[发明专利]使用稀土交换催化剂的清洁剂烷基化

说明书

发明领域

本发明涉及高度选择性的改性催化剂以及使用该催化剂的方法。该催化剂用于芳族化合物的烷基化。

发明背景

苯的烷基化产生具有广泛的工业用途的烷基苯，例如烷基苯可以磺化以产生表面活性剂，用于清洁剂。在烷基化方法中，苯与烯烃反应足够的时间从而产生所希望的烷基苯。烷基化条件包括均相或多相烷基化催化剂的存在，例如氯化铝、氟化氢或沸石催化剂，以及升高的温度。

已经提出了各种苯烷基化方法。一种工业化的方法涉及使用氟化氢作为烷基化催化剂。由于其毒性、腐蚀性和废弃物处理要求，使用和处理氟化氢带来了操作上的担忧。人们寻找了这些固体催化方法的改进，以通过降低能量成本和改进转化的选择性、同时仍提供下游使用(例如磺化以制备表面活性剂)可以接受的烷基化质量来进一步强化其吸引力。

为了合乎希望地制备磺化表面活性剂，烷基苯必须能够提供具有适当的清澈度、生物降解性和有效性的磺化产物。对于有效性，优选具有高2-苯基含量的烷基苯，因为它们在磺化时倾向于提供具有更好的溶解性和清洁力的表面活性剂。因此，2-苯基异构物含量为25-35%的烷基苯是特别优选的。

催化剂的改进已经促进了直链烷基苯的生产，参见US 6,133,492、US6,521,804、US 6,977,319和US 6,756,030。但是现有催化剂存在许多问题，更好地了解这些催化剂将引导人们更好地改进这些催化剂。

发明综述

本发明涉及生产烷基基团具有增加的直链度的单烷基化芳族化合物的方法。该方法包括使芳族进料和烯类化合物在烷基化反应器中在反应条件下使用催化剂反应，其中催化剂具有结合进沸石框架的稀土元素。该催化剂具有小于8的氧化硅与氧化铝之比，并且稀土元素被交换至稀土元素与铝之摩尔比为0.17和0.4之间的程度。当考虑价电荷(valance charge)的时候，该比为0.51和1.2之间，其余的为碱金属、碱土金属、铵阳离子或其混合物。

在一个实施方案中，该方法包括将水加入反应器。水加入的量使得水保持在反应器总进料的1000重量ppm以下。这一方法在保持反应物为液相的条件下进行。

从以下附图和详细说明中，本发明的其他目的、优点、应用对于本领域技术人员将变得显而易见。

附图说明

图1显示了保留了一些碱金属阳离子的催化剂的直链度(linearity)。

发明概述

催化剂受到与催化剂结合或可以某种形式降低催化剂催化活性的物质的强烈影响。这些物质对于催化剂是有毒的，包括例如碱金属、碱土金属、氨、胺或其离子的物质。这些毒物是典型的，并且导致通过从加工物流中除去任何毒物而进行的进入催化反应器的进料的预处理，从而保护催化剂。如Venuto,P.B.等,J.of Catal.,4,81-98,87(1966)所示，“低钠含量对于使用REX催化剂时的高烷基化活性是关键性的。”随着钠含量从0.22重量%增加到0.79重量%，活性几乎减少了一半。

使用烯烃的芳族化合物的烷基化对于多个重要工业化技术而言是重要的。乙苯(EB)、异丙苯和带有更大的链的烷基苯(清洁剂)是三个工业上最重要的例子。清洁剂优选使用带有更长的链的直链烷基基团，例如C8至C13，从而形成直链烷基苯。这些烷基化反应使用酸催化剂(均相催化剂如HF或多相催化剂如AlCl₃、氧化硅-氧化铝和沸石)进行。尽管这些都是酸催化方法，它们之间具有足够的不同，即它们都使用不同的催化剂。骨架异构化是使用适合于在LAB方法中价值更低的EB或异丙苯的催化剂的LAB方法中一个问题的例子。

直链烷基苯的生产传统上有两种形式，低2-苯基和高2-苯基。低2-苯基LAB通过HF烷基化实施，得到的LAB的2-苯基浓度在15和20质量%之间。这是因为均相酸HF缺少催化苯对烯烃链的连接的倾向性。在末端碳上没有烷基化，内部碳具有几乎相同的烷基化几率，这样就产生了从苯延伸出来的更短的烷基链。高2-苯基LAB历史上使用AlCl₃烷基化实施，得到的LAB的2-苯基浓度在30和35质量%之间。尽管可以实施具有不同2-苯基含量的LAB，这些产品没有市场，因此人们试图替换这些环境不友好的催化剂。