專利名稱：生產(chǎn)異丙苯的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種苯與丙烯生產(chǎn)異丙苯的方法。
背景技術(shù)：
異丙苯是一種重要的有機(jī)化工原料，是生產(chǎn)苯酚、丙酮和α-甲基苯乙烯的主要中間化合物。在工業(yè)上異丙苯是通過丙烯和苯在的烷基化反應(yīng)制備的，其副產(chǎn)物主要為多異丙苯。早在1945年UOP就公布了在酸性催化劑存在下，以丙烯和苯反應(yīng)制備異丙苯的方法(SPA法)(USP2382318)，SPA法以固體磷酸為烷基化催化劑，由于固體磷酸不能夠催化烷基轉(zhuǎn)移反應(yīng)，所以在工藝流程中沒有反烴化部分。因此，SPA法只能在高的苯烯摩爾比(5～7)條件下運(yùn)行，而且其異丙苯的收率僅為95％左右。上世紀(jì)八十年代，Monsanto公司開發(fā)以AlCl3為烷基化催化劑的異丙苯生產(chǎn)工藝，并實(shí)現(xiàn)工業(yè)應(yīng)用。由于AlCl3同樣不能催化烷基轉(zhuǎn)移反應(yīng)，因此，以AlCl3法生產(chǎn)異丙苯在異丙苯的收率方面仍然較低，同時(shí)也存在嚴(yán)重的污染問題和裝置腐蝕問題。
在上世紀(jì)九十年代，Dow、CD Tech、Mobil-Badger、Enichem和UOP等(US4992606，1991；US 5362697，1994；US 5453554，1995；US 5522984，1996；US 5672799，1997；US 6162416，2000；US 6051521，2000)公司相繼公布了以微孔沸石為催化劑，具有反烴化能力的固定床工藝流程。以UOP公布的在該工藝流程中，苯和丙烯首先在烴化反應(yīng)器中進(jìn)行烷基化反應(yīng)，烴化反應(yīng)液中的多異丙苯經(jīng)過分離后，再和苯混合進(jìn)入反烴化反應(yīng)器進(jìn)行烷基轉(zhuǎn)移反應(yīng)。由于采用了反烴化工藝流程，因此丙基的選擇性大于99％，同時(shí)，異丙苯中的雜質(zhì)含量也進(jìn)一步降低。
在苯和丙烯的烷基化反應(yīng)過程中，酸性沸石催化劑的活性、穩(wěn)定性以及雜質(zhì)含量很大程度上取決于操作條件，如苯烯比、空速以及反應(yīng)溫度。苯烯比對催化劑穩(wěn)定性的影響尤為嚴(yán)重，為了提高催化劑的反應(yīng)穩(wěn)定性，應(yīng)盡可能降低烴化反應(yīng)器內(nèi)丙烯的含量，應(yīng)此，在實(shí)際的工業(yè)生產(chǎn)中，丙烯都采用了分段進(jìn)料的方法，分段進(jìn)料的模式也有利于控制床層溫度在適宜的區(qū)間進(jìn)行。
盡管降低苯烯比對降低生產(chǎn)負(fù)荷，降低能耗，提高生產(chǎn)能力有利，然而降低苯烯比一方面會(huì)導(dǎo)致催化劑穩(wěn)定性的下降，同時(shí)，也會(huì)增加多異丙苯的含量，這就要求烷基轉(zhuǎn)移反應(yīng)器要在更高的負(fù)荷下運(yùn)行。綜合以上兩方面的因素，在實(shí)際的工業(yè)操作中，總苯烯比一般都在3.0左右。
