芳族化合物的烷基化方法
【專利摘要】在由烯烴原料使芳烴原料烷基化的方法中，使芳烴和烯烴原料中至少之一通過含有吸附劑的預(yù)處理單元以使得所述吸附劑除去所述原料中含有的雜質(zhì)。然后，終止通過預(yù)處理單元的至少一種原料的輸送并且使加熱的惰性氣體通過預(yù)處理單元以使得所述惰性氣體從所述吸附劑中脫附雜質(zhì)以產(chǎn)生惰性氣體流出物料流含有脫附的雜質(zhì)。將可冷凝的流體添加到至少一部分的惰性氣體流出物料流中以使得其中含有的至少一部分的雜質(zhì)與所述流體冷凝以得到純化的惰性氣體料流，其被再循環(huán)到預(yù)處理單元中。
【專利說明】芳族化合物的烷基化方法發(fā)明領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及芳族化合物的烷基化方法。
[0002]發(fā)明背景
[0003]在芳族化合物的烷基化中，在催化劑存在下，將芳族化合物(例如苯)與烯烴(例如乙烯或丙烯)接觸以產(chǎn)生烷基化芳族化合物，例如乙基苯或枯烯。在商業(yè)規(guī)模上，使烯烴和芳族原料通過一個或多個預(yù)處理單元以減小某些雜質(zhì)的水平通常是必要的，所述雜質(zhì)據(jù)信是通過工藝催化劑吸附，減少了催化劑的活性。典型地，這種預(yù)處理單元包括便利地由分子篩或活化的氧化鋁組成的一個或多個吸附劑床，其選擇性地吸附原料中有害的雜質(zhì)。各個吸附劑床在吸附循環(huán)之間循環(huán)，其中將所述床用于從一個或多個烷基化進料中除去有害的雜質(zhì)，以及再活化循環(huán)，其中使熱的惰性氣體(例如氮氣)通過所述床以脫附所述床含有的有害的雜質(zhì)。由于惰性氣體單次通過吸附劑床是不經(jīng)濟的，許多裝置使用氣體再循環(huán)系統(tǒng)以減少惰性氣體的使用。
[0004]這種氣體再循環(huán)系統(tǒng)典型地包括壓縮機、加熱器、冷卻器、冷凍機(chiller)、和氣/液分離器。這種系統(tǒng)的設(shè)計中的隱含的假設(shè)是，能冷凝的化合物將存在于離開預(yù)處理單元的惰性氣體中，并且在每次通過預(yù)處理單元期間脫附的至少一部分有害的雜質(zhì)將在氣/液分離器中收集的液體中離開系統(tǒng)。來自分離器的惰性氣體被壓縮、加熱、以及送回到預(yù)處理單元。典型地僅僅吹掃一小部分的惰性氣體循環(huán)，因此在吹掃料流中僅僅排除有害的物質(zhì)是無效的。該已知方法的一個問題是，在所有能冷凝的化合物已脫附和冷凝很久之后，有害的雜質(zhì)可繼續(xù)脫附。因此，再循環(huán)的惰性氣體仍可含有顯著量的有害的雜質(zhì)并且因此可能不能進行吸附劑床的完全的再活化。根據(jù)本發(fā)明，通過在再活化循環(huán)期間將能冷凝的流體添加到來自吸附劑床的惰性氣體流出物中，該問題可被改善或克服。能冷凝的流體提供了在其中有害的雜質(zhì)可在氣/液分離器中除去的介質(zhì)，使得再循環(huán)到吸附床的惰性氣體具有比沒有添加能冷凝的液體獲得的惰性氣體低很多的雜質(zhì)水平。
[0005]發(fā)明概述
[0006]在一方面，本發(fā)明涉及用烯烴使芳烴烷基化的方法，所述方法包括:
[0007](a)輸送選自芳烴和烯烴的原料通過含有吸附劑的預(yù)處理單元以使得所述吸附劑除去所述原料中含有的雜質(zhì)；
[0008](b)終止通過預(yù)處理單元的所述原料的輸送；
[0009](C)輸送加熱的惰性氣體通過預(yù)處理單元以使得所述惰性氣體從所述吸附劑脫附雜質(zhì)以產(chǎn)生含有脫附的雜質(zhì)的惰性氣體流出物料流；
