JP2010502637A - 積層触媒床を使用するアルキル化触媒の失活の減少法 - Google Patents
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Abstract
本明細書ではアルキル化触媒の再生を最少化するアルキル化システムおよび方法が考察されている。該アルキル化システムは一般的に、アルキル芳香族炭化水素を含む投入ストリームを受け入れ、該投入ストリームを、その中に配置された第１の予備的アルキル化触媒と接触させて第１の排出ストリームを形成するようになっている予備的アルキル化システムを含む。第１の予備的アルキル化触媒は一般的に、Ｙゼオライトを含む。該システムは更に、第１の排出ストリームを受け入れ、該第１の排出ストリームを、その中に配置された第１のアルキル化触媒およびアルキル化剤と接触させて第２の排出ストリームを形成するようになっている第１のアルキル化システムを含む。
Description
本発明の実施形態は一般的に、芳香族化合物のアルキル化に関する。とりわけ、本発明の実施形態は一般的に、アルキル化触媒の失活の減少に関する。
アルキル化反応は一般的に、第１の芳香族化合物をアルキル化触媒と接触させて第２の芳香族化合物を形成する方法を伴う。不幸にも、アルキル化触媒は一般的に、再生または置き換えのいずれかを要する失活を経験する。幾らかの失活はアルキル化システムへの投入ストリーム中に存在する毒からもたらされる。従って、アルキル化触媒の失活を減少させることができるアルキル化システムを開発する必要がある。
本発明の実施形態はアルキル化システムを含む。アルキル化システムは一般的に、アルキル芳香族炭化水素を含む投入ストリームを受け入れ、そして該投入ストリームを、その中に配置された第１の予備的アルキル化触媒と接触させて第１の排出ストリームを形成するようになっている予備的アルキル化システムを含む。第１の予備的アルキル化触媒は一般的にＹゼオライトを含む。該システムは更に、第１の排出ストリームを受け入れ、そして第１の排出ストリームを、その中に配置された第１のアルキル化触媒およびアルキル化剤と接触させて第２の排出ストリームを形成するようになっている第１のアルキル化システムを含む。
１つの実施形態において、アルキル化システムは更に、第２の予備的アルキル化触媒を含む。
実施形態は更に、アルキル化触媒の再生を最少化する方法を含む。このような方法は一般的に、アルキル芳香族炭化水素およびアルキル化剤を、その中にアルキル化触媒を配置されているアルキル化システムに実質的に連続的に導入し、そして投入ストリームをアルキル化触媒と接触させて排出ストリームを形成する工程を含む。該方法は更に、アルキル化触媒の寿命に実質的に等しい期間にわたり、アルキル化システムから排出ストリームを引き出す工程を含む。更に、該方法は一般的に、アルキル化触媒と接触する前に、投入ストリームを第１の予備的アルキル化触媒と、そして次に第２の予備的アルキル化触媒と接触させる工程を含み、ここで第２の予備的アルキル化触媒がＹゼオライトを含み、そしてここでアルキル化触媒の寿命が、複数の予備的アルキル化触媒と接触させない場合の、同様なアルキル化触媒の寿命より長い。
詳細な説明
序説および定義
ここで詳細な説明をする。添付の請求項はそれぞれ、別々の発明を規定し、それらは侵害の目的上、請求項中に明記された種々の要素または制約に対する同等物を含むものと認められる。文脈に応じて、以下に「本発明」と言及されるものはすべて、場合により、特定の実施形態のみを表すことができる。他の場合には、「本発明」の言及は１項または複数の、しかし必ずしもすべてではない請求項に引用された主題を表すであろう。次に、特
定の実施形態、バージョンおよび実施例を含む本発明をそれぞれ、以下に、より詳細に説明するが、本発明は、これらの実施形態、バージョンまたは実施例に限定はされず、本特許中の情報を利用可能な情報および技術と組み合わせると、当業者に本発明を製造、そして利用させ得るために含まれる。
序説および定義
ここで詳細な説明をする。添付の請求項はそれぞれ、別々の発明を規定し、それらは侵害の目的上、請求項中に明記された種々の要素または制約に対する同等物を含むものと認められる。文脈に応じて、以下に「本発明」と言及されるものはすべて、場合により、特定の実施形態のみを表すことができる。他の場合には、「本発明」の言及は１項または複数の、しかし必ずしもすべてではない請求項に引用された主題を表すであろう。次に、特
