JPH0414087B2 - - Google Patents

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JPH0414087B2
JPH0414087B2 JP57079251A JP7925182A JPH0414087B2 JP H0414087 B2 JPH0414087 B2 JP H0414087B2 JP 57079251 A JP57079251 A JP 57079251A JP 7925182 A JP7925182 A JP 7925182A JP H0414087 B2 JPH0414087 B2 JP H0414087B2
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JP
Japan
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reaction zone
aromatic compound
aromatic
catalyst
ppm
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JP57079251A
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Japanese (ja)
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Emu Watoson Jeemuzu
Aaru Batoraa Jeemuzu
Eichi Fuoowaado Kureebu
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Cosden Technology Inc
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Cosden Technology Inc
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Publication date
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Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

アルキル芳香族化合物類、例えばエチルベンゼ
ン、エチルトルエン、イソプロピルベンゼンな
ど、はビニル芳香族単量体類の製造用の先駆体と
して非常に重要である。生成したビニル芳香族単
量体類は種々の有用な重合体物質、例えばスチレ
ン系樹脂、を製造するために使用されている。典
型的な商業的方法では、高温における接触アルキ
ル化により製造される。これまでに、接触アルキ
ル化気相方法において2つの大きな欠点があつ
た。 第一の大きな欠点は望ましくない副生物の製造
である。例えば、エチル−ベンゼンの製造におい
ては相当な量のキシレン異性体類も製造される。
エチルベンゼン及びキシレン異性体類の沸点が実
質的に同一であるという事実のためにエチルベン
ゼンからのキシレン異性体類の分離は非常に困難
であるため少量のキシレンですら望ましくない。
他の問題は、希望するものより多いアルキル基の
芳香族核への総合である。例えばエチルトルエン
の製造では、相当量のトリメチルベンゼンも製造
される。また、望ましくない副生物からの希望す
る生成物の分離は非常に難かしい。以下でポリア
ルキル化と称するこの現象は希望する生成物の収
率をさらに減少させる。従つて、アルキル化反応
中のキシレン異性体類又は他の望ましくない副生
物物質類の生成を防止できるなら、これは必要で
ある。 従来の接触アルキル化方法で出会う第二の多き
な欠点は、触媒活性の急速損失である。接触反応
が進行するにつれて、実際に希望するアルキル芳
香族生成物化合物類に転化される原料のパーセン
トで示される触媒活性は徐々に減少し、その結果
ある期間後に、アルキル化を停止しそして触媒を
交換もしくは再生することが必要である。それに
伴なう使用する装置の生産性減少及び触媒交換も
しくは再生の費用が、希望するアルキル芳香族化
合物の生産コストを実質的に高める。ここで使用
されている“安定性”という語は、反応が進行し
ている間の時間の函数として測定された原料を希
望する生成物に転化させるための触媒の能力を称
する。 最近、合成アルミノシリケート触媒がアルキル
化方法において有用であることが認識されてきて
いる。特に、ZSM−5系の触媒はアルキル化工
程で利点を与えると報告されている。そのような
アルミノシリケート物質類はコーキングにより劣
化をうける。さらに、これらの物質は、それらは
反応中に水蒸気又は水が存在しているときには急
速に活性を損失すると報告されている。これらの
触媒の活性はアルミニウム濃度に正比例している
こと及び水蒸気が徐々に骨格からアルミニウムを
除き、それにより触媒を不可逆的に脱活性化する
ことが一般に信じられている。水はそのような組
成物中に存在しているアルミニウムと結合しそし
て該触媒の触媒活性座位に悪影響を与えることも
理論化されている。 先行技術に伴なうこれらの問題を克服すること
のできる改良されたアルキル化方法及び装置に対
してたえず要望があつた。 従つて、本発明の一目的は芳香族化合物類のア
ルキル化用の改良された方法及び装置を提供する
ことである。 本発明の他の目的は、例えばキシレン、トリメ
チルベンゼン及び高分子類の如き副生物の生成が
減じられるような、アルキル芳香族化合物類の製
造用の改良された方法及び装置を提供することで
ある。 アルキル化触媒がそれのアルキル化活性をさら
にゆつくりと損失するようなアルキル芳香族化合
物類の製造用の改良された方法及び装置を提供す
ることも本発明の一目的である。 本発明の他の目的は比較的高いパーセンテージ
