JP2006519857A - アルキル芳香族化合物の製造プロセス - Google Patents

Abstract

アルキル芳香族加工物の製造プロセスは、吸収区域で希釈オレフィン供給物を、芳香族化合物とアルキル芳香族化合物とを含有する低品位油流と接触させて、芳香族化合物と、アルキル芳香族化合物と、オレフィンとを含有するアルキル化反応流を生成する。アルキル化反応流は、アルキル化反応区域でアルキル化反応条件下で反応されて、芳香族化合物とアルキル芳香族化合物とを含有する流出物を提供する。このステップの流出物は、吸収区域へと再循環される低品位油流と、生成物部分とに分離し、この生成物部分からアルキル芳香族生成物が回収される。

Description

本発明は、オレフィンと芳香族化合物からのアルキル芳香族化合物の製造のための、アルキル化プロセス、より詳細にはゼオライト触媒存在下でエチレンとベンゼンを反応させることによるエチルベンゼンの製造に関する。

オレフィンでのベンゼンのアルキル化によるアルキルベンゼンを生成するためのさまざまなプロセスが、当業技術内で知られている。使用されるもっとも一般的なオレフィンは、エチレンとプロピレンである。エチレンでのベンゼンのアルキル化は、エチルベンゼンを生成する。プロピレンでのベンゼンのアルキル化はクメンを生成する。

エチルベンゼンやクメン（イソプロピルベンゼン）などのアルキルベンゼンは、重要な工業用化学物質である。特に、エチルベンゼンは、ポリスチレンを生成するために重合され得るスチレンの生成のために一般に使われている。クメンは、ハイオクタン燃料のための添加物としてあるいはフェノールとアセトンを生成するために使用され得る。エチルベンゼンを含むアルキルベンゼンの生成にはさまざまな方法が知られているが、エチルベンゼンは以下の、
Ｃ_６Ｈ_６ ＋ Ｃ_２Ｈ_４ → Ｃ_６Ｈ_５Ｃ_２Ｈ_５ 、
のように、エチレンでのベンゼンのアルキル化によって生成できる。

一般に、連続するアルキル化が起こり、ジエチルベンゼンとその他のより高くエチル化されたベンゼンを生成する。以下の反応：
Ｃ_６Ｈ_５Ｃ_２Ｈ_５ ＋ Ｃ_２Ｈ_４ → Ｃ_６Ｈ_４（Ｃ_２Ｈ_５）_２ 、
が典型的である。

その他のカップリング反応が小規模に起こり、ブチルベンゼン、ジフェニルエタンその他の高沸点化合物を生じる。その混合物は、エチルベンゼン、ベンゼン、および高エチル化ベンゼンを回収するために蒸留することができ、この高エチル化ベンゼンはベンゼンでトランスアルキル化して付加的なエチルベンゼンを形成することが可能である。アルキル化反応に関連するプロセスは、サルディナ（Ｓａｒｄｉｎａ）らの米国特許第５，００３，１１９号において開示されており、それはここで参照により組み込まれている。

一例として、アルキル化反応は単一固定層反応器で起こることができ、また、断熱的に、すなわち外部から加熱も冷却も供給されずに、反応器の内容物を液相に維持するのに十分高い作動圧力においてゼオライト触媒上で起こることができる。液相で反応を実施することは、気相で行うよりも効率がよく、必要な触媒が少なくて済む。反応は、一連の複数の触媒層で実施できる。たとえばベンゼンは最初の触媒層に供給でき、エチレンは各触媒床に別々に供給できる。エチレンのこの多段階注入は、改善された生成物選択性、純度、および延長された触媒運転時間のために触媒層中に高い局所的ベンゼン対エチレン比を提供するので、使用され得る。反応設計パラメータは、各触媒層のための最適温度プロフィールを確実にするように調整でき、その結果、触媒運転時間が増加し、副生成物は最少になる。

高純度エチレンがアルキル芳香族化合物を生成するのに理想的である一方、希薄エチレンよりも生成が高価になる。エチレンの希薄供給源はたやすく入手可能であり、アルキル化装置は、異なる濃度のエチレン供給物でのアルキル芳香族化合物生成を最適化するさまざまな方法で構成できる。しかしながら、約７０モル％より低いエチレン濃度のエチレン供給物は、一般にアルキル芳香族化合物を生成するためには適切ではない。供給物中の非エチレン成分が、アルキ化装置中で、一般には１５００ｐｓｉｇに満たないほどよい圧力では溶解しないからである。これは結果的に、気相で作動するアルキル化装置となるが、これは、液相アルキル化反応よりも効率が低く、はるかに多くの触媒を消費する。７０モル％より高い濃度のエチレンを含有するエチレン供給物でさえ、不活性な低分子量不純物（触媒とは反応せず、比較的低い沸点を有する）も、たとえば、水素、メタン、エタン、窒素、二酸化炭素、一酸化炭素も、そしてより一般性は少ないが、ブタン、ペンタンも、かなりの量含む場合は、アルキル芳香族化合物の生成には適切ではない。約５モル％以上の量の、水素、メタン、窒素、二酸化炭素および／または一酸化炭素は、特に問題である。これら低分子量不純物の低い沸点がアルキル化装置への溶解を特に難しくするからである。

