アルキル化剤を用いてアルキル化物質をアルキル化するための方法
【課題】ベンゼンなどのアルキル化物質から窒素化合物を除去するための方法を提供する。
【解決手段】吸着床４６は、塩基性有機窒素化合物を吸着するために用いられ、酸性モレキュラーシーブの高温吸着床７２はニトリルなどの弱塩基性窒素化合物を吸着する。弱塩基性窒素化合物の吸着は、水を用いることで容易となる。高温の精留塔４０からアルキル化物質ストリーム６８を流動させ、高温吸着床に好適な水分濃度を適用することで、利点が得られる。
【解決手段】吸着床４６は、塩基性有機窒素化合物を吸着するために用いられ、酸性モレキュラーシーブの高温吸着床７２はニトリルなどの弱塩基性窒素化合物を吸着する。弱塩基性窒素化合物の吸着は、水を用いることで容易となる。高温の精留塔４０からアルキル化物質ストリーム６８を流動させ、高温吸着床に好適な水分濃度を適用することで、利点が得られる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アルキル化剤を用いてアルキル化物質をアルキル化するための方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
化学処理や精製工業において、芳香族変換プロセスにおける触媒としてのモレキュラーシーブの使用はよく知られている。商業的に非常に重要な意味を持つ芳香族変換反応には、エチルトルエン、キシレン、エチルベンゼン、クメン、あるいは高級アルキル芳香族の生成などにおいて、またトルエン不均化、キシレン異性化、あるいはポリアルキルベンゼンのモノアルキルベンゼンへのトランスアルキル化などの不均化反応においての芳香族化合物のアルキル化が含まれる。多くの場合、このような芳香族変換プロセスに用いられる供給原料には、芳香族成分あるいはアルキル化物質が含まれ、このようなものとしてベンゼン、Ｃ2〜Ｃ20オレフィンアルキル化剤あるいはポリアルキル芳香族炭化水素トランスアルキル化剤などがある。アルキル化ゾーンにおいて、芳香族供給原料ストリーム及びオレフィン供給原料ストリームをアルキル化触媒上の気相で反応させ、エチルベンゼンあるいはクメンなどのアルキル化ベンゼンを生成する。ポリアルキル化ベンゼンを、モノアルキル化ベンゼン生成物から分離し、トランスアルキル化ゾーンへ再循環させ、トランスアルキル化触媒上の気相でベンゼンと接触させてモノアルキル化ベンゼン及びベンゼンを生成する。
【０００３】
通常、このようなアルキル化あるいはトランスアルキル化反応のための触媒は、ゼオライト系モレキュラーシーブからなる。米国特許第４，８９１，４５８号明細書は、ゼオライトベータからなる触媒の存在を開示している。米国特許第５，０３０，７８６号明細書は、ゼオライトＹ、ゼオライトオメガ及びゼオライトベータモレキュラーシーブ触媒を用いる芳香族変換プロセスを開示している。米国特許第４，１８５，０４０号明細書は、Ｘ、Ｙ、Ｌ、Ｂ、ＺＳＭ−５及びオメガ結晶型のモレキュラーシーブなどのゼオライトを用いて、エチルベンゼンあるいはクメンを生成するベンゼンのアルキル化を開示している。米国特許第４，７７４，３７７号明細書は、固体リン酸成分よりなる触媒上で行われ、Ｘ、Ｙ、超安定型Ｙ、Ｌ、オメガ、及びモルデナイト型ゼオライトを含むアルミノケイ酸塩モレキュラーシーブトランスアルキル化触媒を用いるトランスアルキル化がその後に続くアルキル化を含む芳香族変換プロセスを開示している。
【０００４】
アルキル化及びトランスアルキル化反応に供する芳香族供給原料において、特にベンゼン供給原料において、しばしば水分が発見される。多くの場合、ベンゼン供給原料は、例えばスチレン系単量体単位から再循環される際に、水分飽和状態である。気相あるいは液相でのアルキル化反応に用いられるモレキュラーシーブ触媒は、種々のレベルの水あるいは供給原料中の硫黄化合物に影響を受けやすい。米国特許第４，１０７，２２４号明細書は、触媒のより急速な熟成が受容可能であれば、気相反応において水及び硫化水素が許容可能である事例を開示している。米国特許第５，０３０，７８６号明細書は、液相中の反応器内容物を維持するために反応帯を操作する際に、供給原料中の水分含有量が１００ｐｐｍ未満、好ましくは５０ｐｐｍ以下になるように脱水処理をする事例を開示している。しかし、国際公開（ＷＯ）９３／００９９２号は、開始位相において、アルキル化あるいはトランスアルキル化プロセスのためのゼオライト触媒が、その触媒組成に関して、３．５重量％より多い最小限の水分を含有している事例を開示している。欧州特許第０９２２０２０号明細書は、ベンゼンアルキル化供給原料を１３０℃から３００℃の間の温度で乾燥させて水分含有量を２００ｐｐｍ未満にして不純物を吸着し、ゼオライト系アルキル化あるいはトランスアルキル化触媒の寿命時間を向上させるために固体酸を使用する事例を開示している。
【０００５】
芳香族変換反応器に供給する供給原料中に存在する他の不純物、特に塩基性有機窒素化合物（ＯＮＣ）などの塩基性不純物は、最新の芳香族アルキル化触媒を含む固体酸を中和する。触媒の性能と寿命が悪い影響を受ける。供給原料中の非常に低濃度の窒素でさえも、触媒の再生頻度を増加させ、その際、蓄積された窒素化合物及びコークスを触媒から焼成除去しなければならない。より多くの活性ゼオライト触媒を、芳香族変換反応に用いる際には、供給原料中の窒素不純物による触媒寿命の劣化を、より慎重に管理しなければならない。反応帯において触媒に対する窒素不純物の影響を低減させる方法が求められている。触媒寿命を低下させる塩基性窒素化合物は、インドール、ピリジン、キノリン、ジエタノールアミン（ＤＥＡ）、Ｎ−ホルミルモルホリン（ＮＦＭ）を含むモルホリン、及びN−メチルピロリドン（ＮＭＰ）を含んでいる。ＮＦＭ及びＮＭＰは芳香族抽出剤として用いられ、ＤＥＡはしばしば芳香族供給原料ストリームを汚染する防蝕剤である。米国特許第５，２２０，０９９号明細書は、ゼオライトを用いてインドール、キノリン及びピリジン不純物を除去する方法、またトルエンを溶解水と共に用いて上記ゼオライトから不純物を脱着させる方法を教示している。国際公開ＷＯ００／３５８３６号は、アルキル化ベンゼンを、トランスアルキル化反応器へ供給する前にモレキュラーシーブと接触させて窒素化合物を含む触媒毒を除去する方法を開示している。国際公開ＷＯ０１／０７３８３号は、アルキル化ゾーンへ供給される供給原料ストリームをゼオライトと接触させて有機結合性窒素を除去する方法を開示している。米国特許第４，８４６，９６２号明細書は、溶媒抽出油を無定形シリカアルミナあるいは結晶性ゼオライト触媒に接触させてＮＭＰなどの塩基性窒素化合物を除去する方法を開示している。上記吸着剤は最大で３０重量％の水を含有している。
【０００６】
米国特許第５，２７１，８３５号明細書は、流動接触分解装置からのＣ３〜Ｃ５生成物留分内の極性不純物の存在を開示している。上記不純物には、アセトニトリルなどの弱塩基性ONCが含まれていることが発見された。アクリロニトリル及びプロピオニトリルは、芳香族アルキル化プロセスに供される供給原料として用いられる炭化水素ストリーム内にも発見することができる。これらの極性化合物は、芳香族アルキル化プロセスに用いられる触媒に引き付けられ、そして汚染する。米国特許第６，０１９，８８７号明細書は、３００℃未満の温度下でカチオン非酸性ゼオライトを使用する方法を、また米国特許第６，１０７，５３５号明細書は、シリカゲルを用いて、室温下にて炭化水素ストリームからニトリルを吸着する方法を教示している。米国特許第２，９９９，８６１号明細書は、Ｘゼオライトを用いて、−１８℃〜４２７℃の温度下で、ニトリル、硝酸塩及びニトロ化合物を含む弱塩基性ＯＮＣに優先して塩基性ＯＮＣを選択的に吸着する方法を教示している。米国特許第５，７４４，６８６号明細書及び第５，９４２，６５０号明細書は、ニトリルを除去する前に、ニトリルを含むベンゼンストリームから、上記ベンゼンストリームを−１８℃〜２０４℃の温度下で非酸性モレキュラーシーブと接触させることによって水分を除去する方法を教示している。米国特許第６，６１７，４８２号明細書は、水が存在する場合、シリカの配合割合の多いゼオライトがより効果的であることを教示している。しかし、この引例においては、室温下で、水の存在下ではＮＦＭの吸着のみが示され；水が存在しない場合のみニトリルの吸着が示される。ｐｐｍ及びｐｐｂレベルの低濃度のニトリルでも、コーキングなどの他の非活性化メカニズムよりも早く、累積的にアルキル化触媒を非活性化してしまう。
【０００７】
粘土あるいは樹脂製ガード床は、芳香族アルキル化供給原料ストリームからＯＮＣを吸着するための安価な手段である。アルキル化供給原料ストリームから有機性窒素を吸着する間、コークスも吸着剤上に堆積される。これらの吸着剤は、全ての吸着部分がＯＮＣあるいはコークスによって占められると使用済みとなる。使用済みの粘土及び樹脂製ガード床は、焼成処理によって再生できない。モレキュラーシーブを含むガード床は、ＯＮＣ及びコークスの両方を吸着剤より焼成除去することにより再生することができる。
【発明の開示】
【０００８】
本発明の目的は、炭化水素供給原料ストリームからニトリルを吸着するガード床を提供することである。
本発明のさらなる目的は、水の存在下で、アルキル化あるいはトランスアルキル化ゾーンに供給される炭化水素供給原料ストリームからニトリルを吸着するガード床を提供することである。
本発明のさらにもう一つの目的は、炭化水素供給原料ストリームからＯＮＣを互いに協力的に吸着する、組成の異なる二つのガード床を提供することである。
【発明の概要】
【０００９】
粘土あるいは樹脂物質などの従来の吸着剤は、水の存在下では、炭化水素ストリームからニトリルを十分には吸着しないということが発見された。さらに、酸性モレキュラーシーブ吸着剤は、低温度下では、炭化水素ストリームにおいてニトリルなどの弱塩基性ＯＮＣよりも水及び塩基性ＯＮＣを優先的に吸着するということが発見された。しかし、温度を上げることによって、水の存在下での酸性モレキュラーシーブ吸着剤のニトリル吸着能力は向上する。酸性モレキュラーシーブは、高温度下において、ニトリルを加水分解してアミンとアミドにする触媒としての機能を果たす、と仮定することができる。続いて、上記塩基性アミンあるいはアミドは酸性モレキュラーシーブ上に強力に吸着される。従って、従来の吸着床は殆どの有機性窒素不純物の吸着に用いることができ、酸性モレキュラーシーブはニトリルなどの残った弱塩基性有機窒素化合物の吸着に用いることができる。さらに、精留塔からの炭化水素ストリームは好適な水分濃度及び温度を有しており、酸性モレキュラーシーブによるニトリルの吸着を円滑にする。モレキュラーシーブは使用済みとなった後、再生することができる。さらに、水の存在は吸着剤上でのコークスの蓄積を低減させ、これにより再生サイクルの延長が可能であることも発見された。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明の炭化水素供給原料ストリームは概して液体であり、３０ｗｐｐｂから１モル％のＯＮＣ、通常は１００ｗｐｐｂ〜１００ｗｐｐｍのＯＮＣを含んでいる。本発明においては、ｐｐｍレベルの濃度で存在するＯＮＣを吸着できることが示されおり、下流触媒中ではｐｐｂレベルのＯＮＣ濃度も無効にすることができる。炭化水素ストリームは、飽和状態に至るまで、また飽和状態を越えて水分を含んでいる。ＯＮＣ及び水を含む炭化水素供給原料ストリームは、好ましくはベンゼンを含む芳香族供給原料ストリームであって、適度にベンゼンを主成分とする。芳香族炭化水素供給原料ストリームは、通常、吸着床を通過する際に１．０重量％以下のオレフィンを含んでいる。
【００１１】
ＯＮＣは、主成分として、インドール、ピリジン、キノリン、ジエタノールアミン（ＤＥＡ）、Ｎ−ホルミルモルホリン（ＮＦＭ）を含むモルホリン、及びＮ−メチルピロリドン（ＮＭＰ）などの塩基性ＯＮＣを含む。ＯＮＣは、その他に、アセトニトリル、プロピオニトリル、アクリロニトリル及びそれらの混合物などの弱塩基性ニトリルも含んでいる。塩基性ＯＮＣは、従来の粘土あるいは樹脂製吸着ガード床によく吸着される。炭化水素供給原料ストリームはこのような従来型の不純物吸着ゾーンに供給されて、塩基性ＯＮＣ及び他の不純物が吸着され、塩基性ＯＮＣの減少した処理済み吸着流出物が生成される。また、ニトリルなどの弱塩基性ＯＮＣは、従来の樹脂及び粘土製吸着剤には十分に吸着されないことが発見されている。ニトリルは従来型の吸着床を通過し、アルキル化あるいはトランスアルキル化反応ゾーンなどの下流プロセスに悪影響を与える。
【００１２】
塩基性ＯＮＣを除去するための粘土製吸着剤には、ＳＣ６３０Ｇ、ＳＣ６３６Ｇ及び好適なＳＣ６２６ＧＳ等、Sudchemie社製の粘土製品が含まれる。Filtrol社製のF−２４粘土もまた、好適である。塩基性ＯＮＣを除去するための樹脂製吸着剤には、Rohm & Haas社製、好適なＡ−１５などのアンバーリスト系列の樹脂製品、及びPurolite International社製のＣＴ−１７５等の樹脂が含まれる。その他のタイプの粘土及び樹脂製吸着剤も好適である。粘土あるいは樹脂製吸着剤は、液相中で、芳香族ストリームを少なくとも部分的に維持するのに十分な条件下で使用することができる。３８℃（１００°Ｆ）までの使用時温度、常圧より少し高い圧力、２０６kＰａ（３０ｐｓｉａ）までの圧力の条件で十分である。粘土及び樹脂の受容量は、吸着剤の重量に基づいて、通常、アミン６〜１０重量％、ＮＦＭ及びＮＭＰ１〜２重量％の範囲である。しかしこれらの条件下では、粘土及び樹脂はニトリルよりも水、ＮＦＭ及びＮＭＰを優先的に吸着する。従って、ニトリルを吸着するための他の手段を講じる必要がある。
【００１３】
弱塩基性ＯＮＣの除去に適した本発明の吸着剤は、ゼオライト系モレキュラーシーブはもとより、米国特許第４，４４０，８７１、第４，３１０，４４０、及び第４，５６７，０２９各号明細書に開示されている種々の形態のシリコアルミノフォスフェート及びアルミノフォスフェートなどの酸性モレキュラーシーブを含む。ここで用いられる「モレキュラーシーブ」という用語は、ガンマアルミナなどの物質とは異なり、その性質が高結晶性であり、結晶学的に見て細孔性あるいは通孔構造を有する吸着乾燥剤の一種と定義される。この種の結晶性吸着剤において、好適なモレキュラーシーブのタイプとは、一般にゼオライトとして知られるアルミノケイ酸塩物質である。「ゼオライト」という用語は一般に、その多くが結晶性構造を有する、自然発生的及び合成水和金属アルミノケイ酸塩の群を指す。焼成形態のゼオライト系モレキュラーシーブは、以下の一般公式によって表される：
