EA006785B1 - Способ алкилирования ароматических углеводородов с реакционной дистилляцией - Google Patents

Способ алкилирования ароматических углеводородов с реакционной дистилляцией Download PDF

Info

Publication number
EA006785B1
EA006785B1 EA200401156A EA200401156A EA006785B1 EA 006785 B1 EA006785 B1 EA 006785B1 EA 200401156 A EA200401156 A EA 200401156A EA 200401156 A EA200401156 A EA 200401156A EA 006785 B1 EA006785 B1 EA 006785B1
Authority
EA
Eurasian Patent Office
Prior art keywords
zone
olefins
catalyst
reboiler
distillation
Prior art date
Application number
EA200401156A
Other languages
English (en)
Other versions
EA200401156A1 (ru
Inventor
Дж. Бэрри Виндер
Доналд Л. Уэрри
Джон Р. Скелл
Мэри Дж. Браун
Джой Л. Мьюррей
Ричард С. Хоув
Вэйн Л. Соренсен
Дэниел П. Шура
Original Assignee
Сэсол Норт Америка Инк.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Сэсол Норт Америка Инк. filed Critical Сэсол Норт Америка Инк.
Publication of EA200401156A1 publication Critical patent/EA200401156A1/ru
Publication of EA006785B1 publication Critical patent/EA006785B1/ru

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C2/00Preparation of hydrocarbons from hydrocarbons containing a smaller number of carbon atoms
    • C07C2/54Preparation of hydrocarbons from hydrocarbons containing a smaller number of carbon atoms by addition of unsaturated hydrocarbons to saturated hydrocarbons or to hydrocarbons containing a six-membered aromatic ring with no unsaturation outside the aromatic ring
    • C07C2/64Addition to a carbon atom of a six-membered aromatic ring
    • C07C2/66Catalytic processes
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C2/00Preparation of hydrocarbons from hydrocarbons containing a smaller number of carbon atoms
    • C07C2/54Preparation of hydrocarbons from hydrocarbons containing a smaller number of carbon atoms by addition of unsaturated hydrocarbons to saturated hydrocarbons or to hydrocarbons containing a six-membered aromatic ring with no unsaturation outside the aromatic ring
    • C07C2/64Addition to a carbon atom of a six-membered aromatic ring
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C15/00Cyclic hydrocarbons containing only six-membered aromatic rings as cyclic parts
    • C07C15/02Monocyclic hydrocarbons
    • C07C15/067C8H10 hydrocarbons
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C2/00Preparation of hydrocarbons from hydrocarbons containing a smaller number of carbon atoms
    • C07C2/02Preparation of hydrocarbons from hydrocarbons containing a smaller number of carbon atoms by addition between unsaturated hydrocarbons
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/10Process efficiency

Abstract

Объединенный способ для алкилирования с реакционной дистилляцией под давлением легких ароматических углеводородов, таких как бензол и кумол, с помощью C-Cолефинов с прямой цепью, с использованием твердого кислотного катализатора алкилирования на носителе, в дефлегмационной зоне дистилляционной колонны (колонна 2). Способ является непрерывным, с использованием схемы реакционной дистилляции такой, что по меньшей мере часть олефина (7) инжектируют ниже зоны ректификации бензола в верхней части колонны. Ароматические углеводороды (17) инжектируют непрерывно с низкой скоростью над зоной ректификации (11) в нижней части колонны и над ребойлером (40). Реакция алкилирования имеет место преимущественно в жидкой фазе на твердом кислотном катализаторе и отличается тем, что мольное отношение может регулироваться примерно до 100/1, посредством регулировки рабочего давления внутри колонны, скорости дефлегмации бензола, количества бензола, удаляемого из конденсатора дефлегмации на хранение или из ребойлера с помощью дистилляционной колонны, работающей при условиях общей дефлегмации ароматических углеводородов или вблизи них. Неожиданно высокие мольные отношения ароматических углеводородов к олефинам в жидкой фазе, получаемые в реакционно-дистилляционной колонне, повышают селективность по отношению к моноалкилированным ароматическим соединениям и помогают стабилизировать срок службы катализатора.