定の実施形態、バージョンおよび実施例を含む本発明をそれぞれ、以下に、より詳細に説明するが、本発明は、これらの実施形態、バージョンまたは実施例に限定はされず、本特許中の情報を利用可能な情報および技術と組み合わせると、当業者に本発明を製造、そして利用させ得るために含まれる。
本明細書に使用される種々用語が以下に示される。請求項中に使用される用語が以下に規定されない程度に対しては、当業者が該用語を刊行物および公開特許中に表されるものとして与えてきたもっとも広義な規定を与えられるべきである。更に、本明細書に記載されるすべての化合物は他に特記されない限り、置換されても未置換でもよく、化合物のリストはそれらの誘導体を含む。
用語「活性（ａｃｔｉｖｉｔｙ）」は１組の標準の条件における反応時間当りに工程中に使用される触媒の重量当たりに生成される生成物の重量（例えば、生成物のグラム／触媒のグラム／時間）を表す。
用語「アルキル化」は他の分子に対するアルキル基の添加を表す。
用語「失活触媒」は特定の工程においてもはや有効ではないほど十分に触媒活性を喪失した触媒を表す。このような有効性は個々の工程パラメーターにより決定される。例えば、失活触媒は最初の触媒活性より約１０％〜約９５％、または約１５％〜約９０％、または約２０％〜約８５％、または約２５％〜約８０％、または約３０％〜約７５％低い活性をもつ可能性がある。更に、システムへの触媒の導入から、触媒が失活触媒になる時点までの時間は一般的に触媒寿命（または触媒の寿命）と呼ばれる。
用語「処理（ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）」は、限定的でなく、本明細書ではすべて互換性に使用される、撹拌、混合、粉砕、ブレンドおよびそれらの組み合わせを含む。別記されない限り、処理は１個以上の容器内で起ることができ、このような容器は当業者に知られている。
用語「再循環」はシステムの排出物を、工程内の同一システムまたは他のシステムのいずれかに投入物として復帰させる工程を表す。排出物は例えば、排出物を投入ストリームと合わせるか、またはシステム中に排出物を直接供給することにより、当業者に知られたいずれかの方法でシステムに再循環させることができる。更に、当業者に知られたどんな方法でも、複数の投入ストリーム／再循環ストリームをシステムに供給してもよい。
用語「再生（ｒｅｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ）」は、その活性が許容され得ないレベル／無効なレベルに到達した後に、触媒活性を再生させそして／または触媒を再使用可能にさせる工程を表す。このような再生の例は、例えば、触媒床上に蒸気を通過させる、または炭素残留物を焼き去る工程を含むことができる。
図１はアルキル化／アルキル交換工程１００の１実施形態のスキームブロック図を表す。本図には示されていないが、工程のストリームの流れは、改変が、請求項により規定される本発明の精神に従う限り、ユニットの最適化に基づき改変することができる。例えば、いずれかの頭上留分の少なくとも一部を工程内のいずれかの他のシステムに投入物として再循環してもよく、そして／またはいずれかの工程ストリームを複数の工程ストリーム投入物に分割してもよい。更に、熱交換機のような更なる工程装置を本明細書に記載の工程に使用してもよく、このような使用は一般的に当業者に知られている。更に、以下に、主要な構成部品に関して説明されているが、以下に記載のストリームは当業者に知られたあらゆる更なる構成部品を含んでもよい。
図１Ａに示される工程１００は一般的に、アルキル化システム１０４（例えば、第１のアルキル化システム）に投入ストリーム１０２（例えば、第１の投入ストリーム）を供給する工程を含む。アルキル化システム１０４は一般的に、投入ストリーム１０２をアルキル化触媒と接触させてアルキル化排出ストリーム１０６（例えば、第１の排出ストリーム）を形成するようになっている。投入ストリーム１０２に加えて、アルキル化剤のような更なる投入物を、ライン１０３を介してアルキル化システム１０４に供給してもよい。
アルキル化排出ストリーム１０６の少なくとも一部は分離システム１０７（図１Ｂを参照されたい）に通す。分離システム１０７は一般的に複数の容器を含み、このような容器は排出ストリーム１０６の成分を分割するようになっている。図１Ｂに示されるように、以下に更に詳述される分離システム排出物１２０の少なくとも一部が、分離システム１０７から第２のアルキル化システム１２１（例えば、アルキル交換システム）に、アルキル交換投入物１２０として通される。