の原料を希望するアルキル芳香族生成物に転化す
るようなアルキル芳香族化合物類の製造用の方法
及び装置を提供することである。 本発明の別の目的は延長されたサイクル長さを
有するアルキル芳香族化合物類を製造するための
方法及び装置を提供することである。 本発明のさらに他の目的は希望するアルキル芳
香族化合物類の製造コストを減じるような方法及
び装置を提供することである。 本発明のなお別の目的は、使用する装置の生産
性を増加させるような、アルキル芳香族化合物類
の製造用の改良された方法を提供することであ
る。 本発明の他の目的は、エチルベンゼン又はエチ
ルトルエンの製造に特に応用できる芳香族化合物
類のアルキル化用の方法及び装置を提供すること
である。 これらの目的及び他の目的は、芳香族化合物、
反応性アルケン及び有効量の水をシリカライトア
ルキル化触媒床中にアルキル化条件において通
し、そして生成したアルキル芳香族化合物を回収
することからなるアルキル芳香族化合物の製造方
法を提供することにより達成される。 本発明の目的はさらに、 反応区域手段; 該反応区域手段中のシリカライトアルキル化触
媒床; 芳香族基質化合物原料を該反応区域手段中の該
触媒床に加えそれと接触させるための手段; 反応性アルケン原料を該反応区域手段中の該触
媒床に加えそれと接触させるための手段; 調節された量の水蒸気を該反応区域手段中に加
えるための手段;及び アルキル芳香族化合物含有生成物流を該反応区
域手段から取り出すための手段 からなるアルキル芳香族化合物を製造するための
装置を提供することにより達成される。 シリカライトアルキル化触媒及び有効量の水
(これは反応条件下で水蒸気の形である)の組み
会わせを用いて本発明の目的を成功裡に達成でき
ることは本当に予期されておらずそして驚異的な
ことであり、その理由は先行技術の大部分のアル
キル化触媒は非常に水分敏感性であり、そして触
媒アルキル化中のppm量の水分の存在は触媒活性
を実質的に破壊しそして有用な反応が起きるのを
防止することが見出されていたからである。 本発明の方法は種々の芳香族原料に適用でき
る。適当な原料には、ベンゼン、トルエン、エチ
ルベンゼン、ナフタレン及び同様な化合物類が包
含される。種々の反応性アルケン類も使用でき
る。好適なアルケン原料にはエチレン及びプロピ
レンが包含される。 本発明ではシリカライトアルキル化触媒が使用
される。シリカライト類は、触媒活性座位として
作用する分子寸法の孔の網目を有する結晶性シリ
カ物質である。そのような触媒は当業界で公知で
ある;例えば米国特許4061724参照、それの全開
示をここでは参照として記しておく。これらの物
質はアルミノシリケート類に対してポリモルフ類
である。そのままでは、存在しているアルミナは
それを製造するために使用された出発物質の不純
物にすぎないため、それらのSi/Al比は非常に
高い。 一般に、ポリアルキル化の発生をさらに減じる
ためには実質的にモル過剰量の芳香族基質を用い
て反応を行なう。望ましくは、芳香族基質対アル
ケン原料のモル比は約2:1〜約20:1の間、好
適には約7:1〜約20:1の間となるであろう。 水は普通過加熱された水蒸気の形で加えられ
る。芳香族原料中に水分が種々の量で存在してい
ることを認識すべきである。例えば飽和ベンゼン
は室内条件において約700ppmを含有している。
反応物自体に伴なわれて反応器中に普通存在して
いるであろうものより多い水を加えるために水蒸
気共原料を使用することは希望する生成物への経
時パーセント転化率により反映されるような触媒
の安定性を効果的に増大させ、そして望ましくな
い副生物の生成量を減じる。従つてここで使用さ
れている“有効量の水蒸気”という語は、同一反
応条件下での水蒸気共原料の不存在下での同一触
媒の性能と比較しての反応条件下における改良さ
れた安定性及び/又は減少された副生物製造を示
すために用いられる特定のシリカライト触媒を生
じるであろう芳香族及びアルケン原料物質と共に
反応器中に送られる水又は水分の量を意味する。
好適には、約20000ppm〜約100000ppmの間の、
最も好適には約20000ppm〜約60000ppmの間の、
水蒸気を加える。 アルキル化反応は高温において行なわれる。評
価し得る反応速度を保つためには、少なくとも約
300℃の最低温度を使用すべきである。比較的高
い温度では比較的容易に起こるであろう望ましく
ない副反応を防ぐためには望ましくは約600℃よ
り高い温度は避ける。好適には、アルキル化反応
の入口温度は約350℃〜約500℃の間、最も好適に
は約400℃〜約460℃の間、に保たれる。希望によ
り、触媒が徐々に脱活性化されるにつれて、操作
温度を高めることもできる。 アルキル化反応区域内の操作圧力は実質的範囲
にわたつて変化させることができる。一般に、圧
力は約大気圧〜約25気圧の間である。好適には、
圧力は約10〜約15気圧の間に保たれている。 今、図面を参照しながら記すと、参照番号1は
アルキル化反応区域を規定している反応容器1を
示している。反応器1の内側にはシリカライトア
ルキル化触媒2の床がある。図面中には1個の触
媒床しか示されていないが、希望数の触媒床から
なる多床系も使用できることは理解されよう。芳
香族原料を入口管3を通してアルキル化反応器中
に加える。アルケン原料を管4を介して芳香族化
合物流に加え、それは管3中に流入する。同様
に、調節された割合の過加熱された水蒸気を混合
された芳香族化合物及びアルケン原料中に管5を
通して加え、それは管3中に導かれる。弁手段6
は原料流中に加えられる水蒸気の割合を積極的に
確実に調節するために管5上に設置されている。
芳香族基質化合物及びアルケン原料は反応区域中
で水蒸気の存在下でそしてアルキル化を引きおこ
すのに充分な温度において触媒と接触する。生成
したアルキル芳香族生成物化合物は反応器1から
