專利名稱：生產(chǎn)異丙苯的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種苯與丙烯生產(chǎn)異丙苯的方法。
背景技術(shù)：
異丙苯是一種重要的有機(jī)化工原料，是生產(chǎn)苯酚、丙酮和α-甲基苯乙烯的主要中間化合物。在工業(yè)上異丙苯是通過(guò)丙烯和苯在的烷基化反應(yīng)制備的，其副產(chǎn)物主要為多異丙苯。早在1945年UOP就公布了在酸性催化劑存在下，以丙烯和苯反應(yīng)制備異丙苯的方法(SPA法)(USP2382318)，SPA法以固體磷酸為烷基化催化劑，由于固體磷酸不能夠催化烷基轉(zhuǎn)移反應(yīng)，所以在工藝流程中沒(méi)有反烴化部分。因此，SPA法只能在高的苯烯摩爾比(5～7)條件下運(yùn)行，而且其異丙苯的收率僅為95％左右。上世紀(jì)八十年代，Monsanto公司開(kāi)發(fā)以AlCl3為烷基化催化劑的異丙苯生產(chǎn)工藝，并實(shí)現(xiàn)工業(yè)應(yīng)用。由于AlCl3同樣不能催化烷基轉(zhuǎn)移反應(yīng)，因此，以AlCl3法生產(chǎn)異丙苯在異丙苯的收率方面仍然較低，同時(shí)也存在嚴(yán)重的污染問(wèn)題和裝置腐蝕問(wèn)題。
在上世紀(jì)九十年代，Dow、CD Tech、Mobil-Badger、Enichem和UOP等(US4992606，1991；US 5362697，1994；US 5453554，1995；US 5522984，1996；US 5672799，1997；US 6162416，2000；US 6051521，2000)公司相繼公布了以微孔沸石為催化劑，具有反烴化能力的固定床工藝流程。以UOP公布的在該工藝流程中，苯和丙烯首先在烴化反應(yīng)器中進(jìn)行烷基化反應(yīng)，烴化反應(yīng)液中的多異丙苯經(jīng)過(guò)分離后，再和苯混合進(jìn)入反烴化反應(yīng)器進(jìn)行烷基轉(zhuǎn)移反應(yīng)。由于采用了反烴化工藝流程，因此丙基的選擇性大于99％，同時(shí)，異丙苯中的雜質(zhì)含量也進(jìn)一步降低。
在苯和丙烯的烷基化反應(yīng)過(guò)程中，酸性沸石催化劑的活性、穩(wěn)定性以及雜質(zhì)含量很大程度上取決于操作條件，如苯烯比、空速以及反應(yīng)溫度。苯烯比對(duì)催化劑穩(wěn)定性的影響尤為嚴(yán)重，為了提高催化劑的反應(yīng)穩(wěn)定性，應(yīng)盡可能降低烴化反應(yīng)器內(nèi)丙烯的含量，應(yīng)此，在實(shí)際的工業(yè)生產(chǎn)中，丙烯都采用了分段進(jìn)料的方法，分段進(jìn)料的模式也有利于控制床層溫度在適宜的區(qū)間進(jìn)行。
盡管降低苯烯比對(duì)降低生產(chǎn)負(fù)荷，降低能耗，提高生產(chǎn)能力有利，然而降低苯烯比一方面會(huì)導(dǎo)致催化劑穩(wěn)定性的下降，同時(shí)，也會(huì)增加多異丙苯的含量，這就要求烷基轉(zhuǎn)移反應(yīng)器要在更高的負(fù)荷下運(yùn)行。綜合以上兩方面的因素，在實(shí)際的工業(yè)操作中，總苯烯比一般都在3.0左右。
