通過集成甲基化和轉(zhuǎn)烷基化制備二甲苯的方法
【專利摘要】本發(fā)明的方法涉及通過集成芳族化合物甲基化和轉(zhuǎn)甲基化而制備二甲苯。該集成的方法最大化二甲苯的制備和減少或最小化苯的制備。
【專利說明】通過集成甲基化和轉(zhuǎn)烷基化制備二甲苯的方法
[0001]相關(guān)申請的交叉引用
本申請要求2012年4月5日提交的編號為61/620，830的美國臨時專利申請根據(jù)35U.S.C.§ 119(e)的權(quán)益，其中如同完全表述一般地將其全文通過引用并入本文中。

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]要求保護(hù)的本發(fā)明涉及制備二甲苯的方法，其通過使用甲醇甲基化芳族化合物并聯(lián)合轉(zhuǎn)燒基化(transalkylat1n)。該集成的方法最大化二甲苯的制備和減少或最小化苯的制備。
[0003]要求保護(hù)的本方法涉及制備C8芳族烴，其包括分餾包含進(jìn)料流的芳族烴、將從進(jìn)料流中分餾出的至少一部分芳族烴甲基化以形成富含甲基化的芳族烴的餾分、以及使至少一部分所述富含甲基化的芳族烴的餾分在轉(zhuǎn)烷基化反應(yīng)中反應(yīng)以提供包含C8芳族烴的轉(zhuǎn)烷基化流出物。

【背景技術(shù)】
[0004]對二甲苯是在對苯二甲酸的生產(chǎn)中使用的一種重要的化學(xué)品中間體，其進(jìn)而被用在例如聚對苯二甲酸丙二醇酯(PTT)、聚對苯二甲酸丁二醇酯(PBT)和聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)的聚合物生產(chǎn)中?？紤]到PET塑料和纖維以及其它源自對二甲苯的終端產(chǎn)品的巨大市場，對高純度的對二甲苯具有極大的需求。
[0005]催化重整通常是指將石腦油烴進(jìn)料(作為一種粗油餾分)轉(zhuǎn)化(或“芳構(gòu)化”)為以苯、甲苯和二甲苯異構(gòu)體為主的產(chǎn)物。為了通過利用重整方法中的芳族化合物而最大化對二甲苯的制備，必須解決可利用的甲基的短缺。集成芳族化合物的甲基化和轉(zhuǎn)烷基化解決了所述問題，并且是增加芳族環(huán)上的甲基和最大化混合的二甲苯和對二甲苯的制備的有效方法。另外，通過提高進(jìn)料流中的芳族化合物的甲基化，可以使苯的制備最小化或減少。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的一個實施方案涉及制備二甲苯的方法，其集成了使用甲醇的芳族化合物甲基化和芳族化合物轉(zhuǎn)烷基化。在轉(zhuǎn)烷基化步驟之前的芳族化合物甲基化單元中，通過使用來自甲醇的甲基而滿足甲基短缺的問題。
[0007]要求保護(hù)的本發(fā)明涉及通過將非C8芳族烴(例如C6和C7芳族烴)的轉(zhuǎn)烷基化而制備C8芳族烴的方法。轉(zhuǎn)烷基化是指如下反應(yīng)，其中引入轉(zhuǎn)烷基化反應(yīng)中的一個分子得到烷基，而引入該轉(zhuǎn)烷基化反應(yīng)中的另一個分子失去烷基。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]圖1顯示了根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案的代表性方法，其可以用在芳族復(fù)合物中以制備C8芳族烴和特別是對二甲苯；
圖2顯示了根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案制備對二甲苯的方法； 圖3顯示了根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案通過加入甲基而最大化對二甲苯制備的方法；圖4顯示了根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案通過集成甲基化和轉(zhuǎn)烷基化步驟而最大化對二甲苯制備的方法；
