СПОСОБ АЛКИЛИРОВАНИЯ БЕНЗОЛА Российский патент 2015 года по МПК C07C2/64 C07C15/02 C07C6/12 

Настоящая заявка испрашивает на приоритет по заявке US 13/105680, поданной 11 мая 2011 года.

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение в целом относится к способу алкилирования бензола.

Уровень техники

Обычно комплекс по производству ароматических соединений может перерабатывать гидроочищенную нафту для производства различных продуктов, таких как бензол и один или несколько ксилолов. Однако может быть желательным производить более высокие замещенные ароматические соединения в зависимости, например, от рыночных условий. Кроме того, при производстве моторных топлив, более жесткие экологические нормы могут потребовать более низкого содержания бензола. Как следствие, существует потребность в альтернативных способах для удаления бензола, например, из бензина. Таким образом, могут быть востребованы системы и способы, которые обеспечивают гибкость в превращении бензола в другие и более ценные продукты.

Однако существующие способы могут использовать дорогостоящие катализаторы и/или реагенты, которые могут потребовать дополнительной обработки для отделения нежелательных побочных продуктов. Таким образом, было бы желательно предложить средство, которое может превращать бензол в другие замещенные ароматические соединения при минимизации нежелательных продуктов и/или побочных реакций.

Одним примером технологий может быть метилирование бензола с использованием алкилирующего агента из любого подходящего источника. Алкилирующий агент может быть получен из рафината экстракции ароматических соединений и/или легкой нафты. В таком способе, значительная часть рафината и легкой нафты может быть превращена в пропан.

Однако такие способы имеют ряд недостатков. Было бы полезно определить и использовать другие источники на нефтеперегонном заводе или комплексе производства химических продуктов для получения подходящего алкилирующего агента. Кроме того, часто используется только одна стадия метилирования бензола, на которой может быть недостаточной селективность получения нужного алкилата. Как следствие, существует потребность в обеспечении гибкости и эффективности комплекса производства ароматических соединений при использовании потоков нефтеперерабатывающих заводов или химического производства для получения алкилатов.

Раскрытие изобретения

Одним примером осуществления может быть способ алкилирования бензола. Способ может включать получение по меньшей мере части потока из зоны переалкилирования, объединение по меньшей мере части потока из зоны переалкилирования с потоком топливного газа и подачу по меньшей мере части указанного объединенного потока в зону метилирования бензола. Обычно поток топливного газа содержит эффективное для алкилирования количество одного или большего числа алканов и по меньшей мере частично получен из хвостового газа процесса очистки водорода.

Другим примером осуществления может быть способ алкилирования бензола. Способ может включать подачу по меньшей мере части потока из зоны переалкилирования в первую или вторую зону метилирования бензола, подачу входящего потока, содержащего один или большее число C4⁺ углеводородов, в первую зону метилирования бензола и объединение по меньшей мере части выходящего потока процесса очистки водорода, содержащего эффективное для алкилирования количество одного или большего числа алканов по меньшей мере с частью выходящего потока из первой зоны метилирования бензола, содержащего один или большее число C4^- углеводородов, и подачу указанного объединенного потока во вторую зону метилирования бензола.

Другим примером осуществления может быть способ алкилирования бензола. Обычно способ включает подачу по меньшей мере части потока, содержащего один или большее число C3⁺ углеводородов, из зоны губчатой адсорбции в зону метилирования бензола. Обычно зона метилирования бензола работает при температуре 250-700°C и давлении 100-21000 кПа для получения одного или нескольких ксилолов.

Осуществления, представленные в заявке, могут использовать по меньшей мере часть различных потоков, таких как поток топливного газа из хвостового газа процесса очистки водорода или поток рафината из зоны переалкилирования, для обеспечения подходящего агента для алкилирования бензола. Обычно предпочтительно, чтобы алкилирующий агент метилировал бензол с образованием одного или нескольких ксилолов. Обычно зона метилирования бензола наряду с необязательной зоной губчатой адсорбции может быть добавлена к установке производства ароматических соединений для улучшения алкилирования ароматических соединений. В одном примере осуществления может быть использовано несколько зон метилирования бензола для дальнейшего повышения селективности.

Определения

В соответствии с использованием в описании термин "зона" может относиться к области, включающей один или несколько элементов оборудования и/или одну или несколько подзон. Элементы оборудования могут включать один или несколько реакторов или реакционных сосудов, нагреватели, сепараторы, теплообменники, трубопроводы, насосы, компрессоры и регуляторы. Кроме того, элемент оборудования, такой как реактор или емкость, может дополнительно включать одну или несколько зон или подзон.

