专利名称：乙苯的制备方法
背景技术：
乙苯是一种有价值的产品，主要被用于生产苯乙烯单体。大多数乙苯是通过用乙烯对苯进行烷基化来制备的。两种反应系统通常被用于该烷基化反应。一种是在蒸气相中于高温下进行操作。另一种是在液相或混合相体系中于适中温度下进行操作。当采用一种高温蒸气相反应系统时，烷基化反应生成一些异丙苯类和正丙苯类，它们是乙苯中不希望有的杂质。异丙苯类也是由苯与原料乙烯中的丙烯污染物之间的反应产生的。这些丙苯类以及在苯乙烯装置中由它们所形成的任何一种反应产物具有与苯乙烯单体相近的蒸气压，并且是难以去除的杂质。可通过蒸馏或其它方法将这些丙苯类从乙苯中分离，但是含有被分离的丙苯类的副产物流必将包含相对大量的、经济上不能被废弃的有价值的乙苯和聚乙苯类。必需用苯对聚乙苯类进行烷基转移，并且优选通过反应来破坏丙苯类。
幸运地是，用于制备乙苯的蒸气相、高温反应器也具有烷基转移聚乙苯类并破坏丙苯类的能力。在单一途径中难以完全破坏丙苯类，但是每个途径的丙苯类破坏率足够高，因此未反应的丙苯类的积累是适度的。因每个途径的破坏率极低而引起的大量积累将需要非常大的分离设备，并且用于分离的操作成本将相应提高。因此，为了利用这些反应器相对较强的破坏丙苯类的能力，采用高温蒸气相反应器来制备乙苯的方法可将分离得到的丙苯类再循环至相同的反应器中，或者再循环至一个分离的高温蒸气相反应器中。
利用高温蒸气相反应器制备乙苯的的缺点是在反应器中二甲苯的产生。二甲苯不能经济地从乙苯产品中分离出来，此外，难以将二甲苯从由乙苯制得的苯乙烯单体中分离出来。
使苯与乙烯于150-280℃下在液相或在混合相反应器中进行反应的方法不会生成二甲苯杂质，因此当需要优质乙苯产品时即可采用该方法。这些方法采用苯与聚乙苯类进行烷基转移相类似的条件。在这些方法的操作温度下，当所使用的乙烯原料不包含大量的丙烯时，不生成大量的丙苯类。因此，不需要将丙苯类从乙苯产品中分离出来。这是很幸运的，因为在这些方法所采用的反应条件下，丙苯类的破坏率很低。
因此，液相和混合相方法相应的缺点是不能处理含有大量丙苯类或象丙烯这样可形成丙苯类的组分的原料。随着苯乙烯最终用户对纯度水平的要求日益提高，乙苯制造商越来越需要生产出具有最低二甲苯实际含量的产品，并且借助于液相或混合相方法来完成。另一方面，他们也希望使用较便宜的、含有大量丙烯的乙烯原料，例如那些由流体催化裂解装置制备的乙烯原料。一些拥有现有蒸气相烷基化设备的制造商正寻求对在这些装置中于液相条件下制备的聚乙苯类进行烷基转移，以使他们的产品中的二甲苯含量降低。由于前面所提及的液相法不能破坏丙苯类，迄今为止这尚未成为可能，发明概述本发明涉及由苯和含有乙烯、丙烯和/或可形成丙苯类的组分的原料来制备质量得到改善的乙苯产品。它涉及丙苯类的分离和破坏，同时可在液相或混合相反应器中于适中的温度条件下进行聚乙苯类的烷基转移，从而避免在该反应步骤中形成二甲苯。这是通过如下步骤来完成的通过蒸馏从聚乙苯类中分离丙苯类，接着在蒸气相反应器中破坏丙苯类，并且在液相或部分液相中于较低温度下用苯对聚乙苯类进行烷基转移。
附图简述
图1是一张阐述本发明中苯的烷基化和丙苯类的破坏发生在相同反应器中的方法的流程示意图。
图2是一张列出了任选排列的类似于图1的流程示意图，其中，苯的烷基化和丙苯类的破坏发生在单独的反应器中。
图3阐述了本发明的一种蒸馏方法。
图4、5和6阐述了本发明任选的蒸馏方法。
图7是一张类似于图2但包括另外一种原料的流程示意图，该原料含有包括丙苯类在内的化合物的一种混合物。
优先实施方案描述在蒸气相中通过苯与乙烯的烷基化来制备乙苯将由乙烯生成相对大量的异丙苯类和正丙苯类。由乙烯中存在的丙烯将生成另外一些异丙苯类和正丙苯类。在利用乙苯来制备苯乙烯之前必需除去这些丙苯类杂质。附图1阐述了烷基化反应器12，其中，乙烯14和可能存在的丙烯与苯16发生反应，以制备包含乙苯产物及一些聚乙苯类和丙苯类杂质的反应产物18。该烷基化反应是一个蒸气相反应，并且在烷基化反应器中的条件是温度为350-450℃，压力为1-100bar表压，优选为3-30bar表压。该烷基化反应器含有一种优选为固体氧化物沸石的固体酸催化剂。烷基化催化剂的实例为MCM-22、ZSM-5、ZSM-11、ZSM-12、ZSM-22、ZSM-23、ZSM-35、ZSM-48和ZSM-50。优选的催化剂为中间孔沸石，例如ZSM-5。在本发明图1的实施方案中，如后面将要说明的一样，丙苯类的破坏也是在烷基化反应器12中进行的。
将烷基化反应器12的反应产物加入到可采用任何一种结构的蒸馏系统20中。在图3、4和5中列出了将在后面进行详细讨论的一些实例。蒸馏系统20的目的是将反应产物流18分离成下列主要组分用于再循环的残余未反应的苯22，用于烷基转移作用的聚乙苯类24，用于破坏作用的丙苯类26以及产物乙苯28。
