KR20080081280A - 액상 알킬화 시스템 - Google Patents

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KR20080081280A
KR20080081280A KR1020087014618A KR20087014618A KR20080081280A KR 20080081280 A KR20080081280 A KR 20080081280A KR 1020087014618 A KR1020087014618 A KR 1020087014618A KR 20087014618 A KR20087014618 A KR 20087014618A KR 20080081280 A KR20080081280 A KR 20080081280A
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catalyst
aromatic compound
liquid phase
reaction
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KR1020087014618A
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제임스 알. 버틀러
케빈 피. 켈리
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피나 테크놀러지, 인코포레이티드
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Abstract

알킬화 시스템과 알킬화 및 재생 방법이 일반적으로 본원에 기재되어 있다. 예를 들면, 발명의 양태들은 일반적으로 알킬화 시스템을 포함하고, 이러한 알킬화 시스템은 다수의 반응 용기를 포함하며, 각각의 반응 용기는 적어도 알킬화 투입 스트림의 일부분을 수용하도록 조절되고 당해 알킬화 투입 스트림의 부분을 알킬화 촉매와 접촉시켜 제2 방향족 화합물을 형성시키며, 반응 용기는 액상 알킬화를 위해 조절된다. 투입 스트림은 일반적으로 제1 방향족 화합물을 포함하고, 제2 투입 스트림은 일반적으로 제2 방향족 화합물을 포함한다.
알킬화 시스템, 알킬화 방법, 재생 방법, 알킬화 촉매, 액상 알킬화

Description

액상 알킬화 시스템{LIQUID PHASE ALKYLATION SYSTEM}
본 발명의 양태들은 일반적으로 방향족 화합물의 알킬화에 관한 것이다.
알킬화 반응은 일반적으로 제1 방향족 화합물을 알킬화 촉매와 접촉시켜 제2 방향족 화합물을 형성하는 것을 포함한다. 다양한 상 조건이 알킬화 공정에 사용될 수 있지만, 액상 조건은 알킬화 반응기로부터 목적하지 않은 부산물의 수율을 최소화할 수 있다. 불행하게도, 액상 반응 시스템은 일반적으로 촉매 재생 및 유지에 있어서 제한된 선택사항을 갖는다. 예를 들면, 알킬화 시스템을 탈수소화 공정과 함께 사용하는 경우, 알킬화 시스템의 보수는 탈수소화 시스템의 보수 기간으로 제한될 수 있다(예를 들면, 3년 단위로 보수).
불행하게도, 알킬화 촉매계는 일반적으로 재생 또는 대체를 요하는 불활성화를 경험한다. 추가로, 알킬화 공정은 일반적으로 주기적인 보수를 요한다. 두 상황 모두 일반적으로 액상 알킬화 공정의 중단을 야기한다.
따라서, 최소 중단을 야기하는 일상적인 보수에 적합하게 조절된 시스템을 제공하면서 촉매 소모를 감소시킬 수 있는 알킬화 시스템을 개발할 필요성이 존재한다.
[개요]
본 발명의 양태들은 일반적으로 알킬화 시스템과 알킬화 및 재생 방법을 포함한다. 예를 들면, 본 발명의 양태들은 일반적으로 알킬화 시스템을 포함하고, 이러한 알킬화 시스템은 다수의 반응 용기를 포함하고, 각각의 반응 용기는 적어도 알킬화 투입 스트림(alkylation input stream)의 일부분을 수용하도록 조절되고 당해 알킬화 투입 스트림의 일부분과 알킬화 촉매를 접촉시켜 제2 방향족 화합물을 형성시키고, 당해 반응 용기는 액상 알킬화에 적합하게 조절된다. 투입 스트림은 일반적으로 제1 방향족 화합물을 포함하고, 제2 투입 스트림은 일반적으로 제2 방향족 화합물을 포함한다.
다른 양태에 있어서, 알킬화 시스템은 액상 조건하에 다수의 투입 스트림을 동시에 알킬화하도록 조절된 알킬화 시스템을 포함하고, 당해 투입 스트림은 방향족 화합물을 포함한다.
또 다른 양태는 일반적으로 알킬화 방법을 포함한다. 알킬화 방법은 일반적으로 다수의 투입 스트림을 알킬화 시스템 속에 배치된 알킬화 촉매와 접촉시켜 산출 스트림(output stream)을 형성시킴을 포함하고, 당해 투입 스트림은 제1 방향족 화합물과 알킬화제를 포함하고, 산출 스트림은 제2 방향족 화합물을 포함하며, 제1 방향족 화합물은 알킬화 시스템 전체에 걸쳐 액상으로 유지된다.