管7を通して取り出されそして分別区域8に送ら
れ、そこで過剰の芳香族基質はアルキル芳香族生
成物から分離される。過剰の芳香族基質は分別区
域8から過加熱された留分として管9を通して取
り出され、そして管3に再循環される。粗製アル
キル芳香族生成物留分は分別区域8から管10を
通して底部流として取り出される。希望により、
エチルベンゼン製造中に副生物として生成した例
えばジエチルベンゼンの如き重質物を回収しそし
て経済的操作用に入口管3に再循環させることが
できる。 好適態様では、アルキル化反応におけるシリカ
ライト触媒及び水蒸気共原料の使用を組み合わせ
る本発明の方法は、それにより生成物混合物から
分離するのが難かしいキシレン、トリメチルベン
ゼン及び他の望ましくない副生物の量が減じられ
るようなエチルベンゼン及びエチルトルエンを製
造するための特に有効な工程を提供する。しかし
ながら、より劇的には有効量の水蒸気共原料の使
用は、水蒸気を使用しないときより高い転化率が
得られ、それは比較的長い時間にわたつて保有さ
れる点でシリカライト触媒の安定性を強める。こ
れにより触媒のサイクルの長さを延長でき、それ
はもちろん大きな商業的利点を有する。さらに、
水蒸気共原料とシリカライト触媒の使用は触媒に
ほとんど又は全く不可逆的脱活性化効果を与えな
い。換言すると、同一の触媒を再生後に活性を実
質的に損なわずに再使用できる。 ベンゼン及びトルエン芳香族原料からエチルベ
ンゼン又はエチルトルエンを製造するために本発
明の方法を使用するときには、好適なシリカライ
ト触媒は約8ミクロンより小さい結晶寸法及び少
なくとも約200のシリカ対アルミナ比を有するも
のである。これらの触媒と共に、芳香族化合物の
量を基にして約20000〜約60000ppmの範囲内の水
蒸気共原料を使用することが有利である。約
40000ppmの水蒸気共原料の使用が最も好適であ
る。約350°〜約500℃の入口温度を使用できるが、
約410°〜約475℃の範囲内で行なうことが特に効
果的である。好適な反応物の比(芳香族/アルケ
ン)は約7:1〜約20:1であり、好適な芳香族
WHSVは約100〜約150の範囲である。約大気圧
〜約25気圧の間の操作圧力を使用でき、約10〜約
13の範囲が好適である。 本発明を下記の非限定用実施例を参照しながら
さらに詳しく説明する。 実施例 1 ベンゼン及びエチレンを、12〜20メツシユの間
の粒子寸法及び約300より大きいSi/Al比を有す
るシリカライト触媒物質の床を含有している反応
区域中に加えた。床の深さは約8.25cmであつた。
ベンゼン対エチレンのモル供給比は約16:1であ
つた。操作条件は、触媒床の入口における約410
℃の温度及び約11気圧の出口圧力、約110のベン
ゼンWHSVを包括していた。操作の7時間目〜
14時間目に対しては、ベンゼン供給原料の重量を
基にして約20000ppm流を加えた。操作の16時間
目〜24時間目の間には、約60000ppm流を使用し
た。操作の26時間目〜34時間目には、40000ppm
水蒸気共原料を使用した。最後に、操作の36時間
目〜43時間目には、約100ppm以下の水蒸気共原
料を使用した。アルキル化反応区域からの生成物
流をガスクロマトグラフイにより分析した。触媒
活性を実験の開始時及び終了時の両方において下
式に従つて測定した: %転化率=目的とするアルキル芳香族
化合物のモル数/反応器に供給される反応性アルケンの
モル数×100% 選択率を下式に従つて測定した: 選択率=目的とするアルキル芳香族
化合物の重量/全生成物重量×100% 100時間の実験時間後に、反応を停止した。最
初の触媒活性を計算すると99.9%転化率であり、
そして最終的触媒活性は89.7%転化率であつた。
最初の選択率は98%であり、そして実験の終了時
には選択率は事実上99%に増加した。1個の触媒
試料を使用したこれらの実験のそれぞれの結果を
以下に示す:
Alkylaromatic compounds, such as ethylbenzene, ethyltoluene, isopropylbenzene, etc., are of great importance as precursors for the production of vinylaromatic monomers. The vinyl aromatic monomers produced are used to make a variety of useful polymeric materials, such as styrenic resins. Typical commercial methods are produced by catalytic alkylation at elevated temperatures. To date, there have been two major drawbacks in catalytic alkylation gas phase processes. The first major drawback is the production of undesirable by-products. For example, in the production of ethylbenzene, significant amounts of xylene isomers are also produced.
Even small amounts of xylene are undesirable because the separation of xylene isomers from ethylbenzene is very difficult due to the fact that the boiling points of ethylbenzene and xylene isomers are substantially the same.