В соответствии с использованием в описании термин "поток" может быть потоком, включающим различные углеводородные молекулы, таких как неразветвленные, разветвленные или циклические алканы, алкены, алкадиены и алкины, и необязательно другие вещества, такие как газы, например водород или примеси, такие как тяжелые металлы. Поток может также включать ароматические и неароматические углеводороды. Кроме того, углеводородные молекулы могут обозначаться C1, C2, C3 … Cn, где "n" означает количество атомов углерода в молекуле углеводорода, и могут дополнительно характеризоваться надстрочным символом "+" или "-". В таком случае, поток, охарактеризованный, например, как содержащий C3^-, может включать углеводороды с тремя или меньшим числом атомов углерода, например одно или несколько соединений, содержащих три атома углерода, два атома углерода и/или один атом углерода. Кроме того, символ "A" в сочетании с численным и/или надстрочным плюсом или минусом может быть использован далее для представления одного или несколько ароматических соединений. В качестве примера, аббревиатура "A9" может представлять один или несколько ароматических C9 углеводородов.

В соответствии с использованием в описании термин "ароматический" может означать группу, включающую одно или несколько колец ненасыщенных циклических углеродных радикалов, где один или более углеродных радикалов может быть заменен одним или несколькими неуглеродными радикалами. Примером ароматического соединения является бензол, имеющий C6 кольцо, включающее три двойных связи. Кроме того, характеризуя поток или зону как "ароматический", может подразумеваться одно или несколько различных ароматических соединений.

В соответствии с использованием в описании термин "богатый" может означать количество обычно, по меньшей мере, 50%, предпочтительно 70% масс., соединения или класса соединений в потоке.

В соответствии с использованием в описании термин "по существу" может означать количество обычно, по меньшей мере, 90%, предпочтительно 95% и оптимально 99% масс., соединения или класса соединений в потоке.

В соответствии с использованием в описании термин "селективность" может быть вычислен как массовый процент превращения алканов, которые становятся A7⁺ алкильными группами относительно всех алканов в реакционном сырье. Аналогичным образом, селективность по алканам в топливном газе, например C1-C4 углеводородам, может быть массовым процентом алканов превращенных в A7⁺ алкильные группы и соединения топливного газа, такие как метан и этан.

Как показано, линии технологических потоков на фигурах могут быть взаимозаменяемо отнесены, например, к линиям, трубам, входящим потокам, выходящим потокам, продуктам или потокам.

Краткое описание чертежей

Фиг.1 представляет схематическое изображение установки производства ароматических соединений.

Фиг.2 представляет схематическое изображение другого примера установки производства ароматических соединений.

Осуществление изобретения

Обращаясь к фиг.1, установка 100 производства ароматических соединений может включать зону 150 экстракции, зону 180 переалкилирования, отпарную зону 200, зону 220 фракционирования, зону 250 губчатой адсорбции и зону 270 метилирования бензола. Обычно установка 100 производства ароматических соединений является частью завода или химического производства и производит требуемый ксилол, например пара-ксилол или мета-ксилол.

Обычно в зону 150 экстракции может поступать сырьевой поток 104 риформата, содержащий один или несколько C7^- углеводородов. Сырьевой поток 104 риформата может быть получен из головного потока колонны разделения риформинга, который в свою очередь может быть получен из зоны риформинга, которая превращает парафины и нафтены в одно или несколько ароматических соединений. Обычно зона риформинга может работать в очень жестких условиях и давать бензин риформинга с исследовательским октановым числом 100-106 для того, чтобы максимально увеличить получение одного или нескольких ароматических соединений. Обычно поток углеводородов, обычно нафту, приводят в контакт с катализатором риформинга в условиях риформинга. Такие зоны риформинга раскрыты, например, в US 12/689751, поданной 19 января 2010 года.

В зоне 150 экстракции может быть использован процесс экстракции, например экстрактивной дистилляции, жидкостно-жидкостной экстракции или комбинированной жидкостно-жидкостной экстракции/экстрактивной дистилляции. Пример процесса экстракции раскрыт в Thomas J.Stoodt et al. "UOP Sulfolane Process", Handbook of Petroleum Refining Processes, McGraw-Hill (Robert A. Meyers, 3-е изд., 2004), стр.2.13-2.23. Предпочтительно используется экстрактивная дистилляция, которая может включать, по меньшей мере, одну колонну, известную как основная ректификационная колонна, и может включать вторую колонну, известную как регенерационная колонна.