反烴化反應(yīng)器的作用在于把烷基化生成的多異丙苯轉(zhuǎn)化為異丙苯，以提高異丙苯的產(chǎn)率。然而，把烴化和反烴化完全分開(kāi)成為兩個(gè)反應(yīng)器，也存在技術(shù)上的不足，比如烴化反應(yīng)為強(qiáng)放熱反應(yīng)，需要及時(shí)撤去反應(yīng)放出的熱量，以避免在過(guò)高的溫度下反應(yīng)。而反烴化反應(yīng)由于活化能較高，一般需要在較高的溫度下反應(yīng)，以獲得較高的轉(zhuǎn)化率。因此，該工藝在能量利用方面不合理。另外，在工業(yè)生產(chǎn)中，為了提高催化劑的反應(yīng)穩(wěn)定性，常常采用較高的苯烯比操作條件，同時(shí)，由于反烴化轉(zhuǎn)化率較低，使得反烴化產(chǎn)物中異丙苯濃度較低，而苯含量較高，這也提高了分離能耗。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是上述文獻(xiàn)中存在反烴化產(chǎn)物中異丙苯濃度低，而苯含量較高，分離能耗大的問(wèn)題，提供一種新的生產(chǎn)異丙苯的方法。該方法具有產(chǎn)物中異丙苯濃度高，分離能耗小，生產(chǎn)效率高的特點(diǎn)。
為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下一種生產(chǎn)異丙苯的方法，包括a)原料苯和丙烯分別分為兩股，原料苯和丙烯的摩爾比為1～10，其中第一股苯和第二股苯的重量比為1～10，第一股丙烯和第二股丙烯的重量比為1～10；b)第一股苯和第一股丙烯進(jìn)入固定床烴化反應(yīng)器進(jìn)行烴化反應(yīng)，進(jìn)料口都位于烴化反應(yīng)器的頂部，該烴化反應(yīng)器床層至少有二段，每一段都裝載有選自Y沸石、Beta沸石、ZSM-5、絲光沸石、MCM-22、MCM-49或MCM-56中至少一種的烴化催化劑，其中第一股苯和第一股丙烯的摩爾比為1～10，反應(yīng)溫度為110～190℃，反應(yīng)壓力為1.0～4.0MPa；c)第二股苯和第二股丙烯進(jìn)入從上至下依次裝有反烴化催化劑床層和烴化催化劑床層的反烴化—烴化反應(yīng)器，第二股苯的進(jìn)料口位于反烴化催化劑床層的上部，第二股丙烯的進(jìn)料口位于反烴化催化劑床層和烴化催化劑床層的中間；第二股苯與來(lái)自多烷基苯塔的多烷基苯在選自Y沸石、Beta沸石、ZSM-5、絲光沸石、MCM-22、MCM-49或MCM-56中至少一種為反烴化催化劑，反烴化溫度130～230℃，反應(yīng)壓力1.0～4.0MPa，第二股苯和多異丙苯重量比0.5～10條件下發(fā)生反烴化反應(yīng)生成異丙苯；未反應(yīng)的苯和反烴化生成的異丙苯物流與第二股丙烯通過(guò)烴化催化劑床層，在選自Y沸石、Beta沸石、ZSM-5、絲光沸石、MCM-22、MCM-49或MCM-56中至少一種為烴化催化劑，烴化溫度110～190℃，反應(yīng)壓力1.0～4.0MPa條件下發(fā)生烴化反應(yīng)生成異丙苯和多異丙苯，其中第二股苯與第二股丙烯的摩爾比1～15；
d)烴化反應(yīng)器的反應(yīng)產(chǎn)物與反烴化-烴化反應(yīng)器的反應(yīng)產(chǎn)物混合后進(jìn)入后續(xù)工序。
上述技術(shù)方案中，第一股苯和第一股丙烯的摩爾比優(yōu)選范圍為2～6，第二股苯和第二股丙烯的摩爾比優(yōu)選范圍為1～6。
上述技術(shù)方案中，原料苯可以是新鮮苯、后續(xù)工段的回收苯或其混合物。丙烯可以是新鮮的丙烯，也可以是后續(xù)工段的回收丙烯或其混合物。第一股丙烯可以與第一股苯混合后進(jìn)入烴化反應(yīng)器的第一段，也可以分別進(jìn)入烴化反應(yīng)器中每一段床層的頂部。反烴化-烴化反應(yīng)器中，烴化催化劑床層至少分為二段，第二股丙烯可以直接進(jìn)入反烴化-烴化反應(yīng)器烴化催化劑床層的第一段，也可以分別進(jìn)入反烴化-烴化反應(yīng)器烴化催化劑床層每一段床層的頂部。
