KR920001786B1

KR920001786B1 - 알킬벤젠의 제조방법

Info

Publication number: KR920001786B1
Application number: KR1019900700029A
Authority: KR
Inventors: 에이치. 사르디나 헬리온; 이. 파우스티안 죤; 씨. 죤슨 로저; 페인 콕스 로버트
Original assignee: 롬무스 크레스트 인코포레이티드; 리차드 에이치. 베르니크
Priority date: 1988-05-09
Filing date: 1989-04-17
Publication date: 1992-03-02
Also published as: MX172351B; DE68923795T2; EP0424393A1; ES2013187A6; BR8907423A; FI92480C; CN1037699A; FI92480B; AR246940A1; EP0424393B1; FI905537A0; JPH04502451A; JP2663302B2; CN1019007B; DE68923795D1; WO1989010910A1; CA1321404C; KR900701697A; IN172055B

Abstract

내용 없음.

Description

알킬벤젠의 제조방법

제1도는 본 발명에, 따른, 큐멘을 제조하기 위한 장치의 양태를 도식적으로 나타낸 도면이고,

제2도는 본 발명의 양태에 따른 ＂필수적인＂ 트랜스 알킬화 장치의 사용을 나타내는 도면이고,

제3도는 디-이소프로필벤젠의 일부가 알킬화장치로 전달되는 디-이소프로필벤젠 컬럼을 나타내는 도면이고, 제4도는 큐멘 컬럼 하부분획의 스트리퍼를 나타내는 도면이고,

제5도는 큐멘 컬럼 하부분획의 공급물을 전환시키는 디페닐 프로판 전환장치를 나타내는 도면이고,

제6도는 본 발명에 따른, 에틸벤젠을 제조하기 위한 장치의 양태를 도식적으로 나타낸 도면이고,

제7도는 본 발명에 따른 에틸벤젠의 제조에서 사용된 ＂필수적인＂ 트랜스알킬화장치의 사용을 도식적으로 나타낸 도면이고,

제8도는 에틸벤젠 컬럼 하부분획의 스트리퍼를 나타내는 도면이고,

제9도는 에틸벤젠 컬럼 하부분획을 전환시키는 디페닐에탄 전환장치 또는 제거된 에틸벤젠 컬럼 하부분획 정화 스트림을 나타내는 도면이다.

본 발명은 알킬화 촉매의 존재하에서 벤젠과 올레핀을 반응시켜 알킬벤젠을 제조하는 방법에 관한 것이다. 더 특히는, 본 발명은 다단계식 알킬화 반응기에서 알킬화 촉매의 존재하에 벤젠과 에틸렌 또는 프로필렌을 반응시켜 에틸벤젠 및 큐멘을 제조하는 방법에 관한 것이다.

알킬화 촉매, 예를들어, 제올라이트 촉매의 존재하에서 올레핀과 벤젠을 반응시켜 알킬벤젠을 제조하는 방법이 선행 기술분야에 공지되어 있다. 전형적인 방법에서는, 알킬화 촉매를 함유하는 알킬화 반응기의 입구를 통해 올레핀과 벤젠을 공급한다. 유출액을 분리 및 회수부로 도입시켜 벤젠, 목적한 알킬벤젠 생성물(일반적으로는 모노 알킬벤젠), 폴리알킬벤젠, 이른바 헤비 엔드(heavy ends), 특히 디페닐 알칸을 회수한다. 폴리알킬벤젠을 트랜스 알킬화 장치로 보내어 더 바람직한 모노알킬벤젠으로 전환시킬 수 있다. 벤젠은 트랜스알킬화장치로 보내거나 알킬화 장치로 재순환시켜 알킬벤젠으로 전환시킬 수 있다.

본 발명의 한 양태에 따라, 새로운 벤젠과 재순환 벤젠과의 혼합물을 둘이상의 반응 단계를 갖는 알킬화 장치에 도입시키고, 새로운 올레핀 공급액을 상기 알킬화장치의 각 단계로 도입시킴으로써, 알킬화 촉매의 존재하에서 벤젠을 알킬화시킨다. 알킬화장치의 각 단계에서 온도 상승은 100°F 이하가 바람직하며, 더욱 바람직하게는 75°F 이하이다. 바람직한 양태에 있어서, 각 반응 단계는 단열과정이며, 즉 알킬화장치의 단계 및 알킬화 공정에 외부의 가열 또는 냉각과정이 제공되지 않는다. 또다른 양태로, 상기한 각 반응단계의 출구에서의 온도가 이전 반응단계의 출구 온도를 초과하지 않는다. 가장 바람직하게는, 각 단계에서의 온도 조건이 동일하다. 알킬화장치의 각 반응 단계에서 올레핀이 벤젠과 거의 완전히 반응하는 것이 바람직하다.

알킬화에 필요한 벤젠의 거의 전량을 제1알킬화 단계로 도입시키지만, 경우에 따라 벤젠을 각 알킬화 단계로 도입시킬 수 있다. 알킬화는 발열과정이기 때문에, 각 단계에서 유사한 온도조건을 유지하기 위해 유출액을 단계들 사이에서 냉각시키는 것이 바람직하다.