[0010](d)將能冷凝的流體添加到至少一部分的惰性氣體流出物料流以使得其中含有的至少一部分的雜質(zhì)與所述流體冷凝以得到純化的惰性氣體料流；和
[0011](e)將純化的惰性氣體料流再循環(huán)到(C)。
[0012]通常地，所述輸送(a)在第一溫度進行并且在(C)中將所述惰性氣體加熱至比第一溫度高至少50°C的第二溫度。典型地，當所述原料為所述芳烴時，第一溫度為約100C -170°c，優(yōu)選約110°C -130°C。當所述原料為所述烯烴時，第一溫度為約20°C -100°C,優(yōu)選約 40°C -70°C。
[0013]在一種實施方式中，惰性氣體包括氮氣，以及能冷凝的流體選自乙基苯裝置殘余物、枯烯裝置殘余物、乙基苯、枯烯、苯、水和它們的混合物。
[0014]典型地，芳烴包括苯，以及烯烴包括乙烯或丙烯。
[0015]便利地，所述至少一種原料中的雜質(zhì)選自含有氮、硫、磷、或氧原子的無機或有機化合物。
[0016]便利地，使惰性氣體流出物通過液冷冷凍機送至氣/液分離器，在那里所述雜質(zhì)被冷凝的流體除去。在一種實施方式中，將能冷凝的流體添加到冷凍機的上游的惰性氣體料流中。在另一種實施方式中，將能冷凝的流體添加到在冷凍機下游且在氣/液分離器上游的惰性氣體料流中。
[0017]附圖簡述
[0018]圖1(a)和(b)為用于從芳族化合物的烷基化方法中的芳烴原料中除去雜質(zhì)的預(yù)處理單元的示意圖。
[0019]圖2為圖1顯示的預(yù)處理單元的氣體再循環(huán)系統(tǒng)的流程圖。
[0020]實施方式的詳細說明
[0021]本文所述的是芳族化合物的烷基化方法，其中烯烴和芳烴原料中之一或兩者經(jīng)預(yù)處理以除去有害的雜質(zhì)，所述預(yù)處理使原料通過至少一個含有能有效地選擇性地從原料中吸附雜質(zhì)的吸附劑的預(yù)處理單元。經(jīng)吸附的雜質(zhì)隨后通過由加熱的惰性氣體再活化從吸附劑中除去,然后將能冷凝的流體添加到惰性氣體中以有助于從惰性氣體中分離脫附的雜質(zhì)并且產(chǎn)生純化的惰性氣體料流。然后,純化的惰性氣體料流經(jīng)再加熱并且再循環(huán)到再活化工藝中。
[0022]所述的預(yù)處理方法可以用于芳族化合物的烷基化方法中的任意芳烴或烯屬原料，但是通常旨在用于產(chǎn)生乙基苯的沸石催化方法中苯和/或乙烯進料的純化，或產(chǎn)生枯烯的沸石催化方法中苯和/或丙烯原料的純化。這種方法的例子公開于，例如，美國專利號5，334，795和7，868，215中，其全部內(nèi)容通過引用并入本文。
[0023]在烯烴和芳烴原料都經(jīng)預(yù)處理的情況下，對于每種原料采用了分開的預(yù)處理單
J Li ο
[0024]在所述或每個預(yù)處理單元中采用的吸附劑取決于待處理的原料是否是烯烴或芳烴以及目標雜質(zhì)的性質(zhì)。典型的可有害于沸石烷基化催化劑的雜質(zhì)包括含有氮、硫、磷、或氧原子的無機和有機化合物。例如，在商用苯原料中發(fā)現(xiàn)的特別有害的雜質(zhì)包括嗎啉、N-甲?；鶈徇?、N-甲基吡咯烷酮、二乙二醇、單乙醇胺、二乙醇胺、和對二噁烷，而乙烯和丙烯原料中的目標雜質(zhì)包括氨、二甲基甲酰胺、二甲基胺、乙腈、甲醇、和乙二醇。典型的芳族和烯烴類原料可含有0.05-2ppm重量的這些雜質(zhì)。用于除去這些雜質(zhì)的合適的吸附劑能夠再活化并且包括活化的氧化鋁和分子篩，例如沸石13X。