Description

Настоящее изобретение относится к способу алкилирования. Более конкретно, настоящее изобретение относится к алкилированию ароматических углеводородов олефинами в непрерывном, осуществляющемся при высоком давлении способе реакционной дистилляции с использованием системы твердых катализаторов алкилирования.
Предпосылки изобретения
Линейные алкилированные ароматические соединения находят множество применений, имеющих значительную коммерческую ценность. Например, алкилированные легкие ароматические соединения, такие как бензол и кумол, имеют ценность в качестве средств для повышения октанового числа бензина. Ароматические соединения, алкилированные линейными олефинами с длинной цепью (то есть, содержащими больше чем примерно 10 атомов углерода), обычно сульфируют с получением поверхностноактивных веществ, пригодных для использования при производстве моющих средств.
Химические реакции, в которых происходит алкилирование ароматических соединений с помощью олефинов, исследуются в течение длительного времени. Например, патент США № 2860173 описывает использование твердой ортофосфорной кислоты в качестве катализатора для алкилирования бензола пропиленом с получением кумола. Позднее рассматривалось использование катализаторов ФриделяКрафтса, в частности хлорида алюминия и определенных природных цеолитов и синтетических промышленных сит, в качестве катализаторов алкилирования.
В промышленных масштабах алкилирование ароматических соединений часто осуществляют в процессах с реакционной дистилляцией, связанных с переработкой бензина. Однако по-прежнему остаются проблемы, связанные с промышленными способами алкилирования. К ним относятся низкие значения выходов желаемых алкилированных продуктов, тенденция к получению полизамещенных ароматических соединений и коксование катализатора, то есть образование углеродистых осаждений и тяжелых органических соединений на поверхности катализатора, что приводит к уменьшению эффективности катализатора и к необходимости прерывания процесса для регенерации. Большинство этих проблем непосредственно связаны с экзотермической природой реакции, которая имеет тенденцию к тому, чтобы быть сложно контролируемой. В результате, возникает предел для количества ароматического углеводорода, который практически может вводиться в систему, даже когда он вводится одновременно с введением олефина. В большинстве промышленных способов алкилирования применяют технологию алкилирования НБ, использующую мольное отношение ароматических углеводородов к олефинам в пределах 4/18/1. Позднее было предложено в способах алкилирования в неподвижном слое твердого кислотного катализатора использовать мольные отношения вплоть до 30/1. Способность устанавливать это мольное отношение в широких пределах без увеличения потока ароматических углеводородов в способе может обеспечить значительное преимущество, давая возможность для селективного получения моноалкилированного продукта в противоположность диалкилированному продукту, который, как известно, вызывает более быстрое дезактивирование твердых кислотных катализаторов. Сведение к минимуму количества полиалкилированного продукта с использованием гораздо более высоких мольных отношений ароматических углеводородов к олефинам в реакционной зоне дает возможность способствовать улучшению эффективного срока службы катализатора.
Ясно, что существует потребность в способе алкилирования ароматических соединений олефинами, в частности олефинами с прямой цепью, который имеет высокие скорости преобразования олефинов, высокую селективность по отношению к монозамещенным продуктам и пролонгированную эффективность катализатора.
Краткое описание изобретения
Настоящее изобретение предлагает решение одной или нескольких из проблем, описанных выше. Более конкретно, настоящее изобретение предусматривает способ и систему, пригодные при получении моноалкилированных ароматических соединений с помощью катализируемой твердым кислотным катализатором реакции ароматических соединений углеводородов с олефинами, в частности с олефинами с прямой цепью и с малой молекулярной массой.
В одном из аспектов настоящее изобретение представляет собой систему, включающую в себя реакционно-дистилляционную колонну, содержащую реакционную зону, первую ректификационную зону в верхней части дистилляционной колонны и вторую ректификационную зону ниже указанной реакционной зоны, и дополнительно содержащую твердый кислотный катализатор алкилирования на носителе в реакционной зоне. Ниже реакционной зоны и в сообщении с ней через вторую ректификационную зону находятся ребойлер и средства для отвода алкилированного ароматического соединения из ребойлера. Соответствующим образом расположенные инжекторы дают возможность контролировать введение потоков исходного сырья ароматических углеводородов и олефинов в реакционную зону, так что реагенты в жидкой фазе протекают противоточным образом по отношению друг к другу.
Во втором аспекте настоящее изобретение представляет собой непрерывный способ реакционной дистилляции, который включает введение в реакционную зону в точке дистилляционной колонны, находящейся как раз над зоной катализатора и под первой ректификационной зоной по меньшей мере части исходного сырья, содержащего олефины, и введение некоторого количества ароматических углеводоро
- 1 006785 дов в реакционную зону в точке ниже зоны катализатора, но выше второй ректификационной зоны, где они могут дефлегмироваться в реакционную зону, так что ароматические углеводороды текут вверх и вступают в контакт с олефинами, когда жидкая фаза олефинов нисходит и течет сквозь катализатор в реакционной зоне, за счет чего олефины и ароматические углеводороды взаимодействуют в жидкой фазе с образованием алкилированного ароматического соединения.
Краткое описание чертежей
На чертеже приводится схематическое представление системы для непрерывной реакционной дистилляции по настоящему изобретению в виде двух отдельных и соединенных вместе колонн, работающих как единая система.
Подробное описание предпочтительных воплощений
Под легкими ароматическими соединениями или ароматическими соединениями авторы подразумевают органические ароматические соединения, имеющие одно или несколько колец и от 6 до примерно 30 атомов углерода, предпочтительно 6-20 атомов углерода, которые кипят примерно при 250°С или ниже при условиях давления, типичных для реакционно-дистилляционной колонны промышленного типа.
Предпочтительными элементами этой группы являются бензол, толуол, ксилол, стирол, фенол и кумол, при этом бензол является особенно предпочтительным.
Предпочтительные олефины, пригодные для использования в настоящем изобретении, включают в себя олефины с прямой цепью и/или с ветвями монометилов, мононенасыщенные, имеющие от 6 до примерно 30 атомов углерода, предпочтительно примерно от 8 до примерно 20 атомов углерода и более предпочтительно от 10 до 14 атомов углерода. Предпочтительным исходным сырьем олефинов является смесь С618 парафинов и С618 олефинов, которую получают из промышленного способа дегидрирования парафинов.