圖5顯示了根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案通過集成甲基化和轉(zhuǎn)烷基化步驟而最大化對二甲苯制備和減少苯制備的方法；和
圖6顯示了根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案通過集成甲基化和轉(zhuǎn)烷基化步驟而最大化對二甲苯制備和減少苯制備的方法。

【具體實施方式】
[0009]根據(jù)本發(fā)明的各個方面的進(jìn)料流是任何含有芳族烴的料流，并且優(yōu)選含有C9或c10芳族烴。代表性的進(jìn)料流包括重整油的各個餾分(例如催化重整流出物)。
[0010]代表性的方法包括分餾所述進(jìn)料流以提供芳族化合物餾分。如圖1所示，對來自進(jìn)料流的芳族化合物餾分實施甲基化步驟以產(chǎn)生富含甲基化的芳族烴的餾分。在本發(fā)明的一個實施方案中，使用甲醇作為甲基給體將芳族化合物餾分甲基化。所述甲基化步驟提供了增加對二甲苯制備的基礎(chǔ)，并接著進(jìn)行后續(xù)的轉(zhuǎn)烷基化步驟。對富含甲基化的芳族烴的餾分實施轉(zhuǎn)烷基化步驟以形成對二甲苯(PX)。在本發(fā)明的某些實施方案中，在所述轉(zhuǎn)烷基化步驟中使用的富含甲基化的芳族烴的餾分源自于重整過程中的芳族化合物餾分。在本發(fā)明的另一些實施方案中，在所述轉(zhuǎn)烷基化步驟中使用的富含甲基化的芳族烴的餾分源自于所述進(jìn)料流的芳族化合物餾分的甲基化過程。在本發(fā)明的某些實施方案中，所述轉(zhuǎn)烷基化步驟使用所述甲基化步驟中產(chǎn)生的至少一部分所述富含甲基化的芳族烴的餾分。
[0011]在本發(fā)明的某些實施方案中，所述甲基化步驟在420 - 600 1:的溫度和10-100psig的壓力下實施。在一些實施方案中，使用選自如下的沸石催化劑:沸石X、Y和β，發(fā)光沸石，硅-鋁-磷酸鹽，H-ZSM5, ZSM-5, ZSM-11，TS-1，F(xiàn)e_ 硅質(zhì)巖，TNU-9 和 HM-5。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的實施方案的方法除了包括提供富含甲基化的芳族烴的餾分之外，還包括在轉(zhuǎn)烷基化反應(yīng)區(qū)域中使該餾分反應(yīng)以提供包含c8芳族烴的轉(zhuǎn)烷基化流出物。
[0013]在本發(fā)明的某些實施方案中，所述轉(zhuǎn)烷基化步驟在300 - 600 1:的溫度和100 -500 psig的壓力下實施。在一些實施方案中，使用選自如下的沸石催化劑:沸石X、Y和β，發(fā)光沸石，硅-鋁-磷酸鹽，H-ZSM5，ZSM-5，ZSM-11，TS-1，F(xiàn)e_ 硅質(zhì)巖，TNU-9 和 HM-5。
[0014]在典型的重整過程中，如圖2所描述的，對芳族化合物餾分實施轉(zhuǎn)烷基化(TA)步驟。在本發(fā)明的一個實施方案中，所述轉(zhuǎn)烷基化步驟的進(jìn)料是甲苯(T)和(:9+ (C9 plus)芳族化合物(C9A+)。在本發(fā)明的某些實施方案中，在所述轉(zhuǎn)烷基化步驟中使用的(:9芳族化合物是三甲基苯(TMB)。在本發(fā)明的一個實施方案中，在典型的重整過程中由于所述轉(zhuǎn)烷基化步驟而形成的產(chǎn)物是C8芳族化合物(二甲苯異構(gòu)體)和苯以大約1:3比例的混合物。在該混合物中苯的存在可以歸因于來自重整過程的典型重整油中缺少甲基。
[0015]如圖3所示，將甲基添加到轉(zhuǎn)烷基化反應(yīng)中增加了在轉(zhuǎn)烷基化流出物中C8芳族化合物相對于苯的產(chǎn)率。如圖3所示，在所述轉(zhuǎn)烷基化流出物中苯與C8芳族化合物(二甲苯異構(gòu)體)的比例為大約1:8。在如圖3所示的實施方案中，在所述轉(zhuǎn)烷基化反應(yīng)中存在的甲基與苯基的比例為大約2:1。值得注意的是，該比例高于在所示的典型重整過程中存在的甲基與苯基的1.2:1比例。因此，根據(jù)本發(fā)明的實施方案，期望在所述轉(zhuǎn)烷基化反應(yīng)中的甲基與苯基的比例為1.5:1至2.2:1。在本發(fā)明的某些優(yōu)選的實施方案中，在所述轉(zhuǎn)烷基化反應(yīng)中的甲基與苯基的比例為1.95:1至2.05:1。