Another problem is the incorporation of more alkyl groups into the aromatic nucleus than desired. For example, in the production of ethyltoluene, significant amounts of trimethylbenzene are also produced. Also, separation of the desired product from undesired by-products is very difficult. This phenomenon, referred to below as polyalkylation, further reduces the yield of the desired product. Therefore, this is necessary if it is possible to prevent the formation of xylene isomers or other undesirable by-product materials during the alkylation reaction. A second major drawback encountered with conventional catalytic alkylation methods is the rapid loss of catalyst activity. As the catalytic reaction progresses, the catalyst activity, expressed as the percentage of feedstock actually converted to the desired alkylaromatic product compounds, gradually decreases so that after a period of time, the alkylation is stopped and the catalyst is removed. It is necessary to replace or regenerate. The associated reduced productivity of the equipment used and the expense of catalyst replacement or regeneration substantially increase the cost of producing the desired alkyl aromatic compound. The term "stability" as used herein refers to the ability of a catalyst to convert feedstock to the desired product, measured as a function of time while the reaction is proceeding. Recently, synthetic aluminosilicate catalysts have been recognized as useful in alkylation processes. In particular, catalysts based on ZSM-5 are reported to offer advantages in alkylation processes. Such aluminosilicate materials are subject to deterioration due to caulking. Furthermore, these materials are reported to rapidly lose activity when steam or water is present during the reaction. It is generally believed that the activity of these catalysts is directly proportional to the aluminum concentration and that the water vapor gradually removes aluminum from the framework, thereby irreversibly deactivating the catalyst. It is also theorized that water combines with the aluminum present in such compositions and adversely affects the catalytically active sites of the catalyst. There continues to be a need for improved alkylation methods and apparatus that can overcome these problems associated with the prior art. It is therefore an object of the present invention to provide an improved method and apparatus for the alkylation of aromatic compounds. Another object of the present invention is to provide an improved method and apparatus for the production of alkylaromatic compounds, such that the formation of by-products such as xylene, trimethylbenzene and polymers is reduced. . It is also an object of the present invention to provide an improved process and apparatus for the production of alkyl aromatic compounds in which the alkylation catalyst loses its alkylation activity more slowly. Another object of the present invention is to provide a process and apparatus for the production of alkyl aromatic compounds that converts a relatively high percentage of the raw material to the desired alkyl aromatic product. Another object of the present invention is to provide a method and apparatus for producing alkyl aromatic compounds with extended cycle length. Yet another object of the present invention is to provide a method and apparatus that reduces the cost of producing the desired alkyl aromatic compounds. Yet another object of the present invention is to provide an improved process for the production of alkylaromatic compounds, which increases the productivity of the equipment used. Another object of the invention is to provide a process and apparatus for the alkylation of aromatic compounds, which has particular application in the production of ethylbenzene or ethyltoluene. These and other purposes are for aromatic compounds,
This is achieved by providing a method for producing an alkyl aromatic compound comprising passing a reactive alkene and an effective amount of water through a bed of a silicalite alkylation catalyst at alkylation conditions and recovering the alkyl aromatic compound produced. Ru. The objects of the invention further provide: a reaction zone means; a silicalite alkylation catalyst bed in the reaction zone means; a means for adding and contacting an aromatic substrate compound feed to the catalyst bed in the reaction zone means; means for adding an alkene feedstock to and contacting the catalyst bed in the reaction zone means; means for adding a controlled amount of water vapor into the reaction zone means; and alkyl aromatic compound-containing product stream to the reaction zone means. This is achieved by providing an apparatus for producing an alkyl aromatic compound comprising means for removal from the zone means. It is truly unexpected and surprising that the objects of the present invention can be successfully achieved using the combination of a silicalite alkylation catalyst and an effective amount of water, which is in the form of steam under the reaction conditions. The reason is that most alkylation catalysts in the prior art are very moisture sensitive, and the presence of ppm amounts of moisture during catalytic alkylation virtually destroys the catalyst activity and reduces the useful This is because it has been found to prevent reactions from occurring. The method of the present invention can be applied to various aromatic raw materials. Suitable raw materials include benzene, toluene, ethylbenzene, naphthalene and similar compounds. Various reactive alkenes can also be used. Suitable alkene sources include ethylene and propylene. A silicalite alkylation catalyst is used in the present invention. Silicalites are crystalline silica materials that have a network of molecular-sized pores that act as catalytically active sites. Such catalysts are known in the art; see, eg, US Pat. No. 4,061,724, the entire disclosure of which is incorporated herein by reference. These materials are polymorphs as opposed to aluminosilicates. As it is, their Si/Al ratio is very high since the alumina present is only an impurity of the starting material used to produce it. Generally, the reaction is carried out with a substantial molar excess of aromatic substrate to further reduce the occurrence of polyalkylation. Desirably, the molar ratio of aromatic substrate to alkene feedstock will be between about 2:1 and about 20:1, preferably between about 7:1 and about 20:1. Water is usually added in the form of superheated steam. It should be recognized that water is present in varying amounts in aromatic feedstocks. For example, saturated benzene contains about 700 ppm under indoor conditions.