反烴化反應(yīng)器的作用在于把烷基化生成的多異丙苯轉(zhuǎn)化為異丙苯，以提高異丙苯的產(chǎn)率。然而，把烴化和反烴化完全分開成為兩個(gè)反應(yīng)器，也存在技術(shù)上的不足，比如烴化反應(yīng)為強(qiáng)放熱反應(yīng)，需要及時(shí)撤去反應(yīng)放出的熱量，以避免在過高的溫度下反應(yīng)。而反烴化反應(yīng)由于活化能較高，一般需要在較高的溫度下反應(yīng)，以獲得較高的轉(zhuǎn)化率。因此，該工藝在能量利用方面不合理。另外，在工業(yè)生產(chǎn)中，為了提高催化劑的反應(yīng)穩(wěn)定性，常常采用較高的苯烯比操作條件，同時(shí)，由于反烴化轉(zhuǎn)化率較低，使得反烴化產(chǎn)物中異丙苯濃度較低，而苯含量較高，這也提高了分離能耗。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是上述文獻(xiàn)中存在反烴化產(chǎn)物中異丙苯濃度低，而苯含量較高，分離能耗大的問題，提供一種新的生產(chǎn)異丙苯的方法。該方法具有產(chǎn)物中異丙苯濃度高，分離能耗小，生產(chǎn)效率高的特點(diǎn)。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下一種生產(chǎn)異丙苯的方法，包括a)原料苯和丙烯分別分為兩股，原料苯和丙烯的摩爾比為1～10，其中第一股苯和第二股苯的重量比為1～10，第一股丙烯和第二股丙烯的重量比為1～10；b)第一股苯和第一股丙烯進(jìn)入固定床烴化反應(yīng)器進(jìn)行烴化反應(yīng)，進(jìn)料口都位于烴化反應(yīng)器的頂部，該烴化反應(yīng)器床層至少有二段，每一段都裝載有選自Y沸石、Beta沸石、ZSM-5、絲光沸石、MCM-22、MCM-49或MCM-56中至少一種的烴化催化劑，其中第一股苯和第一股丙烯的摩爾比為1～10，反應(yīng)溫度為110～190℃，反應(yīng)壓力為1.0～4.0MPa；c)第二股苯和第二股丙烯進(jìn)入從上至下依次裝有反烴化催化劑床層和烴化催化劑床層的反烴化—烴化反應(yīng)器，第二股苯的進(jìn)料口位于反烴化催化劑床層的上部，第二股丙烯的進(jìn)料口位于反烴化催化劑床層和烴化催化劑床層的中間；第二股苯與來自多烷基苯塔的多烷基苯在選自Y沸石、Beta沸石、ZSM-5、絲光沸石、MCM-22、MCM-49或MCM-56中至少一種為反烴化催化劑，反烴化溫度130～230℃，反應(yīng)壓力1.0～4.0MPa，第二股苯和多異丙苯重量比0.5～10條件下發(fā)生反烴化反應(yīng)生成異丙苯；未反應(yīng)的苯和反烴化生成的異丙苯物流與第二股丙烯通過烴化催化劑床層，在選自Y沸石、Beta沸石、ZSM-5、絲光沸石、MCM-22、MCM-49或MCM-56中至少一種為烴化催化劑，烴化溫度110～190℃，反應(yīng)壓力1.0～4.0MPa條件下發(fā)生烴化反應(yīng)生成異丙苯和多異丙苯，其中第二股苯與第二股丙烯的摩爾比1～15；
d)烴化反應(yīng)器的反應(yīng)產(chǎn)物與反烴化-烴化反應(yīng)器的反應(yīng)產(chǎn)物混合后進(jìn)入后續(xù)工序。
上述技術(shù)方案中，第一股苯和第一股丙烯的摩爾比優(yōu)選范圍為2～6，第二股苯和第二股丙烯的摩爾比優(yōu)選范圍為1～6。
上述技術(shù)方案中，原料苯可以是新鮮苯、后續(xù)工段的回收苯或其混合物。丙烯可以是新鮮的丙烯，也可以是后續(xù)工段的回收丙烯或其混合物。第一股丙烯可以與第一股苯混合后進(jìn)入烴化反應(yīng)器的第一段，也可以分別進(jìn)入烴化反應(yīng)器中每一段床層的頂部。反烴化-烴化反應(yīng)器中，烴化催化劑床層至少分為二段，第二股丙烯可以直接進(jìn)入反烴化-烴化反應(yīng)器烴化催化劑床層的第一段，也可以分別進(jìn)入反烴化-烴化反應(yīng)器烴化催化劑床層每一段床層的頂部。