【００１４】
式中、Ｍｅはカチオンであり、ｘは２〜無限大の値を有し、ｎはカチオン価数であり、ｙは２〜１０の値を有する。通常用いられる公知のゼオライトは、シャバサイト（ゼオライトDとも呼ばれる）、クリノプチロライト、エリオナイト、フォージャサイト、ゼオライトベータ（ＢＥＡ）、ゼオライトオメガ、ゼオライトＸ、ゼオライトＹ、ＭＦＩゼオライト、ゼオライトＭＣＭ−２２（ＭＷＷ）、フェリエライト、モルデナイト、ゼオライトＡ、及びゼオライトＰを含む。上記ゼオライトの内の一部は、「ZEOLITE MOLECULAR SIEVES」（D. W. Breck著、John Wiley and Sons社、ニューヨーク、１９７４年）に詳細な説明が記載されている。
【００１５】
色々な合成物質及び天然物質の間には、夫々の化学組成、結晶構造、粉末Ｘ線回折パターンなどの物理的特性の間に著しい差異が存在する。モレキュラーシーブは微細結晶の凝集体として発生し、微細粉末として合成され、そして好ましくは、大規模な吸着用途のために錠剤化あるいはペレット化される。ペレット化法は、モレキュラーシーブの収着特性が、選択性及び受容量に関して実質的に変化せずに残存するので、有効な方法であると高く評価されている。好適な吸着剤としては、アルミナあるいはシリカ結合剤を有するゼオライトＹそしてゼオライトＸ、及びアルミナあるいはシリカ結合剤を有するベータゼオライトが含まれる。ゼオライトＹは最も好適である。
【００１６】
実施の形態において、モレキュラーシーブは通常、耐火性無機酸化物結合剤と組み合わせて用いられる。結合剤にはアルミナあるいはシリカが含まれるが、前者が好ましく、ガンマアルミナ、エータアルミニウムそしてそれらの混合物は特に好ましい。モレキュラーシーブは、吸着剤の５〜９９重量％の範囲で存在し、耐火性無機酸化物は１〜９５重量％の範囲で存在する。実施の形態において、モレキュラーシーブは吸着剤の少なくとも５０重量％の分量、より好ましくは吸着剤の少なくとも７０重量％の分量で存在する。
【００１７】
本発明の吸着剤におけるモレキュラーシーブは酸性である。酸性レベルの基準としてシリコン対アルミニウム比率を用いる場合、シリコン対アルミニウム比率は一つの実施の形態においては１００未満、別のもう一つの実施の形態においては２５未満であるべきである。モレキュラーシーブに対してカチオンは望ましくない。従って、ゼオライトＹ及びベータゼオライトの場合、酸洗浄を行いナトリウムなどのアルカリ金属を除去し酸部位を顕出させ、これによって吸着性能を向上させるのが望ましい。骨格外に移動するアルミニウムの結合剤への流入も、酸性度を低減させるので避けなければならない。アルカリ土類元素及び希土類元素などのカチオンをゼオライトＸあるいはＹとある程度混和することによって、骨格アルミニウムの熱安定性及び水熱安定性を向上させ、骨格外に移動する骨格アルミニウムの量を最小限に抑えることができる。カチオンの混和程度は、吸着性能の妨げとならないよう、十分に低くしなければならない。本発明のモレキュラーシーブ吸着剤は、アルキル化あるいはトランスアルキル化ユニットなどの下流側反応器におけるアルキル化触媒と同一の組成を有している。しかし、アルキル化触媒がモレキュラーシーブ吸着剤よりも高価である場合には、アルキル化触媒及びモレキュラーシーブの組成は異なっているのが望ましい。
【００１８】
前述のとおり、水の存在は、大気温度下における酸性モレキュラーシーブ上のニトリルの吸着にとってマイナスとなる。表面上は、モレキュラーシーブガード床に供給される供給原料中の水分量を最小化することは、有益であるかのように見える。水は吸着部位を巡ってＯＮＣと競合し、これによってモレキュラーシーブのＯＮＣ吸着能力が低減される。また、低温度下では、水はニトリルよりも優先的に酸性モレキュラーシーブに吸着されることが確認された。しかしさらに、高温度下においては、水分濃度が過剰でなければ、酸性モレキュラーシーブがニトリルを高い割合で吸着することも確認された。特定の理論によって束縛されることを望むものではないが、ニトリルは酸性モレキュラーシーブ吸着剤に吸着されるには塩基性が十分ではないと思われる。しかし、水の存在下で、ニトリルは触媒作用によって酸性モレキュラーシーブ上でアミドあるいはアミンへと加水分解される。続いて、塩基性アミドあるいはアミンが酸性モレキュラーシーブに吸着される。
【００１９】
ニトリルを除去し精製される汚染炭化水素供給原料ストリームは、水の存在する高温度下、一つの実施の形態では少なくとも１２０℃〜３００℃未満、もう一つの実施の形態では１２５℃よりも高く３００℃未満の範囲、さらにもう一つの実施の形態においては１５０〜２００℃の範囲の温度下で酸性モレキュラーシーブの窒素吸着ゾーンを通過する。吸着床内の圧力は、３４．５ｋＰａ〜４１３６．９ｋＰａ（ゲージ）（５〜６００ｐｓｉｇ）の範囲である。モレキュラーシーブ吸着剤に吸着されるＯＮＣの量は、再生処理が必要とされる前の段階で吸着剤の０．６〜１．０重量％に到達する。粘土製吸着剤に吸着されるＯＮＣの量は、吸着剤の１．５〜６．０重量％であり、樹脂製吸着剤に吸着されるＯＮＣの量は粘土製の吸着量の２倍である。樹脂製あるいは粘土製吸着剤はＯＮＣの吸着能力も高くかつ安価であることから、不純炭化水素ストリームは、ニトリル除去のため酸性モレキュラーシーブガード床に供給されるのに先立って、従来型の粘土製あるいは樹脂製ガード床を通過させて塩基性ＯＮＣを除去する。しかし、酸性モレキュラーシーブガード床は従来型の吸着床を通過した塩基性ＯＮＣも吸着する。酸性モレキュラーシーブ吸着床は、従来型吸着床の下流側に設置、連通させるのが望ましい。従って、従来型の吸着床からの流出液の少なくとも一部が最終的に酸性モレキュラーシーブ吸着床に供給される。さらに、従来型吸着床からの流出液の温度は大気温度と同一なので、熱交換器を従来型吸着床の下流側に、また高温吸着床の上流側に設置、連通させて上記流出液の温度を高温吸着床に適した温度へ調節する。従って、従来型吸着床からの流出液の少なくとも一部が熱交換器内にて加熱あるいは冷却され、熱交換器からの流出液の少なくとも一部が高温吸着床に供給される。実施の形態において、全てのアルキル化物質ストリームは、アルキル化及び／あるいはトランスアルキル化反応ゾーンに供給される前に、高温吸着床において脱窒素化される。
【００２０】
モレキュラーシーブガード床内においては、炭化水素供給原料ストリームの水濃度は、２０ｗｐｐｍ〜５００ｗｐｐｍの範囲、好ましくは５０ｗｐｐｍ〜１５０ｗｐｐｍの範囲である。実施の形態において、水濃度は、ニトリルのアミンあるいはアミドへの変換に関して化学量論的である。
【００２１】
またさらに、モレキュラーシーブガード床内に水が存在することによって、高温度下における吸着剤上のコークス形成が低減されることが発見された。モレキュラーシーブの酸性部位上にコークスが蓄積されるとＯＮＣ吸着の妨げとなり、結果的に、再生処理のサイクルを短くすることになってしまう。しかし、酸性部位上のコークス形成を低減させることにより、モレキュラーシーブガード床は再生までのサイクルを長いままに維持することができ、各再生サイクルに必要とされる負担も著しく軽減されるため、処理工程の多サイクルに亘って最大の吸着能力を維持することができる。
【００２２】
従来型の粘土製あるいは樹脂製ガード床は一度使用済みになると再生ができない。代わりに、使用済みの粘土あるいは樹脂を処分しなければならない。本発明の使用済みモレキュラーシーブは再生が可能である。モレキュラーシーブガード床は、モレキュラーシーブの一つ以上の固定床を含む。操業中のモレキュラーシーブ吸着床が容量に到達する際、つまり、好ましくはＯＮＣの実質的部分が操業中の吸着床を通過し終える前に、供給原料ストリームは、吸着ゾーンの待機モレキュラーシーブ吸着床に導入される。続いて、それまで操業中だった吸着床は、内容物を分離ゾーンに通過させることによって液切りされる。あるいは、吸着床の再生処理中に工程を停止する。吸着床は、熱天然ガスストリーム、あるいはモレキュラーシーブからＯＮＣを焼成除去する炭素燃焼、あるいはその他の従来の方法によって再生される。続いて、再生された吸着床は、操業中の吸着床が容量に達するまで待機状態に置かれる。
【００２３】
酸触媒によって触媒されるオレフィンアルキル化剤による芳香族化合物の選択的アルキル化において、オレフィンは２〜少なくとも２０個の炭素原子を含んでおり、またオレフィンは分岐オレフィンあるいは直鎖オレフィン、つまり末端オレフィンまたは内部オレフィンである。従って、オレフィンの特定の性質は特に重要ではない。アルキル化反応に共通する事柄として、反応は、少なくとも部分的に液相である条件下で、また反応圧を調節することによって低級メンバーに対して容易に実現し得る基準下で行われる。低級オレフィン中、エチレン及びプロピレンは最も重要な化合物である。アルキル化剤を含むオレフィン供給原料ストリームは、エチレン及び／あるいはプロピレンを含んでいる。プロピレンを含むオレフィン供給原料ストリームは少なくとも６５重量％の純度を有し、その残りはプロパンが高い割合を占める。また、プロピレン供給原料は９９重量％以上の純度を有する。エチレン供給原料は、通常９９重量％以上の純度を有する。残留オレフィン中、洗浄剤範囲のオレフィンのクラスは特に注目される。このクラスは、６〜２０個の炭素原子を含みかつ内部不飽和あるいは末端不飽和のいずれかを有する直鎖オレフィンから構成される。８〜１６個の炭素原子を含む直鎖オレフィンは、洗浄剤範囲のオレフィンとして特に有用であり、１０〜１４個の炭素原子を含むものは洗浄剤範囲のオレフィンに対して、さらに好適である。アルキル化剤は、トランスアルキル化反応ゾーンにおけるポリアルキルベンゼンのアルキル構成物質によってももたらされる。ジエチルベンゼン、トリエチルベンゼン及びジイソプロピルベンゼンは、こうしたアルキル化剤を提供し得るポリアルキルベンゼンの代表的な例である。
【００２４】
ベンゼンは、本発明の実施においてアルキル化物質として用いられるアルキル化可能な芳香族化合物の中でも群を抜いて最も重要な化合物である。芳香族供給原料ストリームは５〜９９．９モル％のベンゼンを含み、スチレンモノマー生産プラントからの再循環ストリームである。より一般的には、芳香族化合物はベンゼン、ナフタリン、アントラセン、フェナントレン、及びそれらの置換誘導体によって構成される群から選択される。アルキル化可能な芳香族化合物の芳香核に見られる置換基の最も重要なクラスは、１〜２０個の炭素原子を含むアルキル部分である。その他の重要な置換基は、ヒドロキシル部分、及びそのアルキル基が１〜２０個の炭素原子を含むアルコキシ部分である。置換基がアルキルあるいはアルコキシ基である場合、フェニル部分もパラフィン鎖上で置換される。本発明の実施においては、無置換及びモノ置換ベンゼン、ナフタリン、アントラセン、及びフェナントレンが最も頻繁に用いられるが、多置換芳香族化合物も用いられる。上記例に加えて、好適なアルキル化可能芳香族化合物の例としては、ビフェニル、トルエン、キシレン、エチルベンゼン、プロピルベンゼン、ブチルベンゼン、ペンチルベンゼン、ヘキシルベンゼン、ヘプチルベンゼン、オクチルベンゼン、その他；フェノール、クレゾール、アニソール、エトキシ−、プロポキシ−、ブトキシ−、ペントキシ−、ヘキソキシベンゼン、その他が含まれる。
【００２５】
アルキル化反応ゾーンにおいては、多種類の触媒を使用することができる。反応ゾーンにおいて用いられる好適な触媒には、水分の存在による悪影響を受けない触媒が含まれる。アルキル化触媒の存在下では実質的な水分量は容認され、また望ましくもある。実質的な水分量とは、少なくとも５０ｗｐｐｍのアルキル化ゾーンに進入する反応物質の水分濃度を指す。アルキル化反応ゾーンは、少なくて２０ｗｐｐｍ〜２００ｗｐｐｍ以上、また１０００ｗｐｐｍ以上の水分を含有する。本発明に用いられる好適な触媒は、ゼオライト系触媒である。通常、本発明の触媒は耐火性無機酸化物結合剤と組み合わせて用いられる。好適な結合剤は、アルミナあるいはシリカである。好適なゼオライトとしては、ゼオライトベータ、ＺＳＭ−５、ＰＳＨ−３、ＭＣＭ−２２、ＭＣＭ−３６、ＭＣＭ−４９、及びＭＣＭ−５６が含まれる。ゼオライトベータは米国特許第５，７２３，７１０号明細書に記載されている。好適なアルキル化触媒とは、アルミナあるいはシリカ結合剤を有するタイプＹゼオライト、あるいはアルミナあるいはシリカ結合剤を有するベータゼオライトである。ゼオライトは、触媒の少なくとも５０重量％の分量で存在し、さらに好ましくは触媒中少なくとも７０重量％の分量で存在する。
【００２６】
アルキル化反応が行われる際の特定の条件は、用いられる芳香族化合物及びオレフィンに依存する。反応は少なくとも部分的液相条件下において行われるので、少なくとも部分的に液相内にオレフィンを維持するために反応圧が調節される。高級オレフィンに対しては、反応は自生圧力下で行われる。圧力は１０１ｋＰａ〜１３１７２ｋＰａの幅広い範囲で変化する。実際問題として、標準的な圧力は、１３７９ｋＰａ〜６９８５ｋＰａ（２００〜１０００ｐｓｉｇ）の範囲、しかし通常は２０６９ｋＰａ〜４１３７ｋＰａ（３００〜６００ｐｓｉｇ）の範囲内である。しかし、強調すべきこととして、圧力は決定的に重要な意味を持つ変数というわけではなく、少なくとも部分的な液相条件を維持するために十分でありさえすればよい。アルキル化温度の代表値として、エチレンによるベンゼンのアルキル化については１７０〜２５０℃の範囲、プロピレンによるベンゼンのアルキル化については９０〜１６０℃の範囲の温度が含まれる。Ｃ2〜Ｃ20の範囲のオレフィンによる本発明のアルキル化可能芳香族化合物のアルキル化に好適な温度範囲は、６０〜４００℃であり、最も通常の温度範囲は９０〜２５０℃である。通常、反応物質は、液空間速度を０．２〜５０ｈｒ-1、特に０．５〜１０ｈｒ-1とするのに十分な質量流量でアルキル化ゾーンを通過する。
