СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КСИЛОЛОВ ПОСРЕДСТВОМ КОМБИНИРОВАНИЯ МЕТИЛИРОВАНИЯ И ПЕРЕАЛКИЛИРОВАНИЯ Российский патент 2018 года по МПК C07C6/12 C07C15/08 C07C2/86 

Согласно разделу 35 §119(e) Кодекса законов США настоящая заявка испрашивает приоритет в соответствии с предварительной заявкой на выдачу патента США с серийным №61/620830, поданной 5 апреля 2012 г., которая включена в настоящий документ ссылкой во всей своей полноте, как если бы была полностью изложена в настоящем документе.

Область техники, к которой относится изобретение

Заявленное изобретение относится к способу получения ксилолов посредством метилирования ароматических соединений при помощи метанола в сочетании с переалкилированием. Данный комплексный способ максимизирует получение ксилолов и уменьшает или минимизирует получение бензола.

Заявленные способы направлены на получение C₈-ароматических углеводородов, причем предусматривают фракционирование содержащего ароматические углеводороды сырьевого потока, метилирование, по меньшей мере, части ароматических углеводородов, выделенных из сырьевого потока, с образованием обогащенной метилированными ароматическими углеводородами фракции и реакцию, по меньшей мере, части обогащенной метилированными ароматическими углеводородами фракции в соответствии с реакцией переалкилирования с обеспечением выходящего потока переалкилирования, содержащего C₈-ароматические углеводороды.

Уровень техники

Параксилол представляет собой ценное химическое промежуточное вещество, используемое при получении терефталевой кислоты, которую в свою очередь используют при получении полимеров, таких как политриметилентерефталат (РТТ), полибутилентерефталат (РВТ) и полиэтилентерефталат (PET). Учитывая большой рынок PET-пластмасс и волокон, в дополнение к другим конечным продуктам, получаемым из параксилола, существует значительный спрос на параксилол высокой чистоты.

Каталитический риформинг в общем относится к конверсии (или «ароматизации») углеводородного исходного сырья нафты в виде фракции сырой нефти в основные продукты - бензол, толуол и изомеры ксилола. Для максимизации получения параксилола путем использования ароматических соединений из процесса риформинга необходимо устранить недостаток доступных метальных групп. Комбинирование метилирования с переалкилированием ароматических соединений решает данный вопрос и является эффективным средством для повышения числа метальных групп на ароматическом кольце и максимизации выхода смешанных ксилолов и параксилола. Кроме того, путем увеличения степени метилирования ароматических соединений сырьевого потока выход бензола можно минимизировать или уменьшить.

Раскрытие изобретения

Вариант осуществления настоящего изобретения направлен на способ получения ксилолов посредством комбинирования метилирования ароматических соединений при помощи метанола и переалкилирования ароматических соединений. Недостаток метальных групп возмещается посредством использования метальной группы из метанола в установке метилирования ароматических соединений перед стадией переалкилирования.

Заявленное изобретение связано со способами получения C₈-ароматических углеводородов путем переалкилирования не-C₈-ароматических углеводородов, например, C₆- и C₇-ароматических углеводородов. Переалкилирование относится к реакциям, которые приводят к тому, что молекула, введенная в реакцию переалкилирования, получает алкильную группу, а другая молекула, введенная в реакцию переалкилирования, теряет алькильную группу.

Краткое описание чертежей

На Фиг. 1 показан типичный способ, который можно использовать в установке для производства ароматических углеводородов для получения C₈-ароматических углеводородов и, в частности, параксилола согласно варианту осуществления настоящего изобретения;

на Фиг. 2 показан способ получения параксилола согласно варианту осуществления настоящего изобретения;

на Фиг. 3 показан способ максимизирования получения параксилола путем добавления метальной группы согласно варианту осуществления настоящего изобретения;

на Фиг. 4 показан способ максимизирования получения параксилола путем комбинирования стадий метилирования и переалкилирования согласно варианту осуществления настоящего изобретения;

на Фиг. 5 показан способ максимизирования получения параксилола и уменьшения выхода бензола путем комбинирования стадий метилирования и переалкилирования согласно варианту осуществления настоящего изобретения; и

на Фиг. 6 показан способ максимизирования выхода параксилола и уменьшения выхода бензола путем комбинирования стадий метилирования и переалкилирования согласно варианту осуществления настоящего изобретения.