본 발명의 양태들은 재생 방법을 추가로 포함한다. 재생 방법은 일반적으로 재생 전에 알킬화 시스템 속에 배치된 제1 알킬화 촉매를 재생시키는 동시에, 투입 스트림과 제2 알킬화 촉매를 반응시켜 알킬화 시스템 속에서 산출 스트림을 형성시킴을 포함하고, 반응은 액상으로 수행된다.
도 1은 알킬화/트랜스알킬화 공정을 예시한다.
도 2는 알킬화 공정의 한 양태를 예시한다.
도 3은 알킬화 반응 용기의 한 양태를 예시한다.
도입 및 정의
이제 상세한 설명이 제공될 것이다. 첨부된 청구의 범위는 각각 개별 발명을 한정하고, 침해 목적으로 이는 청구의 범위에 명시된 다양한 성분 또는 한정에 대한 등가물을 포함하는 것으로 인지된다. 문맥에 따라서, 아래에서 "발명"이라고 언급하는 것은 모두 일부 경우에 몇몇 특정 양태만을 의미할 수 있다. 다른 경우, "발명"이라고 하면 하나 이상이지만 반드시 모두는 아닌 청구의 범위에 기재된 주제를 언급하는 것으로 인지될 것이다. 이제 아래에서 본 특허의 정보를 이용가능한 정보 및 기술과 결합하는 경우에 당업자가 발명을 이루고 사용할 수 있도록 하기 위해 포함된 특정 양태, 양상 및 예를 포함하는 각각의 발명을 보다 상세히 설명하겠지만, 발명들은 이들 양태, 양상 또는 예에 한정되지 않는다.
본원에 사용된 다양한 용어를 아래에 제시한다. 청구항에 사용된 용어가 아래에서 정의되지 않을 정도로 당업자가 당해 용어를 인쇄된 발행물 및 허여된 특허에 반영된 바와 같이 제공한 가장 광범위한 정의가 제공되어야 한다. 또한, 달리 명시되지 않는 한, 본원에 기재된 모든 화합물은 치환되거나 치환되지 않을 수 있고, 화합물의 목록은 이의 유도체를 포함한다.
용어 "활성"은 표준 세트의 조건에서 반응 시간당 공정에 사용된 촉매의 중량당 생성된 생성물의 중량(예: 생성물 g/촉매 g/시)을 의미한다.
용어 "전환율"은 전환된 투입물의 백분율을 의미한다.
용어 "불활성화된 촉매"는 충분한 촉매 활성을 상실하여 명시된 공정에서 더 이상 유효하지 않은 촉매를 의미한다.
용어 "재순환"은 공정에서 시스템의 산출물을 투입물로서 동일한 시스템 또는 또 다른 시스템으로 반송시키는 것을 의미한다. 산출물은 당업자에게 알려진 임의의 방식으로, 예를 들면, 산출물을 투입 스트림과 합하거나 산출물을 시스템으로 직접 공급함으로써 시스템으로 재순환시킬 수 있다. 또한, 다수의 투입 스트림이 당업자에게 알려진 임의의 방식으로 시스템으로 공급될 수 있다.
용어 "재생된 촉매"는 충분한 활성을 재수득하여 명시된 공정에서 유효한 촉매를 의미한다. 이러한 효율은 개별 공정 파라미터에 의해 측정된다.
용어 "재생"은 촉매 활성이 허용되지 않는 수준에 도달한 후 촉매 활성을 보충하고/하거나 촉매를 재사용 가능하도록 하는 공정을 의미한다. 이러한 재생의 예로는 증기를 촉매 층(catalyst bed) 위로 통과시키거나 탄소 잔류물을 연소시키는 것을 포함할 수 있다.
본 발명의 양태들은 일반적으로 제1 방향족 화합물을 액상 알킬화시켜 제2 방향족 화합물을 형성시키도록 조절된 다수의 반응 용기를 포함하는 알킬화 시스템에 관한 것이다.