本發(fā)明在生產(chǎn)異丙苯的工藝中，增加了一個(gè)反烴化-烴化反應(yīng)器，將烴化反應(yīng)和反烴化反應(yīng)集中在一個(gè)反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行，提高了產(chǎn)物中異丙苯的濃度，降低了多異丙苯濃度；同時(shí)也降低了苯濃度，減輕了后續(xù)工序中苯塔的分離能耗，從而降低了整體能耗，取得了較好的技術(shù)效果。


圖1為本發(fā)明的工藝流程示意圖。
圖1中，1為烴化反應(yīng)器，2為反烴化-烴化反應(yīng)器，3為脫丙烷塔，4為苯塔，5為異丙苯塔，6為多異丙苯塔，7為反烴化催化劑床層，8、9為烴化催化劑床層，10為新鮮苯，11為第一股苯，12為第二股苯，13為第一股丙烯，14為第二股丙烯，15為丙烷，16為異丙苯，17為多異丙苯塔塔釜液，18為多異丙苯，19為烴化反應(yīng)器塔釜液，20為反烴化-烴化反應(yīng)器塔釜液，21為脫丙烷塔塔釜液，22為苯塔塔釜液，23為異丙苯塔塔釜液。
新鮮苯10進(jìn)入苯塔4，與循環(huán)苯混合加熱后分為二股第一股苯11和第二股苯12。第一股苯11和第一股丙烯13混合后進(jìn)入烴化反應(yīng)器1進(jìn)行烷基化反應(yīng)，烴化反應(yīng)器塔釜液19主要為異丙苯、苯和多異丙苯。第二股苯12與來(lái)自多異丙苯塔6的多異丙苯18混合后從反烴化-烴化反應(yīng)器2頂部進(jìn)入反烴化催化劑床層7，發(fā)生反烴化反應(yīng)生成異丙苯，未反應(yīng)的苯和反烴化生成的異丙苯物流與第二股丙烯14通過(guò)烴化催化劑床層8和9，發(fā)生烴化反應(yīng)生成異丙苯和多異丙苯。反烴化-烴化反應(yīng)器塔釜液20與來(lái)自烴化反應(yīng)器1的塔釜液19混合后，在脫丙烷塔3脫除輕組分丙烷15，脫丙烷塔塔釜液21進(jìn)入苯塔4。在苯塔4分離并回收苯后，苯塔塔釜液22主要是異丙苯與多異丙苯的混合物，進(jìn)入異丙苯塔5。在異丙苯塔5塔頂分離出產(chǎn)物異丙苯16，異丙苯塔塔釜液23進(jìn)入多異丙苯塔6。多異丙苯塔塔頂分離出的多異丙苯18循環(huán)到反烴化-烴化反應(yīng)器反烴化催化劑床層的頂部。多異丙苯塔塔釜液17主要為重組分，可直接作為廢料處理。
下面通過(guò)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步闡述。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1按圖1的工藝流程，烴化反應(yīng)器催化劑床層分為四段，裝載有20克MCM-22沸石的成型催化劑(20～60目)。第一股丙烯分四段進(jìn)料，烴化反應(yīng)器反應(yīng)條件為反應(yīng)溫度148℃，反應(yīng)壓力2.3MPa，第一股苯通入量46.4克/小時(shí)，第一股丙烯通入量10.0克/小時(shí)。
反烴化-烴化反應(yīng)器反烴化催化劑床層裝載10克Beta沸石的成型催化劑，烴化催化劑床層分為二段，裝載10克MCM-22沸石的成型催化劑(20～60目)，第二股丙烯分二段進(jìn)料。反烴化催化劑床層反應(yīng)條件為反應(yīng)溫度170℃，反應(yīng)壓力2.5MPa，第二股苯與多異丙苯重量比5.0。烴化催化劑床層反應(yīng)條件為反應(yīng)溫度150℃，反應(yīng)壓力3.1MPa。第二股苯通入量25.1克/小時(shí)，第二股丙烯通入量3.0克/小時(shí)。
烴化反應(yīng)器塔釜液19和反烴化-烴化反應(yīng)器的塔釜液20混合后經(jīng)脫丙烷塔、苯塔、異丙苯塔，異丙苯塔塔頂結(jié)果異丙苯產(chǎn)率99.5％，異丙苯純度99.97％，異丙苯中正丙苯含量280ppm。