従って、エチルベンゼンなどのアルキル芳香族化合物を形成するためのベンゼンなどの芳香族化合物の効率的なアルキル化を可能にするプロセスが必要である。さらに、エチレンなどのオレフィンの希薄供給源を利用し、オレフィン廃棄物を最小限に抑え、アルキル化反応中に消費される触媒量を削減するプロセスが必要である。

アルキル芳香族化合物の生成プロセスがここで提供される。このプロセスは、（ａ） 吸収区域で希釈オレフィン供給物を、芳香族化合物とアルキル芳香族化合物とを含有する低品位油流と接触させて、芳香族化合物と、アルキル芳香族化合物と、オレフィンとを含有するアルキル化反応流を提供し、（ｂ） アルキル化反応区域でアルキル化反応条件下でステップ（ａ）のアルキル化反応流を反応させて、芳香族化合物とアルキル芳香族化合物とを含有する流出物を提供し、（ｃ） ステップ（ｂ）の流出物を、ステップ（ａ）の吸収区域へと再循環される低品位油流と、生成物部分とに分離し、（ｄ） ステップ（ｃ）の生成物部分からアルキル芳香族生成物を回収する、ステップを含む。

本発明は、芳香族とのオレフィンの比較的希薄な供給源の反応からアルキル芳香族化合物の効率的な生産を可能にすることによって、既知のプロセスを改良したものである。

本発明は、約９５モル％以上のエチレン濃度を有する供給物から約３モル％程度の低さのエチレン濃度を有する供給物までの範囲の、極度に幅広いエチレン供給濃度範囲で使用するのに適している。本発明は、かなりの量の低分子量不純物を含むエチレン供給物での使用にも適している。従って本発明は、エチレン供給物が、約７０モル％以下のエチレンを含有するか、または約５モル％以上の量の低分子量不純物を含有するか、あるいはその両方、すなわち一般に既知のアルキル化プロセスには適していない供給物を含有する状況で、特に有利であり得る。

本発明の好ましいプロセスでは、エチルベンゼンなどのアルキル芳香族が以下のように生成され得る。水蒸気クラッキング装置、触媒分解器、ＦＣＣ（ｆｌｕｉｄ ｃａｔａｌｙｔｉｃ ｃｒａｃｋｉｎｇ）（流動接触分解）ユニット、精製装置、コークス化装置、その他の供給源からのエチレン蒸気供給物（たとえば３〜９５モル％）が、吸収器に供給され、大部分のエチレンを吸収する化学物質流と接触され、この化学物質流は、排気洗浄器（ｓｃｒｕｂｂｅｒ）へ迂回させるために、水素、および、メタン、エタン、窒素、二酸化炭素、および一酸化炭素、そしてより一般性は少ないがブタンおよびペンタン、などといったその他の不活性な低分子量不純物を分離し、その後、吸収されたエチレンをアルキル化装置へと送り、そこでエチレンはベンゼンと反応する。

図１を参照すると、エチレン供給原料はライン１０２を介して排気洗浄器１０４へと供給される。吸収器１０４の中で、大部分のエチレンはベンゼンとエチルベンゼンとからなる「低品位」油流（すなわち実質的にエチレンを含有しない流れ）へと吸収される。

吸収器は、トレイまたは充填吸収器あるいは組み合わされた充填カラム−トレイ吸収器にすることができ、好ましくは約６℃から約１００℃の温度、より好ましくは約１０℃〜２０℃の間で、好ましくは約０〜５０バールの圧力、より好ましくは約１０〜３０バールの圧力で作動することができる。吸収器は蒸気連続モード（すなわち気相）で作動し、５〜１５０の蒸留トレイを有することができる。トレイの好ましい数は典型的には４０である。蒸留トレイは、弁、ふるい、多重降下管およびその他のタイプがあり得る。多重降下管トレイは、吸収器が本実施例のような高い液体負荷を有する場合に好ましい。吸収器のための液体負荷は一般的には、１０から６０ガロン毎平方フィート、好ましくは約４５ガロン毎平方フィートである。吸収器は任意のあるいは構造化された充填物のいずれかを有するように設計され得る。充填物によって提供される蒸留段の数は、４から７５までの範囲が可能だが、好ましくは１５である。吸収器１０４は、好ましくは１．１から１．７５の間で、より好ましくは約１．３５である噴射流出（ｊｅｔ ｆｌｏｏｄ）安全率を含む作動パラメータを有する。吸収器１０４は、約０．５から約１．０の間、このシステムのためには好ましくは約０．８５というシステム因子を有する。吸収器は通常炭素鋼を使って構成されている。ステンレス鋼などの合金の使用は必要ではない。吸収器トレイは炭素鋼か、ステンレス鋼のいずれかからも構成可能である。充填物が使われる場合は、炭素鋼かステンレス鋼のいずれでもできる。

