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Dokumentenidentifikation DE60033972T2 29.11.2007
EP-Veröffentlichungsnummer 0001309527
Titel REGENERIEREN EINES ALKYLIERUNGS-KATALYSATORS FÜR AROMATEN DURCH REINIGUNG MITTELS KOHLENWASSERSTOFFEN
Anmelder Exxonmobil Oil Corp., Baytown, Tex., US
Erfinder DANDEKAR, Ajit B., Marlton, NJ 08053, US;
MCWILLIAMS, John P., Woolwich Township, NJ 08085, US;
SMITH, C. Morris, Houston, TX 77005, US;
BETTER, M. A., Kingwood, TX 77346, US;
TAI, W. P., Yarkley, PA 19067, US
Vertreter Uexküll & Stolberg, 22607 Hamburg
DE-Aktenzeichen 60033972
Vertragsstaaten AT, BE, CH, CY, DE, DK, ES, FI, FR, GB, GR, IE, IT, LI, LU, MC, NL, PT, SE
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 28.04.2000
EP-Aktenzeichen 009264474
WO-Anmeldetag 28.04.2000
PCT-Aktenzeichen PCT/US00/11403
WO-Veröffentlichungsnummer 2001083408
WO-Veröffentlichungsdatum 08.11.2001
EP-Offenlegungsdatum 14.05.2003
EP date of grant 14.03.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 29.11.2007
IPC-Hauptklasse C07C 2/60(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, EP
IPC-Nebenklasse C07C 15/02(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, EP   

Beschreibung[de]
Gebiet der Erfindung

Diese Erfindung betrifft ein Verfahren zum Alkylieren einer aromatischen Verbindung unter Verwendung von Alkylierungskatalysator, wobei der gebrauchte Alkylierungskatalysator durch Strippen mit einem Kohlenwasserstoff Regenerierung unterzogen wird.

Hintergrund der Erfindung

Katalysatoren auf Zeolithbasis, wie MCM-22, sind effektive Katalysatoren für Kohlenwasserstoffumwandlungsreaktionen, wie die Flüssigphasenalkylierung von Benzol mit Olefinen, um mit hoher Selektivität monoalkylierte Produkte zu ergeben. Wie bei allen katalytischen Verfahren deaktiviert der Katalysator im Verlauf der Betriebszeit und muss regeneriert werden, um die Aktivität zurückzugewinnen. Zeolithkatalysatoren werden typischerweise ex situ mittels strömender Luft regeneriert, um Koks abzubrennen und andere deaktivierende Spezies zu entfernen. Zusätzlich zu dem Verlust an Produktionszeit zur Katalysatorentfernung, zum Transport, zur Regenerierung an anderer Stelle und Ersatz führt konventionelle Luftregenerierung dieser Katalysatoren auch zu einem Absinken der Monoalkylierungsselektivität.

Das Mobil/Raytheon-Verfahren zur Herstellung von Cumol beinhaltet beispielsweise die Flüssigphasenalkylierung von Benzol mit Propylen, gefolgt von Transalkylierung von Di- und Triisopropylbenzol mit Benzol. MCM-22 ist erfolgreich als Alkylierungs- und Transalkylierungskatalysator in diesem Verfahren verwendet worden und ist aufgrund seiner hohen Selektivität zu monoalkylierten Produkten besonders attraktiv. Die Regenerierung gebrauchter Cumolkatalysatoren, wie MCM-22, am Ende ihrer Zyklen hat sich jedoch als bedeutsame kommerzielle Herausforderung erwiesen. Es ist gezeigt worden, dass konventionelle Luftregenerierung dieser Katalysatoren zu einem großen Anstieg (ungefähr 36 Gew.-%) der Mengen an unerwünschten Polypropylbenzolen und anderen schweren Nebenprodukten führt, die während nachfolgender Verfahrensschritte gebildet werden. Dies führt zu einer erheblich erhöhten Belastung des Transalkylators und einem anschließenden Absinken der Gesamtausbeute und Produktreinheit. Es ist daher hocherwünscht, sich an ein Regenerierungsprotokoll zu halten, das diese Änderung der Selektivität zu unerwünschten Nebenprodukten minimiert.