【００２７】
本発明のプロセスに用いられるオレフィンに対するアルキル化可能芳香族化合物の割合は、好適な選択的アルキル化の程度、及び反応混合物の芳香族成分及びオレフィン成分の相対コストによって決まる。プロピレンによるベンゼンのアルキル化については、ベンゼン対オレフィン比は低くて１．５、高くて１０．０であり、また２．０〜８．０の比率が望ましい。ベンゼンがエチレンによってアルキル化される場合は、ベンゼン対オレフィン比は２：１〜８：１であるのが望ましい。Ｃ6〜Ｃ20の洗浄剤範囲のオレフィンについては、通常、５：１〜高くて３０：１のベンゼン対オレフィン比が、好適なアルキル化選択性を確保するために十分であり、また８：１〜２０：１の範囲であればさらにいっそう望ましい。
【００２８】
ベンゼンアルキル化物質及びプロピレンアルキル化剤によるクメンの生成において、プロピレン含有ストリームは、通常プロパンも含んでいる。プロピレンストリームは０〜５０重量％のプロパンを、通常は０．５〜３５重量％のプロパンを含んでいる。
【００２９】
アルキル化反応ゾーンはしばしば、様々な好ましくない副生成物を生成する。例えば、エチレンによってエチルベンゼンを生成するベンゼンのアルキル化において、反応ゾーンは、他のエチレン縮合生成物に加えてジエチルベンゼン及びトリエチルベンゼンも生成してしまう。同様に、プロピレンによってクメンを生成するベンゼンのアルキル化において、反応ゾーンは、さらに多くの縮合生成物に加え、ジプロピルベンゼン及びトリイソプロピルベンゼンを生成してしまう。これらのポリアルキル化芳香族化合物は、トランスアルキル化反応器内でさらに芳香族物質と接触し、さらなるモノアルキル化生成物を生成する。本発明のトランスアルキル化反応ゾーンには、ゼオライト系触媒が用いられる。ゼオライトは触媒の少なくとも５０重量％存在し、さらに好ましくは、触媒の少なくとも９０重量％存在する。そして殆どの場合、ゼオライト系触媒は無機酸化物結合剤も含んでいる。トランスアルキル化触媒に用いられる好適な無機酸化物はアルミナであって、ガンマアルミナ、エータアルミニウム及びそれらの混合物は特に好ましい。ゼオライトは触媒の５〜９９重量％の範囲で存在し、耐火性無機酸化物は１〜９５重量％の範囲で存在する。好適なトランスアルキル化触媒は、アルミナあるいはシリカ結合剤を有するタイプＹゼオライト、あるいはアルミナあるいはシリカ結合剤を有するベータゼオライトである。
【００３０】
アルキル化反応ゾーン及びトランスアルキル化反応ゾーンにおいて、同一の触媒を用いる必要はない。このプロセスはアルキル化反応ゾーン及びトランスアルキル化反応ゾーンのいかなる配置にとっても有用である。しかし、アルミナ結合剤に含まれるベータゼオライトあるいは高Ｙタイプゼオライトは、アルキル化反応ゾーン及びトランスアルキル化反応ゾーンの両方において用いられた際に非常に有効に機能する。従って、本発明の好適な実施の形態において、クメンの生成においては、両反応ゾーンにおいて同一の触媒、ベータゼオライトが用いられる。一方、エチルベンゼンの場合は、アルキル化及びトランスアルキル化ゾーンにおいては、望ましくはベータゼオライト及びＹタイプゼオライトをそれぞれ用いる。さらに、アルキル化反応ゾーンにおいてトランスアルキル化反応が生じ、トランスアルキル化反応ゾーンにおいてアルキル化反応が生じる。両ゾーンはまとめてアルキル化ゾーンと呼ばれる。
【００３１】
酸性モレキュラーシーブ触媒を用いるアルキル化ゾーンあるいはトランスアルキル化ゾーンの第１床を、ニトリル除去のための吸着ゾーンとして使用するのが望ましい。このような場合は、吸着剤及び触媒は間隔を置いて配置される。アルキル化剤は吸着ゾーンを迂回して床間スペースに供給され、吸着ゾーンから流出する脱窒素化アルキル化物質と混合される。しかし、熱吸着ゾーン及びアルキル化ゾーンは別々の容器内に配置するのが望ましい。
【００３２】
トランスアルキル化反応は、１００〜３９０℃（２１２〜７３４°Ｆ）の温度、及び１０１〜１３１７１ｋＰａ（１４．７〜１９１０ｐｓｉａ）の圧力を含めた幅広い作動条件下で実行される。また一方、圧力範囲は通常、反応物質が液相内に残留するように選択される。従って、トランスアルキル化反応ゾーンにとって好適な圧力範囲は、１０１３〜５０６６ｋＰａ（１４７〜７３４ｐｓｉａ）である。０．２〜５０ｈｒ-1の液空間速度が、トランスアルキル化反応ゾーンにとっては望ましく、また０．５〜５ｈｒ-1のＬＨＳＶ（液空間速度）がさらに望ましい。
【００３３】
トランスアルキル化及びアルキル化反応ゾーンは、望ましい運転温度及び接触段階の回数が確保できる形態で、配置、運転される。アルキル化ゾーンにおける複数の接触段階は、アルキル化触媒の複数床に反応剤を段階的に追加することによって冷却の効果をもたらすために、定期的に用いられる。反応剤を段階的に注入することによって、アルキル化触媒床間の段階を冷却する機能を果たし、温度の制御が可能となる。アルキル化触媒は通常、複数の床内に配置され、アルキル化剤の床間注入を可能にする。個々のアルキル化触媒床は、一つの容器内に、あるいは複数の容器内に配置される。本発明においては、供給原料ストリームが各反応ゾーンに個別に供給され、その流出液も別々に回収されるアルキル化ゾーン及びトランスアルキル化ゾーンのための従来型の並列配置が用いられる。またもう一つの方法としては、反応ゾーンが、トランスアルキル化ゾーンからの流出液がさらなる追加のベンゼンを伴ってアルキル化ゾーンへと供給される構図、またあるいはその反対の流れ構図である一連の流れ配置を有する。アルキル化ゾーンにおいて、ベンゼンの大過剰量は、アルキル化剤の段階間注入及びベンゼンの追加数量によって一連のアルキル化触媒床を通過する。また、個々の触媒床を急冷して、新しいベンゼンをさらに消費することなく温度制御をさらに向上させるために、アルキル化反応流出液再循環処理が有利に用いられる。一連の流れ配置において、共通容器は、一つのトランスアルキル化反応ゾーンおよび一つ以上のアルキル化反応ゾーンを含む。非常に大きなユニットについては、一つのトランスアルキル化触媒床及び一つ以上のアルキル化触媒床に対して別々の容器を用いるのが、より好適である。
【００３４】
アルキル化生成物を回収するためには、分離ゾーンが用いられる。分離ゾーンにおける少なくとも一つの精留塔上の塔頂凝縮器は、塔頂ストリームからの水の分離のため、また芳香族炭化水素縮合物の一部を塔へ還流させるために用いられる。塔頂からの水の除去は、水のベンゼンに対する高溶解性のために困難である。しかし、ベンゼンストリーム内の水の一部はニトリルの除去を容易にする。ベンゼン塔の塔頂凝縮器は、水分濃度を５００ｗｐｐｍのレベルまで低減するために用いられる。脱プロパン塔からの中間ストリームによって、５０〜１５０ｗｐｐｍの水分濃度を有するベンゼンストリームが提供される。
【００３５】
本発明のプロセス及び装置の実施の形態について、図面を参照してさらに説明する。図面は、本発明のいくつかの態様を説明するために提供されるものであり、請求項に述べられているような本発明の広範な範囲を限定するものではない。必要上、バルブ、ポンプ、分離器、受液器、熱交換器、その他を含む種々の付属物は図面からは省略されている。本発明の工程及び装置の明確かつ全面的な理解のために必要なこれらの容器及びラインのみが図示される。すべてのケースにおいて、工程は連続工程である。
【００３６】
図１は本発明のエチルベンゼン生成の実施の形態を表している。エチレンを含むストリームはライン１４のプロセスに進入し、第一及び第二アルキル化反応器２０、３０のそれぞれに注入される。アルキル化反応器２０、３０内ではトランスアルキル化反応も生じるけれども、主としてアルキル化反応が生じる。上昇流反応器としてアルキル化反応器が示される。しかし、下降流反応器もまた好適である。エチレンはアルキル化反応器２０、３０に注入されるが、触媒床２０d-f、３０d-fに導入するのに先立って、複数のライン１４a-fを通じて前床空間２０a-c、３０a-cへと導入される。触媒床２０d-f、３０d-fは、ベンゼン及びエチレンをアルキル化してエチルベンゼンを生成するためのアルキル化触媒を含む。ベンゼンはライン１０を通じて第一アルキル化反応器２０に供給されるが、ここでベンゼンはまずライン１４ａを通じて導入されたエチレンと前床空間２０ａ内で混合され、続いて触媒床２０ｄに導入される。触媒床２０ｄからの流出液はライン１４ｂを通じて導入された新しいエチレンと前床空間２０ｂ内で混合され、続いて触媒床２０ｅに導入される。上記プロセスは第一アルキル化反応器２０内の床の数だけ繰り返される。アルキル化反応器２０、３０のそれぞれにおいては三つの触媒床が示されているが、これは数の多少に関わらず好適なものである。第一アルキル化反応器２０からの中間アルキル化流出液は、ライン１８を通じて第二アルキル化反応器３０に導入される。熱交換器２２は、流出液が前床空間３０ａに導入される前の段階で、ライン１８内で好適なアルキル化温度になるまで冷却する。ライン１４ｄから前床空間３０aに注入されたエチレンは、ライン１８を通じて導入される中間アルキル化流出液と混合され、続いて触媒床３０ｄに導入される。触媒床３０ｅ及び３０ｆに対しても同じプロセスが繰り返され、第二アルキル化反応器３０からのアルキル化反応流出液はライン３２を通じてベンゼン塔４０に導入される。アルキル化反応流出液ストリームは、図示されていない圧力制御バルブを通過することによって減圧され、同じく図示されていない加熱器あるいは熱交換器、またその両方において加熱される。さらに、アルキル化反応器は数の多少に関わらず好適である。
【００３７】
図１に示されるように、アルキル化反応器２０、３０及びトランスアルキル化反応器５０が並列で操作される場合は、ライン１０からのベンゼンはライン５２を通じてトランスアルキル化反応器５０に導入される。ライン５４は、ＰＥＢ塔９０の塔頂からジエチルベンゼン（ＤＥＢ）及びトリエチルベンゼン（ＴＥＢ）のポリエチルベンゼン（ＰＥＢ）塔塔頂ストリームを導入し、ライン５２を通じて導入されるベンゼンと混合させ、トランスアルキル化供給原料ライン５８を提供する。トランスアルキル化反応器５０は、トランスアルキル化触媒の三つの触媒床５０ａ−５０ｃを含む。トランスアルキル化反応器５０においては多かれ少なかれ触媒床が用いられる。トランスアルキル化触媒はトランスアルキル化反応を促進させ、ＤＥＢ及びＴＥＢからのエチル基はベンゼンによってトランスアルキル化され、エチルベンゼンが生成される。従って、ライン５６はトランスアルキル化供給原料ライン５８と比較してエチルベンゼン濃度の割合が非常に高くなっており、ＤＥＢ及びＴＥＢの割合は低くなっている。
【００３８】
図１に示すようにアルキル化及びトランスアルキル化反応器は並列に配置され、三つの異なるストリームがベンゼン塔４０に供給される。ライン３２を通じてのアルキル化反応流出液ストリーム及びライン５６を通じてのトランスアルキル化流出液ストリームは、ベンゼン、エチルベンゼン、ＤＥＢ及びＴＥＢ及び重ＰＥＢをベンゼン塔４０に供給する。ライン１２を通じて新しく供給されるベンゼンは、粘土あるいは樹脂製吸着剤の床４６を含む従来型の吸着容器４４を通過して、ベンゼンストリームから塩基性ＯＮＣを含んだ不純物が吸着される。ライン４８は精製された新しいベンゼンストリームをベンゼン塔４０へと導入する。精製されたベンゼンストリームは、通常４００〜８００ｗｐｐｍの水分を含んでいる。ベンゼン塔４０は供給原料を少なくとも二つのストリームに分離する。ベンゼンを含んだベンゼン塔塔頂ストリームはベンゼン塔からライン６２を通じて凝縮器６４に導入され、ここで１２０〜１７０℃の範囲の温度まで冷却される：凝縮された塔頂ストリームは、ライン６６ａを通じて非溶解水あるいは自由水を、ライン６６ｂを通じて軽ガスを必要であれば分配するトラップを含む受液器６６に導入される。ニトリルを含んだＯＮＣによって汚染された塔頂炭化水素ストリームはライン６８を通じて熱吸着容器７０へと導入され、一方で上記塔頂炭化水素ストリームの一部はベンゼン塔４０へと還流する。塔頂炭化水素ストリームは５０〜５００ｗｐｐｍの水分を含んでいる。熱吸着容器７０は、適切な条件下でニトリルを含んだＯＮＣを吸着する酸性モレキュラーシーブによって構成される熱吸着モレキュラーシーブ床７２を含んでいる。ライン６８内の塔頂炭化水素ストリームの温度及び水分濃度は、酸性モレキュラーシーブによる炭化水素ストリームからのニトリルの選択的吸着に十分に適応している。従って、ライン１０内の脱窒素化ベンゼンストリームのＯＮＣ含有量は３０ｗｐｐｂ未満であって、実質上ＯＮＣを含んでいない。生成物エチルベンゼン及びＰＥＢを含んだ副生成物を含むベンゼン塔底ストリームはライン７４を通じてベンゼン塔から流出し、エチルベンゼン塔８０へ導入される。
【００３９】
エチルベンゼン塔８０はライン７４を通じて導入されたベンゼン塔底ストリームを蒸留によって二つのストリームに分離する。生成物エチルベンゼンを含んだエチルベンゼン塔塔頂ストリームはライン８２を通じてエチルベンゼン塔８０を流出し、上記プロセスから回収される。エチルベンゼン塔底ストリームは、通常、ＤＥＢ、ＴＥＢ、及びブチルベンゼン、ジブチルベンゼン、トリブチルベンゼン、エチルブチルベンゼン、ジエチルブチルベンゼン、及びジフェニルエタンなどの重ＰＥＢを含んだ副生成物ＰＥＢを含んでいる。エチルベンゼン塔底ストリームはライン８４を通じてエチルベンゼン塔８０から流出し、ＰＥＢ塔９０へと導入される。
【００４０】
ＰＥＢ塔９０は、ライン８４を通じて導入されたエチルベンゼン塔底ストリームを二つのストリームに分離する。ＴＥＢより重いＰＥＢを含んだＰＥＢ塔底ストリームはライン９２を通じてＰＥＢ塔９０の底部から流出し、上記プロセスからリジェクトされる。ＤＥＢ及びＴＥＢを含んだＰＥＢ塔塔頂ストリームはライン５４を通じてＰＥＢ塔９０を流出し、再循環され、上述のライン５２を通じてトランスアルキル化反応器５０に導入される供給原料と混合される。
【００４１】
図１の実施の形態においては、全てのアルキル化物質がＯＮＣによって汚染されてしまった場合にアルキル化物質供給原料からＯＮＣを除去するために互いに協力し合う二つの吸着床を用いる。樹脂あるいは粘土製吸着剤によって構成される床４６はＯＮＣの大部分を吸着し、一方、熱吸着モレキュラーシーブ床７２はアルキル化及びトランスアルキル化触媒を被毒するニトリルを含んだ残留ＯＮＣを吸着する
