加氢烷基化催化剂的活化和使用方法

著录项
  • CN201310477160.0
  • 20131014
  • CN103721740A
  • 20140416
  • 埃克森美孚化学专利公司
  • G·奇斯;C·L·贝克;陈诞仁;T·E·格林
  • B01J29/76
  • B01J29/76 B01J37/18 C07C13/28 C07C5/11 C07C27/00 C07C39/04 C07C37/08 C07C49/403 C07C45/53

  • 美国得克萨斯
  • 美国(US)
  • 20121012 US61/712980
  • 中国国际贸易促进委员会专利商标事务所
  • 夏正东
摘要
在活化加氢烷基化催化剂的方法中,在小于50℃/小时的加热速率下,在氢气存在下,加热含固体酸组分和氢化金属化合物的催化剂前体到范围为100℃-260℃的活化温度;然后用氢气处理加热过的催化剂前体,其持续时间将至少一部分金属化合物还原成元素形式。
权利要求

1.将加氢烷基化催化剂活化的方法,该方法包括:

(a)提供含固体酸组分和氢化金属化合物的加氢烷基化催化剂前 体;

(b)在氢气存在下,在小于50℃/小时的加热速率下加热催化剂前 体到范围为100℃-260℃的活化温度;和

(c)在从比活化温度低50℃至活化温度的温度范围内,用氢气处 理加热过的催化剂前体,其持续时间将至少一部分金属化合物还原成 元素形式。

2.权利要求1的方法,其中加热速率小于30℃/小时。

3.权利要求1或2的方法,其中加热速率范围为1℃/小时-10℃/ 小时。

4.权利要求1或2的方法,其中活化温度范围为100℃-240℃。

5.权利要求1或2的方法,其中在步骤(b)和(c)期间,以小于250 小时 -1的GHSV供应氢气。

6.权利要求1或2的方法,其中在范围为10kPa-10,000kPa的 氢气分压下进行处理步骤(c)。

7.权利要求1或2的方法,其中步骤(c)中的持续时间范围为0.5 小时-24小时。

8.权利要求1或2的方法,其中氢化金属包括Re,Fe,Ru,Os, Co,Rh,Ir,Ni,Pd和Pt中的至少一种。

9.生产环烷基芳族化合物的方法,该方法包括:

在加氢烷基化反应器中,在有效地将至少一部分芳族化合物转化 成环烷基芳族化合物的加氢烷基化条件下,使芳族化合物和氢气与使 用根据权利要求1-8任一项的方法制备的催化剂接触。

10.生产苯酚和/或环己酮的方法,该方法包括:

(a1)提供含固体酸组分和氢化金属化合物的加氢烷基化催化剂前 体;

(a2)在小于50℃/小时的加热速率下,在氢气存在下,加热该催 化剂前体到范围为100℃-260℃的活化温度;

(a3)在从比活化温度低50℃至活化温度的温度范围内,用氢气处 理加热过的催化剂前体,其持续时间将至少一部分金属化合物还原成 元素形式;

(a)在加氢烷基化反应器中,在有效地将至少一部分苯转化成环己 基苯的加氢烷基化条件下,使苯和氢气与通过含步骤(a1)-(a3)的方法 制备的催化剂接触;

(b)氧化在步骤(a)中生产的至少一部分环己基苯,生产氢过氧化 环己基苯;和

(c)裂解在步骤(b)中生产的至少一部分氢过氧化环己基苯,生产 苯酚和环己酮。

11.权利要求10的方法,其中步骤(a2)中的加热速率小于30℃/ 小时。

12.权利要求10或11的方法,其中步骤(a2)中的加热速率范围为 1℃/小时-10℃/小时。

13.权利要求10或11的方法,其中活化温度范围为100℃-240℃。

14.权利要求10或11的方法,其中在步骤(a2)和(a3)过程中以小 于250小时 -1的GHSV供应氢气。

15.权利要求10或11的方法,其中步骤(a3)中的持续时间为0.5 小时-24小时。

说明书

加氢烷基化催化剂的活化和使用方法

技术领域

本发明涉及加氢烷基化催化剂的活化,和涉及在生产环烷基芳族 化合物,尤其环己基苯中使用该活化催化剂的方法。

背景技术

生产环烷基芳族化合物,例如环己基苯是商业上重要的方法,因 为后者可用作溶剂和化学中间体,例如苯酚和环己酮的来源,而苯酚 和环己酮是生产例如酚树脂,双酚A,ε-己内酰胺,己二酸和增塑剂 的重要中间体。

生产环烷基芳族化合物,例如环己基苯的一种方法牵涉在双官能 催化剂上催化加氢烷基化芳族化合物,例如苯。该双官能催化剂可包 括烷基化组分,其包含固体酸,例如分子筛或无定形二氧化硅-氧化铝, 或任何合适的固体酸,和氢化组分,例如第8-10族金属。可通过用相 关的第8-10族金属的水溶性盐的溶液浸渍,将该氢化组分引入到催化 剂内。该催化剂也可包括促进剂,例如碱金属或碱土金属,第3族或 第4族金属,Zn,Sn,Re,卤素等。然后在空气中,典型地在250℃ -550℃的温度下,干燥并煅烧浸渍过的催化剂。为了使催化剂变为其 活性形式,然后在氢气存在下加热该催化剂,主要还原该氢化组分成 其活性金属形式。这一活化方法也可起到除去吸附的水的作用,所述 吸附的水会抑制烷基化反应。

在例如美国专利No.3,760,017中公开了这一方法的一个实例,其 公开了使用双官能催化剂,将苯催化加氢烷基化成环己基苯,接着通 过空气氧化和酸分解,将环己基苯转化成环己酮和苯酚的方法。该双 官能催化剂包括选自钴,镍和钯中的周期表第8-10族的金属和酸性氧 化物载体,所述酸性氧化物载体基本上由约5-60wt%结晶沸石,例如 沸石Y,和约95-40wt%二氧化硅-氧化铝裂解催化剂的实质上不含碱金 属的混合物组成。通过用所需的氢化金属溶液浸渍该载体,接着在氧 化氛围中煅烧,将氢化组分转化成氧化物形式,从而生产该双官能催 化剂。然后通过与氢气在400°F-1200°F(204℃-649℃)的温度下接触, 还原该催化剂。

在美国专利No6,037,513中描述了催化加氢烷基化苯的进一步的 方法,其中双官能催化剂包括具有烷基化活性和含在12.4±0.25,6.9 ±0.15,3.57±0.07和3.42±0.07埃处的d-间距最大值的X-射线衍 射图案的结晶无机氧化物材料与选自钯,钌,镍和钴中的氢化金属。 在实施例中,通过用金属盐的水溶液浸渍结晶的无机氧化物材料,然 后在300℃和1atm压力下,用50cc/min的流动氢气处理该浸渍过 的氧化物材料2小时,生产该催化剂。尽管没有在′513专利中描述, 但通过还原金属盐成其元素形式,这一氢气处理活化了催化剂。