Осуществление изобретения

Сырьевой поток согласно аспектам настоящего изобретения представляет собой любой содержащий ароматические углеводороды поток и предпочтительно содержит C₉- или C₁₀-ароматические углеводороды. Типичные сырьевые потоки содержат фракции продуктов риформинга (т.е. выходящего потока каталитического риформинга).

Типичные способы предусматривают фракционирование сырьевого потока для обеспечения фракции ароматических веществ. Как показано на Фиг. 1, фракцию ароматических веществ из сырьевого потока подвергают стадии метилирования для получения обогащенной метилированными ароматическими углеводородами фракции. Согласно варианту осуществления настоящего изобретения фракцию ароматических веществ метилируют при помощи метанола в качестве донора метила. Стадия метилирования дает основу для увеличения выхода параксилола после последующей стадии переалкилирования. Обогащенную метилированными ароматическими углеводородами фракцию подвергают стадии переалкилирования с образованием параксилола (PX). Согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения обогащенную метилированными ароматическими углеводородами фракцию, которую используют на стадии переалкилирования, получают из фракции ароматических веществ, полученной в результате процесса риформинга. Согласно другим вариантам осуществления настоящего изобретения обогащенную метилированными ароматическими углеводородами фракцию, которую используют на стадии переалкилирования, получают метилированием фракции ароматических соединений сырьевого потока. Согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения на стадии переалкилирования используют, по меньшей мере, часть обогащенной метилированными ароматическими углеводородами фракции, полученной на стадии метилирования.

Согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения стадию метилирования проводят при температуре 420-600°C и давлении 10-100 фунтов/кв. дюйм. Согласно некоторым вариантам осуществления используют цеолитный катализатор, который выбирают из группы, состоящей из цеолитов Χ, Y и бета, морденита, силикоалюмофосфата, H-ZSM5, ZSM-5, ZSM-11, TS-1, Fe-силикалита, TNU-9 и HIM-5.

Способы согласно вариантам осуществления настоящего изобретения предусматривают в дополнение к обеспечению обогащенной метилированными ароматическими углеводородами фракции реакцию этой фракции в зоне реакции переалкилирования для обеспечения выходящего потока переалкилирования, содержащего C₈-ароматические углеводороды.

Согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения стадию переалкилирования проводят при температуре 300-600°C и давлении 100-500 фунтов/кв. дюйм. Согласно некоторым вариантам осуществления используют цеолитный катализатор, который выбирают из группы, состоящей из цеолитов Χ, Y и бета, морденита, силикоалюмофосфата, H-ZSM5, ZSM-5, ZSM-11, TS-1, Fe-силикалита, TNU-9 и HIM-5.

Согласно типичному способу риформинга, как указано на фиг. 2, фракцию ароматических соединений подвергают стадии переалкилирования (ПА). Согласно варианту осуществления настоящего изобретения исходное сырье для стадии переалкилирования представляет собой толуол (T) и C₉ плюс ароматические соединения (C₉A+). Согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения C₉-ароматические соединения, используемые на стадии переалкилирования, представляют собой триметилбензол (ТМВ). Согласно варианту осуществления настоящего изобретения продукты, образованные в результате стадии переалкилирования в типичном способе риформинга, представляют собой смесь C₈-ароматических соединений (изомеров ксилола) и бензол, находящиеся в приблизительном соотношении 1:3. Наличие бензола в смеси можно объяснить за счет недостатка метальных групп в типичном продукте риформинга процесса риформинга.

Как показано на Фиг. 3, добавление метальных групп в реакцию переалкилирования повышает выход C₈-ароматических соединений относительно бензола в выходящем потоке переалкилирования. Как показано на Фиг. 3, соотношение бензола к C₈-ароматическим соединениям (изомерам ксилола) в выходящем потоке переалкилирования составляет приблизительно 1:8. Согласно варианту осуществления, показанному на Фиг. 3, соотношение метальных групп к фенильным группам, присутствующим при реакции переалкилирования, составляет около 2:1. Следует отметить, что данное соотношение выше, чем соотношение метальных групп к фенильным группам 1,2:1, присутствующее в типичном показанном способе риформинга. Таким образом, согласно вариантам осуществления настоящего изобретения желательно иметь соотношение метальных групп к фенильным группам при реакции переалкилирования в диапазоне от 1,5:1 до 2,2:1. Согласно некоторым предпочтительным вариантам осуществления настоящего изобретения соотношение метальных групп к фенильным группам при реакции переалкилирования находится в диапазоне от 1,95:1 до 2,05:1.