Условия рассматриваемого способа реакционной дистилляции требуют, чтобы внутреннее давление в реакционной зоне поддерживалось достаточно постоянным и выше примерно 1 атмосферы, предпочтительно в пределах между примерно 20 и примерно 200 фунт/кв.дюйм. В дополнение к этому, сочетание ароматических углеводородов, непрореагировавших олефинов, алкилированных ароматических соединений и других побочных продуктов в ребойлере поддерживают в условиях общей дефлегмации или вблизи них, так что температура в ребойлере остается ниже температуры термического разложения алкилированного продукта, которая равна примерно 265°С, и мольное отношение ароматического углеводорода к олефину в жидкой фазе находится в пределах примерно между 20/1 и примерно 100/1, предпочтительно в пределах примерно между 30/1 и примерно 80/1. При этих условиях в жидкости в ребойлере должно предпочтительно поддерживаться содержание ароматических углеводородов, равное по меньшей мере 2 мас.%, а введение ароматических углеводородов в дистилляционную колонну должно поддерживаться при скорости поступления, которая находится примерно между 1/6 и примерно 1/2 от скорости поступления олефина в дистилляционную колонну.
Настоящее изобретение включает в себя непрерывный способ, использующий схему реакционной дистилляции, такую как та, которая изображена на чертеже. Со ссылкой на чертеж исходное сырье олефинов инжектируют ниже зоны ректификации бензола в верхней части дистилляционной колонны, но выше зоны катализатора. В предпочтительных воплощениях, иллюстрируемых ниже в примерах, исходное сырье олефинов представляет собой смесь олефинов/парафинов, полученную при дегидрировании парафинов. Исходное сырье ароматических углеводородов непрерывно инжектируют в точке ниже реакционной зоны с твердым катализатором и выше второй ректификационной зоны, что удерживает алкилированный продукт от повторного поступления в реакционную зону. Вторая ректификационная зона находится над ребойлером и в сообщении с ним. Вторая ректификационная зона обеспечивает то, что ароматический углеводород может быть отделен от алкилированного продукта, парафинов и непрореагировавших олефинов, которые нисходят из реакционной зоны на пути в ребойлер.
Реакция алкилирования происходит преимущественно в жидкой фазе на твердом катализаторе в реакционной зоне дистилляционной колонны. Неограничивающие примеры катализаторов, которые могут использоваться для настоящего изобретения, включают в себя такие хорошо известные кислотные цеолитные материалы как бета-цеолит, кислотный морденит, кислые глины, такие как монтмориллонит, и цеолиты со средним размером пор, такие как Ζ8Μ-5, Ζ8Μ-12, Ζ8Μ-18, Ζ8Μ-20, МСМ-22, и Ве1а, Ь, Υ, а также формы с редкоземельным обменом или деалюминированные формы перечисленных цеолитов. Другие катализаторы, которые могут использоваться в практике настоящего изобретения, включают в себя фторированные версии указанных выше цеолитов и хлорид алюминия, импрегнированный на окиси алюминия, глинах и окиси кремния - окиси алюминия. Катализатор может удерживаться на месте путем нанесения его на носитель в виде структурированной насадки, такой как каталитическая структурированная насадка КАТАМАХ от Κοοίι-Οΐίΐοΐι. или альтернативно, размещаться другими способами, известными специалистам в данной области, например, в виде ряда слоев на перфорированных тарелках или слоев, расположенных в сливных стаканах для жидкости тарельчатой дистилляционной колонны.
Поддержание мольного отношения ароматических углеводородов к олефинам в жидкой фазе реакционной зоны при значительно более высоких значениях, чем стехиометрическое значение, представляет
- 2 006785 собой важный аспект настоящего изобретения. Мольное отношение может устанавливаться и поддерживаться, когда система в другом случае работает в стационарном режиме, достигая условий полной дефлегмации или близких к ним, путем регулирования внутреннего противодавления в колонне, скорости дефлегмации ароматических углеводородов, поступления энергии в ребойлер, количества ароматических углеводородов, отделяемых в ректификаторе, количества удаляемых алкилированных ароматических углеводородов и потока исходного сырья ароматических углеводородов.
Сочетание скорости совместной дефлегмации ароматических углеводородов с относительно низкой скоростью введения новых ароматических углеводородов в колонну будет давать тенденцию к увеличению в композиции доли ароматических углеводородов, дефлегмируемых в реакционную зону. Вместе с противоточным потоком жидкофазных олефинов, генерирование и поддержание более высоких мольных отношений ароматических углеводородов к олефинам в реакционной зоне, как продемонстрировано, имеет несколько неожиданных преимуществ.
Во-первых, более высокие мольные отношения ароматических соединений к олефинам дают возможность иметь больший размер реакционной зоны с более длительным соприкосновением с катализатором, что, в свою очередь, ведет к стабилизации реакции и к тому, чтобы сделать ее в дистилляционной колонне по существу изотермической. Предыдущие попытки поддержания изотермического процесса обычно были связаны с перемешиванием ароматических углеводородов с исходным сырьем смеси олефинов/парафинов. Хотя это может быть сделано в системе по настоящему изобретению, это является менее критичным.
Во-вторых, более высокое поступление энергии в ребойлер с получением более высокой скорости дефлегмации будет происходить без риска превышения более высоких температур, которые могут возникать в ребойлере, то есть температур, превышающих 265°С, при которых начинается термическое разложение алкилированных продуктов. Высокие скорости дефлегмации ароматических углеводородов при постоянном поступлении энергии будут вести к уменьшению температуры ребойлера, поскольку они нагнетают больше ароматических углеводородов в ребойлер. Повышение внутреннего давления в колонне может затем приводить к более высоким температурам реакции на катализаторе, тем самым увеличивая выход, без риска превышения температуры термического разложения в ребойлере.
В-третьих, более высокие мольные отношения ароматических углеводородов к олефинам, а также изотермическая природа реакционной зоны, могут помочь в увеличении срока службы катализатора. Более высокая селективность способа по настоящему изобретению по отношению к монозамещенному алкилированию, в противоположность полиалкилированию, которое, как известно, отравляет большинство твердых кислотных катализаторов алкилирования, потребует менее частой регенерации катализатора.
Описание устройств, процедур и условий
В примерах, приведенных ниже, способ по настоящему изобретению осуществляют в реакционнодистилляционной колонне непрерывного действия, как изображено на чертеже. Как показано на чертеже, в целях удобства использовали две отдельные колонны, которые конструировали для работы в виде единой реакционно-дистилляционной колонны. Контроль разности давлений задает перенос паров между нижней половиной (колонна 1) и верхней половиной (колонна 2). Перенос жидкости между верхними сегментами (колонна 2) и нижними сегментами (колонна 1) осуществляют с помощью насоса и контроля потока из нижней части колонны 2.