도 1은 알킬화/트랜스알킬화 공정(100)의 한 양태의 개략적인 블록도를 예시한다. 당해 공정(100)은 일반적으로 투입 스트림(102)을 알킬화 시스템(104)으로 공급함을 포함한다. 알킬화 시스템(104)은 일반적으로 투입 스트림(102)을 알킬화 촉매와 접촉시켜 알킬화 산출 스트림(106)을 형성시키도록 조절된다.
알킬화 산출 스트림(106)의 적어도 일부분은 제1 분리 시스템(108)을 통과한다. 상부 분획(overhead fraction)이 일반적으로 라인(110)을 통해 제1 분리 시스템(108)으로부터 회수되는 한편, 하부 분획(bottoms fraction)의 적어도 일부분은 라인(112)을 통해 제2 분리 시스템(114)을 통과한다.
상부 분획은 일반적으로 라인(116)을 거쳐 제2 분리 시스템(114)으로부터 회수되는 한편, 하부 분획의 적어도 일부분은 라인(118)을 거쳐 제3 분리 시스템(115)을 통과한다. 하부 분획은 일반적으로 라인(119)을 거쳐 제3 분리 시스템(115)으로부터 회수되는 한편, 상부 분획의 적어도 일부분은 라인(120)을 거쳐 트랜스알킬화 시스템(121)을 통과한다. 상부 분획(120) 이외에, 추가의 방향족 화합물과 같은 추가의 투입물을 라인(122)을 거쳐 트랜스알킬화 시스템(121)으로 공급하여 트랜스알킬화 촉매와 접촉시킴으로써 트랜스알킬화 산출물(124)을 형성시킬 수 있다.
본 명세서에 도시되어 있지는 않지만, 공정 스트림 유동은 변형이 청구의 범위에 의해 한정되는 본 발명의 취지에 부합하는 한, 유닛 최적화에 근거하여 변형될 수 있다. 예를 들면, 임의의 상부 분획의 적어도 일부분을 공정 내의 임의의 다른 시스템으로 투입물로서 재순환시킬 수 있다. 또한, 열 교환기와 같은 추가의 공정 장치를 본원에 기재된 공정 전체에 걸쳐 사용할 수 있고, 이러한 배치는 당업자에게 일반적으로 공지되어 있다.
또한, 주요 성분면에서 아래서 설명하겠지만, 아래에 기재한 스트림은 당업자에게 알려진 임의의 추가 성분을 포함할 수 있다.
투입 스트림(102)은 일반적으로 방향족 화합물과 알킬화제를 포함한다. 방향족 화합물은 치환되거나 치환되지 않은 방향족 화합물을 포함할 수 있다. 존재하는 경우, 방향족 화합물 상의 치환체는, 예를 들면, 알킬화 반응을 저해하지 않는, 알킬, 아릴, 알크아릴, 알콕시, 아릴옥시, 사이클로알킬, 할라이드 및/또는 기타 그룹으로부터 독립적으로 선택될 수 있다. 치환된 방향족 화합물의 예로는 일반적으로 톨루엔, 크실렌, 이소프로필벤젠, 노말 프로필벤젠, 알파-메틸나프탈렌, 에틸벤젠, 메시틸렌, 듀렌, 시멘, 부틸벤젠, 슈도쿠멘, o-디에틸벤젠, m-디에틸벤젠, p-디에틸벤젠, 이소아밀벤젠, 이소헥실벤젠, 펜타에틸벤젠, 펜타메틸벤젠, 1,2,3,4-테트라에틸벤젠, 1,2,3,5-테트라메틸벤젠, 1,2,4-트리에틸벤젠, 1,2,3-트리메틸벤젠, m-부틸톨루엔, p-부틸톨루엔, 3,5-디에틸톨루엔, o-에틸톨루엔, p-에틸톨루엔, m-프로필톨루엔, 4-에틸-m-크실렌, 디메틸나프탈렌, 에틸나프탈렌, 2,3-디메틸안트라센, 9-에틸안트라센, 2-메틸안트라센, o-메틸안트라센, 9,10-디메틸페난트렌 및 3-메틸-페난트렌이 있다. 방향족 화합물의 추가 예로는 헥실벤젠, 노닐벤젠, 도데실벤젠, 펜타데실벤젠, 헥실톨루엔, 노닐톨루엔, 도데실톨루엔 및 펜타데실톨루엔이 있다. 또 다른 양태에 있어서, 방향족 화합물은 벤젠, 나프탈렌, 안트라센, 나프타센, 페릴렌, 코로넨 및 페난트렌과 같은 탄화수소를 포함한다.