本發(fā)明在生產(chǎn)異丙苯的工藝中，增加了一個(gè)反烴化-烴化反應(yīng)器，將烴化反應(yīng)和反烴化反應(yīng)集中在一個(gè)反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行，提高了產(chǎn)物中異丙苯的濃度，降低了多異丙苯濃度；同時(shí)也降低了苯濃度，減輕了后續(xù)工序中苯塔的分離能耗，從而降低了整體能耗，取得了較好的技術(shù)效果。
圖1為本發(fā)明的工藝流程示意圖。
圖1中，1為烴化反應(yīng)器，2為反烴化-烴化反應(yīng)器，3為脫丙烷塔，4為苯塔，5為異丙苯塔，6為多異丙苯塔，7為反烴化催化劑床層，8、9為烴化催化劑床層，10為新鮮苯，11為第一股苯，12為第二股苯，13為第一股丙烯，14為第二股丙烯，15為丙烷，16為異丙苯，17為多異丙苯塔塔釜液，18為多異丙苯，19為烴化反應(yīng)器塔釜液，20為反烴化-烴化反應(yīng)器塔釜液，21為脫丙烷塔塔釜液，22為苯塔塔釜液，23為異丙苯塔塔釜液。
新鮮苯10進(jìn)入苯塔4，與循環(huán)苯混合加熱后分為二股第一股苯11和第二股苯12。第一股苯11和第一股丙烯13混合后進(jìn)入烴化反應(yīng)器1進(jìn)行烷基化反應(yīng)，烴化反應(yīng)器塔釜液19主要為異丙苯、苯和多異丙苯。第二股苯12與來自多異丙苯塔6的多異丙苯18混合后從反烴化-烴化反應(yīng)器2頂部進(jìn)入反烴化催化劑床層7，發(fā)生反烴化反應(yīng)生成異丙苯，未反應(yīng)的苯和反烴化生成的異丙苯物流與第二股丙烯14通過烴化催化劑床層8和9，發(fā)生烴化反應(yīng)生成異丙苯和多異丙苯。反烴化-烴化反應(yīng)器塔釜液20與來自烴化反應(yīng)器1的塔釜液19混合后，在脫丙烷塔3脫除輕組分丙烷15，脫丙烷塔塔釜液21進(jìn)入苯塔4。在苯塔4分離并回收苯后，苯塔塔釜液22主要是異丙苯與多異丙苯的混合物，進(jìn)入異丙苯塔5。在異丙苯塔5塔頂分離出產(chǎn)物異丙苯16，異丙苯塔塔釜液23進(jìn)入多異丙苯塔6。多異丙苯塔塔頂分離出的多異丙苯18循環(huán)到反烴化-烴化反應(yīng)器反烴化催化劑床層的頂部。多異丙苯塔塔釜液17主要為重組分，可直接作為廢料處理。
下面通過實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步闡述。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1按圖1的工藝流程，烴化反應(yīng)器催化劑床層分為四段，裝載有20克MCM-22沸石的成型催化劑(20～60目)。第一股丙烯分四段進(jìn)料，烴化反應(yīng)器反應(yīng)條件為反應(yīng)溫度148℃，反應(yīng)壓力2.3MPa，第一股苯通入量46.4克/小時(shí)，第一股丙烯通入量10.0克/小時(shí)。
反烴化-烴化反應(yīng)器反烴化催化劑床層裝載10克Beta沸石的成型催化劑，烴化催化劑床層分為二段，裝載10克MCM-22沸石的成型催化劑(20～60目)，第二股丙烯分二段進(jìn)料。反烴化催化劑床層反應(yīng)條件為反應(yīng)溫度170℃，反應(yīng)壓力2.5MPa，第二股苯與多異丙苯重量比5.0。烴化催化劑床層反應(yīng)條件為反應(yīng)溫度150℃，反應(yīng)壓力3.1MPa。第二股苯通入量25.1克/小時(shí)，第二股丙烯通入量3.0克/小時(shí)。
烴化反應(yīng)器塔釜液19和反烴化-烴化反應(yīng)器的塔釜液20混合后經(jīng)脫丙烷塔、苯塔、異丙苯塔，異丙苯塔塔頂結(jié)果異丙苯產(chǎn)率99.5％，異丙苯純度99.97％，異丙苯中正丙苯含量280ppm。
