Способ превращения смесей, содержащих ароматические углеводороды c9 в изомеры ксилола

Способ превращения смесей, содержащих ароматические углеводороды c9 в изомеры ксилола

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Уровень техники изобретения

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к способу каталитического превращения ароматических углеводородов и более конкретно к способу диспропорционирования и трансалкилирования бензола, толуола и ароматических соединений С₉ в изомеры ксилола.

Известный уровень техники

Смеси углеводородов, содержащие ароматические соединения C₈, часто являются продуктами процессов нефтепереработки, включая, но не ограничиваясь ими, процессы каталитического риформинга. Эти смеси углеводородов риформинга обычно содержат ароматические соединения C_6-11 и парафины, причем большую часть ароматических соединений составляют соединения C_7-9. Эти ароматические соединения можно фракционировать на основные группы, т.е. С₆, С₇, C₈, С₉, С₁₀ и С₁₁ ароматические соединения. В ароматической фракции С₈ присутствуют неароматические соединения, которые составляют примерно от 10 мас.% до примерно 30 мас.% в расчете на общую массу фракции С₈. Остальное в этой фракции представляют ароматические соединения С₈. Больше всего во фракции С₈ содержится изомеров этилбензола («ЕВ») и ксилола, включая мета-ксилол («тХ»), орто-ксилол («оХ») и пара-ксилол («рХ»). Изомеры ксилола и этилбензол вместе называют в литературе и здесь «ароматическими соединениями С₈». Обычно в ароматических соединениях С₈ этилбензол присутствует в концентрации от примерно 15 мас.% до примерно 20 мас.% в расчете на общую массу ароматических соединений С₈, а остальное (например, до примерно 100 мас.%) составляет смесь изомеров ксилола. Три изомера ксилола обычно составляют остальные ароматические соединения С₈ и обычно присутствуют в равновесном массовом соотношении примерно 1:2:1 (oX:mX:pX).

Продукты каталитического риформинга содержат ароматические соединения C_6-8 (т.е. бензол, толуол и ароматические соединения C₈, которые называют «ВТХ»). Побочные продукты процесса составляют водород, легкий газ, парафины, нафтены и тяжелые ароматические соединения С₉₊. Известно, что ВТХ, присутствующие в продуктах риформинга (особенно толуол, этилбензол и ксилол), являются ценными добавками к бензину. Однако из-за экологических причин и влияния на здоровье присутствие ароматических соединений (особенно бензола) в бензине ограничивается. Тем не менее компоненты ВТХ можно выделить в последующих установках для использования по другому назначению. Альтернативно бензол можно выделить из ВТХ и полученную смесь толуола и ароматических соединениях C₈ использовать, например, в качестве добавки для повышения октанового числа бензина.

Бензол и ксилолы (особенно пара-ксилол) более ценны, чем толуол, т.к. они пригодны для получения других продуктов. Например, бензол можно использовать для получения стирола, кумола и циклогексана. Бензол также используют в производстве резин, смазок, красителей, моющих средств, лекарств и пестицидов. Этилбензол в ароматических соединениях С₈ обычно используют для получения стирола, когда этилбензол является продуктом реакции этилена и бензола. Однако из-за проблем чистоты этилбензол, который получают трансалкилированием и/или диспропорционированием, нельзя использовать для производства стирола. Мета-ксилол применяют для получения изофталевой кислоты, которая в свою очередь используется для получения специальных полиэфирных волокон, красителей и смол. Орто-ксилол используют для получения фталевого ангидрида, который используют для синтеза пластификаторов на основе фталатов. Пара-ксилол является сырьем для получения терефталевых кислот и сложных эфиров, которые используют для синтеза полимеров типа поли(бутилентерефталата), поли(этилентерефталата) и поли(пропилентерефталата). Хотя этилбензол, мета-ксилол и орто-ксилол являются востребованными сырьевыми источниками, потребность в этих веществах не столь велика, как потребность в пара-ксилоле и в соединениях, получаемых из пара-ксилола.

Ввиду того, что бензол, ароматические соединения С₈ и получаемые из них вещества имеют большое значение, были разработаны способы деалкилирования толуола до бензола, диспропорционирования толуола до бензола и ароматических соединенияй С₈ и трансалкилирования толуола и ароматических соединений, содержащих С₉₊, до ароматических соединений С₈. Эти способы описаны в Kirk Othmer's "Encyclopedia of Chemical Technology", 4^th Ed., Supplement Volume, p.831-863 (John Wiley & Sons, New York, 1995).