Экстрактивная дистилляция может разделять компоненты, имеющие почти равную летучесть и почти с такой же точкой кипения. Обычно растворитель вводится в основную экстракцонно-ректификационную колонну выше точки ввода экстрагируемого углеводородного потока. Растворитель может повлиять на летучесть углеводородных компонентов, кипящих при разных температурах, чтобы облегчить их разделение. Примеры растворителей включают 1,1-диоксид тетрагидротиофена, т.е. сульфолан, н-формилморфолин, т.е. NFM, н-метилпирролидон, т.е. NMP, диэтиленгликоль, триэтиленгликоль, тетраэтиленгликоль, метокситриэтиленгликоль или их смесь. Другие гликолевые эфиры также могут быть подходящими растворителями отдельно или в комбинации с перечисленными выше.

Зона 150 экстракции может давать поток 156 продукта, содержащий одно или несколько ароматических соединений, обычно бензол и толуол, и поток 158 рафината. Обычно поток 158 рафината может выводиться из установки 100 производства ароматических соединений и использоваться в любом подходящем процессе на нефтеперерабатывающем заводе или химическом производстве. В альтернативном осуществлении поток 158 рафината может быть подан в зону 270 метилирования бензола.

Поток 156 продукта, содержащий одно или несколько ароматических соединений, может быть объединен с донным потоком 208, отпарной колонны, как описано ниже, для формирования объединенного входящего потока 212 в зону 220 фракционирования. Зона 220 фракционирования может включать зону 230 фракционирования бензола и зону 240 фракционирования толуола. Обычно зона фракционирования бензола 230 может включать ректификационную колонну, которая дает головной поток 232, содержащий бензол и донный поток 234, содержащий одно или несколько A7⁺ соединений. Этот донный поток 234 может быть подан в качестве входящего потока в зону 240 фракционирования толуола, которая может включать ректификационную колонну и давать головной поток 244, содержащий толуол, и донный поток 246, содержащий одно или несколько ароматических соединений А8⁺.

Обычно донный поток 246 может содержать любое подходящее количество соединений, а именно A8⁺ соединений, которые могут быть использованы для производства ксилолов. Обычно донный поток 246 может быть подан в зону отделения пара-ксилола и зону изомеризации, как описано, например, в US 7727490, для получения требуемых ароматических углеводородов, таких как пара-ксилол или мета-ксилол. Поток продукта, содержащий пара-ксилол, может быть использован в качестве исходного сырья в процессе производства, например, по меньшей мере одного из полиэтилентерефталата и очищенной терефталевой кислоты. Головной поток 244 может быть направлен в зону 180 переалкилирования.

Без обращения к теории по меньшей мере две реакции, а именно диспропорционирования и переалкилирования, могут проходить в зоне 180 переалкилирования. Реакция диспропорционирования может включать взаимодействие двух молекул толуола с образованием молекулы бензола и молекулы ксилола, и реакция переалкилирования может включать реакцию толуола и ароматических углеводородов C9 с образованием двух молекул ксилола. В качестве примера реакции переалкилирования, реакция одного моля триметилбензола и одного моля толуола может дать два моля ксилола, такого как пара-ксилол, в качестве продукта. Ароматические соединения C9-C10, замещенные этилом, пропилом и более высокими алкильными группами, могут быть превращены в более легкие ароматические соединения с одним кольцом деалкилированием. В качестве примера метилэтилбензол может потерять этильную группу при деалкилировании с образованием толуола. Пропилбензол, бутилбензол и диэтилбензол могут быть превращены в бензол деалкилированием. Метилзамещенные ароматические соединения, например толуол, могут далее быть превращены диспропорционированием или переалкилированием в бензол и ксилолы. Если входящий поток в зону 180 переалкилирования содержит больше ароматических соединений замещенных этилом, пропилом и более высокими алкильными группами, больше бензола может быть получено в зоне 180 переалкилирования. Обычно этил-, пропил- и более высокие алкил- замещенные ароматические соединения имеют более высокую степень превращения, чем метилзамещенные ароматические соединения, такие как триметилбензол и тетраметилбензол.

В зоне 180 переалкилирования головной поток 244 может контактировать с катализатором переалкилирования в условиях переалкилирования. Предпочтительно катализатор представляет собой катализатор переалкилирования, стабилизированный металлом. Такой катализатор может включать твердый кислотный компонент, металлический компонент и компонент неорганического оксида. Твердый кислотный компонент обычно является цеолитом типа пентасил, который может включать структуры MFI, MEL, MTW, MTT и FER (IUPAC Комиссия по номенклатуре цеолитов), бета-цеолита или морденита. Предпочтительным цеолитом является морденит. Другие подходящие твердые кислотные компоненты могут включать маззит, цеолит NES типа, EU-1, MAPO-36, MAPSO-31, SAPO-5, SAPO-11 и SAPO-41. Обычно цеолиты типа маззит включают цеолит омега. Дальнейшее обсуждение цеолита омега и NU-87, EU-1, МАРО-36, MAPSO-31, SAPO-5, SAPO-11 и SAPO-41 цеолитов представлено, например, в US 7169368 B1.

