[发明专利]烷基芳烃的混合相，多阶段生产方法

说明书

技术领域

本申请是中国专利申请200780021375.4的分案申请。本发明涉及一种用于生产烷基芳族化合物，特别是乙苯的方法。

背景技术

乙苯是苯乙烯的生产中一种关键性原材料并且是由乙烯和苯在酸催化剂存在下生产得到的。较早的乙苯生产工厂，一般1980年之前建的，使用AlCl₃或BF₃作为酸性催化剂。较新的工厂一般已经变成使用沸石基酸性催化剂。

商业乙苯的制造方法一般需要使用聚合级乙烯，它具有超过99.9mol.%的纯度。然而，乙烯料流达到聚合物级的提纯是一种成本很高的处理方法，由此很多人对可以使用低级乙烯料流进行操作的发展过程感兴趣。其中此类乙烯来源是从石油炼厂的流化催化裂化或蒸气裂化装置的尾气，除去反应活性杂质例如丙烯之后获得的稀释乙烯，一般包含约20-80wt%的乙烯，其余是与少量氢，甲烷和苯一起的乙烷。另一种稀释乙烯的来源是乙烯/乙烷蒸馏分流器的原料料流。

三种乙基化反应器系统用于生产乙苯，即气相反应器系统，液相反应器系统，和混合相反应器系统。

在气相反应器系统中，苯和乙烯的乙基化反应是在约380-420℃的温度和9-15kg/cm²-g的压力下，在沸石类催化剂的多个固定床中进行的。乙烯与苯放热反应生成乙苯，尽管同时出现不合要求的链反应和副反应。约15%的生成的乙苯进一步与乙烯反应生成二乙苯异构体(DEB)，三乙苯异构体(TEB)和重质芳族产物。所有这些链反应产物通常归类为多乙基苯(PEB)。除了乙基化反应，副反应生成作为痕量产物的二甲苯异构体。气相方法中生成的二甲苯可以生产具有约0.05-0.20wt%二甲苯的乙苯产物。在随后的苯乙烯产品中二甲苯作为杂质出现，并且一般被认为是不合要求的。

为了将PEB的生成减到最少，根据过程优化，应用化学计量过量的苯，单程约400-900%。乙基化反应器的流出物含有约70-85wt%的未反应的苯，约12-20wt%的乙苯产物以及约3-4wt%的PEB。为了避免收率损失，通常在分离烷基转移反应器中，通过与额外的苯进行烷基转移化使PEB转化回乙苯。

作为例子，美国专利3,751,504(Keown等人)，3,751,506(Burress)以及3,755,483(Burress)公开了在结晶型铝硅酸盐沸石ZSM-5上的苯的气相乙基化。

在大多数情况下，气相乙基化体系使用聚合级乙烯原料。此外，尽管已经建立了使用稀释的乙烯原料的工业气相过程并且目前在运转中，但与这些工艺相关的投资费用很高而且产物中含有高浓度的二甲苯杂质。

近年来工业趋势已经从气相反应器转移为液相反应器。液相反应器是在约180-270℃温度下操作的，此温度低于苯的临界温度(约290℃)。液相反应器的一个优点是可以生成极少的二甲苯和其它不合要求的副产物。乙基化反应的速率与气相相比通常会较低，但是液相反应的较低的设计温度通常经济上抵消了与较高的催化剂体积有关的负面影响。因而，由于较低乙基化温度的动力学，其源于液相催化剂，链反应形成PEB的速率是非常低的；即约5-8%的乙苯在液相反应中转化成PEB，与此相对的是15-20%在气相反应中转化。因此与400-900%在气相中相比，液相体系中的化学计量过量的苯一般是150-400%。

美国专利4,891,458和欧洲专利公开号0432814以及0629549公开了使用β沸石作为苯的液相乙基化的催化剂。近年来已经公开了MCM-22以及在烷基化和/或烷基转移反应中它的结构类似物具有实用性，例如，美国专利4,992,606(MCM-22)，美国专利5,258,565(MCM-36)，美国专利5,371,310(MCM-49)，美国专利5,453,554(MCM-56)，美国专利5,149,894(SSZ-25)；美国专利6,077,498(ITQ-1)和美国专利6,231,751(ITQ-2)。

工业的液相乙苯工厂通常使用聚合级乙烯。此外，尽管工厂通过增加操作压力可以设计成能接受含有高达30mol.%乙烷的乙烯气，但是与这些工厂的设计、结构与操作相关的额外费用是很重要的。