蒸気は、一つまたは複数の不活性低分子量不純物および／またはその他の不純物、たとえば水素、窒素、メタン、エタン、プロパン、二酸化炭素、一酸化炭素、ブタン、ペンタン、ヘキサン、水、非芳香族化合物、ベンゼン、トルエン、エチルベンゼン、およびジエチルベンゼン、トリエチルベンゼンその他などの一つまたは複数のポリエチルベンゼン（ＰＥＢ）からなる可能性があり、ライン１０６を介して、排気洗浄器１０８に送られ、そこで、芳香族化合物、主にベンゼンとＰＥＢが、ＰＥＢ流との接触中に回収され、そしてライン１１０を介してトランスアルキル化装置１１２へと送られる。

排気洗浄器は、トレイまたは充填排気洗浄器にすることができ、好ましくは約６℃から約１２５℃の温度、より好ましくは約１０℃〜４０℃の間で、好ましくは約０〜５０バールの圧力、より好ましくは約１０〜３０バールの間で作動することができる。排気洗浄器は、５から１００の蒸留トレイを有することができる。トレイの好ましい数は典型的には２０である。蒸留トレイは、弁、ふるい、多重降下管およびその他のタイプがあり得る。好ましいトレイタイプは弁である。排気洗浄器のための液体負荷は、一般には、約０．１から約５ガロン毎平方フィートである。好ましい液体負荷は、約０．５ガロン毎平方フィートである。排気洗浄器は、任意の充填物、たとえばポール（Ｐａｌｌ）リング充填物やＩＭＴＰ充填（コッホエンジニアリング社（Ｋｏｃｈ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｃｏ．，Ｉｎｃ．）、ウィッチトー（Ｗｉｃｈｉｔａ）、カンザス州）などの放り込み（ｄｕｍｐｅｄ）充填物か、構造化された充填物のいずれかを有するように設計され得る。充填物によって提供される蒸留段の数は、４から７５までの範囲が可能である。好ましい段数は一般には１０である。好ましい作動パラメータは、約１．１から約１．７５の間の、より好ましくは約１．２５の噴射流出安全率を含む。システム因子は、このシステムのためには約０．５から約１．０の間をとり得るが、好ましくは約１．０である。排気洗浄器は通常炭素鋼を使って構成されている。ステンレス鋼などの合金の使用は必要ではない。排気洗浄器トレイは炭素鋼か、ステンレス鋼のいずれかからも構成可能である。充填物が使われる場合は、炭素鋼かステンレス鋼のいずれでもできる。

一般に、水素、メタン、エタン、水および少量のＣ_６非芳香族化合物とベンゼンは、排気洗浄器１０８から、ライン１３０を通って排気される。吸収器１０４中の低品位油流には吸収されないエチレン、好ましくは吸収器へ送られたエチレンの０．１モル％未満が、吸収器から塔頂流出物蒸気中にライン１０６を介して排出され、非常に少量が排気洗浄器１０８の中で回収され得る。

吸収器１０４からの流出物、すなわち比較的高いレベルのエチレンを含有する「高品位」油は、一般に、約６０ｗｔ％から約９０ｗｔ％、好ましくは約８０ｗｔ％のベンゼンと、約５ｗｔ％から約４０ｗｔ％、好ましくは約１５ｗｔ％のエチルベンゼンと、部分的にはエチレン供給源の純度に依存して、約０．１ｗｔ％から約５ｗｔ％、好ましくは少なくとも約１ｗｔ％のエチレンと、一般にいくらかのジエチルベンゼン、エタン、メタン、および水素とからなる。高品位油は吸収器からライン１１６を介して排出され、そこではそれはライン１２４中、アルキル化措置供給物／流出物交換器１１８中で、低品位油流に対して加熱され、その後、アルキル化装置加熱器１２０によって、アルキル化装置反応器１２２に入る前に加熱される。高品位油流は、交換器１１８中で約１０℃〜１００℃の入口温度から約１００℃〜２５０℃の出口温度に、低品位油流を約２００℃〜２５０℃から約２０℃〜１００℃へ冷却することによって、加熱される。これらの温度は、当業技術内でよく知られている方法でエネルギー収支を最適化するために変えることができる。たとえば、大きな交換器はエネルギーコストを節約するために流間で大量の熱を移動させるために使われ得る。あるいは、交換器はエネルギーが比較的高価ではない状況において装置コストを節約するために完全に除去されることもある。アルキル化装置加熱器１２０は、約１７５℃から約２５０℃の間で作動する。