[0025]吸附劑的單床可提供于所述預(yù)處理單元或各個預(yù)處理單元中，或相同或不同的吸附劑的多層堆疊床可設(shè)置于預(yù)處理單元中。類似地，在多個預(yù)處理單元以串聯(lián)排列的情況下，相同或不同的吸附劑可提供于不同的單元中。
[0026]通常地，選擇在所述預(yù)處理單元或各個預(yù)處理單元中的條件以使得在不導(dǎo)致原料的不期望的副反應(yīng)的情況下目標雜質(zhì)的吸附最大化。因此，當原料為芳烴，例如苯時，處理溫度為約100°c -170°c，優(yōu)選約110°C -130°c。當原料為烯烴，例如乙烯或丙烯時，處理溫度為約20°C -100°C，優(yōu)選約40°C -70°C。在這種條件下并且使用上述的吸附劑，可將原料中的雜質(zhì)水平減少至約0.01-0.1ppm重量的水平。
[0027]當在任意給定預(yù)處理單元中的吸附劑被耗盡時，該單元被繞過并且典型地將原料送至不同的單元。在苯原料的情況下，當吸附劑被耗盡時，預(yù)處理單元的液態(tài)內(nèi)容物被加壓排出到關(guān)聯(lián)的芳族化合物烷基化系統(tǒng)的蒸餾裝置(distillat1n train)中。在耗盡的乙烯吸附劑的情況下，預(yù)處理單元的內(nèi)容物被減壓送至漏斗中。當預(yù)處理單元中的內(nèi)容物已被除去時，通過輸送加熱的惰性氣體(例如氮氣)通過吸附劑來啟動耗盡的吸附劑的再活化。調(diào)整氣體溫度以使得吸附劑床的溫度每小時增加20-30°C直到達到目標最大床溫，所述目標最大床溫一般比在吸附步驟期間采用的溫度高至少50°C，例如高約50°C -約200°C。
[0028]熱的惰性氣體從吸附劑中汽提雜質(zhì)并且所述經(jīng)脫附的雜質(zhì)用惰性氣體從預(yù)處理單元中除去。在離開預(yù)處理單元之后，含有雜質(zhì)的惰性氣體被冷卻，并進料至氣/液分離器中，在那里將雜質(zhì)除去，之后將惰性氣體再循環(huán)到預(yù)處理單元。當來自預(yù)處理單元的流出物不再含有能冷凝的雜質(zhì)(即，在氣/液分離器中的液體的積累速率降低至接近零)時，將能冷凝的流體添加到氣/液分離器的上游的惰性氣體，以便有助于進一步冷凝來自惰性氣體料流的雜質(zhì)。合適的能冷凝的流體選自乙基苯裝置殘余物、枯烯裝置殘余物、乙基苯、枯烯、苯、水和它們的混合物，且水是優(yōu)選的。
[0029]現(xiàn)將參考附圖更具體地描述本發(fā)明，其中圖1說明了用于從苯原料中除去雜質(zhì)的預(yù)處理單元，而圖2說明了與圖1的預(yù)處理單元相關(guān)的惰性氣體再循環(huán)系統(tǒng)。圖1所示的預(yù)處理單元在顯示于圖1(a)中的吸附循環(huán)和顯示于圖1(b)中的再活化循環(huán)之間循環(huán)，在顯示于圖1(a)中的吸附循環(huán)中，所述單元從苯烴原料中吸附雜質(zhì)，在顯示于圖1(b)中的再活化循環(huán)中將在之前吸附循環(huán)中吸附的雜質(zhì)除去。
[0030]特別地，如圖1(a)所示，在每個吸附循環(huán)期間，含有雜質(zhì)的新鮮的苯從進料槽11經(jīng)由干燥塔12泵送至預(yù)處理單元13。單元13含有吸附劑的床14，其在每個吸附循環(huán)期間保持在約110-130°C的第一溫度。將苯原料泵送至預(yù)處理單元13的一端并且流經(jīng)吸附劑床14，其中至少一部分的雜質(zhì)被除去，之后經(jīng)處理的苯料流通過管線15離開單元13的相對端。