實(shí)施例2按圖1的工藝流程，烴化反應(yīng)器催化劑床層分為四段，裝載有20克MCM-22沸石的成型催化劑(20～60目)。第一股丙烯分四段進(jìn)料，烴化反應(yīng)器反應(yīng)條件為反應(yīng)溫度150℃，反應(yīng)壓力2.9MPa，第一股苯通入量42.9克/小時(shí)，第一股丙烯通入量11.0克/小時(shí)。
反烴化-烴化反應(yīng)器反烴化催化劑床層裝載10克Beta沸石的成型催化劑，烴化催化劑床層分為二段，裝載10克MCM-22沸石的成型催化劑(20～60目)，第二股丙烯分二段進(jìn)料。反烴化催化劑床層反應(yīng)條件為反應(yīng)溫度165℃，反應(yīng)壓力3.2MPa，第二股苯與多異丙苯重量比5.0。烴化催化劑床層反應(yīng)條件為反應(yīng)溫度150℃，反應(yīng)壓力2.7MPa。第二股苯通入量26克/小時(shí)，第二股丙烯通入量3.5克/小時(shí)。
烴化反應(yīng)器塔釜液19和反烴化-烴化反應(yīng)器的塔釜液20混合后經(jīng)脫丙烷塔、苯塔、異丙苯塔，異丙苯塔塔頂結(jié)果異丙苯產(chǎn)率99.5％，異丙苯純度99.96％，異丙苯中正丙苯含量301ppm。
實(shí)施例3按圖1的工藝流程，烴化反應(yīng)器催化劑床層分為四段，裝載有20克MCM-22沸石的成型催化劑(20～60目)。第一股丙烯分四段進(jìn)料，烴化反應(yīng)器反應(yīng)條件為反應(yīng)溫度150℃，反應(yīng)壓力2.5MPa，第一股苯通入量36.8克/小時(shí)，第一股丙烯通入量11.0克/小時(shí)。
反烴化-烴化反應(yīng)器反烴化催化劑床層裝載10克Beta沸石的成型催化劑，烴化催化劑床層分為二段，裝載10克MCM-22沸石的成型催化劑(20～60目)，第二股丙烯分二段進(jìn)料。反烴化催化劑床層反應(yīng)條件為反應(yīng)溫度170℃，反應(yīng)壓力2.7MPa，第二股苯與多異丙苯重量比6.0。烴化催化劑床層反應(yīng)條件為反應(yīng)溫度150℃，反應(yīng)壓力2.6MPa。第二股苯通入量32.5克/小時(shí)，第二股丙烯通入量5克/小時(shí)。
烴化反應(yīng)器塔釜液19和烴化-反烴化反應(yīng)器的塔釜液20混合后經(jīng)脫丙烷塔、苯塔、異丙苯塔，異丙苯塔塔頂結(jié)果異丙苯產(chǎn)率99.6％，異丙苯純度99.96％，異丙苯中正丙苯含量250ppm。
實(shí)施例4按圖1的工藝流程，烴化反應(yīng)器催化劑床層分為四段，裝載有20克MCM-22沸石的成型催化劑(20～60目)。第一股丙烯分四段進(jìn)料，烴化反應(yīng)器反應(yīng)條件為反應(yīng)溫度155℃，反應(yīng)壓力2.8MPa，第一股苯通入量57.2克/小時(shí)，第一股丙烯通入量14.0克/小時(shí)。
反烴化-烴化反應(yīng)器反烴化催化劑床層裝載10克Beta沸石的成型催化劑，烴化催化劑床層分為二段，裝載10克MCM-22沸石的成型催化劑(20～60目)，第二股丙烯分二段進(jìn)料。反烴化催化劑床層反應(yīng)條件為反應(yīng)溫度175℃，反應(yīng)壓力2.8MPa，第二股苯與多異丙苯重量比4.3。烴化催化劑床層反應(yīng)條件為反應(yīng)溫度150℃，反應(yīng)壓力2.6MPa。第二股苯通入量29.5克/小時(shí)，第二股丙烯通入量3.0克/小時(shí)。
烴化反應(yīng)器塔釜液19和烴化-反烴化反應(yīng)器的塔釜液20混合后經(jīng)脫丙烷塔、苯塔、異丙苯塔，異丙苯塔塔頂結(jié)果異丙苯產(chǎn)率99.5％，異丙苯純度99.97％，異丙苯中正丙苯含量283ppm。
權(quán)利要求
