Получение алкилированных ароматических соединений

Получение алкилированных ароматических соединений

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение представляет собой способ получения алкилированных ароматических соединений из потока сырья, включающего алкилирующий агент, способное к алкилированию ароматическое соединение и следовые количества воды и примесей.

Предпосылки создания изобретения

Алкилированные ароматические соединения, например кумол, этилбензол и втор-бутилбензол, часто получают по реакции жидкофазного алкилирования способных к алкилированию ароматических веществ (например, бензола), алкилирующими агентами (например, олефинами, такими, как этилен, пропилен и бутилен) в присутствии кислотных молекулярно-ситовых катализаторов (например, цеолитов). Жидкофазные способы алкилирования ароматических соединений часто приводят к снижению эксплуатационных расходов и получению меньшего количества нежелательных побочных продуктов (например, ксилолов) по сравнению с разработанными ранее газофазными технологиями.

Кислотные молекулярно-ситовые катализаторы, которые можно применять в таких жидкофазных реакциях алкилирования ароматических соединений, включают цеолит бета, цеолит Y, цеолит омега, ZSM-5, ZSM-12, МСМ-22, МСМ-36, МСМ-49, МСМ-56, МСМ-58, МСМ-68, UZM-8, фожазит, морденит, пористые кристаллические силикаты магния, а также модифицированный вольфрамат-ионом оксид циркония (например, Zr(WO₄)₂), все они известны в данной области техники.

Проведение реакций жидкофазного алкилирования ароматических соединений в жидкой фазе, конкретно при относительно низких температурах, приводит к повышенной чувствительности катализатора к следовым количествам примесей (например, «каталитических ядов»), присутствующих в потоках сырья, содержащих способное к алкилированию ароматическое соединение или алкилирующий агент. Такие примеси часто приводят к необходимости более частой регенерации катализаторов и сниженному общему сроку службы катализатора до того момента, когда становится необходимой его замена. Замена катализатора часто предполагает остановку процесса, потери в объемах выработки продукта, а также значительные затраты. Разработаны разнообразные способы предварительной обработки сырьевых потоков ароматического соединения и/или алкилирующего агента, предназначенные для удаления каталитических ядов. Эти способы включают перегонку, адсорбцию и экстракцию.

В патенте US 6313362 (Green) описан способ алкилирования ароматических соединений, в котором продукт алкилирования контактирует с крупнопористым молекулярно-ситовым катализатором, например МСМ-22, в жидкой фазе на отдельной стадии, с целью удаления примесей до проведения жидкофазного алкилирования. В патенте описано, что удаляемые примеси включают олефины, диолефины, стирол, кислородсодержащие органические соединения, серусодержащие соединения, азотсодержащие соединения, а также олигомерные соединения.

В патенте US 4358362 (Smith) описан способ повышения каталитической активности цеолитного катализатора путем контактирования потока сырья, который содержит вредную для катализатора примесь, с цеолитным сорбентом. В этом изобретении применяют сорбент, в котором отношение Si/Al больше 12, содержащий кольцевые поры, включающие от 10 до 12 членов кольца, и индекс затрудненности, составляющий от 1 до 12, предпочтительно ZSM-11.

В патенте US 5030786 (Shamshoum) описан способ получения этилбензола, в котором срок службы катализатора увеличивают путем снижения концентрации воды в сырье, подаваемом в реактор.

В патенте US 5744686 (Gajda) описан способ удаления соединений азота из потока ароматического углеводорода путем его контактирования с селективным адсорбентом, имеющим средний размер пор менее чем примерно 5,5 ангстрем. Селективный адсорбент представляет собой некислотное молекулярное сито, выбранное из группы, включающей цеолит 4A с закрытыми порами, цеолит 4A, цеолит 5A, силикалит, F-силикалит, ZSM-5, а также смеси перечисленного.

Способ получения алкилированных бензолов описан в патенте US 6297417 (Samson). Способ включает контактирование бензольного сырья с твердой кислотой, например кислотной глиной или кислотным цеолитом, в зоне предварительной обработки при температуре от примерно 130 до примерно 300°С с целью повышения срока службы катализатора алкилирования и транс-алкилирования.

