通过集成甲基化和转烷基化制备二甲苯的方法与流程

本申请是申请号为201380018739.9母案的分案申请。该母案的申请日为2013年3月14日；发明名称为“通过集成甲基化和转烷基化制备二甲苯的方法”。

相关申请的交叉引用

本申请要求2012年4月5日提交的编号为61/620,830的美国临时专利申请根据35u.s.c.§119(e)的权益，其中如同完全表述一般地将其全文通过引用并入本文中。

要求保护的本发明涉及制备二甲苯的方法，其通过使用甲醇甲基化芳族化合物并联合转烷基化（transalkylation）。该集成的方法最大化二甲苯的制备和减少或最小化苯的制备。

要求保护的本方法涉及制备c8芳族烃，其包括分馏包含进料流的芳族烃、将从进料流中分馏出的至少一部分芳族烃甲基化以形成富含甲基化的芳族烃的馏分、以及使至少一部分所述富含甲基化的芳族烃的馏分在转烷基化反应中反应以提供包含c8芳族烃的转烷基化流出物。

背景技术：

对二甲苯是在对苯二甲酸的生产中使用的一种重要的化学品中间体，其进而被用在例如聚对苯二甲酸丙二醇酯(ptt)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(pbt)和聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)的聚合物生产中。考虑到pet塑料和纤维以及其它源自对二甲苯的终端产品的巨大市场，对高纯度的对二甲苯具有极大的需求。

催化重整通常是指将石脑油烃进料（作为一种粗油馏分）转化（或“芳构化”）为以苯、甲苯和二甲苯异构体为主的产物。为了通过利用重整方法中的芳族化合物而最大化对二甲苯的制备，必须解决可利用的甲基的短缺。集成芳族化合物的甲基化和转烷基化解决了所述问题，并且是增加芳族环上的甲基和最大化混合的二甲苯和对二甲苯的制备的有效方法。另外，通过提高进料流中的芳族化合物的甲基化，可以使苯的制备最小化或减少。

技术实现要素：

本发明的一个实施方案涉及制备二甲苯的方法，其集成了使用甲醇的芳族化合物甲基化和芳族化合物转烷基化。在转烷基化步骤之前的芳族化合物甲基化单元中，通过使用来自甲醇的甲基而满足甲基短缺的问题。

要求保护的本发明涉及通过将非c8芳族烃（例如c6和c7芳族烃）的转烷基化而制备c8芳族烃的方法。转烷基化是指如下反应，其中引入转烷基化反应中的一个分子得到烷基，而引入该转烷基化反应中的另一个分子失去烷基。

附图说明

图1显示了根据本发明的一个实施方案的代表性方法，其可以用在芳族复合物中以制备c8芳族烃和特别是对二甲苯；

图2显示了根据本发明的一个实施方案制备对二甲苯的方法；

图3显示了根据本发明的一个实施方案通过加入甲基而最大化对二甲苯制备的方法；

图4显示了根据本发明的一个实施方案通过集成甲基化和转烷基化步骤而最大化对二甲苯制备的方法；

图5显示了根据本发明的一个实施方案通过集成甲基化和转烷基化步骤而最大化对二甲苯制备和减少苯制备的方法；和

图6显示了根据本发明的一个实施方案通过集成甲基化和转烷基化步骤而最大化对二甲苯制备和减少苯制备的方法。

具体实施方式

根据本发明的各个方面的进料流是任何含有芳族烃的料流，并且优选含有c9或c10芳族烃。代表性的进料流包括重整油的各个馏分（例如催化重整流出物）。

代表性的方法包括分馏所述进料流以提供芳族化合物馏分。如图1所示，对来自进料流的芳族化合物馏分实施甲基化步骤以产生富含甲基化的芳族烃的馏分。在本发明的一个实施方案中，使用甲醇作为甲基给体将芳族化合物馏分甲基化。所述甲基化步骤提供了增加对二甲苯制备的基础，并接着进行后续的转烷基化步骤。对富含甲基化的芳族烃的馏分实施转烷基化步骤以形成对二甲苯(px)。在本发明的某些实施方案中，在所述转烷基化步骤中使用的富含甲基化的芳族烃的馏分源自于重整过程中的芳族化合物馏分。在本发明的另一些实施方案中，在所述转烷基化步骤中使用的富含甲基化的芳族烃的馏分源自于所述进料流的芳族化合物馏分的甲基化过程。在本发明的某些实施方案中，所述转烷基化步骤使用所述甲基化步骤中产生的至少一部分所述富含甲基化的芳族烃的馏分。

在本发明的某些实施方案中，所述甲基化步骤在420–600℃的温度和10–100psig的压力下实施。在一些实施方案中，使用选自如下的沸石催化剂：沸石x、y和β，发光沸石，硅-铝-磷酸盐，h-zsm5，zsm-5，zsm-11，ts-1，fe-硅质岩，tnu-9和him-5。

根据本发明的实施方案的方法除了包括提供富含甲基化的芳族烃的馏分之外，还包括在转烷基化反应区域中使该馏分反应以提供包含c8芳族烃的转烷基化流出物。

在本发明的某些实施方案中，所述转烷基化步骤在300–600℃的温度和100–500psig的压力下实施。在一些实施方案中，使用选自如下的沸石催化剂：沸石x、y和β，发光沸石，硅-铝-磷酸盐，h-zsm5，zsm-5，zsm-11，ts-1，fe-硅质岩，tnu-9和him-5。