在WO2012/050751中,在低于250℃的温度下,例如在范围为 0-200℃的温度下,进行催化剂的氢气活化方法。发现降低活化温度会 增加催化剂对环己基苯的选择性。在实施例中,通过用氯化钯的水溶 液浸渍结合(bound)的结晶无机氧化物材料,然后在加氢烷基化反应器 内,采用47-80微升/分钟的苯流速和15-25sccm的氢气,活化浸渍 过的氧化物材料,同时在1℃/min下使反应器的温度缓升到145℃, 从而生产催化剂。在一些情况下,在氢气活化以前进行干燥步骤,其 中在低于200℃的温度下,在干燥气体,例如氮气下,加热催化剂, 将催化剂中的水含量下降到小于15wt%,例如1wt%-12wt%。

发明概述

根据本发明,已发现,通常可在没有减少最终催化剂的活性或选 择性的情况下,在活化工艺过程中,通过低加热速率和低的最终温度 的组合,简化加氢烷基化催化剂,例如在美国专利No.6,037,513中公 开的那些的活化。特别地,通过在流动的氢气存在下,在缓慢地加热 或者小于50℃/小时的升温速率下,加热起始催化剂到范围为100℃ -260℃的活化温度和然后在流动的氢气中,将该催化剂保持在等于或 接近这一活化温度下充足的时间段,例如12小时,从而实现活化。尽 管该方法没有被充分地理解,但认为缓慢的加热速率会减少活化过程 中从催化剂中释放水的速率,认为这依次会提高活化过程。另外,由 于可通过活化气体实现催化剂的加热,因此,减少催化剂的加热速率 使得活化过程中氢气的流速下降,这会减少在启动时要求的气体处理 容量和气体处理成本。

在第一方面中,本发明在于将加氢烷基化催化剂活化的方法,该 方法包括:

(a)提供含固体酸组分和氢化金属化合物的加氢烷基化催化剂前 体;

(b)在氢气存在下,在小于50℃/小时的加热速率下加热催化剂前 体到范围为100℃-260℃的活化温度;和

(c)在从比活化温度低50℃至活化温度的温度范围内,用氢气处 理加热过的催化剂前体,其持续时间将至少一部分金属化合物还原成 元素形式。

在第二方面中,本发明在于生产环烷基芳族化合物的方法,该方 法包括:在加氢烷基化反应器中,在有效地将至少一部分芳族化合物 转化成环烷基芳族化合物的加氢烷基化条件下,使芳族化合物和氢气 与使用根据第一方面的方法制备的催化剂接触。

在一些实施方案中,步骤(b)中的加热速率小于30℃/小时,例如 小于20℃/小时,例如为1-10℃/小时。

在一些实施方案中,活化温度小于或等于240℃,例如范围为 100℃-240℃。

在一些实施方案中,在步骤(b)和(c)过程中,以小于1000小时-1, 例如小于800,600,500,400,300,250,200,或甚至150小时-1的气体时空速度(GHSV)供应氢气。

在一些实施方案中,在范围为约0.1巴-约100巴(10kPa-约 10,000kPa),例如范围为约1巴-约20巴(100kPa-约2,000kPa) 的氢气分压下进行处理步骤(c)最多24小时的持续时间,例如约0.5- 约24小时。

在一个实施方案中,芳族化合物是苯和环烷基芳族化合物是环己 基苯。

在进一步的方面中,本发明在于生产苯酚和环己酮的方法,该方 法包括:

(a1)提供含固体酸组分和氢化金属化合物的加氢烷基化催化剂前 体;

(a2)在小于50℃/小时的加热速率下,在氢气存在下,加热该催 化剂前体到范围为100℃-260℃的活化温度;

(a3)在从比活化温度低50℃至活化温度的温度范围内,用氢气处 理加热过的催化剂前体,其持续时间将至少一部分金属化合物还原成 元素形式;

(a)在加氢烷基化反应器中,在有效地将至少一部分苯转化成环己 基苯的加氢烷基化条件下,使苯和氢气与通过含步骤(a1)-(a3)的方法 制备的催化剂接触;

(b)氧化在步骤(a)中生产的至少一部分环己基苯,生产氢过氧化 环己基苯;和

(c)裂解在步骤(b)中生产的至少一部分氢过氧化环己基苯,生产 苯酚和环己酮。

详细说明

在本发明的公开内容中,描述了含至少一个“步骤”的方法。应 当理解,每一步骤是可在该方法中以连续或间歇方式进行一次或多次 的活动或操作。除非相反地规定或者上下文另外清楚地表明,在有或 无与一个或更多个其他步骤重叠的情况下,在一种方法中单独的步骤 可以按照当它们被列举时的顺序按序进行,或者按照任何其他顺序进 行,这视情况而定。另外,对于相同或不同批次的材料来说,一个或 更多个或甚至所有步骤可以同时进行。例如,在连续法中,尽管相对 于仅仅喂入到该方法开始时的原材料,进行该方法的第一步骤,但可 同时相对于中间材料进行第二步骤,所述中间材料来自于在第一步骤 的早期处理喂入到该方法中的原材料。

除非另有说明,在本发明的公开内容中表示用量的所有数值要理 解为在所有情况下用术语“约”修饰。还应当理解,在本说明书和权 利要求中所使用的精确的数值构成了具体的实施方案。尝试确保实施 例中数据的精度。然而,应当理解,任何测量的数据固有地包含一定 程度的误差,这是进行测量所使用的技术和设备的局限性导致的。

本文所使用的不定冠词“一个”或“一种”(“a”或“an”)应当 是指“至少一个(种)”,除非另外相反地规定或者上下文另外清楚地 表明。因此,使用“一种加氢烷基化催化剂”的实施方案包括其中使 用一种,两种或更多种这样的催化剂的实施方案,除非另外相反地规 定或者上下文另外清楚地表明使用仅仅一种加氢烷基化催化剂。同样, “一种氢化金属”应当解释为包括一种,两种或更多种这样的金属, 除非上下文规定或表明是指仅仅一种具体的金属。

本文所使用的“wt%”是指重量百分数,“vol%”是指体积百分数, “mol%”是指摩尔百分数,“ppm”是指份数/百万份,和“ppm wt”, “wt ppm”和“wppm”可互换使用,是指以重量为基础的份数/百万份。 本文所使用的所有“ppm”是以重量计的ppm,除非另外规定。本文的 所有浓度以所讨论的组合物的总重量为基础表达。本文表达的所有范 围应当包括两个端点作为两个具体的实施方案,除非相反地规定或表 明。

本文所使用的“活化温度”是在活化工艺过程中催化剂前体暴露 于其下的最高温度(Tmax)。术语“大致活化温度”是指从Tmax-50℃ 至Tmax的范围内的温度。

本文描述了活化在加氢烷基化苯和取代苯,尤其烷基取代的苯, 例如乙基苯,甲苯和二甲苯以生产环烷基芳族化合物中有用的催化剂 的方法。在一个实施方案中,在加氢烷基化苯中使用经活化的催化剂, 生产环己基苯,然后可氧化环己基苯,生产氢过氧化环己基苯,氢过 氧化环己基苯本身被裂解,生产苯酚和环己酮。随后的说明因此集中 在这种整合工艺上。

加氢烷基化催化剂的制备与活化

在本发明的方法中使用的加氢烷基化催化剂是双官能催化剂,它 包括固体酸组分和氢化金属成分(hydrogenating metal function), 任选地以及无定形无机氧化物载体组分。