アルキル化装置１２２は好ましくは、ゼオライト、たとえばゼオライトＢＥＡ（ベータ）、ゼオライトＭＷＷ、ゼオライトＹ、モルデナイト（Ｍｏｒｄｅｎｉｔｅ）触媒、ＭＦＩ触媒、フォージャサイト（Ｆａｕｊａｓｉｔｅ）触媒、または液相アルキル化に適した任意の他の分子ふるい触媒、あるいは上記の触媒のいずれかの組み合わせなどの隙間のある触媒の少なくとも一つの層を含む固定層反応器である。ゼオライトＢＥＡが好ましい。反応器は断熱的な液体で充填された単一相モードで作動する。アルキル化装置は上方へ流れるまたは下方へ流れる反応器が可能である。下方へ流れるのが好ましい構成である。アルキル化装置１２２は約１５０℃〜３００℃の範囲、より好ましくは約１８０℃〜２５０℃の範囲の温度で、約１５０〜２，０００ｐｓｉｇ、より好ましくは約３００〜１０００ｐｓｉｇの圧力で、約２〜１，０００の範囲、より好ましくは約４〜１００の範囲の典型的な液体時間当たり空間速度（ｌｉｑｕｉｄ ｈｏｕｒｌｙ ｓｐａｃｅ ｖｅｌｏｃｉｔｙ）（ＬＨＳＶ）で作動するのが好ましい。芳香族化合物対オレフィン比は一般に約１．０から約１０、好ましくは約１．５から約３．５である。アルキル化装置１２２は液相において作動できる。なぜなら高品位油は、水素またはその他の不活性低分子量不純物、たとえばメタン、エタン、二酸化炭素、一酸化炭素、窒素などは、上述のように吸収器１０４で分離され、ライン１０６の塔頂流出物蒸気を介して排気洗浄器１０８へ送られているので、ほとんど含まないからである。吸収器１０４におけるこれらのガスの除去は、重要である。なぜなら、反応を液相で実施するためにアルキル化装置１２２において必要な圧力を下げるからであり、液相アルキル化は、気相反応よりも効率がよく、触媒が比較的少なくて済むので、一般により望ましい。アルキル化装置１２２におけるフェニル（すなわちベンゼン）対エチル比は、約１．５対１から約１０対１の間が好ましく、より好ましくは約２．７５対１であり、これだと結果的にすぐれた触媒選択性、すなわち高収率と安定性を得られる。水はアルキル化操作に、収率を改善するために加えることが可能である。水濃度は０ｐｐｍから約１５００ｐｐｍの間に維持され、約５００ｐｐｍが好ましい。この反応でのエチレンの変換は本質的には完全である。
上記で論じたように、ここで論じられた実施例は下流方式で操作される反応器であるが、アルキル化装置１２２は、下流方式または上流方式のいずれのやり方でも作動可能である。約１ｐｓｉｇから約１５ｐｓｉｇの間の、好ましくは約５ｐｓｉｇのアルキル化装置を通る圧力降下がある。好ましくは約５ｗｔ％から約９９ｗｔ％、より好ましくは約７５ｗｔ％から約９５ｗｔ％のアルキル化装置からの低品位油流が、ライン１２４を介して、アルキル化装置供給／流出物交換器１１８を通過し、そこで吸収器底部物質（高品位油）に対して冷却され、そして、吸収器冷却器１２６を通過し、そこで冷却剤に対して冷却された後で、吸収器１０４の頂部へと導かれる。低品位油は、約６から約１００℃の間、好ましくは約１２℃に冷却される。アルキル化装置１２２内での温度上昇を制御するために、ライン１２４中の低品位油流の一部分は、必要に応じて、既知のやり方で、再循環ライン１２５によって再循環されることができ、再循環ライン１２５はライン１２４中の低品位油のいくらかをライン１１６へ、吸収器１０４とアルキル化装置１２２との間のライン１１６の任意の点へと導く。再循環ライン１２５またはライン１１６は、アルキル化装置１２２内で温度上昇をさらに制御するために、必要に応じて冷却器１２７を含み得る。正確な配置と調整は、最適の反応条件が維持されるように温度上昇範囲が約１０℃未満に制御され得るように当業者によって、たやすく行える。狭い温度範囲は、選択性を最適化し、副生成物の形成を最小限に抑え、触媒の失活を少なくする。残存低品位油流は、アルキル化装置１２２から、ライン１２８を介してベンゼン蒸留カラム１３２へと送られる。