【００４２】
図２は、スチレン系単量体単位などの他の供給源から供給されたリサイクルベンゼンがエチルベンゼン生成のために用いられるベンゼンの総量の一部であり、かつ他の供給源から供給された上記リサイクルベンゼンのみがニトリルに汚染されている場合に有利に用いられるプロセス及び装置を示す。図２において、図１で示した同じ要素に該当はするが異なる構図において用いられている要素を示す参照番号は、全て（'）の印を付してある。それ以外は、同一の参照番号は図１及び図２において同じ構成の同じ該当要素を示す。さらに、図２はアルキル化反応器及びトランスアルキル化反応器を並列に示しているが、これらは直列に操作される。
【００４３】
ライン１２'を通じて新しく供給されるベンゼンは、粘土あるいは樹脂製吸着剤からなる床４６を含む従来型の吸着容器４４を通過し、ベンゼンストリームからＯＮＣを含んだ不純物を吸着する。ライン１２'を通じて供給される新しいベンゼン内にニトリルが存在するとは考えられない。精製ベンゼンストリームは通常４００〜８００ｗｐｐｍの水分を含んでいる。ライン４８'は、精製ベンゼンストリームを、ライン６８'を通じて供給されるベンゼン塔塔頂ストリームと混合させる。ニトリルを含有していると考えられるベンゼンの他の供給源は、ライン８を通じて熱吸着容器７０に導入される。ライン８を通じて供給されるベンゼンストリームは、スチレン系単量体単位から再循環され、５０〜８００ｗｐｐｍの水分を含み、通常は水飽和の状態にある。熱吸着容器７０は、適切な条件下でニトリルを含んだＯＮＣを吸着する酸性モレキュラーシーブの吸着床７２を含んでいる。水分濃度が５０ｗｐｐｍ未満であれば、ベンゼンストリームに水を注入する必要がある。水分濃度が５００ｗｐｐｍよりも上ならば、ベンゼンストリームを乾燥させるのが好適である。ライン８を通じて供給されるベンゼンストリームの温度が少なくとも１２０℃、好ましくは１２５℃より高く、かつ３００℃未満である場合、適切な温度になるように加熱または冷却される。この温度範囲及び水分濃度は、酸性モレキュラーシーブによる炭化水素ストリームからのニトリルの選択的吸着に十分に適応し、またこれによって塩基性ＯＮＣも吸着する。従って、ＯＮＣの検出レベルである３０ｗｐｐｂ以下まで含有量を低減し実質上ＯＮＣを含まない脱窒素化ベンゼンストリームは、ライン２３を通じて供給され、ライン４８'を通じて供給される精製ベンゼンストリーム及びライン６８'を通じて供給されるベンゼン塔塔頂ストリームと混合され、ライン１０'を通じて窒素非含有ベンゼンストリームを提供する。
【００４４】
ベンゼンストリームは、ライン１０'を通じてアルキル化反応器２０、３０に、ライン５２'を通じてトランスアルキル化反応器５０に、それぞれ並行して供給される。ベンゼンはライン１０'を通じてアルキル化反応器２０、３０に供給され、図１を参照して説明した適切な触媒を介して、ライン１４によって供給されるエチレンと反応させられる。アルキル化流出液はライン３２を通じてベンゼン塔４０へ供給される。ライン５４'を通じて供給されるＰＥＢ塔頂ストリームからのＤＥＢ及びＴＥＢは、ライン５２'を通じて供給されるベンゼンストリームと混合され、ライン５８内でトランスアルキル化供給原料ストリームを生成し、続いてトランスアルキル化反応器５０に供給される。反応器５０内でＤＥＢ及びＴＥＢをベンゼンと反応させることによって、ライン５８内のトランスアルキル化供給原料ストリームと比較してエチルベンゼン濃度の割合が高くＤＥＢ及びＴＥＢ濃度の割合が低いトランスアルキル化流出液ストリームを生成し、ライン５６へ供給する。トランスアルキル化流出液ストリームはライン５６を通じてベンゼン塔４０へ供給される。
【００４５】
ベンゼン塔４０は供給原料を少なくとも二つのストリームに分離する。ベンゼンを含んだベンゼン塔塔頂ストリームはライン６２を通じてベンゼン塔から流出し、凝縮器６４に導入されて、１２０℃〜１７０℃の範囲の温度まで冷却される。凝縮された塔頂ストリームは、ライン６６ａを通じて非溶解水を、またライン６６ｂを通じて軽ガスを必要に応じて分配するトラップを含んだ受液器６６に導入される。その大部分がベンゼンである塔頂炭化水素ストリームはライン６８'を通じ、前述のようにライン１０'を通じて再循環され、また上記塔頂炭化水素ストリームの一部はベンゼン塔４０へと還流する。生成物エチルベンゼン及びＰＥＢを含んだ副生成物を含むベンゼン塔底ストリームはライン７４を通じてベンゼン塔から流出し、エチルベンゼン塔８０へと導入される。
【００４６】
エチルベンゼン塔８０は、ベンゼン塔底ストリームを、生成物エチルベンゼンを含みライン８２内に供給されるエチルベンゼン塔塔頂ストリーム及び副生成物ＰＥＢを含みライン８４を通じてＰＥＢ塔９０へ導入されるエチルベンゼン塔底ストリームに分離する。ＰＥＢ塔９０は、エチルベンゼン塔底ストリームを、ライン９２内のＴＥＢより重いＰＥＢを含んだＰＥＢ塔底ストリーム及び前述のようにライン５４'を通じてトランスアルキル化反応器５０へ再循環されるＰＥＢ塔塔頂ストリームに分離する。
【００４７】
図３は、図１と同様に操作されるが、直列で操作されるトランスアルキル化反応器５０及びアルキル化反応器２０、３０を示す。図３において、図１で示した同じ要素に該当はするが異なる構図において用いられている要素を示す参照番号は、全て（''）の印を付してある。それ以外は、同一の参照番号は図１及び図３において同じ構成の同じ該当要素を示す。トランスアルキル化反応器５０からのトランスアルキル化反応流出液は、ベンゼン塔４０へと導入される代わりにライン５６''を通じてアルキル化反応器２０へと導入される。アルキル化反応流出液はライン３２''を通じて、精製ベンゼンストリームはライン４８を通じて、それぞれベンゼン塔４０へと導入される。ベンゼン塔塔頂ストリームからライン６８を通じて供給されるベンゼンストリームは、熱吸着容器７０内の熱モレキュラーシーブ吸着床７２内で脱窒素化される。ライン１０の脱窒素化ベンゼンストリームはライン５２のトランスアルキル化供給原料へと導入され、ライン５８を通じてトランスアルキル化反応器５０に導入される前に、ＰＥＢ塔からライン５４を通じて導入されるＰＥＢ塔頂ストリームと混合される。トランスアルキル化流出液ストリームはライン５６''を通じてライン１０の残留脱窒素化ベンゼンストリームと混合され、続いて図１を参照して説明したようにアルキル化反応器２０、３０へと導入される。
【００４８】
図４は本発明によるクメン生成のための装置及びプロセスに関するフロー方式を示している。ライン１００のプロピレンストリームはライン１０２内のベンゼンストリームと混合されて、このベンゼンとプロピレンの混合物はアルキル化反応器１２０内の第1の触媒床にライン１０１を通じて送られる。このアルキル化反応器１２０は降流反応器として示されているが、昇流反応器でもよい。触媒床１２２ａはプロピレンとベンゼンをアルキル化してクメンをつくりだすアルキル化触媒を含んでいる。触媒床１２２ａからの流出液は床内スペース１２４ａに入る。再循環されたライン１０６からのアルキル化流出液は熱交換器１０８で冷却され、供給ライン１０６a-e及び供給原料取り入れライン１０４a-eによってアルキル化反応器１２０に循環される。ライン１００から分かれたライン１０４内のプロピレンは供給原料取り入れライン１０４a-eに送られ、その内部で供給ライン１０６a-eからの再循環されたアルキル化流出液と混合する。供給原料取り入れライン１０４a-eの再循環アルキル化流出液とプロピレンの混合物はそれぞれの床内スペース１２４a-eに送られて、そこで前の触媒床１２２a-eからの流出液とそれぞれ混合して、その後に続く触媒床１２２b-fに入る。アルキル化流出液はライン１０７を通じて、最後の触媒床１２２fから出て行く。アルキル化流出液の一部はライン１０６によってアルキル化反応器１２０に再循環され、別の部分はライン１２６を通じて脱プロパン塔１３０に送られる。
【００４９】
ライン１１０の新鮮な供給原料ベンゼンは樹脂あるいは粘土吸着剤の床１１４を含む従来型の吸着剤容器１１２内で精製されて、塩基性ＯＮＣが除去される。４００〜８００ｗｐｐｍの水分を含む精製ベンゼンストリームはライン１１６を通じて脱プロパン塔１３０に行く。脱プロパン塔１３０はライン１３２で水分含量が５０〜１５０ｗｐｐｍのベンゼンを含む中間物ストリームを提供し、温度は少なくとも１２０℃好ましくは１２５℃以上、１７０℃以下である。これらの性質を調整することによって、ライン１３２でニトリル類吸着のためのベンゼンストリームを調製することができる。１つの実施の形態で、ライン１３２内の中間物ストリームの温度は脱プロパン塔１３０内でリボイラー（図示せず）から発生される熱と、蒸留塔としては一般的に用いられる装置である濃縮装置（図示せず）によって脱プロパン塔１３０から奪われる熱の収支によって決まる。供給原料の組成あるいはその他の条件のせいでベンゼンストリーム内の水が不十分である場合、ライン１３２に水を注入してもよい。さらに、ライン１３２内の中間物ストリーム１３２は側流分であってもよいが、よりよい中間物カットを提供するためには分割壁塔を使用することができる。脱プロパン塔１３０はライン１３４内の塔頂ストリーム内のプロパンと過剰な水分を拒絶する。プロパンより重い炭化水素はライン１３６内の塔底ストリームを通じて引き出され、ベンゼン塔１４０に送られる。
【００５０】
ベンゼン塔１４０はライン１５２内でトランスアルキル化流出液と混合された後の脱プロパン塔１３０の底流分をライン１３６を通じて受け取る。ベンゼン塔１４０はライン１４２内でベンゼンを含むベンゼン塔塔頂ストリームをつくりだすと同時に、ライン１４４内でエチルベンゼンとＰＥＢ類を含むベンゼン塔塔底ストリームをつくりだす。ライン１４２内の塔頂ベンゼンストリームには５０〜１５０ｗｐｐｍ程度の含量の水分を加えてもよく、温度は最低でも１２０℃、好ましくは１２５℃以上１７０℃以下の範囲である。ライン１３２内の脱プロパン塔中間物ストリームも同様の特性を有しており、ストリーム１４２と組み合わせられて、ライン１６１を通じて熱性吸着剤容器１６０に送られる。熱性吸着剤容器１６０は、ライン１６１の混合ベンゼンストリームからのニトリル類を含むＯＮＣ除去のための、酸性モレキュラーシーブ吸着剤の床を含んでいる。ライン１６４内の脱ニトロ化ベンゼン流出液はライン１０２によってアルキル化反応器１２０に送られると同時に、ライン１６６によってトランスアルキル化反応器１５０に送られる。ライン１６６内のベンゼンストリームは重量物塔１９０からのライン１６８内のジイソプロピルベンゼン（ＤＩＢ)を含む中間物ストリームと混合される。ライン１５４内のベンゼンとＤＩＢ混合物はトランスアルキル化反応器１５０に送られる。ＤＩＢはトランスアルキル化反応器１５０内でトランスアルキル化触媒床１５６上でベンゼンと反応してトランスアルキレート化し、クメンをつくりだす。ライン１５２内のトランスアルキル化流出液１５２は、ライン１５４内のものと比較してクメンの濃度は高く、またベンゼン及びＤＩＢの濃度は低くなっている。
【００５１】
ライン１４４内のベンゼン塔塔底ストリームはクメン塔１８０に送られる。クメン塔１８０は製品クメンを含むクメン塔頂ストリームを提供し、これはライン１８２を通じて回収される。クメンより重い炭化水素を含むライン１８４内のクメン塔塔底ストリームは重量物塔１９０に送られる。重量物塔１９０はライン１６８内でＤＩＢを含む中間物ストリームをつくりだす。重量物塔塔頂ストリームはライン１９２を通じて引き出され、重量物塔塔底ストリームはライン１９４で引き出される。
【００５２】
図５は図４と同様のフロー方式を示しているが、新鮮なベンゼンストリームが粘土あるいは樹脂吸着剤の床１１４を含む従来型吸着剤容器１１２内で精製されて、その後、脱プロパン塔１３０に入る前に熱性吸着剤容器１６０内で脱ニトロ化される点が異なっている。図４の要素と対応しているが構成が異なっている図５中の要素を示すすべての参照番号には（'）が付されている。ライン１１０'は新鮮は供給原料としてのベンゼンを従来型吸着剤容器１１２に送り、ライン１１６'は吸着剤容器１１２からの精製されたベンゼンを酸性モレキュラーシーブ床１６２を含む熱性吸着剤容器１６０に送り、そして、ライン１６４'は脱プロパン塔１３０に脱ニトロ化されたベンゼンを供給する。脱プロパン塔１３０からのライン１３２'内の中間物ストリームは、ベンゼン塔１４０のライン１４２内のベンゼン塔塔頂ストリームからのベンゼンとライン１０２'内で混合して、アルキル化反応器１２０に送られる。その他の点では、図５のフロー方式は図４とほぼ同様である。
【００５３】
図６は図５に示すものと同様のフロー方式を示しているが、熱性吸着剤床１６２''がトランスアルキル化反応器１５０''内に設けられている。図４の同様の要素に対応しているが構成が違っている図６の要素を示す参照番号のすべてには（''）が付けられている。また、同じ参照番号は図４と図６で同じ構成を有する要素を示している。ライン１１０のベンゼンは粘土あるいは樹脂吸着剤の床１１４を含む通常の吸着剤容器１１２内で塩基性ＯＣＮが取り除かれる。ライン１１６はアルキル化反応器１２０からのライン１２６内のアルキル化流出液と共に脱プロパン塔１３０に精製されたベンゼンストリームを送る。ライン１３２''内のこの脱プロパン装置の中間物ストリームは移送されて、ライン１６６''を通じて分岐するライン１４２内のベンゼン塔頂ストリームと混合され、トランスアルキル化反応器１５０''に供給される。制御弁１８８は重量物塔１９０からのライン１６８内の重量中間物ストリーム内のＤＩＢがどの程度ライン１６６''内の迂回ベンゼン塔頂ストリームと混合されるべきか、そして、どの程度がバイパスライン１８６を通じてライン１５４''をバイパスするかを制御する。トランスアルキル化反応器１５０''はニトリル類を含んだＯＣＮ類を吸着するための酸性モレキュラーシーブ触媒による犠牲的熱性吸着剤床１６２''を含んでいる。この犠牲的熱性吸着剤床１６２''からの脱窒供給原料は床内スペース１５７でバイパスライン１８６からのＤＩＢと混合して、トランスアルキル化触媒の床１５６''に入る。ＤＩＢは床１５６''内のトランスアルキル化触媒上でベンゼンと反応してトランスアルキル化し、クメンをつくりだす。ライン１５２内のトランスアルキル化流失液はライン１５４内のものと比較してクメンの濃度が高く、ベンゼン及びＤＩＢの濃度が低くなっている。ライン１５２内のトランスアルキル化流出液はライン１３６内の脱窒装置塔底ストリームと混合して、ベンゼン塔１４０に送られる。