[0031]在預(yù)定量的雜質(zhì)被床14吸收之后，吸附劑被認為已耗盡并且將至單元11的新鮮苯供料繞開并且進料至另一預(yù)處理單元(未顯示)。然后，在床14中的苯基本上被吹掃之后，啟動再活化循環(huán)。如圖1(b)和2所示，在每個再活化循環(huán)期間，惰性氣體在壓縮機21中壓縮，然后經(jīng)過加熱器22，之后通過管線23進料至預(yù)處理單元13。在每個吸附循環(huán)期間，力口熱的惰性氣體以與經(jīng)過所述床的液體苯的流成逆流的方式流經(jīng)吸附劑床14，并且將床的溫度增加至通常比第一溫度高至少50°C，例如高50-200°C的第二溫度。在一種實施方式中，第二溫度為約200-300°C。在這些條件下，在之前的吸附循環(huán)期間，惰性氣體脫附從苯中除去的雜質(zhì)，以使得熱的含雜質(zhì)的惰性氣體料流通過管線24離開預(yù)處理單元13。然后，熱的惰性氣體料流在空氣冷卻器25中冷卻，接著在水冷熱交換器26中冷卻以使得包括從床14中脫附的雜質(zhì)的能冷凝的化合物冷凝并且從惰性氣體中分離。由此，混合的氣/液相料流離開熱交換器26并且通過管線27進料至氣/液分離器28，在那里液體組分通過管線29被除去以及吹掃。
[0032]為了最大化地除去氣/液分離器28中的雜質(zhì)，當在分離器28中的液體的產(chǎn)生減少至接近零時，在預(yù)處理單元13和氣/液分離器28之間的一個或多個位置，將能冷凝的流體(例如水)添加到惰性氣體料流中。合適的位置顯示于圖2中并且包括在空氣冷卻器25的上游的管線31上，在空氣冷卻器25的下游且在熱交換器26的上游的管線32上和在熱交換器26的下游且在氣/液分離器28的上游的管線33上。
[0033]在氣/液分離器28中排出冷凝的液體組分之后，惰性氣體料流(一小部分的惰性氣體料流，通常小于20體積％的惰性氣體離開分離器28)經(jīng)過管線34吹掃。將通過管線35引入的剩余的惰性氣體料流與補充惰性氣體合并，并且再循環(huán)到壓縮機21中。繼續(xù)每個再活化循環(huán)直到吸附劑床恢復(fù)到其初始的吸附劑量的約50-約90%，這典型地需要約8-約72小時。
[0034]雖然在圖中顯示的預(yù)處理單元旨在從芳族化合物的烷基化方法中的芳烴原料中除去雜質(zhì)，但是類似的設(shè)置也可用于從進料的烯烴組分中除去雜質(zhì)。
[0035]在實踐中，芳族化合物烷基化設(shè)備典型地設(shè)置有多個預(yù)處理單元，以使得至少一個預(yù)處理單元經(jīng)常處于吸附模式，同時其它預(yù)處理單元處于再活化模式，由此允許苯原料的連續(xù)純化。
[0036]現(xiàn)將參照一下實施例更詳細地描述本發(fā)明。
[0037]實施例1
[0038]輸送苯原料通過含有13X分子篩吸附劑的床的預(yù)處理單元，所述預(yù)處理單元在110°C的溫度下操作，以將原料中的含氮雜質(zhì)減少到少于0.05ppm重量。在處于料流中90天之后，含氮雜質(zhì)的濃度超過了目標值，并且吸附劑被認為已耗盡。停止苯的供應(yīng)并且，在將液體苯從預(yù)處理單元中排出之后，經(jīng)壓縮和加熱的氮氣料流以與吸附循環(huán)流方向的逆流方式經(jīng)過所述床，以將所述床的溫度增加至260°C并且從所述床中脫附含氮雜質(zhì)。將離開所述床的熱的含雜質(zhì)的氮氣料流首先在空氣冷卻器中冷卻至65°C的溫度，然后在冷凍的水冷熱交換器中冷卻至15°C以使得能冷凝的化合物冷凝并且從氮氣中分離。然后，將產(chǎn)生的混合氮氣/液相料流進料至氣/液分離器中，在那里液體組分被除去以得到純化的氮氣料流，其被再循環(huán)到預(yù)處理單元中。在36小時的時間段之后，終止再活化工藝。分析了吸附劑的樣品的剩余含氮雜質(zhì)的含量。
