[发明专利]氢化苯生成环己烷

说明书

发明背景

发明领域

本发明涉及氢化苯生成环己烷。更具体地，本发明涉及一种方法，其中苯的氢化和产物的蒸馏分离在蒸馏塔反应器中同时进行。

相关信息

环己烷是生产尼龙产品的主要前体，因而其需求持续旺盛。环己烷首先是通过直接分馏合适的原油炼厂气流而获得的。现在环己烷的主要部分由苯直接氢化获得。通常这种氢化反应在汽相或混合相中采用固定床反应进行。反应温度控制在350-500°F。更高的温度能导致对苯转化的热力学限制、热裂解和副产物增加。

Peterson在美国专利号2,373,501中公开了一种氢化苯生成环己烷的液相方法，其中在催化剂床层顶部和出口之间维持温差，顶部是苯的进料处，而出口是抽提实质纯的环己烷之处。温差是由于随着苯浓度降低，转化的苯越来越少，反应所释放的热发生变化而引起的。具体地，催化剂床层的顶部比底部温度更高。氢气以逆流方式供应给苯/环己烷流。温控盘管分布在反应器内，如反应放热不够，盘管用维持足够的温差，或如果放热太多，用来冷却催化剂床层。Peterson认识到尽管反应大部分发生在液相中，仍有部分苯和环己烷汽化，尤其在靠近反应器的顶部，在此处苯浓度最高，转化率最高。回流冷凝器用来冷凝可冷凝的物质并将其返回到反应器中。这样，实质性部分的反应热由反应过程中汽化的反应物的冷凝除去。Peterson维持液位在催化剂床层最顶部之上但给蒸汽留有余地，使其能逃逸到冷凝器中，在冷凝器除去反应热。

Larkin等在美国专利号5,189,233中公开了另一种氢化苯生成环己烷的液相方法。但Larkin等利用高压(2500磅/平方英寸(psig))来维持反应物处于液态。此外，Larkin等公开了随着苯浓度降低，渐进地使用活性更高的催化剂来控制温度和不需要的副反应。

Hui等在美国专利号4,731,496中公开了一种通过特定催化剂氢化苯生成环己烷的气相方法。其中所报道的催化剂是以二氧化钛和二氧化锆(ZrO₂)混合物为载体的镍。

苯的氢化作用还用于从汽油气流中除去芳香化合物。该方法的一个例子由Hsieh等在美国专利号5,210,348中公开，其中苯馏分的氢化作用单独使用或与烷基化结合使用。苯的氢化作用公开在一个固定有标准单通道的床反应器中。在一些用于还原汽油中的芳香化合物的方案中，指定了ASTM D-86 90％点，这样芳香化合物和不饱和环状和多环化合物被排除在汽油混合池之外。这被称为具有所需的ASTM 90％点的T-90号汽油。所得到的T-90+油脚大多数为不饱和环状和多环化合物，必须除去并将其氢化，从而生成更轻的更饱和的化合物，因为汽油池是一种具吸引力的选择方案。

氢化苯生成环己烷一个典型问题是竞争反应。尤其不需要异构化为甲基环戊烷。此外，在更高温度下发生环的裂解生成不需要的C5和更轻的物质。美国专利号5,773,670公开了一种方法，其中不饱和环状和多环化合物(特别是苯)被氢化。在该公开的方法中，氢气和不饱和环状和多环状化合物在蒸馏塔反应器催化剂床层下方作为一种物流一起投料。另外，为使苯完全转化为环己烷，抛光反应器(polishingreactor)是必须的。

美国专利号5,856,602公开了通过将石脑油流和氢气投料到位于含有催化剂的床层下方的蒸馏塔反应器中，包含在石脑油气流中的选定的芳香化合物的氢化作用。

发现降流式催化剂蒸馏反应器，即含苯的物流被投到该反应器内催化剂区域上方，提供了很高的转化率。常规反应中甲基环戊烷是主要副产物，其在本反应中不存在。

发明概述

本发明包括将苯投料到蒸馏塔反应器催化剂床层上方的一个点处，将氢气流投料到蒸馏塔反应器催化剂床层下方的一个点处，并氢化基本所有的苯，氢气流的有效氢气分压至少为约0.1psia到小于200psia，优选小于170psia在75到150psia范围内，催化剂床层含有氢化催化剂，该催化剂床层是蒸馏结构中的一个组件。

氢气速率必须调整到足够支持氢化反应并且补充从催化剂中损失的氢气，但又必须维持低于产生塔液流的水平，该速率理解为用于本发明的术语“氢气的有效量”。通常，投料到本发明固定床上的氢气和苯的摩尔比将为约3∶1到15∶1，优选最多达约10∶1。

术语“反应蒸馏”用于描述反应塔中同时进行的反应和分馏。对本发明来说，除非另有所指，术语“催化蒸馏”包括反应蒸馏和在反应塔中同时反应和分馏的任何其他方法。

附图简述

该图为本发明一个实施方案的流程图。

发明详述