在本发明中，如上所述，聚乙苯类和丙苯类已经被分离出来，并且可对它们进行单独处理。如图1所示，丙苯类被再循环至蒸气相反应器12，丙苯类在其中可被裂解成乙苯和甲苯，或被脱烷基化以形成苯和丙烯，或者进一步与苯反应，形成更重的化合物例如二苯甲烷。
在反应器30中，将已经被分离成本发明的单一物流的聚乙苯类24进行烷基转移，通过与苯流32反应形成乙苯。反应器30保持为液相或混合液体/蒸气相。温度为100-310℃，压力为8-50 bar gage，并且优选为170-270℃和10-38 bar gage。该烷基转移反应器也含有一种优选为固体氧化沸石的固体酸催化剂。实例为β沸石、X沸石、Y沸石、丝光沸石、八面沸石、ω沸石、MCM-22、MCM-36、MCM-49和MCM-56。优选的催化剂是一种大孔沸石，例如Y沸石、MCM-22、MCM-49和MCM-56。因为温度较低并且不超过310℃，因此没有生成大量的二甲苯。被加入到高蒸馏系统20中的烷基转移作用30的产物34主要包含苯，其次为乙苯和聚乙苯类。
图2阐述了本发明的另外一个实施方案，其中，在一个单独的反应器36中通过与苯流38进行反应来破坏丙苯类26。反应产物再一次可被裂解成乙苯和甲苯，或被脱烷基化以形成苯和丙烯。将反应器36的产物40加入蒸馏系统20，其中，乙苯被回收成产物28的一部分，或者苯被回收并随22用于再循环。
图3、4、5和6阐述了蒸馏系统20的三种不同的实施方案。在图3、4和5的实施方案中，首先在42中蒸馏原料18以除去苯。接着在46中蒸馏塔底物44以除去产物乙苯28。然后，根据图3、4和5中所列的三种示意图之一，加工含有丙苯类、聚乙苯类和一些重质残余物的塔底物48。在图3的实施方案中，于50中蒸馏塔底物48，以回收丙苯类26和塔底物52。然后再在54中蒸馏这些塔底物52，以分离聚乙苯类24和重质残余物56。
图4的实施方案采用单一塔58来代替图3中的两种塔50和54。在该单一塔58中，塔顶馏出物是丙苯类26，侧流是聚乙苯类24，并且塔底物是重质残余物56。图5的实施方案是图3的一种变化，但是塔62的塔顶馏出物60含有聚乙苯类和丙苯类。塔60的塔底物是重质残余物56。然后在塔64中分离聚乙苯类24和丙苯类26。图6阐述了采用单一塔59来代替图3中的两种塔46和50的另一个实施方案。在该单一塔59中，塔顶馏出物是乙苯，侧流(蒸气或液体)含有丙苯类26，并且在塔54中蒸馏塔底物52。
本发明整个方法的进一步变化被列在图7中。这是图2所列方法的一种变化，但是其目的在于添加另外一种原料流66，该原料流含有丙苯类及苯、乙苯、聚乙苯类、重质副产物中一种或多种组分和其它少量杂质的混合物。根据组成，在一合适的位置将另外的物流66加入到蒸馏系统20中。然后如图2或如图1的实施方案一样，对丙苯类进行分离和加工，使之破坏。同样，对物流66的其它一种或多种组分进行如图1或图2一样的适当的分离和加工。
权利要求
1．一种通过乙烯与苯的反应来制备乙苯的方法，包括步骤为a．提供一种含有乙烯的原料流；b．在一个烷基化反应器中将上述原料流与苯进行反应，以制备一种包含乙苯、一些聚乙苯类、丙苯类和未反应的苯的反应产物；c．蒸馏该反应产物，以分离上述未反应的苯并且分离上述乙苯，留下一种包含上述聚乙苯类和丙苯类的剩余反应产物；d．通过蒸馏使上述丙苯类与聚乙苯类分离；e．在至少部分为液相并且温度低于310℃的条件下，通过使上述分离得到的聚乙苯类与苯反应来烷基转移聚乙苯类，以制备另外的乙苯产物；和；f．在蒸气相中使上述丙苯类发生反应，其中，使丙苯类进行反应以制备选自由苯、乙苯和二苯甲烷所组成的物质。
2．权利要求1所述的一种方法，其中，所述丙苯类在上述烷基化反应器中进行反应。
3．权利要求1所述的一种方法，其中，丙苯类在一单独的反应器中进行反应。
4．权利要求1所述的一种方法，包括步骤为提供含有选自由苯、乙苯、丙苯类、聚乙苯类、重质副产物和其它少量杂质所组成的物质的另外一种原料流。
全文摘要
乙苯(18)是由苯(16)和乙烯(14)在烷基化反应器(12)中制备的,其中原料也包含丙苯类(26)和/或可形成丙苯类(26)的组分。在该方法中也形成聚乙苯类(24)。分离出乙苯产物(28)和未反应的苯(16),然后通过蒸馏从聚乙苯类(24)中分离出丙苯类(26)。在蒸气相反应器(12)中破坏丙苯类(26),并且在液相或部分液相中于较低温度下用苯(32)对聚乙苯类(24)进行烷基转移(30)。
文档编号C07C2/64GK1306500SQ99804925
公开日2001年8月1日 申请日期1999年3月23日 优先权日1998年4月9日
发明者R·J·维尔科克斯, A·S·赛 申请人:Abb拉默斯环球有限公司