Используемые катализаторы представляют собой твердые кислотные цеолиты из кислотного морденита и цеолита Υ. Катализатор гранулируют до размера 16 х 40 меш И.8., сушат при соответствующей температуре для его активации и загружают в 54 опорных элемента для катализаторов КАТАМАХ. Каждый опорный элемент имеет наружный диаметр 2 дюйма и длину 5,5 дюймов. Масса катализатора, загруженного в колонну, будет зависеть от его плотности. Однако, поскольку все элементы КАТАМАХ имеют одинаковый внутренний объем катализатора (50,8 см3 каждый), катализатор равномерно распределяют в реакционной зоне колонны, используя по 9 элементов КАТАМАХ в каждой из секций В, С, Ό, Е, Б и О. Исходное сырье парафинов/олефинов, как описано ниже в примере 1, получают из процесса дегидрирования парафинов. Как изображено на чертеже, это исходное сырье олефинов закачивают из танка-хранилища 1 с использованием насоса 2. Поток контролируют с помощью контрольного клапана 3 и массовый поток отслеживают с помощью сенсора 4 М1сго Μοΐίοη Ма88 Б1о\г.
Смесь парафинов/олефинов проходит через слой 5 молекулярного сита 4А перед предварительным нагревателем 6. Температуру инжекции олефина регулируют так, чтобы она соответствовала измеренной температуре дефлегмации внутри колонны, в точке инжекции. Точка инжекции 7 находится сразу над элементами КАТАМАХ с катализатором в секции В, которая находится как раз под секцией А - ректификационной зоной, которая отделяет ароматические углеводороды (которые, в каждом из примеров, представляют собой бензол) и осуществляет их дефлегмацию. Будет понятно, что в дополнение к инжекции исходного сырья олефинов в этой точке они могут инжектироваться в одной или нескольких дополнительных точках в зоне катализатора и в любом случае выше точки, в которой инжектируют бензол. Это является особенно преимущественным, когда исходное сырье олефинов представляет собой по существу чистый олефин.
- 3 006785
Ароматические углеводороды закачивают из танка-хранилища 11 с использованием насоса 12, при этом поток контролируют с помощью регулирующего клапана 13, и массовый поток отслеживается с использованием сенсора 14. Перед инжекцией ароматические углеводороды также проходят через сушку 15 с молекулярным ситом и нагреваются в 16 до температуры примерно на 5-10°С ниже их температуры кипения при внутреннем давлении в колонне. Таким образом, они инжектируются в виде жидкости, но, как правило, будут быстро испаряться, благодаря теплу из жидкости и паров, поднимающихся из ребойлера. Как изображено на чертеж, точка 17 инжекции ароматических углеводородов находится в нижней части секции С, но выше ректификационной зоны (секция Н), которая находится непосредственно над ребойлером. Она представляет собой первичную точку инжекции и устанавливает поток ароматических углеводородов противоточный по отношению к потоку олефинов, нисходящему в виде жидкости из точки 7 их инжекции (над катализатором в секции В).
Ароматические углеводороды протекают в виде паров сквозь катализатор в реакционной зоне и распространяются до верхней части секции А, где они покидают колонну, поз.18. После конденсации в холодильнике 19 и аккумулирования в емкости 20 ароматические углеводороды повторно инжектируют, в точке поз.21, в секцию А - ректификатор. Желаемое рабочее давление устанавливают и поддерживают с использованием каскадного контроля посредством инжекции азота (через регулирующий клапан 22) в сочетании с повторным нагревом и повторной инжекцией ароматических углеводородов. Ароматические углеводороды поддерживают в паровой фазе путем нагрева, если необходимо, и они протекают между колонной 1 и колонной 2, используя разность давлений, обычно не большую примерно чем 2 фунт/кв.дюйм и контролируемую с помощью регулирующего клапана 23.
Парафины, непрореагировавшие олефины, сырой продукт алкилирования и ароматические углеводороды из равновесной фазы после прохождения через секцию Ό удаляют в накопитель 30. Оттуда аккумулированную жидкость перекачивают через насос 32, клапан 31, регулятор массового расхода 33 и теплообменник 34 в верхнюю часть 35 секции Е, где она продолжает проходить через реакционную зону. Здесь следует позаботиться о том, чтобы быть уверенным в том, что жидкость из секции Ό возвращается к той же температуре дефлегмации в точке инжекции, в верхней части секции Е. После прохождения через секции Р, С и Н в ребойлер сырой алкилированный ароматический продукт, парафины, донный остаток с высокой молекулярной массой и непрореагировавшие олефины, если они присутствуют, удаляют через ребойлер 40 при контроле уровня и закачивают в хранилище через холодильник 41, используя насос 42, регулирующий клапан 43 и сенсор 44 массового потока.
Как показано на чертеже, имеются две точки отбора для сырого продукта алкилирования. В точке отбора А отбирают конечный продукт, который прошел через все секции с катализатором. В точке отбора В отбирают промежуточный продукт, соответствующий приблизительно 50% от времени пребывания в контакте с катализатором. Третья точка отбора (не показана) может использоваться для проверки чистоты ароматических углеводородов из накопителя 20. Кроме того, в системе, используемой для примеров, ректификационные зоны над катализатором в секции В и над ребойлером (секция Н) имеют также насадку из опорных элементов КАТАМАХ, но не содержащую катализатора. Это делается для обеспечения эффективного испарения/конденсации в ректификационных зонах.
Способ реакционной дистилляции прилагаемых примеров работает с использованием противоточного потока бензола, инжектируемого в нижней части реакционно-дистилляционной колонны, смеси парафинов и олефинов, инжектируемой над зоной катализатора, варьируемых скоростей дефлегмации бензола и варьируемого поступления энергии в ребойлер. Очень высокие (в пределах примерно между 30 и примерно 80) мольные отношения бензол/олефины в зоне каталитической реакции достигаются путем регулирования скоростей дефлегмации и поступления энергии в ребойлер. В то же время, температура ребойлера остается ниже температуры, при которой начинает происходить разложение продукта.
Более высокие скорости дефлегмации и повышенные мольные отношения бензол/олефины также увеличивают диапазон используемых температур каталитического алкилирования в реакционной зоне от 80°С при атмосферном давлении, до 165°С при 90 фунт/кв.дюйм. Способность устанавливать мольное отношение бензол/олефины в реакционной зоне придает значительную и неожиданную гибкость в выборе рабочих условий, соответствующих наилучшему использованию применяемого твердого кислотного катализатора алкилирования.
Пример 1.