Обычно металлический компонент представляет собой благородный металл или сплав. Благородный металл может представлять собой металл платиновой группы, платину, палладий, родий, рутений, осмий и иридий. Обычно основной металл представляет собой рений, олово, германий, свинец, кобальт, никель, индий, галлий, цинк, уран, диспрозий, таллий, железо, молибден, вольфрам или их смесь. Основной металл может быть объединен с другим основным металлом или с благородным металлом. Металлический компонент предпочтительно включает рений. Подходящее количество металла в катализаторе переалкилирования обычно составляет 0,01-10%, предпочтительно 0,1-3%, оптимально 0,1-1% масс. Подходящее количество цеолита в катализаторе составляет 1-99%, предпочтительно 10-90% и оптимально 25-75% масс. Остальное в составе катализатора может состоять из жаропрочного связующего или матрицы, которая при необходимости используется для облегчения изготовления, обеспечения прочности и снижения затрат. Связующее должно быть однородным по составу и относительно жаропрочным. Подходящие связующие могут включать неорганические оксиды, такие как по меньшей мере один из оксида алюминия, оксида магния, диоксида циркония, оксида хрома, оксида титана, оксида бора, оксида тория, фосфата, оксида цинка и диоксида кремния. Связующее предпочтительно представляет собой оксид алюминия. Один пример катализатора переалкилирования раскрыт, например, в US 5847256.

Обычно зона 180 переалкилирования работает при температуре 200-540°C и давлении 690-4140 кПа. Реакция переалкилирования может быть осуществлена в широком диапазоне объемной скорости, причем более высокие объемные скорости приводят к более высокой доле пара-ксилола за счет превращения. Обычно часовая объемная скорость жидкости составляет 0,1-20 ч^-1. Исходное сырье предпочтительно переалкилируют в паровой фазе и в присутствии водорода. Если переалкилирование проводят в жидкой фазе, то присутствие водорода не является обязательным. Если присутствует, свободный водород может быть совмещен с сырьем и возвращаемыми в цикл углеводородами в количестве 0,1-10 молей на моль алкилароматических соединений.

Зона 180 переалкилирования может обеспечить выходящий поток 184 из зоны переалкилирования. Выходящий поток 184 из зоны переалкилирования может быть объединен с выходящим потоком 274 зоны метилирования бензола, как описано ниже. В альтернативном осуществлении, выходящий поток 184 из зоны переалкилирования может быть направлен в зону 270 метилирования бензола. Выходящие потоки 184 и 274 могут формировать входящий поток 196 отпарной колонны. Входящий поток 196 отпарной колонны подают в отпарную зону 200.

Обычно отпарная зона 200 включает отпарную колонну с использованием любого подходящего источника тепла, например теплообменник с перегретым паром или печь. Обычно в отпарной колонне жидкости кипятят для получения головного потока 204 и донного потока 208 отпарной колонны. Обычно головной поток 204 отпарной колонны может быть по меньшей мере частью выходящего потока зоны переалкилирования или потока 184 из зоны 180 переалкилирования. Донный поток 208 отпарной колонны может быть объединен с потоком 156 продукта для формирования объединенного входящего потока 212, как описано выше.

Головной поток 204 отпарной колонны может быть объединен с потоком 112 топливного газа для формирования объединенного входящего потока 248. Обычно поток 112 топливного газа может быть по меньшей мере частично получен из любого подходящего источника, такого как процесс очистки водорода, и содержит эффективное количество одного или нескольких алканов. Например, поток 112 топливного газа может быть получен из хвостового газа установки очистки водорода, например короткоциклового адсорбента, или из легких фракций, получаемых в зоне 180 переалкилирования. Обычно поток топливного газа содержит один или несколько C3^- углеводородов и других легких неуглеводородных газов, таких как водород, и обычно содержит водород, метан, этан, этилен и пропан. Поток 112 топливного газа может содержать, по меньшей мере, 8%, предпочтительно 10% мол. одного или нескольких C3⁺ углеводородов, таких как пропан.

Независимо, по меньшей мере часть потоков 112 и 204 могут образовывать объединенный входящий поток 248, подаваемый в зону 250 губчатой адсорбции. Также головной поток 232, содержащий бензол, также может быть направлен в зону 250 губчатой адсорбции. Зона 250 губчатой адсорбции может удалять C3 углеводороды, такие как пропан, из топливного газа с использованием бензола. Обычно зона 250 губчатой адсорбции может давать поток 254 топливного газа с составом, аналогичным потоку 112 топливного газа минус один или несколько C3⁺ углеводородов и донный поток, обеспечивающий по меньшей мере часть входящего потока 258 в зону метилирования бензола, содержащий один или несколько C3 углеводородов и ароматические углеводороды, обычно бензол.

