下文所阐述，将料流110 (包含苯及DIPB)与再循环料流114组合可提供至烷基转移区200。组合料流110及114可形成烷基转移进料流120。通常，进料流120包含有效量的苯和DIPB用于生产异丙基苯。通常，苯与DIPB的重量比为1:5至5: 1、优选1:3至3:1、且最优地1.5:1。此外，可存在其它芳香族化合物，例如甲苯、二甲苯、nPB、丁基苯、己基苯、庚基苯、TIPB、及其它经取代芳香族环。通常，基于进料流120的重量，进料流120含有至少一般地0.1重量％、优选I重量％、且最优地2重量％的TIPB。而且，基于进料流120的重量， 进料流120可含有至少一般地0.3%、或者0.4%、或甚至0.5重量％的一种或多种重化合物，例如正丙基苯、戍基苯、甲基异丙基苯、丁基苯、Ct-甲基苯乙烯、己基苯、庚基苯、茚、四氢化萘、六甲二氢茚、异丙二甲四氢化萘、二苯基丙烷、及二苯基乙烷，这些可任选或进一步取代。烷基转移区200可包括一个或多个烷基转移反应器(包括任何适宜催化剂)以生产异丙基苯。可在适宜反应条件下生产异丙基苯，例如温度为60°C至390°C、优选100°C至 200°C，压力为 IOOkPa 至 14，OOOkPa,优选 2，OOOkPa 至 4，OOOkPa,且 WHSV 为 0.1hf1 至50hr \ 优选 0.5hr 1 至 5hr 1O此外，烷基转移区200可包括任何适宜催化剂、或催化剂组合。催化剂可为单一催化剂颗粒或分开的催化剂颗粒，其中后者为物理混合物或堆叠构型。特定而言，催化剂可包括第一组分及第二组分。一种此类催化剂可为UZM-8沸石。一般地，UZM-8为微孔结晶沸石，通常为铝硅酸盐。一种示例性UZM-8沸石可具有以下经验式:R1^AlhExSiyOz其中“R”为选自由以下各项组成的群组的至少一种有机铵阳离子:质子化胺、质子化二胺、季铵离子、双季铵离子、质子化链烷醇胺及季铵化链烷醇铵离子。优选的有机铵阳离子为非环状的那些或不含有环状基团作为一个取代基的那些。在这些中，含有至少两个甲基作为取代基的那些尤其优选。“R”与(A1+E)的比率由“r”表示，其在0.05至5间变化。为“R”的加权平均价数的“P”的值在I至2间变化。Si与(A1+E)的比率由“y”表示，其在6.5至35间变化。元素“E”为四面体配位的，存在于骨架(framework)中，且选自由镓、铁、铬、铟及硼组成的群组。“E”的摩尔分数由“X”表示且具有O至0.5的值，同时“z”为O与(A1+E)的摩尔比且由以下等式给出:z=(r.p+3+4.y) /2此种及其它UZM-8沸石以及制备方法揭示于(例如)US6，756，030B1中。另一种催化剂可为β沸石。此种β沸石揭示于(例如)US7，371，910B2及US3, 308, 069中。β沸石的组成可以氧化物的摩尔比表达为:0.1 至 0.3R:0.7 至 1.0M2/n0:1Al2O3:2.5 至 4.0SiO2.YH2O其中“R”选自由乙基铵氧化物、氧化氢及其与另一种的混合物组成的群组；“M”为金属且“η”为其价数且“Y”为3.5至5.5的值。可使用催化材料的适宜组合。在一个示例性实施方案中，可以任何有效重量比利用UZM-8沸石和β沸石的组合。在一各示例性实施方案中，UZM-8沸石与β沸石的重量比可在1:10至10:1、优选1:5至5:1的范围内。利用有效使DIPB及TIPB反应的催化剂可允许回收额外量的DIPB及ΤΙΡΒ，同时使不想要的EB的产生降至最低。尽管不想受限于理论，但相信UZM-8沸石与β沸石的组合为一种改良，因为它们较不可能将重化合物(如茚及四氢化萘)转化成EB。此外，催化剂可为经酸处理且经蒸汽改性的Y沸石、化学改性的Y沸石、或其组合。经酸处理且经蒸汽改性的Y沸石可为结晶沸石分子筛，且可具有24.34 Α.至24.58人的单位晶胞大小及6.5至20的总体Si/Al2摩尔比。化学改性的Y沸石可以氧化物的摩尔比由下式表达:(0.85-1.1) M27nO: Al2O3: XSiO2