알킬화제는 올레핀(예: 에틸렌, 프로필렌, 부텐 및 펜텐), 알콜(예: 메탄올, 에탄올, 프로판올, 부탄올 및 펜탄올), 알데히드(예: 포름알데히드, 아세트알데히드, 프로피온알데히드, 부티르알데히드 및 n-발레르알데히드) 및/또는 알킬 할라이드(예: 메틸 클로라이드, 에틸 클로라이드, 프로필 클로라이드, 부틸 클로라이드 및 펜틸 클로라이드)를 포함할 수 있다. 하나의 양태에 있어서, 알킬화제는 경질 올레핀(light olefin)의 혼합물, 예를 들면, 에틸렌, 프로필렌, 부텐 및/또는 펜텐의 혼합물을 포함한다.
투입 스트림(102)은 방향족 화합물 및 알킬화제 이외에 C7 지방족 화합물 및/또는 비방향족 화합물과 같은 기타 화합물(예를 들면, 종종 활성 억제제(poison) 또는 불활성 화합물이라고 한다)을 미량으로 추가로 포함할 수 있다. 하나의 양태에 있어서, 투입 스트림(102)은 이러한 화합물을 약 3% 이하 또는 약 1% 이하로 포함한다.
알킬화 시스템(104)은 일반적으로 다수의 다단계 반응 용기를 포함하고, 이러한 용기의 한 양태를 도 2에 도시한다. 하나의 양태에 있어서, 다수의 다단계 반응 용기는 다수의 작동 가능하게 연결된 촉매층을 포함하고, 이러한 촉매층은 알킬화 촉매(도시되지 않음)를 함유한다. 이러한 반응 용기는 일반적으로 알킬화 반응을 액상으로 유지하기에 충분한, 즉 방향족 화합물이 액상인 반응기 온도 및 압력에서 작동하는 액상 반응기이다. 이러한 온도 및 압력은 일반적으로 개별 공정 파라미터에 의해 결정된다. 예를 들면, 반응 용기 온도는 약 300℉ 내지 약 650℉ 또는 약 400℉ 내지 약 520℉일 수 있다. 반응 용기 압력은 약 3000psig 이하 또는 약 1000psig 이하일 수 있다.
하나의 양태에 있어서, 알킬화 시스템(104) 내의 반응 용기의 공간 속도는 알킬화제 공급물을 기준으로 하여 시간당 액체 공간 속도(LHSV)가 약 10 내지 약 200, 약 50 내지 100 또는 약 65 내지 85이다.
알킬화 산출물(106)은 일반적으로, 예를 들면, 제2 방향족 화합물을 포함한다.
제1 분리 시스템(108)은 방향족 화합물을 분리하기 위해서 당업자에게 알려진 임의의 공정 또는 공정들의 조합을 포함할 수 있다. 예를 들면, 제1 분리 시스템(108)은 하나 이상의 증류 칼럼(도시되지 않음)을 직렬 또는 병렬로 포함할 수 있다. 이러한 칼럼의 수는, 예를 들면, 칼럼을 통과하는 알킬화 산출물(106)의 용적에 좌우될 수 있다.
제1 분리 시스템(108)으로부터의 상부 분획(110)은 일반적으로 제1 방향족 화합물을 포함한다.
제2 분리 시스템(114)은 당업자에게 알려진 임의의 공정, 예를 들면, 하나 이상의 증류 칼럼(도시되지 않음)을 직렬 또는 병렬로 포함할 수 있다.
제2 분리 시스템(114)으로부터의 상부 분획(116)은 일반적으로, 예를 들면, 스티렌의 제조와 같은 임의의 적합한 목적으로 회수되고 사용될 수 있는 에틸벤젠과 같은 제2 방향족 화합물을 포함한다.
제2 분리 시스템(114)으로부터의 하부 분획(118)은 일반적으로, 예를 들면, 폴리에틸벤젠, 쿠멘 및/또는 부틸벤젠과 같은 중질의 방향족 화합물을 포함한다.
제3 분리 시스템(115)은 일반적으로 당업자에게 알려진 임의의 공정, 예를 들면, 하나 이상의 증류 칼럼(도시되지 않음)을 직렬 또는 병렬로 포함한다.