Es besteht in der Technik ein Bedarf an Bereitstellung eines Verfahrens zur Regenerierung von Aromatenalkylierungskatalysatoren auf Zeolithbasis ohne die oben erörterten Nachteile.

US-A-3 851 004 offenbart ein Kohlenwasserstoff-Alkylierungsverfahren unter Verwendung von Zeolithkatalysator, wobei die Aktivität des Katalysators aufrechterhalten wird, indem die Katalysatorzusammensetzung periodisch mit einer Lösung von Wasserstoff in einem Kohlenwasserstofflösungsmittel hydriert wird. Das Lösungsmittel, das ein Kohlenwasserstoff mit 4 bis 12 Kohlenstoffatomen sein kann, wird in der flüssigen Phase gehalten.

EP-A-0 353 813 offenbart ein katalytisches Festbettverfahren zum Alkylieren aromatischer Kohlenwasserstoffe. Die Regenerierung des Katalysators erfolgt zyklisch durch alternierendes und aufeinanderfolgendes Waschen mit Paraffinen (speziell C10- bis C19-Paraffinen) und anderen Produkten mit anderer Polarität (speziell Alkoholen).

US-A-4 049 739 offenbart ein kontinuierliches Verfahren von katalytischer Alkylierung und Katalysatorreaktivierung, wobei Alkylierung und Reaktivierung simultan in einem simulierten Katalysatorbewegtbett durchgeführt werden. Das verwendete Reaktivierungsmedium schließt alkylierbaren Kohlenwasserstoff und Wasserstoff ein.

Es ist erfindungsgemäß nun gefunden worden, dass Strippen in einem leichten Kohlenwasserstoffgasstrom, wie Propan, unter relativ milden Bedingungen verbrauchten Aromatenalkylierungskatalysator ohne irgendwelchen Verlust der Monoalkylierungsselektivität effektiv auffrischt. Das neue Verfahren der vorliegenden Offenbarung liefert einen effizienten und zweckmäßigen Weg zur in situ-Regenerierung verbrauchter aromatischer Alkylierungskatalysatoren, wodurch ihr Wiederverwendungswert deutlich erhöht wird.

Zusammenfassung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Alkylieren von aromatischer Verbindung, bei dem in Stufen

  • (a) alkylierbare aromatische Verbindung und Alkylierungsmittel mit Alkylierungskatalysator unter Alkylierungsbedingungen kontaktiert werden, wobei der Alkylierungskatalysator ausgewählt ist aus MCM-22, PSH-3, SSZ-25, MCM-49, MCM-56 und Zeolith &bgr;, und
  • (b) wenn der Alkylierungskatalysator mindestens teilweise deaktiviert worden ist, der Alkylierungskatalysator mit C1- bis C8-Alkangas unter Alkylierungskatalysator-Reaktivierungsbedingungen gestrippt wird.

Stufe (b) wird vorzugsweise mit C3- bis C5-Alkan bewirkt.

Stufe (b) wird vorzugsweise mit Propan bewirkt.

Die Alkylierungskatalysator-Reaktivierungsbedingungen schließen vorzugsweise eine Temperatur von mindestens 93°C (200°F) ein.

Der Alkylierungskatalysator ist vorzugsweise ausgewählt aus MCM-22, MCM-49, MCM-56 und Zeolith &bgr;.

Die aromatische Verbindung ist vorzugsweise Benzol, das Alkylierungsmittel ist Ethylen oder Propylen und die Kontaktstufe (a) wird unter im Wesentlichen Flüssigphasenbedingungen durchgeführt.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

1 zeigt geeignete Temperaturbedingungen zum Strippen eines verbrauchten oder gebrauchten Zeolithkatalysators mit verschiedenen Kohlenwasserstoffen bei atmosphärischem Druck.