アルキル交換投入物１２０に加えて、更なる芳香族化合物のような更なる投入物を、ライン１２２を介して、代りにアルキル交換システムと呼ぶことができる第２のアルキル化システム１２１に供給して、その中に配置されたアルキル交換触媒と接触させ、アルキル交換排出物１２４を形成することができる。
投入ストリーム１０２は一般的に、第１の芳香族化合物を含む。芳香族化合物は置換または未置換芳香族化合物を含んでよい。芳香族化合物上の置換基が存在する場合は、例えばアルキル、アリール、アルカリール、アルコキシ、アリールオキシ、シクロアルキル、ハロゲン化物および／または、アルキル化反応を妨げない他の基から、独立に選択することができる。置換芳香族化合物の例は一般的に、トルエン、キシレン、イソプロピルベンゼン、直鎖プロピルベンゼン、アルファ−メチルナフタレン、エチルベンゼン、メシチレン、ジュレン、シメン、ブチルベンゼン、プソイドクメン、ｏ−ジエチルベンゼン、ｍ−ジエチルベンゼン、ｐ−ジエチルベンゼン、イソアミルベンゼン、イソヘキシルベンゼン、ペンタエチルベンゼン、ペンタメチルベンゼン、１，２，３，４−テトラエチルベンゼン、１，２，３，５−テトラメチルベンゼン、１，２，４−トリエチルベンゼン、１，２，３−トリメチルベンゼン、ｍ−ブチルトルエン、ｐ−ブチルトルエン、３，５−ジエチルトルエン、ｏ−エチルトルエン、ｐ−エチルトルエン、ｍ−プロピルトルエン、４−エチル−ｍ−キシレン、ジメチルナフタレン、エチルナフタレン、２，３−ジメチルアントラセン、９−エチルアントラセン、２−メチルアントラセン、ｏ−メチルアントラセン、９，１０−ジメチルフェナントレンおよび３−メチル−フェナントレンを含む。芳香族化合物の更なる例は、ヘキシルベンゼン、ノニルベンゼン、ドデシルベンゼン、ペンタデシルベンゼン、ヘキシルトルエン、ノニルトルエン、ドデシルトルエンおよびペンタデシルトルエンを含む。
１つの実施形態において、芳香族化合物は例えば、ベンゼン、ナフタレン、アントラセン、ナフタセン、ペリレン、コロネンおよびフェナントレンのような１種又は複数の炭化水素を含む。他の実施形態において、第１の芳香族化合物はベンゼンを含む。ベンゼンは例えば、新鮮なベンゼン源および／または種々の再利用源のような種々の原料から供給することができる。本明細書で使用される用語「新鮮なベンゼン原料」は例えば、少なくとも約９５重量％のベンゼン、少なくとも約９８重量％のベンゼン、または少なくとも約９９重量％のベンゼンを含む原料を表す。
アルキル化剤は例えば、オレフィン（例えば、エチレン、プロピレン、ブテンおよびペンテン）、アルコール（例えば、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノールおよびペンタノール）、アルデヒド（例えば、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、プロピオンアルデヒド、ブチルアルデヒドおよびｎ−バレルアルデヒド）並びに／またはアル
キルハロゲン化物（例えば、塩化メチル、塩化エチル、塩化プロピル、塩化ブチルおよび塩化ペンチル）を含むことができる。１つの実施形態において、アルキル化剤は例えば、エチレン、プロピレン、ブテンおよび／またはぺンテンの混合物のような軽質オレフィンの混合物を含む。他の実施形態において、アルキル化剤はエチレンを含む。
キルハロゲン化物（例えば、塩化メチル、塩化エチル、塩化プロピル、塩化ブチルおよび塩化ペンチル）を含むことができる。１つの実施形態において、アルキル化剤は例えば、エチレン、プロピレン、ブテンおよび／またはぺンテンの混合物のような軽質オレフィンの混合物を含む。他の実施形態において、アルキル化剤はエチレンを含む。
第１の芳香族化合物およびアルキル化剤に加えて、投入ストリーム１０２および／またはライン１０３は更に、例えば、Ｃ７脂肪族化合物および／または非芳香族化合物のような少量の他の化合物（例えば、時々、毒または失活化合物と呼ばれる）を含んでもよい。１つの実施形態において、投入ストリーム１０２は、例えば約３％未満の、または約１％未満の（例えば、約１００ｐｐｂ以下、または約８０ｐｐｂ以下、または約５０ｐｐｂ以下の）このような化合物を含む。