특정 양태에 있어서, 제3 분리 시스템(115)으로부터의 상부 분획(120)은, 예를 들면, 디에틸벤젠 및 액상 트리에틸벤젠을 포함할 수 있다. 하부 분획(119)(예: 중량물)은 추가의 가공 및 회수를 위해서 제3 분리 시스템(115)으로부터 회수될 수 있다(도시되지 않음).
트랜스알킬화 시스템(121)은 일반적으로 트랜스알킬화 촉매가 내부에 배치된 하나 이상의 반응 용기를 포함한다. 당해 반응 용기는 당업자에게 알려진 임의의 반응 용기, 반응 용기들의 조합 및/또는 다수의 반응 용기(병렬 또는 직렬)를 포함할 수 있다.
트랜스알킬화 산출물(124)은 일반적으로, 예를 들면, 제2 방향족 화합물을 포함한다.
하나의 양태에 있어서, 트랜스알킬화 시스템(121)은 액상 조건하에 작동된다. 예를 들면, 트랜스알킬화 시스템(121)은 약 65℃ 내지 약 290℃의 온도 및 약 600psig 이하의 압력에서 작동될 수 있다. 또 다른 양태에 있어서, 트랜스알킬화 시스템(121)은, 예를 들면, 기상 조건하에 작동된다.
트랜스알킬화 촉매는 일반적으로, 예를 들면, 제올라이트 Y 촉매와 같은 분자체 촉매를 포함한다.
특정 양태에 있어서, 투입 스트림(102)은 벤젠 및 에틸렌을 포함한다. 벤젠은 각종 공급원, 예를 들면, 신선한 벤젠 공급원 및/또는 다양한 재순환 공급원으로부터 공급될 수 있다. 본원에 사용되는 용어 "신선한 벤젠 공급원(fresh benzene source)"은, 예를 들면, 약 95중량% 이상, 약 98중량% 이상 또는 약 99중량% 이상의 벤젠을 포함하는 공급원을 의미한다. 본원에 사용되는 용어 "재순환"은 이후에 동일한 공정의 동일한 시스템 또는 다른 시스템으로 투입물로서 반송되는, 알킬화 시스템 및/또는 탈수소화 시스템과 같은 시스템의 산출물을 의미한다. 하나의 양태에 있어서, 투입물 스트림(102) 중의 벤젠 대 에틸렌의 몰 비는, 예를 들면, 약 1:1 내지 약 30:1, 약 1:1 내지 약 20:1 또는 약 5:1 내지 약 15:1일 수 있다.
특정 양태에 있어서, 벤젠은 라인(110)을 통해 회수되어 알킬화 시스템(104)으로 투입물로서 재순환(도시되지 않음)되는 한편, 에틸벤젠 및/또는 폴리알킬화 벤젠은 라인(112)을 거쳐 회수된다.
알킬화 시스템(104)은 일반적으로 알킬화 촉매를 포함한다. 투입 스트림, 예를 들면, 벤젠/에틸렌은 알킬화 반응 동안 알킬화 촉매와 접촉하여 알킬화 산출물, 예를 들면, 에틸벤젠을 형성시킨다. 하나의 양태에 있어서, 알킬화 촉매는 트랜스알킬화 촉매와 동일하거나 상이할 수 있는 분자체 촉매이다. 예를 들면, 알킬화 촉매는 제올라이트 베타 또는 제올라이트 Y 촉매일 수 있다.
제올라이트 베타는 알루미나에 대한 실리카의 몰 비(SiO2/Al2O3)가 약 10 내지 약 200, 또는 약 20 내지 50이다. 하나의 양태에 있어서, 제올라이트 베타는 Na2O로서 표현되는 나트륨 함량이 낮은, 예를 들면, 약 0.2중량% 이하, 또는 0.02중량% 이하일 수 있다. 나트륨 함량은 당업자에게 알려진 임의의 방법, 예를 들면, 이온 교환을 통해 감소시킬 수 있다. 제올라이트 베타의 형성은 본원에 참고로 인용된 미국 특허 제3,308,069호 및 미국 특허 제4,642,226호에 추가로 설명되어 있다. 제올라이트 Y의 형성은 본원에 참고로 인용된 미국 특허 제4,185,040호에 설명되어 있다.
불행하게도, 알킬화 촉매계는 일반적으로 재생 또는 대체를 요하는 불활성화를 경험한다. 추가로, 알킬화 공정은 일반적으로 주기적인 보수를 요한다. 두 상황 모두 일반적으로 액상 알킬화 공정의 중단을 야기한다.