Диспропорционирование толуола («TDP») является каталитическим процессом, в котором два моля толуола превращаются в один моль ксилола и один моль бензола, например:

Другие реакции диспропорционирования включают каталитический способ, в котором два моля ароматических соединений С₉ превращаются в один моль толуола и более высокомолекулярные углеводородные компоненты (т.е. тяжелые углеводороды С₁₀₊), например:

Трансалкилирование толуола представляет собой реакцию одного моля толуола и одного моля ароматических соединений С₉ (или более высокомолекулярных ароматических соединений) с образованием двух молей ксилола, например:

Другие реакции трансалкилирования с участием ароматических соединений С₉ (или более высокомолекулярных ароматических соединений) включают реакцию с бензолом с образованием толуола и ксилола, например:

В приведенных реакциях метильная и этильная группы, связанные с молекулами ароматических соединений С₉ и ксилола, показаны в общем виде, т.к. эти группы могут быть связаны с любыми атомами углерода кольца с образованием различных изомерных конфигураций молекулы. Смеси изомеров ксилола можно далее разделять на составляющие их изомеры в последующих стадиях. После разделения изомеры можно дальше перерабатывать (например, изомеризовать) и возвращать в процесс, например, для получения достаточно чистого пара-ксилола.

Теоретически смесь, содержащую ароматические соединения С₉, как показано в приведенных реакциях, можно превратить в ксилолы и/или бензол. Смеси ксилолов и бензола можно разделять, например, фракционной дистилляцией. Однако неизвестно, как проводить реакцию, чтобы из данного сырья, содержащего ароматические соединения С₉, получить чистые ксилолы.

Патенты США №5907074, 5866741, 5866742 и 5804059 на имя Phillips Petroleum Company («Phillips») раскрывают реакции диспропорционирования и трансалкилирования, в которых жидкое сырье, содержащее ароматические соединения С₉₊, превращается в ВТХ. Хотя в этих патентах утверждается, что источник жидкого сырья не является критичным, тем не менее предпочтительным является жидкое сырье, полученное из более тяжелых фракций продуктов ароматизации углеводородов (особенно бензина), которая обычно проводится в установке каталитического крекинга в кипящем слое («FCC»). Малоценное жидкое сырье, содержащее высокомолекулярные (или с длинной цепью) углеводороды, испаряют в установке FCC и в присутствии подходящего катализатора подвергают крекингу в более легкие соединения, способные образовать продукты, которые примешивают к высококачественному дизельному топливу и высокооктановому бензину. Побочные продукты установки FCC включают малоценные жидкие фракции тяжелых углеводородов, которые служат предпочтительным жидким сырьем в соответствии с указаниями этих патентов. Происхождение предпочтительного жидкого сырья предполагает, что оно содержит серусодержащие соединения, парафины, олефины, нафтены и полициклические ароматические соединения («полиароматику»).

Согласно патенту '074, ВТХ в основном отсутствуют в предпочтительном сырье и поэтому заметного трансалкилирования ВТХ как побочной реакции в дополнение к первичным реакциям диспропорционирования и трансалкилирования не происходит. Первичные реакции, описанные здесь, протекают в присутствии водородсодержащей жидкости и катализатора, представляющего собой цеолит Y, промотированный оксидом металла и содержащий введенный модификатор активности (т.е. оксиды серы, кремния, фосфора, бора, магния, олова, титана, циркония, германия, индия, лантана, цезия и комбинации двух или более соединений). Модификатор активности помогает снизить эффект дезактивации (или эффект отравления) металлоксидных пропиточных катализаторов, вызываемый серусодержащими соединениями.

Согласно патентам '741, '742 и '059, ВТХ в основном отсутствуют в предпочтительном сырье и поэтому заметного трансалкилирования ВТХ как побочной реакции в дополнение к первичным реакциям диспропорционирования и трансалкилирования не происходит. Однако ВТХ могут присутствовать, когда возникает дополнительная необходимость в алкилировании таких соединений с помощью ароматических соединений С₉. Согласно патенту '741 эти первичные и вторичные реакции протекают в присутствии водородсодержащей жидкости и катализатора, представляющего собой цеолит бета с введенным промотором активности (например, молибденом, лантаном и их оксидами). Согласно патенту '742 первичные и вторичные реакции протекают в присутствии водородсодержащей жидкости и катализатора, представляющего собой цеолит бета с введенным карбидом металла. Согласно патенту '059 первичные и вторичные реакции протекают в присутствии водородсодержащей жидкости и катализатора, представляющего собой цеолит типа морденита, промотированный оксидом металла.