必要に応じて、アルキル化装置１２２は、アルキル化反応区域の連続的な段を形成するために間隔を置いて積み重ねた配置の多重層を含み得る。複数のオレフィン供給入口は、各段の間にそれぞれ配置することができる。たとえば、高純度ポリマーグレードエチレン（約１００モル％から約７０モル％の純度）を必要に応じて、複数層アルキル化装置（図示せず）の一つまたは複数の段に、アルキル化装置中のオレフィン対芳香族化合物（たとえばベンゼン）比が、好ましくは約１０対１から約３０対１の間に、より好ましくは約３０対１に維持される量で、直接追加することができ、その結果すぐれた触媒選択性すなわち高収率と安定性がもたらされる。たとえば、６層アルキル化装置が使用でき、そこでは希薄エチレンが最初の層で反応し、高純度エチレンが続く５層の各々に供給される。これらの層のいずれかまたはすべてにおいて、アルキル化装置層からの流れは、追加の高純度エチレンが加えられる前に冷却され得る。加えられる追加のエチレンの量は、先行する層で反応されるエチレンの量とほぼ同じである。この方法は、アルキル化装置中の流体の流れを液相に維持し、蒸発を防ぐ。それが結果的に、触媒の効率的な使用をもたらし、総生産コストを最少化する。このような状況で、アルキル化装置中の流れは約２００℃に、ポリマーグレードエチレンが加えられる場所よりも前かその場所で水蒸気を発生させるか、内部プロセス流を加熱するかによって冷却されるのが望ましい。この付加的なステップはさらに総生産コストを下げる。

もう一つの任意選択的な配置においては、かなりの量のエタンと比較的少量のエチレンとを含有し得るライン１２４中の低品位油流が、エタン蒸留カラム（図示せず）へと導かれることもできる（示さず）。この任意選択的ステップは結果的に、エタン蒸留カラムの底部物質から低品位油を回収することになり、この底部物質は、吸収器１０４に導かれることになり、さらに、エタン蒸留カラムの塔頂でエタンが回収される。この回収されたエタンは、比較的少量のメタンを含むことになり、熱分解ユニットに使われるのに特に適することができる。

排気洗浄器１０８に戻ると、好ましい実施態様において、排気洗浄器１０８からの芳香族化合物は主に約４部のベンゼン対約１部のＰＥＢから成り、ライン１１０を介してトランスアルキル化装置１１２へと導かれる。通常ライン１１０は、図示するように、ライン１１０とライン１８４（以下で論じる）との交差部とトランスアルキル化装置１１２との間の地点で加熱器１１１を含む。加熱器１１１は約１７０℃から約２６０℃の間で作動し、好ましい温度は約２００℃である。トランスアルキル化装置１１２において、芳香族化合物は触媒上で反応し、約５０％の変換が起こり、結果的にトランスアルキル化装置１１２から出る液体は、約５部のベンゼン対約１部のＰＥＢからなる。

ライン１１４はこの液体流出物をトランスアルキル化装置１１２からベンゼン蒸留カラム１３２まで運ぶ。トランスアルキル化装置１１２からの流出物は通常、アルキル化装置からのライン１２８中の低品位油流出物より上でベンゼン蒸留カラム１３２に供給されるとはいえ、同じ場所あるいはライン１２８より下でベンゼン蒸留カラムに供給される得る。二つの蒸留カラム供給物の位置は、ベンゼン蒸留カラムリボイラー（ｒｅｂｏｉｌｅｒ）１４４への熱入量を最少化するように最適化されており、それについては以下で論じる。

トランスアルキル化装置１１２は、約１７０℃〜２６０℃、より好ましくは約２００℃〜２５０℃の温度範囲で、約１５０〜２０００ｐｓｉｇ、より好ましくは約３００〜６００ｐｓｉｇの圧力で、約１〜１，０００、より好ましくは約２〜１００の範囲の典型的なＬＨＳＶで作動するのが好ましい。トランスアルキル化反応は、液相で断熱的で本質的に熱的には中立すなわち約２℃未満の非常に少ない温度上昇を伴って起こる。トランスアルキル化装置１１２は、上方へ流れる反応器でも下方へ流れる反応器でも可能だが、下流反応器が望ましい。