그러나, 본 발명의 양태들은 촉매 재생 및 보수 동안 연속 생성을 달성할 수 있는 공정을 제공한다. 예를 들면, 하나의 반응기를 촉매의 잠재적인 제거 및 재생을 위해 중단할 수 있는 한편, 나머지 반응기를 생산을 위해서 계속 유지시킬 수 있다. 이러한 제거 시점은 특정 시스템 조건에 좌우되겠지만, 일반적으로 예정된 설정 시점이다(예를 들면, 촉매 생산성 또는 시간).
재생용 반응기로부터 촉매를 제거하는 경우, 촉매를 대체하고 반응기를 온라인으로 위치시키는 한편, 제거/불활성화된 촉매를 재생시킨다. 이러한 양태에서, 촉매 대체 비용은 크므로, 이러한 촉매는 재생 전에 긴 수명을 가져야 한다. 발명의 양태들은 예기치 않게도, 특히 "스윙 반응기" 시스템에서 사용되는 경우, 통상적인 분자체 촉매의 수명보다 긴 수명을 나타낼 수 있는 촉매를 제공한다.
또한, 촉매 재생성의 예기치 않은 증가가 이러한 시스템에서 세륨 베타 촉매를 이용하여 수득될 수 있다. 통상적인 촉매는 일반적으로 스윙 반응기를 사용하는 경우에 촉매 비용을 증가시킨다. 그러나, 예기치 않게도 세륨 베타 촉매는 이들의 예비불활성화 활성의 적어도 상당 부분으로 재생될 수 있는 것이 발견되었다. 이러한 예기치 않은 재생은 증가된 촉매 활성을 제공하고/하거나 촉매의 재생 및/또는 대체 사이의 긴 수행 시간을 제공한다. 또한, 촉매의 활성 억제제 선택성이 세륨 촉매에 존재하는 알루미늄 및 세륨의 양에 의해 최적화될 수 있는 것이 발견되었다.
따라서, 본 발명의 특정 양태는 일반적으로 알킬화 촉매로서 세륨 향상된 제올라이트 촉매를 이용한다. 하나의 양태에서, 세륨 향상된 제올라이트 촉매는 세륨 향상된 제올라이트 베타 촉매이다. 세륨 향상된 제올라이트 베타(예: 세륨 베타) 촉매는 당업자에게 알려진 임의의 제올라이트 촉매로부터 형성될 수 있다. 예를 들면, 세륨 베타 촉매는 세륨을 포함시킴으로써 개질된 제올라이트 베타를 포함할 수 있다. 제올라이트 베타 촉매를 세륨으로 개질시키는 임의의 방법이 사용될 수 있다. 예를 들면, 하나의 양태로서, 제올라이트 베타는 알킬 금속 할라이드와 유기 주형제(templating agent)를 포함하는 반응 혼합물을, 반응 혼합물을 결정화하고 제올라이트 베타를 형성하기에 충분한 시간 동안(예를 들면, 약 1일 내지 수 개월 동안 열수 침지를 통해) 온화하게 교반함으로써 형성시킬 수 있다. 알킬 금속 할라이드는 실리카, 알루미나, 나트륨 또는 또 다른 알킬 금속 산화물을 포함할 수 있다. 열수 침지는 대기압에서 물의 비점 약간 미만 내지 약 170℃의 온도 및 관련 온도에서 물의 증기압 이상의 압력 이상의 압력에서 일어날 수 있다.
당해 시스템에서 임의의 촉매의 재생이 요망되는 경우, 재생은 당업자에게 알려진 임의의 재생 과정을 포함할 수 있지만, 재생 과정은 일반적으로 불활성화 촉매를 고온에서 가공시킴을 포함한다. 이전에 설명한 바와 같이, 촉매는 반응기 내에서 재생시킬 수 있고 재생기용 반응기로부터 제거될 수 있다. 이러한 재생은 당업자에게 공지되어 있다. 그러나, 직렬 재생의 비제한적인 예시적 양태를 아래에 기재한다.
반응기를 중단시키는 경우, 반응기 속에 위치하는 촉매를 퍼징시킬 수 있다. 오프 스트림 반응기 퍼징은 오프라인 반응기 속의 촉매를, 예를 들면, 임의의 적합한 불활성 기체(예: 질소)를 포함할 수 있는 퍼징 스트림과 접촉시킴으로써 수행될 수 있다. 오프 스트림 반응기 퍼징 조건은 일반적으로 개별 공정 파라미터에 의해 결정되고 일반적으로 당업자에게 알려져 있다.