1.一種生產(chǎn)異丙苯的方法，包括a)原料苯和丙烯分別分為兩股，原料苯和丙烯的摩爾比為1～10，其中第一股苯和第二股苯的重量比為1～10，第一股丙烯和第二股丙烯的重量比為1～10；b)第一股苯和第一股丙烯進(jìn)入固定床烴化反應(yīng)器進(jìn)行烴化反應(yīng)，進(jìn)料口都位于烴化反應(yīng)器的頂部，該烴化反應(yīng)器床層至少有二段，每一段都裝載有選自Y沸石、Beta沸石、ZSM-5、絲光沸石、MCM-22、MCM-49或MCM-56中至少一種的烴化催化劑，其中第一股苯和第一股丙烯的摩爾比為1～10，反應(yīng)溫度為110～190℃，反應(yīng)壓力為1.0～4.0MPa；c)第二股苯和第二股丙烯進(jìn)入從上至下依次裝有反烴化催化劑床層和烴化催化劑床層的反烴化-烴化反應(yīng)器，第二股苯的進(jìn)料口位于反烴化催化劑床層的上部，第二股丙烯的進(jìn)料口位于反烴化催化劑床層和烴化催化劑床層的中間；第二股苯與來(lái)自多烷基苯塔的多烷基苯在選自Y沸石、Beta沸石、ZSM-5、絲光沸石、MCM-22、MCM-49或MCM-56中至少一種為反烴化催化劑，反烴化溫度130～230℃，反應(yīng)壓力1.0～4.0MPa，第二股苯和多異丙苯重量比0.5～10條件下發(fā)生反烴化反應(yīng)生成異丙苯；未反應(yīng)的苯和反烴化生成的異丙苯物流與第二股丙烯通過(guò)烴化催化劑床層，在選自Y沸石、Beta沸石、ZSM-5、絲光沸石、MCM-22、MCM-49或MCM-56中至少一種為烴化催化劑，烴化溫度110～190℃，反應(yīng)壓力1.0～4.0MPa條件下發(fā)生烴化反應(yīng)生成異丙苯和多異丙苯，其中第二股苯與第二股丙烯的摩爾比1～15；d)烴化反應(yīng)器的反應(yīng)產(chǎn)物與反烴化-烴化反應(yīng)器的反應(yīng)產(chǎn)物混合后進(jìn)入后續(xù)工序。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述異丙苯的生產(chǎn)方法，其特征在于第一股苯和第一股丙烯的摩爾比為2～6。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述異丙苯的生產(chǎn)方法，其特征在于第二股苯和第二股丙烯的摩爾比為1～6。
全文摘要
本發(fā)明涉及生產(chǎn)異丙苯的方法，主要解決以往技術(shù)中存在反應(yīng)產(chǎn)物中異丙苯濃度低，苯含量較高，分離能耗大的問(wèn)題。本發(fā)明通過(guò)采用將原料苯和丙烯分別分為兩股，第一股苯和第一股丙烯進(jìn)入固定床烴化反應(yīng)器進(jìn)行烴化反應(yīng)；第二股苯和第二股丙烯進(jìn)入從上至下依次裝有反烴化催化劑床層和烴化催化劑床層的反烴化－烴化反應(yīng)器；第二股苯的進(jìn)料口位于反烴化催化劑床層的上部，第二股丙烯的進(jìn)料口位于反烴化催化劑床層和烴化催化劑床層的中間；第二股苯與來(lái)自多烷基苯塔的多烷基苯發(fā)生反烴化反應(yīng)生成異丙苯；未反應(yīng)的苯和反烴化生成的異丙苯物流與第二股丙烯通過(guò)烴化催化劑床層發(fā)生烴化反應(yīng)生成異丙苯和多異丙苯的技術(shù)方案，較好地解決了該問(wèn)題，可用于異丙苯的工業(yè)生產(chǎn)中。
文檔編號(hào)C07C2/66GK1915944SQ20051002878
公開(kāi)日2007年2月21日 申請(qǐng)日期2005年8月15日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月15日
發(fā)明者高煥新, 周斌, 季樹芳, 魏一倫 申請(qǐng)人:中國(guó)石油化工股份有限公司, 中國(guó)石油化工股份有限公司上海石油化工研究院