알킬벤젠의 제조시, 전체적인 알킬 그룹에 대한 벤젠의 비율은 약 2 : 1 내지 약 15 : 1, 바람직하게는 약 3 : 1 내지 약 10 : 1이다.

본 발명의 또다른 양태에서는, 올레핀을 사용하여 벤젠을 알킬화시키며, 재순환 폴리알킬벤젠과 혼합된, 알킬화장치로부터의 유출액은 트랜스알킬화 장치로 도입된다.

트렌스알킬화장치에서 알킬 그룹에 대한 페닐의 비율은 약 2 내지 50, 바람직하게는 약 4 내지 약 25가 바람직하다.

본 발명의 또다른 양태에 따르면, 큐멘을 제조할 때 디알킬벤젠, 및 디알킬 및 트리알킬벤젠의 혼합물을 알킬화 유출액으로부터 회수하며, 디알킬벤젠은 알킬화장치로 재순환 시키고 디알킬벤젠과 트리알킬벤젠의 혼합물은 트랜스 알킬화장치로 도입시켜 추가의 큐멘을 생성시킨다. 이러한 양태에서, 알킬화장치로 도입된 디알킬벤젠은 거의 트리알킬벤젠을 함유하지 않는다.

그러나, 또다른 양태에 따르면, 미 반응 벤젠을 회수하기 위한 벤젠 컬럼, 알킬화 생성물을 회수하기 위한 모노 알킬벤젠을 컬럼을 포함하며, 보다 무거운 생성물로부터 폴리알킬벤젠을 분리시키기 위한 폴리알킬 벤젠 컬럼을 추가로 포함할 수 있는 알킬화 유출액으로부터 물질을 회수하는 방법이 제공된다. 한 측면에 따라, 모노알킬벤젠 컬럼으로 부터 하부 분획의 일부를 스트리퍼 컬럼으로 통과시켜 상기한 하부 분획으로 부터 폴리알킬벤젠을 제거해내고, 디페닐알칸을 함유하는 남아있는 무거운 물질들을 생성시킨다. 모노알킬벤젠 컬럼으로부터 대부분의 하부 분획을 트랜스알킬화장치로 도입시킨다. 하기하는 바와 같이, 무거운 물질들을 반응시켜 디페닐알칸을 폴리알킬벤젠, 모노알킬벤젠 및 벤젠으로 전환 시킬 수 있다. 또다른 측면으로, 대부분의 모노알킬벤젠 컬럼하부 분획을 트랜스알킬화장치로 도입시키고 남아있는 분획을 하기하는 바와 같이 직접 디페닐알칸 전환장치로 도입시킨다. 이러한 측면들에서 디알킬벤젠 컬럼은 제외된다.

본 발명의 또다른 양태에 따르면, 반응 과정에서 생성되는 보다 무거운 물질들(디페닐알칸)은 알킬화 촉매, 특히 제올라이트 촉매의 사용에 의해 폴리알킬벤젠, 모노알킬벤젠, 및 벤젤으로 전환된다. 폴리알킬벤젠 컬럼(사용된 경우)으로 부터의 하부분획 또는 모노알킬벤젠 컬럼으로부터의 하부 분획의 일부를 디페닐 알칸 전환장치로의 공급물로서 사용할 수 있다. 디페닐알칸의 전환은 분리된 반응기에서 수행하거나, 예를 들어, 여러 성분들을 회수하기 위한 증발장치 또는 스트리퍼에서, 제올라이트 알킬화 촉매를 사용하여 여러 성분들의 회수와 결합하여 전환을 수행할 수 있다. 디페닐 알칸 전환으로부터의 반응 유출액에 적절한 회수 공정을 가하여 그러한 유출액의 여러 성분들을 분리하고 회수한다. 디페닐알칸 전환 조건은 약 350 내지 약 800°F, 바람직하게는 약 450 내지 약 700°F의 온도 및 약 5 내지 약 80분, 바람직하게는 약 10 내지 약 60 분의 체류시간이다.

본 발명의 방법에 의해 생성되는 바람직한 알킬벤젠은 이소프로필벤젠으로 공지된 큐멘, 및 에틸벤젠이다. 큐멘은 벤젠과 프로필렌의 알킬화장치 공급물로부터 생성되며, 에틸벤젠은 벤젠과 에틸렌의 알킬화장치 공급물로부터 생성된다. 본 발명의 방법과 연결되어 사용되는 바람직한 증류 장치는 프래쉬 컬럼, 벤젠의 일부가 알킬화장치로 재순환될 수 있는 벤젠 컬럼, 에틸벤젠 또는 큐멘 컬럼, 및/또는 디-이소프로필 벤젠, 트리-이소프로필벤젠 또는 폴리에틸벤젠이 회수될 수 있는 폴리알킬벤젠 컬럼을 포함한다. 이러한 과정에서 생성되는 헤비 앤드로는 디페닐프로판 및 디페닐에탄이 포함된다. 큐멘의 제조시, 알킬화장치 및/또는 트랜스알킬화장치 유출액은 증류되기전에 프로판 제거장치를 통과할 수 있다. 에틸벤젠의 제조에서, 알킬화장치 및/또는 트랜스알킬화 장치의 유출액은 증류 장치로 들어가기전에 방향족 화합물 회수 및/또는 프래쉬 컬럼을 통과할 수 있다.