이어서, 촉매를 재생시킬 수 있다. 재생 조건은 촉매를 적어도 부분적으로 재활성화하기에 효과적이고 일반적으로 당업자에게 알려져 있는 임의의 조건일 수 있다. 예를 들면, 재생은 하나의 온도 또는 일련의 온도로, 예를 들면, 퍼징 또는 알킬화 반응 온도보다 약 50℃ 내지 약 200℃의 높은 재생 온도로 알킬화 촉매를 가열함을 포함할 수 있다.
하나의 비제한적 특정 양태에 있어서, 알킬화 촉매를 질소 및 약 2% 산소 함유 기체와 함께 제1 온도(예: 700℉)로, 예를 들면, 산소 함량이 약 0.5%인 산출 스트림을 제공하기에 충분한 시간 동안 가열한다. 이어서, 알킬화 촉매를 산소 함량이 약 2.0%인 산출 스트림을 제공하기에 충분한 시간 동안 제2 온도로 가열할 수 있다. 제2 온도는, 예를 들면, 제1 온도보다 약 50℉ 높을 수 있다. 제2 온도는 일반적으로, 예를 들면, 약 950℉ 이하이다. 촉매를 일정 기간 동안 제2 온도에서 또는 제2 온도보다 높은 제3 온도에서 추가로 유지시킬 수 있다.
촉매 재생시, 반응기는 온라인으로 배치되도록 준비된다.
도 2는 알킬화 시스템(200)의 한 양태를 예시한다. 알킬화 시스템(200)은 일반적으로 다수의 알킬화 반응기, 예를 들면, 동시에 작동하는 2개의 알킬화 반응기(202 및 204)(예: 스윙 반응기)를 포함한다. 동일 유형의 반응 용기일 수 있거나, 특정 양태에서는 상이한 유형의 반응 용기일 수 있는 알킬화 반응기(202 및 204) 중의 하나 또는 둘 모두는 동시에 온라인으로 배치되어 반응기 둘 모두 동시에 작동하도록 할 수 있다. 예를 들면, 하나의 알킬화 반응기만 온라인으로 배치될 수 있는 한편, 나머지 하나는 촉매 재생과 같이 보수를 수행한다. 하나의 양태에 있어서, 알킬화 시스템(200)은 투입 스트림이 각각의 알킬화 반응기(202 및 204)에 거의 동일한 투입물을 제공하도록 동일하게 분할되도록 구성된다. 그러나, 이러한 유량은 각각의 개별 시스템에 의해 결정될 것이다.
이러한 작동 방식(예: 스윙 반응기)은 개별 반응기를 비교적 낮은 공간 속도로 연장된 기간 동안 작동시키는 것을 포함할 수 있고, 하나의 반응기가 오프 스트림을 취하는 경우, 증가된 비교적 높은 공간 속도에서 비교적 단기간의 주기적인 작동을 포함할 수 있다. 한 예로써, 반응기(202)와 반응기(204)를 둘 다 온 라인으로 갖는 시스템(200)의 정상적인 작동 동안, 투입물(206) 스트림을 각각의 반응기로 (예를 들면, 라인(208) 및 라인(210)을 통해) 공급하여 감소된 공간 속도를 제공할 수 있다. 반응기가 중단되고, 공급 속도가 계속 감소되지 않는 경우, 나머지 반응기에 대한 공간 속도는 대략 2배일 수 있다.
특정 양태에 있어서, 다수의 알킬화 반응기 중 하나 이상은 다수의 상호 연결된 촉매 층을 포함할 수 있다. 다수의 촉매 층은 2 내지 15개의 층 또는 5 내지 10개의 층, 또는 특정 양태에 있어서, 5 내지 8개의 층을 포함할 수 있다.
도 3은 알킬화 반응기(302)의 비제한적 양태를 예시한다. 알킬화 반응기(302)는 층 A, B, C, D 및 E로서 지정된 5개의 일련의 연결된 촉매 층을 포함한다. 투입물 스트림(304)(예: 벤젠/에틸렌)을 반응기(302)로 도입시키고, 촉매 층 각각으로 통과시켜 알킬화 촉매와 접촉시키고 알킬화 산출물(308)을 형성시킨다. 추가의 알킬화제를 라인(306a, 306b, 306c 및 306d)을 통해 반응기(302) 속의 단계간 위치로 공급할 수 있다. 추가의 방향족 화합물을 또한 라인(310a, 310b 및 310c)을 통해 단계간 위치로 도입시킬 수 있다.