Detaillierte Beschreibung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von monoalkylierter aromatischer Verbindung, insbesondere Ethylbenzol oder Cumol, durch die Flüssigphasenalkylierung von alkylierbarer aromatischer Verbindung mit Alkylierungsmittel in Gegenwart von Alkylierungskatalysator. Die Erfindung betrifft insbesondere ein Verfahren, bei dem der Katalysator einer in situ-Katalysatorreaktivierungsstufe unterzogen wird, wenn der Alkylierungskatalysator mindestens teilweise deaktiviert worden ist, in welcher Stufe der deaktivierte Alkylierungskatalysator mit einem C1- bis C8-Alkangas unter Bedingungen gestrippt wird, die den Katalysator effektiv auffrischen, ohne dass er seine Monoalkylierungsselektivität verliert.

Der Begriff "Aromat" soll hier in Bezug auf die alkylierbaren Verbindungen, die hier brauchbar sind, gemäß seinem in der Technik bekannten Umfang verwendet werden, wozu alkylsubstituierte und unsubstituierte ein- und mehrkernige Verbindungen gehören. Verbindungen mit aromatischem Charakter, die ein Heteroatom aufweisen, sind auch brauchbar, vorausgesetzt, dass sie unter den gewählten Reaktionsbedingungen nicht als Katalysatorgifte wirken.

Substituierte aromatische Verbindungen, die hier alkyliert werden können, müssen mindestens ein direkt an den aromatischen Kern gebundenes Wasserstoffatom besitzen. Die aromatischen Ringe können mit einer oder mehreren Alkyl-, Aryl-, Alkaryl-, Alkoxy-, Aryloxy-, Cycloalkyl-, Halogenid- und/oder anderen Gruppen substituiert sein, die die Alkylierungsreaktion nicht stören.

Zu geeigneten aromatischen Kohlenwasserstoffen gehören Benzol, Toluol, Xylol, Naphthalin, Anthracen, Naphthalen, Perylen, Coronen und Phenanthren.

Die Alkylgruppen, die als Substituenten an der aromatischen Verbindung vorhanden sein können, enthalten allgemein 1 bis 22 Kohlenstoffatome, beispielsweise 1 bis 8 Kohlenstoffatome und insbesondere 1 bis 4 Kohlenstoffatome.

Zu geeigneten alkylsubstituierten aromatischen Verbindungen gehören Toluol, Xylol, Isopropylbenzol, n-Propylbenzol, &agr;-Methylnaphthalin, Ethylbenzol, Cumol, Mesitylen, Durol, p-Cymol, Butylbenzol, Pseudocumol, o-Diethylbenzol, m-Diethylbenzol, p-Diethylbenzol, Isoamylbenzol, Isohexylbenzol, Pentaethylbenzol, Pentamethylbenzol, 1,2,3,4-Tetraethylbenzol, 1,2,3,5-Tetramethylbenzol, 1,2,4-Triethylbenzol, 1,2,3-Trimethylbenzol, m-Butyltoluol, p-Butyltoluol, 3,5-Diethyltoluol, o-Ethyltoluol, p-Ethyltoluol, m-Propyltoluol, 4-Ethyl-m-xylol, Dimethylnaphthaline, Ethylnaphthalin, 2,3-Dimethylanthracen, 9-Ethylanthracen, 2-Methylanthracen, o-Methylanthracen, 9,10-Dimethylphenanthren und 3-Methylphenanthren. Als Ausgangsmaterialien können auch alkylaromatische Kohlenwasserstoffe mit höherem Molekulargewicht verwendet werden, und hierzu gehören aromatische Kohlenwasserstoffe, wie sie durch die Alkylierung aromatischer Kohlenwasserstoffe mit Olefinoligomeren produziert werden. Solche Produkte werden in der Technik oft als Alkylat bezeichnet und schließen Hexylbenzol, Nonylbenzol, Dodecylbenzol, Pentadecylbenzol, Hexyltoluol, Nonyltoluol, Dodecyltoluol und Pentadecyltoluol ein. Sehr oft wird Alkylat als hochsiedende Fraktion erhalten, wobei die an den aromatischen Kern gebundene Alkylgruppe in der Größe von etwa C6 bis etwa C12 variiert. Wenn Cumol oder Ethylbenzol das gewünschte Produkt sind, produziert das vorliegende Verfahren annehmbar wenig Nebenprodukte, wie Xylole. Die Xylole stellen in diesen Fällen weniger als etwa 500 ppm.