Этот пример иллюстрирует гибкость способа с точки зрения диапазона мольных соотношений между ароматическими углеводородами и олефинами, который может достигаться в системе по настоящему изобретению. Используется способ с реакционной дистилляцией, с применением схемы, приведенной на чертеже. Используют противоточный поток бензола, инжектируемый в нижней части реакционно дистилляционной колонны, смесь парафины плюс олефины, инжектируемая над зоной катализатора, в сочетании с варьируемыми скоростями дефлегмации бензола и варьируемым поступлением энергии в ребойлер. Точка инжекции парафинов/олефинов находится в верхней части секции В, прямо над зоной катализатора, как изображено на чертеже, поз.7. Бензол инжектируют ниже зоны катализатора (секции В, С, Ό, Е, Р и С). Флегма бензола также инжектируется в верхней части колонны, в секции А, над зоной катализатора. Поступление энергии в ребойлер происходит из электрического встроенного нагревателя.
- 4 006785
Более высокое количество киловатт указывает на большее количество энергии, необходимой для увеличения скорости дефлегмации. Температуру ребойлера измеряют с помощью встроенной термопары, расположенной в жидкости ребойлера. При давлении в колонне 50 фунт/кв.дюйм и постоянном поступлении энергии 2,85 кВт скорость дефлегмации уменьшается от 196 до 112 г/мин. Температура ребойлера быстро возрастает и превышает 265°С, то есть температуру начала термического разложения. Отношение бензола к олефину в жидкой фазе в колонне также уменьшается, как и содержание бензола в ребойлере. Уменьшение поступления энергии до 2,34 кВт понижает температуру ребойлера при поддержании мольного отношения бензола к олефинам в реакционной зоне колонны, составляющего 46/1. Подобная же тенденция наблюдается при давлении в колонне 35 фунт/кв.дюйм, когда поступление энергии в ребойлер должно уменьшиться до 1,98 кВт, при том что в жидкой фазе в зоне катализатора все еще поддерживается мольное отношение бензол/олефины 41/1.
Этот эксперимент указывает на то, что мольное отношение бензол/олефины может устанавливаться от 27/1 до 76/1, при давлении в колонне 50 фунт/кв.дюйм и при однородной температуре реакции 142-145°С, и подобным же образом при 35 фунт/кв.дюйм, от 26/1 до 77/1 при однородной температуре реакции 134°С. Когда давление в колонне увеличивается до 75 фунт/кв.дюйм даже при общих скоростях дефлегмации 209 г/мин температура ребойлера превышает температуру термического разложения алкилированного продукта. Поступление энергии должно быть уменьшено, что начинает ограничивать мольное отношение бензол/олефины в жидкой фазе, в колонне. При 75 фунт/кв.дюйм температура ребойлера может быть приведена обратно в приемлемые пределы, когда понижается мольное отношение бензол/олефины в колонне. Повышение температуры реакции в зоне катализатора выше 160°С потребует дополнительного увеличения давления в колонне и дополнительно понизит максимально достижимое мольное отношение бензол/олефины в жидкой фазе. Понижение рабочего давления дополнительно уменьшит температуру зоны катализатора, но останется возможным полный диапазон мольных отношений бензол/олефины в жидкой фазе, поскольку не существует риска превышения температуры термического разложения. Например, при 25 фунт/кв.дюйм, при относительно высоком поступлении энергии в ребойлер в 2,34 кВт, мольное отношение бензол/олефины 55/1 достигается при приемлемой температуре ребойлера.
Табл. 1 и 2, приводимые ниже, демонстрируют данные, полученные в этом примере.
Таблица 1
- 5 006785
Таблица 2
Пониженная скорость инжекции бензола, г/мин Скорость инжекции парафинов+ олефинов, г /мин Давление в колонне (фунт/ кв.дюйм) Средняя температура зоны катализатора (°С) Поступление энергии в ребойлер (кВт) Температура ребойлера (°С) Скорость инжекции флегмы бензола, г/мин Мольное отношение бензола к олефинам в жидкой фазе % масс, бензола в ребойлере
10 50 75 157 2,88 306 209 63 3,9
20 50 75 157 2,24 262 115 23 19,2
10 50 50 145 2,85 253 196 76 17
10 50 50 145 2,85 275 149 58 12,3
10 50 50 145 2,85 290 112 42 4,7
10 50 50 145 2,34 251 113 46 21,4
10 50 50 143 1,98 246 65 27 18,2
10 50 35 134 2,88 251 199 77 18,7
10 50 35 134 2,34 275 104 32 5,9
10 50 35 134 1,98 236 137 41 38
10 50 35 134 1,98 248 51 26 16,2
10 50 25 122 2,34 236 167 55 26
Пример 2.
Варьируя мольное отношение бензол/олефины в жидкой фазе, можно повлиять на количество менее желательных донных продуктов, которые могут образовываться для данного твердого кислотного катализатора. Такие донные продукты могут представлять собой диалкилированный или полиалкилированный бензол, димеры и полимеры олефинов, а также дифенилалканы. Количество образующихся донных продуктов до некоторой степени зависит от природы твердого кислотного катализатора, но может сильно зависеть от мольного отношения бензол/олефины в жидкой фазе в зоне каталитической реакции, как это демонстрируется в примере 1. Система алкилирования с реакционно-дистилляционными колоннами по настоящему изобретению может давать широкий диапазон мольных отношений бензол/олефины в жидкой фазе. Это можно увидеть в табл. 3, которая показывает, что, когда уменьшается мольное отношение бензол/олефины в жидкой фазе, количество донных остатков увеличивается. Это показано как уменьшение отношения выхода алкилированных продуктов, поделенного на выход донного остатка. Такая же тенденция наблюдается для двух различных катализаторов и при двух различных температурах реакции. СВУ-20А представляет собой промышленный кислотный морденит, а ТО8ОН 330 представляет собой кислотный Υ-цеолит. Оба катализатора измельчают и просеивают до размера 16 х 40 меш для загрузки в структурированные опорные элементы КАТАМАХ для каталитической дистилляции. Количество СВУ-20А, загруженного в 54 элемента КАТАМАХ, равно 1721,26 г. Количество катализатора ТО8ОН 330 Υ, загруженного в такое же количество элементов, равно 1379,27 г. Исходное сырье А парафинов/олефинов из табл. 1 используют для исследования СВУ-20А и исходное сырье В парафинов/олефинов используют для цеолита ТО8ОН Υ.
Таблица 3
Катали- затор Давление в колонне (фунт/ кв.дюйм) Температура зоны каталитической реакции (°С) Скорость потока парафинов и олефинов (г/мин) Скорость потока бензола (г/мин) Скорость дефлегмации бензола (г/мин) Мольное отношение бензол/ олефины в жидкой фазе Степень превращения олефинов (%) 2-Фенилалкилат (%) Линейный алкилат (%) Массовое отношение продукта алкилирования (алкилата)/ донные остатки
СВУ- 2 0А 35 134 49,4 14,7 146,7 56 90 75,5 89,5 78,5
СВУ- 2 0А 35 136 49,1 29,8 215,3 116,5 89,1 77,5 91,4 132,4
ТозоЬ 330-Υ 35 135 49,8 9,9 199 77,5 98 21,1 91,4 83
ТозоЬ 330-Υ 35 135 49,9 9,8 104,5 32 98,6 21,4 90,5 46,5
ТозоЬ 330-Υ 50 144 49,2 9,9 196 76,3 98,3 21,5 91,4 66
ТозоЬ 330-Υ 50 145 50 9,9 148,9 58,3 98,5 21,7 91,0 68
ТозоЬ 330-Υ 50 146 49,7 9,9 111,8 42 98,2 22,2 88,8 45
ТозоЬ 330-Υ 50 150 99,7 9,8 150,8 22,9 100 21,5 88,0 29,5
ТозоЬ 330-Υ 35 129 49,8 9,9 137,3 38,5 100 20,9 89,5 33
Модификации описанных здесь устройств, процедур и условий, которые по-прежнему воплощают концепцию описанных усовершенствований, должны быть легко понятными специалистам в данной области, и предполагается, что они соответствуют сути настоящего изобретения, описанного здесь, а также входят в объем прилагаемой формулы изобретения.