アルキル化システム１０４は一般的に、１種又は複数の反応容器を含む。反応容器は例えば、連続流動反応装置（例えば、固定床、スラーリ床または流動床）を含むことができる。１つの実施形態において、アルキル化システム１０４は複数の多段階反応容器（図示されていない）を含む。複数の多段階反応容器は、例えば、アルキル化触媒を含む操作可能に接続された複数の触媒床（図示されていない）を含むことができる。触媒床の数は一般に、個々の工程パラメーターにより決定されるが、例えば２〜２０の触媒床、または３〜１０の触媒床を含むことができる。
このような反応容器は、対応する相、すなわち、例えば芳香族化合物の相中でアルキル化反応を維持するために十分な反応装置の温度および圧力で操作される、液相、蒸気相、超臨界相または混合相の反応装置であることができる。このような温度および圧力は一般的に、個々の工程パラメーターにより決定される。１つの実施形態において、反応容器中の複数の段階を同一または異なる触媒で、そして同一または異なる温度および空間速度で操作することができる。このような温度および圧力は一般的に、個々の工程パラメーターにより決定される。しかし、液相反応は例えば、約１６０℃〜約２７０℃の温度で、そして約４００ｐｓｉｇ〜約７００ｐｓｉｇの圧力で起ることができる。蒸気相反応は例えば、約３５０℃〜約５００℃の温度、そして約２００ｐｓｉｇ〜約３５５ｐｓｉｇの圧力で起ることができる。
アルキル化触媒は分子ふるい触媒を含むことができる。このような分子ふるい触媒は例えば、ゼオライトベータ、ゼオライトＹ、２５Ｍ−５、ゼオライトＭＣＭ−２２、ゼオライトＭＣＭ−３６、ゼオライトＭＣＭ−４９またはゼオライトＭＣＭ−５６を含むことができる。１つの実施形態において、触媒は例えば、約５〜約２００または約２０〜約１００のシリカ対アルミナモル比（ＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３比として表される）を有するゼオライトベータである。１つの実施形態において、ゼオライトベータは、例えば、Ｎａ２Ｏとして表される約０．２重量％未満、または約０．０２重量％未満の低いナトリウム含量を有することができる。ナトリウム含量は例えばイオン交換によるような、当業者に知られたどんな方法によっても減少させることができる［本明細書に参照することにより引用されている、米国特許第３，３０８，０６９号および第４，６４２，２２６号明細書（ゼオライトベータの形成）、米国特許第４，１８５，０４０号（ゼオライトＹの形成）、米国特許第４，９９２，６０６号（ＭＣＭ−２２の形成）、第５，２５８，５６５号明細書（ＭＣＭ−３６の形成）、国際公開出願第９４／２９２４５号パンフレット（ＭＣＭ−４９の形成）および米国特許第５，４５３，５５４号明細書（ＭＣＭ−５６の形成）を参照されたい］。
１つの特定の実施形態において、アルキル化触媒はセリウム促進ゼオライト触媒のような稀土改質触媒を含む。１つの実施形態において、セリウム促進ゼオライト触媒はセリウム促進ゼオライトベータ触媒である。セリウム促進ゼオライトベータ（例えば、セリウム
ベータ）触媒は当業者に知られたあらゆるゼオライト触媒から形成することができる。例えば、セリウムベータ触媒はセリウムの封入により改質されたゼオライトベータを含むことができる。セリウムでゼオライトベータ触媒を改質するあらゆる方法を使用することができる。例えば、１つの実施形態において、ゼオライトベータは例えば、反応混合物を結晶化し、そしてゼオライトベータを形成するのに十分な時間（例えば、熱水温浸（ｈｙｄｒｏｔｈｅｒｍａｌ ｄｉｇｅｓｔｉｏｎ）により約１日〜数カ月）、アルキル金属ハロゲン化物および有機鋳型形成剤（例えば、ゼオライト構造を形成するために使用される材料）を含む反応混合物を緩和に撹拌することにより形成することができる。アルキル金属ハロゲン化物は例えば、シリカ、アルミナ、ナトリウムまたは他のアルキル金属酸化物を含むことができる。熱水温浸は、例えば、大気圧で水の沸点より僅かに低い温度〜関与温度における水の蒸気圧以上の圧力で約１７０℃までの温度で起ることができる。
ベータ）触媒は当業者に知られたあらゆるゼオライト触媒から形成することができる。例えば、セリウムベータ触媒はセリウムの封入により改質されたゼオライトベータを含むことができる。セリウムでゼオライトベータ触媒を改質するあらゆる方法を使用することができる。例えば、１つの実施形態において、ゼオライトベータは例えば、反応混合物を結晶化し、そしてゼオライトベータを形成するのに十分な時間（例えば、熱水温浸（ｈｙｄｒｏｔｈｅｒｍａｌ ｄｉｇｅｓｔｉｏｎ）により約１日〜数カ月）、アルキル金属ハロゲン化物および有機鋳型形成剤（例えば、ゼオライト構造を形成するために使用される材料）を含む反応混合物を緩和に撹拌することにより形成することができる。アルキル金属ハロゲン化物は例えば、シリカ、アルミナ、ナトリウムまたは他のアルキル金属酸化物を含むことができる。熱水温浸は、例えば、大気圧で水の沸点より僅かに低い温度〜関与温度における水の蒸気圧以上の圧力で約１７０℃までの温度で起ることができる。