В патенте US 6355851 (Wu) описан способ синтеза кумола с использованием цеолитного катализатора, в котором бензольное сырье контактирует с «горячим» слоем глины, затем проводят перегонку бензольного сырья с целью отделения бензола от материалов с более высокой молекулярной массой, образующихся из олефиновых каталитических ядов во время обработки горячей глиной, а затем проводят обработку в «холодном» слое глины, при которой бензольный дистиллят контактирует с глиной, имеющей температуру окружающей среды. Пропиленовое сырье предварительно обрабатывают путем контактирования с оксидом алюминия с целью удаления следов соединений натрия и влаги, молекулярным ситом с целью удаления воды, и двумя модифицированными оксидами алюминия с целью удаления других каталитических ядов. Предварительно обработанное пропиленовое и бензольное сырье затем реагирует в присутствии цеолитного катализатора с образованием кумола, причем быстрого снижения каталитической активности не происходит.

В патентной заявке РСТ WO 0214240 (Venkat) описано удаление полярных загрязнителей ароматического сырья путем контактирования с молекулярными ситами, имеющими поры более 5,6 ангстрем при температурах ниже 130°С.

В патенте US 6894201 (Schmidt) описано удаление соединений азота из вещества, подвергаемого алкилированию, например бензола, до проведения алкилирования с применением обычного слоя адсорбента, который адсорбирует основные органические соединения азота, и горячего слоя адсорбента, содержащего кислотное молекулярное сито, которое адсорбирует слабоосновные соединения азота, например нитриты. В этом патенте сказано, что вода облегчает адсорбцию слабоосновных соединений азота, и что выгодной может быть подача потока субстрата для алкилирования из дистилляционной колонны при повышенной температуре и подходящей концентрации воды на горячий слой адсорбента.

В патенте US 7199275 (Smith) описан способ превращения углеводородов, в котором частично дегидратированное углеводородное сырье контактирует по меньшей мере с двумя различными молекулярно-ситовыми материалами, включая первое молекулярное сито, имеющее молярное отношение Si/Al, составляющее менее чем примерно 5, и второе молекулярное сито, имеющее молярное отношение Si/Al, составляющее более чем примерно 5. Также, в этом патенте описан способ, в котором такое сырье контактирует с первым молекулярным ситом, имеющим поры с размером по меньшей мере примерно 6 ангстрем, и вторым молекулярным ситом, имеющим поры с размером меньше чем примерно 6 ангстрем.

Эти ссылки, известные ранее в данной области техники, не предусматривают алкилирование потока сырья путем контактирования с катализатором алкилирования, при котором поток сырья содержит способное к алкилированию ароматическое соединение, алкилирующий агент и следовые количества воды и примесей, и часть воды и примесей удаляют одновременно с алкилированием потока сырья. Присутствие воды и примесей в потоке сырья отрицательно воздействует на каталитическую активность и продолжительность цикла применения катализатора алкилирования в процессах алкилирования.

Следовательно, существует потребность в улучшенном способе получения алкилированных ароматических соединений путем контактирования потока сырья с первым и затем с отличным от первого вторым катализатором алкилирования с целью удаления части воды и примесей, а также алкилирования части способного к алкилированию ароматического соединения таким образом, чтобы отрицательное воздействие воды и примесей на активность и продолжительность работы такого катализатора алкилирования снижалось. Настоящее изобретение удовлетворяет этой и другим потребностям.

Краткое изложение сущности изобретения

Настоящее изобретение описывает способ получения алкилированных ароматических соединений из потока сырья, включающего алкилирующий агент, способное к алкилированию ароматическое соединение и следовые количества воды и примесей. Воду и необязательно часть примесей удаляют в зоне дегидратации. В реакционном предохранительном слое дегидратированный поток и алкилирующий агент контактируют с первым катализатором алкилирования, а затем с вторым, отличающимся от первого, катализатором алкилирования, причем любые оставшиеся примеси удаляют одновременно с алкилированием этого потока. В качестве альтернативы, в не реакционном предохранительном слое дегидратированный поток контактирует с первым катализатором, в котором удаляются любые оставшиеся примеси, а затем этот поток подвергают алкилированию алкилирующим агентом путем контактирования с катализатором алкилирования.

Первый катализатор алкилирования в первой зоне алкилирования в некоторых предпочтительных вариантах представляет собой крупнопористое молекулярное сито. Второй катализатор алкилирования во второй зоне алкилирования в некоторых предпочтительных вариантах представляет собой молекулярное сито со средним размером пор, или материал семейства МСМ-22.