Claims (18)

  1. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
    1. Способ непрерывного получения моноалкилированных ароматических соединений в реакционнодистилляционной колонне, содержащей реакционную зону, первую зону ректификации в верхней части дистилляционной колонны и вторую зону ректификации ниже указанной реакционной зоны и дополнительно содержащей твердый кислотный катализатор алкилирования на носителе в реакционной зоне, причем указанный способ включает
    A) введение в дистилляционную колонну в точке непосредственно над зоной катализатора и под указанной первой зоной ректификации по меньшей мере части исходного сырья олефинов, выбранных из группы, состоящей из С618 олефинов и смеси С618 олефинов/парафинов;
    B) введение в дистилляционную колонну в точке ниже зоны катализатора, но выше указанной второй зоны ректификации некоторого количества ароматических углеводородов, содержащих от примерно 6 до примерно 30 атомов углерода, так что поток ароматических углеводородов движется вверх и вступает в контакт с исходным сырьем олефинов в жидкой фазе, по мере того как они движутся вниз, и протекает через зону катализатора, причем указанная вторая зона ректификации содержит ребойлер;
    C) поддержание внутреннего давления в реакционной зоне и сочетания исходного сырья олефинов и ароматических углеводородов при условиях дефлегмации в указанном ребойлере, так что температура в ребойлере остается ниже 265°С, и где мольное отношение ароматических углеводородов к олефинам в жидкой фазе находится в пределах между примерно 20/1 и примерно 100/1.
  2. 2. Способ по п.1, где жидкость в ребойлере содержит по меньшей мере 2 мас.% ароматических углеводородов.
  3. 3. Способ по п.1, где давление в реакционной зоне является, по существу, постоянным и превышает примерно 1 атм.
  4. 4. Способ по п.1, где давление в колонне, измеренное ниже реакционной зоны, находится в пределах между примерно 20 и примерно 200 фунт/кв. дюйм.
  5. 5. Способ по п.1, где мольное отношение ароматических углеводородов к олефинам в жидкой фазе находится в пределах между примерно 30/1 и примерно 80/1.
  6. 6. Способ по п.1, где введение ароматических углеводородов в дистилляционную колонну поддерживают при скорости потока исходного сырья, которое находится в пределах примерно между 1/6 и примерно 1/2 от скорости потока исходного сырья олефинов, вводимого в дистилляционную колонну.
  7. 7. Способ по п.1, где указанные ароматические углеводороды содержат примерно от 6 до 20 атомов углерода.
  8. 8. Способ по п.1, где часть исходного сырья олефинов инжектируют в зону катализатора.
  9. 9. Способ непрерывного получения алкилированных ароматических соединений, включающий введение по меньшей мере части исходного сырья, содержащего олефины, в точку между промежуточной зоной катализатора и верхней зоной ректификации;
    введение ароматического соединения, содержащего от 6 до 30 атомов углерода, в точку между указанной зоной катализатора и нижней зоной ректификации;
    перегонку с дефлегмацией указанного ароматического соединения, так что указанное ароматическое соединение проходит вверх через указанную зону катализатора для взаимодействия в жидкой фазе с нисходящим потоком исходного сырья олефинов в указанной зоне катализатора с получением алкилированных ароматических соединений, причем внутреннее давление в указанной зоне катализатора превышает примерно 1 атм;
    отделение указанного ароматического соединения от указанного исходного сырья олефинов и алкилированных ароматических соединений в указанной нижней зоне ректификации;
    перегонку с дефлегмацией и отделение указанного ароматического соединения в указанной верхней зоне ректификации и извлечение смеси алкилированных ароматических продуктов, содержащей алкилированные ароматические соединения, непрореагировавшее исходное сырье олефинов и побочные продукты, в качестве потока донного остатка из указанной нижней зоны ректификации.
  10. 10. Способ по п.9, где указанное исходное сырье, содержащее олефины, содержит С6!8 олефины.
  11. 11. Способ по п.10, где указанное исходное сырье, содержащее олефины, содержит смесь С6-С18 олефинов/парафинов.
  12. 12. Способ по п.8, где указанная нижняя зона ректификации содержит ребойлер.
  13. 13. Способ по п.9, где указанный поток донных остатков извлекают из указанного ребойлера.
  14. 14. Способ по п.13, где температуру в указанном ребойлере стабилизируют ниже температуры, при которой происходит термическое разложение указанных алкилированных ароматических соединений.
  15. 15. Способ по п.9, где указанная зона катализатора содержит твердый кислотный катализатор на носителе.
  16. 16. Способ по п.9, где давление, измеренное ниже зоны катализатора, находится в пределах примерно между 20 и примерно 200 фунт/кв.дюйм.
    - 7 006785
  17. 17. Способ по п.9, где мольное отношение ароматических соединений к олефинам в указанной жидкой фазе находится в пределах примерно между 20/1 и примерно 100/1.
  18. 18. Способ по п.9, где введение указанных ароматических соединений поддерживают при скорости потока исходного сырья, которая находится в пределах между примерно 1/6 и примерно 1/2 от скорости подаваемого потока олефинов, присутствующих в исходном сырье олефинов.
EA200401156A 2002-03-05 2003-01-16 Способ алкилирования ароматических углеводородов с реакционной дистилляцией EA006785B1 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US10/091,199 US6642425B2 (en) 2002-03-05 2002-03-05 Reactive distillation process for the alkylation of aromatic hydrocarbons
PCT/US2003/001437 WO2003076369A1 (en) 2002-03-05 2003-01-16 A reactive distillation process for the alkylation of aromatic hydrocarbons