The use of a steam co-feedstock to add more water than would normally be present in the reactor along with the reactants themselves is reflected by the percent conversion to the desired product over time. effectively increasing the stability of such catalysts and reducing the amount of undesirable by-products produced. Therefore, as used herein, the term "effective amount of steam" refers to improved stability under reaction conditions compared to the performance of the same catalyst in the absence of a steam co-feedstock under the same reaction conditions. refers to the amount of water or moisture that is sent into the reactor along with the aromatic and alkene feed materials that will result in the specific silicalite catalyst used to exhibit reduced properties and/or by-product production.
Preferably between about 20,000 ppm and about 100,000 ppm,
Most preferably between about 20,000 ppm and about 60,000 ppm,
Add steam. The alkylation reaction takes place at elevated temperatures. To maintain an appreciable reaction rate, at least approximately
A minimum temperature of 300°C should be used. Temperatures above about 600°C are desirably avoided in order to prevent undesirable side reactions that may occur more easily at higher temperatures. Preferably, the inlet temperature of the alkylation reaction is maintained between about 350<0>C and about 500<0>C, most preferably between about 400<0>C and about 460<0>C. If desired, the operating temperature can be increased as the catalyst is gradually deactivated. The operating pressure within the alkylation reaction zone can be varied over a substantial range. Generally, the pressure is between about atmospheric pressure and about 25 atmospheres. Preferably,
The pressure is maintained between about 10 and about 15 atmospheres. Referring now to the drawings, reference numeral 1 designates a reaction vessel 1 defining an alkylation reaction zone. Inside the reactor 1 is a bed of silicalite alkylation catalyst 2. Although only one catalyst bed is shown in the drawings, it will be understood that a multi-bed system comprising any desired number of catalyst beds can also be used. Aromatic feed is added into the alkylation reactor through inlet tube 3. The alkene feed is added to the aromatics stream via tube 4, which flows into tube 3. Similarly, a controlled proportion of superheated steam is added to the mixed aromatics and alkene feed through tube 5, which is led into tube 3. Valve means 6
are installed on the pipe 5 to ensure positive adjustment of the proportion of water vapor added into the feed stream.
The aromatic substrate compound and the alkene feed are contacted with the catalyst in the presence of water vapor and at a temperature sufficient to cause alkylation in the reaction zone. The alkyl aromatic product compound formed is removed from the reactor 1 through tube 7 and sent to a fractionation section 8 where excess aromatic substrate is separated from the alkyl aromatic product. Excess aromatic substrate is removed from fractionation zone 8 as a superheated fraction through tube 9 and recycled to tube 3. The crude alkyl aromatic product fraction is removed from fractionation section 8 through tube 10 as a bottom stream. By request,
Heavy materials, such as diethylbenzene, produced as by-products during ethylbenzene production can be recovered and recycled to the inlet pipe 3 for economical operation. In a preferred embodiment, the process of the present invention, which combines the use of a silicalite catalyst and a steam co-feedstock in the alkylation reaction, thereby reduces the amount of xylenes, trimethylbenzene and other undesirable by-products that are difficult to separate from the product mixture. A particularly effective process for producing ethylbenzene and ethyltoluene is provided. More dramatically, however, the use of an effective amount of steam co-feed improves the stability of the silicalite catalyst in that higher conversions are obtained when no steam is used, and it is retained over a relatively long period of time. ramp up. This allows the cycle length of the catalyst to be extended, which of course has great commercial advantages. moreover,
The use of steam co-feedstock and silicalite catalyst has little or no irreversible deactivation effect on the catalyst. In other words, the same catalyst can be reused after regeneration without substantial loss of activity. When using the process of the present invention to produce ethylbenzene or ethyltoluene from benzene and toluene aromatic feedstocks, suitable silicalite catalysts are those having a crystalline size of less than about 8 microns and a silica to alumina ratio of at least about 200. It is. It is advantageous to use with these catalysts a steam co-feedstock in the range of about 20,000 to about 60,000 ppm based on the amount of aromatics. about
The use of 40000 ppm steam co-feedstock is most preferred. Although inlet temperatures of about 350° to about 500°C can be used,
Particularly effective is a temperature range of about 410° to about 475°C. Preferred reactant ratios (aromatics/alkenes) are from about 7:1 to about 20:1;
WHSV ranges from about 100 to about 150. Operating pressures between about atmospheric pressure and about 25 atmospheres can be used, and between about 10 and about
A range of 13 is preferred. The invention will be explained in more detail with reference to the following non-limiting examples. Example 1 Benzene and ethylene were added into a reaction zone containing a bed of silicalite catalyst material having a particle size between 12 and 20 meshes and a Si/Al ratio greater than about 300. The depth of the floor was approximately 8.25 cm.
The molar feed ratio of benzene to ethylene was approximately 16:1. The operating conditions are approximately 410°C at the inlet of the catalyst bed.
