專利名稱：乙苯的制備方法
背景技術(shù)：
乙苯是一種有價(jià)值的產(chǎn)品，主要被用于生產(chǎn)苯乙烯單體。大多數(shù)乙苯是通過(guò)用乙烯對(duì)苯進(jìn)行烷基化來(lái)制備的。兩種反應(yīng)系統(tǒng)通常被用于該烷基化反應(yīng)。一種是在蒸氣相中于高溫下進(jìn)行操作。另一種是在液相或混合相體系中于適中溫度下進(jìn)行操作。當(dāng)采用一種高溫蒸氣相反應(yīng)系統(tǒng)時(shí)，烷基化反應(yīng)生成一些異丙苯類和正丙苯類，它們是乙苯中不希望有的雜質(zhì)。異丙苯類也是由苯與原料乙烯中的丙烯污染物之間的反應(yīng)產(chǎn)生的。這些丙苯類以及在苯乙烯裝置中由它們所形成的任何一種反應(yīng)產(chǎn)物具有與苯乙烯單體相近的蒸氣壓，并且是難以去除的雜質(zhì)?？赏ㄟ^(guò)蒸餾或其它方法將這些丙苯類從乙苯中分離，但是含有被分離的丙苯類的副產(chǎn)物流必將包含相對(duì)大量的、經(jīng)濟(jì)上不能被廢棄的有價(jià)值的乙苯和聚乙苯類。必需用苯對(duì)聚乙苯類進(jìn)行烷基轉(zhuǎn)移，并且優(yōu)選通過(guò)反應(yīng)來(lái)破壞丙苯類。
幸運(yùn)地是，用于制備乙苯的蒸氣相、高溫反應(yīng)器也具有烷基轉(zhuǎn)移聚乙苯類并破壞丙苯類的能力。在單一途徑中難以完全破壞丙苯類，但是每個(gè)途徑的丙苯類破壞率足夠高，因此未反應(yīng)的丙苯類的積累是適度的。因每個(gè)途徑的破壞率極低而引起的大量積累將需要非常大的分離設(shè)備，并且用于分離的操作成本將相應(yīng)提高。因此，為了利用這些反應(yīng)器相對(duì)較強(qiáng)的破壞丙苯類的能力，采用高溫蒸氣相反應(yīng)器來(lái)制備乙苯的方法可將分離得到的丙苯類再循環(huán)至相同的反應(yīng)器中，或者再循環(huán)至一個(gè)分離的高溫蒸氣相反應(yīng)器中。
利用高溫蒸氣相反應(yīng)器制備乙苯的的缺點(diǎn)是在反應(yīng)器中二甲苯的產(chǎn)生。二甲苯不能經(jīng)濟(jì)地從乙苯產(chǎn)品中分離出來(lái)，此外，難以將二甲苯從由乙苯制得的苯乙烯單體中分離出來(lái)。
使苯與乙烯于150-280℃下在液相或在混合相反應(yīng)器中進(jìn)行反應(yīng)的方法不會(huì)生成二甲苯雜質(zhì)，因此當(dāng)需要優(yōu)質(zhì)乙苯產(chǎn)品時(shí)即可采用該方法。這些方法采用苯與聚乙苯類進(jìn)行烷基轉(zhuǎn)移相類似的條件。在這些方法的操作溫度下，當(dāng)所使用的乙烯原料不包含大量的丙烯時(shí)，不生成大量的丙苯類。因此，不需要將丙苯類從乙苯產(chǎn)品中分離出來(lái)。這是很幸運(yùn)的，因?yàn)樵谶@些方法所采用的反應(yīng)條件下，丙苯類的破壞率很低。
因此，液相和混合相方法相應(yīng)的缺點(diǎn)是不能處理含有大量丙苯類或象丙烯這樣可形成丙苯類的組分的原料。隨著苯乙烯最終用戶對(duì)純度水平的要求日益提高，乙苯制造商越來(lái)越需要生產(chǎn)出具有最低二甲苯實(shí)際含量的產(chǎn)品，并且借助于液相或混合相方法來(lái)完成。另一方面，他們也希望使用較便宜的、含有大量丙烯的乙烯原料，例如那些由流體催化裂解裝置制備的乙烯原料。一些擁有現(xiàn)有蒸氣相烷基化設(shè)備的制造商正尋求對(duì)在這些裝置中于液相條件下制備的聚乙苯類進(jìn)行烷基轉(zhuǎn)移，以使他們的產(chǎn)品中的二甲苯含量降低。由于前面所提及的液相法不能破壞丙苯類，迄今為止這尚未成為可能，發(fā)明概述本發(fā)明涉及由苯和含有乙烯、丙烯和/或可形成丙苯類的組分的原料來(lái)制備質(zhì)量得到改善的乙苯產(chǎn)品。它涉及丙苯類的分離和破壞，同時(shí)可在液相或混合相反應(yīng)器中于適中的溫度條件下進(jìn)行聚乙苯類的烷基轉(zhuǎn)移，從而避免在該反應(yīng)步驟中形成二甲苯。這是通過(guò)如下步驟來(lái)完成的通過(guò)蒸餾從聚乙苯類中分離丙苯類，接著在蒸氣相反應(yīng)器中破壞丙苯類，并且在液相或部分液相中于較低溫度下用苯對(duì)聚乙苯類進(jìn)行烷基轉(zhuǎn)移。