図１は、ライン１２８中のアルキル化装置１２２から、およびライン１１４中のトランスアルキル化装置１１２からの流出物を、既知のやり方で分離するのに使われる３つの蒸留操作を示す。ライン１２８と１１４の流出物は、ベンゼン蒸留カラム１３２へと導かれ、そこでベンゼンが粗エチルベンゼン生成物から回収される。ベンゼンは塔頂流出物で蒸気として蒸留され、この蒸気はライン１３４を介して凝縮器１３６へと送られ、そこで液化され、蓄積装置１３８内に保持される。凝縮器１３６は、水蒸気を生成することができ、またはその他のプロセス流を加熱することができ、また、冷却水や空気を使用できる。作動パラメータはプロセスのエネルギー効率を最大化するように設置される。ベンゼンはライン１４０を介して引き出され、排気吸収器１０４へと導かれるライン１２４中の低品位油流へ加えられる。ベンゼンは、ライン１２４中のベンゼンの適切な濃度を保ち、その結果、アルキル化装置１２２で適切な選択性があるようにするために、低品位油流へと戻される。アルキル化反応は平衡制御されており、すなわち芳香族化合物対オレフィン比は単一選択性を決定する。ライン１４０中のベンゼンのいくらかは、ライン１８４を介してライン１１０へ、そしてトランスアルキル化装置１１２へと分流され得る。アルキル化装置１２２と同様に、トランスアルキル化装置１１２中のベンゼンの適正な濃度を維持するのが選択性を改善する。新鮮なベンゼンはベンゼン供給源１８０からさまざまな位置で添加することもできる。厳密な位置はユニットの性能にとって重要ではない。

ベンゼン蒸留カラム１３２へと戻ると、ライン１４１はライン１４０中の流れの一部、すなわち液体還流の流れを、蒸留操作を維持するためにベンゼン蒸留カラム１３２の頂部へと運ぶ。ライン１４２は、ベンゼン蒸留カラム１３２の底部からの液体流をリボイラー１４４へと運ぶ。蒸気、そしておそらく液体もいくらかは、ベンゼン蒸留カラム１３２へとライン１４３を介して戻される。この蒸気はベンゼン蒸留カラム１３２の蒸留操作を進める。

ベンゼン蒸留カラム底流の残留部分は、エチルベンゼン、ＰＥＢと、より高い沸点の化合物とからなるが、ライン１４６を介してエチルベンゼン蒸留カラム１４８へと送られる。ライン１４６中の流れに残留するベンゼンの一般的な量は、約１ｐｐｍから約５０００ｐｐｍであり、約５００ｐｐｍが好ましい。

エチルベンゼン蒸留カラム１４８は、エチルベンゼンすなわち最終生成物を、ポリエチルベンゼンから分離する。ライン１５０中のジエチルベンゼン濃度は約１ｐｐｍから約５０ｐｐｍの間で、好ましくは約５ｐｐｍである。ライン１５０を介してエチルベンゼン蒸留カラム１４８から排出される塔頂流出物エチルベンゼン蒸気流は、凝縮器１５２中で液化され、蓄積装置１５４へと送られ、その後、エチルベンゼン生成物としてライン１５６を介して引き出される。凝縮器１５２は水蒸気を生成することができ、またはその他のプロセス流を加熱することができ、また、冷却水や空気を使用できる。

ライン１５７はライン１５６中の流れ、すなわち液体還流の流れの一部分を、蒸留操作を維持するために、エチルベンゼン蒸留カラム１４８の頂部へと運ぶ。ライン１５８は、エチルベンゼン蒸留カラム１４８の底部からの液体流を、リボイラー１６０へと運ぶ。蒸気、そしておそらく液体もいくらかは、エチルベンゼン蒸留カラム１４８へとライン１５９を介して戻される。この蒸気はエチルベンゼン蒸留カラム１４８の蒸留操作を進める。

ライン１６２中のエチルベンゼン蒸留カラム底流は、ＰＥＢと、より高い沸点の化合物とからなるが、より高い沸点化合物（たとえば重流動油）からＰＥＢを分離するためのＰＥＢ蒸留カラム１６４へと送られる。