알킬화장치의 각 단계의 입구에서 올레핀 공급에 의한 알킬화 반응의 단계화는 과도한 온도를 피할 수 있으며 전체적인 올레핀에 대한 벤젠의 비율을 감소시킬 수 있는 반면, 각 단계에서의 온도 상승을 감소시키기에 충분히 높은 값으로 각 단계에서의 비율을 유지함으로써 선택성을 향상 시키고 촉매 수명을 연장시킨다. 저온은 제올라이트 촉매의 존재하에서 액체상의 유지를 가능하게 하며 제올라이트 촉매가 재생되기전의 시간을 연장시킬 것이다. 또한 단계화는 목적한 알킬벤젠 생성물의 수득율을 향상시키는데 도움이 되며, 벤젠 재순환 속도를 감소시킨다.

따라서, 바람직한 측면으로, 단계의 수 및 각 단계로 도입되는 올레핀의 양은 상기한 바와 같이 각 단계에서의 온도 상승을 제한하도록 조정된다. 각 단계에서의 올레핀에 대한 벤젠의 비율이 높을수록 각 단계에서의 온도 상승은 더 낮아진다.

알킬화 반응 영역대의 각 단열 단계에 대한 알킬화 조건은 다음과 같을 수 있다 :

[표 1]

큐멘의 제조에서, 전체적인 프로필렌(이소프로필그룹 포함)에 대한 벤젠의 비율은 약 2 : 1 내지 약 10 : 1, 바람직하게는 최소한 약 3 : 1이다. 에틸벤젠의 제조에서, 전체적인 에틸렌 그룹에 대한 벤젠의 몰비는 약 2 : 1 내지 약 15 : 1, 바람직하게는 약 3 : 1 내지 10 : 1이다.

본 발명은 이제 도면을 참조하여 설명될 것이다.

큐멘을 제조할 때, 새로운 벤젠과 재순환 벤젠 및 새로운 프로필렌의 혼합물이 제1도에서 보여지는 바와 같이 라인(11)을 통해 알킬화장치(10)의 입구로 공급된다. 라인(12)로 부터의 프로필렌은 알킬화장치(10)으로 들어가기 전에 라인(11)에서 벤젠과 합류된다. 알킬화장치는 바람직하게는 2 내지 4개의 단계를 갖는다.

본 명세서에서의 설명을 위해서, 알킬화장치(10)은 2개의 단계, (14) 및 (16)을 갖는다. 이러한 단계(14)및 (16)에는 알킬화 촉매가 함유되어 있다. 본 발명에서 사용될 수 있는 촉매의 바람직한 예는 제올라이트 X, 제올라이트 Y, 제올라이트 L, 제올라이트 베타, ZSM-5, 오메가 크리스탈 제올라이트, 모르데나이트, 차바자이트 등이다. 라인(11)을 통해 알킬화장치(10)의 단계(14)로 공급되는 것 이외에, 새로운 프로필렌은 또한 라인(13) 및 (15)를 통해 알킬화장치(10)의 단계(16)으로 공급된다. 반응조건은 표 1에 기술된 바와 동일하다. 라인(11) 및 (15)를 통해 알킬화장치(10)으로 공급되는 거의 모든 프로필렌이 단계(14) 및 (16) 각각에서 벤젠과 반응한다.

각 단계(14) 및 (16)에서, 단열 반응이 일어나는 것이 바람직하다. 또한 알킬화장치(10)의 각단계(14) 및 (16)에서의 온도 상승은 100°F 이하, 바람직하게는 75°F 이하인 것이 바람직하다. 공급 프로필렌 농도는 50부피%만큼 낮을 수 있으나, 다른 올레핀의 존재가 큐멘 순도를 저하시킬 수 있는 원치않는 알킬벤젠 생성물의 형성을 유발할 수 있다. 작은 정도의 트랜스알킬화가 또한 알킬화장치(10)의 단계(14) 및 (16)에서 일어날 수 있다. 모든 벤젠이 단계(14)로 도입되고, 단계(14)로 도입된 거의 모든 프로필렌은 단계(14)로부터의 유출액이 단계(16)으로 보내지기 전에 벤젠과 반응한다. 라인(13)에서 프로필렌과 혼합되기 전에 단계(14)로부터의 유출액은 열 교환기(10A)에서 냉각된다. 상기한 바와 같이, 바람직한 양태에 있어서 냉각 과정은 단계(14)와 유사한 단계(16)에서의 온도 조건에 이르기 위해 수행된다.