[0039]在另外的實驗中，重復(fù)以上方法，但是在一個測試中，將液體水料流添加到混合的氮氣/液相料流中，之后后者進入氣/液分離器。在36小時之后終止再活化工藝并且如上所述地采樣和分析吸附劑。相對于沒有添加水的實驗，發(fā)現(xiàn)水的添加使吸附劑保留的含氮雜質(zhì)的量在再活化之后減少了 50%。
【權(quán)利要求】
1.用烯烴使芳烴烷基化的方法，所述方法包括: (a)輸送選自芳烴和烯烴的原料通過含有吸附劑的預(yù)處理單元以使得所述吸附劑除去所述原料中含有的雜質(zhì)； (b)終止所述原料通過所述預(yù)處理單元的輸送； (C)輸送加熱的惰性氣體通過所述預(yù)處理單元以使得所述惰性氣體從所述吸附劑中脫附雜質(zhì)以產(chǎn)生含有脫附的雜質(zhì)的惰性氣體流出物料流； (d)將能冷凝的流體添加到至少一部分的惰性氣體流出物料流以使得其中含有的至少一部分的雜質(zhì)與所述流體冷凝以得到純化的惰性氣體料流；和 (e)將純化的惰性氣體料流再循環(huán)到(C)中。
2.權(quán)利要求1所述的方法，其中所述輸送(a)在第一溫度進行并且在(C)中將所述惰性氣體加熱至比第一溫度高至少50°C的第二溫度。
3.權(quán)利要求2所述的方法，其中所述原料為所述芳烴并且所述第一溫度為100C -170。。。
4.權(quán)利要求2所述的方法，其中所述原料為所述芳烴并且所述第一溫度為IlO0C -130°c。
5.權(quán)利要求2所述的方法，其中所述原料為所述烯烴并且所述第一溫度為20 0C -100。。。
6.權(quán)利要求2所述的方法，其中所述原料為所述烯烴并且所述第一溫度為40°C_70°C。
7.前述權(quán)利要求任一項所述的方法，其中所述惰性氣體包括氮氣。
8.前述權(quán)利要求任一項所述的方法，其中所述能冷凝的流體選自乙基苯裝置殘余物、枯烯裝置殘余物、乙基苯、枯烯、苯、水和它們的混合物。
9.前述權(quán)利要求任一項所述的方法，其中所述芳烴原料包括苯，以及所述烯烴原料包括乙烯或丙烯。
10.前述權(quán)利要求任一項所述的方法，其中在所述至少一種原料中的所述雜質(zhì)選自含有氮、硫、磷、或氧原子的無機或有機化合物。
11.前述權(quán)利要求任一項所述的方法，進一步包括在預(yù)處理(a)之后，在沸石烷基化催化劑存在下，使所述芳烴與所述烯烴反應(yīng)。
12.前述權(quán)利要求任一項所述的方法，其中將所述惰性氣體流出物料流輸送通過液冷冷凍機至氣/液分離器，其中所述雜質(zhì)與冷凝的流體一起被部分除去。
13.權(quán)利要求12所述的方法，其中在冷凍機上游，將所述可能冷凝的流體添加到惰性氣體流出物料流中。
14.權(quán)利要求12所述的方法，其中將所述能冷凝的流體在冷凍機下游且在氣/液分離器上游添加到惰性氣體流出物料流中。
【文檔編號】B01D53/79GK104470877SQ201380038559
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2013年7月25日 優(yōu)先權(quán)日:2012年7月26日
【發(fā)明者】B·梅爾茲, D·胡貝爾, M·布翰達卡, V·南達 申請人:巴杰許可有限責任公司