用于该催化剂的合适的固体酸组分包括混合金属氧化物,例如钨 酸化氧化锆,和分子筛,例如沸石β,沸石X,沸石Y,丝光沸石和 MWW骨架类型的沸石(参见"Atlas of Zeolite Framework Types",第 5版,2001)。MWW骨架类型的分子筛包括MCM-22(公开于美国专利 No.4,954,325中),PSH-3(公开于美国专利No.4,439,409中), SSZ-25(公开于美国专利No.4,826,667中),ERB-1(公开于欧洲专利 No.0293032中),ITQ-1(公开于美国专利No.6,077,498中),ITQ-2(公 开于国际专利公布No.WO97/17290中),MCM-36(公开于美国专利 No.5,250,277中),MCM-49(公开于美国专利No.5,236,575中), MCM-56(公开于美国专利No.5,362,697中),UZM-8(公开于美国专利 No.6,756,030中),及其混合物。在一个实际的实施方案中,MWW骨架 类型的分子筛选自MCM-22和MCM-49。

可在加氢烷基化催化剂中使用任何已知的氢化金属成分,但合适 的金属包括钯,铂,钌,铁,铼,铑,锇,铱,镍,锌,锡和钴,其 中钯是尤其有利的。在一些实施方案中,在催化剂中存在的氢化金属 成分的用量范围为催化剂的约0.01wt%-约10wt%,例如范围为约 0.05wt%-约5wt%。在其中催化剂中的固体酸组分是硅铝酸盐分子筛 的一个实施方案中,在分子筛内的铝与氢化金属的摩尔比范围为约 1.5-约1500,例如范围为约30-约750,或范围为75-750,例如范围 为约30-约300。

可例如通过浸渍或离子交换,将氢化金属直接承载在固体酸组分 上,或者可将其承载在无定形无机氧化物组分上,或承载在这二者上。 在一个实施方案中,至少50wt%,例如至少75wt%,或基本上所有的 氢化金属被承载在独立于固体酸组分但与固体酸组分复合的无定形无 机氧化物载体组分上。与其中将氢化金属成分直接承载在固体酸组分 上的相当催化剂相比,通过在无定形无机氧化物载体上承载氢化金属, 在加氢烷基化反应中,催化剂的活性及其对环己基苯,二环己基苯和 三环己基苯的选择性增加。

在这一复合加氢烷基化催化剂中所使用的无定形无机氧化物载体 没有狭窄地定义,条件是在加氢烷基化反应条件下,它是稳定的且呈 惰性。合适的无机氧化物包括元素周期表中第2,3,4,5,13和14 族的氧化物。合适且广泛可获得的无定形无机氧化物的实例包括例如 氧化铝,二氧化硅,二氧化硅-氧化铝,氧化钛,和/或氧化锆等。本 文所使用的元素周期表的编号方案公开于Chemical and Engineering  News,63(5),27(1985)中。

当在无机氧化物载体上沉积氢化金属时,在使含金属的无机氧化 物与所述固体酸组分复合之前,这方便地通过用所需金属的盐的溶液 浸渍来进行。在一些实施方案中,通过共-造粒,或者通过共挤出生产 催化剂复合材料,在所述共-造粒中,固体酸组分和含金属的无机氧化 物的混合物在高压(例如,约350kPa-约350,000kPa)下形成为粒料, 在所述共-挤出中,将固体酸组分和含金属的无机氧化物的淤浆,任选 地与单独的粘结剂强制通过模头。视需要,可随后在所得催化剂复合 材料上沉积额外的氢化金属。

在一些其他的实施方案中,将结晶的固体酸首先与作为粘结剂的 无定形氧化物一起挤出,然后将金属浸渍在挤出物内。在这一情况下, 可调节浸渍条件以便金属优先与挤出物中的无定形氧化物组分缔合。

合适的粘结剂材料包括合成或天然存在的物质以及无机材料,例 如粘土,二氧化硅和/或金属氧化物。后者可以是或者天然存在的或者 为含二氧化硅和金属氧化物的胶状沉淀或凝胶。可用作粘结剂的天然 存在的粘土包括蒙脱土和高岭土族的那些,所述族包括次膨润土 (subbentonite)和通常称为Dixie,McNamee,Georgia和Florida粘 土的高岭土,或者其中主要的矿物成分是多水高岭石,高岭石,地开 石,珍珠陶土或蠕陶土的其他物质。可使用在最初开采的原始状态下 的这些粘土或者对这些粘土最初进行过煅烧,酸处理或化学改性。合 适的金属氧化物粘结剂包括二氧化硅,氧化铝,氧化锆,氧化钛,二 氧化硅-氧化铝,二氧化硅-氧化镁,二氧化硅-氧化锆,二氧化硅-氧 化钍,二氧化硅-氧化铍,二氧化硅-氧化钛,以及三元组合物,例如 二氧化硅-氧化铝-氧化钍,二氧化硅-氧化铝-氧化锆,二氧化硅-氧化 铝-氧化镁,和二氧化硅-氧化镁-氧化锆。

就在将氢化金属成分掺入到分子筛/无机氧化物复合材料内之后, 氢化金属通常为氧化形式和因此,在被用于加氢烷基化工艺之前,必 须活化所获得的催化剂前体以将至少一些金属转化成其零-价元素状 态。在一些实施方案中,在与随后的加氢烷基化步骤所使用的相同反 应器内,通过在氢气存在下加热催化剂前体而进行活化工艺。然而, 视需要,可在一个或更多个独立的反应器内进行活化,和随后将活化 的催化剂转移到加氢烷基化反应器中。

在温度缓升(ramping)步骤过程中和在大致以上定义的活化温度, Tmax周围的温度保持步骤过程中,进行活化。活化温度范围可以是从 较低温度Tl℃至较高温度Th℃,其中Tl可以是例如,100,110, 120,130,140,150,160,170,180,190,200,210;和Th可以 是例如,160,170,180,190,200,210,220,230,240,250和 260,只要Tl<Th即可。在氢气存在下,在小于50℃/小时,例如小于 30℃/小时,例如小于20℃/小时,例如范围为1-10℃/小时的加热速 率下,从某一起始的较低温度,在一些实施方案中,从环境温度(约 25℃)加热催化剂前体到目标的活化温度。

在含流动的氢气的气体存在下,进行活化(温度的缓升和在等于或 大致目标活化温度下加热这两种情况),所述含流动的氢气的气体有利 地流经待活化的催化剂床。尽管可采用较高的原料速率,但氢气原料 的流速(除了在活化气体内存在的其他气体)有利地小于1000小时-1, 或小于800,600,500,400,300,250,200,或甚至150小时-1的 GHSV,同时在活化气体原料内的氢气分压高于0.1巴(10kPa),或0.2 巴(20kPa),或0.5巴(50kPa),或0.8巴(80kPa),或1.0巴(100 kPa),或3巴(300kPa),或5巴(500kPa),或10巴(1,000kPa), 或15巴(1,500kPa),或20巴(2,000kPa)。在一些实施方案中,氢 气的分压范围为约0.1巴-约100巴(约10kPa-10,000kPa)。

活化气体可以是基本上纯的氢气或者可用在活化条件下呈惰性的 气体,例如氮气或甲烷稀释氢气,从而原料气体的总压力可以高于以 上所述的原料氢气的分压。使用惰性气体稀释剂可以在如下方面是有 利的:原料气体的成本可以较低和/或因为活化气体的热能可以较高, 从而有助于加热催化剂床(若通过预热活化气体来传递热量的话)。有 利地,在加氢烷基化反应器内将催化剂活化,和根据本发明公开的方 法,在催化剂活化过程中施加的总压力等于或低于在加氢烷基化工艺 中所使用的压力。因此,在一些实施方案中,在活化过程中的总反应 器压力等于或低于100巴(10,000kPa),或50巴(5,000kPa),或25 巴(2,500kPa),或20巴(2,000kPa),或15巴(1,500kPa),或甚 至低于10巴(1,000kPa)。