알킬화장치(10)의 제2단계(16)으로부터의 유출액은 프로판, 재순환 벤젠, 큐멘 생성물, 디-이소프로필 벤젠, 트리-이소프로필벤젠 및 디페닐프로판을 함유하는 이른바 헤비 엔드 하부분획을 회수하는 증류 시스템으로 들어간다. 알킬화장치(10)으로부터의 유출액은 라인(17)을 통해 프레셔(23)으로 보내진다. 벤젠 및 보다 무거운 방향족 화합물은 라인(24)를 통해 벤젠 컬럼 (20)으로 보내진다. 프로판 및 약간의 벤젠은 프레셔(23)로부터 상부분획으로서 회수되고 라인(19)를 통해 프로판 제거장치(18)로 보내진다. 프로판은 라인(21)을 통해 증류되고, 벤젠은 라인(22) 및 (27)을 통해 알킬화장치(10)으로 재순환된다. 다른 방법으로, 알킬화장치(10)으로부터의 유출액이 직접 프로판 제거장치(18)로 보내진다. 이어서, 프로판이 라인(21)을 통해 증류되고, 하부 분획으로서 회수된 벤젠 및 보다 무거운 방향족 화합물이 라인(22')를 통해 벤젠 컬럼(20)으로 보내진다. 라인(25a)를 통해 벤젠 컬럼(20)으로부터 회수된 벤젠 상부분획은 라인(25b), (26) 및 (27)을 통해 재순환벤젠으로서 알킬화장치(10)으로 보내진다. 벤젠 컬럼(20)으로부터의 하부분획 유출액은 라인(28), (29) 및 (30)을 통해 큐멘 컬럼(32)로 보내지고, 이곳에서 큐멘 생성물이 라인(31)을 통해 증류된다. 큐멘 컬럼(32)로부터의 하부분획은 라인(33), (34) 및 (35)를 통해 디-이소프로필벤젠 또는 DIPB 컬럼(36)으로 보내져 상부 분획으로서 디-및 트리-프로필벤젠을 분리시킨다. 이른바 헤비 앤드, 특히 디-페닐프로판은 라인(37)을 통해 DIPB 컬럼(36)으로부터 회수된다.

일부의 큐멘 컬럼 하부분획이 디페닐 프로판 전환장치(36)로 전송되지 않는 경우, DIPB 컬럼(36)이 사용된다. 큐멘컬럼 하부분획은 라인(35)를 통해 DIPB 컬럼(36)으로 도입된다. 상부분획은 하기하는 바와 같이 트랜스알킬화장치(42)로 도입된다. 헤비 엔드는 라인(37)을 통해 회수되며, 디페닐 프로판 전환장치(66)으로 보내진다. 전환되지 않은 헤비엔드는 라인(67)을 통해 디페닐 프로판 전환장치(66)으로부터 회수되고, 더 가벼운 방향족 화합물은 라인(68)을 통해 회수되어 벤젠 컬럼(20)으로 반송되거나 추가의 증류 및/또는 처리를 위해 DIPB 컬럼(36)으로 반송된다. 라인(37)을 통해 디페닐 프로판 전환장치(66)으로 도입된 헤비 엔드에 대한 촉매적 전환 조건은 규멘 컬럼으로부터의 하부분획이 도입될 때와 동일하다. 디페닐 프로판 전환장치는 또한 증발장치로서 작용할 수 있다.

주로 디-이소프로필벤젠(DIPB) 및 트리이소프로필벤젠(TIPB)을 함유하는 DIPB 컬럼(36)의 상부분획은 라인(38), (39) 및 (41)을 통해 트랜스알킬화장치(42)로 보내진다. 또한, 트랜스알킬화장치(42)로 수송되는 것은 벤젠 컬럼(20)으로부터 회수된 라인(40)에서의 과량의 재순환 벤젠이다. 이러한 재순환 벤젠은 라인(26)으로부터 라인(40)으로 바뀌어 라인(41)에서 DIPB 및 TIPB와 혼합된다. 이어서, 벤젠, DIPB 및 TIPB가 트랜스알킬화장치(42)로 들어간다. 트랜스알킬화장치(42)는 알킬화장치(10)에 함유된 동일한 유형의 촉매를 함유할 수 있다.

트랜스알킬화 조건은 다음과 같을 수 있다 :

트랜스알킬화장치(42)에서 일어나는 반응은 평형-제한된다. 트랜스알킬화장치(42)는 거의 반응열이 없기 때문에 등온적으로 작동한다. 트랜스알킬화장치(42)에서 일어나는 반응은 다음과 같다 :

벤젠+DIPB 2 큐멘

큐멘+TIPB 2 DIPB

촉매 활성을 보존하고 이러한 반응의 평형을 큐멘을 향해 이동시키기 위해 과량의 벤젠이 필요하며, 따라서 더 많은 DIPB 및 TIPB 전환이 수득된다.

트랜스알킬화장치 유출액은 라인(43), (44) 및 (45)를 통해 벤젠 컬럼(20)으로 보내지고, 이곳에서 유출액은 프로판을 함유하지 않는다. 이어서 유출액은 벤젠 컬럼(20), 큐멘 컬럼(32), 및 DIPB 컬럼(36)에서 상기한 바와 같이 증류된다.

트랜스알킬화장치 유출액은 라인(45)로부터 라인(46), (47) 및 (48)을 통해 프레셔(50)로 보내진다. 프레셔(50)은 벤젠을 프레쉬하며, 이는 재순환물로서 라인(51), (52), (53) 및 (54)를 통해 라인(26)으로 보내지는 반면, 프레셔 유출액의 잔여분은 라인(49)를 통해 벤젠 컬럼(20)으로 보내진다.