セリウム促進ゼオライトベータは例えば、約１０〜約２００、または約５０〜１００のシリカ対アルミナモル比（ＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３比として表される）をもつことができる。
アルキル化触媒は場合により、どんな支持物質にも結合し、その上に支持され、またはそれとともに押し出されることができる。例えば、アルキル化触媒は支持体に結合されて、触媒強度および分解に対する摩耗抵抗を増加させることができる。支持物質は例えば、アルミナ、シリカ、アルミノシリケート、チタンおよび／または粘土を含むことができる。
アルキル化排出物１０６は一般的に、例えば、アルキル化触媒の存在下で、第１の芳香族化合物とアルキル化剤の反応から形成される第２の芳香族化合物を含む。特定の実施形態において、第２の芳香族化合物はエチルベンゼンを含む。
アルキル交換システム１２１は一般的に、その中にアルキル交換触媒を配置されている１個又は複数の反応容器を含む。反応容器は当業者に知られたあらゆる反応容器、反応容器の組み合わせ物および／または反応容器の数（並列または直列のいずれでも）を含むことができる。このような温度および圧力は一般的に、個々の工程パラメーターにより決定される。しかし、液相反応は例えば、約６５℃〜約２９０℃の温度（例えば、第１の芳香族化合物の臨界温度）そして約８００ｐｓｉｇ以下の圧力で起ることができる。蒸気相反応は例えば、約３５０℃〜約５００℃の温度で、約２００ｐｓｉｇ〜約５００ｐｓｉｇの圧力で起ることができる。
アルキル交換排出物１２４は一般に、例えば第２の芳香族化合物を含む。以前に記載したようにアルキル交換排出物１２４のような工程ストリームはいずれも、あらゆる適当な目的に使用してもよく、または、例えば分離システム１０７のようなシステム１００の他の部分への投入物として再循環して戻すことができる。
アルキル交換触媒は分子ふるい触媒を含むことができ、例えばアルキル化触媒と同様な触媒でも異なる触媒でもよい。このような分子ふるい触媒は例えば、ゼオライトベータ、ゼオライトＹ、ゼオライトＭＣＭ−２２、ゼオライトＭＣＭ−３６、ゼオライトＭＣＭ−４９またはゼオライトＭＣＭ−５６を含むことができる。
特定の実施形態において、第１の芳香族化合物はベンゼンを含み、第１のアルキル化剤はエチレンを含む。１つの実施形態において、アルキル化システム１０４に投入するベンゼン対エチレンのモル比は例えば、約１：１〜約３０：１、または約１：１〜約２０：１、または約５：１〜約１５：１、であってもよく、そして空間速度は例えば、約２〜約１０であってもよい。
特定の実施形態において、分離システム（または生成物回収）１０７は当業者に知られた条件で操作される３種の分離区域（図１Ｂに示される）を含む。第１の分離区域１０８は芳香族化合物の分離のための、当業者に知られたどんな方法または方法の組み合わせ物をも含むことができる。例えば、第１の分離区域１０８は直列または並列のいずれかの、１個または複数の蒸留管（図示されていない）を含むことができる。このような管の数は、例えばそこを通過するアルキル化排出物１０６の容量に左右されることができる。
第１の管１０８からの頭上留分１１０は一般的に、例えばベンゼンのような第１の芳香族化合物を含む。第１の分離区域１０８からの底部留分１１２は一般的に、例えば、エチルベンゼンのような第２の芳香族化合物を含む。底部留分１１２は更に、更なる成分を含み、それが、以下に更に考察される第２の分離区域１１４および第３の分離区域１１５において更なる分離を受けることができる。
第２の分離区域１１４は、当業者に知られたあらゆる工程、例えば直列または並列のいずれかの、１個または複数の蒸留管（図示されていない）を含むことができる。第２の分離区域１１４からの頭上留分１１６は一般的に、例えばスチレンの生産のような、あらゆる適当な目的のために回収され、使用されることができる、エチルベンゼンのような第２の芳香族化合物を含む。第２の分離区域１１４からの底部留分１１８は一般的に、例えばポリエチルベンゼン、クメンおよび／またはブチルベンゼンのような、より重質の芳香族化合物を含み、それは第３の分離区域１１５において更なる分離を受けることができる。
