[发明专利]制造环己基苯的系统和方法

说明书

相关申请的优先权声明

本申请要求于2013年3月4日提交的美国临时申请序列号61/772,462和于2013年5月7日提交的欧洲申请号13166822.0的优先权，这些文献的公开内容全文通过参考引入本文。

技术领域

本发明涉及制造环己基苯的系统和方法。特别地，本发明涉及通过苯的加氢烷基化制造环己基苯的系统和方法。本发明可用于例如从苯的加氢烷基化开始制造苯酚和环己酮。

背景技术

由环己基苯制备苯酚是新兴技术，有利之处在于它共同产生环己酮，而不是丙酮。在这种方法中，首先将环己基苯氧化以形成它的氢过氧化物，然后使所述氢过氧化物在酸催化剂存在下裂解而获得苯酚和环己酮。

环己基苯可以，例如，通过苯与环己烯的直接烷基化，或通过苯的加氢烷基化制备。在后一方法中，苯与氢气在催化剂存在下反应以致苯经历部分加氢而产生环己烯中间体，所述中间体然后将苯起始材料的一部分烷基化。在这方面，美国专利号6,037,513公开了可以通过使苯和氢气与双功能催化剂接触，改进苯的加氢烷基化中的环己基苯选择性，所述双功能催化剂包含至少一种加氢金属和MCM-22型分子筛。所述加氢金属优选选自钯、钌、镍、钴和它们的混合物并且接触步骤在大约50℃-350℃的温度，大约100kPa-7000kPa的压力，大约0.01-100的氢气与苯摩尔比和大约0.01hr^-1-100hr^-1的重时空速(WHSV)下进行。这一参考文献公开了然后可以将所得环己基苯氧化成相应的氢过氧化物，并使所述过氧化物分解成所需苯酚和环己酮。然而，虽然在所公开的方法中在基于MCM-22分子筛的双功能催化剂上的加氢烷基化反应的高选择性，但是在加氢烷基化流出物中仍然产生少量的环己烷和甲基环戊烷。

加氢烷基化反应中的总体苯转化率通常仅40wt％-60wt％。因此，未反应的苯的循环是希望的。包括环己烷和甲基环戊烷的杂质除非除去否则将倾向于在循环苯料流中积聚，从而置换苯并增加不合需要的副产物的产生。因此，环己基苯作为苯酚前体的商业应用面对的重要问题是除去所述苯循环料流中的环己烷。

另外，苯的加氢烷基化已知产生不可忽略量的二-环己基苯和三-环己基苯，它们通常经由与苯的烷基转移而转化成环己基苯以增加所述方法的总体环己基苯产率。

发明内容

发明概述

因此，由苯的加氢烷基化制备环己基苯的总体系统是非常复杂的。要求每个组件的谨慎设计和整个系统的集成以便获得高产率、高纯度和高能量效率。

本公开内容提供包括集成的苯制备塔、加氢烷基化反应子系统、脱氢子系统、环己基苯蒸馏和纯化子系统和烷基转移子系统的设备系统，其能够通过苯的加氢烷基化以高产率和总体高的能量效率连续地制备高纯度环己基苯。本公开内容还提供使用所述系统制造环己基苯的方法。

本申请的第一方面涉及由苯和氢气制备环己基苯的系统，所述系统包括：

(1A)第一蒸馏塔，其配置用来接受苯原料，和产生包含沸点比苯更高的组分的第一下部流出物，基本上由苯组成的第一中间流出物，和包含水、氢气及其它沸点比苯更低的组分的第一上部流出物；

(1B)加氢烷基化设备，其配置用来产生包含苯、环己烷和环己基苯的加氢烷基化生产混合物，所述设备包括第一加氢烷基化反应器、与所述第一加氢烷基化反应器串联连接的第二加氢烷基化反应器和在它们中间的第一换热器，其中：

所述第一加氢烷基化反应器包括第一加氢烷基化催化剂床，所述第一加氢烷基化反应器与所述第一蒸馏塔流体连通，和所述第一加氢烷基化反应器配置用来在其顶部附近的位置处接受(i)所述第一中间流出物的至少一部分和(ii)氢气，以允许反应介质向下流经所述第一加氢烷基化催化剂床，并在其底部附近的位置处产生第一加氢烷基化流出物；

所述换热器配置用来将所述第一加氢烷基化流出物冷却；和

所述第二加氢烷基化反应器包括第二加氢烷基化催化剂床，所述第二加氢烷基化反应器配置用来在其顶部附近的位置处接受由所述换热器提供的经冷却的第一加氢烷基化流出物，所述第二加氢烷基化反应器允许反应介质向下流经所述第二加氢烷基化催化剂床，并在其底部附近的位置处产生第二加氢烷基化流出物；

(1C)第一分离鼓，其用于将所述加氢烷基化生产混合物分离成包含苯、环己烷和环己基苯的第一下部鼓流出物和包含氢气、苯和环己烷的第一上部鼓流出物；