The temperature was approximately 110 °C and the outlet pressure was approximately 11 atm, containing a benzene WHSV of approximately 110 °C. 7th hour of operation ~
For the 14th hour, a flow of about 20,000 ppm based on the weight of the benzene feed was added. Between the 16th and 24th hour of operation, approximately 60,000 ppm flow was used. 40000ppm during the 26th to 34th hours of operation
A steam co-raw material was used. Finally, from hours 36 to 43 of the operation, less than about 100 ppm of steam co-feedstock was used. The product stream from the alkylation reaction zone was analyzed by gas chromatography. Catalytic activity was measured both at the beginning and at the end of the experiment according to the following formula: % conversion = number of moles of target alkyl aromatic compound / number of moles of reactive alkene fed to the reactor x 100 % selectivity was determined according to the following formula: Selectivity=weight of target alkyl aromatic compound/weight of total product x 100% After 100 hours of experimental time, the reaction was stopped. Calculating the initial catalyst activity gives a conversion rate of 99.9%,
And the final catalyst activity was 89.7% conversion.
The initial selectivity was 98%, and at the end of the experiment the selectivity increased to virtually 99%. The results of each of these experiments using one catalyst sample are shown below:

【表】 これらの実験は水蒸気共原料が、新しい触媒物
質と使い古された触媒物質の間で比較した場合で
さえ、生成するキシレン副生物の量を相当減少さ
せることを例示している。最初の実験中にはキシ
レン含有量は比較的高かつたが、該実験中の転化
率は最後の実験よりも相当高いということに注意
すべきである。 実施例 2 トルエン及びエチレンを12〜20メツシユの間の
粒子寸法及び約300より大きいSi/Al比を有する
シリカライト触媒物質の床を含有している反応区
域中に加えた。床の深さは約8.0cmであつた。ト
ルエン対エチレンのモル供給比は約16:1であつ
た。操作条件には約11気圧の出口圧力及び約130
のトルエンWHSVが包括されていた。2回の別
個の実験を行ない、1回は水蒸気共原料を使用し
そして1回は水蒸気共原料を使用しなかつた。各
実験に対する入口温度は最初の24時間は最初は約
490℃であり、そして次にその後の約24時間は約
470℃に低下した。これらの実験の結果を以下に
示す:
Table: These experiments demonstrate that steam co-feedstock significantly reduces the amount of xylene byproduct produced, even when comparing fresh and spent catalyst materials. It should be noted that although the xylene content was relatively high during the first run, the conversion rate during that run was considerably higher than in the last run. Example 2 Toluene and ethylene were added into a reaction zone containing a bed of silicalite catalyst material having a particle size between 12 and 20 meshes and a Si/Al ratio greater than about 300. The depth of the floor was approximately 8.0 cm. The molar feed ratio of toluene to ethylene was approximately 16:1. Operating conditions include an outlet pressure of about 11 atm and an outlet pressure of about 130
Toluene WHSV was included. Two separate experiments were conducted, one with a steam co-feedstock and one without a steam co-feedstock. The inlet temperature for each experiment was initially approximately
490°C, and then for about the next 24 hours about
The temperature dropped to 470℃. The results of these experiments are shown below:

【表】 これらの実験は、水蒸気共原料が生成するトリ
メチル−ベンゼン副生物の量を相当減じたことを
例示している。 実施例 3 トルエン及びエチレンを7:1のモル比で、触
媒床入口における約450〜490℃の範囲の温度、約
11気圧の圧力及び約130のトルエンWHSVにおい
て反応させた。使用した触媒は12〜20の間のメツ
シユ寸法及び約7.5cmの床の深さを有していた。
第一の実験は新しい触媒を用いてそして水蒸気共
原料を用いずに行なわれた。転化率は最初の98%
から100時間の操作後の39%までの範囲であつた。
同一反応条件下であつたが同じ型の新しい触媒を
使用しそしてさらに40000ppmの水蒸気共原料
(トルエンを基にして)を反応中に加え第二の実
験を行なつた。この実験の最初の転化率は96.8%
であり、そしてこれは258時間の操作後に57%に
減じられた。このことは、該方法において有効量
の水蒸気が共供給されたときには転化率(触媒活
性測定値)は触媒の使用期間の2 1/2倍後に高い
水準に保たれていたことを示している。 実施例 4 この実験では、450°〜480℃の入口温度、約11
気圧の圧力及び約8:1の芳香族対アルケンモル
原料比を使用した。ベンゼンを芳香族原料として
使用し、そしてエチレンをアルケンとして使用し
た。ベンゼンWHSVは110であつた。さらに、
40000ppmの水(ベンゼン原料に基く)を使用し
た。触媒は12〜20の間のメツシユ及び約8cmの床
の深さを有した。最初の100時間の操作中の転化
率は約99%の高水準に保たれていた。同様に、選
択率も100時間の操作後に約99%であつた。 次に、上記の実験で使用した同一触媒を再生し
た。ここで用いた再生工程を一般的に以下に記
す。最初に、触媒物質を窒素ガスの存在下で480
℃に加熱した。3時間の該処理後に水蒸気を
28WHSVの速度で加えた。30分後に、窒素を
12WHSVに戻し、そして水蒸気5WHSVとした。
10時間後に、水蒸気を28WHSVの水準に、窒素
を24WHSVに再び高め、そして空気流を
0.5WHSVで加えた。その後、水蒸気及び窒素を
系からゆつくりと除去し、そして空気流を3時間
にわたつて段階的に増加させた。全再生時間は約
18時間であつた。 前記の実験で使用した再生された触媒を用い
て、水蒸気共原料を用いずに第二の実験を450°〜
500℃の範囲の入口温度、約11気圧の圧力及び16
トルエン対エチレンモル供給比において第二の実
験を行なつた。トルエンWHSVは130であつた。
転化率は再生触媒を用いると160時間の操作中に
98%以上に保たれていた。これは、水蒸気共原料
の使用がシリカライト触媒物質の活性に実質的に
悪影響を与えないことを示している。しかしなが
ら、選択率は最初の約88%から161時間の操作後
の最終的な92%までの範囲であつた。 前記の態様は単に本発明の例として示されてお
り限定しようとするものではない。本発明の精神
及び物質を包含している開示態様の改変を当技術
の専門家により行なえるため、本発明の範囲は特
許請求の範囲により解釈すべきである。
TABLE These experiments demonstrate that the steam co-feed significantly reduced the amount of trimethyl-benzene byproduct produced. Example 3 Toluene and ethylene in a 7:1 molar ratio at a temperature in the range of about 450-490°C at the catalyst bed inlet, about
The reaction was carried out at a pressure of 11 atmospheres and a toluene WHSV of approximately 130. The catalyst used had a mesh size between 12 and 20 mm and a bed depth of about 7.5 cm.