第３の分離区域１１５は一般的に、当業者に知られたあらゆる方法、例えば、直列または並列のいずれかの、１個または複数の蒸留管（図示されていない）を含む。特定の実施形態においては、第３の分離区域１１５からの頭上留分１２０は、例えばジエチルベンゼンおよび液相のトリエチルベンゼンを含むことができる。底部留分１１９（例えば、重質の成分）は更なる処理および回収（図示されていない）のために第３の分離区域１１５から回収することができる。
残念なことには、アルキル化およびアルキル交換触媒は一般的に、投入ストリームと接触すると、失活を経験する。失活は多数の因子から起る。これらの因子の１つは、天然に存在するかまたは以前の処理の結果のいずれかの、不純物を含む窒素、硫黄および／または酸素のような投入ストリーム１０２中に存在する毒が、アルキル化触媒の活性を減少させる可能性がある点である。
従って、本発明の実施形態は一般的に、投入ストリーム１０２を予備的アルキル化触媒と接触させる工程を含む。１つの特定の実施形態において、予備的アルキル化触媒はＹゼオライトアルキル化触媒を含んだ。
このような接触は当業者に知られたどんな方法でも起ることができる。例えば、投入ストリーム１０２は１個または複数の反応区域で予備的アルキル化触媒と接触することができる。複数の反応区域が使用される場合は、少なくともアルキル化システムに近位の反応区域がＹゼオライトアルキル化触媒を含む。更に、複数の反応区域は例えば、約２〜約２０個、または約３〜約１５、または約４〜約１０個の反応区域を含むことができる。
１つの特定の実施形態において、アルキル化システム／アルキル交換システム１００は更に予備的アルキル化システム２００を含む。予備的アルキル化投入ストリーム２０２は、例えば、投入ストリーム１０２中の毒のレベルを減少させるために、アルキル化システム１０４中に投入する前に、予備的アルキル化システム２００を通すことができる。１つの実施形態において、毒のレベルは例えば、少なくとも１０％だけ、または少なくとも２
０％、または少なくとも３０％、または少なくとも４０％、または少なくとも５０％だけ減少される。
０％、または少なくとも３０％、または少なくとも４０％、または少なくとも５０％だけ減少される。
予備的アルキル化システム２００は例えば外界条件またはアルキル化条件に維持することができる。例えば、予備的アルキル化システム２００は液相および／または蒸気相条件下で操作することができる。例えば、予備的アルキル化システム２００は約２０℃〜約２７０℃の温度、そして約６７５ｋＰａ〜約８３００ｋＰａの圧力で操作することができる。
予備的アルキル化システム２００は一般的に、その中に配置された予備的アルキル化触媒を含む。アルキル化触媒、アルキル交換触媒および／または予備的触媒は同一でも異なってもよい。
予備的アルキル化投入物２０２中に存在する毒のレベルの結果として、予備的アルキル化システム２００中の予備的触媒は典型的には急速に失活したので、頻回の再生および／または交換を必要とする。例えば、予備的触媒はアルキル化触媒より急速に失活を経験する可能性がある（例えば、約２倍〜約１．５倍頻回に）。以前のシステムは一般的に、犠牲的システムとして予備的アルキル化システム２００を使用し、それによりアルキル化システム１０４中でアルキル化触媒と接触する毒の量を減少させた。
１つの実施形態において、予備的アルキル化システム２００はその中にＹゼオライト触媒を配置されている単一の反応区域を含む。しかし、本発明の１種又は複数の実施形態はその中に配置された複数の予備的アルキル化触媒を含むことができる。例えば、予備的アルキル化システムは、各反応区域がその中に予備的アルキル化触媒を配置されている複数の反応区域を含むことができる。図２を参照されたい。
複数の反応区域は一般的に、少なくとも第１の反応区域Ａおよび第２の反応区域Ｂを含む。第１の反応区域Ａは第１の予備的アルキル化触媒を含む。第１の予備的アルキル化触媒は当業者に知られたあらゆる予備的アルキル化触媒を含む。例えば、第１の予備的アルキル化触媒は例えば、ＭＣＭ−２２、ＰＳＨ−３、ＳＳＺ−２５、ＥＲＢ−１、ＩＴＱ−１、ＩＴＱ−２、ＭＣＭ−３６、ＭＣＭ−４９、ＭＣＭ−５６またはそれらの組み合わせ物のような分子ふるいを含むことができる。