Не желая ограничиваться какой-либо теорией, полагают, что на стадии дегидратации снижается концентрация воды, и необязательно снижается содержание примесей в способном к алкилированию ароматическом сырье. Часть примесей удаляются одновременно с частью воды. Это дает возможность удаления на первой стадии алкилирования части, предпочтительно большей части оставшихся примесей, например азотсодержащих и других частиц, содержащихся в способном к алкилированию ароматическом сырье, обеспечивает возможность алкилирования части способного к алкилированию ароматического соединения. Предпочтительно происходит удаление по меньшей мере 80%, по меньшей мере 70% или по меньшей мере 60% по массе оставшихся примесей. На второй стадии алкилирования, в свою очередь, происходит удаление части оставшихся примесей, а также алкилирование большей части способного к алкилированию ароматического соединения. Предпочтительно алкилирующий агент алкилирует по меньшей мере 80%, по меньшей мере 70% или по меньшей мере 60% по массе способного к алкилированию ароматического соединения.

Получаемые алкилированные ароматические соединения включают в первую очередь моноалкилированные ароматические соединения, содержащие следовые количества полиалкилированных ароматических соединений, полученных попутно в реакционных зонах алкилирования. Полиалкилированные ароматические соединения можно затем превратить в дополнительные количества моноалкилированных соединений путем контактирования с дополнительными количествами способных к алкилированию ароматических соединений в присутствии отдельного катализатора транс-алкилирования на стадии транс-алкилирования.

Описание чертежей

На фиг. с 1 по 8 представлены блок-схемы способа получения алкилированных ароматических соединений в соответствии с предпочтительным вариантом настоящего изобретения.

Подробное описание предпочтительных вариантов настоящего изобретения

Определения

Под выражением «способное к алкилированию ароматическое соединение» в настоящем описании понимают ароматическое соединение, которое может принимать алкильную группу. Одним из примеров способного к алкилированию ароматического соединения, не ограничивающих сферу действия настоящего изобретения, служит бензол.

Под выражением «алкилирующий агент» в настоящем описании понимают соединение, которое может отдавать алкильную группу способному к алкилированию ароматическому соединению. Не ограничивающими объем настоящего изобретения примерами алкилирующего агента являются этилен, пропилен и бутилен. Другим примером, не ограничивающим объем настоящего изобретения, служит любое полиалкилированное ароматическое соединение, которое способно отдавать алкильную группу способному к алкилированию ароматическому соединению.

Выражение «ароматическое» в настоящем описании при описании способного к алкилированию ароматического соединения следует понимать в соответствии с принятым в данной области техники определением, которое включает замещенные и незамещенные моно- и полиядерные соединения. Соединения ароматического характера, включающие гетероатом (например, азота или серы) также подходят для применения, при условии, что они не действуют в качестве каталитических ядов, как они определены ниже, при выбранных условиях реакции.

Выражение «по меньшей мере частично жидкая фаза» в настоящем описании означает смесь, содержащую по меньшей мере 1 мас.% жидкой фазы, необязательно по меньшей мере 5 мас.% жидкой фазы при заданных температуре, давлении и составе.

Под выражением «каталитический яд» в настоящем описании понимают любую примесь, определенную в настоящем описании, которая приводит к снижению продолжительности срока службы молекулярного сита или цеолита.

Под выражением «продолжительность срока службы» в настоящем описании понимают общее время работы между регенерациями, или время работы между загрузкой свежего катализатора и регенерацией. После запуска работы свежего или регенерированного катализатора катализатор может подвергаться дезактивации вследствие отложения кокса или отравления. Когда катализатор становится дезактивированным, приходится эксплуатировать реакционную зону при повышенных температурах с целью поддержания той же производительности или каталитической активности. Катализатор необходимо регенерировать, когда температура в реакционной зоне достигает порогового значения, обычно оно задается составом материала, из которого изготовлен реактор, или экономическими соображениями.

Выражение «тип каркаса» в настоящем изобретении имеет значение, описанное в "Atlas of Zeolite Framework Types", авторы Ch. Baerlocher, W.M. Meier и D.H. Olson (Elsevier, 5e издание, 2001).

Схема нумерации элементов групп Периодической таблицы, использованная в настоящем описании, соответствует описанию Периодической таблицы элементов, опубликованной Международным союзом по теоретической и прикладной химии 22 июня 2007 г.

Выражение «примеси», использованное в настоящем описании, включает, но не ограничивается перечисленным, соединения, содержащие по меньшей мере один из перечисленных ниже элементов: азот, галогены, кислород, сера, мышьяк, селен, теллур, фосфор, а также металлы групп с 1 по 12.