Заявленная задача, подчеркивающая опыт каждого из приведенных патентов, состоит в превращении в ВТХ ароматических соединений С₉₊. С этой целью патенты раскрывают специфическую комбинацию жидкого сырья, катализаторов и условий реакций для получения ВТХ. Эти патенты, однако, не раскрывают и не показывают, как получить какой-либо один компонент ВТХ (много меньше изомеров ксилола) при исключении других компонентов ВТХ. Для каждого из них присутствие серы в жидком сырье приводит со временем к превращению металла или оксида металла в составе катализатора в сульфид металла. Сульфиды металлов значительно менее активны в гидрировании, и поэтому сера отравляет катализатор. Более того, олефины, парафины и полиароматика, присутствующие в сырье, быстро дезактивируют катализатор и превращаются в нежелательный легкий газ.

В отличие от приведенных патентов патентная заявка США №2003/0181774 A1 (Kong и др.) раскрывает способ трансалкилирования для каталитического превращения бензола и ароматических соединений С₉₊ в толуол и ароматические соединения С₈. Согласно Kong и др. способ следует осуществлять в присутствии водорода в системе газ-твердое тело в реакторе с неподвижным слоем в присутствии катализатора трансалкилирования, представляющего собой Н-цеолит и молибден. Заявленная цель способа Kong и др. состоит в максимальном получении толуола для последующего использования в качестве сырья в следующем реакторе селективного диспропорционирования и использовании полученного побочного продукта в виде ароматических соединений C₉ в качестве сырья для следующего реактора изомеризации. Путем селективного диспропорционировния толуола до пара-ксилола Kong и др. предлагают окончательно превратить смесь бензола и ароматических соединений С₉₊ в пара-ксилол. Однако такое предложение, к сожалению, требует большого числа реакционных сосудов (например, реакторов трансалкилирования и диспропорционирования) и, что важно, не указывает, как получить максимальное количество изомеров ксилола, образующихся по реакции трансалкилирования, но зато сводит к минимуму образование толуола и этилбензола.

Патентная заявка США №2003/0130549 A1 (Xie и др.) раскрывает способ селективного диспропорционирования толуола с образованием потока бензола и изомеров ксилола, обогащенного пара-ксилолом, и трансалкилирования смеси толуола и ароматических соединений С₉₊ для получения бензола и изомеров ксилола. Согласно Xie и др. реакции проводят в присутствии водорода в разных реакторах с соответствующими катализаторами (например, катализатор ZSM-5 селективного диспропорционирования и морденит МСМ-22 или цеолит бета для трансалкилирования). Проводится последующая переработка для получения пара-ксилола из изомеров ксилола. Способ, раскрытый Xie и др., однако, не предлагает пути максимального увеличения количества изомеров ксилола, образующихся по реакции трансалкилирования, одновременно с минимизацией получения бензола и этилбензола.

Патентная заявка США №2001/0014645 A1 (Ichikawa и др.) раскрывает способ диспропорционирования ароматических соединений С₉₊ до толуола и трансалкилирования ароматических соединений С₉₊ и бензола до толуола и ароматических соединений C₈ для использования в качестве добавок к бензину. Использование бензола в качестве реагента реакции трансалкилирования представляет попытку Ichikawa и др. утилизировать малоценные для бензина фракции бензола. В соответствии с заданным намерением избавить бензин от бензола специалист должен стремиться к тому, чтобы этилбензол в ароматических соединениях С₈ привел к максимальному выходу бензина. Более того, специалист проявит осторожность, чтобы убедиться, что полученный этилбензол не будет непроизвольно крекироваться до бензола, который стремятся удалить из бензиновых фракций. Раскрытые в патенте реакции проводят в присутствии водорода и широкопористого цеолита, пропитанного металлами группы VIB и предпочтительно сульфидами. Вообще часть бензола и ароматических соединений С₉₊ превращается в поток продуктов, содержащих в основном ВТХ. Бензол удаляют из потока продуктов с ВТХ и возвращают обратно в сырье. В конце концов из сырья, содержащего бензол/ароматику С₉₊, получают толуол и ароматические соединения С₈. Реакцию трансалкилирования для получения толуола и ароматических соединений С₈, включая этилбензол, проводят при большом мольном избытке бензола по отношению к ароматике С₉₊ (т.е. от 5:1 до 20:1). Однако Ichikawa и др. не указывают, как получить максимальное количество изомеров ксилола по реакции трансалкилирования при минимизации образования толуола, бензолов и ароматики С₁₀.