あるいはまた、第１の予備的アルキル化触媒は例えば、ＺＳＭ−５、ＺＳＭ−１１、ＺＳＭ−１２、ＺＳＭ−２２、ＺＳＭ−２３、ＺＳＭ−３５およびＺＳＭ−４８を含む約２〜約１２の拘束インデックス（Ｃｏｎｓｔｒａｉｎｔ Ｉｎｄｅｘ）（米国特許第４，０１６，２１８号明細書に規定されたような）を有する中程度の孔の分子ふるい触媒を含むことができる。
第２の反応区域Ｂは第２の予備的アルキル化触媒を含む。第２の予備的アルキル化触媒はＹゼオライトアルキル化触媒を含む。１つの限定はしない実施形態において、Ｙゼオライトアルキル化触媒は例えば、約５００ｍ２／ｇ〜約７００ｍ２／ｇ、または約５５０ｍ２／ｇ〜約６５０ｍ２／ｇの表面積を有するＹゼオライトを含む。Ｙゼオライトアルキル化触媒は更に、例えば、約２３Å〜約２６Å、または約２３Å〜約２４Åの平均単位格子サイズをもつことができる。
第１および第２の各触媒の配列よび工程ストリームの流れの方向は、工程のストリーム中の物質が第２の触媒の前に第１の触媒と接触するようなものである。
他の実施形態において、複数の反応区域は一般的に、少なくとも３種の反応区域（Ａ１
、Ａ２およびＢ）を含む。このような実施形態において、区域Ａ１および区域Ｂは第２の予備的アルキル化触媒を含み、他方区域Ａ２は第１の予備的アルキル化触媒を含む。
、Ａ２およびＢ）を含む。このような実施形態において、区域Ａ１および区域Ｂは第２の予備的アルキル化触媒を含み、他方区域Ａ２は第１の予備的アルキル化触媒を含む。
このような実施形態において、第２の触媒の総量は例えば、区域Ａ１と区域Ｂ間に等分することができる。他の実施形態において、第２の触媒の量は区域Ａ１と区域Ｂが種々の量の第２の触媒を含むように分割することができる。例えば、区域Ａ１は第２の触媒の１／３を含み、他方区域Ｂは第２の触媒の２／３を含むことができ、または区域Ａ１は第２の触媒の１／４を含み、他方区域Ｂは第２の触媒の３／４を含むことができる（または反対も可能）。
本明細書には単一種類の第２の触媒に関して説明されたが、複数の同一または異なるＹゼオライト触媒を複数の反応区域内に使用することができることが推定される。
１つの実施形態において、第１の触媒は例えば、予備的アルキル化システム２００中に存在する触媒物質の約５０重量％〜９５重量％、または約５５重量％〜約９０重量％、または約６０重量％〜約８５重量％、または約６５重量％〜約８０重量％、または約７０重量％〜約７５重量％を含んでなることができる。積層床中に使用される第１の触媒の正確な量は因子数に左右されるであろう。例えば、投入ストリームが比較的高レベルの触媒毒を含み、そして／または重質成分のレベルが高すぎる時は、触媒物質の大部分が第１の触媒である予備的アルキル化システムを設計することが望ましいかも知れない。
あるいはまた、本発明の実施形態はアルキル化システム１００内で、投入ストリーム１０２を第２の予備的アルキル化触媒と接触させる工程を含むことができる。
予期せぬことには、本明細書に記載の実施形態が増加したアルキル化触媒活性をもたらすことが発見された。
しかし、再生は当業者に知られたどんな再生法を含んでもよいが、システム内のあらゆる触媒の再生が望ましい時には、該再生処理は一般的に、高温における失活触媒を処理する工程を含む。
反応装置をオフラインにするとその中に配置された触媒をパージすることができる。オフストリームの反応装置のパージは、オフラインの反応装置中の触媒を、例えば、いずれかの適当な不活性ガス（例えば、窒素）を含んでもよいパージストリームと接触させることにより実施することができる。オフストリームの反応装置のパージ条件は一般に、個々の工程パラメーターにより決定され、一般的に当業者に知られている。
次に触媒を再生させることができる。再生条件は、触媒を少なくとも一部再活性化させるために有効などんな条件でもよく、一般的に当業者に知られている。例えば、再生は例えばパージ温度または反応温度より約５０℃〜約４００℃高い再生温度のような一定の温度または一連の温度に触媒を加熱する工程を含んでもよい。
１つの、特定の、限定はしない実施形態において、アルキル化触媒は、約０．５％の酸素含量を有する排出ストリームを提供するのに十分な時間、例えば、窒素および約２％の酸素を含むガスとともに第１の温度［例えば、７００°Ｆ（３７１℃）］に加熱される。次に触媒を約２．０％の酸素を含む排出ストリームを提供するのに十分な時間、第２の温度に加熱することができる。第２の温度は例えば第１の温度より約５０°Ｆ（１０℃）高いことができる。第２の温度は一般的に、例えば、約９５０°Ｆ（５１０℃）以下である。触媒を更に例えば、一定の期間、第２の温度に、または第２の温度より上の第３の温度に維持することができる。