在流动的含氢气的气体中,将催化剂前体保持在大致活化温度处, 其持续时间范围从D1小时到D2小时,该持续时间足以将氢化金属组 分还原成元素形式。该持续时间包括下述时间:(i)催化剂前体从 Tmax-50℃至Tmax的起始加热所要求的时间;(ii)在达到Tmax之后, 催化剂前体的温度保持在从Tmax-50℃至Tmax范围内的时间。应当注 意,在温度保持步骤过程中一定的温度波动是允许的。D1的非限定性 实例可以是0.5,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,12,14,16,18, 20;和D2的非限定性实例可以是5,6,7,8,9,10,12,14,16, 18,20,24,28,32,36,40,44和48;只要D1<D2即可。较低的温 度倾向于要求较长的保持时间,这是因为活化较慢导致的。在一些实 施方案中在260℃的最大活化下,0.5-24小时的保持时间可能是足够 的,而在200℃的最大活化温度下,可能需要较长的保持时间,例如 范围从Htl小时到Hth小时,其中Htl可以是例如,4,6,8,10,12, 14,16,18,20,22或24;和Hth可以是例如,12,14,16,18,20, 22,24,26,28,30,32,36,40,44或48,只要Htl<Hth即可。

在加热步骤(b)和处理步骤(c)过程中,H2与催化剂前体的接触导 致至少一部分金属化合物还原成金属的元素形式。在等于或大致活化 温度处的最高温度下,H2和金属化合物反应的反应速率通常最高。因 此,非常期望在其中温度保持在大致活化温度下的处理时间段的最后 处,大多数,例如至少80wt%,或至少90wt%,或至少95wt%,或 至少98wt%,或至少99wt%,或至少99.5wt%,或至少99.9wt%的 金属化合物被还原成元素形式。在其中金属化合物是PdCl2的情况下, 在活化过程中发生下述反应:

PdCl2+H2→Pd+2HCl。

在其中金属化合物是PtO2的情况下,在活化过程中发生下述反应:

PtO2+2H2→Pt+2H2O。

流动的活化气体将吹扫在还原反应中产生的HCl和H2O。因此,非 常期望活化气体基本上是干燥的,例如它可以含有浓度最多AA ppm 体积的H2O,其中在本发明公开内容的方法的各种实施方案中,AA可 以是500,400,300,200,100,80,60,50,40,20,10,或甚至 5。

在步骤(c)的最后,若在催化剂将于其内使用的反应器,例如由苯 和H2生产环己基苯所使用的加氢烷基化反应器中原位进行活化的话, 则可将活化的催化剂直接付诸使用。或者,可将活化的催化剂从活化 容器转移到反应器中。在任何一种情况下,非常期望最小化催化剂暴 露于氧化氛围,例如空气下,特别是在升高的温度下。为了达到这样 的程度,可在付诸使用之前,通过在反应器内部流动惰性或还原氛围, 例如含H2的氛围,含CH4的氛围,纯N2和类似物,来保护根据本发明 制备的原位活化的催化剂。若在付诸其打算的用途之前,一旦活化和/ 或储存时,需要将活化的催化剂冷却,则期望在还原或惰性氛围,例 如含H2的氛围,含CH4的氛围,纯N2和类似物存在下进行冷却和/或储 存。

加氢烷基化方法

在以上所述的活化工艺之后,可在所需的加氢烷基化反应中,使 用所得加氢烷基化催化剂,将芳族化合物转化成环烷基芳族化合物, 和在本文描述的特别实施方案中,根据下述反应,将苯转化成环己基 苯(CHB):

可在加氢烷基化步骤中使用任何可商购的苯原料,但所需地,苯 的纯度水平为至少80wt%,或至少85wt%,或至少90wt%,或至少 95wt%,或甚至至少99wt%。一般地,可在没有妨碍所需的化学转化 的情况下,用惰性组分,例如烷属烃稀释苯原料,但过量的稀释剂倾 向于增加工艺成本,和因此不是有利的。

类似地,尽管氢气的来源不是关键的,但可期望氢气的纯度为至 少70vol%或纯度为至少75vol%,或者纯度为至少80vol%,或者纯 度为至少85vol%,或者纯度为至少90vol%,或者纯度为至少95vol%, 或者纯度为至少99vol%。有利地,原料氢气含有小于50vol%的惰性 稀释剂,但也可使用具有较高惰性稀释剂浓度的氢气原料,以实现苯 原料的有意义转化。

在一些实施方案中,进入到加氢烷基化工艺中的全部原料含有小 于1000ppm,例如小于500ppm,例如小于100ppm的水。另外,进 入到加氢烷基化工艺中的全部原料应当基本上不含氮化合物和硫化合 物,即含有小于100ppm,例如小于10ppm,例如小于1ppm,例如 小于0.1ppm,例如小于0.01ppm,例如小于0.001ppm硫,和小于 10ppm,例如小于1ppm,例如小于0.1ppm,例如小于0.01ppm, 例如小于0.001ppm形式为含氮化合物的氮。对于本发明公开内容的 目的来说,氮气(N2)不被视为含氮化合物,因为在加氢烷基化反应中 N2具有惰性的性质。

可将氢气在宽范围的数值内供应到加氢烷基化步骤中,和在一些 实施方案中,其布局使得加氢烷基化原料中氢气与苯的摩尔比范围为 约0.15:1-约15:1,例如范围为约0.4:1-约4:1,例如范围为约0.4- 约0.9:1。有利地,原料内的氢气含量低于实现苯100%转化成环己烷 所需的含量,或者甚至低于实现苯100%转化成环己基苯所需的含量, 以增加加氢烷基化的选择性并降低温度失控的潜在风险。

除了苯和氢气以外,在加氢烷基化条件下基本上为惰性的稀释剂 可供应到加氢烷基化反应中。在一些实施方案中,稀释剂是烃,例如 直链烷属烃,支链烷属烃,和/或环烷烃,在该烃中所需的环烷基芳族 产物,在这一情况下,环己基苯可溶。有用的稀释剂的实例是癸烷和 环己烷。在一些实施方案中,环己烷是更优选的稀释剂,因为它是加 氢烷基化反应的不想要的副产物。

尽管没有狭窄地限制稀释剂的用量,但在一些实施方案中,在液 体加氢烷基化原料内存在的稀释剂小于原料的90wt%,或小于50wt%, 或小于25wt%,或小于10wt%,或小于5wt%,或小于1wt%。

可在宽范围的反应器构造,其中包括固定床,淤浆反应器,和/ 或催化蒸馏塔内进行加氢烷基化反应。另外,可在单一反应区内或者 在多个反应区内进行加氢烷基化反应,其中至少氢气分段引入到该反 应中。合适的反应温度范围为约100℃-约400℃,例如范围为约125℃ -约250℃,同时合适的反应压力范围为约100kPa-约7,000kPa(绝 对压力),例如范围为约500kPa-约5,000kPa(绝对压力)。