其中“Μ”为价数为“η”的阳离子且“X”具有5.0至11.0的值。这些沸石揭示于(例如)US2008/0171649A1、US2008/0171901A1、及 US2008/0171902A1 中。此后，反应产物料流220可离开烷基转移区200并进入分离区300。分离区300可接纳包含一种或多种C6-C15烃的烷基化流出物224，以形成组合料流228，该组合料流进入第一蒸馏区340。一般地，第一蒸馏区340可产生塔顶料流344及底部料流348。底部料流348可送至第二蒸馏区360，从而产生塔顶料流364及底部料流368。此后，底部料流368可进入第三蒸馏区380，并产生塔顶料流382及底部料流386。包含DIPB及TIPB的底部料流386的至少一部分可形成再循环料流114并组合以形成包括有效量苯的进料流120用于实施烷基转移反应。此外，基于料流386的重量，底部料流386可包含一种或多种重化合物，例如一种或多种正丙基苯、戍基苯、甲基异丙基苯、丁基苯、α -甲基苯乙烯、己基苯、庚基苯、茚、四氢化萘、六甲二氢茚、异丙二甲四氢化萘、二苯基丙烷、及二苯基乙烷，其可任选或经进一步取代；及沸点为或高于二-异丙基苯及/或三-异丙基苯的沸点的化合物。一般地，基于从第三蒸馏区380所回收的DIPB、TIPB及重化合物的总和(例如在底部料流386中)，这些一种或多种重化合物可占至少0.7重量％、0.8重量％、或甚至1.0重量％。再者，基于从第三蒸馏区380所回收的DIPB、TIPB及重化合物的总和(例如在底部料流386中)，这些一种或多种重化合物可占0.7重量％至2重量％。可利用吹扫料流388来防止可能与DIPB及/或TIPB —起分离的重化合物的不期望累积。如上文所提及，EB可与异丙基苯一起离开，且需要在实施下游处理以将异丙基苯转化成期望产物(如苯酚)之前分离。因此，本文所揭示的实施方案可将EB的不期望产生降至最低。参照图2，描绘另一种形式的示例性装置100。在此示例性装置中，第三蒸馏区380可提供塔顶料流382，其可含有至少1%的DIPB共沸物，例如正丙基苯、戊基苯、甲基异丙基苯、及/或丁基苯；底部料流386、以及侧料流384。一般地，底部料流386的一部分(即，分料流390)可与侧料流384组合，以形成再循环料流114。吹扫料流388亦可从底部料流386获得。在此示例性实施方案中，第三蒸馏区380可产生可将DIPB与TIPB分离的侧料流384。因此，基于料流的重量，第三蒸馏区380允许进一步将期望产物(即，DIPB)与TIPB及沸点为或高于三 -异丙基苯的沸点的化合物分离，且因此进一步允许示例性装置100的效率改良。例示性实施例以下实施例意欲进一步阐释目标催化剂。本发明实施方案的这些阐释并不意欲将本发明的权利要求范围限于这些实施例的特定细节。这些实施例为基于工程计算及类似方法的实际操作经验。比较催化剂A将市售蒸汽处理的Y沸石(如US5，013, 699中所揭示)于15重量％ΝΗ4Ν03水溶液中制成浆液。在30分钟内添加足够量的17被%!1勵3溶液以去除一部分骨架外铝。之后，将浆液温度加热至79°C并维持90分钟。在79°C下接触90分钟后，将浆液过滤且滤饼用22重量％硝酸铵溶液洗涤，随后利用过量温去离子水进行水洗涤。将所得滤饼干燥至适当水分含量，与HNO3-胶溶的氧化铝(HNO3-P^tized alumina，以商品名CATAPAL C出售且从Sasol North Americ a, Sasol Limited of Gauteng 的分公司，South Africa 获得)混合，获得以干基计80重量份沸石及20重量份Al2O3粘合剂的混合物。此后，将混合物挤出成1.59mm直径的圆柱形挤出物，干燥，并于600°C下在流动空气中煅烧I小时。催化剂的属性为以整体及干基计65.2wt%Si02,以干基计34.7wt%Al203,以干基计0.04wt%钠(以Na2O计
算)，以干基计0.lwt%(NH4)2O,单位晶胞大小为24.512人，且绝对XRD强度为69.7，其根据
US6, 756，030B1第7-8栏的χ-射线分析实施。催化剂B在大烧杯中，将160.2克二乙基二甲基氢氧化铵添加于1,006.69克去离子水中，随后添加2.1克50重量％NaOH溶液。然后，缓慢添加51.5克液体铝酸钠并搅拌20分钟。随后，将 178.9 克以商品名ULiTRASlL 由 Evonik Degussa GmbH of Frankfurt, Germany