１つの実施形態において、第１の反応区域Ａ１は一般的に、触媒再生中に第２の触媒区域Ａ２を保護するようになっている。
次に、触媒の再生時に、触媒を例えばアルキル化およびアルキル交換のために再使用することができる。
以上は本発明の実施形態を対象にしているが、本発明の他の、更なる実施形態をその基本的範囲から逸脱せずに改変することができ、その範囲は以下の請求項により決定される。
Claims (19)
- 投入ストリームを受けいれ、該投入ストリームを、その中に配置されたゼオライトＹを含んでなる第１の予備的アルキル化触媒と接触させて第１の排出ストリームを形成するようになっており、ここで該投入ストリームがアルキル芳香族炭化水素を含んでなる、予備的アルキル化システム並びに
第１の排出ストリームを受け入れ、該第１の排出ストリームを、その中に配置された第１のアルキル化触媒およびアルキル化剤と接触させて第２の排出ストリームを形成するようになっている第１のアルキル化システム、
を含んでなるアルキル化システム。 - 予備的アルキル化システムが更に第２の予備的アルキル化触媒を含んでなる、請求項１のシステム。
- 投入ストリームが、第１のアルキル化触媒と接触している投入ストリームの近位のＹゼオライトと接触するように、第１および第２の予備的アルキル化触媒が予備的アルキル化システム内に配列されている、請求項２のシステム。
- アルキル芳香族炭化水素がベンゼンを含んでなる、請求項１のシステム。
- アルキル化剤がエチレンを含んでなり、そして第２の排出ストリームがエチルベンゼンを含んでなる、請求項４のシステム。
- 第１の排出ストリームが約１００ｐｐｂ以下の触媒毒を含んでなる、請求項１のシステム。
- 第１の排出ストリームが約５０ｐｐｂ以下の触媒毒を含んでなる、請求項１のシステム。
- 第１の排出ストリームが第２のレベルの触媒毒を含んでなり、投入ストリームが第１のレベルの触媒毒を含んでなり、そして第２のレベルが第１のレベルより低い、請求項１のシステム。
- 第２のレベルが第１のレベルより少なくとも２０％低い、請求項８のシステム。
- 第１のアルキル化触媒がセリウム促進ゼオライトベータ触媒を含んでなる、請求項１のシステム。
- アルキル芳香族炭化水素を含んでなる投入ストリームを受け入れ、該投入ストリームを、第２の予備的アルキル化触媒と接触させる前に第１の予備的アルキル化触媒と接触させて第１の排出ストリームを形成するようになっており、ここで第２の予備的アルキル化触媒がＹゼオライトを含んでなる、予備的アルキル化システム並びに
第１の排出ストリームを受け入れ、該第１の排出ストリームを、その中に配置された第１のアルキル化触媒およびアルキル化剤と接触させて第２の排出ストリームを形成するようになっている第１のアルキル化システム、
を含んでなるアルキル化システム。 - 第１の予備的アルキル化触媒がＭＣＭ−２２、ＭＣＭ−４９およびそれらの組み合わせ物から選択される、請求項１１のアルキル化システム。
- 予備的アルキル化システムが、第１の予備的アルキル化触媒との接触の前に、更に、投入ストリームを第２の予備的アルキル化触媒と接触させるようになっている、請求項１２のアルキル化システム。
- アルキル芳香族炭化水素がベンゼンを含んでなる、請求項１１のシステム。
- アルキル化剤がエチレンを含んでなり、そして第２の排出ストリームがエチルベンゼンを含んでなる、請求項１４のシステム。
- 第１の排出ストリームが約１００ｐｐｂ以下の触媒毒を含んでなる、請求項１１のシステム。
- 第１の排出ストリームが約５０ｐｐｂ以下の触媒毒を含んでなる、請求項１１のシステム。
- 第１のアルキル化触媒がセリウム促進ゼオライトベータ触媒を含んでなる、請求項１１のシステム。
- アルキル化触媒との接触の前に、アルキル芳香族炭化水素を、第１の予備的アルキル化触媒、次にＹゼオライトを含んでなる第２の予備的アルキル化触媒と接触させ、
アルキル化剤の存在下でアルキル芳香族炭化水素をアルキル化触媒と実質的に連続的に接触させて排出ストリームを形成し、そして
アルキル化触媒の寿命に実質的に等しい期間にわたりアルキル化システムから排出ストリームを引き出す（ここで、アルキル化触媒の寿命は第１および第２の予備的アルキル化触媒と接触しない場合の同様なアルキル化触媒の寿命より長い）工程、
を含んでなる、アルキル化触媒の再生を最少化する方法。
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