尽管使用通过本文描述的方法活化的MCM-22族沸石催化剂的加 氢烷基化反应对环己基苯具有高度的选择性,但来自加氢烷基化反应 的流出物含有一些二环己基苯副产物。取决于这种二环己基苯的含量, 可期望或者(a)用额外的苯烷基转移二环己基苯或者(b)使二环己基苯 脱烷基化,最大化所需的单烷基化物种的生产。

可在独立于加氢烷基化反应器的烷基转移反应器内,在合适的烷 基转移催化剂,例如MCM-22族分子筛,沸石β,MCM-68(参见美国专 利No.6,014,018),沸石Y和丝光沸石上,进行采用额外苯的烷基转 移。可在至少部分液相条件下进行烷基转移反应,其中所述液相条件 合适地包括约100℃-约300℃的温度,约800kPa-约3500kPa的压 力,基于全部原料约1小时-1-约10小时-1的重量时空速度,和约1:1- 约5:1的苯/二环己基苯重量比。

也可在独立于加氢烷基化反应器的反应器,例如反应性蒸馏单元 内,在约150℃-约500℃的温度和15psig-500psig(200kPa表压 到3550kPa表压)的压力下,在酸催化剂,例如铝硅酸盐,铝磷酸盐 -基材料,硅铝磷酸盐,无定形二氧化硅-氧化铝,酸性粘土,混合金 属氧化物(例如WOx/ZrO2),磷酸,硫酸化氧化锆及其混合物上,进行 脱烷基化或裂解。在一些实施方案中,酸催化剂包括FAU,AEL,AFI 和MWW族的至少一种铝硅酸盐,铝磷酸盐-基材料,或硅铝磷酸盐。与 烷基转移不同,可在不存在外加的苯的情况下,进行脱烷基化,尽管 可期望添加苯到脱烷基化反应中,以减少焦炭的形成。在这一情况下, 在进入到脱烷基化反应中的原料内苯与多-烷基化芳族化合物的重量 比范围可以是0-约0.9,例如,范围为约0.01-约0.5。类似地,尽管 可在不存在外加的氢气情况下进行脱烷基化反应,但可将氢气引入到 脱烷基化反应器中,以辅助焦炭的减少。合适的氢气添加速率使得在 进入到脱烷基化反应器中的全部原料内氢气与多烷基化的芳族化合物 的摩尔比范围为约0.01-约10。

加氢烷基化反应的另一种显著的副产物是环己烷。尽管可容易地 从加氢烷基化反应的流出物中通过蒸馏除去含环己烷和未反应的苯的 富含C6的物流,但由于苯和环己烷的沸点类似,因此富含C6的物流难 以通过简单蒸馏进一步分离。然而,一些或所有的富含C6的物流可被 循环到加氢烷基化反应器中,提供不仅一部分苯原料,而且一部分以 上提及的稀释剂。

在一些情况下,可期望供应一些富含C6的物流到脱氢反应区中, 在所述脱氢反应区中,富含C6的物流与脱氢催化剂在足以将富含C6的物流部分内的至少一部分环己烷转化成苯的脱氢条件下接触,其中 所述苯可再次被循环到加氢烷基化反应中。脱氢催化剂可包括(a)载 体;(b)氢化-脱氢组分和(c)无机促进剂。方便地,载体(a)选自二氧 化硅,硅酸盐,铝硅酸盐,氧化锆和碳纳米管,和所需地包括二氧化 硅。合适的氢化-脱氢组分(b)包括选自元素周期表中第6-10族的至少 一种金属,例如铂,钯及其化合物与混合物。在一些实施方案中,氢 化-脱氢组分以催化剂的约0.1wt%-约10wt%的用量范围存在。合适 的无机促进剂(c)包括选自元素周期表中第1族的至少一种金属或其 化合物,例如钾化合物。在一些实施方案中,促进剂以催化剂的约0.1- 约5wt%的用量范围存在。合适的脱氢条件包括约250℃-约500℃的 温度,约大气压至约500psig(100kPa-3550kPa)的绝对压力,约 0.2小时-1-50小时-1的重量时空速度,和约0-约20的氢气与烃原料的 摩尔比。

加氢烷基化反应中的其他不利的杂质是联环己烷 (bicyclohexyl)(BCH)和甲基环戊基苯(MCPB)异构体,由于它们的沸点 类似,因此难以从所需的环己基苯中通过蒸馏分离。而且,尽管在随 后的氧化/裂解步骤中,1,2-甲基环戊基苯(2-MCPB)和1,3-甲基环戊 基苯(3-MCPB)容易地转化成苯酚和甲基环戊酮(它们是有价值的产 品),但1,1-甲基环戊基苯(1-MCPB)对氧化步骤基本上呈惰性,和因 此,如果不除去的话,将在C12物流内累积。类似地,联环己烷(BCH) 可导致下游的分离问题。因此,可在从产物中除去至少1,1-甲基环戊 基苯和/或联环己烷的条件下,用催化剂处理至少一部分加氢烷基化反 应产物。该催化剂可以是酸催化剂,例如铝硅酸盐沸石,和特别地八 面沸石,和在约100℃-约350℃,例如约130℃-约250℃的温度下进 行处理约0.1-约3小时,例如约0.1-约1小时的持续时间。认为催化 处理将1,1-甲基环戊基苯异构化成可更加容易氧化的1,2-甲基环戊 基苯(2-MCPB)和1,3-甲基环戊基苯(3-MCPB)。认为根据下述反应,联 环己烷与加氢烷基化反应产物内存在的苯反应,产生环己烷,和更加 所需的环己基苯:

可在加氢烷基化反应的直接产物上或者在为分离C6和/或重质馏 分的加氢烷基化反应产物蒸馏之后,进行催化处理。

可通过常规方法,从反应流出物中分离环己基苯产物,所述环己 基苯产物来自加氢烷基化反应和以上讨论的除去杂质的任何下游反 应。在优选的实施方案中,在其中环己基苯是苯酚生产的中间体产物 的情况下,将环己基苯喂入到以下更加详细地描述的氧化反应中。

环己基苯的氧化

为了将环己基苯转化成苯酚,最初将环己基苯氧化成相应的氢过 氧化物。这通过使环己基苯与含氧的气体,例如空气和空气的各种衍 生物接触来实现。例如,可以使用压缩并过滤过以除去粒状物的空气, 压缩并冷却以冷凝并除去水的空气,或者经过空气的膜富集,空气的 深冷分离或者其他方方便的方式,富含氧气高于空气中自然的约21 mol%氧气的空气。

在催化剂存在下进行氧化。合适的氧化催化剂包括美国专利 No.6,720,462中描述的N-羟基取代的环酰亚胺,对于这一目的来说, 在此通过参考将其引入。例如,可使用N-羟基邻苯二甲酰亚胺(NHPI), 4-氨基-N-羟基邻苯二甲酰亚胺,3-氨基-N-羟基邻苯二甲酰亚胺,四 溴-N-羟基邻苯二甲酰亚胺,四氯-N-羟基邻苯二甲酰亚胺,N-羟基氯 菌酰亚胺(hetimide),N-羟基雪松酰亚胺(himimide),N-羟基偏苯三 酰亚胺,N-羟基苯-1,2,4-三甲酰亚胺(carboximide),N,N'-二羟基 (均苯四酰二亚胺),N,N'-二羟基(二苯甲酮-3,3',4,4'-四甲酰二亚 胺),N-羟基马来酰亚胺,吡啶-2,3-二甲酰亚胺,N-羟基琥珀酰亚胺, N-羟基(酒石酰亚胺),N-羟基-5-降冰片烯-2,3-二甲酰亚胺,外-N- 羟基-7-氧杂双环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺,N-羟基-顺式-环 己烷-1,2-二甲酰亚胺,N-羟基-顺式-4-环己烯-1,2-二甲酰亚胺,N- 羟基萘二甲酰亚胺的钠盐或N-羟基-间-苯二磺酰亚胺。所需地,催化 剂是N-羟基邻苯二甲酰亚胺。另一种合适的催化剂是N,N',N″-三羟 基异氰脲酸。