Содержание примесей, как оно описано в настоящем изобретении, приведено в масс. част./млн., что означает количество примесей в расчете на общую массу способного к алкилированию ароматического соединения и алкилирующего агента в реакционной зоне.

Выражение «материал семейства МСМ-22» (или «молекулярное сито семейства МСМ-22») в настоящем описании включает:

1) молекулярные сита, состоящие из обычных структурных блоков первой степени, имеющих хорошо окристаллизованную структуру, то есть «структурных ячеек, имеющих каркасную топологию MWW». Структурная ячейка представляет собой пространственное расположение атомов, повторение структурных ячеек образует трехмерное пространство, описывающее кристалл, как указано в "Atlas of Zeolite Framework Types", авторы Ch. Baerlocher, W.M. Meier и D.H. Olson (Elsevier, 5e издание, 2001);

2) молекулярные сита, полученные из обычных структурных блоков второй степени, двумерных структур на основе таких структурных ячеек каркасного типа MWW, образующих «монослой толщиной в одну ячейку», предпочтительно толщиной в одну с-ячейку;

3) молекулярные сита, полученные из обычных структурных блоков второй степени, «слоев толщиной в одну или более одной структурной ячейки», в которых слой толщиной более одной структурной ячейки получен путем сложения, упаковки или связывания по меньшей мере двух монослоев толщиной в одну структурную ячейку, имеющих каркасную топологию MWW. Сложение таких структурных блоков второй степени может осуществляться регулярным образом, нерегулярным образом, случайным образом и в виде любой комбинации перечисленного; или

4) молекулярные сита, полученные путем любой регулярной или случайной двухмерной или трехмерной комбинации структурных ячеек, имеющих структурную топологию MWW.

Материалы семейства МСМ-22 характеризуются наличием рентгеновской дифрактограммы, включающей максимумы, соответствующие межплоскостным расстояниям 12,4±0,25, 3,57±0,07 и 3,42±0,07 ангстрем (в прокаленном состоянии или сразу после синтеза). Материалы семейства МСМ-22 можно также охарактеризовать как имеющие рентгеновскую дифрактограмму, включающую максимумы, соответствующие межплоскостным расстояниям 12,4±0,25, 6,9±0,15, 3,57±0,07 и 3,42±0,07 (в прокаленном состоянии или сразу после синтеза). Данные рентгеновской дифракции, используемые для характеризации молекулярного сита, получают по стандартным методикам с применением Кальфа дублета меди в качестве источника излучения и дифрактометра, оснащенного сцинтилляционным счетчиком и компьютером в качестве системы сбора данных.

Под выражением «моноалкилированное ароматическое соединение» понимают ароматическое соединение, которое содержит только один алкильный заместитель. Не ограничивающими объем настоящего изобретения примерами моноалкилированных ароматических соединений служат этилбензол, изопропилбензол (кумол) и втор-бутилбензол.

Выражение «работа катализатора» означает в настоящем описании, что катализатор находится в условиях реакций алкилирования или транс-алкилирования. Условия алкилирования или транс-алкилирования включают температуру, давление, присутствие способного к алкилированию ароматического соединения (соединений), алкилирующего агента (агентов) и МЧОС, которые обеспечивают превращение по меньшей мере 1 мас.%, предпочтительно по меньшей мере 10 мас.% способного к алкилированию ароматического соединения (соединений) (в расчете на общее содержание способного к алкилированию ароматического соединения (соединений) в сырье) в моноалкилированное ароматическое соединение (соединения).

Выражение «емкость по яду» в настоящем описании означает количество коллидина (каталитического яда), выраженное в миллимолях, поглощенное граммом образца катализатора, высушенного в токе азота при 200°С в течение 60 мин в термогравиметрическом анализаторе (Model Q5000, производится ТА Instruments, Ньюкасл, Делавэр). После сушки на образец катализатора разбрызгиванием наносят коллидиновый каталитический яд в течение 60 мин при парциальном давлении коллидина 3 торр. Емкость по яду рассчитывают по следующей формуле: (масса образца катализатора после нанесения коллидина - масса высушенного образца катализатора) × 10: (молекулярная масса коллидина × масса высушенного образца катализатора). Если масса образца катализатора и масса высушенного образца катализатора приведены в граммах, молекулярная масса коллидина составляет 121,2 грамма на миллимоль.

