[發明專利]芳烴烷基化方法及其所用液固循環流化床設備

無效

• 申請號: 94105710.0
• 申請日: 1994-05-24
• 公開（公告）號: CN1043036C
• 公開（公告）日: 1999-04-21
• 發明（設計）人: 金涌;梁五更;汪展文;俞芷青;閔恩澤;何鳴元;達志堅
• 申請（專利權）人: 中國石油化工總公司;清華大學;中國石油化工總公司石油化工科學研究院
• 主分類號: C07C2/66
• 分類號: C07C2/66;B01J8/26
• 代理公司: 石油化工科學研究院專利事務所
• 代理人: 鄧頤

本發明是關于烷基化工藝及該工藝過程中所使用的液固循環流化床，更具體地說，是關于以固體酸為催化劑的芳烴或其衍生物的烷基化工藝及該工藝過程中所使用的液固循環流化床連續反應-再生設備。

烷基化是石油化工工業中重要的反應之一，例如，苯與丙烯進行烷基化反應所得的產物是制取苯酚和丙酮的原料；異丁烷和低碳烯烴進行烷基化反應可制得高辛烷值的調和汽油組分；苯與十至十八碳烯進行烷基化反應可制得表面活性劑。早期開發成功的烷基化催化劑為液體的強酸性催化劑，如氫氟酸、硫酸、磷酸、氯化鋁、氯化鋅等，由于這類催化劑在工業使用中帶來了產物中催化劑的分離、度酸的處理、設備的腐蝕、劇毒物質對人體的危害等一系列問題，因而人們轉向考慮用固體酸代替液體酸作為烷基化催化劑。

烷基化過程涉及到的固體酸催化劑有：HX、HY、ZSM-5、USY和REHY等沸石分子篩，含鹵素的陽離子交換樹脂，含鹵素的固體超強酸，SO₄^-/M_xO_y型固體超強酸，SO₄^-/復合氧化物型固體超強酸等。但使用這類固體酸催化劑隨之帶來的問題是：在烷基化反應過程中由于烯烴的聚合致使催化劑顆粒表面不可避免地出現積炭結焦，進而導致催化劑活性下降，特別是活性較高的催化劑更易在使用中出現活性急劇下降的現象。也就是說，如不采取必要的措施，固體酸催化劑只能在表面積炭的狀況下低活性地運轉。人們雖然試圖用諸如在催化劑中引入Ⅷ族元素、稀土元素等方法來抑制積炭、延長催化劑的使用周期，但效果不明顯。

解決問題的另一途徑即從工藝著手，對積炭的催化劑采取及時的再生措施。為了適應這一反應-再生交替進行的工藝需要，開發與之相匹配的工藝裝置成為當前固體酸烷基化反應研究的重點(Vora,B.V.et?a1.,Tenside?Surf.Det.,28(4),287～294,1991)。據報導，固定床反應器及攪拌釜式反應器已應用于這一反應-再生過程。

在固定床反應器中，當新鮮催化劑的活性在反應過程中下降到一定程度后即將其切換轉入再生過程。再生是在原反應器內進行的，當再生介質與待生催化劑接觸、脫除積炭等有害物質后，再將再生過程切換為反應過程。如此循環交替實現反應-再生的“連續”進行，該中試規模的工藝過程已為美國UOP公司提出(USP5,012,021)。但由于要考慮到兩過程間的間隔過程以及必需的備用反應器，因此整個反應-再生體系需由3～4個或更多個反應器組成。

采用攪拌釜式反應器時的情況與固定床反應器相似：新鮮催化劑顆粒在攪拌釜內與原料液接觸進行液固催化反應，當催化劑活性降至一定程度后將反應原料與產品的混合液排出釜外，向反應釜內注入催化劑的再生淋洗液，釜中進行再生過程，催化劑再生后再切換成反應過程，通過這樣的反復輪流切換完成反應-再生的交替過程。

總之，無論是在固定床反應器中還是在釜式反應器中進行的反應-再生過程實際上都是在間歇式的狀況下進行的，其反應周期取決于催化劑的失活速率。對于易失活的催化劑而言，頻繁的交替切換顯然存在下述缺點：操作繁瑣；設備投資量大；原料液與再生液在切換時的不必要損耗；間歇操作的低生產效率，而最為突出的缺點是整個反應都是在催化劑的活性逐漸降低的狀態下，甚至是在始終低活性的狀態下進行的。

本發明人進行的液固循環流化床的冷態試驗結果(化工學報，44(6),666～676,1993)表明上述液固非均相催化反應可以在循環流化床體系中連續進行，該項結果提供了操作過程的流動行為規律和流體力學參數，為本發明的實施提供了理論根據。

本發明的目的是提供一種使用固體酸催化劑的、實現反應-再生連續進行的、芳烴或其衍生物的烷基化工藝。

本發明的另一個目的是提供一種能確保烷基化過程在固體酸催化劑存在下高轉化率地連續進行的液固循環流化床設備。

本發明提供的烷基化工藝，如圖1所示，是反應物在一液固并流上行反應器[1]內與固體酸催化劑接觸，然后經旋流式液固分離器[2]將液固相分離，分離出的待生催化劑經沉降返洗塔[3]進入液固并流上行再生器[4]與和反應物芳烴或其衍生物為同一物質的再生液接觸，再經旋流式液固分離器[5]將液固相分離，分離出的催化劑經沉降返洗塔[6]返回反應器[1]，從而完成連續的反應-再生過程。