본 발명의 또다른 양태는 제2도에서 나타낸 ＂필수적인＂ 트랜스알킬화장치의 사용을 포함한다. 이러한 공정에서는, 새로운 공급 벤젠과 재순환 벤젠 및 새로운 공급 프로필렌이 제1도에 대한 설명에서와 동일한 방법으로 알킬화장치(10)으로 도입된다. 그러나, 이러한 양태에서 알킬화장치(10)으로부터의 유출액은 프레셔 및 프로판 제거장치로 시작하는 증류장치대신에 라인(17)을 통해 트랜스알킬화장치(42)로 보내진다. 트랜스알킬화는 알킬화 촉매의 존재하에서 트랜스알킬화장치(42)에서 일어난다. 이어서, 트랜스알킬화장치(42)로부터의 유출액은 증류 및 회수 시스템을 통과하여 (예를들어, 제1도를 참조하여 기술한 바와 같이), 큐멘, 벤젠, 프로판 및 DIPB 및 TIPB 및 헤비 엔드가 회수된다. 프로판은 라인(21)을 통해 회수되며, 벤젠은 라인(25)를 통해, 큐멘은 라인(31)을 통해, 그리고 헤비 엔드는 라인(37)을 통해 회수된다. DIPB 및 TIPB는 라인(38), (39) 및 (41)을 통해 회수된다. '라인(41)'은 DIPB 및 TIPB를 라인(17)로 전송하며, 이곳에서 DIPB 및 TIPB는 알킬화장치(10)으로부터의 유출액과 합류된다. 이러한 공정에서는, 재순환 벤젠이 트랜스알킬화장치(42)로 도입된 DIPB 및 TIPB와 혼합되지 않는다. 벤젠 재순환에서의 감소가 결과한다.

제1도 및 제2도에서 나타낸 방법의 변형으로, DIPB 컬럼(제3도)이 작동되어 상부분획으로서 디-이소프로필벤젠(라인 58), 부 스트림으로서 디-및 트리-이소프로필벤젠의 혼합물이 회수된다. 큐멘 컬럼 하부분획이 라인(35)를 통해 DIPB 컬럼(36)으로 도입된다. 헤비 엔드는 라인(37)을 통해 회수된다. DIPB 상부분획은 알킬화장치(10)으로 직접 도입시키기 위해 DIPB 컬럼(36)으로부터 라인(58)을 통해 회수된다.

이러한 방법에서, 일부의 DIPB는 트랜스알킬화장치로 전송되는 것과 대조적으로 알킬화장치(10)으로 직접 전송된다. 나머지 DIPB 및 TIPB는, 상기한 바와 같이 트랜스알킬화장치(42)로 도입시키기 위해, DIPB 컬럼(36)으로부터 라인(58)을 통해 회수된다. 이러한 공정에서, 벤젠 재순환은 제2도에 나타낸 ＂필수적인＂ 트랜스알킬화장치 공정에 비해 증가되지만, 수득율 손실은 감소되고 촉매 활성은 바람직한 속도로 유지된다.

큐멘 컬럼 하부분획을 회수하고 전환시키기 위한 다른 방법이 제4도 및 제5도에서 보여진다. 제4도에서, 라인(35')에서의 대부분의 큐멘 컬럼 하부분획은 라인(62) 및 (64)를 통해 직접 트랜스알킬화장치(42)로 보내진다. 나머지 큐멘 컬럼 하부분획 스트림은 라인(35')를 통해 스트리퍼(60)을 통과하여 헤비 엔드로 부터 폴리 알킬벤젠이 제거된다. 헤비엔드는 라인(61)을 통해 회수된다. 스트리퍼(60)으로부터의 상부분획은 라인(63) 및 (64)를 통해 회수되고 트랜스알킬화 장치(42)로 전송된다. 스트리퍼가 나타내져있다해도, 증발장치 또는 다른 장치를 사용할 수 있다. 이러한 양태에서 DIPB 컬럼은 없다.

제5도에서는, 라인(35)에서의 일부의 큐멘 컬럼 하부분획이 라인(62) 및 (64)를 통해 트랜스알킬화장치(42)로 보내진다. 또다른 일부의 큐멘 컬럼 하부분획은 라인(35＂)를 통해 디페닐프로판 전환장치(66)으로 전송된다. 이러한 양태에서, DIPB 컬럼은 없다. 라인(35＂)로부터의 상당한 부분의 큐멘 컬럼 하부분획을 벤젠, DIPB 및 TIPB와 같은 더 가벼운 방향족 화합물로 전환시킬 수 있는 제올라이트 알킬화 촉매가 디페닐 프로판 전환장치(66)내에 함유되어 있다. 전환되지 않는 헤비 엔드는 라인(67)을 통해 회수되는 반면, 보다 가벼운 방향족 화합물은 라인(68)을 통해 회수되어 궁극적으로 벤젠 컬럼(20)으로 반송된다. 디페닐프로판 전환장치(66)에서의 촉매적 전환 조건은 약 350 내지 약 800℉, 바람직하게는 약 450 내지 약 700℉의 온도, 및 약 5 내지 약 80분, 바람직하게는 약 10 내지 약 60분의 체류시간이다. 하나의 양태로, 디페닐 프로판 전환장치는 증발장치로서 작용할 수 있다.