Выражение «полиалкилированное ароматическое соединение» в настоящем описании означает ароматическое соединение, содержащее более одного алкильного заместителя. Не ограничивающим объем настоящего изобретения примером полиалкилированного ароматического соединения служит полиалкилированный бензол, например диэтилбензол, триэтилбензол, диизопропилбензол и триизопропилбензол.

Выражение мас. час./млрд. в настоящем описании означает части на миллиард по массе.

Выражение мас. час./млн. в настоящем описании означает части на миллион по массе.

Сырье и продукты

Подходящие незамещенные ароматические соединения, которые можно применять для настоящего изобретения, включают бензол, нафталин, антрацен, нафтацен, перилен, коронен и фенантрен, предпочтительным является бензол.

Замещенные ароматические соединения, которые можно применять для настоящего изобретения, должны содержать по меньшей мере один атом водорода, непосредственно связанный с ароматическим ядром. Ароматические кольца могут быть замещены одной или более алкильной, арильной, алкиларильной, алкоксильной, арилоксильной, циклоалкильной, галогеновой и/или другими группами, которые не препятствуют реакции алкилирования. В общем случае алкильные группы, которые могут присутствовать в качестве заместителей в ароматическом соединении, содержат от 1 до примерно 22 атомов углерода, обычно от 1 до 8 атомов углерода, наиболее часто от примерно 1 до 4 атомов углерода.

Подходящие замещенные ароматические соединения, которые можно применять в настоящем изобретении, включают, но не ограничиваются перечисленным, толуол, ксилол, изопропилбензол, н-пропилбензол, альфа-метилнафталин, этилбензол, мезитилен, дурол, кумолы, бутилбензол, псевдокумол, о-диэтилбензол, м-диэтилбензол, п-диэтилбензол, изоамилбензол, изогексилбензол, пентаэтилбензол, пентаметилбензол, 1,2,3,4-тетраэтилбензол, 1,2,3,5-тетраметибензол, 1,2,4-триэтилбензол, 1,2,3-триметилбензол, м-бутилтолуол, п-бутилтолуол, 3,5-диэтилтолуол, о-этилтолуол, п-этилтолуол, м-пропилтолуол, 4-этил-м-ксилол, диметилнафталины, этилнафталин, 2,3-диметилантрацен, 9-этилантрацен, 2-метилантрацен, о-метилантрацен, 9,10-диметилфенантрен и 3-метилфенантрен.

В качестве исходных материалов можно также применять алкилароматические углеводороды с более высокой молекулярной массой, они включают ароматические углеводороды, например, полученные алкилированием ароматических углеводородов олефиновыми олигомерами. Такие продукты часто называют в данной области техники алкилатами, они включают, но не ограничиваются перечисленным, гексилбензол, нонилбензол, додецилбензол, пентадецилбензол, гексилтолуол, нонилтолуол, додецилтолуол, пентадецилтолуол и подобные вещества. Очень часто алкилаты получают в виде высококипящей фракции, в которой алкильная группа, присоединенная к ароматическому ядру, меняется в размерах от примерно C₆ до примерно C₁₆.

Потоки продуктов риформинга, которые могут содержать существенные количества бензола, толуола и/или ксилола, могут особенно хорошо подходить в качестве способного к алкилированию ароматического сырья для способа по настоящему изобретению. Хотя способ конкретно направлен на получение этилбензола на основе разбавленного этилена полимерной марки, он также равным образом применим для получения других C₇-C₂₀алкилароматических соединений, например кумола, а также C₆₊алкилароматических соединений, например C₈-C₁₆линейных или практически линейных алкилбензолов.