Claims (18)

  1. 제1 방향족 화합물을 포함하는 알킬화 투입 스트림; 및
    내부에 알킬화 촉매가 배치되어 있는 다수의 반응 용기로서, 각각의 반응 용기가 적어도 알킬화 투입 스트림의 일부분을 수용하고 당해 알킬화 투입 스트림의 일부분을 알킬화 촉매와 접촉시켜 제2 방향족 화합물을 형성시키도록 조절된 반응 용기;를 포함하고, 당해 반응 용기가 액상 알킬화에 적합하도록 적용된 알킬화 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 제1 방향족 화합물이 벤젠을 포함하고, 제2 방향족 화합물이 에틸벤젠을 포함하는 알킬화 시스템.
  3. 제1항에 있어서, 알킬화 촉매가 세륨 향상된 제올라이트 베타 촉매를 포함하는 알킬화 시스템.
  4. 제1항에 있어서, 다수의 반응 용기가 2개의 반응 용기를 포함하는 알킬화 시스템.
  5. 제1항에 있어서, 하나 이상의 반응 용기와 작동 가능하게 소통하고 제2 방향족 화합물을 수용하도록 적용된 분리 시스템을 추가로 포함하는 알킬화 시스템.
  6. 액상 조건하에 방향족 화합물을 포함하는 다수의 투입 스트림을 동시에 알킬화하도록 적용된 알킬화 시스템을 포함하는 알킬화 시스템
  7. 제6항에 있어서, 알킬화 촉매가 상부에 배치되어 있는 다수의 촉매 층을 추가로 포함하는 알킬화 시스템.
  8. 제7항에 있어서, 알킬화 촉매가 알킬화의 중단을 최소화하기 위해 선택되는 알킬화 시스템.
  9. 제7항에 있어서, 알킬화 촉매가 초기 활성 수준의 약 15% 이내인 수준으로 재생될 수 있는 알킬화 시스템.
  10. 알킬화 촉매가 내부에 배치되어 있는 알킬화 시스템을 제공하고; 및
    다수의 투입 스트림을 알킬화 촉매와 접촉시켜 산출 스트림을 형성시킴;을 포함하고, 투입 스트림이 제1 방향족 화합물과 알킬화제를 포함하고, 산출 스트림이 제2 방향족 화합물을 포함하고, 제1 방향족 화합물이 알킬화 시스템 전체에 걸쳐 액상으로 존재하는 알킬화 방법.
  11. 제10항에 있어서, 제1 방향족 화합물이 벤젠을 포함하고, 알킬화제가 에틸렌 을 포함하며, 제2 방향족 화합물이 에틸벤젠을 포함하는 방법.
  12. 제10항에 있어서, 알킬화 시스템이 다수의 투입 스트림을 수용하도록 적용된 다수의 반응 용기를 포함하는 방법.
  13. 제12항에 있어서, 다수의 투입 스트림 중의 하나 이상이 하나 이상의 반응 용기를 통과하는 한편, 다른 반응 용기는 보수를 수행하는 방법.
  14. 제1 알킬화 촉매를 알킬화 시스템 내의 알킬화 반응 환경에 노출시키고 예정된 설정 시점에서 노출을 종결하고;
    예정된 설정 시점 수득시 제1 알킬화 촉매를 재생시키고;
    재생과 동시에 투입 스트림을 제2 알킬화 촉매와 반응시켜 알킬화 시스템 내에서 산출 스트림을 형성시킴;을 포함하고, 반응이 액상에서 수행되는 재생 방법.
  15. 제14항에 있어서, 제1 알킬화 촉매가 알킬화 시스템 내에서 재생되는 방법.
  16. 제14항에 있어서, 재생 전에 제1 알킬화 촉매를 알킬화 시스템으로부터 제거함을 추가로 포함하는 방법.
  17. 제15항에 있어서, 제3 알킬화 촉매가 제1 알킬화 촉매의 재생 동안 알킬화 산출물의 생성을 위해 알킬화 시스템 내에 배치되어 있는 방법.
  18. 제14항에 있어서, 제1 알킬화 촉매가 시스템 중단 없이 알킬화 시스템 내에서 재생될 수 있는 방법.
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