Reformat, das wesentliche Mengen an Benzol, Toluol und/oder Xylol enthält, bildet ein besonders brauchbares Einsatzmaterial für das erfindungsgemäße Alkylierungsverfahren.

Die Alkylierungsmittel, die in dem erfindungsgemäßen Verfahren brauchbar sind, schließen allgemein jede organische Verbindung mit mindestens einer verfügbaren Alkylierungsgruppe ein, die zur Reaktion mit der alkylierbaren aromatischen Verbindung in der Lage ist. Die Alkylierungsgruppe besitzt vorzugsweise 1 bis 5 Kohlenstoffatome. Beispiele für geeignete Alkylierungsmittel sind Olefine, wie Ethylen, Propylen, die Butene und die Pentene, Alkohole (einschließlich Monoalkoholen, Dialkoholen und Trialkoholen), wie Methanol, Ethanol, die Propanole, die Butanole und die Pentanole, Aldehyde, wie Formaldehyd, Acetaldehyd, Propionaldehyd, Butyraldehyd und n-Valeraldehyd, und Alkylhalogenide, wie Methylchlorid, Ethylchlorid, die Propylchloride, die Butylchloride und die Pentylchloride.

Mischungen leichter Olefine sind als Alkylierungsmittel in dem erfindungsgemäßen Alkylierungsverfahren besonders brauchbar. Demnach sind hier Mischungen von Ethylen, Propylen, Butenen und/oder Pentenen, die Hauptbestandteile vieler verschiedener Raffinerieströme sind, z. B. Brenngas, Gasanlagen-Abgas, das Ethylen und Propylen enthält, Naphthacracker-Abgas, das leichte Olefine enthält, und Raffinerie-FCC-Propan/Propylenströme, als Alkylierungsmittel brauchbar. Ein typischer leichter FCC-Olefinstrom besitzt beispielsweise die folgende Zusammensetzung:

Reaktionsprodukte, die aus dem erfindungsgemäßen Verfahren erhalten werden können, beinhalten Ethylbenzol aus der Reaktion von Benzol mit Ethylen, Cumol aus der Reaktion von Benzol mit Propylen, Ethyltoluol aus der Reaktion von Toluol mit Ethylen, Cymole aus der Reaktion von Toluol mit Propylen und sec-Butylbenzol aus der Reaktion von Benzol und n-Butenen.

Der in dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendete Alkylierungskatalysator ist ein Molekularsieb, das für die Produktion monoalkylierter Spezies, wie Ethylbenzol und Cumol, selektiv ist. Zu geeigneten Molekularsieben gehören MCM-22 (detailliert beschrieben in US-A-4 954 325), PSH-3 (detailliert beschrieben in US-A-4 439 409), SSZ-25 (detailliert beschrieben in US-A-4 826 667), MCM-49 (detailliert beschrieben in US-A-5 236 575), MCM-56 (detailliert beschrieben in US-A-5 362 697) und Zeolith &bgr; (detailliert beschrieben in US-A-3 308 069). Das Molekularsieb kann in konventioneller Weise mit einem Oxidbindemittel kombiniert werden, wie Aluminiumoxid, so dass der fertige Alkylierungskatalysator zwischen 2 und 80 Gew.-% Sieb enthält. Alternativ kann das Molekularsieb in selbstgebundener Form verwendet werden, das heißt ohne separates Oxidbindemittel.