[0016]本發(fā)明的一個實施方案涉及使用苯、甲苯和C9+芳族化合物制備二甲苯的方法。該方法包括苯和甲苯的甲基化以產(chǎn)生混合的二甲苯和重質(zhì)芳族化合物，并接著進(jìn)行存在的苯、甲苯和重質(zhì)芳族化合物的轉(zhuǎn)烷基化，其中至少一部分在所述轉(zhuǎn)烷基化步驟中的重質(zhì)芳族化合物來自所述甲基化步驟。
[0017]圖4顯示了本發(fā)明的一個代表性和非限制性的實施方案，因為在各種集成方法的上下文中其可以在整個芳族化合物復(fù)合物中除了其它產(chǎn)物之外用于制備對二甲苯。在該實施方案中，對來自進(jìn)料流的反應(yīng)器流出物中的芳族化合物餾分實施甲基化步驟以產(chǎn)生富含甲基化的芳族烴的餾分。具體地，對反應(yīng)器流出物中的甲苯(T)實施甲基化。在某些實施方案中，所述甲基化步驟通過使用甲醇進(jìn)行。所述甲基化過程產(chǎn)生了 C8芳族化合物(例如二甲苯)和C9+芳族化合物的混合物。將該C9+芳族化合物轉(zhuǎn)移至實施所述轉(zhuǎn)烷基化步驟的轉(zhuǎn)烷基化單元。在所述轉(zhuǎn)烷基化流出物中的苯與C8芳族化合物(二甲苯異構(gòu)體)的比例為大約1:8。
[0018]因為對于制備二甲苯的優(yōu)選的甲基和苯基的摩爾比例為2，所以所述轉(zhuǎn)烷基化單元以大約2的甲基與苯基的摩爾比例操作。在某些實施方案中，在所述轉(zhuǎn)烷基化單元中，甲基與苯基的摩爾比例為1.5至2.2。在另一些實施方案中，甲基與苯基的摩爾比例為1.95至2.05。在本發(fā)明的某些實施方案中，一部分來自所述反應(yīng)器流出物的苯和甲苯被轉(zhuǎn)移至所述甲基化步驟。在另一些實施方案中，所有來自所述反應(yīng)器流出物的苯和甲苯被轉(zhuǎn)移至所述甲基化步驟。
[0019]在本發(fā)明的某些實施方案中，在所述甲基化步驟中，苯和甲苯被一起進(jìn)料到一個反應(yīng)器或者單獨地進(jìn)料到不同的反應(yīng)器。在本發(fā)明的某些實施方案中，反應(yīng)器流出物中的一部分苯和甲苯被轉(zhuǎn)移至所述甲基化步驟。在另一些實施方案中，反應(yīng)器流出物中的所有苯和甲苯被轉(zhuǎn)移至所述甲基化步驟。在本發(fā)明的某些實施方案中，為了滿足在所述轉(zhuǎn)烷基化步驟中甲基和苯基的摩爾比例為1.5至2.2，將來自所述甲基化步驟的一部分苯和/或甲苯轉(zhuǎn)移至所述轉(zhuǎn)烷基化步驟。在本發(fā)明的另一些實施方案中，為了滿足在所述轉(zhuǎn)烷基化步驟中甲基和苯基的摩爾比例為1.95至2.05，將來自所述甲基化步驟的一部分苯和/或甲苯轉(zhuǎn)移至所述轉(zhuǎn)烷基化步驟。
[0020]在本發(fā)明的一個實施方案中，來自所述甲基化步驟和轉(zhuǎn)烷基化步驟的流出物共享同樣的分離階段。在本發(fā)明的某些實施方案中，苯和甲苯(混合的或者單獨的)被轉(zhuǎn)移至所述甲基化步驟和所述轉(zhuǎn)烷基化步驟。
[0021]圖5顯示根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案制備二甲苯的方法。如圖5所示，對來自反應(yīng)器流出物的苯和甲苯實施甲基化步驟。在本發(fā)明的某些實施方案中，使用甲醇實施甲基化。所述甲基化步驟產(chǎn)生二甲苯混合物。在轉(zhuǎn)烷基化步驟中，對來自反應(yīng)器流出物的C9+芳族化合物或者源自于所述甲基化步驟的那些以甲基/苯基大約為2的比例實施轉(zhuǎn)烷基化。轉(zhuǎn)烷基化步驟的產(chǎn)物是二甲苯混合物。值得注意的是，在該產(chǎn)物混合物中沒有或只有少量的苯。