Зона 250 губчатой адсорбции может включать тарелку, или насадочный абсорбер, или комбинированную насадочную-тарельчатую колонну и может работать при предпочтительной температуре 6-100°C, более предпочтительно 10-20°C и при давлении 0-5000 кПа, предпочтительно 1000-3000 кПа. Обычно абсорбер работает в газовой фазе и может иметь 5-150 дистилляционных тарелок. Дистилляционная тарелка может быть клапанной, ситчатой или многосливной. Абсорбер также может быть выполнен с неупорядоченной или регулярной насадкой. Число ступеней дистилляции, создаваемых упаковкой, может варьироваться от 4 до 75. Абсорбер может быть изготовлен из любого подходящего материала, такого как обычная углеродистая сталь, и тарелки абсорбера могут быть выполнены из углеродистой или нержавеющей стали. Если используется насадка, она может быть из углеродистой или нержавеющей стали, как описано, например, в US 7238843 B2.

Входящий поток 258 зоны метилирования бензола может быть направлен в зону 270 метилирования бензола. Зона 270 метилирования бензола, например алкилом, предпочтительно метилом, может работать в любых подходящих условиях, в жидкой или газовой фазе. В частности, реакционная зона может работать при температуре 250-700°C, предпочтительно 350-550°C, давлении 100-21000 кПа, предпочтительно 1900-3500 кПа; среднечасовой скорости подачи сырья (WHSV) 0,1-100 ч^-1, предпочтительно 2-10 ч^-1, и мольном отношении водород:углеводород 0,1:1-5:1, предпочтительно 0,5:1-4:1. Достаточное количество водорода может присутствовать в потоке 112 топливного газа или может быть обеспечено подпиткой дополнительным свежим водородом. Эта реакция может происходить в газовой фазе для облегчения крекинга неароматических углеводородов.

Не желая быть связанными теорией, полагают, что неароматические углеводороды и/или насыщенные группы будут формировать метальные группы вместо алкильных групп. Однако следует понимать, что, по меньшей мере, некоторое алкилирование может проходить, где такие группы, как, например, этил, пропил, бутил и более высокие группы, могут быть заместителями в одном или нескольких ароматических соединениях. В примере осуществления, конверсия C3 углеводорода может составлять 70% масс. за один проход. 30% масс. непревращенного C3 углеводорода может быть превращено в требуемый продукт (A7⁺ алкильная группа), а остальные могут быть превращены в топливный газ, обычно C1 и C2 углеводороды. Предпочтительно превращение существенной части C3 углеводородов в топливный газ не снижает ценность потока, потому что обычно сырьем является поток топливного газа, в отличие от пропана для нефтехимической промышленности. Таким образом, функциональная селективность алкилирующего агента по A7⁺ ароматическим соединениям обычно составляет 100% масс, даже когда существенная часть C3 углеводорода превращается в более легкий продукт. Непревращенный C3 углеводород может быть возвращен в цикл назад в зону 270 метилирования бензола через зону 180 переалкилирования. Прямоточный водород является предпочтительным из-за высокого содержания метана в рециклируемом водороде. Альтернативно рециклируемый газ может быть очищен с помощью любого приемлемого средства, такого как, но без ограничения, адсорбция с перепадом давления (короткоцикловой адсорбцией) или мембрана.

Может быть использован любой подходящий катализатор, такой как по меньшей мере одно молекулярное сито, содержащее любой подходящий материал, например алюмосиликат. Катализатор может содержать эффективное количество молекулярного сита, которое может быть цеолитом по меньшей мере с одной порой, имеющей 10 или большее число элементов кольцевой структуры и которая может быть одномерной или более многомерной. Обычно мольное отношение Si/Al₂ в цеолите может составлять более 10:1, предпочтительно 20:01-60:1. Предпочтительные молекулярные сита могут включать BEA, MTW FAU (включая цеолит Y в кубической и гексагональной формах и цеолит X), MOR, LTL, ITH, ITW, MEL, FER, TOH, MFS, IWW, MFI, EUO, MTT, HEU, CHA, ERI, MWW и LTA. Цеолит может быть предпочтительно MFI и/или MTW. Подходящие количества цеолита в катализаторе могут составлять 1-99% и предпочтительно 10-90% масс. Остальное в составе катализатора может состоять из жаропрочного связующего или матрицы, которые при необходимости используют для облегчения изготовления, обеспечения прочности и снижения затрат. Подходящие связующие могут включать неорганические оксиды, такие как, по меньшей мере, один из оксида алюминия, оксида магния, диоксида циркония, оксида хрома, оксида титана, оксида бора, оксида тория, фосфата, оксида цинка и диоксида кремния.