【００５４】
従来の吸着剤容器１１２内で吸着されず、ライン１３４内の脱窒装置塔頂ストリーム内で排斥されないライン１１０内の新鮮なベンゼンストリーム内のすべてのニトリル類がライン１３２''内の中間物ストリーム内に存在している。ニトリル類のいずれも、ライン１３６内の脱窒装置塔底ストリーム内に存在してはならない。そのプロセス内で残存するライン１１０内の新鮮な供給原料ベンゼンストリームからのニトリルのすべてはライン１３２''内に存在することになる。ライン１６６''内のフローは矢印Ａの方向だけである。従って、ライン１３２''内のニトリル類のすべては犠牲的熱性吸着剤床１６２''に向けられて、ニトリルが除去されることになる。ライン１６６''からライン１０２''に移動するニトリル類は存在しない。ライン１６８内の重量中間物ストリーム内にはニトリル類が存在しないので、好ましくは、すべての重量中間物ストリームはバイパス・ライン１８６を通じて犠牲的熱性吸着剤床１６２''をバイパスする。
【００５５】
図７のフロー方式はライン１３２''’内の脱窒装置中間物ストリームがライン１４２からのベンゼン塔頂ストリームと合流してライン１０２''’内でベンゼン供給原料ストリームを形成し、さらに犠牲的熱性吸着剤床１６２''’がアルキル化反応器１２０''’のリード床である点が図６のフロー方式と違っている。図６の同様の要素に対応するが構成が違っている図７の要素を示すすべての参照番号には''’が付されている。あるいは、図４と７で対応し、同じ構成を有する要素には同じ参照番号が使われている。ライン１０２''’内のベンゼン供給原料ストリームは矢印Ｂの方向だけに流れる。図６のフロー方式の場合と同様、プロセスで残存ずるライン１１０内の新鮮な供給原料ストリームからのニトリル類のすべてはライン１３２''’内に存在することになる。従って、ライン１３２''’内のニトリル類のすべてはアルキル化反応器１２０''’内で犠牲的熱性吸着剤床１６２''’に向けられて、ニトリル類は除去される。
【００５６】
犠牲的熱性吸着剤床１６２''’からの脱ニトロ処理されたベンゼン流出液は床内スペース１２４a''’に入り、その内部でライン１０４ａ''’で希釈されたプロピレンと混合される。ライン１０６''’からの冷却されたアルキル化流出液は供給ライン１０６b''’-e''’によってアルキル化反応器１２０''’に再循環されて取り入れライン１０４ｂ''’に入る。ライン１０４内のプロピレンは供給原料取り入れライン１０４b-eに送られて、そこで供給ライン１０６b''’-e''’からの再循環されたアルキル化流出液とそれぞれ混合する。再循環されたアルキル化流出液と供給原料取り入れライン１０４b''’-e''’内のプロピレンの混合物はそれぞれの床内スペース１２４b''’-e''’に向けられて、そこで先行する触媒床１２２b''’-e''’からの流出液とそれぞれ混合し、その後の触媒床１２２c''’-f''’に入る。アルキル化流出液はライン１０７を通じて最後の触媒床１２２ｆ''’から出て行く。アルキル化流出液の一部はライン１０６''’によってアルキル化反応器１２０''’に再循環され、別の一部はライン１２６を通じて脱プロパン塔１３０に送られる。
【００５７】
図８は２つの犠牲的熱性吸着剤床を用いて、図６と７のフロー方式を結びつけたフロー方式を示している。図８で図４の同様の要素に対応しているが構成が異なっている要素を示すすべての参照番号には符号†が付されている。一方、図４と８で同じ構成の対応する要素には同じ参照符号が用いられている。上で図６に関連して述べたように、トランスアルキル化反応器１５０†には１つの犠牲的熱性吸着剤床１６２ａが設けられており、第２の犠牲的熱性吸着剤床１６２ｂは図７に関連して述べたようにアルキル化反応器１２０†に設けられている。ライン１３２†内の脱プロパン塔中間物ストリームは２つのストリームに分割される。ライン１３３を通じて運ばれるトランスアルキル化ベンゼン供給原料ストリームはライン１６６†を通じて送られるライン１４２内のベンゼン塔頂ストリームと混合され、ライン１５４†を通じてトランスアルキル化反応器１５０に送られる。酸性モレキュラーシーブ触媒の犠牲的熱性吸着剤床１６２ａは供給原料ストリームからの二トリル類を含むＯＮＣ類を吸着する。犠牲的熱性吸着剤床１６２aからの脱ニトロ化供給原料は床内スペース１５７内でバイパス・ライン１８６からのＤＩＢと混合して、トランスアルキル化触媒の床１５６†に入る。ＤＩＢは床１５６†内のトランスアルキル化触媒上でベンゼンと反応してトランスアルキル化し、クメンを生成する。ライン１５２内のトランスアルキル化流出液は、ライン１５４†のものと比較してクメンの濃度がより高く、そしてベンゼンとＤＩＢの濃度がより低くなっている。ライン１５２のトランスアルキル化流出液はライン１３６内で脱プロパン装置塔底ストリームと混合して、ベンゼン塔１４０に送られる。
【００５８】
ライン１３２†ラインの脱プロパン装置塔中間物ストリームから誘導された１３５内の第２のストリームはライン１４２からのベンゼン塔頂ストリームと合流し、ライン１０２†内でベンゼン供給原料ストリームを形成し、そして、アルキル化反応器１２０†につながる第２の犠牲的熱性吸着剤床１６２ｂに運ばれる。脱ニトロ処理された犠牲的熱性吸着剤床１６２ｂからのベンゼン流出液はライン１０４a†によって供給されるプロピレンに混合される。図７に関連して説明したように、アルキル化反応器１２０†内でアルキル化が進行する。アルキル化反応器１２０†からの流出液はライン１２６で脱プロパン塔１３０に運ばれる。ライン１６６†内のベンゼンストリームは矢印Ａの方向だけに流れるので、ライン１０２†内のベンゼン供給原料ストリームは矢印Ｂの方向だけに流れ、プロセスで残存しているライン１１０内の新鮮な供給原料ベンゼンストリームからのすべてのニトリル類はライン１３２†内に存在することになる。従って、ライン１３２†内のすべてのニトリル類はトランスアルキル反応器内の犠牲的熱性吸着剤床１６２ａかアルキル化反応器１２０†内の犠牲的熱性吸着剤床１６２ｂに向けられ、二トリルを含むすべての残存ONCが３０ｗｐｐｂのレベルまで除去される。
【００５９】
図９は脱プロパン塔を用いずにクメンを生成するための本発明による追加的フロー方式を示している。図９で、図４の同様の要素と対応しているが、構成が異なっている要素を示すすべての参照符号には‡が付されている。また、図４と図９で構成が同じ要素には同じ参照符号が用いられている。４００〜８００ｗｐｐｍの範囲の水を含んでいるライン１１０‡内の新鮮な供給原料ベンゼンは樹脂または粘土吸着剤の床１１４を含む通常の吸着剤容器１１２内で精製されて、塩基性ＯＮＣが除去される。ライン１１６‡内の精製されたベンゼンストリームはオプションとしては、熱交換機１１７内で加熱され、ライン１６１‡によって熱性吸着剤容器１６０に送られる。熱性吸着剤容器１６０はライン１６１内の精製ベンゼンストリームからニトリルを含むＯＣＮを除去するための酸性モレキュラーシーブ吸着剤の床１６２を含んでいる。ライン１６４‡内の脱ニトロ処理されたベンゼン流出液はアルキル化流出液とトランスアルキル化流出液ストリームを組み合わせたものと混合され、ベンゼン塔１４０に運ばれる。
【００６０】
ベンゼン塔１４０はライン１４２‡内のベンゼンを含むベンゼン塔頂ストリームと、ライン１４４内のエチルベンゼン及びＰＥＢを含むベンゼン塔塔底ストリームを生成する。ライン１４２‡内の塔頂ベンゼンストリームには最大５００ｗｐｐｍの濃度の水を加えてもよく、この処理は少なくとも１２０℃、好ましくは１２５℃以上１７０℃以下の範囲で行われる。ライン１４２‡内の塔頂ベンゼンストリームの一部はライン１６６‡によってトランスアルキル化反応器１５０に向けられる。ライン１６８で運ばれる重量塔中間物ストリーム内のＤＩＢはライン１６６‡内のベンゼンと混合されて、ライン１５４‡内のトランスアルキル化供給原料ストリームを生成する。ＤＩＢはトランスアルキル化反応器１５０内のトランスアルキル化触媒床１５６上でベンゼンと反応してトランスアルキレート化し、クメンをつくりだす。ライン１５２内のトランスアルキル化流出液はライン１５４‡内のものと比較して、クメン濃度が高く、そしてベンゼン濃度が低くなっている。ライン１０２‡内に残っているベンゼン塔頂ストリームは図４を参照して述べたように、アルキル化反応器１２０内でアルキル化触媒上でプロピレンと反応させられる。ライン１２６‡内のアルキル化流出液はライン１５２内のトランスアルキル化流出液と混合されて、ライン１３６‡の結合流出液ストリームをもたらす。
【００６１】
ライン１４４内のベンゼン塔塔底ストリームはクメン塔１８０に運ばれる。クメン塔１８０はライン１８２で回収される製品クメンを含むクメン塔頂ストリームを提供する。ライン１８４内のクメンより重い炭化水素を含むクメン塔頂ストリームは重量物塔１９０に運ばれる。この重量物塔１９０はライン１６８内のＤＩＢを含む中間物ストリームを生成する。重量物塔頂ストリーム内のより軽量の塔頂ストリームはライン１９２で引き出され、重量物塔底ストリームはライン１９４で引き出される。
【００６２】
一部の図で、受容器、リボイラー、濃縮装置及び／又はリフラックス・ラインなどについて一部の装置では詳細に示してあるが、他の装置では詳細に示さない場合もある。しかしながら、説明や図でそうした詳細が示されなくても、それはそれらの装置を考慮に入れなくてもよいということを意味している訳ではなく、当業者であればどんな装置が必要であるかは知っているからに過ぎない。
【００６３】
以下に実施例を示して本発明をさらに詳述するが、これらの例は単に本発明の具体例を示すためのものである。
【実施例１】
【００６４】
低温で水を含んだベンゼンストリームからアセトニトリルを吸着する上での酸性モレキュラーシーブの有効性を判定するためにテストを実施した。８０重量％のＹゼオライトと２０重量％のアルミナ混合物を押し出して吸着剤を調製した。乾燥後、吸着剤を粉砕して２０〜４０メッシュの粒子を流体連通している８つの容器に装填した(loaded)。５００ｗｐｐｍで水で飽和され、さらに１ｗｐｐｍのアセトニトリルを負荷させたベンゼン供給原料を大気温度、大気圧で８つの吸着剤容器を連続的に通過させた。
【００６５】
８つの吸着剤床上で平均した吸着剤に対する吸着された窒素という意味での最終的負荷は０．１２５重量％であった。最初の５つの床は１日でその容量限度まで吸着して、アセトニトリルを通過させてしまったが、６番目から８番目までの床の吸着剤は２日間その容量内での吸着を行った。
【００６６】
床からの吸着剤を５０℃の温度で水で一時間洗浄した。その吸着剤からは窒素の９７％が抽出された。従って、低温では水がアセトニトリルの吸着を弱める、及び／又はアセトニトリルに優先的に吸着される。
【実施例２】
【００６７】
アセトニトリル、ＮＭＰ、及びＮＦＭに対する粘土、樹脂、及びモレキュラーシーブ吸着剤の吸着性能を比較するために一連のテストを行った。吸着剤を連続して流体連通させて配列した８つの容器に装填した。５００ｗｐｐｍ濃度の水、さらにアセトニトリル、ＮＦＭ、及びＮＭＰをそれぞれ目標として１ｗｐｐｍで飽和させたトルエン供給原料を大気温度、大気圧で８つの吸着剤容器を連続的に通過させた。１つの実験ではトルエンに水は含ませなかった。ＹゼオライトはＹゼオライトを８０重量％そしてアルミナ結合剤を２０重量％混合したものを押し出し加工して調製した。
【００６８】
表１は有機窒素不純物が選択された吸着剤床を通過するのにかかる時間を比較したものである。
【００６９】
【表１】
【００７０】
表１はこれらの条件下ではいずれの床も長い時間でアセトニトリルを吸着する上では有効でなかったことを示している。Ｙゼオライトは、最初の床の通過時間が短いので、十分に大きな床を使えば乾燥した供給原料からアセトニトリルを十分に吸着する上で有効かもしれないが、８番目の床では遅くなっており、それには理由がある。粘土吸着剤はＮＭＰ及びＮＦＭに対しては最も有効であるように思われる。樹脂の場合は、最初の床の通過時間は短く、８番目の床では遅くなっているので、十分に大きな樹脂床を用いた場合のみ、ＮＦＭとＮＭＰを十分に吸着するように思われる。
【実施例３】
【００７１】
Ｙゼオライトを８０重量％そしてアルミナ結合剤を２０重量％混合したものを押し出し加工して調製した吸着剤に接触させた場合のアセトニトリル（ＡＣＮ）のベンゼンからの除去を評価するために一連のテストを行った。この吸着剤はＡＢＤが０．６２５ｇ／ｃｃであった。すべてのテストで、吸着剤を１２０℃で２時間乾燥させてから、その２５ｇを容器に装填した。これらのテストは２４℃と１５０℃の操作温度で実施され、供給原料ベンゼン中の水分濃度はいろいろに変えて実験が行われた。
【００７２】
テスト用原料はベンゼンストリームにＡＣＮを加えて、目標窒素含量を約２０ｗｐｐｍになるように調製した。最初の時点で、ベンゼン供給原料はＡＣＮを加える前に乾燥させた。これらテストのうちの２回では、ベンゼン供給原料に水を加えて、窒素吸着に対する水の影響を調べた。４回のテストでの吸着剤の使用状況についての分析結果を表２に示す。
【００７３】
【表２】
【００７４】
表２から、１５０℃までの昇温状態で、供給原料に水を加えると吸着剤の窒素吸着容量が大きくなることは明らかである。１５０℃で、水分含量が５０ｗｐｐｍの場合のテストでは、ベンゼン供給原料に水を添加しないで常温で行われるテストと比較して窒素容量が約２５％上昇することが示されている。
【実施例４】
【００７５】
実施例１のテスト番号２と３で用いた吸着剤を熱重量測定分析（ＴＧＡ）して、それら吸着剤へのコーク沈着の程度を判定した。それら吸着剤に沈着したコークの重量％及びそれらのコークを燃焼させて吸着剤から取り除くのに要する時間を調べ、表３に示した。
【００７６】
【表３】
【００７７】