Вариант осуществления настоящего изобретения направлен на способ получения ксилолов путем использования бензола, толуола и C₉ плюс ароматических соединений. Способ предусматривает метилирование бензола и толуола с получением смешанных ксилолов и тяжелых ароматических соединений в сочетании с переалкилированием имеющихся бензола, толуола и тяжелых ароматических соединений, причем, по меньшей мере, часть тяжелых ароматических соединений на стадии переалкилирования приходит со стадии метилирования.

Иллюстративный неограничивающий вариант осуществления настоящего изобретения, который можно осуществить в контексте различных комплексных способов в общей установке для производства ароматических углеводородов для получения параксилола в дополнение к другим продуктам, показан на Фиг. 4. Согласно данному варианту осуществления фракцию ароматических соединений в выходящем потоке реактора из сырьевого потока подвергают стадии метилирования для получения обогащенной метилированными ароматическими углеводородами фракции. В частности, толуол (Т) в выходящем потоке реактора подвергают метилированию. Согласно некоторым вариантам осуществления стадию метилирования проводят при помощи метанола. Процесс метилирования дает смесь C₈-ароматических соединений, таких как ксилолы и C₉ плюс ароматические соединения. C₉ плюс ароматические соединения переносят в установку переалкилирования, где проводят стадию переалкилирования. Соотношение бензола к C₈-ароматическим соединениям (изомерам ксилола) в выходящем потоке переалкилирования составляет приблизительно 1:8.

Поскольку предпочтительное молярное соотношение метальной группы и фенильной группы составляет 2 для получения ксилолов, установка переалкилирования работает с молярным соотношением метальной группы к фенильной группе около 2. Согласно некоторым вариантам осуществления в установке переалкилирования молярное соотношение метальной группы к фенильной группе находится в диапазоне от 1,5 до 2,2. Согласно другим вариантам осуществления молярное соотношение метальной группы к фенильной группе находится в диапазоне от 1,95 до 2,05. Согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения часть бензола и толуола из выходящего потока реактора переносят на стадию метилирования. Согласно другим вариантам осуществления весь бензол и толуол из выходящего потока реактора переносят на стадию метилирования.

Согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения на стадии метилирования бензол и толуол совместно подают в один реактор или отдельно подают в различные реакторы. Согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения часть бензола и толуола в выходящем потоке реактора переносят на стадию метилирования. Согласно другим вариантам осуществления весь бензол и толуол в выходящем потоке реактора переносят на стадию метилирования. Согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения для выполнения молярного соотношения метальной группы к фенильной группе 1,5-2,2 на стадии переалкилирования часть бензола и/или толуола со стадии метилирования переносят на стадию переалкилирования. Согласно другим вариантам осуществления настоящего изобретения для выполнения молярного соотношения метальной группы к фенильной группе 1,95-2,05 на стадии переалкилирования часть бензола и/или толуола со стадии метилирования переносят на стадию переалкилирования.

Согласно варианту осуществления настоящего изобретения выходящие потоки со стадии метилирования и стадии переалкилирования разделяют на одном и том же участке разделения. Согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения бензол и толуол или перемешанные, или отдельно переносят на стадию метилирования и стадию переалкилирования.

На Фиг. 5 показан способ получения ксилолов согласно варианту осуществления настоящего изобретения. Как показано на Фиг. 5, бензол и толуол из выходящего потока реактора подвергают стадии метилирования. Согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения метилирование проводят при помощи метанола. На стадии метилирования получается смесь ксилолов. На стадии переалкилирования C₉ плюс ароматические соединения из выходящего потока реактора или такие, полученные со стадии метилирования, подвергают переалкилированию при соотношении метил/фенил приблизительно 2. Продукты, полученные в результате стадии переалкилирования, представляют собой смесь ксилолов. Следует отметить, что в смеси продуктов обнаруживают бензол в незначительном количестве или не обнаруживают вообще.