出售的二氧化硅缓慢添加于凝胶中并搅拌20分钟。然后，将36克UZM-8晶种(例如根据US6, 756，030B1制得)添加于凝胶中并再搅拌20分钟。然后将凝胶转移至2升搅拌反应器中并加热至160°C，持续2小时，并结晶达115小时。蒸煮后，将材料过滤并用去离子水洗涤并于100°C下干燥。根据US6，756，030B1第7-8栏的X-射线分析所实施的X-射线衍射(下文简写为“XRD”)分析显示实质上纯的UZM-8材料。根据UOP方法961-98的电感耦合等离子体-原子发射光谱(在本文中可简写为 “ICP-AES”)进行的元素分析结果为 Si=42.2%，Al=4.0%，且 Na=L 8%，与 Si/Al2=20.3 一致，且C=6.5%，H=3 .1%，且N=L 2%，其中所有值以重量计。将UZM-8沸石于100°C下干燥12小时并挤出成0.159cm直径的圆柱形挤出物颗粒，其以无挥发物基础计含有70%沸石及30%氧化铝。将所形成的催化剂于110°C下干燥2小时，并在旋转窑中于600°C下在流动空气中煅烧I小时。经煅烧挤出物使用10重量％的硝酸铵溶液于65°C下进行铵交换2小时，以使钠含量作为Na2O以无挥发物基础计降至低于1，OOOwppm。此后，将经煅烧挤出物于100°C下干燥2小时，以产生经干燥的离子交换挤出物。使用在0.03-0.30范围内的氮分压p/p。数据点，使用BET(Brunauer-Emmett-Teller)模型方法，使用氮吸附技术(如在ASTMD4365-95，测定催化剂的微孔体积及沸石面积的标准测试方法(Standard Test Method for Determining Micropore Volume and ZeoliteArea of a Catalyst)及 S.Brunauer 等人在 J.Am.Chem.Soc., 60 (2), 309-319 (1938)的文章中所阐述)，计算表面积及孔体积。催化剂C首先使合成的β沸石(例如，US7, 371，910Β2中所揭示的β沸石)进行铵交换以使其钠含量作为Na2O以无挥发物基础计降至低于500wppm，并于100°C下干燥。将经铵交换并干燥的β沸石挤出成0.159cm直径的圆柱形颗粒，其以无挥发物基础计含有70质量％沸石及30质量％氧化铝。将所形成的催化剂于110°C下干燥2小时，并于旋转窑中在600°C下在流动空气中煅烧I小时。催化剂D使如上针对催化剂B所述制备的合成UZM-8进行铵交换以使钠含量作为Na2O以无挥发物基础计降至小于500wppm。将经铵交换的UZM-8与如上在催化剂C制备中所所述的经铵交换的β沸石以70:30重量比混合，然后将其挤出成0.159cm直径的圆柱形。将挤出物于100°C下干燥2小时。然后，将挤出物于流动空气中于450°C下煅烧I小时且然后于550°C下再煅烧I小时。
使用含有苯及多烷基化苯的进料以以下方式测试催化剂的烷基转移性能:表I
权利要求
1.一种用于处理多异丙基苯以生产异丙基苯的方法，其包含: A)将烷基转移进料流传递至烷基转移区'及 B)将反应产物传递至分离区，其中该分离区产生包含二-异丙基苯、三-异丙基苯及一种或多种重化合物的料流，其中基于该料流中的该二-异丙基苯、三-异丙基苯及该一种或多种重化合物的重量，该料流包含至少0.7重量％的该一种或多种重化合物，且将该料流的至少一部分再循环至该烷基转移区。
2.如权利要求1的方法，其中该烷基转移进料流包含苯及再循环料流。
3.如权利要求1的方法，其中该烷基转移区包含催化剂，该催化剂包含第一组分及第二组分。
4.如权利要求3的方法，其中该第一组分包含UZM-8沸石且该第二组分包含β沸石。
5.如权利要求3或4的方法，其中该第一组分与该第二组分的重量比为1:10至10:1。
6.如权利要求3或4或5的方法，其中该第一组分包含UZM-8沸石且该第二组分包含β沸石。
7.如权利要求3或4或5或6的方法，其中该第一组分与该第二组分的重量比为1:5至 5:1。
8.如前述权利要求任一项的方法，其中该烷基转移区包含催化剂，而该催化剂包含经酸处理经蒸汽改性的Y沸石，该Y沸石具有24.34人至24.58 ▲的单位晶胞大小及6.5至20的总体3丨/^12摩尔比。
9.如权利要求1、2、3、4、5、6或7的方法，其中该烷基转移区包含催化剂，而该催化剂包含化学改性的Y沸石。`
10.如前述权利要求任一项的方法，其中该分离区包含复数个蒸馏区。
全文摘要
本发明的一个示例性实施方案可为一种处理多异丙基苯以生产异丙基苯的方法。该方法可包括将烷基转移进料流传递至烷基转移区、及将反应产物传递至分离区。通常，该分离区产生包含二-异丙基苯、三-异丙基苯、及一种或多种重化合物的料流。而且，基于该料流中的该二-异丙基苯、三-异丙基苯及该一种或多种重化合物的重量，该料流可包含至少0.7重量%的该一种或多种重化合物，且该料流的至少一部分再循环至烷基转移区。
文档编号B01J29/08GK103153923SQ201180047896
公开日2013年6月12日 申请日期2011年10月6日 优先权日2010年10月12日
发明者D-Y·詹, C·L·斯坦丁, J·A·约翰逊, M·斯特沃德, M·科尔杰克 申请人:环球油品公司