В целом предыдущий уровень техники не предлагает специалисту способа получения изомеров ксилола из смеси, содержащей ароматику С₉ и необязательно толуол и бензол.

Сущность изобретения

В настоящем изобретении раскрыт способ получения изомеров ксилола. Более конкретно, способ включает контактирование сырья, содержащего ароматические соединения С₉, с катализатором в условиях, необходимых для превращения сырья в поток промежуточных продуктов, содержащий изомеры ксилола, отделение по меньшей мере части изомеров ксилола от потока промежуточных продуктов и возвращение в сырье потока промежуточных продуктов, обедненных изомерами ксилола.

В одном варианте способ получения изомеров ксилола включает контактирование сырья, содержащего ароматические соединения С₉ и менее примерно 30 мас.% бензола в расчете на общую массу сырья, с несульфидированным широкопористым цеолитом, пропитанным оксидами металлов группы VIB, в условиях, необходимых для превращения сырья в поток продуктов, содержащих изомеры ксилола.

В другом варианте способ превращения сырья, содержащего ароматические соединения С₉, в поток продуктов, содержащих изомеры ксилола, включает контактирование сырья с катализатором в условиях, необходимых для получения массового соотношения изомеров ксилола к этилбензолу в потоке продуктов, равного по меньшей мере примерно 6 к 1.

В другом варианте способ превращения сырья, содержащего ароматические соединения С₉, в поток продуктов, содержащих изомеры ксилола, включает контактирование сырья с катализатором в условиях, необходимых для получения массового соотношения изомеров ксилола к метилэтилбензолу в потоке продуктов, равного по меньшей мере примерно 1 к 1.

В еще одном варианте способ превращения сырья, содержащего ароматические соединения С₉, в поток продуктов, содержащих изомеры ксилола, включает контактирование сырья с катализатором в условиях, необходимых для получения массового соотношения изомеров ксилола к ароматическим соединениям С₁₀ в потоке продуктов, равного по меньшей мере примерно 3 к 1.

В еще одном варианте способ превращения сырья, содержащего ароматические соединения С₉, в поток продуктов, содержащих изомеры ксилола, включает контактирование сырья с катализатором в условиях, необходимых для получения массового соотношения триметилбензола к метилэтилбензолу в потоке продуктов, равного по меньшей мере примерно 1,5 к 1.

В еще одном варианте способ превращения сырья, содержащего ароматические соединения С₉, в поток продуктов, содержащих изомеры ксилола, включает контактирование сырья с катализатором в условиях, необходимых для получения массового соотношения бензола к этилбензолу в потоке продуктов, равного по меньшей мере примерно 2 к 1.

В следующем варианте способ превращения сырья, содержащего ароматические соединения C₉, в поток продуктов, содержащих изомеры ксилола, включает контактирование сырья с катализатором в условиях, необходимых для получения массового соотношения ароматических соединений С₉ в сырье к ароматическим соединениям С₉ в потоке продуктов, равного по меньшей мере примерно 4 к 1.

В еще одном варианте способ превращения сырья, содержащего ароматические соединения С₉, в поток продуктов, содержащих изомеры ксилола, включает контактирование сырья с катализатором в условиях, необходимых для получения массового соотношения метилэтилбензола в сырье к метилэтилбензолу в потоке продуктов, равного по меньшей мере примерно 2 к 1.

Дополнительные особенности изобретения станут очевидны специалистам из рассмотрения последующего подробного описания в сочетании с фигурами, примерами и формулой изобретения.