ＴＧＡデータから、テスト２の吸着剤からコークを燃焼除去するために、４００℃を上回る温度が必要であった。さらに、１５０℃の温度で水添加なしで行われたテストＮｏ.２からの吸着剤サンプルのコークレベルは約８重量％である。逆に、テストＮｏ.３からの吸着剤は４００℃より高い温度で有意な重量ロスを示さなかった。１５０℃、水分含量５０ｗｐｐｍで行われたテストＮｏ.３のこの吸着剤サンプルのコークレベルは１重量％未満と見積もられる。従って、水の添加は吸着剤でのコーク形成を８５％以上減少させた。昇温状態でニトリル類を吸着する際、水が存在していると、吸着剤再生の頻度が少なくなる。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】本発明におけるエチルベンゼン生成の流れ図を示している。
【図２】本発明におけるエチルベンゼン生成の流れ図を示している。
【図３】本発明におけるエチルベンゼン生成の流れ図を示している。
【図４】本発明におけるクメン生成の流れ図を示している。
【図５】本発明におけるクメン生成の流れ図を示している。
【図６】本発明におけるクメン生成の流れ図を示している。
【図７】本発明におけるクメン生成の流れ図を示している。
【図８】本発明におけるクメン生成の流れ図を示している。
【図９】本発明におけるクメン生成の流れ図を示している。
【符号の説明】
【００７９】
２０、３０、１２０ アルキル化反応器
４０、１４０ ベンゼン塔
４４、１１２ 吸着容器（吸着剤容器）
５０、１５０、１５０''、１５０† トランスアルキル化反応器
７０、１６０ 熱吸着容器（熱性吸着容器、窒素吸着容器）
８０ エチルベンゼン塔
９０、１９０ ＰＥＢ塔（重量物塔）
１３０ 脱プロパン塔
１８０ クメン塔
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アルキル化剤を用いてアルキル化物質をアルキル化するための方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
化学処理や精製工業において、芳香族変換プロセスにおける触媒としてのモレキュラーシーブの使用はよく知られている。商業的に非常に重要な意味を持つ芳香族変換反応には、エチルトルエン、キシレン、エチルベンゼン、クメン、あるいは高級アルキル芳香族の生成などにおいて、またトルエン不均化、キシレン異性化、あるいはポリアルキルベンゼンのモノアルキルベンゼンへのトランスアルキル化などの不均化反応においての芳香族化合物のアルキル化が含まれる。多くの場合、このような芳香族変換プロセスに用いられる供給原料には、芳香族成分あるいはアルキル化物質が含まれ、このようなものとしてベンゼン、Ｃ2〜Ｃ20オレフィンアルキル化剤あるいはポリアルキル芳香族炭化水素トランスアルキル化剤などがある。アルキル化ゾーンにおいて、芳香族供給原料ストリーム及びオレフィン供給原料ストリームをアルキル化触媒上の気相で反応させ、エチルベンゼンあるいはクメンなどのアルキル化ベンゼンを生成する。ポリアルキル化ベンゼンを、モノアルキル化ベンゼン生成物から分離し、トランスアルキル化ゾーンへ再循環させ、トランスアルキル化触媒上の気相でベンゼンと接触させてモノアルキル化ベンゼン及びベンゼンを生成する。
【０００３】
通常、このようなアルキル化あるいはトランスアルキル化反応のための触媒は、ゼオライト系モレキュラーシーブからなる。米国特許第４，８９１，４５８号明細書は、ゼオライトベータからなる触媒の存在を開示している。米国特許第５，０３０，７８６号明細書は、ゼオライトＹ、ゼオライトオメガ及びゼオライトベータモレキュラーシーブ触媒を用いる芳香族変換プロセスを開示している。米国特許第４，１８５，０４０号明細書は、Ｘ、Ｙ、Ｌ、Ｂ、ＺＳＭ−５及びオメガ結晶型のモレキュラーシーブなどのゼオライトを用いて、エチルベンゼンあるいはクメンを生成するベンゼンのアルキル化を開示している。米国特許第４，７７４，３７７号明細書は、固体リン酸成分よりなる触媒上で行われ、Ｘ、Ｙ、超安定型Ｙ、Ｌ、オメガ、及びモルデナイト型ゼオライトを含むアルミノケイ酸塩モレキュラーシーブトランスアルキル化触媒を用いるトランスアルキル化がその後に続くアルキル化を含む芳香族変換プロセスを開示している。
【０００４】
アルキル化及びトランスアルキル化反応に供する芳香族供給原料において、特にベンゼン供給原料において、しばしば水分が発見される。多くの場合、ベンゼン供給原料は、例えばスチレン系単量体単位から再循環される際に、水分飽和状態である。気相あるいは液相でのアルキル化反応に用いられるモレキュラーシーブ触媒は、種々のレベルの水あるいは供給原料中の硫黄化合物に影響を受けやすい。米国特許第４，１０７，２２４号明細書は、触媒のより急速な熟成が受容可能であれば、気相反応において水及び硫化水素が許容可能である事例を開示している。米国特許第５，０３０，７８６号明細書は、液相中の反応器内容物を維持するために反応帯を操作する際に、供給原料中の水分含有量が１００ｐｐｍ未満、好ましくは５０ｐｐｍ以下になるように脱水処理をする事例を開示している。しかし、国際公開（ＷＯ）９３／００９９２号は、開始位相において、アルキル化あるいはトランスアルキル化プロセスのためのゼオライト触媒が、その触媒組成に関して、３．５重量％より多い最小限の水分を含有している事例を開示している。欧州特許第０９２２０２０号明細書は、ベンゼンアルキル化供給原料を１３０℃から３００℃の間の温度で乾燥させて水分含有量を２００ｐｐｍ未満にして不純物を吸着し、ゼオライト系アルキル化あるいはトランスアルキル化触媒の寿命時間を向上させるために固体酸を使用する事例を開示している。
【０００５】
芳香族変換反応器に供給する供給原料中に存在する他の不純物、特に塩基性有機窒素化合物（ＯＮＣ）などの塩基性不純物は、最新の芳香族アルキル化触媒を含む固体酸を中和する。触媒の性能と寿命が悪い影響を受ける。供給原料中の非常に低濃度の窒素でさえも、触媒の再生頻度を増加させ、その際、蓄積された窒素化合物及びコークスを触媒から焼成除去しなければならない。より多くの活性ゼオライト触媒を、芳香族変換反応に用いる際には、供給原料中の窒素不純物による触媒寿命の劣化を、より慎重に管理しなければならない。反応帯において触媒に対する窒素不純物の影響を低減させる方法が求められている。触媒寿命を低下させる塩基性窒素化合物は、インドール、ピリジン、キノリン、ジエタノールアミン（ＤＥＡ）、Ｎ−ホルミルモルホリン（ＮＦＭ）を含むモルホリン、及びN−メチルピロリドン（ＮＭＰ）を含んでいる。ＮＦＭ及びＮＭＰは芳香族抽出剤として用いられ、ＤＥＡはしばしば芳香族供給原料ストリームを汚染する防蝕剤である。米国特許第５，２２０，０９９号明細書は、ゼオライトを用いてインドール、キノリン及びピリジン不純物を除去する方法、またトルエンを溶解水と共に用いて上記ゼオライトから不純物を脱着させる方法を教示している。国際公開ＷＯ００／３５８３６号は、アルキル化ベンゼンを、トランスアルキル化反応器へ供給する前にモレキュラーシーブと接触させて窒素化合物を含む触媒毒を除去する方法を開示している。国際公開ＷＯ０１／０７３８３号は、アルキル化ゾーンへ供給される供給原料ストリームをゼオライトと接触させて有機結合性窒素を除去する方法を開示している。米国特許第４，８４６，９６２号明細書は、溶媒抽出油を無定形シリカアルミナあるいは結晶性ゼオライト触媒に接触させてＮＭＰなどの塩基性窒素化合物を除去する方法を開示している。上記吸着剤は最大で３０重量％の水を含有している。
【０００６】
米国特許第５，２７１，８３５号明細書は、流動接触分解装置からのＣ３〜Ｃ５生成物留分内の極性不純物の存在を開示している。上記不純物には、アセトニトリルなどの弱塩基性ONCが含まれていることが発見された。アクリロニトリル及びプロピオニトリルは、芳香族アルキル化プロセスに供される供給原料として用いられる炭化水素ストリーム内にも発見することができる。これらの極性化合物は、芳香族アルキル化プロセスに用いられる触媒に引き付けられ、そして汚染する。米国特許第６，０１９，８８７号明細書は、３００℃未満の温度下でカチオン非酸性ゼオライトを使用する方法を、また米国特許第６，１０７，５３５号明細書は、シリカゲルを用いて、室温下にて炭化水素ストリームからニトリルを吸着する方法を教示している。米国特許第２，９９９，８６１号明細書は、Ｘゼオライトを用いて、−１８℃〜４２７℃の温度下で、ニトリル、硝酸塩及びニトロ化合物を含む弱塩基性ＯＮＣに優先して塩基性ＯＮＣを選択的に吸着する方法を教示している。米国特許第５，７４４，６８６号明細書及び第５，９４２，６５０号明細書は、ニトリルを除去する前に、ニトリルを含むベンゼンストリームから、上記ベンゼンストリームを−１８℃〜２０４℃の温度下で非酸性モレキュラーシーブと接触させることによって水分を除去する方法を教示している。米国特許第６，６１７，４８２号明細書は、水が存在する場合、シリカの配合割合の多いゼオライトがより効果的であることを教示している。しかし、この引例においては、室温下で、水の存在下ではＮＦＭの吸着のみが示され；水が存在しない場合のみニトリルの吸着が示される。ｐｐｍ及びｐｐｂレベルの低濃度のニトリルでも、コーキングなどの他の非活性化メカニズムよりも早く、累積的にアルキル化触媒を非活性化してしまう。
【０００７】
粘土あるいは樹脂製ガード床は、芳香族アルキル化供給原料ストリームからＯＮＣを吸着するための安価な手段である。アルキル化供給原料ストリームから有機性窒素を吸着する間、コークスも吸着剤上に堆積される。これらの吸着剤は、全ての吸着部分がＯＮＣあるいはコークスによって占められると使用済みとなる。使用済みの粘土及び樹脂製ガード床は、焼成処理によって再生できない。モレキュラーシーブを含むガード床は、ＯＮＣ及びコークスの両方を吸着剤より焼成除去することにより再生することができる。
【発明の開示】
【０００８】
本発明の目的は、炭化水素供給原料ストリームからニトリルを吸着するガード床を提供することである。
本発明のさらなる目的は、水の存在下で、アルキル化あるいはトランスアルキル化ゾーンに供給される炭化水素供給原料ストリームからニトリルを吸着するガード床を提供することである。
本発明のさらにもう一つの目的は、炭化水素供給原料ストリームからＯＮＣを互いに協力的に吸着する、組成の異なる二つのガード床を提供することである。
【発明の概要】
【０００９】
粘土あるいは樹脂物質などの従来の吸着剤は、水の存在下では、炭化水素ストリームからニトリルを十分には吸着しないということが発見された。さらに、酸性モレキュラーシーブ吸着剤は、低温度下では、炭化水素ストリームにおいてニトリルなどの弱塩基性ＯＮＣよりも水及び塩基性ＯＮＣを優先的に吸着するということが発見された。しかし、温度を上げることによって、水の存在下での酸性モレキュラーシーブ吸着剤のニトリル吸着能力は向上する。酸性モレキュラーシーブは、高温度下において、ニトリルを加水分解してアミンとアミドにする触媒としての機能を果たす、と仮定することができる。続いて、上記塩基性アミンあるいはアミドは酸性モレキュラーシーブ上に強力に吸着される。従って、従来の吸着床は殆どの有機性窒素不純物の吸着に用いることができ、酸性モレキュラーシーブはニトリルなどの残った弱塩基性有機窒素化合物の吸着に用いることができる。さらに、精留塔からの炭化水素ストリームは好適な水分濃度及び温度を有しており、酸性モレキュラーシーブによるニトリルの吸着を円滑にする。モレキュラーシーブは使用済みとなった後、再生することができる。さらに、水の存在は吸着剤上でのコークスの蓄積を低減させ、これにより再生サイクルの延長が可能であることも発見された。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明の炭化水素供給原料ストリームは概して液体であり、３０ｗｐｐｂから１モル％のＯＮＣ、通常は１００ｗｐｐｂ〜１００ｗｐｐｍのＯＮＣを含んでいる。本発明においては、ｐｐｍレベルの濃度で存在するＯＮＣを吸着できることが示されおり、下流触媒中ではｐｐｂレベルのＯＮＣ濃度も無効にすることができる。炭化水素ストリームは、飽和状態に至るまで、また飽和状態を越えて水分を含んでいる。ＯＮＣ及び水を含む炭化水素供給原料ストリームは、好ましくはベンゼンを含む芳香族供給原料ストリームであって、適度にベンゼンを主成分とする。芳香族炭化水素供給原料ストリームは、通常、吸着床を通過する際に１．０重量％以下のオレフィンを含んでいる。
【００１１】
ＯＮＣは、主成分として、インドール、ピリジン、キノリン、ジエタノールアミン（ＤＥＡ）、Ｎ−ホルミルモルホリン（ＮＦＭ）を含むモルホリン、及びＮ−メチルピロリドン（ＮＭＰ）などの塩基性ＯＮＣを含む。ＯＮＣは、その他に、アセトニトリル、プロピオニトリル、アクリロニトリル及びそれらの混合物などの弱塩基性ニトリルも含んでいる。塩基性ＯＮＣは、従来の粘土あるいは樹脂製吸着ガード床によく吸着される。炭化水素供給原料ストリームはこのような従来型の不純物吸着ゾーンに供給されて、塩基性ＯＮＣ及び他の不純物が吸着され、塩基性ＯＮＣの減少した処理済み吸着流出物が生成される。また、ニトリルなどの弱塩基性ＯＮＣは、従来の樹脂及び粘土製吸着剤には十分に吸着されないことが発見されている。ニトリルは従来型の吸着床を通過し、アルキル化あるいはトランスアルキル化反応ゾーンなどの下流プロセスに悪影響を与える。
【００１２】
塩基性ＯＮＣを除去するための粘土製吸着剤には、ＳＣ６３０Ｇ、ＳＣ６３６Ｇ及び好適なＳＣ６２６ＧＳ等、Sudchemie社製の粘土製品が含まれる。Filtrol社製のF−２４粘土もまた、好適である。塩基性ＯＮＣを除去するための樹脂製吸着剤には、Rohm & Haas社製、好適なＡ−１５などのアンバーリスト系列の樹脂製品、及びPurolite International社製のＣＴ−１７５等の樹脂が含まれる。その他のタイプの粘土及び樹脂製吸着剤も好適である。粘土あるいは樹脂製吸着剤は、液相中で、芳香族ストリームを少なくとも部分的に維持するのに十分な条件下で使用することができる。３８℃（１００°Ｆ）までの使用時温度、常圧より少し高い圧力、２０６kＰａ（３０ｐｓｉａ）までの圧力の条件で十分である。粘土及び樹脂の受容量は、吸着剤の重量に基づいて、通常、アミン６〜１０重量％、ＮＦＭ及びＮＭＰ１〜２重量％の範囲である。しかしこれらの条件下では、粘土及び樹脂はニトリルよりも水、ＮＦＭ及びＮＭＰを優先的に吸着する。従って、ニトリルを吸着するための他の手段を講じる必要がある。
