[发明专利]生产直链烷基苯的方法

说明书

技术领域

本发明总地涉及化学反应领域。更具体地，本发明涉及并入高剪 切混合来生产直链烷基苯的方法，所述直链烷基苯即用链烷烃链取代 了苯环中的氢原子的烷基芳族化合物。

背景技术

烷基苯具有广泛的技术用途。例如，侧链中具有数目为8到16的 大量碳原子的烷基苯是生产磺酸化洗涤剂的中间体。其中在洗涤剂和 表面活性剂产品的应用中，使用烷基苯衍生物如烷基苯磺酸盐。环境 法要求这些产品是生物可降解的。具有支链脂肪链的烷基苯不能通过 需氧细菌从具有直链的烷基苯出发被降解，因此在使用这种洗涤剂的 工厂所排放的水中累积。众所周知，为了生物可降解，重要的是烷基 链为直链，即具有非常少的支链或不存在支链，并且如果存在季碳原 子的话，也只有很少数目的季碳原子。因此，自20世纪60年代早期 收到为生产生物可降解的洗涤剂的环境需要的驱动，直链烷基苯已经 成为占主导地位的洗涤剂中间体。

直链烷基苯的商业性开发已集中于提取源于经加氢处理的煤油原 料的高纯度直链链烷烃。最初，这些直链链烷烃在低于完全转化率下 经过脱氢得到直链内单烯烃。使用脱氢排出物即烯烃和链烷烃的混合 物，使用氢氟酸作为催化剂，进行苯的烷基化以生产直链烷基苯。烯 烃向烷基苯的转化使得容易进行未反应的直链链烷烃的分馏分离和未 反应的直链链烷烃向脱氢过程的再循环。得到的直链烷基苯产物变成 合成洗涤剂用中间体，用于生产直链烷基苯磺酸盐，即主要的生物可 降解的合成表面活性剂。直链烷基苯磺酸盐仍然是占主导地位的主要 的表面活性剂，但是其在北美和西欧的地位经常受到洗涤剂醇衍生物 的挑战。

该洗涤剂用烷基化物通过芳族烃与每分子含约6到20个碳原子的 烯烃反应而形成。较好质量的清洁剂前体通常得自每分子含10-15个碳 原子的烯烃的使用。在一实施方案中，烷基化反应可为弗瑞德-克来福 特烷基化反应。直链烷基苯已经通过以下途径进行商业生产：1)正链烷 烃脱氢形成内烯烃，然后使用氢氟酸(HF)催化剂使用苯进行烷基化；2) 正链烷烃脱氢形成内烯烃，然后使用酸性的、非腐蚀性固体催化剂的 固定床使用苯进行烷基化；3)正链烷烃氯化形成一氯链烷烃。该一氯链 烷烃随后在氯化铝(AlCl₃)催化剂存在下用苯进行烷基化；和4)正链烷 烃氯化形成氯化链烷烃。该氯化链烷烃随后经过脱氢氯化形成烯烃(既 存在α烯烃又存在内烯烃)。这些烯烃随后在氯化铝催化剂存在下经历 苯的烷基化。优选的芳族烃是苯，但是还可以同样方式使用其它的烃， 包括甲苯、二甲苯和乙苯。

通过苯与正烯烃进行催化烷基化生产直链烷基苯可在路易斯酸催 化剂存在下进行，所述路易斯酸催化剂诸如氯化铝，三氟化硼，氢氟 酸，硫酸，磷酸酐等等。在工业实践中，用于苯与高级α或内单烯烃 (C₁₀-C₁₆清洁剂范围的烯烃)的烷基化的两个主要的催化剂是氯化铝和 氢氟酸。基于HF的方法比基于氯化铝的方法变得更加普遍。或者，正 烯烃和氯代链烷烃的混合物在氯化铝或铝粉催化剂的存在下可用作苯 的烷基化试剂。

HF和AlCl₃催化剂的使用提出了许多挑战。例如，氯化铝在反应 后很难分离并产生大量的废排放物。避免使用具有潜在危险的化学品 诸如HF的愿望刺激了对于改进烷基苯的生产机制的开发。直链烷基苯 生产的开发已集中于开发催化剂和不同反应途径。牵涉烯烃并且通过 氟化氢来催化的反应通常以非常快的速率进行。为了降低烯烃聚合的 量和为了促进一烷基化芳族产物的生产，在烯烃反应物首次接触氟化 氢和芳族反应物时，反应物通常经历剧烈混合和搅拌。所希望的结果 是烃和氟化氢相的均匀分散和密切接触，以及避免形成局部高温或高 氟化氢浓度。没有进行任何关于改善反应物的混合和分散以缩短反应 时间或降低反应压力和温度的措施。

因此，需要通过改善烯烃被混入液体苯相中的混合来生产直链烷 基苯的加速方法。

发明概述

本文中描述了生产直链烷基苯的方法和系统。所述方法和系统并 入了高剪切装置的新应用，以提高烯烃在芳族液相中的分散和溶解。 所述高剪切装置使得可降低反应温度和压力，还可缩短烷基化时间。 下面描述所公开方法和系统的其它优势和方面。