제6도에서는, 에틸벤젠을 제조하는데 사용되는 본 발명의 방법이 보여진다. 새로운 벤젠과 재순환 벤젠은 라인(111)을 통해 알킬화장치(110)으로 들어간다. 알킬화장치(110)은 1 내지 4개의 단계를 가질 수 있다. 설명을 위해서, 알킬화장치(11)은 2개의 단계, (114) 및 (115)을 갖는다. 새로운 에틸렌은 라인(112) 및 (111)을 통과하여 알킬화장치(110)의 단계(114)로 들어갈 뿐 아니라, 라인(113) 및 (115)를 통과하여 알킬화장치(110)의 단계(116)으로 들어간다. 각 단계(114) 및 (116)에는 알킬화 촉매가 있다. 반응 혼합물 온도는 각 단계를 거쳐 110℉ 이하, 바람직하게는 75℉ 이하로 증가하지만, 각 단계의 출구에서의 최대 온도가 대략 동일하도록 단계들 사이에서 냉각을 수행하는 것이 바람직하다. 에틸렌은 알킬화장치(110)의 각 단계에서 벤젠과 거의 완전하게 반응한다. 에틸렌 첨가와 관련한 반응의 단계화 및 냉각은 수득율을 향상시키며 촉매의 수명을 연장시키는데 도움이 된다. 전체적인 올레핀에 대한 벤젠의 비율은 감소되는 반면, 각 단계에서의 올레핀에 대한 벤젠의 비율은 각 단계에서의 온도 상승을 감소시키기에 충분히 높게 유지되어 선택성을 향상시키고 촉매 수명을 연장시킨다.

공급 에틴렌 농도는 약 30% 만큼 낮을 수 있으나, 더 많은 올레핀의 존재는 목적한 에틸벤젠 생성물로부터 분리시키기 어려울 수 있는 큐멘과 같은 부산물의 생성을 야기할 수 있다.

메탄 및 에탄과 같은 불활성 기체 뿐아니라 몇가지 방향족 화합물은 라인(117)을 통해 알킬화장치(110)으로부터 방향족 화합물 회수 영역(70)으로 전달된다. 불활성 기체들은 라인(69)를 통해 회수된다. 방향족 화합물은 라인(71), (72), (80) 및 (81)을 통해 회수되고 벤젠 컬럼(120)을 통과하며, 이곳에서 이러한 방향족 화합물은 증류될 것이다.

액체상은 라인(73) 및 (74)를 통해 알킬화장치(110)으로부터 벤젠 컬럼(120)으로 또는 임의의 프레쉬 컬럼(76)으로 회수된다. 프레쉬 컬럼(76)은 사용되는 경우, 많은 벤젠을 증발시킨다. 프레쉬 컬럼(76)의 하부 분획은 라인(80) 및 (81)을 통해 벤젠 컬럼(120)으로 회수되는 반면, 상부 분획은 라인(75), (77), (78) 및 (79)를 통해 라인(126)으로 이송되며, 이곳에서 이러한 상부분획이 증류된 벤젠과 혼합되어 라인(126) 및 (127)에서의 재순환 벤젠 스트림을 형성한다. 라인(127)은 알킬화장치(110)으로 유도하는 라인(111)로 재순환 벤젠을 이송한다.

증류된 벤젠은 라인(124), (125) 및 (126)을 통해 회수된 다음, 재순환 벤젠 스트림으로서 라인(127)로 전송된다. 벤젠 컬럼(120)의 하부분획은 라인(128)을 통해 회수되며, 라인(129) 및 (130)을 통해 에틸벤젠 컬럼(82)로 전송된다. 에틸벤젠은 에틸벤젠 컬럼(82)로부터 라인(83)을 통해 회수되는 반면, 하부분획은 라인(84)를 통해 회수되고 라인(85) 및 (86)을 통해 폴리에틸벤젠(PEB) 컬럼(88)으로 전송된다. PEB는 라인(89)를 통해 PEP 컬럼(88)로부터 회수되고, 라인(90) 및 (91)을 통해 전송된다. 이어서, PEB는 라인(140)으로부터 벤젠 스트림과 합류되고, 상기한 스트림은 라인(126)을 통과하열 라인(141)을 통해 트랜스알킬화장치(142)로 이송된다. 트랜스알킬화장치(142)에서는, PEB와 벤젠을 촉매의 존재하에 반응시켜 에틸 벤젠을 형성시킨다. 트랜스알킬화장치(142)는 등온적으로 작동되는데, 이는 거의 반응열이 없기 때문이다.

반응은 또한 평형제한된다. 평형 반응은 다음과 같다 :

벤젠+디에틸벤젠 2 에틸벤젠

에틸벤젠+트리에틸벤젠 2 디에틸벤젠

촉매활성을 보존하고 평형을 에틸벤젠을 향하여 이동시키기 위해 과량의 벤젠이 필요하며, 따라서 디에틸 벤젠 및 트리에틸벤젠의 큰 전환이 수득된다. 이어서, 트랜스알킬화 유출액은 라인(143), (144), (145) 및 (92)를 통해 이송된 다음, 라인(74)에서의 알킬화장치 유출액과 합류하고 프레쉬 컬럼(76)으로 이송되어 증류 절차로의 재순환일 수행된다. 다른 방법으로는, 트랜스알킬화장치 유출액은 벤젠 컬럼(120)을 통해 분리해서 처리할 수 있다. 또한, 약간의 디에틸벤젠이 알킬화장치(110)으로 공급될 수 있으며, 이곳에서 트랜스 알킬화가 단계(114) 및 (116)중 어느 하나에서 또는 모두에서 어느 정도로 일어날 수 있다.