實(shí)施例2按圖1的工藝流程，烴化反應(yīng)器催化劑床層分為四段，裝載有20克MCM-22沸石的成型催化劑(20～60目)。第一股丙烯分四段進(jìn)料，烴化反應(yīng)器反應(yīng)條件為反應(yīng)溫度150℃，反應(yīng)壓力2.9MPa，第一股苯通入量42.9克/小時(shí)，第一股丙烯通入量11.0克/小時(shí)。
反烴化-烴化反應(yīng)器反烴化催化劑床層裝載10克Beta沸石的成型催化劑，烴化催化劑床層分為二段，裝載10克MCM-22沸石的成型催化劑(20～60目)，第二股丙烯分二段進(jìn)料。反烴化催化劑床層反應(yīng)條件為反應(yīng)溫度165℃，反應(yīng)壓力3.2MPa，第二股苯與多異丙苯重量比5.0。烴化催化劑床層反應(yīng)條件為反應(yīng)溫度150℃，反應(yīng)壓力2.7MPa。第二股苯通入量26克/小時(shí)，第二股丙烯通入量3.5克/小時(shí)。
烴化反應(yīng)器塔釜液19和反烴化-烴化反應(yīng)器的塔釜液20混合后經(jīng)脫丙烷塔、苯塔、異丙苯塔，異丙苯塔塔頂結(jié)果異丙苯產(chǎn)率99.5％，異丙苯純度99.96％，異丙苯中正丙苯含量301ppm。
實(shí)施例3按圖1的工藝流程，烴化反應(yīng)器催化劑床層分為四段，裝載有20克MCM-22沸石的成型催化劑(20～60目)。第一股丙烯分四段進(jìn)料，烴化反應(yīng)器反應(yīng)條件為反應(yīng)溫度150℃，反應(yīng)壓力2.5MPa，第一股苯通入量36.8克/小時(shí)，第一股丙烯通入量11.0克/小時(shí)。
反烴化-烴化反應(yīng)器反烴化催化劑床層裝載10克Beta沸石的成型催化劑，烴化催化劑床層分為二段，裝載10克MCM-22沸石的成型催化劑(20～60目)，第二股丙烯分二段進(jìn)料。反烴化催化劑床層反應(yīng)條件為反應(yīng)溫度170℃，反應(yīng)壓力2.7MPa，第二股苯與多異丙苯重量比6.0。烴化催化劑床層反應(yīng)條件為反應(yīng)溫度150℃，反應(yīng)壓力2.6MPa。第二股苯通入量32.5克/小時(shí)，第二股丙烯通入量5克/小時(shí)。
烴化反應(yīng)器塔釜液19和烴化-反烴化反應(yīng)器的塔釜液20混合后經(jīng)脫丙烷塔、苯塔、異丙苯塔，異丙苯塔塔頂結(jié)果異丙苯產(chǎn)率99.6％，異丙苯純度99.96％，異丙苯中正丙苯含量250ppm。
實(shí)施例4按圖1的工藝流程，烴化反應(yīng)器催化劑床層分為四段，裝載有20克MCM-22沸石的成型催化劑(20～60目)。第一股丙烯分四段進(jìn)料，烴化反應(yīng)器反應(yīng)條件為反應(yīng)溫度155℃，反應(yīng)壓力2.8MPa，第一股苯通入量57.2克/小時(shí)，第一股丙烯通入量14.0克/小時(shí)。
反烴化-烴化反應(yīng)器反烴化催化劑床層裝載10克Beta沸石的成型催化劑，烴化催化劑床層分為二段，裝載10克MCM-22沸石的成型催化劑(20～60目)，第二股丙烯分二段進(jìn)料。反烴化催化劑床層反應(yīng)條件為反應(yīng)溫度175℃，反應(yīng)壓力2.8MPa，第二股苯與多異丙苯重量比4.3。烴化催化劑床層反應(yīng)條件為反應(yīng)溫度150℃，反應(yīng)壓力2.6MPa。第二股苯通入量29.5克/小時(shí)，第二股丙烯通入量3.0克/小時(shí)。
烴化反應(yīng)器塔釜液19和烴化-反烴化反應(yīng)器的塔釜液20混合后經(jīng)脫丙烷塔、苯塔、異丙苯塔，異丙苯塔塔頂結(jié)果異丙苯產(chǎn)率99.5％，異丙苯純度99.97％，異丙苯中正丙苯含量283ppm。
權(quán)利要求
