[发明专利]具有分级挡板的流化床反应器

说明书

优先权要求

本申请要求2011年7月27日提交的临时申请No.61/512,271的权益，该临时申请的公开内容通过引用以其全文并入本申请。

技术领域

本发明涉及将芳族烃烷基化的方法，并且更特别地涉及通过用甲醇将苯和/或甲苯烷基化而制备对二甲苯的方法，并且涉及用于实施所述方法的设备。

背景技术

通过用甲醇将甲苯和/或苯烷基化而生产二甲苯，并且尤其是使用沸石催化剂选择性制备对二甲苯（PX）产品是公知的。参见例如美国专利4,002,698；4,356,338；4,423,266；5,675,047；5,804,690；5,939,597；6,028,238；6,046,372；6,048,816；6,156,949；6,423,879；6,504,072；6,506,954；6,538,167；和6,642,426。术语“对二甲苯选择性”、“对位选择性的”等是指制备的对二甲苯的量比在热力学平衡下二甲苯异构体混合物中存在的量大，其在通常的加工温度下为约24mol%。对二甲苯选择性是高度追求的，因为对二甲苯相对于间和邻二甲苯具有经济重要性。尽管二甲苯异构体中的每种都具有重要和公知的最终用途，对二甲苯目前是最有经济价值的，其在诸如瓶用塑料和聚酯纤维的重要和多样的最终用途中用作中间体。

在所述方法中，通常，在图1中示意性举例说明的体系中的反应器中，在合适的催化剂存在下，用甲醇将甲苯和/或苯烷基化以形成二甲苯，其中包含反应物的进料经由导管1进入流化床反应器11，并且包含产物的流出物通过导管5排出，并且催化剂在流化床反应器11、从所述催化剂汽提流体的设备12和催化剂再生器13之间分别经由导管2、3和4流通。通常将水与甲苯和甲醇共进料以最小化甲苯在进料管线中的结焦以及甲醇的自分解。其它副反应包括形成轻质烯烃、轻质链烷烃，以及将对二甲苯转化成其它二甲苯异构体或更重质的芳族化合物的反应。

适合于图1中所示的每个要素的设备自身在本领域中是公知的，然而如本领域技术人员将意识到的那样，简单地挑选和选择可获得的要素不会达到商业可行的体系。存在大量的要克服的问题，并且达到可与其它已知的选择性制备对二甲苯的方法，例如烷基转移和甲苯歧化竞争的体系是工业中目前热衷研究的主题。下面概述一些所述问题。

在流化床底部形成的气泡当它们上升通过所述床时将增大直至它们达到最大的稳定气泡尺寸。由于所述气泡将以不同的速率增大，在流化床中通常将存在宽的气泡尺寸分布。宽的气泡尺寸分布可能由于形成湍流涡旋而在局部水平以及由于横跨水平方向不均匀的轴向速度分布型而在全局水平都导致显著的气相返混。这种气体返混保持希望产物的部分与活性催化剂接触的时间比预计的活塞流反应器停留时间更长。另一方面，尽管返混增加了气相停留时间，另一个现象可能同时导致所述气相停留时间降低。大的气泡也可能形成连续的湾流流动结构，所述结构导致气体旁通，这使得气体快速通过所述床，而与催化剂很少接触。在所述旁通区域中，在气体和活性催化剂之间的差的接触导致降低的反应物转化和低的流化床（反应器体积）利用率。

从U.S.7,935,857已知带有挡板的体系的应用。其它相关的参考文献包括U.S.4,251,484；3,982,903；4,855,111；6,642,426；和GB803458。

尽管返混通常被认为对于甲醇转化是有利的，但本发明的发明人已经发现在挡板体系的存在下分级注射避免了次级反应，例如所希望的对二甲苯异构化成其较不希望的异构体，并且改进了对二甲苯选择性，从约60-70wt%改进到超过80wt%，例如在一些实施方案中改进到80-90wt%。不希望束缚于理论，本发明的发明人已经令人惊奇地发现了适于此的方法和设备或体系，其中降低的气相返混和旁通现象的结合可以共同起作用以改进转化率和选择性二者以及提高催化剂利用率，其通过如下方式实现：在深流化床中使用分级挡板以产生更小的和更均匀的并因此可控的气泡尺寸，并且将向所述反应器床分级注射甲醇与使用结构化填充物层作为分级挡板选择性相结合以更有效地提供希望的产物。

发明内容

发明概述

本发明涉及将芳族烃烷基化的方法，并且更特别地涉及用甲醇和/或二甲醚（DME）将苯和/或甲苯烷基化而制备对二甲苯的方法，并且涉及用于实施所述方法的设备，改进之处包括分级注射所述反应物，苯和/或甲苯和甲醇中的至少一种，其中多个注射级由挡板材料分开，所述挡板材料优选结构化材料，从而降低气相返混、旁通现象和气泡尺寸中的至少一个。