The first experiment was conducted using the new catalyst and without steam co-feedstock. The initial conversion rate is 98%
and 39% after 100 hours of operation.
A second experiment was conducted under the same reaction conditions but using a new catalyst of the same type and adding an additional 40,000 ppm of steam co-feedstock (based on toluene) into the reaction. The initial conversion rate for this experiment was 96.8%
, and this was reduced to 57% after 258 hours of operation. This shows that when an effective amount of steam was co-fed in the process, the conversion (a measure of catalyst activity) remained at a high level after 2 1/2 times the period of use of the catalyst. Example 4 In this experiment, an inlet temperature of 450° to 480°C, approx.
A pressure of atmospheres and an aromatic to alkene molar feed ratio of about 8:1 was used. Benzene was used as the aromatic feedstock and ethylene as the alkene. Benzene WHSV was 110. moreover,
40000ppm water (based on benzene feedstock) was used. The catalyst had a mesh of between 12 and 20 mm and a bed depth of about 8 cm. Conversion remained at a high level of approximately 99% during the first 100 hours of operation. Similarly, the selectivity was about 99% after 100 hours of operation. The same catalyst used in the above experiment was then regenerated. The regeneration process used here is generally described below. First, the catalyst material was heated to 480 °C in the presence of nitrogen gas.
heated to ℃. After 3 hours of treatment, remove water vapor.
Added at a rate of 28WHSV. After 30 minutes, nitrogen
It was returned to 12WHSV, and the water vapor was set to 5WHSV.
After 10 hours, the water vapor was raised again to a level of 28WHSV, the nitrogen to 24WHSV, and the air flow was increased.
Added at 0.5WHSV. Thereafter, water vapor and nitrogen were slowly removed from the system, and air flow was increased stepwise over a period of 3 hours. Total playing time is approx.
It was hot for 18 hours. Using the regenerated catalyst used in the previous experiment, a second experiment was carried out from 450° without the steam co-feedstock.
Inlet temperature in the range of 500℃, pressure of about 11 atm and 16
A second experiment was conducted at the toluene to ethylene molar feed ratio. Toluene WHSV was 130.
Conversion rates are higher during 160 hours of operation using regenerated catalyst.
It was maintained at over 98%. This indicates that the use of a steam co-feedstock does not substantially adversely affect the activity of the silicalite catalyst material. However, selectivity ranged from about 88% initially to a final 92% after 161 hours of operation. The embodiments described above are presented merely as examples of the invention and are not intended to be limiting. Since modifications may be made to the disclosed embodiments by those skilled in the art that encompass the spirit and substance of the invention, the scope of the invention should be construed in accordance with the following claims.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

図面は本発明に従うアルキル芳香族化合物を製
造するための装置を図式的に表示したものであ
る。 図において、1は反応器、2は触媒床、6は弁
手段、8は分別区域、3,4,5,7,9及び1
0は管をそれぞれ表わす。
The drawing schematically represents an apparatus for producing alkyl aromatic compounds according to the invention. In the figure, 1 is the reactor, 2 is the catalyst bed, 6 is the valve means, 8 is the fractionation zone, 3, 4, 5, 7, 9 and 1
0 represents a tube, respectively.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 下記式 式中、R1は水素又は低級アルキルを表わす、
の芳香族化合物、下記式 CH2=CH−R2 式中、R2は水素又は低級アルキルを表わす、
の反応性アルケン及び該芳香族化合物の重量に基
いて20000ppm〜100000ppmの水をシリカライト
アルキル化触媒床中にアルキル化条件において通
し、そして生成したアルキル芳香族化合物を回収
することを特徴とするアルキル芳香族化合物の製
造方法。 2 該水を過加熱された水蒸気の形で加える、特
許請求の範囲第1項記載の方法。 3 該芳香族化合物、該反応性アルケン及び該水
を、アルキル化触媒床を含有している反応区域中
に加える前に混合する、特許請求の範囲第1項記
載の方法。 4 モル過剰量の芳香族化合物を反応区域中に加
える、特許請求の範囲第1項記載の方法。 5 芳香族化合物対反応性アルケンのモル比が2
〜20の範囲内にある、特許請求の範囲第4項記載
の方法。 6 該反応性アルケンがエチレンである、特許請
求の範囲第1項記載の方法。 7 該芳香族化合物がベンゼンである、特許請求
の範囲第6項記載の方法。 8 該芳香族化合物がトルエンである、特許請求