Краткое описание фигур

Для более полного понимания изобретения следует обращаться к последующему подробному описанию и сопровождающим фигурам, среди которых:

Фигура 1 представляет общую схему аппарата, который можно использовать для осуществления раскрытых способов;

Фигура 2 представляет общую технологическую схему стационарной конверсии ароматических соединений С₉ в присутствии морденитного катализатора;

Фигура 3 представляет общую технологическую схему стационарной конверсии ароматических соединений С₉ в присутствии морденитного катализатора, пропитанного молибденом.

Хотя на фигурах показаны (и затем описаны) специфические варианты изобретения, это раскрытие является только иллюстративным и не ограничивает изобретение конкретными вариантами, описанными и проиллюстрированными.

Подробное описание изобретения

Изобретение в целом относится к способу получения изомеров ксилола, которые используют в качестве химического сырья для получения пара-ксилола. Более конкретно, способ включает контактирование с катализатором сырья, содержащего ароматические соединения С₉, в условиях, необходимых для превращения сырья в поток промежуточных продуктов, содержащих изомеры ксилола, выделение по меньшей мере части изомеров ксилола из потока промежуточных продуктов и возвращение в сырье потока промежуточных продуктов, обедненных изомерами ксилола. Альтернативно, способ получения изомеров ксилола включает контактирование сырья, содержащего ароматические соединения С₉ и менее примерно 30 масс.% бензола в расчете на общую массу сырья, с несульфидированным широкопористым цеолитом, пропитанным оксидами металлов группы VIB, в условиях, необходимых для превращения сырья в поток продуктов, содержащих изомеры ксилола.

Подходящее сырье для использования в соответствии с раскрытыми способами изобретения включает сырье, получаемое при переработке сырой нефти. Обычно сырую нефть обессоливают и затем перегоняют с образованием различных компонентов. На стадии обессоливания удаляются металлы и суспендированные твердые вещества, которые могут вызвать дезактивацию катализатора в последующих процессах. Продукт, полученный на стадии обессоливания, затем подвергают перегонке при атмосферном давлении или в вакууме. Перегонка при атмосферном давлении приводит к образованию сырой или некрекированной нафты, бензина, керосина, легкого топливного мазута, дизельного топлива, газойля, масляных дистиллатов и тяжелых кубовых остатков, которые далее часто подвергают вакуумной дистилляции. Многие фракции можно продавать как конечные продукты или перерабатывать дальше в последующих установках с целью изменения молекулярной структуры углеводородов или путем разделения их на более низкомолекулярные соединения, объединения в более высокомолекулярные и более ценные соединения или изменения формы их молекул с образованием более ценных соединений. Например, сырую или некрекированную нафту, полученную на стадии перегонки, можно пропустить вместе с водородом через установку гидроочистки, где олефины превращаются в парафины и удаляются примеси, например сера, азот, кислород, галогены, гетероатомы и примеси металлов, которые в последующем могут дезактивировать катализаторы. На выходе из установки гидроочистки получают обработанный газ, обедненный примесями или свободный от них, обогащенный водородом газ и потоки, содержащие сероводород и аммиак. Легкие углеводороды направляют в расположенную далее установку («риформер») для превращения этих углеводородов (например, неароматических) в углеводороды, которые улучшают свойства бензина (например, ароматические). Обработанный газ, обычно содержащий ароматику (как правило, в интервале температур кипения ароматических соединений С_6-10), может служить сырьем, подходящим для переработки в соответствии с раскрытыми в изобретении способами.

Альтернативно, в установку гидрокрекинга можно подавать сырье, аналогичное тому, которое поступает в установку FCC, превращать его в легкие углеводороды, малопригодные для использования в оставе бензина (т.е. нафту), и небольшое количество серы или олефинов или совсем без них. Легкие углеводороды затем направляют в риформер, где они превращаются в углеводороды, более пригодные для использования в качестве бензина (например, ароматические). На выходе из риформера получают продукты риформинга, которые включают не только ароматические углеводороды (обычно в интервале температур кипения ароматических соединений C_6-10), но и парафины. Продукты риформинга в основном не содержат серы и олефинов, но содержат парафины и полиароматические соединения. Таким образом, на последующей стадии парафины и полиароматику удаляют и получают поток продуктов, содержащих ароматические соединения С₉. Такой поток продуктов может служить сырьем, которое можно перерабатывать в соответствии с раскрытыми в данном изобретении способами.