Das erfindungsgemäße Alkylierungsverfahren wird so durchgeführt, dass die organischen Reaktanten, d. h. die alkylierbare aromatische Verbindung und das Alkylierungsmittel, in einer geeigneten Reaktionszone, wie beispielsweise in einem Durchflussreaktor, der ein Festbett der Katalysatorzusammensetzung enthält, unter effektiven Alkylierungsbedingungen in Kontakt mit einem Alkylierungskatalysator gebracht wird. Zu solchen Bedingungen gehören eine Temperatur von 0°C bis 500°C und vorzugsweise zwischen 50°C und 250°C, ein Druck von 20,3 kPa bis 25,3 MPa (0,2 bis 250 Atmosphären) und vorzugsweise 506 kPa bis 10,1 MPa (5 bis 100 Atmosphären), ein Molverhältnis von alkylierbarer aromatischer Verbindung von Alkylierungsmittel von 0,1:1 bis 50:1 und vorzugsweise 0,5:1 bis 10:1 und ein stündlicher Massendurchsatz des Einsatzmaterials (WHSV) zwischen 0,1 und 500 h–1, vorzugsweise zwischen 0,5 und 100 h–1.

Die Reaktanten können entweder in der Dampfphase oder der Flüssigphase vorliegen und können unverdünnt sein, d. h. frei von beabsichtigter Vermischung oder Verdünnung mit anderem Material, oder sie können mit Hilfe von Trägergasen oder Verdünnungsmitteln, wie beispielsweise Wasserstoff oder Stickstoff, in Kontakt mit der Zeolithkatalysatorzusammensetzung gebracht werden.

Wenn Benzol mit Ethylen zur Herstellung von Ethylbenzol alkyliert wird, kann die Alkylierungsreaktion in der Flüssigphase durchgeführt werden. Zu geeigneten Flüssigphasenbedingungen gehören eine Temperatur zwischen 300° und 600°F (etwa 150° und 316°C), vorzugsweise zwischen 400°F und 500°F (etwa 205°C und 260°C), ein Druck bis zu etwa 3000 psig (20875 kPa), vorzugsweise zwischen 400 und 800 psig (2860 und 5600 kPa), eine Raumgeschwindigkeit zwischen 0,1 und 20 WHSV, vorzugsweise zwischen 1 und 6 WHSV, bezogen auf das Ethyleneinsatzmaterial, und ein Verhältnis von Benzol zu Ethylen in dem Alkylierungsreaktor von 1:1 bis 30:1 molar, vorzugsweise 1:1 bis 10:1 molar.

Wenn Benzol mit Propylen zur Herstellung von Cumol alkyliert wird, kann die Alkylierungsreaktion auch unter Flüssigphasenbedingungen durchgeführt werden, einschließlich einer Temperatur bis zu etwa 250°C, z. B. bis 150°C, z. B. 10°C bis 125°C, einem Druck bis zu etwa 250 Atmosphären (25,3 MPa) oder weniger, z. B. 101 kPa bis 3,04 MPa (1 bis 30 Atmosphären), und ein stündlicher Massendurchsatz von aromatischem Kohlenwasserstoff (WHSV) von 5 h–1 bis 250 h–1, vorzugsweise 5 h–1 bis 50 h–1.

Wenn das erfindungsgemäße Alkylierungsverfahren voranschreitet, verliert der Alkylierungskatalysator allmählich seine Alkylierungsaktivität, so dass die Reaktionstemperatur, die zum Erreichen eines gegebenen Leistungsparameters erforderlich ist, beispielsweise Umwandlung des Alkylierungsmittels, zunimmt. Wenn der Alkylierungskatalysator mindestens teilweise deaktiviert worden ist, d. h. die Alkylierungsaktivität des Katalysators um irgendeine festgesetzte Menge abgenommen hat, in der Regel mindestens 10%, insbesondere 40 bis 80% und am meisten bevorzugt 40 bis 70%, verglichen mit der Anfangsalkylierungsaktivität des Katalysators, wird der deaktivierte Katalysator erfindungsgemäß Reaktivierung durch Strippen mit einem C1- bis C8-Alkan, insbesondere mit einem C3- bis C5-Alkan und am meisten bevorzugt mit Propan unterzogen.