の範囲第6項記載の方法。 9 反応区域中の温度が300℃〜600℃の間に保た
れている、特許請求の範囲第1項記載の方法。 10 反応区域中の温度が400℃〜460℃の間に保
たれている、特許請求の範囲第9項記載の方法。 11 反応区域中の圧力が3〜25気圧の間に保た
れている、特許請求の範囲第1項記載の方法。 12 反応区域中の圧力が10〜15気圧の間に保た
れている、特許請求の範囲第11項記載の方法。 13 芳香族化合物の重量を基にして40000ppm
の水を反応区域中に加える、特許請求の範囲第1
項記載の方法。 14 反応区域手段; 該反応区域手段中のシリカライトアルキル化触
媒床; 下記式 式中、R1は水素又は低級アルキルを表わす、
の芳香族基質化合物原料を該反応区域手段中の該
触媒床に加えそれと接触させるための手段; 下記式 CH2=CH−R2 式中、R2は水素又は低級アルキルを表わす、
の反応性アルケン原料を該反応区域手段中の該触
媒床に加えそれと接触させるための手段; 該芳香族化合物の重量に基いて20000ppm〜
100000ppmの水蒸気を該反応区域手段中に加える
ための手段;及び アルキル芳香族化合物含有生成物流を該反応区
域手段から取り出すための手段 を有することを特徴とするアルキル芳香族化合物
を製造するための装置。 15 さらに、過剰量の芳香族基質化合物をアル
キル芳香族化合物含有生成物流から分離するため
の手段も包含している、特許請求の範囲第14項
記載の装置。 16 さらに、分離された芳香族基質化合物を該
芳香族基原料手段に再循環させるための手段も包
含している、特許請求の範囲第15項記載の装
置。
[Claims] 1. The following formula In the formula, R 1 represents hydrogen or lower alkyl,
An aromatic compound of the following formula CH2 =CH- R2 , where R2 represents hydrogen or lower alkyl,
of the reactive alkene and the alkyl aromatic compound characterized in that 20,000 ppm to 100,000 ppm of water, based on the weight of the reactive alkene and the aromatic compound, is passed through the silicalite alkylation catalyst bed at alkylation conditions and the resulting alkyl aromatic compound is recovered. A method for producing aromatic compounds. 2. The method of claim 1, wherein the water is added in the form of superheated steam. 3. The method of claim 1, wherein the aromatic compound, the reactive alkene, and the water are mixed before being added to the reaction zone containing the alkylation catalyst bed. 4. The method of claim 1, wherein a molar excess of the aromatic compound is added into the reaction zone. 5 The molar ratio of aromatic compound to reactive alkene is 2
5. The method of claim 4 in the range of .about.20. 6. The method of claim 1, wherein the reactive alkene is ethylene. 7. The method according to claim 6, wherein the aromatic compound is benzene. 8. The method according to claim 6, wherein the aromatic compound is toluene. 9. The method of claim 1, wherein the temperature in the reaction zone is maintained between 300°C and 600°C. 10. The method of claim 9, wherein the temperature in the reaction zone is maintained between 400<0>C and 460<0>C. 11. The method of claim 1, wherein the pressure in the reaction zone is maintained between 3 and 25 atmospheres. 12. The method of claim 11, wherein the pressure in the reaction zone is maintained between 10 and 15 atmospheres. 13 40000ppm based on the weight of aromatic compounds
of water is added into the reaction zone.
The method described in section. 14 Reaction zone means; silicalite alkylation catalyst bed in the reaction zone means; In the formula, R 1 represents hydrogen or lower alkyl,
means for adding and contacting the aromatic substrate compound feedstock with the catalyst bed in the reaction zone means; in the following formula CH2 =CH- R2 , R2 represents hydrogen or lower alkyl;
means for adding and contacting the catalyst bed in the reaction zone means with a reactive alkene feedstock of from 20,000 ppm to 20,000 ppm based on the weight of the aromatic compound;
An apparatus for producing an alkyl aromatic compound, characterized in that it has means for adding 100,000 ppm of water vapor into the reaction zone means; and means for removing an alkyl aromatic compound-containing product stream from the reaction zone means. . 15. The apparatus of claim 14, further comprising means for separating excess aromatic substrate compounds from the alkyl aromatic compound-containing product stream. 16. The apparatus of claim 15 further comprising means for recycling separated aromatic substrate compounds to said aromatic feedstock means.
JP57079251A 1981-12-07 1982-05-13 Alkylation of aromatic compound using silica catalyst under presence of steam Granted JPS58105926A (en)

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US327860 1981-12-07

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JPS58105926A JPS58105926A (en) 1983-06-24
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