Подходящий алкилирующий агент (агенты), который можно применять в настоящем изобретении, включает алкеновое соединение (соединения), спирт (спирты) и/или алкилбензол (алкилбензолы), а также смеси перечисленного. Другие подходящие алкилирующие агенты, которые можно применять в способе по настоящему изобретению, обычно включают, но не ограничиваются перечисленным, любые алифатические или ароматические органические соединения, содержащие одну или более доступных алкилирующих алифатических групп, способных реагировать со способным к алкилированию ароматическим соединением. Примерами подходящих алкилирующих агентов служат C₂-C₁₆олефины, например C₂-C₅олефины, включая этилен, пропилен, бутены и пентены; C₁-C₁₂алифатические спирты (включая моно-, ди- и триолы и т.д.), предпочтительно C₁-C₅алифатические спирты, например метанол, этанол, пропанолы, бутанолы и пентанолы; C₂-C₂₀простые эфиры, например C₂-C₅простые эфиры, включая диметиловый и диэтиловый эфиры; альдегиды, например формальдегид, ацетальдегид, пропионовый альдегид, масляный альдегид и н-валериановый альдегид; а также алкилгалогениды, например метилхлорид, этилхлорид, пропилхлориды и бутилхлориды, а также пентилхлориды; полиалкилированное ароматическое соединение (соединения), например диалкилированные бензолы (например диэтилбензол (бензолы) или диизопропилбензолы), триалкилированный бензол (бензолы) (например, триэтилбензолы или триизопропилбензолы) и так далее. Таким образом, алкилирующий агент можно предпочтительно выбирать из группы, включающей C₂-C₅олефины, C₁-C₅алифатические спирты, диэтилбензол (диэтилбензолы), диизопропилбензол (диизопропилбензолы), триэтилбензол (триэтилбензолы) и/или триизопропилбензол (триизопропилбензолы).

Примеси

В настоящем изобретении поток сырья, включающий способное к алкилированию ароматическое соединение, может содержать примеси. Необязательно первый поток алкилирующего агента и/или второй поток алкилирующего агента может содержать примеси. Примеси включают соединения, содержащие по меньшей мере один из следующих элементов: азот, галогены, кислород, сера, мышьяк, селен, теллур, фосфор, а также металлы групп с 1 по 12. Примеры таких примесей включают коллидин и N-формилморфолин. Для целей настоящего изобретения выражение «примеси» не включает воду, H₂O.

В некоторых предпочтительных вариантах количество указанных примесей в указанном потоке сырья (или первом или втором потоках алкилирующего агента) составляет менее чем 20, менее чем 15, менее чем 10, менее чем 5 или менее чем 1 мас. част./млн., в расчете на массу указанного потока сырья.

Содержание воды

В одном или более предпочтительных вариантах поток сырья может включать воду. Необязательно, первый поток алкилирующего агента и/или второй поток алкилирующего агента может содержать воду. Поток сырья или поток (потоки) алкилирующего агента могут быть дегидратированными путем дистилляции, адсорбции, выпаривания, экстракции или разгонки, например, в одной или более зонах дегидратации. Зона дегидратации может представлять собой дистилляционную колонну, бензольную колонну или разгонную колонну, колонну для легких фракций или экстрактор, абсорбер или испарительную емкость.

В некоторых предпочтительных вариантах поток сырья насыщают водой при температуре и давлении, при которых находится поток сырья. В других предпочтительных вариантах содержание воды в указанном потоке сырья составляет по меньшей мере 500 мас. част./млн., по меньшей мере 400 мас. част./млн., по меньшей мере 300 мас. част./млн., по меньшей мере 200 мас. част./млн., в расчете на массу указанного потока сырья.

Содержание примесей или воды можно измерить обычными методами, например газовой хроматографии, газовой хроматографии/масс-спектрометрии, или другими подходящими способами, известными лицам, квалифицированным в данной области техники.

Условия реакции

Способ по настоящему изобретению включает: (1) зону дегидратации, работающую при подходящих условиях дегидратации, с целью удаления по меньшей мере части воды, и необязательно части примесей; (2) первую реакционную зону алкилирования, содержащую первый катализатор алкилирования, причем первая зона алкилирования работает при подходящих первых реакционных условиях с целью удаления большей части оставшихся примесей, и с целью алкилирования части способного к алкилированию ароматического соединения; (3) вторую реакционную зону алкилирования, содержащую второй катализатор алкилирования, который отличается от первого катализатора алкилирования, причем вторая зона алкилирования работает при подходящих вторых реакционных условиях с целью удаления части оставшихся примесей и алкилирования большей части способного к алкилированию ароматического соединения с получением дополнительного количества моноалкилированных ароматических соединений.

В зоне дегидратации подходящие условия дегидратации представляют собой обычные условия дегидратации, известные в данной области техники, с целью выделения воды и примесей из потока ароматического соединения.

