[发明专利]用具有8-18个碳原子的脂族单烯烃化合物将芳族化合物烷基化的方法和装置

说明书

发明背景

苯的烷基化产生了有多种商业用途的烷基苯，例如可将烷基苯磺化产 生洗涤剂。在烷基化方法中，苯与期望长度的烯烃反应以产生所寻求的烷 基苯。烷基化条件包括存在均相或多相烷基化催化剂如氯化铝、氟化氢或 沸石催化剂和高温。

催化剂没有选择性，并且还会发生烯烃的其它反应从而产生重质物， 即二聚体、二烷基芳基化合物和二芳基化合物。而且会发生烯烃的骨架异 构化，导致丧失对所寻求的烷基苯的选择性。形成二烷基芳基化合物尤其 成问题，因为该反应实现烯烃的完全转化并且烷基苯的浓度已经因此增加， 从而增加了烯烃分子将与烷基苯分子而不是与苯反应的可能性。因此常见 方法使用相对于烯烃大量过量的苯以降低反应器中所寻求的烷基苯与烯烃 的摩尔比。对于均相氟化氢催化的方法，苯与烯烃的比率通常为6∶1-8∶1。 固体催化剂倾向于产生更多重质物。因此对于这些固体催化剂，苯与烯烃 的摩尔比通常大于15∶1。对于产生具有减少的骨架异构化的烷基苯，苯与 烯烃的比率通常超过20∶1并且有时多达30∶1。

随着苯与烯烃比率的增加，也导致回收和循环烷基化产物中未反应苯 时额外的处理成本。在Robert A.Meyers编辑的石油精炼工艺手册，第二 版，McGraw-Hill，New York，NY，USA，(1996)，1.53-1.66页，尤其是 1.56-1.60页中Peter R.Pujado的线性烷基苯(LAB)制造概述了烷基苯生产 的精炼系统。尤其对于大规模的商业烷基化方法如用于生产线性烷基苯的 方法而言资金和运行成本会非常重要，因此不期望增加额外的蒸馏步骤。

已经提出了大量提议来实现苯与烯烃高进料比的一些益处，并且不必 导致与使用这些过量苯相关的成本。例如通常使用超过一个反应区，含烯 烃进料被引入到每一个反应器。该方法的优点在于从资金和运行成本角度 而言不昂贵。其他人已经提议了进一步提高选择性而不进一步增加苯与烯 烃摩尔比的方法。US 5,777,187公开了使用反应性蒸馏，其中苯与烯烃逆 流通过含有催化剂的塔。该方法存在两个问题。首先是增加了资金和运行 费用。其次在需要再生或更换催化剂时需要关闭整个反应性蒸馏塔。

另一个提议是使用多级反应器，在各级之间通过蒸馏进行产物分离， 将苯与未反应的烯烃传递至后面反应器。然而该方法增加了与级间分馏相 关的资金和运行成本。例如从烷基苯反应产物中取出苯的苯塔通常有至少 20个理论蒸馏塔板。

使用固体烷基化催化剂的商业上可行的烷基化方法带来的益处之一是 避免了使用氟化氢。然而正如上面表明，氟化氢方法的益处是能以低的苯 与烯烃摩尔比(通常低于8∶1)操作而不过度产生重质物或者没有过度的骨 架异构化。

因此寻求用于使用每分子有8-18、优选有8-16个碳原子的单烯烃将芳 族化合物固体催化剂烷基化的方法和装置，它们可使用较低的芳族化合物 与烯烃摩尔比而不过度产生重质物，尤其是此类方法不会导致过度的骨架 异构化。同样期望能改进氟化氢催化剂烷基化单元而不需要更换任何反应 产物精炼系统尤其是苯蒸馏塔的固体催化剂烷基化方法和装置。从而所述 改进必须能使用10∶1或更低的芳族化合物与烯烃摩尔比提供具有所寻求 产率的烷基化产物。

发明概述

本发明提供了用每分子有8-18、优选8-16个碳原子的脂族烯烃来单烷 基化芳族化合物的能效型固体催化剂方法和装置，它们能以少量的重质物 共生成以及没有过度骨架异构化地产生所寻求的烷基芳族化合物，而且使 用了低于20∶1、甚至低于10∶1的芳族化合物与烯烃摩尔比。

本发明的方法和装置使用了具有至少3个串联的基本绝热的烷基化反 应区的反应器组合体，其中将一部分含烯烃进料以使得进料温度和反应区 温度或者反应区流出物温度之间的温度的增加低于15℃、优选低于12℃并 且最优选低于10℃的量投料至每个反应区，其中每个反应区的流出物在传 递至后面反应区之前冷却以便与其它部分含烯烃进料反应。