[0022]圖6顯示根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案制備二甲苯的方法。如圖6所示，對來自反應(yīng)器流出物的甲苯實施甲基化步驟。在本發(fā)明的某些實施方案中，使用甲醇實施甲基化。所述甲基化步驟產(chǎn)生二甲苯混合物。在轉(zhuǎn)烷基化步驟中，對來自反應(yīng)器流出物的c9+芳族化合物或者源自于所述甲基化步驟的那些以甲基/苯基大約為1.7的比例實施轉(zhuǎn)烷基化。轉(zhuǎn)烷基化步驟的產(chǎn)物是二甲苯混合物。值得注意的是，在該產(chǎn)物混合物中沒有或只有少量的苯。
[0023]本發(fā)明的所有方面涉及制備C8芳族烴的方法，其包括在轉(zhuǎn)烷基化反應(yīng)中使甲基化的芳族烴反應(yīng)以提供包含C8芳族烴的轉(zhuǎn)烷基化流出物。有利地，所述甲基化的芳族烴存在于轉(zhuǎn)移至所述轉(zhuǎn)烷基化反應(yīng)區(qū)域的富含甲基化的芳族烴的餾分中。基于從本公開中獲得的知識，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以認(rèn)識到，在這些(:8芳族烴制備方法中可以不離開本發(fā)明的范圍而進(jìn)行各種改變。用于解釋理論或觀察的現(xiàn)象或結(jié)果的機理僅能被理解為示例性的，而沒有以任何形式限制所附權(quán)利要求的范圍。
【權(quán)利要求】
1.制備二甲苯的方法，其包括: 制備C8和C9+芳族化合物的混合物的甲基化步驟；和 將所述甲基化步驟中的C9+芳族化合物轉(zhuǎn)化為C8芳族化合物的轉(zhuǎn)烷基化步驟。
2.權(quán)利要求1的方法，其中在所述轉(zhuǎn)烷基化步驟中甲基與苯基的摩爾比例為1.5-2.2。
3.權(quán)利要求1的方法，其中在所述轉(zhuǎn)烷基化步驟中甲基與苯基的摩爾比例為1.95-2.05。
4.權(quán)利要求1的方法，其中在所述轉(zhuǎn)烷基化步驟中，將反應(yīng)器流出物中的至少一部分苯和甲苯轉(zhuǎn)移至轉(zhuǎn)烷基化單元。
5.權(quán)利要求1的方法，其中在所述轉(zhuǎn)烷基化步驟中，將反應(yīng)器流出物中的所有苯和甲苯轉(zhuǎn)移至轉(zhuǎn)烷基化步驟。
6.權(quán)利要求1的方法，其中在所述甲基化步驟中，將苯和甲苯一起進(jìn)料到單一的反應(yīng)器。
7.權(quán)利要求1的方法，其中在所述甲基化步驟中，將苯和甲苯一起進(jìn)料到不同的反應(yīng)器。
8.權(quán)利要求1的方法，其中在所述甲基化步驟中，將反應(yīng)器流出物中的至少一部分苯和甲苯轉(zhuǎn)移至甲基化單元。
9.權(quán)利要求1的方法，其中在所述甲基化步驟中，將反應(yīng)器流出物中的所有苯和甲苯轉(zhuǎn)移至甲基化單元。
10.權(quán)利要求2的方法，其中將所述甲基化單元中的一部分苯和甲苯轉(zhuǎn)移至所述轉(zhuǎn)烷基化單元以滿足在所述轉(zhuǎn)烷基化單元中的甲基和苯基的摩爾比例為1.5-2.2。
11.權(quán)利要求3的方法，其中將所述甲基化單元中的一部分苯和甲苯轉(zhuǎn)移至所述轉(zhuǎn)烷基化單元以滿足在所述轉(zhuǎn)烷基化單元中的甲基和苯基的摩爾比例為1.95-2.05。
12.權(quán)利要求1的方法，其中來自所述甲基化步驟和所述轉(zhuǎn)烷基化步驟的流出物共享單一的分離階段。
【文檔編號】C07C5/22GK104395267SQ201380018739
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2013年3月14日 優(yōu)先權(quán)日:2012年4月5日
【發(fā)明者】Z.丁, W.金, J.C.金特里, M.克雷托瓦 申請人:Gtc科技美國有限責(zé)任公司