附圖簡(jiǎn)述

圖1是一張闡述本發(fā)明中苯的烷基化和丙苯類的破壞發(fā)生在相同反應(yīng)器中的方法的流程示意圖。
圖2是一張列出了任選排列的類似于圖1的流程示意圖，其中，苯的烷基化和丙苯類的破壞發(fā)生在單獨(dú)的反應(yīng)器中。
圖3闡述了本發(fā)明的一種蒸餾方法。
圖4、5和6闡述了本發(fā)明任選的蒸餾方法。
圖7是一張類似于圖2但包括另外一種原料的流程示意圖，該原料含有包括丙苯類在內(nèi)的化合物的一種混合物。
優(yōu)先實(shí)施方案描述在蒸氣相中通過(guò)苯與乙烯的烷基化來(lái)制備乙苯將由乙烯生成相對(duì)大量的異丙苯類和正丙苯類。由乙烯中存在的丙烯將生成另外一些異丙苯類和正丙苯類。在利用乙苯來(lái)制備苯乙烯之前必需除去這些丙苯類雜質(zhì)。附圖1闡述了烷基化反應(yīng)器12，其中，乙烯14和可能存在的丙烯與苯16發(fā)生反應(yīng)，以制備包含乙苯產(chǎn)物及一些聚乙苯類和丙苯類雜質(zhì)的反應(yīng)產(chǎn)物18。該烷基化反應(yīng)是一個(gè)蒸氣相反應(yīng)，并且在烷基化反應(yīng)器中的條件是溫度為350-450℃，壓力為1-100bar表壓，優(yōu)選為3-30bar表壓。該烷基化反應(yīng)器含有一種優(yōu)選為固體氧化物沸石的固體酸催化劑。烷基化催化劑的實(shí)例為MCM-22、ZSM-5、ZSM-11、ZSM-12、ZSM-22、ZSM-23、ZSM-35、ZSM-48和ZSM-50。優(yōu)選的催化劑為中間孔沸石，例如ZSM-5。在本發(fā)明圖1的實(shí)施方案中，如后面將要說(shuō)明的一樣，丙苯類的破壞也是在烷基化反應(yīng)器12中進(jìn)行的。
將烷基化反應(yīng)器12的反應(yīng)產(chǎn)物加入到可采用任何一種結(jié)構(gòu)的蒸餾系統(tǒng)20中。在圖3、4和5中列出了將在后面進(jìn)行詳細(xì)討論的一些實(shí)例。蒸餾系統(tǒng)20的目的是將反應(yīng)產(chǎn)物流18分離成下列主要組分用于再循環(huán)的殘余未反應(yīng)的苯22，用于烷基轉(zhuǎn)移作用的聚乙苯類24，用于破壞作用的丙苯類26以及產(chǎn)物乙苯28。
在本發(fā)明中，如上所述，聚乙苯類和丙苯類已經(jīng)被分離出來(lái)，并且可對(duì)它們進(jìn)行單獨(dú)處理。如圖1所示，丙苯類被再循環(huán)至蒸氣相反應(yīng)器12，丙苯類在其中可被裂解成乙苯和甲苯，或被脫烷基化以形成苯和丙烯，或者進(jìn)一步與苯反應(yīng)，形成更重的化合物例如二苯甲烷。
在反應(yīng)器30中，將已經(jīng)被分離成本發(fā)明的單一物流的聚乙苯類24進(jìn)行烷基轉(zhuǎn)移，通過(guò)與苯流32反應(yīng)形成乙苯。反應(yīng)器30保持為液相或混合液體/蒸氣相。溫度為100-310℃，壓力為8-50 bar gage，并且優(yōu)選為170-270℃和10-38 bar gage。該烷基轉(zhuǎn)移反應(yīng)器也含有一種優(yōu)選為固體氧化沸石的固體酸催化劑。實(shí)例為β沸石、X沸石、Y沸石、絲光沸石、八面沸石、ω沸石、MCM-22、MCM-36、MCM-49和MCM-56。優(yōu)選的催化劑是一種大孔沸石，例如Y沸石、MCM-22、MCM-49和MCM-56。因?yàn)闇囟容^低并且不超過(guò)310℃，因此沒(méi)有生成大量的二甲苯。被加入到高蒸餾系統(tǒng)20中的烷基轉(zhuǎn)移作用30的產(chǎn)物34主要包含苯，其次為乙苯和聚乙苯類。
圖2闡述了本發(fā)明的另外一個(gè)實(shí)施方案，其中，在一個(gè)單獨(dú)的反應(yīng)器36中通過(guò)與苯流38進(jìn)行反應(yīng)來(lái)破壞丙苯類26。反應(yīng)產(chǎn)物再一次可被裂解成乙苯和甲苯，或被脫烷基化以形成苯和丙烯。將反應(yīng)器36的產(chǎn)物40加入蒸餾系統(tǒng)20，其中，乙苯被回收成產(chǎn)物28的一部分，或者苯被回收并隨22用于再循環(huán)。