在典型的重整过程中，如图2所描述的，对芳族化合物馏分实施转烷基化(ta)步骤。在本发明的一个实施方案中，所述转烷基化步骤的进料是甲苯(t)和c9+（c9plus）芳族化合物(c9a+)。在本发明的某些实施方案中，在所述转烷基化步骤中使用的c9芳族化合物是三甲基苯(tmb)。在本发明的一个实施方案中，在典型的重整过程中由于所述转烷基化步骤而形成的产物是c8芳族化合物(二甲苯异构体)和苯以大约1:3比例的混合物。在该混合物中苯的存在可以归因于来自重整过程的典型重整油中缺少甲基。

如图3所示，将甲基添加到转烷基化反应中增加了在转烷基化流出物中c8芳族化合物相对于苯的产率。如图3所示，在所述转烷基化流出物中苯与c8芳族化合物(二甲苯异构体)的比例为大约1:8。在如图3所示的实施方案中，在所述转烷基化反应中存在的甲基与苯基的比例为大约2:1。值得注意的是，该比例高于在所示的典型重整过程中存在的甲基与苯基的1.2:1比例。因此，根据本发明的实施方案，期望在所述转烷基化反应中的甲基与苯基的比例为1.5:1至2.2:1。在本发明的某些优选的实施方案中，在所述转烷基化反应中的甲基与苯基的比例为1.95:1至2.05:1。

本发明的一个实施方案涉及使用苯、甲苯和c9+芳族化合物制备二甲苯的方法。该方法包括苯和甲苯的甲基化以产生混合的二甲苯和重质芳族化合物，并接着进行存在的苯、甲苯和重质芳族化合物的转烷基化，其中至少一部分在所述转烷基化步骤中的重质芳族化合物来自所述甲基化步骤。

图4显示了本发明的一个代表性和非限制性的实施方案，因为在各种集成方法的上下文中其可以在整个芳族化合物复合物中除了其它产物之外用于制备对二甲苯。在该实施方案中，对来自进料流的反应器流出物中的芳族化合物馏分实施甲基化步骤以产生富含甲基化的芳族烃的馏分。具体地，对反应器流出物中的甲苯(t)实施甲基化。在某些实施方案中，所述甲基化步骤通过使用甲醇进行。所述甲基化过程产生了c8芳族化合物（例如二甲苯）和c9+芳族化合物的混合物。将该c9+芳族化合物转移至实施所述转烷基化步骤的转烷基化单元。在所述转烷基化流出物中的苯与c8芳族化合物(二甲苯异构体)的比例为大约1:8。

因为对于制备二甲苯的优选的甲基和苯基的摩尔比例为2，所以所述转烷基化单元以大约2的甲基与苯基的摩尔比例操作。在某些实施方案中，在所述转烷基化单元中，甲基与苯基的摩尔比例为1.5至2.2。在另一些实施方案中，甲基与苯基的摩尔比例为1.95至2.05。在本发明的某些实施方案中，一部分来自所述反应器流出物的苯和甲苯被转移至所述甲基化步骤。在另一些实施方案中，所有来自所述反应器流出物的苯和甲苯被转移至所述甲基化步骤。

在本发明的某些实施方案中，在所述甲基化步骤中，苯和甲苯被一起进料到一个反应器或者单独地进料到不同的反应器。在本发明的某些实施方案中，反应器流出物中的一部分苯和甲苯被转移至所述甲基化步骤。在另一些实施方案中，反应器流出物中的所有苯和甲苯被转移至所述甲基化步骤。在本发明的某些实施方案中，为了满足在所述转烷基化步骤中甲基和苯基的摩尔比例为1.5至2.2，将来自所述甲基化步骤的一部分苯和/或甲苯转移至所述转烷基化步骤。在本发明的另一些实施方案中，为了满足在所述转烷基化步骤中甲基和苯基的摩尔比例为1.95至2.05，将来自所述甲基化步骤的一部分苯和/或甲苯转移至所述转烷基化步骤。

在本发明的一个实施方案中，来自所述甲基化步骤和转烷基化步骤的流出物共享同样的分离阶段。在本发明的某些实施方案中，苯和甲苯（混合的或者单独的）被转移至所述甲基化步骤和所述转烷基化步骤。

图5显示根据本发明的一个实施方案制备二甲苯的方法。如图5所示，对来自反应器流出物的苯和甲苯实施甲基化步骤。在本发明的某些实施方案中，使用甲醇实施甲基化。所述甲基化步骤产生二甲苯混合物。在转烷基化步骤中，对来自反应器流出物的c9+芳族化合物或者源自于所述甲基化步骤的那些以甲基/苯基大约为2的比例实施转烷基化。转烷基化步骤的产物是二甲苯混合物。值得注意的是，在该产物混合物中没有或只有少量的苯。

图6显示根据本发明的一个实施方案制备二甲苯的方法。如图6所示，对来自反应器流出物的甲苯实施甲基化步骤。在本发明的某些实施方案中，使用甲醇实施甲基化。所述甲基化步骤产生二甲苯混合物。在转烷基化步骤中，对来自反应器流出物的c9+芳族化合物或者源自于所述甲基化步骤的那些以甲基/苯基大约为1.7的比例实施转烷基化。转烷基化步骤的产物是二甲苯混合物。值得注意的是，在该产物混合物中没有或只有少量的苯。

本发明的所有方面涉及制备c8芳族烃的方法，其包括在转烷基化反应中使甲基化的芳族烃反应以提供包含c8芳族烃的转烷基化流出物。有利地，所述甲基化的芳族烃存在于转移至所述转烷基化反应区域的富含甲基化的芳族烃的馏分中。基于从本公开中获得的知识，本领域技术人员可以认识到，在这些c8芳族烃制备方法中可以不离开本发明的范围而进行各种改变。用于解释理论或观察的现象或结果的机理仅能被理解为示例性的，而没有以任何形式限制所附权利要求的范围。