Die Reaktivierungsbedingungen können in Abhängigkeit von dem Typ und der Anzahl der Kohlenstoffatome in dem gewählten Alkan variieren. Die Reaktivierung wird allgemein bei einer Temperatur von mindestens 200°F (93°C) durchgeführt. Die Reaktivierungstemperatur sollte jedoch nicht so hoch sein, dass sie zu signifikantem Cracken des reaktivierenden Alkans führt. 1 illustriert geeignete Reaktivierungstemperaturen bei atmosphärischem Druck für die verschiedenen C1- bis C8-Alkane. Die Reaktivierungstemperatur beträgt vorzugsweise 300 bis 500°F (150 bis 260°C).

Die Reaktivierung wird zweckmäßig bei einem Druck zwischen 101 kPa und 5,066 MPa (1 bis 50 atm), einem WHSV zwischen 0,01 und 50 h–1 für eine ausreichende Zeit durchgeführt, um die Aktivität des Alkylierungskatalysators auf 80 bis 100 % seiner ursprünglichen Aktivität zu erhöhen, typischerweise 0,1 Stunden bis 30 Tage, insbesondere 1 bis 24 Stunden.

Das erfindungsgemäße Alkan-Strippverfahren kann mehrmals während der Lebensdauer des Alkylierungskatalysators wiederholt werden, und der Katalysator kann, wenn das Strippverfahren den erforderlichen Anstieg der katalytischen Aktivität nicht mehr erreicht, konventioneller Luftregenerierung unterzogen werden.

Das erfindungsgemäße Alkylierungsverfahren ist insbesondere zur Herstellung monoalkylierter aromatischer Verbindungen vorgesehen, wie Ethylbenzol und Cumol, die Alkylierungsstufe produziert normalerweise jedoch einige polyalkylierte Spezies. Das Verfahren schließt somit vorzugsweise die weiteren Stufen des Trennens der polyalkylierten Spezies von dem Alkylierungsausfluss und Umsetzen derselben mit weiterem aromatischem Einsatzmaterial in einem Transalkylierungsreaktor über einem geeigneten Transalkylierungskatalysator ein. Der Transalkylierungskatalysator ist vorzugsweise ein Molekularsieb, das für die Produktion der gewünschten monoalkylierten Spezies selektiv ist, und kann beispielsweise das gleiche Molekularsieb wie der Alkylierungskatalysator verwenden, wie MCM-22, MCM-49, MCM-56 und Zeolith &bgr;. Der Transalkylierungskatalysator kann außerdem ZSM-5, Zeolith X, Zeolith Y und Mordenit sein, wie TEA-Mordenit.

Die erfindungsgemäße Transalkylierungsreaktion wird in der flüssigen Phase unter geeigneten Bedingungen durchgeführt, so dass die polyalkylierten Aromaten mit dem weiteren aromatischen Einsatzmaterial unter Bildung von weiterem monoalkyliertem Produkt reagieren. Geeignete Transalkylierungsbedingungen schließen eine Temperatur von 100 bis 260°C, einen Druck von 10 bis 50 bar (100 bis 500 kPa), einen stündlichen Massendurchsatz von 1 bis 10 h–1, bezogen auf das Gesamteinsatzmaterial, und ein Gewichtsverhältnis von Benzol/polyalkyliertem Benzol von 1:1 bis 6:1 ein.

Wenn die polyalkylierten Aromaten Polyethylbenzole sind und mit Benzol unter Bildung von Ethylbenzol umgesetzt werden, schließen die Transalkylierungsbedingungen vorzugsweise eine Temperatur von 220 bis 260°C, einen Druck von 20 bis 30 bar (200 bis 600 kPa), einen stündlichen Massendurchsatz von 2 bis 6 h–1, bezogen auf das Gesamteinsatzmaterial, und ein Benzol/PEB-Gewichtsverhältnis von 2:1 bis 6:1 ein.