ＰＥＢ蒸留カラム１６４は、ＰＥＢを重流動油から分離し、一般に重流動油は、テトラエチルベンゼン、ペンタエチルベンゼン、ジフェニルメタン、１，１−ジフェニルエタン、１，２−ジフェニルエタン、ｓｅｃ−ブチルベンゼン、および／またはその他の高沸点芳香族化合物から成り得る。一般に、約５ｗｔ％未満のトリエチルベンゼンが、流動油中に失われる。重流動油はＰＥＢ蒸留カラム底流としてライン１７０を介して引き出される。流動油はさらに熱伝達流体として加工され、あるいは燃料として使用され得る。塔頂ＰＥＢ蒸気は、ライン１７２を介して送られて凝縮器１７４中で液化され、蓄積装置１７６へと送られる。ＰＥＢは、ライン１７８を介して冷却器１７８へと送られ、そこで排気洗浄器１０８へ導かれる前に冷却され、排気洗浄器１０８ではライン１０６からの流れと接触される。凝縮器１７４は蒸気を生成することができ、またはその他のプロセス流を加熱することができ、また、冷却水や空気を使用できる。

ライン１７９は、ライン１７８中の流れ、すなわち液体還流の流れの一部分を、蒸留操作を維持するためにＰＥＢ蒸留カラム１６４の頂部へと運ぶ。ライン１６６は、ＰＥＢ蒸留カラム１６４の底部からの液体流をリボイラー１６８へと運ぶ。蒸気、そしておそらく液体もいくらかは、ＰＥＢ蒸留カラム１６４へとライン１６７を介して戻される。この蒸気はＰＥＢ蒸留カラム１６４の蒸留操作を進める。

本発明は、好ましい実施態様を参照して記述してきたが、本発明の範囲内から離れることなく、さまざまな変化を行うことが可能であり、その要素を均等物によって置換できることが当業者によって理解されるはずである。たとえば、本発明の実施に用いられる化学成分は、少なくとも、使われているオレフィン、アルキル化される芳香族化合物、およびオレフィン供給原料の化学構成に従って、変化し得る。たとえば、エチレンに加え、使用されるオレフィンはプロピレンか、あるいは２から少なくとも２０の炭素原子を有する枝分かれまたは直鎖オレフィンを含む。使用される芳香族化合物は、ベンゼンに加えて、ナフタリン、アントラセン、フェナントレン、およびこれらの誘導体を含み得る。従って、エチルベンゼン、クメン、その他のアルキル芳香族化合物が、本発明のプロセスによって生成され得る。

また、上述の配置のさまざまな構成要素が、その他の既知の、たとえばアルキル化装置、トランスアルキル化装置、吸収器および／または蒸留カラム構成要素と置き換え可能である。加えて、多くのその他の熱交換器、加熱および冷却構成が、現場条件に依存して可能である。たとえば、空気または水の冷却、およびさまざまなレベルの水蒸気生成が、本発明のプロセスで使用され得る。

従って、本発明は、本発明を実施するためにここで開示された特定の実施態様に限定されるものではなく、本発明は、添付の請求項の範囲内に入るすべての実施態様を含むであろうことが、意図されているのである。

アルキル芳香族化合物を生成する好ましいプロセスの概略流れ図である。

Claims (31)