【００１３】
弱塩基性ＯＮＣの除去に適した本発明の吸着剤は、ゼオライト系モレキュラーシーブはもとより、米国特許第４，４４０，８７１、第４，３１０，４４０、及び第４，５６７，０２９各号明細書に開示されている種々の形態のシリコアルミノフォスフェート及びアルミノフォスフェートなどの酸性モレキュラーシーブを含む。ここで用いられる「モレキュラーシーブ」という用語は、ガンマアルミナなどの物質とは異なり、その性質が高結晶性であり、結晶学的に見て細孔性あるいは通孔構造を有する吸着乾燥剤の一種と定義される。この種の結晶性吸着剤において、好適なモレキュラーシーブのタイプとは、一般にゼオライトとして知られるアルミノケイ酸塩物質である。「ゼオライト」という用語は一般に、その多くが結晶性構造を有する、自然発生的及び合成水和金属アルミノケイ酸塩の群を指す。焼成形態のゼオライト系モレキュラーシーブは、以下の一般公式によって表される：
【００１４】
式中、Ｍｅはカチオンであり、ｘは２〜無限大の値を有し、ｎはカチオン価数であり、ｙは２〜１０の値を有する。通常用いられる公知のゼオライトは、シャバサイト（ゼオライトDとも呼ばれる）、クリノプチロライト、エリオナイト、フォージャサイト、ゼオライトベータ（ＢＥＡ）、ゼオライトオメガ、ゼオライトＸ、ゼオライトＹ、ＭＦＩゼオライト、ゼオライトＭＣＭ−２２（ＭＷＷ）、フェリエライト、モルデナイト、ゼオライトＡ、及びゼオライトＰを含む。上記ゼオライトの内の一部は、「ZEOLITE MOLECULAR SIEVES」（D. W. Breck著、John Wiley and Sons社、ニューヨーク、１９７４年）に詳細な説明が記載されている。
【００１５】
色々な合成物質及び天然物質の間には、夫々の化学組成、結晶構造、粉末Ｘ線回折パターンなどの物理的特性の間に著しい差異が存在する。モレキュラーシーブは微細結晶の凝集体として発生し、微細粉末として合成され、そして好ましくは、大規模な吸着用途のために錠剤化あるいはペレット化される。ペレット化法は、モレキュラーシーブの収着特性が、選択性及び受容量に関して実質的に変化せずに残存するので、有効な方法であると高く評価されている。好適な吸着剤としては、アルミナあるいはシリカ結合剤を有するゼオライトＹそしてゼオライトＸ、及びアルミナあるいはシリカ結合剤を有するベータゼオライトが含まれる。ゼオライトＹは最も好適である。
【００１６】
実施の形態において、モレキュラーシーブは通常、耐火性無機酸化物結合剤と組み合わせて用いられる。結合剤にはアルミナあるいはシリカが含まれるが、前者が好ましく、ガンマアルミナ、エータアルミニウムそしてそれらの混合物は特に好ましい。モレキュラーシーブは、吸着剤の５〜９９重量％の範囲で存在し、耐火性無機酸化物は１〜９５重量％の範囲で存在する。実施の形態において、モレキュラーシーブは吸着剤の少なくとも５０重量％の分量、より好ましくは吸着剤の少なくとも７０重量％の分量で存在する。
【００１７】
本発明の吸着剤におけるモレキュラーシーブは酸性である。酸性レベルの基準としてシリコン対アルミニウム比率を用いる場合、シリコン対アルミニウム比率は一つの実施の形態においては１００未満、別のもう一つの実施の形態においては２５未満であるべきである。モレキュラーシーブに対してカチオンは望ましくない。従って、ゼオライトＹ及びベータゼオライトの場合、酸洗浄を行いナトリウムなどのアルカリ金属を除去し酸部位を顕出させ、これによって吸着性能を向上させるのが望ましい。骨格外に移動するアルミニウムの結合剤への流入も、酸性度を低減させるので避けなければならない。アルカリ土類元素及び希土類元素などのカチオンをゼオライトＸあるいはＹとある程度混和することによって、骨格アルミニウムの熱安定性及び水熱安定性を向上させ、骨格外に移動する骨格アルミニウムの量を最小限に抑えることができる。カチオンの混和程度は、吸着性能の妨げとならないよう、十分に低くしなければならない。本発明のモレキュラーシーブ吸着剤は、アルキル化あるいはトランスアルキル化ユニットなどの下流側反応器におけるアルキル化触媒と同一の組成を有している。しかし、アルキル化触媒がモレキュラーシーブ吸着剤よりも高価である場合には、アルキル化触媒及びモレキュラーシーブの組成は異なっているのが望ましい。
【００１８】
前述のとおり、水の存在は、大気温度下における酸性モレキュラーシーブ上のニトリルの吸着にとってマイナスとなる。表面上は、モレキュラーシーブガード床に供給される供給原料中の水分量を最小化することは、有益であるかのように見える。水は吸着部位を巡ってＯＮＣと競合し、これによってモレキュラーシーブのＯＮＣ吸着能力が低減される。また、低温度下では、水はニトリルよりも優先的に酸性モレキュラーシーブに吸着されることが確認された。しかしさらに、高温度下においては、水分濃度が過剰でなければ、酸性モレキュラーシーブがニトリルを高い割合で吸着することも確認された。特定の理論によって束縛されることを望むものではないが、ニトリルは酸性モレキュラーシーブ吸着剤に吸着されるには塩基性が十分ではないと思われる。しかし、水の存在下で、ニトリルは触媒作用によって酸性モレキュラーシーブ上でアミドあるいはアミンへと加水分解される。続いて、塩基性アミドあるいはアミンが酸性モレキュラーシーブに吸着される。
【００１９】
ニトリルを除去し精製される汚染炭化水素供給原料ストリームは、水の存在する高温度下、一つの実施の形態では少なくとも１２０℃〜３００℃未満、もう一つの実施の形態では１２５℃よりも高く３００℃未満の範囲、さらにもう一つの実施の形態においては１５０〜２００℃の範囲の温度下で酸性モレキュラーシーブの窒素吸着ゾーンを通過する。吸着床内の圧力は、３４．５ｋＰａ〜４１３６．９ｋＰａ（ゲージ）（５〜６００ｐｓｉｇ）の範囲である。モレキュラーシーブ吸着剤に吸着されるＯＮＣの量は、再生処理が必要とされる前の段階で吸着剤の０．６〜１．０重量％に到達する。粘土製吸着剤に吸着されるＯＮＣの量は、吸着剤の１．５〜６．０重量％であり、樹脂製吸着剤に吸着されるＯＮＣの量は粘土製の吸着量の２倍である。樹脂製あるいは粘土製吸着剤はＯＮＣの吸着能力も高くかつ安価であることから、不純炭化水素ストリームは、ニトリル除去のため酸性モレキュラーシーブガード床に供給されるのに先立って、従来型の粘土製あるいは樹脂製ガード床を通過させて塩基性ＯＮＣを除去する。しかし、酸性モレキュラーシーブガード床は従来型の吸着床を通過した塩基性ＯＮＣも吸着する。酸性モレキュラーシーブ吸着床は、従来型吸着床の下流側に設置、連通させるのが望ましい。従って、従来型の吸着床からの流出液の少なくとも一部が最終的に酸性モレキュラーシーブ吸着床に供給される。さらに、従来型吸着床からの流出液の温度は大気温度と同一なので、熱交換器を従来型吸着床の下流側に、また高温吸着床の上流側に設置、連通させて上記流出液の温度を高温吸着床に適した温度へ調節する。従って、従来型吸着床からの流出液の少なくとも一部が熱交換器内にて加熱あるいは冷却され、熱交換器からの流出液の少なくとも一部が高温吸着床に供給される。実施の形態において、全てのアルキル化物質ストリームは、アルキル化及び／あるいはトランスアルキル化反応ゾーンに供給される前に、高温吸着床において脱窒素化される。
【００２０】
モレキュラーシーブガード床内においては、炭化水素供給原料ストリームの水濃度は、２０ｗｐｐｍ〜５００ｗｐｐｍの範囲、好ましくは５０ｗｐｐｍ〜１５０ｗｐｐｍの範囲である。実施の形態において、水濃度は、ニトリルのアミンあるいはアミドへの変換に関して化学量論的である。
【００２１】
またさらに、モレキュラーシーブガード床内に水が存在することによって、高温度下における吸着剤上のコークス形成が低減されることが発見された。モレキュラーシーブの酸性部位上にコークスが蓄積されるとＯＮＣ吸着の妨げとなり、結果的に、再生処理のサイクルを短くすることになってしまう。しかし、酸性部位上のコークス形成を低減させることにより、モレキュラーシーブガード床は再生までのサイクルを長いままに維持することができ、各再生サイクルに必要とされる負担も著しく軽減されるため、処理工程の多サイクルに亘って最大の吸着能力を維持することができる。
【００２２】
従来型の粘土製あるいは樹脂製ガード床は一度使用済みになると再生ができない。代わりに、使用済みの粘土あるいは樹脂を処分しなければならない。本発明の使用済みモレキュラーシーブは再生が可能である。モレキュラーシーブガード床は、モレキュラーシーブの一つ以上の固定床を含む。操業中のモレキュラーシーブ吸着床が容量に到達する際、つまり、好ましくはＯＮＣの実質的部分が操業中の吸着床を通過し終える前に、供給原料ストリームは、吸着ゾーンの待機モレキュラーシーブ吸着床に導入される。続いて、それまで操業中だった吸着床は、内容物を分離ゾーンに通過させることによって液切りされる。あるいは、吸着床の再生処理中に工程を停止する。吸着床は、熱天然ガスストリーム、あるいはモレキュラーシーブからＯＮＣを焼成除去する炭素燃焼、あるいはその他の従来の方法によって再生される。続いて、再生された吸着床は、操業中の吸着床が容量に達するまで待機状態に置かれる。
【００２３】
酸触媒によって触媒されるオレフィンアルキル化剤による芳香族化合物の選択的アルキル化において、オレフィンは２〜少なくとも２０個の炭素原子を含んでおり、またオレフィンは分岐オレフィンあるいは直鎖オレフィン、つまり末端オレフィンまたは内部オレフィンである。従って、オレフィンの特定の性質は特に重要ではない。アルキル化反応に共通する事柄として、反応は、少なくとも部分的に液相である条件下で、また反応圧を調節することによって低級メンバーに対して容易に実現し得る基準下で行われる。低級オレフィン中、エチレン及びプロピレンは最も重要な化合物である。アルキル化剤を含むオレフィン供給原料ストリームは、エチレン及び／あるいはプロピレンを含んでいる。プロピレンを含むオレフィン供給原料ストリームは少なくとも６５重量％の純度を有し、その残りはプロパンが高い割合を占める。また、プロピレン供給原料は９９重量％以上の純度を有する。エチレン供給原料は、通常９９重量％以上の純度を有する。残留オレフィン中、洗浄剤範囲のオレフィンのクラスは特に注目される。このクラスは、６〜２０個の炭素原子を含みかつ内部不飽和あるいは末端不飽和のいずれかを有する直鎖オレフィンから構成される。８〜１６個の炭素原子を含む直鎖オレフィンは、洗浄剤範囲のオレフィンとして特に有用であり、１０〜１４個の炭素原子を含むものは洗浄剤範囲のオレフィンに対して、さらに好適である。アルキル化剤は、トランスアルキル化反応ゾーンにおけるポリアルキルベンゼンのアルキル構成物質によってももたらされる。ジエチルベンゼン、トリエチルベンゼン及びジイソプロピルベンゼンは、こうしたアルキル化剤を提供し得るポリアルキルベンゼンの代表的な例である。
【００２４】
ベンゼンは、本発明の実施においてアルキル化物質として用いられるアルキル化可能な芳香族化合物の中でも群を抜いて最も重要な化合物である。芳香族供給原料ストリームは５〜９９．９モル％のベンゼンを含み、スチレンモノマー生産プラントからの再循環ストリームである。より一般的には、芳香族化合物はベンゼン、ナフタリン、アントラセン、フェナントレン、及びそれらの置換誘導体によって構成される群から選択される。アルキル化可能な芳香族化合物の芳香核に見られる置換基の最も重要なクラスは、１〜２０個の炭素原子を含むアルキル部分である。その他の重要な置換基は、ヒドロキシル部分、及びそのアルキル基が１〜２０個の炭素原子を含むアルコキシ部分である。置換基がアルキルあるいはアルコキシ基である場合、フェニル部分もパラフィン鎖上で置換される。本発明の実施においては、無置換及びモノ置換ベンゼン、ナフタリン、アントラセン、及びフェナントレンが最も頻繁に用いられるが、多置換芳香族化合物も用いられる。上記例に加えて、好適なアルキル化可能芳香族化合物の例としては、ビフェニル、トルエン、キシレン、エチルベンゼン、プロピルベンゼン、ブチルベンゼン、ペンチルベンゼン、ヘキシルベンゼン、ヘプチルベンゼン、オクチルベンゼン、その他；フェノール、クレゾール、アニソール、エトキシ−、プロポキシ−、ブトキシ−、ペントキシ−、ヘキソキシベンゼン、その他が含まれる。
【００２５】
アルキル化反応ゾーンにおいては、多種類の触媒を使用することができる。反応ゾーンにおいて用いられる好適な触媒には、水分の存在による悪影響を受けない触媒が含まれる。アルキル化触媒の存在下では実質的な水分量は容認され、また望ましくもある。実質的な水分量とは、少なくとも５０ｗｐｐｍのアルキル化ゾーンに進入する反応物質の水分濃度を指す。アルキル化反応ゾーンは、少なくて２０ｗｐｐｍ〜２００ｗｐｐｍ以上、また１０００ｗｐｐｍ以上の水分を含有する。本発明に用いられる好適な触媒は、ゼオライト系触媒である。通常、本発明の触媒は耐火性無機酸化物結合剤と組み合わせて用いられる。好適な結合剤は、アルミナあるいはシリカである。好適なゼオライトとしては、ゼオライトベータ、ＺＳＭ−５、ＰＳＨ−３、ＭＣＭ−２２、ＭＣＭ−３６、ＭＣＭ−４９、及びＭＣＭ−５６が含まれる。ゼオライトベータは米国特許第５，７２３，７１０号明細書に記載されている。好適なアルキル化触媒とは、アルミナあるいはシリカ結合剤を有するタイプＹゼオライト、あるいはアルミナあるいはシリカ結合剤を有するベータゼオライトである。ゼオライトは、触媒の少なくとも５０重量％の分量で存在し、さらに好ましくは触媒中少なくとも７０重量％の分量で存在する。
【００２６】
