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
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.