这些氧化催化剂可以或者单独使用或者与自由基引发剂结合使 用,且可进一步用作液相、均相催化剂,或者可承载在固体载体上, 以提供非均相的催化剂。在一些实施方案中,使用用量为环己基苯重 量0.0001wt%-15wt%,例如0.001wt%-5wt%的N-羟基取代的环酰 亚胺或N,N',N″-三羟基异氰脲酸。按照本文公开的方式使用这种氧 化催化剂将方便地促进对所需的环己基-1-苯基-1-氢过氧化物的高选 择性,尽管也可形成各种含量的其他氢过氧化物且存在于氧化流出物 内。

氧化步骤的合适条件包括范围为约70℃-约200℃,例如约90℃- 约130℃的温度,和约50kPa-10,000kPa的压力。可添加碱性缓冲 剂,与在氧化过程中可能形成的酸性副产物反应。另外,可引入水相。 可以以间歇或连续流动的方式发生反应。

氧化反应所使用的反应器可以是便于引入氧气到环己基苯中,且 可进一步有效地提供氧气与环己基苯的接触以进行氧化反应的任何类 型的反应器。例如,氧化反应器可包括具有含氧气物流的分配器入口 的单一的大部分敞开的容器。在各种实施方案中,氧化反应器可具有 引出和泵送一部分其内容物经过合适的冷却装置并将冷却的部分返回 到反应器中的设施,从而管理氧化反应的放热。或者,提供间接冷却, 例如借助冷却水的冷却盘管,可在氧化反应器内操作以除去生成的热 量。在其他实施方案中,氧化反应器可包括多个串联的反应器,其中 各自进行一部分氧化反应,所述氧化反应任选地在不同条件下操作, 其中选择所述条件,在环己基苯或氧气或者这二者的相关转化率范围 下提高每一反应器内的氧化反应。氧化反应器可以按照间歇,半间歇 或连续流动的方式操作。

在一些实施方案中,环己基苯的氧化反应产物含有至少5wt%, 例如至少10wt%,例如至少15wt%,或至少20wt%环己基-1-苯基-1- 氢过氧化物,基于氧化反应流出物的总重量。在一些实施方案中,氧 化反应流出物含有不大于80wt%,或不大于60wt%,或不大于40wt%, 或不大于30wt%,或不大于25wt%环己基-1-苯基-1-氢过氧化物,基 于氧化反应流出物的总重量。氧化流出物可进一步包括酰亚胺催化剂 和未反应的环己基苯。例如,氧化流出物可包括含量为至少50wt%, 或至少60wt%,或至少65wt%,或至少70wt%,或至少80wt%,或 至少90wt%的未反应的环己基苯,基于氧化反应流出物的总重量。

至少一部分氧化反应流出物可在有或没有经历任何在先的分离或 处理情况下,进行裂解反应。例如,所有或一部分氧化反应流出物可 进行高真空蒸馏,以生成富含未反应的环己基苯的产物,并留下残余 物,所述残余物浓缩了所需的环己基-1-苯基-1-氢过氧化物,且进行 裂解反应。然而,一般地,既不需要也不优选环己基-1-苯基-1-氢过 氧化物的这种浓缩。另外或者替代地,可冷却所有或一部分氧化流出 物,或者所有或一部分真空蒸馏残余物以引起未反应的酰亚胺氧化催 化剂结晶,然后可或者通过过滤或者通过从进行结晶所使用的换热器 表面上刮擦来分离。减少了酰亚胺氧化催化剂或者不含酰亚胺氧化催 化剂的至少一部分所得氧化组合物可进行裂解反应。

作为另一实例,所有或一部分氧化流出物可进行水洗,然后穿过 吸附剂,例如分子筛,以分离水和其他可吸附的化合物,并提供 水或酰亚胺含量减少了的氧化组合物,可对所述氧化组合物进行裂解 反应。类似地,所有或一部分氧化流出物可经历化学或物理基吸附, 例如在碳酸钠床上流过,除去酰亚胺氧化催化剂(例如,NHPI)或其他 可吸收的组分,并提供氧化催化剂或其他可吸附组分含量减少了的氧 化组合物,可对所述氧化组合物进行裂解反应。另一可能的分离牵涉 使所有或一部分氧化流出物与含碱的液体,例如碱金属碳酸盐或碳酸 氢盐的水溶液接触,形成含酰亚胺氧化催化剂盐的水相,和酰亚胺氧 化催化剂减少了的有机相。通过碱性物质处理而分离的一个实例公开 于国际公布No.WO2009/025939中。

氢过氧化物裂解

将环己基苯转化成苯酚和环己酮中最后的反应性步骤牵涉酸催化 裂解在氧化步骤中产生的环己基-1-苯基-1-氢过氧化物产物。可存在 于氧化流出物物流内的其他氢过氧化物也可与所需的环己基-1-苯基 -1-氢过氧化物一起经历酸催化的裂解。

在一些实施方案中,在裂解反应中所使用的酸催化剂至少部分可 溶于裂解流出物中,在至少185℃的温度下稳定,且挥发性低于环己 基苯(具有较高的正常沸点)。在一些实施方案中,酸催化剂还至少部 分可溶于裂解反应产物中。合适的酸催化剂包括,但不限于,布朗斯 台德酸,路易斯酸,磺酸,高氯酸,磷酸,盐酸,对甲苯磺酸,氯化 铝,发烟硫酸,三氧化硫,氯化铁,,二氧化硫和三氧化硫。 硫酸是优选的酸催化剂。

在各种实施方案中,裂解流出物含有至少50重量份/百万份(wppm) 且不大于5000wppm的酸催化剂,或者至少100wppm且不大于3000 wppm,或至少150wppm且不大于2000wppm的酸催化剂,或至少300 wppm且不大于1500wppm的酸催化剂,基于裂解流出物的总重量。

在其他实施方案中,使用非均相酸催化剂用于裂解反应,例如分 子筛,和尤其孔度超过的分子筛。合适的分子筛的实例包括沸石 β,沸石Y,沸石X,ZSM-12和丝光沸石。在一个实施方案中,分子 筛包括晶胞尺寸小于例如小于或等于甚至小于或 等于的FAU型沸石。可使用未结合形式的沸石,或者沸石可 与粘结剂,例如二氧化硅或氧化铝结合,以便总的催化剂(沸石加上粘 结剂)包含约20wt%-约80wt%沸石。