테트라에틸벤젠, 디페닐에탄, 및 다른 고-비점 방향족 화합물을 함유하는 PEB 컬럼 하부분획은 라인(87)을 통해 PEB 컬럼(88)로부터 회수되고, 라인(93) 및 (94)를 통해 DPE(디페닐에탄) 전환장치(96)으로 이송되며, 이곳에서 PEB 컬럼 하부분획은 벤젠, 에틸벤젠 및 디에틸벤젠으로 전환될 뿐아니라, 제올라이트 촉매의 존재하에서 소량의 고-비점 방향족 화합물로 전환된다. DPE 전환장치(96)에 대한 촉매적 전환 조건은 약 350 내지 약 800℉, 바람직하게는 약 450 내지 약 700℉ 온도, 및 약 5 내지 약 80분, 바람직하게는 약 10 내지 약 60분의 체류시간이다. 헤비 앤드는 라인(95)를 통해 DPE 전환장치(96)으로부터 회수되는 반면, 보다 가벼운 방향족 화합물은 라인(97)을 통해 회수된다. 일부 보다 가벼운 방향족 화합물은 라인(140), (141)을 통해 트랜스알킬화장치(142)로 보내진다. 또다른 일부는 라인(98), (99) 및 (81)을 통해 벤젠 컬럼(120)으로 보내진다.

제7도에서 보여지는 또다른 양태에서는, PEB 컬럼(88)로부터의 상부분획이 라인(89), (90), (91) 및 (141')을 통해 라인(117)로 회수되고, 이곳에서 PEB 컬럼 상부분획은 이른바 ＂필수적인＂ 트랜스알킬화장치(142)로 이송되기전에, 라인(117)에서 알킬화장치(110)으로부터의 유출액과 혼합된다. 트랜스알킬화는 촉매의 존재하에서 일어난다. 이어서, 트랜스알킬화장치(142)로부터의 유출액은 라인(100), (101) 및 (102)를 통해 회수되고 벤젠 컬럼(120)으로 시작하는, 장치의 증류부로 전송된다. ＂필수적인＂트랜스알킬화장치의 사용은 벤젠 재순환의 양을 감소시킨다.

에틸벤젠 컬럼 하부분획을 전환시키기 위한 다른 양태가 제8도 및 제9도에서 보여진다. 제8도에서는, 에틸벤젠 컬럼 하부분획의 정화스트림이 헤비 엔드를 제거하기 위해 라인(86')를 통해 스트리퍼(88)로 보내지는 반면, 대부분은 라인(103)을 통과하며, 이는 대부분의 에틸벤젠 컬럼 하부분획을 라인(141)로 이동시키며, 이곳에서 에틸벤젠 컬럼 하부분획은 트랜스알킬화장치(142)로 보내진다. 스트리퍼로부터 회수된 헤비 엔드는 라인(87')을 통해 디페닐 알칸 전환장치로 도입된다.

제9도에서는,에틸벤젠 컬럼 하부분획은 직접 라인(86＂)를 통해 DPE 전환장치(96)으로 공급되거나, 스트리퍼(88')로 공급된 제거된 에틸벤젠 컬럼 하부분획 정화 스트림이 라인(87')를 통해 DPE 전환장치(96)으로 공급된다. DPE 전환 장치에 에틸벤젠 컬럼 하부분획이 직접 공급되거나 에틸벤젠 컬럼 하부분획 정화 스트림이 공급되는 경우에는, DPE 전환장치(96)은 증발장치로서 작용한다. DPE 전환장치에 에틸벤젠 컬럼 하부분획이 직접 공급되거나 정화 스트림이 공급될 때, PEB 컬럼은 제외된다. 상기한 DPE 전환조건에서 제올라이트 촉매의 존재하에 전환이 일어난다. 헤비 엔드는 라인(95)를 통해 회수되고 상부분획의 가벼운 방향족 화합물 유출액은 트랜스 알킬화장치(142) 또는 벤젠 컬럼(120)으로 전송하기 위해 라인(97)을 통해 회수된다.

그러나, 본 발명의 범주가 상기한 특정, 양태에 제한되는 것이 아님을 이해해야 한다. 본 발명 방법의 다른 측면들을 변화시킬 수 있으며, 여전히 수반되는 청구범위의 범주내가 될 것이다.