Состав сырой нефти сильно зависит от ее источника. Более того, сырье, которое можно перерабатывать в соответствии с раскрытыми здесь способами, обычно получают в виде продуктов вышерасположенных установок и, конечно, оно может значительно изменяться в зависимости от реагентов/веществ, подаваемых в эти установки. Часто происхождение этих реагентов/веществ будет определять состав сырья, полученного в этих установках.

Сырье, содержащее ароматические соединения С₉, включает ароматические соединения C₉. Использованный здесь термин «ароматический» определяет большую группу ненасыщенных циклических углеводородов, содержащих одно или более колец, например, бензол, содержащий шестичленное кольцо из атомов углерода с тремя двойными связями. См. "Hawley's Condensed Chemical Dictionary", стр.92 (13th Ed., 1997). Использованный здесь термин «ароматические соединения C₉» означает смесь, которая включает любое ароматическое соединение с девятью атомами углерода. Предпочтительно, когда ароматические соединения С₉ включают 1,2,4-триметилбензол (псевдокумол), 1,2,3-триметилбензол (гемимеллитен), 1,3,5-триметилбензол (мезитилен), мета-метилэтилбензол, орто-метилэтилбензол, пара-метилэтилбензол, изопропилбензол и н-пропилбензол.

Наряду с ароматическими соединениями С₉ сырье обычно содержит другие углеводороды, многие из которых присутствуют только в следовых количествах. Например, сырье не должно содержать парафинов и олефинов. Сырье, которое существенно не содержит парафинов и олефинов, предпочтительно содержит менее примерно 3 мас.% каждого парафина и олефина и более предпочтительно менее примерно 1 мас.% каждого парафина и олефина в расчете на общую массу сырья. Кроме того, сырье не должно содержать серы (например, элементной серы и серусодержащих углеводородов и неуглеводородов). Сырье, не содержащее серы, предпочтительно содержит менее примерно 1 мас.% серы, более предпочтительно меньше примерно 0,1 мас.% серы и даже более предпочтительно меньше примерно 0,01 мас.% серы в расчете на общую массу сырья.

В различных предпочтительных вариантах сырье не содержит изомеров ксилола, толуола, этилбензола и/или бензола. Сырье, не содержащее изомеров ксилола, предпочтительно содержит менее примерно 3 мас.% изомеров ксилола и более предпочтительно меньше примерно 1 мас.% изомеров ксилола в расчете на общую массу сырья. Сырье, не содержащее толуола, предпочтительно содержит менее примерно 5 мас.% толуола и более предпочтительно меньше примерно 3 мас.% толуола в расчете на общую массу сырья. Сырье, не содержащее этилбензола, предпочтительно содержит менее примерно 5 мас.% этилбензола и более предпочтительно менее примерно 3 мас.% этилбензола в расчете на общую массу сырья. Сырье, не содержащее бензола, предпочтительно содержит менее примерно 5 мас.% бензола и более предпочтительно меньше примерно 3 мас.% бензола в расчете на общую массу сырья.

Однако в некоторых вариантах сырье может содержать значительные количества только толуола или бензола или обоих компонентов. Например, в некоторых вариантах сырье может содержать до примерно 50 мас.% толуола в расчете на общую массу сырья. Однако предпочтительно, чтобы сырье содержало менее примерно 50 мас.% толуола, более предпочтительно меньше примерно 40 мас.% толуола и даже более предпочтительно меньше примерно 30 мас.% толуола и наиболее предпочтительно меньше примерно 20 мас.% толуола в расчете на общую массу сырья. Аналогично в некоторых вариантах сырье может содержать до примерно 30 мас.% бензола в расчете на общую массу сырья. Предпочтительно, чтобы сырье содержало менее примерно 30 мас.% бензола и более предпочтительно меньше примерно 20 мас.% бензола в расчете на общую массу сырья.