Wenn die polyalkylierten Aromaten Polypropylbenzole sind und unter Bildung von Cumol mit Benzol umgesetzt werden, schließen die Transalkylierungsbedingungen vorzugsweise eine Temperatur von 100 bis 200°C, einen Druck von 20 bis 30 bar (200 bis 600 kPa), einen stündlichen Massendurchsatz von 1 bis 10 h–1, bezogen auf das Gesamteinsatzmaterial, und ein Benzol/PIPB-Gewichtsverhältnis von 1:1 bis 6:1 ein.

Wenn der Transalkylierungskatalysator deaktiviert wird, kann er dem gleichen Alkanstrippverfahren wie oben in Bezug auf den Alkylierungskatalysator beschrieben unterzogen werden.

Die Erfindung wird nun in Bezug auf die folgenden Beispiele näher erläutert. In den Beispielen ist die Katalysatorleistung in Bezug auf die kinetische Geschwindigkeitskonstante definiert, die unter Annahme einer Reaktionskinetik zweiter Ordnung bestimmt wird. Zur Erörterung der Bestimmung der kinetischen Geschwindigkeitskonstante wird auf "Heterogeneous Reactions: Analysis, Examples and Reactor Design, Vol. 2: Fluid-Fluid-Solid Reactions", von L. K. Doraiswamy und M. M. Sharma, John Wiley & Sons, New York (1994) und auf "Chemical Reaction Engineering", von 0. Levenspiel, Wiley Eastern Limited, New Delhi (1972) verwiesen.

Beispiel 1

MCM-22-Katalysator wurde hergestellt, indem 65 Gew.-% MCM-22 Kristall mit 35 Gew.-% Aluminiumoxid zu 0,16 cm (1/16'') Extrudat extrudiert wurde. In einen isothermen, gut durchmischten Parr-Autoklavenreaktor wurde 1 g Katalysator zusammen mit einer Mischung eingebracht, die aus Benzol (156 g) und Propylen (28 g) zusammengesetzt war. Die Reaktion wurde bei 266°F (130°C) und 300 psig (2170 kPa) 4 Stunden lang durchgeführt. In regelmäßigen Intervallen wurde eine kleine Produktprobe gezogen und mittels Gaschromatographie analysiert. Die Katalysatorleistung wurde durch die kinetische Geschwindigkeitskonstante, bezogen auf die Propylenumwandlung, sowie die Selektivität zu Cumol bei 100 % Propylenumwandlung bewertet und ist in Beispiel 5 beschrieben.

Beispiel 2

Die Alkylierung von Benzol mit Propylen wurde danach mit frischem MCM-22-Katalysator, der in Beispiel 1 verwendet wurde, in einem Festbettreaktor bei 262°F (128°C) und 275 psig (2000 kPa) mit einem Molverhältnis von Benzol zu Propylen von 3,8 durchgeführt. Der Katalysator wurde 4 Monate lang 7,4 h–1 Benzol und 0,53 h–1 Propylen ausgesetzt. Der entsprechende Aktivitätsparameter des verbrauchten Katalysators am Ende des Zyklus und die Cumolselektivität sind in Beispiel 5 wiedergegeben.

Beispiel 3

Der verbrauchte Cumolkatalysator aus Beispiel 2 wurde 12 Stunden strömender Luft mit einem stündlichen Gasdurchsatz von 300 h–1 bei 1000°F (540°C) ausgesetzt. Ein Gramm des fertigen Katalysators wurde auf Benzolalkylierung mit Propylen gemäß dem in Beispiel 1 beschriebenen Verfahren bewertet. Die Katalysatorleistung wird in Beispiel 5 mit dem frischen und dem verbrauchten Katalysator verglichen.