1.一種生產(chǎn)異丙苯的方法，包括a)原料苯和丙烯分別分為兩股，原料苯和丙烯的摩爾比為1～10，其中第一股苯和第二股苯的重量比為1～10，第一股丙烯和第二股丙烯的重量比為1～10；b)第一股苯和第一股丙烯進(jìn)入固定床烴化反應(yīng)器進(jìn)行烴化反應(yīng)，進(jìn)料口都位于烴化反應(yīng)器的頂部，該烴化反應(yīng)器床層至少有二段，每一段都裝載有選自Y沸石、Beta沸石、ZSM-5、絲光沸石、MCM-22、MCM-49或MCM-56中至少一種的烴化催化劑，其中第一股苯和第一股丙烯的摩爾比為1～10，反應(yīng)溫度為110～190℃，反應(yīng)壓力為1.0～4.0MPa；c)第二股苯和第二股丙烯進(jìn)入從上至下依次裝有反烴化催化劑床層和烴化催化劑床層的反烴化-烴化反應(yīng)器，第二股苯的進(jìn)料口位于反烴化催化劑床層的上部，第二股丙烯的進(jìn)料口位于反烴化催化劑床層和烴化催化劑床層的中間；第二股苯與來自多烷基苯塔的多烷基苯在選自Y沸石、Beta沸石、ZSM-5、絲光沸石、MCM-22、MCM-49或MCM-56中至少一種為反烴化催化劑，反烴化溫度130～230℃，反應(yīng)壓力1.0～4.0MPa，第二股苯和多異丙苯重量比0.5～10條件下發(fā)生反烴化反應(yīng)生成異丙苯；未反應(yīng)的苯和反烴化生成的異丙苯物流與第二股丙烯通過烴化催化劑床層，在選自Y沸石、Beta沸石、ZSM-5、絲光沸石、MCM-22、MCM-49或MCM-56中至少一種為烴化催化劑，烴化溫度110～190℃，反應(yīng)壓力1.0～4.0MPa條件下發(fā)生烴化反應(yīng)生成異丙苯和多異丙苯，其中第二股苯與第二股丙烯的摩爾比1～15；d)烴化反應(yīng)器的反應(yīng)產(chǎn)物與反烴化-烴化反應(yīng)器的反應(yīng)產(chǎn)物混合后進(jìn)入后續(xù)工序。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述異丙苯的生產(chǎn)方法，其特征在于第一股苯和第一股丙烯的摩爾比為2～6。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述異丙苯的生產(chǎn)方法，其特征在于第二股苯和第二股丙烯的摩爾比為1～6。
全文摘要
本發(fā)明涉及生產(chǎn)異丙苯的方法，主要解決以往技術(shù)中存在反應(yīng)產(chǎn)物中異丙苯濃度低，苯含量較高，分離能耗大的問題。本發(fā)明通過采用將原料苯和丙烯分別分為兩股，第一股苯和第一股丙烯進(jìn)入固定床烴化反應(yīng)器進(jìn)行烴化反應(yīng)；第二股苯和第二股丙烯進(jìn)入從上至下依次裝有反烴化催化劑床層和烴化催化劑床層的反烴化－烴化反應(yīng)器；第二股苯的進(jìn)料口位于反烴化催化劑床層的上部，第二股丙烯的進(jìn)料口位于反烴化催化劑床層和烴化催化劑床層的中間；第二股苯與來自多烷基苯塔的多烷基苯發(fā)生反烴化反應(yīng)生成異丙苯；未反應(yīng)的苯和反烴化生成的異丙苯物流與第二股丙烯通過烴化催化劑床層發(fā)生烴化反應(yīng)生成異丙苯和多異丙苯的技術(shù)方案，較好地解決了該問題，可用于異丙苯的工業(yè)生產(chǎn)中。
文檔編號(hào)C07C2/66GK1915944SQ20051002878
公開日2007年2月21日 申請日期2005年8月15日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月15日
發(fā)明者高煥新, 周斌, 季樹芳, 魏一倫 申請人:中國石油化工股份有限公司, 中國石油化工股份有限公司上海石油化工研究院