[发明专利]通过苯和/或甲苯的甲基化制备对二甲苯

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2009年10月21日提交的临时申请号61/253,745的权益，所述文献的公开内容全文引入作为参考。

技术领域

本发明涉及通过苯和/或甲苯的选择性甲基化制备对二甲苯的方法。

背景技术

对二甲苯是制造对苯二甲酸的重要起始材料，对苯二甲酸本身是合成性聚酯纤维、膜和树脂制备中的有价值的中间体。这些聚酯材料具有许多实际的、熟知的应用，例如用于织物、地毯和服装。

制造对二甲苯的一种已知的路线是通过苯和/或甲苯的甲基化。例如，美国专利号6,504,072公开了一种对二甲苯的选择性制备方法，所述方法包括使甲苯与甲醇在烷基化条件下在包含多孔结晶材料的催化剂存在下反应，所述多孔结晶材料当在120℃的温度和60托(8kPa)的2,2-二甲基丁烷压力下测量时具有大约0.1-15sec^-1的对2,2-二甲基丁烷的扩散参数，其中所述多孔结晶材料已经用蒸汽在至少950℃的温度下进行了预先处理以将所述材料的扩散参数调节到大约0.1-15sec^-1。可以在固定、移动或流化催化剂床中进行反应。

另外，美国专利号6,642,426公开了用包含甲醇的烷基化反应物将芳族烃反应物，特别是甲苯烷基化以制备烷基化芳族产物的方法，包括：将芳族烃反应物在第一位置引入反应器系统以制备烷基化芳族产物，其中所述反应器系统包括流化床反应区，所述流化床反应区包括500-700℃的温度和大约300-600kg/m³的操作床密度；将所述烷基化反应物的多个料流在沿所述芳族烃反应物的流动方向间隔的位置引入所述流化床反应区，所述料流中至少一个在位于所述第一位置下游的第二位置引入；和从所述反应器系统回收通过所述芳族反应物和烷基化反应物的反应制备的所述烷基化芳族产物。

甲苯和甲醇的反应，尤其是使用所述'072专利中描述的高度汽蒸催化剂的反应对对二甲苯的制备是高度选择性的。然而，除了对二甲苯之外，所述反应产物还含有水，为经由甲醇的甲基取代苯环的氢基的必要的副产物。其它副反应产生少量含氧有机物质，它们中许多是有机酸，例如甲酸、乙酸和烷基酚(例如，甲基-、二甲基-和乙基酚)。因此，来自甲苯甲基化反应的排出物包括产物二甲苯、未反应的甲苯、轻质气体产物、重质芳族物质和水气相。当在流化床中进行反应，例如所述'426专利中公开那样，所述排出物还将含有没有被反应器的催化剂分离系统回收的催化剂细粒(catalyst fines)。这些催化剂细粒通常最终位于水相中，所述水相由于有机酸的存在具有低pH值。此种环境导致催化剂细粒的局部溶解，这使它们发粘并难以与水/油混合物分离。这种固体分离问题通过以下事实加重：所述固体呈低浓度，这要求在固体回收步骤(例如，过滤)中加工大量液体。

因此仍需要从流化床甲基化方法的反应排出物回收催化剂细粒的有效方法，所述方法避免加工具有非常稀的催化剂固体浓度的低pH值水相。根据本发明，这被如下提供：使所述反应排出物蒸气与液体烃骤冷料流接触以致使所述排出物蒸气的受控的小部分冷凝和产生含有至少一些所述催化剂细粒并基本上不含水相的冷凝物。在所述固体在所述冷凝物中的浓缩后，可以将所述催化剂细粒循环回到甲基化方法，优选使用含甲醇和/或所述方法的芳族反应物(即，苯或甲苯)的冲洗料流进行。

发明内容

发明概述

在一个方面中，本发明涉及对二甲苯的制备方法，所述方法包括：

(a)使包含甲苯和/或苯的芳族原料与甲醇在反应器中在烷基化条件下在固体催化剂颗粒的流化床存在下反应以制备包含对二甲苯、水、未反应的甲苯和/或苯和固体催化剂细粒的气相排出物；

(b)使所述气相排出物与液体烃骤冷料流在一定条件下接触以使所述气相排出物的小部分冷凝和产生含有至少一些所述催化剂细粒并基本上不含水相的冷凝物；和

(c)将含有所述催化剂细粒的所述冷凝物与所述气相排出物的其余部分分离。

适宜地，让所述液体烃骤冷料流与所述气相排出物按逆流方式或者按并流方式接触。

适宜地，所述接触使所述气相排出物的少于10重量％，例如少于5重量％，例如少于2重量％冷凝。

适宜地，所述液体烃骤冷料流含有少于1体积％的游离水。

在一个实施方案中，所述液体烃骤冷料流包含在(c)中分离的所述冷凝物的至少一部分，并且适宜地，所述方法还包括：

(d)使含有所述催化剂细粒的所述冷凝物冷却；和