Beispiel 4

Der verbrauchte Cumolkatalysator aus Beispiel 2 wurde 8 Stunden lang bei 400°F (204°C) Propanstrippen mit einem WHSV von 0,16 h–1 ausgesetzt. Ein Gramm des fertigen Katalysators wurde auf Benzolalkylierung mit Propylen gemäß dem in Beispiel 1 beschriebenen Verfahren bewertet. Die Katalysatorleistung wird in Beispiel 5 mit dem frischen und dem verbrauchten Katalysator verglichen.

Beispiel 5

Die Leistung von frischem MCM-22-Katalysator aus Beispiel 1, verbrauchtem MCM-22-Katalysator aus Beispiel 2, luftregeneriertem verbrauchtem MCM-22-Katalysator aus Beispiel 3 und propangestripptem Katalysator aus Beispiel 4 werden in Tabelle 1 verglichen. Die Daten zeigen Katalysatorleistung, bezogen auf die kinetische Geschwindigkeitskonstante, sowie die Cumolselektivität bei 100% Propylenumwandlung. Ein Vergleich der wiedergewonnenen Aktivität sowie des Anstiegs der Polypropylbenzol- (PPB)-Erzeugung nach der Auffrischung wird auch gezeigt.

Tabelle 1

Die Ergebnisse in Tabelle 1 zeigen, dass die Verwendung eines Alkanstroms, wie Propan, zur Reinigung der Oberfläche des verbrauchten Katalysators eine vergleichbare Auffrischung der Katalysatoraktivität liefert, wie sie durch Luftregenerierung erzeugt wird, jedoch ohne den Anstieg der Polypropylbenzolerzeugung von 36 %, der mit dem luftregenerierten Katalysator erhalten wird.


Anspruch[de]
Verfahren zum Alkylieren von alkylierbarer aromatischer Verbindung, bei dem in Stufen

(a) alkylierbare aromatische Verbindung und Alkylierungsmittel mit Alkylierungskatalysator unter Alkylierungsbedingungen kontaktiert werden, wobei der Alkylierungskatalysator ausgewählt ist aus MCM-22, PSH-3, SSZ-25, MCM-49, MCM-56 und Zeolith &bgr;, und

(b) wenn der Alkylierungskatalysator mindestens teilweise deaktiviert worden ist, der Alkylierungskatalysator mit C1- bis C8-Alkangas unter Alkylierungskatalysator-Reaktivierungsbedingungen gestrippt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem Stufe (b) mit C3- bis C5-Alkan bewirkt wird. Verfahren nach Anspruch 2, bei dem Stufe (b) mit Propan bewirkt wird. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, bei dem die Alkylierungskatalysator-Reaktivierungsbedingungen eine Temperatur von mindestens 93°C (200°F) einschließen. Verfahren nach Anspruch 4, bei dem die Alkylierungskatalysator-Reaktivierungsbedingungen eine Temperatur von 150 bis 260°C (300 bis 500°F), einen Druck von 101 kPa bis 5,066 MPa (1 bis 50 atm), einen WHSV von 0,01 bis 50 h–1 und eine Zeit zwischen 0,1 Stunden und 30 Tagen einschließen. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die alkylierbare aromatische Verbindung Benzol ist, das Alkylierungsmittel Ethylen oder Propylen ist und Stufe (a) unter im Wesentlichen Flüssigphasenbedingungen durchgeführt wird. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem Stufe (a) monoalkylierte aromatische Verbindungen und polyalkylierte Spezies produziert, wobei in weiteren Stufen die polyalkylierten Spezies von dem Alkylierungsausfluss getrennt werden und diese Spezies mit weiterem aromatischem Einsatzmaterial in einem Transalkylierungsreaktor über Transalkylierungskatalysator umgesetzt werden. Verfahren nach Anspruch 7, bei dem in einer weiteren Stufe der Transalkylierungskatalysator unter Transalkylierungskatalysator-Reaktivierungsbedingungen mit C1- bis C8-Alkangas gestrippt wird, wenn der Transalkylierungskatalysator mindestens teilweise deaktiviert worden ist.






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