圖3、4、5和6闡述了蒸餾系統(tǒng)20的三種不同的實(shí)施方案。在圖3、4和5的實(shí)施方案中，首先在42中蒸餾原料18以除去苯。接著在46中蒸餾塔底物44以除去產(chǎn)物乙苯28。然后，根據(jù)圖3、4和5中所列的三種示意圖之一，加工含有丙苯類、聚乙苯類和一些重質(zhì)殘余物的塔底物48。在圖3的實(shí)施方案中，于50中蒸餾塔底物48，以回收丙苯類26和塔底物52。然后再在54中蒸餾這些塔底物52，以分離聚乙苯類24和重質(zhì)殘余物56。
圖4的實(shí)施方案采用單一塔58來(lái)代替圖3中的兩種塔50和54。在該單一塔58中，塔頂餾出物是丙苯類26，側(cè)流是聚乙苯類24，并且塔底物是重質(zhì)殘余物56。圖5的實(shí)施方案是圖3的一種變化，但是塔62的塔頂餾出物60含有聚乙苯類和丙苯類。塔60的塔底物是重質(zhì)殘余物56。然后在塔64中分離聚乙苯類24和丙苯類26。圖6闡述了采用單一塔59來(lái)代替圖3中的兩種塔46和50的另一個(gè)實(shí)施方案。在該單一塔59中，塔頂餾出物是乙苯，側(cè)流(蒸氣或液體)含有丙苯類26，并且在塔54中蒸餾塔底物52。
本發(fā)明整個(gè)方法的進(jìn)一步變化被列在圖7中。這是圖2所列方法的一種變化，但是其目的在于添加另外一種原料流66，該原料流含有丙苯類及苯、乙苯、聚乙苯類、重質(zhì)副產(chǎn)物中一種或多種組分和其它少量雜質(zhì)的混合物。根據(jù)組成，在一合適的位置將另外的物流66加入到蒸餾系統(tǒng)20中。然后如圖2或如圖1的實(shí)施方案一樣，對(duì)丙苯類進(jìn)行分離和加工，使之破壞。同樣，對(duì)物流66的其它一種或多種組分進(jìn)行如圖1或圖2一樣的適當(dāng)?shù)姆蛛x和加工。
權(quán)利要求
1．一種通過(guò)乙烯與苯的反應(yīng)來(lái)制備乙苯的方法，包括步驟為a．提供一種含有乙烯的原料流；b．在一個(gè)烷基化反應(yīng)器中將上述原料流與苯進(jìn)行反應(yīng)，以制備一種包含乙苯、一些聚乙苯類、丙苯類和未反應(yīng)的苯的反應(yīng)產(chǎn)物；c．蒸餾該反應(yīng)產(chǎn)物，以分離上述未反應(yīng)的苯并且分離上述乙苯，留下一種包含上述聚乙苯類和丙苯類的剩余反應(yīng)產(chǎn)物；d．通過(guò)蒸餾使上述丙苯類與聚乙苯類分離；e．在至少部分為液相并且溫度低于310℃的條件下，通過(guò)使上述分離得到的聚乙苯類與苯反應(yīng)來(lái)烷基轉(zhuǎn)移聚乙苯類，以制備另外的乙苯產(chǎn)物；和；f．在蒸氣相中使上述丙苯類發(fā)生反應(yīng)，其中，使丙苯類進(jìn)行反應(yīng)以制備選自由苯、乙苯和二苯甲烷所組成的物質(zhì)。
2．權(quán)利要求1所述的一種方法，其中，所述丙苯類在上述烷基化反應(yīng)器中進(jìn)行反應(yīng)。
3．權(quán)利要求1所述的一種方法，其中，丙苯類在一單獨(dú)的反應(yīng)器中進(jìn)行反應(yīng)。
4．權(quán)利要求1所述的一種方法，包括步驟為提供含有選自由苯、乙苯、丙苯類、聚乙苯類、重質(zhì)副產(chǎn)物和其它少量雜質(zhì)所組成的物質(zhì)的另外一種原料流。
全文摘要
乙苯(18)是由苯(16)和乙烯(14)在烷基化反應(yīng)器(12)中制備的,其中原料也包含丙苯類(26)和/或可形成丙苯類(26)的組分。在該方法中也形成聚乙苯類(24)。分離出乙苯產(chǎn)物(28)和未反應(yīng)的苯(16),然后通過(guò)蒸餾從聚乙苯類(24)中分離出丙苯類(26)。在蒸氣相反應(yīng)器(12)中破壞丙苯類(26),并且在液相或部分液相中于較低溫度下用苯(32)對(duì)聚乙苯類(24)進(jìn)行烷基轉(zhuǎn)移(30)。
文檔編號(hào)C07C2/64GK1306500SQ99804925
公開(kāi)日2001年8月1日 申請(qǐng)日期1999年3月23日 優(yōu)先權(quán)日1998年4月9日
發(fā)明者R·J·維爾科克斯, A·S·賽 申請(qǐng)人:Abb拉默斯環(huán)球有限公司