Обычно катализатор практически не содержит, по меньшей мере, одного металла и обычно содержит менее 0,1% масс. общего количества металла относительно массы катализатора. Кроме того, катализатор предпочтительно содержит менее 0,01%, более предпочтительно менее 0,001% и оптимально менее 0,0001% масс. общего содержания металла относительно массы катализатора. Обычно зона 270 метилирования бензола может давать выходящий поток 274 зоны метилирования бензола, который может быть использован как часть входящего потока 196 отпарной колонны, как обсуждалось выше.

Обращаясь к фиг.2, показан другой пример установки 300 производства ароматических соединений, которая может быть использована на аналогичном заводе и производить аналогичные продукты, как установка 100 производства ароматических соединений. Установка 300 производства ароматических соединений может включать зону 150 экстракции, зону 180 переалкилирования, отпарную зону 200, зону 220 фракционирования и зону 250 губчатой адсорбции. Обычно эти зоны аналогичны описанным выше. Кроме того, потоки, входящие в и выходящие из этих зон, могут быть по существу подобными потокам, описанным выше. Кроме того, установка 300 производства ароматических соединений также может включать первую зону 320 метилирования бензола и вторую зону 360 метилирования бензола.

Обычно сырьевой поток 304 риформата может быть подан в зону 150 экстракции. Зона 150 экстракции может давать поток 356 продукта и поток 358 рафината. Поток 358 рафината может быть выведен из установки 300 производства ароматических соединений и использован в другом месте на нефтеперерабатывающем заводе или химическом производстве. Необязательно по меньшей мере часть потока 358 рафината может быть направлена в первую зону 320 метилирования бензола.

Поток 356 продукта может быть объединен с донным потоком 332 отпарной колонны, как описано ниже, и формировать входящий поток 368 зоны 220 фракционирования. Зона 220 фракционирования может включать зону 230 фракционирования бензола и зону 240 фракционирования толуола.

Входящий поток 368 может быть подан в зону 230 фракционирования бензола, которая в свою очередь дает головной поток 370, содержащий бензол, который может быть разделен на потоки 372 и 374, как описано ниже, и донный поток 376, содержащий один или несколько A7⁺ углеводородов. Донный поток 376 может быть направлен в зону 240 фракционирования толуола. Зона 240 фракционирования толуола может давать донный поток 384, содержащий одно или несколько ароматических соединений A8⁺. Донный поток 384 может быть направлен в любую подходящую зону, такую как зона отделения пара-ксилола и зона изомеризации, для получения одного или нескольких требуемых продуктов, как описано выше. Головной поток 380, содержащий толуол, может быть направлен в зону 180 переалкилирования.

Обычно зона 180 переалкилирования, как описано выше, может давать выходящий поток 308 зоны переалкилирования. Выходящий поток 308 зоны переалкилирования может быть объединен с выходящим потоком 364 второй зоны метилирования бензола, как описано ниже, для формирования входящего потока 312 отпарной колонны. В альтернативном осуществлении выходящий поток 308 зоны переалкилирования может быть направлен в первую зону 320 метилирования бензола и/или вторую зону 360 метилирования бензола.

Входящий поток 312 отпарной колонны может быть направлен в отпарную зону 200. Отпарная зона 200 может давать головной поток 330 и донный поток 332 отпарной колонны. Этот головной поток 330 может содержать один или несколько C3⁺ углеводородов из-за деалкилирования одного или нескольких C9⁺ ароматических соединений. Донный поток 332 отпарной колонны может быть объединен с потоком 356 продукта для формирования входящего потока 368.

Головной поток 330 может быть объединен с потоком 306 топливного газа. Обычно поток 306 топливного газа может иметь такой же состав, что и поток 112 топливного газа, как описано выше. Потоки 306 и 330 могут формировать объединенный поток 310, который, в свою очередь, может быть объединен с бензолом из потока 372, отделенного от головного потока 370. Таким образом, зона 250 губчатой адсорбции может независимо включать по меньшей мере часть головного потока 330, потока 306 топливного газа и потока 372 из зоны 220 фракционирования. Потоки 310 и 372, в свою очередь, могут быть объединены для формирования входящего потока 390 зоны 250 губчатой адсорбции, как описано выше. Альтернативно потоки 310 и 372 могут быть направлены и смешаны в зоне 250 губчатой адсорбции.