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EA200401156A1 EA200401156A1 (ru) 2005-02-24
EA006785B1 true EA006785B1 (ru) 2006-04-28

Family

ID=27804107

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EA200401156A EA006785B1 (ru) 2002-03-05 2003-01-16 Способ алкилирования ароматических углеводородов с реакционной дистилляцией

Country Status (18)

Country Link
US (1) US6642425B2 (ru)
EP (1) EP1487765A4 (ru)
JP (1) JP2005519130A (ru)
KR (1) KR100967976B1 (ru)
CN (1) CN100337998C (ru)
AU (1) AU2003205193B2 (ru)
BR (1) BR0308194A (ru)
CA (1) CA2482337A1 (ru)
CO (1) CO5631426A2 (ru)
EA (1) EA006785B1 (ru)
EC (1) ECSP045273A (ru)
EG (1) EG23540A (ru)
HN (1) HN2004000358A (ru)
IL (2) IL163582A0 (ru)
MX (1) MXPA04008561A (ru)
NO (1) NO20043863L (ru)
WO (1) WO2003076369A1 (ru)
ZA (1) ZA200406620B (ru)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9181493B2 (en) 2013-07-02 2015-11-10 Ut-Battelle, Llc Catalytic conversion of alcohols having at least three carbon atoms to hydrocarbon blendstock
US9278892B2 (en) 2013-03-06 2016-03-08 Ut-Battelle, Llc Catalytic conversion of alcohols to hydrocarbons with low benzene content
US9533921B2 (en) 2011-06-15 2017-01-03 Ut-Battelle, Llc. Zeolitic catalytic conversion of alochols to hydrocarbons
US10696606B2 (en) 2016-06-09 2020-06-30 Ut-Battelle, Llc Zeolitic catalytic conversion of alcohols to hydrocarbon fractions with reduced gaseous hydrocarbon content

Families Citing this family (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7199068B2 (en) 2002-03-05 2007-04-03 Sasol North America Inc. Reactive distillation alkylation process including in situ catalyst regeneration
JP2006505522A (ja) * 2002-08-08 2006-02-16 スミスクライン ビーチャム コーポレーション チオフェン化合物
EP1660433A2 (en) 2003-07-24 2006-05-31 The Queen's Medical Center Preparation and use of alkylating agents
US6977319B2 (en) * 2004-03-12 2005-12-20 Chevron Oronite Company Llc Alkylated aromatic compositions, zeolite catalyst compositions and processes for making the same
US7304198B2 (en) 2004-05-14 2007-12-04 Battelle Memorial Institute Staged alkylation in microchannels
US9150494B2 (en) * 2004-11-12 2015-10-06 Velocys, Inc. Process using microchannel technology for conducting alkylation or acylation reaction
US20060260927A1 (en) * 2005-05-19 2006-11-23 Armen Abazajian Apparatus and method for continuous catalytic reactive distillation and on-line regeneration of catalyst
US7566429B2 (en) * 2005-06-14 2009-07-28 Sandia Corporation Catalytic reactive separation system for energy-efficient production of cumene
RU2008111994A (ru) * 2005-08-31 2009-10-10 Сейсол Текнолоджи (Пропритери) Лимитед (Za) Получение спиртов, относящихся к детергентам
US7888537B2 (en) * 2006-12-29 2011-02-15 Uop Llc Solid acid catalyst and process for decomposition of cumene hydroperoxide
US8608942B2 (en) * 2007-03-15 2013-12-17 Kellogg Brown & Root Llc Systems and methods for residue upgrading
TWI367878B (en) * 2008-01-09 2012-07-11 Uop Llc Process for separating diisopropylbenzene (dipb) and triisopropylbenzene (tipb) from a feed comprising dipb, tipb, and polyalkylate heavies
US7883618B2 (en) * 2008-02-28 2011-02-08 Kellogg Brown & Root Llc Recycle of olefinic naphthas by removing aromatics
TWI546278B (zh) * 2011-08-23 2016-08-21 信實工業有限公司 用於製備烷基化芳香烴的方法
BR102014002154A2 (pt) * 2014-01-28 2015-10-27 Whirlpool Sa processo de produção de composto alquilaromático, processo de transalquilação de polialquilaromáticos para produção seletiva de composto monoalquilaromático, e, processo de alquilação e transalquilação de compostos aromáticos e/ou poliaromáticos
US10260012B2 (en) * 2014-11-25 2019-04-16 Badger Licensing Llc Process for reducing the benzene content of gasoline
TWI530479B (zh) * 2015-04-30 2016-04-21 長春石油化學股份有限公司 烷基酚製造方法
CN114436736B (zh) * 2020-10-19 2024-01-26 中国石油化工股份有限公司 用于重芳烃转化的催化反应系统和催化重芳烃转化的方法
CN113248349A (zh) * 2021-06-16 2021-08-13 南京元素科技有限公司 一种用于间甲酚和/或对甲酚烷基化连续反应的装置
CN115261064B (zh) * 2022-08-08 2023-11-21 内蒙古伊泰煤基新材料研究院有限公司 一种费托轻质油制烷基芳烃的原料预处理系统及方法