В первой реакционной зоне алкилирования и/или второй реакционной зоне алкилирования, когда способное к алкилированию ароматическое соединение и алкилирующий агент контактируют при по меньшей мере частично жидкофазных условиях, подходящие первые и вторые условия реакции, соответственно, включают температуру от 100 до 285°С, предпочтительно от 150 до 260°С; давление от 689 до 4601 кПа (абс.), предпочтительно, от 1500 до 3000 кПа (абс.); МЧОС в расчете на алкилирующий агент и способные к алкилированию ароматические соединения для всего реактора составляет от 10 до 100 ч, предпочтительно от 20 до 50 ч^-1. Общее молярное отношение способного к алкилированию ароматического соединения и алкилирующего агента (например, бензола и этилена, соответственно) составляет от 1:1 до 10:1, от 2:1 до 8:1, от 3:1 до 7:1, или от 1,5:1 до 4,5:1.

В некоторых предпочтительных вариантах первая реакционная зона алкилирования может работать в качестве реакционноспособного предохранительного слоя, в котором удаляется по меньшей мере часть примесей, присутствующих в потоке сырья. В этом предпочтительном варианте общее молярное отношение способного к алкилированию ароматического соединения и алкилирующего агента (например, бензола и этилена, соответственно) значительно выше, чем в самой реакции алкилирования, и составляет от 10:1 до 200:1, или от 15:1 до 150:1, или от 20:1 до 100:1, или от 25:1 до 50:1.

В других предпочтительных вариантах первая реакционная зона алкилирования представляет собой первую реакционную зону, действующую в качестве не реакционноспособного предохранительного слоя, в котором удаляется по меньшей мере часть примесей, присутствующих в потоке сырья. В таком предпочтительном варианте в первую реакционную зону подают только способное к алкилированию ароматическое соединение.

В некоторых предпочтительных вариантах описанный способ включает зону обработки, содержащую обрабатывающий материал, причем зона обработки работает при подходящих условиях обработки с целью удаления части примесей. Зона обработки может быть расположена выше или ниже по потоку по отношению к зоне дегидратации. Зона обработки расположена выше по потоку по отношению к первой и второй зонам алкилирования.

Если с целью удаления части примесей применяют обрабатывающий материал, подходящие условия обработки включают температуру от примерно 30 до 200°С, и предпочтительно от 60 до 150°С, массовую часовую объемную скорость (МЧОС) от примерно 0,1 до примерно 200 ч^-1, предпочтительно от примерно 0,5 до примерно 100 ч^-1, и более предпочтительно от примерно 1,0 до примерно 50 ч^-1; и давление от атмосферного до 3000 кПа (абс.).

В некоторых предпочтительных вариантах способ по настоящему изобретению включает зону транс-алкилирования, работающую при подходящих условиях транс-алкилирования с получением дополнительных количеств моноалкилированных ароматических соединений из полиалкилированных ароматических соединений и способных к алкилированию ароматических соединений.

В зоне транс-алкилирования, когда полиалкилированные ароматические соединения (например, полиэтилбензол (полиэтилбензолы) или полиизопропилбензол (полиизопропилбензолы) контактируют со способным к алкилированию ароматическим содединением при по меньшей мере частично жидкофазных условиях, подходящие условия трансалкилирования могут включать температуру от примерно 100 до примерно 300°С, давление от 696 до 4137 кПа (абс.) (от 101 до 600 фунт./кв.фут (абс.)), и МЧОС в расчете на массу потока полиалкилированного ароматического соединения (соединений), направляемого в реакционную зону алкилирования, составляющую от примерно 0,5 до примерно 100 ч^-1, и молярное отношение бензола к полиалкилированному ароматическому соединению (соединениям), составляющее от 1:1 до 30:1, предпочтительно от 1:1 до 10:1, более предпочтительно от 1:1 до 5:1.

Катализаторы

Способ по настоящему изобретению включает: (1) первый катализатор алкилирования; и (2) второй катализатор алкилирования, который отличается от первого катализатора алкилирования.

Первый катализатор алкилирования включает крупнопористое молекулярное сито, имеющее индекс затрудненности менее чем 2 и первую емкость по яду.

Индекс затрудненности представляет собой обычную величину, определяющую степень, в которой алюмосиликат или молекулярное сито обеспечивает регулируемый доступ молекул различного размера к своей внутренней структуре. Например, алюмосиликаты, в которых доступ к внутренней структуре и выход из нее сильно затруднены, имеют высокую величину индекса затрудненности; такие алюмосиликаты обычно имеют поры малого размера, например менее 5 ангстрем. С другой стороны, алюмосиликаты, которые обеспечивают сравнительно свободный доступ к внутренней алюмосиликатной структуре, имеют низкую величину индекса затрудненности, и обычно они содержат поры крупного размера. Способ, которым можно определить индекс затрудненности, описан полностью в патенте US 4016218.