Зона 250 губчатой адсорбции может давать донный поток 352 и головной поток 354, который может содержать топливный газ, имеющий состав, по существу, такой же, что и поток 254 топливного газа, как описано выше. Альтернативно зона 250 губчатой адсорбции может быть опущена, и входящий поток 390 может быть объединен с выходящим потоком 324 первой зоны метилирования бензола, как описано ниже.

Другая часть 374 головного потока 370 может быть направлена в первую зону 320 метилирования бензола, работающую аналогично зоне 270 метилирования бензола, описанной выше. В дополнение к получению части 374, первая зона 320 метилирования бензола также может принимать поток 316 C5 нафты, содержащий один или несколько С5 углеводородов. Обычно один или несколько C5-C6 углеводородов подают с бензолом в первую зону 320 метилирования бензола. Пентан может быть получен из нафты и/или головного потока депентанизатора. Необязательно поток 316 C5 нафты может быть разделен на несколько входящих потоков 318 и обеспечивать несколько точек ввода в первой зоне 320 метилирования бензола. Многоточечный впрыск C5 углеводородов в первую зону 320 метилирования бензола может поддерживать высокое содержание бензола и пентана. Первая зона 320 метилирования бензола часто включает один реактор. Альтернативно поток 358 необязательно может быть объединен с потоком 316 и направлен в качестве входящего потока в первую зону 320 метилирования бензола.

Обычно первая зона 320 метилирования бензола может давать выходящий поток 324 первой зоны метилирования бензола, который может быть объединен с донным потоком 352 зоны губчатой адсорбции, который может содержать пропан и бензол. Потоки 352 и 324 могут формировать входящий поток 336, который проходит через нагреватель 340, который может быть любым подходящим устройством нагрева, таким как печь.

После нагрева входящий поток 344 может быть направлен во вторую зону 360 метилирования бензола, работающую аналогично зоне 270 метилирования бензола, как описано выше. Часто вторая зона 360 метилирования бензола может давать выходной поток 364 второй зоны метилирование бензола, который может быть объединен с выходящим потоком 308 зоны переалкилирования, как описано выше.

Обычно вторая зона 360 метилирования бензола работает при температуре на 10-100°C, предпочтительно на 20-80°C выше, чем первая зона 320 метилирования бензола. Обычно первая зона 320 метилирования бензола работает в менее жестких условиях с использованием более тяжелых углеводородов, таких как один или несколько C4⁺ алканов. Дополнительные один или несколько C3 углеводородов могут быть направлены в выходящий поток 324 первой зоны метилирования бензола и поданы во вторую зону 360 метилирования бензола. Безотносительно к теории, часть одного или нескольких C4⁺ алканов могут быть превращены в более легкие один или несколько C4^- алканов. Выходящий поток 324 первой зоны метилирования бензола может быть направлен во вторую зону 360 метилирования бензола, работающую в более жестких условиях, при которых C4^- алканы могут быть более реакционноспособными. Необязательно выходящий поток 324 первой зоны метилирования бензола, содержащий C3 углеводороды, можно алкилировать свежим пропаном во второй зоне 360 метилирования бензола при повышенной температуре.

Первая зона 320 метилирования бензола может использоваться для достижения 20-45% масс. превращения бензола в один или несколько A7⁺ углеводородов и 60-100% масс. превращения одного или нескольких C4⁺ углеводородов. Обычно один или несколько C4⁺ алканов могут быть превращены в одну или несколько A7⁺ алкильных групп, C4^- углеводороды и C2^- углеводороды. Обычно селективность одного или нескольких C4⁺ алканов по одному или нескольким А7⁺ ароматическим соединениям составляет, по меньшей мере 20% масс., предпочтительно 30% масс. Обычно селективность одного или нескольких C4⁺ углеводородов по одному или нескольким C3 углеводородам составляет 25-50% масс. Вторая зона 360 метилирования бензола может находиться при повышенной температуре с превращением бензола, по меньшей мере 20% масс., предпочтительно, по меньшей мере 30% масс., за один проход. Обычно в этих условиях 30-40% масс. C3 углеводородов превращаются в форму одной или нескольких A7⁺ алкильных групп в продукте. Общая селективность по одной или нескольким A7⁺ алкильным группам по одному или нескольким C4⁺ углеводородам может составлять 30-50% масс. для зон 320 и 360. Как правило, превращение одного или нескольких C4⁺ углеводородов в одну или несколько A7⁺ алкильных групп выше, с использованием объединенных двух стадий, как описано в заявке, по сравнению с характеристиками, которые могут быть достигнуты с использованием только первой зоны 320 метилирования бензола.