На Фиг. 6 показан способ получения ксилолов согласно варианту осуществления настоящего изобретения. Как показано на Фиг. 5, толуол из выходящего потока реактора подвергают стадии метилирования. Согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения метилирование проводят при помощи метанола. На стадии метилирования получают смесь ксилолов. На стадии переалкилирования C₉ плюс ароматические соединения из выходящего потока реактора или такие, полученные на стадии метилирования, подвергают переалкилированию при соотношении метил/фенил приблизительно 1,7. Продукты, полученные в результате стадии переалкилирования, представляют собой смесь ксилолов. Следует отметить, что в смеси продуктов обнаруживают бензол в незначительном количестве или не обнаруживают вообще.

Общие аспекты настоящего изобретения относятся к способам получения C₈-ароматических углеводородов, предусматривающим реакцию метилированного ароматического углеводорода в реакции переалкилирования с обеспечением выходящего потока переалкилирования, содержащего C₈-ароматические углеводороды. Преимущественно метилированный ароматический углеводород находится в обогащенной метилированными ароматическими углеводородами фракции в зоне реакции переалкилирования. Специалисты в данной области техники со знаниями, полученными из настоящего раскрытия, оценят, что различные изменения можно сделать в этих способах производства C₈-ароматических углеводородов без отклонения от объема настоящего изобретения. Механизмы, используемые для пояснения теоретических или наблюдаемых явлений или результатов, следует толковать только как иллюстративные, а не ограничивающие каким-либо образом объем приложенной формулы изобретения.

Изобретение относится к способу получения смеси бензола и С₈-ароматических соединений. Способ предусматривает: обеспечение сырьевого потока, содержащего бензол, толуол, С₈-ароматические соединения и С₉-ароматические углеводороды; выделение из сырьевого потока первой фракции, содержащей С₈-ароматические соединения, сырья для метилирования, содержащего толуол и не содержащего бензол, и сырья для переалкилирования, содержащего бензол и С₉-ароматические углеводороды; подачу сырья для метилирования на реакцию метилирования для получения смеси С₈- и С₉₊ ароматических соединений; подачу сырья для переалкилирования и С₉₊ ароматических соединений, полученных из реакции метилирования, на реакцию переалкилирования для конверсии С₉-ароматических углеводородов и С₉₊ ароматических соединений из реакции метилирования в C₈-ароматические соединения; и перенос фракции бензола и толуола, полученных из реакции метилирования, в реакцию переалкилирования для поддержания в реакции переалкилирования молярного соотношения метильной группы к фенильной группе в диапазоне 1,5-2,2. Данный комплексный способ максимизирует получение ксилолов и уменьшает или минимизирует выход бензола. 4 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Способ получения смеси бензола и С₈-ароматических соединений, предусматривающий:

обеспечение сырьевого потока, содержащего бензол, толуол, С₈-ароматические соединения и С₉-ароматические углеводороды;

выделение из сырьевого потока первой фракции, содержащей С₈-ароматические соединения, сырья для метилирования, содержащего толуол и не содержащего бензол, и сырья для переалкилирования, содержащего бензол и С₉-ароматические углеводороды;

подачу сырья для метилирования на реакцию метилирования для получения смеси С₈- и С₉₊ ароматических соединений;

подачу сырья для переалкилирования и С₉₊ ароматических соединений, полученных из реакции метилирования, на реакцию переалкилирования для конверсии С₉-ароматических углеводородов и С₉₊ ароматических соединений из реакции метилирования в C₈-ароматические соединения; и

перенос фракции бензола и толуола, полученных из реакции метилирования, в реакцию переалкилирования для поддержания в реакции переалкилирования молярного соотношения метильной группы к фенильной группе в диапазоне 1,5-2,2.

2. Способ по п. 1, в котором в реакции переалкилирования весь бензол и толуол в выходящем потоке каталитического реформинга переносят на стадию переалкилирования.

3. Способ по п. 1, в котором в реакции метилирования бензол и толуол совместно подают в один реактор.

4. Способ по п. 1, в котором в реакции метилирования бензол и толуол отдельно подают в различные реакторы.

5. Способ по п. 1, в котором выходящие потоки из реакции метилирования и реакции переалкилирования разделяют на одном участке разделения.