Подходящие крупнопористые молекулярные сита включают цеолит бета, цеолит Y, ультрастабильный цеолит Y (USY), деалюминированный цеолит Y (Deal Y), ультрагидрофобный цеолит Y (UHP-Y), содержащий ионы редкоземельных элементов цеолит Y (REY), морденит, ТЕА-морденит, ZSM-3, ZSM-4, ZSM-14, ZSM-18 и ZSM-20. Цеолит ZSM-14 описан в патенте US 3923636. Цеолит ZSM-20 описан в патенте US 3972983. Цеолит бета описан в патенте US 3308069, а также в повторно выпущенном патенте US 28341. Ультрастабильное молекулярное сито Y с низким содержанием натрия (USY) описано в патентах US 3293192 и 3449070. Деалюминированный цеолит Y (Deal Y) можно получить способом, описанным в патенте US 3442795. Ультрагидрофобный цеолит Y (UHP-Y) описан в патенте US 4401556. Содержащий ионы редкоземельных элементов цеолит Y (REY) описан в патенте US 3524820. Морденит представляет собой встречающийся в природе материал, доступный также в синтетических формах, например в виде ТЕА-морденита (т.е. синтетического морденита, полученного из реакционной смеси, включающей тетраэтиламонниевый темплат). ТЕА-морденит описан в патентах US 3766093 и 3894104.

Цеолитные материалы, обозначенные Комитетом по структурам Международной цеолитной ассоциации (IZA-SC) как имеющие MWW топологию, представляют собой многослойные материалы, которые имеют две пористые системы, обусловленные присутствием 10- и 12-членных колец. В Atlas of Zeolite Framework Types описаны по меньшей мере пять материалов с различным названием, имеющие такую топологию, они включают, но не ограничиваются перечисленным, МСМ-22, ERB-1, ITQ-1, PSH-3 и SSZ-25.

В некоторых предпочтительных вариантах второй катализатор алкилирования, предпочтительно кислотный катализатор, включает молекулярное сито семейства МСМ-22, имеющее вторую емкость по яду. Молекулярные сита семейства МСМ-22, как было найдено, можно применять в различных способах конверсии углеводородов. Примерами молекулярных сит семейства МСМ-22 служат МСМ-22, МСМ-36, МСМ-49, МСМ-56, ITQ-1, ITQ-2, ITQ-30, PSH-3, SSZ-25, ERB-1 и UZM-8.

Материалы, которые относятся к семейству МСМ-22, включают МСМ-22 (описанный в патенте US 4 954 325), PSH-3 (описанный в патенте US 4439409), SSZ-25 (описанный в патенте US 4826667), ERB-1 (описанный в европейском патенте 0293032), ITQ-1 (описанный в патенте US 6077498), ITQ-2 (описанный в международной патентной публикации WO 97/17290), ITQ-30 (описанный в международной патентной Публикация №WO 2005118476), МСМ-36 (описанный в патенте US 5250277), МСМ-49 (описанный в патенте US 5236575), МСМ-56 (описанный в патенте US 5362697) и UZM-8 (описанный в патенте US 6756030).

Понятно, что молекулярные сита семейства МСМ-22, описанные выше, отличаются от обычных крупнопористых цеолитных катализаторов алкилирования, обсуждаемых ниже, например морденита, тем, что материалы семейства МСМ-22 имеют 12-кольцевые поверхностные карманы, которые не сообщаются с содержащей 10-членные кольца внутренней пористой системой молекулярного сита.

Альтернативно второй катализатор алкилирования, предпочтительно кислотный катализатор, может включать среднепористое молекулярное сито, имеющее индекс затрудненности от 2 до 12 (как определено в патенте US 4016218), включая ZSM-5, ZSM-11, ZSM-12, ZSM-22, ZSM-23, ZSM-35 и ZSM-48. ZSM-5 подробно описан в патенте US 3702886 и повторном выпуске патента US 29948. ZSM-11 подробно описан в патенте US 3709979. ZSM-12 описан в патенте US 3832449. ZSM-22 описан в патенте US 4556477. ZSM-23 описан в патенте US 4076842. ZSM-35 описан в патенте US 4016245. ZSM-48 более конкретно описан в патенте US 4234231.

В одном или более предпочтительных вариантах указанная первая емкость по яду указанного первого катализатора алкилирования выше, чем указанная вторая емкость по яду указанного второго катализатора алкилирования, указанную емкость по яду из