В качестве примера, осуществление, раскрытое в описании, может достигать 10-50% масс. увеличения выхода ксилола на установке 100 производства ароматических соединений с использованием топливного газа и одного или нескольких C4⁺ алканов. Две зоны 320 и 360 могут иметь селективность потока C4⁺ углеводородов, например более тяжелого рафината или легкой нафты, по одной или нескольким A7⁺ алкильным группам обработкой легкой нафты или рафината только в первой зоне 320 метилирования бензола без последующей конверсии пропана во второй зоне 360 метилирования бензола. Таким образом, общая селективность алкилирования может увеличиться от 25% масс. с первой зоной 320 метилирования бензола и 40% масс. со второй зоной 360 метилирования бензола.

В альтернативном осуществлении изобретения зона 250 губчатой адсорбции может быть расположена выше по ходу потока от первой зоны 320 метилирования бензола. Условия первой зоны 320 метилирования бензола могут быть выбраны так, чтобы большая часть одного или нескольких C3 углеводородов проходила в основном непрореагировавшей с последующим существенным превращением в C4⁺ углеводороды. Поток, выходящий из первой зоны 320 метилирования бензола подают во вторую зону 360 метилирования бензола, которая может работать в более жестких условиях, т.е. более высокая температура и/или более низкое давление, для превращения одного или нескольких C4^- углеводородов. Безотносительно к теории, селективность алкилирующего агента может быть увеличена в реакции алкилирования бензола, и крекинг C1 или C2 углеводородов может быть сведен к минимуму.

Без дальнейших уточнений понятно, что специалист в данной области техники может с использованием предшествующего описания применять настоящее изобретение в его наиболее полном объеме. Предшествующие предпочтительные конкретные осуществления, таким образом, должны рассматриваться только как иллюстративные и не ограничивающие остальное раскрытие каким-либо образом.

Выше все температуры приведены в градусах Цельсия и все части и проценты являются массовыми, если не указано иное.

Из приведенного выше описания специалист в данной области техники может легко выявить существенные признаки настоящего изобретения и, не отступая от сущности и объема притязаний изобретения, возможны различные изменения и модификации изобретения для его адаптации к различным применениям и условиям.

Изобретение относится к способу алкилирования бензола, в котором: A) получают по меньшей мере часть потока из зоны переалкилирования; B) объединяют указанную по меньшей мере часть потока из зоны переалкилирования с потоком топливного газа, содержащим эффективное для алкилирования количество одного или нескольких алканов, который по меньшей мере частично получен из хвостового газа процесса очистки водорода; C) подают по меньшей мере часть указанного объединенного потока в зону метилирования бензола. Причем выходящий поток из зоны переалкилирования подают в отпарную зону, при этом указанную по меньшей мере часть потока из зоны переалкилирования получают из указанной отпарной зоны. Предлагаемый способ позволяет более гибко использовать сырье. 7 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ алкилирования бензола, в котором:
A) получают по меньшей мере часть потока из зоны переалкилирования;
B) объединяют указанную по меньшей мере часть потока из зоны переалкилирования с потоком топливного газа, содержащим эффективное для алкилирования количество одного или нескольких алканов, который по меньшей мере частично получен из хвостового газа процесса очистки водорода;
C) подают по меньшей мере часть указанного объединенного потока в зону метилирования бензола; причем
выходящий поток из зоны переалкилирования подают в отпарную зону, при этом указанную по меньшей мере часть потока из зоны переалкилирования получают из указанной отпарной зоны.

2. Способ по п. 1, в котором дополнительно подают указанный объединенный поток и поток, содержащий бензол, в зону губчатой адсорбции, и подают выходящий поток из зоны губчатой адсорбции в зону метилирования бензола.

3. Способ по п. 1 или 2, в котором дополнительно получают поток, содержащий бензол, из зоны фракционирования.

4. Способ по п. 1 или 2, в котором поток топливного газа содержит по меньшей мере 8 мол. % одного или нескольких C3⁺ углеводородов.

5. Способ по п. 3, в котором в зону фракционирования подают поток продукта из зоны экстракции, содержащий одно или несколько ароматических соединений.

6. Способ по п. 5, в котором в зоне экстракции используют растворитель, содержащий по меньшей мере один из 1,1-диоксида тетрагидротиофена, н-формилморфолина, н-метилпирролидона, диэтиленгликоля, триэтиленгликоля, тетраэтиленгликоля, метокситриэтиленгликоля или их смеси.

7. Способ по п. 3, в котором в зоне фракционирования получают поток, содержащий толуол.

8. Способ по п. 1 или 2, в котором зона метилирования бензола работает при температуре 250-700°C, давлении 100-21000 кПа и мольном отношении водород:углеводород от 0,1:1 до 5:1.