[发明专利]使用低沸石催化剂组合物的高选择性烷基化方法

说明书

优先权声明

本申请要求2015年3月31日提交的美国专利申请14/674832的优先权，其全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本发明涉及一种将原料烷基化方法，更具体地涉及一种使用具有低氮/沸石铝摩尔比的低沸石催化剂组合物的高活性、稳定和选择性的烷基化方法。

背景技术

具有C₂至C₄烯烃的芳族化合物的烷基化和多烷基芳族化合物的烷基转移是用于制备单烷基化芳族化合物的两个常见反应。在工业上实践这两种反应以生产乙苯的实例是用乙烯将苯烷基化及苯和二乙苯的烷基转移。

因此，烷基化和烷基转移的组合可以使乙苯生产最大化。这样的组合可以在具有两个反应区(一个用于烷基化，另一个用于烷基转移)的方法中进行，或者在具有单一反应区(其中既进行烷基化又进行烷基转移)的方法中进行。

与烷基化方法的操作效率直接相关的关键操作变量是每烷基的芳基摩尔比。该比越低，回收/再循环所需的苯的量越少，资金和效用成本就越低。该比的分子数是在特定时间段内通过反应区的芳基的摩尔数。芳基的摩尔数是所有芳基的和，而不论其中恰巧有芳基的化合物。在乙苯生产的情况下，例如，1摩尔苯、1摩尔乙苯和1摩尔二乙基苯各自为芳基总和贡献1摩尔芳基。该比的分母是具有与所需单烷基化芳族化合物上的烷基相同碳原子数的烷基的摩尔数，并且在相同的指定时间段内通过反应区。烷基的摩尔数是具有所需单烷基化芳族化合物上的烷基相同碳原子数的所有烷基和烯基的总和，而不论其中恰好有烷基或烯基的化合物，除了不包括链烷烃。在乙苯生产的情况下，乙基的摩尔数是所有乙基和乙烯基的总和，而不论其中恰巧有乙基或乙烯基的化合物，除了链烷烃如乙烷、丙烷、正丁烷、异丁烷、戊烷和更高级链烷烃被排除在乙基摩尔数的计算之外。例如，1摩尔乙烯和1摩尔乙苯各自对乙基总和贡献1摩尔的乙基，而1摩尔二乙苯贡献2摩尔乙基，1摩尔三乙苯贡献3摩尔乙基。丁基苯和辛基苯不贡献乙基摩尔数。

沸石和催化剂的进展使得芳族烷基化方法能够以较低的芳基与烷基比进行操作。为了确保良好的活性、活性稳定性和稳定的长期操作，催化剂通常包含较高含量的沸石。目前，包括UZM-8沸石在内的芳族烷基化催化剂的沸石含量大于50wt％。

已经提出了含有多种沸石的许多芳族烷基化催化剂，并用于将芳族化合物烷基化和烷基转移。无论反应是烷基化还是烷基转移，重要的是这些催化剂表现出转化反应物的可接受的活性和所需产物的可接受的收率。虽然含氮化合物可用于合成和/或处理这种沸石，但已知氮降低所得催化剂的活性。因此，本领域众所周知的是通过加热足够的时间和温度来除去氮，以获得沸石的氢形式。还已知反应物中的氮化合物可被吸附在活性催化剂位上并引起催化剂的快速失活。氮对这种催化剂的选择性的影响是不一致的，因为报告了增加和降低的选择性。不一致的选择性变化的一个或多个来源是不确定的，因为报告了一个或多个变量的差异，例如沸石类型、沸石处理步骤、催化剂组合物和制备步骤、反应物、所需产物和各种反应条件。

使用有机模板合成沸石，有机模板通过催化剂制备中的煅烧而除去。由于在煅烧过程中产生的热和蒸气，沸石将引起明显的结构和骨架破坏。破坏程度与水热的严格程度有关，这与催化剂中沸石的量成正比。此外，在高沸石含量下，催化剂中的沸石倾向于附聚，降低了沸石的有效利用。最后，由于沸石的高成本，含有高水平沸石的催化剂和使用这些催化剂的方法也是昂贵的。

发明内容

本发明的一个方面是将原料烷基化的方法。在一个实施方案中，该方法包括在烷基化条件下将包含至少一种可烷基化芳族化合物和烷基化剂的原料与第一烷基化催化剂组合物接触，以转化大部分烷基化试剂，然后使第二烷基化催化剂组合物接触离开第一烷基化催化剂组合物的流出物以转化剩余的未转化的烷基化试剂。在另一方面，第一烷基化催化剂组合物包含UZM-8沸石，氮和粘合剂，第一烷基化催化剂组合物具有2-20重量％的UZM-8沸石，并且催化剂具有介于0.01至0.040之间的氮与沸石铝摩尔比；第二烷基化催化剂组合物包含沸石含量大于30％的沸石UZM-8，UZM-37，MCM-22，BEA，FAU；其中在温度和可烷基化芳族化合物与烷基化剂的摩尔比下的总烷基化选择性大于99.0％。

附图简述

附图是显示沸石含量对催化剂活性的影响的图，通过活性区(EAZ)的端部位置测量。

发明详述