1. アルキル芳香族化合物の製造プロセスであって、
   ａ）吸収区域で希薄オレフィン供給物を、芳香族化合物とアルキル芳香族化合とを含有する低品位油流と接触させて、芳香族化合物と、アルキル芳香族化合物と、オレフィンとを含有するアルキル化反応流を提供し、
   ｂ）アルキル化反応区域でアルキル化反応条件下でステップ（ａ）のアルキル化反応流を反応させて、芳香族化合物とアルキル芳香族化合物とを含有する流出物を提供し、
   ｃ）ステップ（ｂ）の流出物を、ステップ（ａ）の吸収区域へと再循環される低品位油流と、生成物部分とに分離し、
   ｄ）ステップ（ｃ）の生成物部分からアルキル芳香族生成物を回収する、
   ステップを含むことを特徴とするプロセス。
2. 前記芳香族化合物は、ベンゼン、ナフタレン、アントラセン、フェナントレン、およびこれら誘導体から成る群より選択されることを特徴とする請求項１記載のプロセス。
3. 前記オレフィンアルキル化剤は、エチレン、プロピレン、および、２から少なくとも２０の炭素原子を含むその他の枝分かれまたは直鎖オレフィンから成る群より選択されることを特徴とする請求項１記載のプロセス。
4. 前記アルキル芳香族化合物は、アルキルベンゼン、ポリアルキルベンゼン、およびこれらの混合物から成る群より選択されることを特徴とする請求項１記載のプロセス。
5. 前記アルキルベンゼンは、エチルベンゼンおよびクメンから成る群より選択されることを特徴とする請求項４記載のプロセス。
6. 前記ポリアルキルベンゼンは、ジエチルベンゼン、トリエチルベンゼン、より高くエチル化されたベンゼン、およびこれらの混合物から成る群より選択されることを特徴とする請求項４記載のプロセス。
7. 前記希薄オレフィン供給物は、約３モル％から約９５モル％の範囲のオレフィン濃度を有することを特徴とする請求項１記載のプロセス。
8. 前記希薄オレフィン供給物は、約３モル％から約７０モル％の範囲のオレフィン濃度を有することを特徴とする請求項７記載のプロセス。
9. 前記希薄オレフィン供給物は、水素、メタン、エタン、窒素、二酸化炭素、一酸化炭素、ブタン、およびペンタンから成る群より選択される一つまたは複数の不活性低分子量不純物を含むことを特徴とする請求項１記載のプロセス。
10. 前記希薄オレフィン供給物は、少なくとも約５モル％の不活性低分子量不純物濃度を有することを特徴とする請求項９記載のプロセス。
11. 前記希薄オレフィンアルキル化剤は、約３モル％から約７０モル％の範囲のオレフィン濃度を有することを特徴とする請求項１０記載のプロセス。
12. 前記吸収区域は、充填カラム吸収基、トレイ吸収器、および組み合わされたトレイおよび充填カラム吸収器から成る群より選択される吸収器からなることを特徴とする請求項１記載のプロセス。
13. 前記吸収器からの気体状塔頂流出物が排気洗浄器へと移動されることを特徴とする請求項１２記載のプロセス。
14. 前記吸収器は、気相中で作動することを特徴とする請求項１２記載のプロセス。
15. 前記アルキル化反応区域は、アルキル化装置からなることを特徴とする請求項１記載のプロセス。
16. 前記アルキル化装置は、固定層反応器であることを特徴とする請求項１５記載のプロセス。
17. 前記アルキル化装置は、複数の層と、層間にそれぞれ位置する複数のオレフィン入口とを備えることを特徴とする請求項１６記載のプロセス。
18. 前記アルキル化装置は、液相中で作動することを特徴とする請求項１５記載のプロセス。
19. 前記アルキル化装置は、ゼオライトＢＥＡ、ゼオライトＭＷＷ、ゼオライトＹ、モルデナイト触媒、ＭＦＩ触媒、およびフォージャサイト触媒、またはこれらの組み合わせから成る群より選択される触媒を含むことを特徴とする請求項１５記載のプロセス。
20. ステップ（ｃ）の低品位油流は、ステップ（ｂ）の流出物の約５ｗｔ％から約９９ｗｔ％からなることを特徴とする請求項１記載のプロセス。
21. ステップ（ｃ）の低品位油流は、ステップ（ｂ）の流出物の約７５ｗｔ％から約９５ｗｔ％からなることを特徴とする請求項２０記載のプロセス。
22. 回収ステップ（ｄ）が、一つまたは複数の蒸留操作を含むことを特徴とする請求項１記載のプロセス。
23. 未反応芳香族化合物が、第一の蒸留操作において回収され、アルキル芳香族生成物は、第二の蒸留操作において回収されることを特徴とする請求項２２記載のプロセス。
24. 未反応芳香族化合物の少なくとも一部分が低品位油流へと再循環されることを特徴とする請求項２３記載のプロセス。
25. ステップ（ｂ）の流出物もまたポリアルキル芳香族副生成物を含み、このポリアルキル芳香族副生成物は蒸留操作で回収されることを特徴とする請求項１記載のプロセス。
26. 回収されたポリアルキル芳香族副生成物の少なくとも一部分が排気洗浄器へと導かれて、トランスアルキル化装置への移動のためのトランスアルキル化反応流を提供することを特徴とする請求項２５記載のプロセス。
27. 前記トランスアルキル化反応流は、触媒的トランスアルキル化反応条件を受けて、トランスアルキル化反応流における比よりも高い芳香族化合物対ポリアルキル芳香族比を有するトランスアルキル化反応生成物流を形成することを特徴とする請求項２６記載のプロセス。
28. 前記トランスアルキル化反応生成物流は、別々に未反応芳香族化合物とアルキル芳香族化合物とを回収する操作に導かれることを特徴とする請求項２６記載のプロセス。
29. 追加のオレフィンアルキル化剤が、ステップ（ｂ）のアルキル化反応区域に加えられることを特徴とする請求項１記載のプロセス。
30. 前記の追加のオレフィンアルキル化剤は高純度エチレンであることを特徴とする請求項２８記載のプロセス。
31. ステップ（ｃ）は、ステップ（ｂ）のアルキル化生成物流の第一の部分に、ステップ（ａ）の接触区域へアルキル化生成物流の第一の部分を再循環させる前にエタン回収操作を受けさせるさらなるステップを含むことを特徴とする請求項１記載のプロセス。

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