裂解流出物可含有极性溶剂,例如含小于6个碳的醇,例如甲醇, 乙醇,异丙醇和/或乙二醇;腈类,例如乙腈和/或;硝基甲烷; 和含小于或等于6个碳的酮例如丙酮,甲乙酮,2-戊酮,3-戊酮,环 己酮和甲基环戊酮。优选的极性溶剂是在冷却之后从裂解产物中循环 的苯酚和/或环己酮。在一些实施方案中,添加极性溶剂到裂解流出物 中,以便混合物内极性溶剂与氢过氧化环己基苯的重量比范围为约 1:100-约100:1,例如约1:20-约10:1,和该混合物包括约10wt%- 约40wt%氢过氧化环己基苯。发现添加极性溶剂不仅增加裂解反应中 氢过氧化环己基苯的转化率,而且增加对苯酚和环己酮转化的选择性。 尽管机理没有得到充分地了解,但认为,极性溶剂减少自由基诱导的 氢过氧化环己基苯转化成非所需的产物,例如苯己酮和苯基环己醇。

在各种实施方案中,裂解流出物包括含量为至少50wt%,或至少 60wt%,或至少65wt%,或至少70wt%,或至少80wt%,或至少90wt% 的环己基苯,基于裂解流出物的总重量。

在一些实施方案中,在包括约20℃-约200℃,例如约40℃-约 120℃的温度,和约100kPa-约2000kPa,例如约100kPa-约1000kPa 的压力的条件下进行裂解反应,以便在裂解反应过程中,裂解流出物 完全或者主要在液相内。

进行裂解反应所使用的反应器可以是本领域技术人员已知的任何 类型的反应器。例如,裂解反应器可以是以近-连续的搅拌罐反应器模 式操作的简单的大部分敞开的容器,或者以近-活塞流反应器模式操作 的简单的敞开长度的管道(simple,open length of pipe)。在其他 实施方案中,裂解反应器包括串联的多个反应器,其中每一反应器进 行一部分转化反应,任选地以不同的模式和在不同的条件下操作,其 中选择所述条件,在相关转化率范围内加强裂解反应。在一个实施方 案中,裂解反应器是催化蒸馏单元。

在各种实施方案中,可操作裂解反应器,将一部分内容物传输经 过冷却装置并将冷却的部分返回到裂解反应器中,从而管理裂解反应 的放热。或者,可绝热操作反应器。在一个实施方案中,在裂解反应 器内操作的冷却盘管除去生成的任何热量。

环己基-1-苯基-1-氢过氧化物的裂解反应的主要产物是基本上等 摩尔比例的苯酚和环己酮。这些可从裂解流出物和通过本领域已知的 方法回收。

现参考下述非限定性实施例,更特别地描述本发明。

在实施例中,在配有位于反应器管道中心处的三点热电偶的向下 流动式0.5″(12.7mm)直径的不锈钢固定床反应器内进行一系列的加 氢烷基化试验。布置4.5″(114mm)长的催化剂床,以确保三个热电偶 (隔开2英寸(5cm))在催化剂床的入口、出口和中心处测量温度。为了 减少容积放热和因此提供更加等温的操作,用石英稀释催化剂。该稀 释剂还提高反应物在催化剂床内的均匀分布。在催化剂床的任何一侧 处使用纯石英。石英用于在原料入口侧预热和均匀地分布原料并在出 口侧保持催化剂床,所述出口侧在反应器的底部(向下流动式)。

在6英寸(15cm)长和1英寸(2.5cm)直径的黄铜套管内包装 (encase)反应器,所述黄铜套管沿着催化剂床在中心,以改进其温度 控制。在黄铜套管内安放了位于催化剂床的两个端部和中心的三个热 电偶。通过三个区的蛤壳式电炉加热反应器。在稳态操作过程中,通 过使用来自反应器的黄铜套管内的三个热电偶的反馈,控制三个炉区 的温度。在三个热电偶处催化剂床的温度典型地在设定值的2℃以内。 根据下式,以三个热电偶测量值(T入口,T中间,T出口)的加权平均值形式 计算所报道的反应温度(Trxn):

Trxn=(T入口+2T中间+T出口)/4。

在所有实验中催化剂通常由承载在氧化铝-结合的MCM-49(20/80 wt/wt的氧化铝/MCM-49)上的0.15wt%Pd组成。通过首先共挤出Al2O3与分子筛,接着使用PdCl2溶液浸渍,然后煅烧,从而制造催化剂。 以其煅烧形式以1/20″(1.27mm)挤出物接收催化剂,并储存在密闭的 塑料瓶内。在引入到反应器内之前,使催化剂挤出物破碎并筛分成几 乎1的长/径(L/D)比(14-20目),以提供具有合适流体力学的反应器 床。如上所述,还用石英稀释催化剂,一方面,石英会降低容积催化 剂载荷(charge),和因此容积放热,同时还改进流经催化剂床的反应 物物流的所需柱塞流特征。

在例举的加氢烷基化试验中,将用6g石英稀释的2g的14-20 目催化剂引入到反应器内。原样负载(as-loaded)的催化剂的含湿量标 称为12wt%,因此干燥的催化剂加载量为1.76g。在压力测试之后, 在50psig(345kPa表压)下在流动的纯氢气中活化催化剂。通过使催 化剂冷却到接近加氢烷基化温度(145℃),同时保持压力和氢气流量不 变,从而完成氢气处理。然后通过首先增加压力到165psig(1138kPa 表压),然后减少氢气流量到18sccm,并以1mL/min的流量引入苯, 从而在加氢烷基化物流上带来催化剂。这一条件维持1小时,以确保 催化剂床合适地被润湿,之后,苯的流量下降到0.096mL/min,这相 当于标称0.7mol H2/mol苯原料组合物和2.5重量苯/重量催化剂小 时-1(或2.5小时-1)的重量时空速度(WHSV),以原样负载为基础(即, 具有12wt%的标称含湿量的催化剂)。

在让反应器管线流出约6小时之后,将产物流出物周期性导引到 在约5℃下保持的骤冷的分离(knock out)容器内,并收集液体样品, 然后通过配有火焰-离子化检测仪(FID)的气相谱法分析。或者使用 真正的样品(authentic sample),或者通过使用在1967年2月 W.A.Dietz在J.of Gas Chromatography,第68页中公布的因子,测 定各种产物组分的响应因子。通过重力分析制备的校正共混物,检测 校正。通过采用校正响应因子,由归一化的FID面积,测定苯的转化 率和产物的选择性。

实施例1(对比)

如上所述,筛分2g含在20/80wt/wt的氧化铝/MCM-49上的0.15 wt%Pd的加氢烷基化催化剂,并加载到反应器内。通过在60℃/小时 的加热速率下缓升温度到300℃,并在该温度下,在2028GHSV的流 动氢气中,在3.44巴(50psig,344kPag)的总压下保持2小时,活 化该催化剂。实验工序和反应器的其他细节如上所述。通过在相同的 条件下平行地运行两个实验(A和B),建立这一参考案例。表1中的结 果表明,催化剂得到35%-37%的苯转化率和79%的环己基苯选择性。

表1

TOS=连续开工时间(time on stream)

实施例2

与实施例1一样,如上所述,筛分2g含在20/80wt/wt的氧化 铝/MCM-49上的0.15wt%Pd的加氢烷基化催化剂,并加载到反应器 内。通过在5或20℃/小时的加热速率下缓升温度到240℃,并在该温 度下,在流动的氢气中,在3.44巴(50psig,344kPag)的总压下保 持4-13小时,活化该催化剂。对于催化剂的活化来说,采用两种氢气 流速(2028/小时和120/小时的GHSV),并在表2中概述了结果。