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AU585282B2 (en) * 1985-01-07 1989-06-15 Chemical Research & Licensing Company Alkylation of organic aromatic compounds
US5082990A (en) 1988-10-28 1992-01-21 Chevron Research And Technology Company Alkylation of aromatics-containing refinery streams
US5019669A (en) 1989-03-10 1991-05-28 Chemical Research & Licensing Company Alkylation of organic aromatic compounds
US5476978A (en) * 1989-09-05 1995-12-19 Chemical Research & Licensing Company Process for the preparation of ethyl benzene
US5113031A (en) * 1990-11-09 1992-05-12 Angel Sy Aromatic alkylation process
US5258560A (en) 1992-06-22 1993-11-02 Uop Etherification of C5 -plus olefins by catalytic distillation
JPH07223978A (ja) * 1994-02-10 1995-08-22 Mitsubishi Chem Corp 芳香族化合物の製造方法
US5600049A (en) 1995-06-01 1997-02-04 Chemical Research & Licensing Company Process for depropanizing benzene
US5770782A (en) 1996-02-08 1998-06-23 Huntsman Petrochemical Corporation Process and system for alkylation of aromatic compounds
US5777187A (en) 1996-02-08 1998-07-07 Huntsman Petrochemical Corporation Two-step process for alkylation of benzene to form linear alkylbenzenes
AU4064997A (en) * 1996-09-09 1998-03-26 Catalytic Distillation Technologies Alkylation of organic aromatic compounds using beta zeolite catalyst
US5894076A (en) * 1997-05-12 1999-04-13 Catalytic Distillation Technologies Process for alkylation of benzene
US5866736A (en) * 1997-10-14 1999-02-02 Catalytic Distillation Technologies Process for the production of alkyl benzene

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9533921B2 (en) 2011-06-15 2017-01-03 Ut-Battelle, Llc. Zeolitic catalytic conversion of alochols to hydrocarbons
US9938467B2 (en) 2011-06-15 2018-04-10 Ut-Battelle, Llc Zeolitic catalytic conversion of alcohols to hydrocarbons
US11773333B2 (en) 2011-06-15 2023-10-03 Ut-Battelle, Llc Zeolitic catalytic conversion of alcohols to hydrocarbons
US9278892B2 (en) 2013-03-06 2016-03-08 Ut-Battelle, Llc Catalytic conversion of alcohols to hydrocarbons with low benzene content
US9434658B2 (en) 2013-03-06 2016-09-06 Ut-Battelle, Llc Catalytic conversion of alcohols to hydrocarbons with low benzene content
US9181493B2 (en) 2013-07-02 2015-11-10 Ut-Battelle, Llc Catalytic conversion of alcohols having at least three carbon atoms to hydrocarbon blendstock
US9944861B2 (en) 2013-07-02 2018-04-17 Ut-Battelle, Llc Catalytic conversion of alcohols having at least three carbon atoms to hydrocarbon blendstock
US10696606B2 (en) 2016-06-09 2020-06-30 Ut-Battelle, Llc Zeolitic catalytic conversion of alcohols to hydrocarbon fractions with reduced gaseous hydrocarbon content

Also Published As

Publication number Publication date
JP2005519130A (ja) 2005-06-30
KR100967976B1 (ko) 2010-07-07
ECSP045273A (es) 2005-04-18
EP1487765A1 (en) 2004-12-22
KR20040104479A (ko) 2004-12-10
CN100337998C (zh) 2007-09-19
AU2003205193B2 (en) 2009-01-29
IL163582A0 (en) 2005-12-18
HN2004000358A (es) 2008-10-07
WO2003076369A1 (en) 2003-09-18
EP1487765A4 (en) 2010-03-10
ZA200406620B (en) 2006-06-28
CA2482337A1 (en) 2003-09-18
CN1639088A (zh) 2005-07-13
MXPA04008561A (es) 2005-04-25
CO5631426A2 (es) 2006-04-28
EA200401156A1 (ru) 2005-02-24
US20030171630A1 (en) 2003-09-11
IL163582A (en) 2010-05-31
AU2003205193A1 (en) 2003-09-22
NO20043863L (no) 2004-09-15
US6642425B2 (en) 2003-11-04
BR0308194A (pt) 2004-12-21
EG23540A (en) 2006-04-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EA006785B1 (ru) Способ алкилирования ароматических углеводородов с реакционной дистилляцией
KR100944565B1 (ko) 동일 반응계에서의 촉매 재생을 포함하는 반응성 증류알킬화 공정
KR101511830B1 (ko) 높은 선택성으로 큐멘을 생산하는 방법
RU2173677C2 (ru) Двухстадийный способ алкилирования бензола с образованием линейных алкилбензолов
KR101837521B1 (ko) 쿠멘 제조 방법
RU2185358C2 (ru) Алкилирование бензола с образованием линейных алкилбензолов, используя фторсодержащий морденит
US8110161B2 (en) Alkylation process for increased conversion and reduced catalyst use
US7525006B2 (en) Process for producing cumene
US7525005B2 (en) Process for producing cumene
WO2000023404A1 (en) Alkylation of benzene to form linear alkylbenzenes using fluorine-containing mordenites

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s)

Designated state(s): AM AZ BY KZ KG MD TJ TM RU