Кроме того, в различных вариантах сырье не содержит ароматических соединений С₁₀₊. Однако сырье может и содержать ароматические соединения С₁₀₊. Вообще ароматические соединения С₁₀₊ («A₁₀₊») включают бензолы с одной или более углеводородными функциональными группами, которые содержат четыре или более атомов углерода. Примерами таких ароматических соединений С₁₀₊ являются, но не ограничиваются ими, ароматические соединения С₁₀ («A₁₀»), например, бутилбензол (включая изобутилбензол и трет-арилбутилбензол), диэтилбензол, метилпропилбензол, диметилэтилбензол, тетраметилбензол и ароматические соединения С₁₁, такие как, например, триметилэтилбензол и этилпропилбензол. Примеры ароматических соединений С₁₀₊ могут включать также нафталин и метилнафталин. Сырье, которое существенно не содержит ароматических соединений С₁₀₊, предпочтительно включает менее примерно 5 мас.% ароматических соединений С₁₀₊ и более предпочтительно меньше примерно 3 мас.% ароматических соединений С₁₀₊ в расчете на общую массу сырья.

Использованный здесь термин «ароматические соединения С₈» означает смесь, содержащую преимущественно изомеры ксилола и этилбензол. Напротив, использованный здесь термин «изомеры ксилола» означает смесь, состоящую из мета-, орто- и пара-ксилолов, которая не содержит этилбензола. Предпочтительно, чтобы такая смесь содержала менее трех массовых процентов этилбензола в расчете на общую массу изомеров ксилола и любого этилбензола. Более предпочтительно, однако, когда такая смесь содержит менее примерно одного процента этилбензола.

Как отмечено выше, в некоторых вариантах способа данного изобретения сырье каталитически превращают в поток промежуточных продуктов, содержащих изомеры ксилола, по меньшей мере часть изомеров ксилола отделяют от потока промежуточных продуктов и затем поток промежуточных продуктов возвращают в сырье. В первом проходе продукт конверсии называют «потоком промежуточных продуктов» и после удаления из него части изомеров ксилола поток возвращают. Однако в других вариантах «поток промежуточных продуктов» можно понимать как «поток продуктов», т.к. он содержит изомеры ксилола, которые являются целевыми ароматическими соединениями конверсии. Соответственно, в этих вариантах способа сырье каталитически превращают в поток продуктов, содержащих изомеры ксилола, изомеры ксилола отделяют от потока продуктов и поток продуктов затем возвращают в сырье. В этих вариантах возвращаемый поток, называемый «потоком промежуточных продуктов» или «потоком продуктов», предпочтительно не содержит (или содержит только следы) изомеров ксилола и содержит преимущественно непрореагировавшее сырье, толуол и/или бензол.

В другом варианте способа данного изобретения поток продуктов или промежуточных продуктов содержит изомеры ксилола и этилбензол в массовом соотношении по меньшей мере примерно 6 к 1, предпочтительно по меньшей мере примерно 10 к 1 и более предпочтительно по меньшей мере примерно 25 к 1. Другим путем является способ превращения сырья, содержащего ароматические соединения С₉, в поток продуктов, содержащих изомеры ксилола, который заключается в контактировании сырья с катализатором в условиях, необходимых для получения массового соотношения изомеров ксилола к этилбензолу в потоке продуктов по меньшей мере примерно от 6 к 1, предпочтительно по меньшей мере примерно 10 к 1 и более предпочтительно по меньшей мере примерно 25 к 1. Такое высокое массовое соотношение изомеров ксилола к этилбензолу имеет преимущество для последующей переработки, когда поток продуктов будут фракционировать на основные компоненты, т.е. на ароматические соединения с 6, 7, 8 и 9 атомами углерода. Обычно дальнейшая переработка фракции ароматических соединений C₈ включает с необходимостью энергоемкую переработку этилбензола. Однако при отсутствии этилбензола в жидких продуктах реакции и соответственно при отсутствии этилбензола во фракции ароматических соединений С₈ такая энергоемкая переработка не нужна.

Кроме того, отсутствие этилбензола особенно желательно. Как показано выше, хотя этилбензол можно использовать в качестве сырья для получения стирола, такой этилбензол должен иметь высокую чистоту. Тот этилбензол, который получают диспропорционированием и трансалкилированием бензола, толуола и ароматических соединений С₉, всегда присутствует в смеси с другими ароматическими соединениями. Выделение этилбензола из такой смеси является очень трудоемким и дорогостоящим процессом. Следовательно, с практической точки зрения этот этилбензол нельзя использовать в производстве стирола. На практике этилбензол можно использовать как добавку к бензину (для повышения октанового числа) или подвергать дальнейшему диспропорционированию с образованием легкого газа (например, этана) и бензола. Согласно данному изобретению, однако, отсутствие этилбензола в жидких продуктах реакции и фракции ароматических соединений С₈ устраняет необходимость такой переработки.