来自实施例1和2的结果的比较证明采用目前披露的低活化温度 和低加热速率的催化剂活化方法可提供与通过现有技术的高温/高加 热速率的催化剂活化方法获得的那些基本上相同的催化剂活性和选择 性。因此,根据本发明的公开内容,可通过使用含H2的活化气体,在 较低流速和较低温度下,活化催化剂,其中主要通过活化气体加热催 化剂前体。这可能是非常所需的,因为成本和复杂度下降。

表2

尽管通过参考特定的实施方案,描述并阐明了本发明,但本领域 的技术人员要理解,本发明适合于不必然在本文中阐述的变化。为此, 为了确定本发明的真实范围的目的,应当仅仅参考所附的权利要求。 本文引证的所有参考文献的内容在此通过参考全文引入。

本发明公开内容的方法的非限定性实施方案包括:

E1.将加氢烷基化催化剂活化的方法,该方法包括:

(a)提供含固体酸组分和氢化金属化合物的加氢烷基化催化剂前 体;

(b)在氢气存在下,在小于50℃/小时的加热速率下加热催化剂前 体到范围为100℃-260℃的活化温度;和

(c)在从比活化温度低50℃至活化温度的温度范围内,用氢气处 理加热过的催化剂前体,其持续时间有效地将至少一部分金属化合物 还原成元素形式并产生活化的加氢烷基化催化剂。

E2.根据E1的方法,其中在步骤(b)中的加热速率小于30℃/小时。

E3.根据E1或E2的方法,其中在步骤(b)中的加热速率小于20℃ /小时。

E4.根据E1-E3任何一项的方法,其中在步骤(b)中的加热速率范 围为1-10℃/小时。

E5.根据E1-E4任何一项的方法,其中活化温度小于或等于240℃。

E6.根据E1-E5任何一项的方法,其中活化温度范围为100℃ -240℃。

E7.根据E1-E6任何一项的方法,其中在步骤(b)和(c)期间,以小 于1000小时-1的GHSV供应氢气。

E8.根据E1-E7任何一项的方法,其中在步骤(b)和(c)期间,以小 于250小时-1的GHSV供应氢气。

E9.根据E1-E8任何一项的方法,其中在范围为约10kPa-约 10,000kPa的氢气分压下进行处理步骤(c)。

E10.根据E1-E9任何一项的方法,其中在范围为约100kPa-约 2,000kPa的氢气分压下进行处理步骤(c)。

E11.根据E1-E10任何一项的方法,其中处理步骤(c)的持续时间 为最多24小时。

E12.根据E1-E11任何一项的方法,其中处理步骤(c)的持续时间 范围为约0.5小时-约24小时。

E13.根据E1-E12任何一项的方法,其中氢化金属包括Re,Fe, Ru,Os,Co,Rh,Ir,Ni,Pd和Pt中的至少一种。

E14.根据E1-E13任何一项的方法,其中氢化金属包括钯。

E15.根据E1-E14任何一项的方法,其中固体酸组分包括分子筛。

E16.根据E15的方法,其中分子筛包括MWW骨架型的分子筛。

E17.生产环烷基芳族化合物的方法,该方法包括:

(a)提供含固体酸组分和氢化金属化合物的加氢烷基化催化剂前 体;

(b)在氢气存在下,在小于50℃/小时的加热速率下加热催化剂前 体到范围为100℃-260℃的活化温度;

(c)在从比活化温度低50℃至活化温度的温度范围内,用氢气处 理加热过的催化剂前体,其持续时间有效地将至少一部分金属化合物 还原成元素形式并产生活化的加氢烷基化催化剂;和

(d)在加氢烷基化反应器中,在有效地将至少一部分芳族化合物转 化成环烷基芳族化合物的加氢烷基化条件下,使活化的加氢烷基化催 化剂与芳族化合物和氢气接触。

E18.根据E17的方法,其中在加氢烷基化反应器中进行加热步骤 (b)和处理步骤(c)。

E19.根据E17或E18的方法,其中在步骤(b)中的加热速率小于 30℃/小时。

E20.根据E17-E19任何一项的方法,其中在步骤(b)中的加热速率 小于20℃/小时。

E21.根据E17-E20任何一项的方法,其中在步骤(b)中的加热速率 范围为1-10℃/小时。

E22.根据E17-E21任何一项的方法,其中活化温度小于或等于 240℃。

E23.根据E17-E22任何一项的方法,其中活化温度范围为100℃ -240℃。

E24.根据E17-E23任何一项的方法,其中在步骤(b)和(c)期间, 以小于1000小时-1的GHSV供应氢气。

E25.根据E17-E24任何一项的方法,其中在步骤(b)和(c)期间, 以小于250小时-1的GHSV供应氢气。

E26.根据E17-E25任何一项的方法,其中在范围为约10kPa-约 10,000kPa的氢气分压下进行处理步骤(c)。

E27.根据E17-E26任何一项的方法,其中在范围为约100kPa-约 2,000kPa的氢气分压下进行处理步骤(c)。

E28.根据E17-E27任何一项的方法,其中处理步骤(c)的持续时间 为最多24小时。

E29.根据E17-E28任何一项的方法,其中处理步骤(c)的持续时间 范围为约0.5小时-约24小时。

E30.根据E17-E29任何一项的方法,其中氢化金属包括Re,Fe, Ru,Os,Co,Rh,Ir,Ni,Pd和Pt中的至少一种。

E31.根据E17-E30任何一项的方法,其中氢化金属包括钯。

E32.根据E17-E31任何一项的方法,其中固体酸组分包括分子筛。

E33.根据E32的方法,其中分子筛包括MWW骨架型的分子筛。

E34.根据E17-E33任何一项的方法,其中芳族化合物是苯,和环 烷基芳族化合物是环己基苯。

E35.生产苯酚和环己酮的方法,该方法包括:

(a1)提供含固体酸组分和氢化金属化合物的加氢烷基化催化剂前 体;

(a2)在小于50℃/小时的加热速率下,在氢气存在下,加热该催 化剂前体到范围为100℃-260℃的活化温度;

(a3)在从比活化温度低50℃至活化温度的温度范围内,用氢气处 理加热过的催化剂前体,其持续时间将至少一部分金属化合物还原成 元素形式;

(a)在加氢烷基化反应器中,在有效地将至少一部分苯转化成环己 基苯的加氢烷基化条件下,使苯和氢气与通过含步骤(a1)-(a3)的方法 制备的催化剂接触;

(b)氧化在步骤(a)中生产的至少一部分环己基苯,生产氢过氧化 环己基苯;和

(c)裂解在步骤(b)中生产的至少一部分氢过氧化环己基苯,生产 苯酚和环己酮。

E36.根据E35的方法,其中步骤(a2)中的加热速率小于30℃/小 时。

E37.根据E35或E36的方法,其中步骤(a2)中的加热速率范围为 1-10℃/小时。

E38.根据E35-E37任何一项的方法,其中活化温度范围为100℃ -240℃。

E39.根据E35-E38任何一项的方法,其中在步骤(a2)和(a3)过程 中以小于250小时-1的GHSV供应氢气。

E40.根据E35-E39任何一项的方法,其中步骤(a3)的持续时间为 最多24小时。

本文发布于:2024-09-21 22:29:29,感谢您对本站的认可!

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