Claims

각각 알킬화 촉매를 함유하는 둘 이상의 반응 단계를 가진 알킬화장치로 벤젠을 도입시키고(이때, 벤젠은 적어도 제1단계고 도입된다), 새로운 올레핀의 공급물을 알킬화 장치의 둘이상의 단계 각각으로 도입시킴을 특징으로 하여, 알킬화촉매의 존재하에서 벤젠을 알킬화시키는 방법.
제1항에 있어서, 둘이상의 반응단계가 각각 단열적인 방법.
제2항에 있어서, 둘이상의 반응단계 각각에서의 알킬화 조건이, 온도는 약 150 내지 약 900℉이고, 압력은 약 150 내지 약 2,000psig이며, 전체적인 올레핀에 대한 벤젠의 비율은 약 2 : 1 내지 약 15 : 1인 방법.
제3항에 있어서, 둘이상의 반응단계 각각에서의 알킬화 조건이, 온도는 약 200 내지 약 600℉ 이고, 압력은 약 250 내지 약 1,000psig인 방법.
제1항에 있어서, 알킬화장치 각 단계에서의 온도조건이 거의 동일하게 유지되는 방법.
제1항에 있어서, 알킬화장치 각 단계에서의 온포 상승이 약 100℉를 초과하지 않는 방법.
제6항에 있어서, 알킬화장치가 각 단계에서의 온도 상승이 약 75℉를 초과하지 않는 방법.
제6항에 있어서, 알킬화장치의 각 단계사이에서 냉각이 수행되는 방법.
제1항에 있어서, 알킬화장치의 각 반응 단계에서 올레핀이 벤젠과 거의 완전히 반응하는 방법.
제9항에 있어서, 알킬화시킬 벤젠의 거의 전량이 제1단계로 도입되는 방법.
알킬화 영역에서 벤젠과 올레핀을 반응시켜 모노-및 폴리알킬벤젠을 함유하는 알킬화 유출액을 생성시키고; 알킬화 유출액 및 재순환 폴리알킬벤젠을 트랜스알킬화 영역으로 도입시켜 폴리알킬벤젠을 모노알킬벤젠으로 전환시키고, 모노알킬 및 폴리알킬벤젠을 함유하는 트랜스알킬화 유출액을 생성시킨 다음; 트랜스알킬화 유출액으로부터 모노알킬벤젠 생성물 및 재순환 폴리알킬벤젠을 회수하고; 재순환 폴리알킬벤젠을 트랜스알킬화 영역으로 보냄을 특징으로 하여, 올레핀과 벤젠으로부터 알킬 벤젠을 제조하는 방법.
알킬화장치에서 프로필렌을 사용하여 벤젠을 알킬화 시켜 큐멘, 디이소프로필벤젠 및 트리이소프로필 벤젠을 함유하는 알킬화 유출액을 생성시키고; 알킬화 유출액으로부터 디이소프로필벤젠 및 디오소프로필 벤젠과 트리이소프로필벤젠의 혼합물을 분리하고 회수한 다음; 디이소프로필벤젠을 알킬화장치로 도입시키고; 상기한 혼합물을 트랜스알킬화시켜 큐멘을 생성시킴을 특징으로 하여, 알킬화촉매의 존재하에서 벤젠을 프로필렌과 접촉시켜 큐벤을 제조하는, 벤젠의 알킬화방법.
하나이상의 알킬화장치 및 트랜스알킬화장치에서 알킬화 촉매의 존재하에 벤젠과 올레핀을 반응시키고, 알킬화 장치 또는 트랜스알킬화장치로부터의 유출액을, 모노알킬벤젠 컬럼을 포함하는 분리 및 회수 영역을 통과시켜 폴리알킬벤젠 및 디페닐알칸을 함유하는 하부분획으로부터 모노알킬벤젠을 분리시키는 단계를 포함하는 벤젠의 알킬화방법에 있어서, 상기 하부분획의 제1부분을 트랜스알킬화장치로 보내고; 상기 하부분획의 제2부분을 스트리핑시켜, 디페닐알칸을 포함하는 보다 무거운 성분들로부터 폴리알킬 벤젠을 분리시킨 다음; 분리된 폴리알킬벤젠을 트랜스 알킬화장치로 보냄을 특징으로 하는 개선된 방법.
제조과정에서 디페닐알칸 부산물이 생성되는, 모노알킬벤젠을 제조하는 알킬화 방법에 있어서, 디페닐알칸부산물을 제올라이트 촉매와 접촉시켜 벤젠 및 알킬벤젠을 함유하는 유출액을 생성시킴을 특징으로 하는 개선된 방법.
제14항에 있어서, 디페닐 알칸 부산물이 모노알킬 벤젠을 회수하기 위한 증류 컬럼으로부터 회수된 하부스트림의 일부로 함유되어 있는 방법.
제14항에 있어서, 디페닐알칸 부산물이 폴리알킬 벤젠을 회수하기 위한 증류 컬럼으로부터 회수된 하부 스트림의 일부로 함유되어 있는 방법.
제14항에 있어서, 하나 이상의 디페닐알칸이 디페닐 에틴 및 디페닐프로판중에서 선택되는 방법.
제14항에 있어서, 디페닐알칸을 약 350 내지 약 800℉의 온도에서 촉매와 접촉시키는 방법.
제18항에 있어서, 온도가 약 450 내지 약 700℉인 방법.
제13항에 있어서, 보다 무거운 성분들을 약 350 내지 800℉의 온도에서 제올라이트 촉매와 접촉시켜 디페닐알칸을 벤젠 및 알킬벤젠으로 전환시키는 방법.