В другом варианте предложенного в изобретении способа поток продуктов или поток промежуточных продуктов содержит изомеры ксилола в массовом соотношении к метилэтилбензолу (МЕВ) по меньшей мере примерно 1 к 1, предпочтительно по меньшей мере примерно 5 к 1 и более предпочтительно по меньшей мере примерно 10 к 1. В другой схеме способ превращения сырья, содержащего ароматические соединения С₉, в поток продуктов, содержащий изомеры ксилола, включает контактирование сырья с катализатором в условиях, необходимых для получения массового соотношения изомеров ксилола к метилэтилбензолу в потоке продуктов по меньшей мере примерно 1 к 1, предпочтительно по меньшей мере примерно 5 к 1 и более предпочтительно по меньшей мере примерно 10 к 1. Отсутствие (или малые количества) метилэтилбензола в потоке продуктов и/или потоке промежуточных продуктов является преимуществом, поскольку чем меньше количества непрореагировавших или образовавшихся ароматических соединений С₉, которые надо возвращать в сырье для конверсии, тем больше сберегается энергии и требуется меньше капитальных затрат.

В еще одном варианте способа данного изобретения поток продуктов или промежуточных продуктов содержит изомеры ксилола в массовом соотношении к ароматическим соединениям С₁₀ по меньшей мере примерно 3 к 1, предпочтительно по меньшей мере примерно 5 к 1 и более предпочтительно по меньшей мере примерно 10 к 1. В другой схеме способ превращения сырья, содержащего ароматические соединения С₉, в поток продуктов, содержащий изомеры ксилола, включает контактирование сырья с катализатором в условиях, необходимых для получения массового соотношения изомеров ксилола к ароматическим соединениям С₁₀ в потоке продуктов по меньшей мере примерно 3 к 1, предпочтительно по меньшей мере примерно 5 к 1 и более предпочтительно по меньшей мере примерно 10 к 1. Такие высокие значения соотношения указывают на то, что основной реакцией с участием ароматических соединений С₉ является реакция диспропорционирования с образованием изомеров ксилола, а не реакция образования ароматических соединений С₁₀, толуола и бензола. Отсутствие (или малые количества) ароматических соединений С₁₀ в потоке продуктов и/или потоке промежуточных продуктов является преимуществом, поскольку чем меньше количества непрореагировавших или образовавшихся ароматических соединений С₁₀, которые надо возвращать в сырье для конверсии, тем больше сберегается энергии и ниже капитальные затраты. Ароматические соединения С₁₀, присутствующие в потоке продуктов или промежуточных продуктов, преимущественно состоят из тетраметилбензола, который можно возвращать в процесс и дальше превращать в изомеры ксилола. Преимуществом является то, что ароматические соединения С₁₀ не содержат много этилдиметилбензола и/или диэтилбензола, которые гораздо труднее превратить в изомеры ксилола, и поэтому менее желательно возвращать их в сырье.

В еще одном варианте способа данного изобретения поток продуктов или промежуточных продуктов содержит триметилбензол в массовом соотношении к метилэтилбензолу по меньшей мере примерно 1,5 к 1, предпочтительно по меньшей мере примерно 5 к 1, более предпочтительно по меньшей мере примерно 10 к 1 и еще более предпочтительно по меньшей мере примерно 15 к 1. В другой схеме способ превращения сырья, содержащего ароматические соединения С₉, в поток продуктов, содержащий изомеры ксилола, включает контактирование сырья с катализатором в условиях, необходимых для получения массового соотношения триметилбензола к метилэтилбензолу в потоке продуктов по меньшей мере примерно 1,5 к 1, предпочтительно по меньшей мере примерно 5 к 1, более предпочтительно по меньшей мере примерно 10 к 1 и даже еще более предпочтительно по меньшей мере примерно 15 к 1. Для получения изомера ксилола из триметилбензола надо удалить единственную метильную группу из молекулы триметилбензола. Напротив, для получения изомера ксилола из метилэтилбензола необходимо заместить метильную группу в бензольном кольце на этильную группу. Такое замещение провести трудно. Следовательно, высокие соотношения триметилбензола к метилэтилбензолу являются преимуществом, т.к. триметилбензол легче пре