アルキル化反応が行われる際の特定の条件は、用いられる芳香族化合物及びオレフィンに依存する。反応は少なくとも部分的液相条件下において行われるので、少なくとも部分的に液相内にオレフィンを維持するために反応圧が調節される。高級オレフィンに対しては、反応は自生圧力下で行われる。圧力は１０１ｋＰａ〜１３１７２ｋＰａの幅広い範囲で変化する。実際問題として、標準的な圧力は、１３７９ｋＰａ〜６９８５ｋＰａ（２００〜１０００ｐｓｉｇ）の範囲、しかし通常は２０６９ｋＰａ〜４１３７ｋＰａ（３００〜６００ｐｓｉｇ）の範囲内である。しかし、強調すべきこととして、圧力は決定的に重要な意味を持つ変数というわけではなく、少なくとも部分的な液相条件を維持するために十分でありさえすればよい。アルキル化温度の代表値として、エチレンによるベンゼンのアルキル化については１７０〜２５０℃の範囲、プロピレンによるベンゼンのアルキル化については９０〜１６０℃の範囲の温度が含まれる。Ｃ2〜Ｃ20の範囲のオレフィンによる本発明のアルキル化可能芳香族化合物のアルキル化に好適な温度範囲は、６０〜４００℃であり、最も通常の温度範囲は９０〜２５０℃である。通常、反応物質は、液空間速度を０．２〜５０ｈｒ-1、特に０．５〜１０ｈｒ-1とするのに十分な質量流量でアルキル化ゾーンを通過する。
【００２７】
本発明のプロセスに用いられるオレフィンに対するアルキル化可能芳香族化合物の割合は、好適な選択的アルキル化の程度、及び反応混合物の芳香族成分及びオレフィン成分の相対コストによって決まる。プロピレンによるベンゼンのアルキル化については、ベンゼン対オレフィン比は低くて１．５、高くて１０．０であり、また２．０〜８．０の比率が望ましい。ベンゼンがエチレンによってアルキル化される場合は、ベンゼン対オレフィン比は２：１〜８：１であるのが望ましい。Ｃ6〜Ｃ20の洗浄剤範囲のオレフィンについては、通常、５：１〜高くて３０：１のベンゼン対オレフィン比が、好適なアルキル化選択性を確保するために十分であり、また８：１〜２０：１の範囲であればさらにいっそう望ましい。
【００２８】
ベンゼンアルキル化物質及びプロピレンアルキル化剤によるクメンの生成において、プロピレン含有ストリームは、通常プロパンも含んでいる。プロピレンストリームは０〜５０重量％のプロパンを、通常は０．５〜３５重量％のプロパンを含んでいる。
【００２９】
アルキル化反応ゾーンはしばしば、様々な好ましくない副生成物を生成する。例えば、エチレンによってエチルベンゼンを生成するベンゼンのアルキル化において、反応ゾーンは、他のエチレン縮合生成物に加えてジエチルベンゼン及びトリエチルベンゼンも生成してしまう。同様に、プロピレンによってクメンを生成するベンゼンのアルキル化において、反応ゾーンは、さらに多くの縮合生成物に加え、ジプロピルベンゼン及びトリイソプロピルベンゼンを生成してしまう。これらのポリアルキル化芳香族化合物は、トランスアルキル化反応器内でさらに芳香族物質と接触し、さらなるモノアルキル化生成物を生成する。本発明のトランスアルキル化反応ゾーンには、ゼオライト系触媒が用いられる。ゼオライトは触媒の少なくとも５０重量％存在し、さらに好ましくは、触媒の少なくとも９０重量％存在する。そして殆どの場合、ゼオライト系触媒は無機酸化物結合剤も含んでいる。トランスアルキル化触媒に用いられる好適な無機酸化物はアルミナであって、ガンマアルミナ、エータアルミニウム及びそれらの混合物は特に好ましい。ゼオライトは触媒の５〜９９重量％の範囲で存在し、耐火性無機酸化物は１〜９５重量％の範囲で存在する。好適なトランスアルキル化触媒は、アルミナあるいはシリカ結合剤を有するタイプＹゼオライト、あるいはアルミナあるいはシリカ結合剤を有するベータゼオライトである。
【００３０】
アルキル化反応ゾーン及びトランスアルキル化反応ゾーンにおいて、同一の触媒を用いる必要はない。このプロセスはアルキル化反応ゾーン及びトランスアルキル化反応ゾーンのいかなる配置にとっても有用である。しかし、アルミナ結合剤に含まれるベータゼオライトあるいは高Ｙタイプゼオライトは、アルキル化反応ゾーン及びトランスアルキル化反応ゾーンの両方において用いられた際に非常に有効に機能する。従って、本発明の好適な実施の形態において、クメンの生成においては、両反応ゾーンにおいて同一の触媒、ベータゼオライトが用いられる。一方、エチルベンゼンの場合は、アルキル化及びトランスアルキル化ゾーンにおいては、望ましくはベータゼオライト及びＹタイプゼオライトをそれぞれ用いる。さらに、アルキル化反応ゾーンにおいてトランスアルキル化反応が生じ、トランスアルキル化反応ゾーンにおいてアルキル化反応が生じる。両ゾーンはまとめてアルキル化ゾーンと呼ばれる。
【００３１】
酸性モレキュラーシーブ触媒を用いるアルキル化ゾーンあるいはトランスアルキル化ゾーンの第１床を、ニトリル除去のための吸着ゾーンとして使用するのが望ましい。このような場合は、吸着剤及び触媒は間隔を置いて配置される。アルキル化剤は吸着ゾーンを迂回して床間スペースに供給され、吸着ゾーンから流出する脱窒素化アルキル化物質と混合される。しかし、熱吸着ゾーン及びアルキル化ゾーンは別々の容器内に配置するのが望ましい。
【００３２】
トランスアルキル化反応は、１００〜３９０℃（２１２〜７３４°Ｆ）の温度、及び１０１〜１３１７１ｋＰａ（１４．７〜１９１０ｐｓｉａ）の圧力を含めた幅広い作動条件下で実行される。また一方、圧力範囲は通常、反応物質が液相内に残留するように選択される。従って、トランスアルキル化反応ゾーンにとって好適な圧力範囲は、１０１３〜５０６６ｋＰａ（１４７〜７３４ｐｓｉａ）である。０．２〜５０ｈｒ-1の液空間速度が、トランスアルキル化反応ゾーンにとっては望ましく、また０．５〜５ｈｒ-1のＬＨＳＶ（液空間速度）がさらに望ましい。
【００３３】
トランスアルキル化及びアルキル化反応ゾーンは、望ましい運転温度及び接触段階の回数が確保できる形態で、配置、運転される。アルキル化ゾーンにおける複数の接触段階は、アルキル化触媒の複数床に反応剤を段階的に追加することによって冷却の効果をもたらすために、定期的に用いられる。反応剤を段階的に注入することによって、アルキル化触媒床間の段階を冷却する機能を果たし、温度の制御が可能となる。アルキル化触媒は通常、複数の床内に配置され、アルキル化剤の床間注入を可能にする。個々のアルキル化触媒床は、一つの容器内に、あるいは複数の容器内に配置される。本発明においては、供給原料ストリームが各反応ゾーンに個別に供給され、その流出液も別々に回収されるアルキル化ゾーン及びトランスアルキル化ゾーンのための従来型の並列配置が用いられる。またもう一つの方法としては、反応ゾーンが、トランスアルキル化ゾーンからの流出液がさらなる追加のベンゼンを伴ってアルキル化ゾーンへと供給される構図、またあるいはその反対の流れ構図である一連の流れ配置を有する。アルキル化ゾーンにおいて、ベンゼンの大過剰量は、アルキル化剤の段階間注入及びベンゼンの追加数量によって一連のアルキル化触媒床を通過する。また、個々の触媒床を急冷して、新しいベンゼンをさらに消費することなく温度制御をさらに向上させるために、アルキル化反応流出液再循環処理が有利に用いられる。一連の流れ配置において、共通容器は、一つのトランスアルキル化反応ゾーンおよび一つ以上のアルキル化反応ゾーンを含む。非常に大きなユニットについては、一つのトランスアルキル化触媒床及び一つ以上のアルキル化触媒床に対して別々の容器を用いるのが、より好適である。
【００３４】
アルキル化生成物を回収するためには、分離ゾーンが用いられる。分離ゾーンにおける少なくとも一つの精留塔上の塔頂凝縮器は、塔頂ストリームからの水の分離のため、また芳香族炭化水素縮合物の一部を塔へ還流させるために用いられる。塔頂からの水の除去は、水のベンゼンに対する高溶解性のために困難である。しかし、ベンゼンストリーム内の水の一部はニトリルの除去を容易にする。ベンゼン塔の塔頂凝縮器は、水分濃度を５００ｗｐｐｍのレベルまで低減するために用いられる。脱プロパン塔からの中間ストリームによって、５０〜１５０ｗｐｐｍの水分濃度を有するベンゼンストリームが提供される。
【００３５】
本発明のプロセス及び装置の実施の形態について、図面を参照してさらに説明する。図面は、本発明のいくつかの態様を説明するために提供されるものであり、請求項に述べられているような本発明の広範な範囲を限定するものではない。必要上、バルブ、ポンプ、分離器、受液器、熱交換器、その他を含む種々の付属物は図面からは省略されている。本発明の工程及び装置の明確かつ全面的な理解のために必要なこれらの容器及びラインのみが図示される。すべてのケースにおいて、工程は連続工程である。
【００３６】
図１は本発明のエチルベンゼン生成の実施の形態を表している。エチレンを含むストリームはライン１４のプロセスに進入し、第一及び第二アルキル化反応器２０、３０のそれぞれに注入される。アルキル化反応器２０、３０内ではトランスアルキル化反応も生じるけれども、主としてアルキル化反応が生じる。上昇流反応器としてアルキル化反応器が示される。しかし、下降流反応器もまた好適である。エチレンはアルキル化反応器２０、３０に注入されるが、触媒床２０d-f、３０d-fに導入するのに先立って、複数のライン１４a-fを通じて前床空間２０a-c、３０a-cへと導入される。触媒床２０d-f、３０d-fは、ベンゼン及びエチレンをアルキル化してエチルベンゼンを生成するためのアルキル化触媒を含む。ベンゼンはライン１０を通じて第一アルキル化反応器２０に供給されるが、ここでベンゼンはまずライン１４ａを通じて導入されたエチレンと前床空間２０ａ内で混合され、続いて触媒床２０ｄに導入される。触媒床２０ｄからの流出液はライン１４ｂを通じて導入された新しいエチレンと前床空間２０ｂ内で混合され、続いて触媒床２０ｅに導入される。上記プロセスは第一アルキル化反応器２０内の床の数だけ繰り返される。アルキル化反応器２０、３０のそれぞれにおいては三つの触媒床が示されているが、これは数の多少に関わらず好適なものである。第一アルキル化反応器２０からの中間アルキル化流出液は、ライン１８を通じて第二アルキル化反応器３０に導入される。熱交換器２２は、流出液が前床空間３０ａに導入される前の段階で、ライン１８内で好適なアルキル化温度になるまで冷却する。ライン１４ｄから前床空間３０aに注入されたエチレンは、ライン１８を通じて導入される中間アルキル化流出液と混合され、続いて触媒床３０ｄに導入される。触媒床３０ｅ及び３０ｆに対しても同じプロセスが繰り返され、第二アルキル化反応器３０からのアルキル化反応流出液はライン３２を通じてベンゼン塔４０に導入される。アルキル化反応流出液ストリームは、図示されていない圧力制御バルブを通過することによって減圧され、同じく図示されていない加熱器あるいは熱交換器、またその両方において加熱される。さらに、アルキル化反応器は数の多少に関わらず好適である。
【００３７】
図１に示されるように、アルキル化反応器２０、３０及びトランスアルキル化反応器５０が並列で操作される場合は、ライン１０からのベンゼンはライン５２を通じてトランスアルキル化反応器５０に導入される。ライン５４は、ＰＥＢ塔９０の塔頂からジエチルベンゼン（ＤＥＢ）及びトリエチルベンゼン（ＴＥＢ）のポリエチルベンゼン（ＰＥＢ）塔塔頂ストリームを導入し、ライン５２を通じて導入されるベンゼンと混合させ、トランスアルキル化供給原料ライン５８を提供する。トランスアルキル化反応器５０は、トランスアルキル化触媒の三つの触媒床５０ａ−５０ｃを含む。トランスアルキル化反応器５０においては多かれ少なかれ触媒床が用いられる。トランスアルキル化触媒はトランスアルキル化反応を促進させ、ＤＥＢ及びＴＥＢからのエチル基はベンゼンによってトランスアルキル化され、エチルベンゼンが生成される。従って、ライン５６はトランスアルキル化供給原料ライン５８と比較してエチルベンゼン濃度の割合が非常に高くなっており、ＤＥＢ及びＴＥＢの割合は低くなっている。
【００３８】
図１に示すようにアルキル化及びトランスアルキル化反応器は並列に配置され、三つの異なるストリームがベンゼン塔４０に供給される。ライン３２を通じてのアルキル化反応流出液ストリーム及びライン５６を通じてのトランスアルキル化流出液ストリームは、ベンゼン、エチルベンゼン、ＤＥＢ及びＴＥＢ及び重ＰＥＢをベンゼン塔４０に供給する。ライン１２を通じて新しく供給されるベンゼンは、粘土あるいは樹脂製吸着剤の床４６を含む従来型の吸着容器４４を通過して、ベンゼンストリームから塩基性ＯＮＣを含んだ不純物が吸着される。ライン４８は精製された新しいベンゼンストリームをベンゼン塔４０へと導入する。精製されたベンゼンストリームは、通常４００〜８００ｗｐｐｍの水分を含んでいる。ベンゼン塔４０は供給原料を少なくとも二つのストリームに分離する。ベンゼンを含んだベンゼン塔塔頂ストリームはベンゼン塔からライン６２を通じて凝縮器６４に導入され、ここで１２０〜１７０℃の範囲の温度まで冷却される：凝縮された塔頂ストリームは、ライン６６ａを通じて非溶解水あるいは自由水を、ライン６６ｂを通じて軽ガスを必要であれば分配するトラップを含む受液器６６に導入される。ニトリルを含んだＯＮＣによって汚染された塔頂炭化水素ストリームはライン６８を通じて熱吸着容器７０へと導入され、一方で上記塔頂炭化水素ストリームの一部はベンゼン塔４０へと還流する。塔頂炭化水素ストリームは５０〜５００ｗｐｐｍの水分を含んでいる。熱吸着容器７０は、適切な条件下でニトリルを含んだＯＮＣを吸着する酸性モレキュラーシーブによって構成される熱吸着モレキュラーシーブ床７２を含んでいる。ライン６８内の塔頂炭化水素ストリームの温度及び水分濃度は、酸性モレキュラーシーブによる炭化水素ストリームからのニトリルの選択的吸着に十分に適応している。従って、ライン１０内の脱窒素化ベンゼンストリームのＯＮＣ含有量は３０ｗｐｐｂ未満であって、実質上ＯＮＣを含んでいない。生成物エチルベンゼン及びＰＥＢを含んだ副生成物を含むベンゼン塔底ストリームはライン７４を通じてベンゼン塔から流出し、エチルベンゼン塔８０へ導入される。
【００３９】
エチルベンゼン塔８０はライン７４を通じて導入されたベンゼン塔底ストリームを蒸留によって二つのストリームに分離する。生成物エチルベンゼンを含んだエチルベンゼン塔塔頂ストリームはライン８２を通じてエチルベンゼン塔８０を流出し、上記プロセスから回収される。エチルベンゼン塔底ストリームは、通常、ＤＥＢ、ＴＥＢ、及びブチルベンゼン、ジブチルベンゼン、トリブチルベンゼン、エチルブチルベンゼン、ジエチルブチルベンゼン、及びジフェニルエタンなどの重ＰＥＢを含んだ副生成物ＰＥＢを含んでいる。エチルベンゼン塔底ストリームはライン８４を通じてエチルベンゼン塔８０から流出し、ＰＥＢ塔９０へと導入される。
【００４０】
ＰＥＢ塔９０は、ライン８４を通じて導入されたエチルベンゼン塔底ストリームを二つのストリームに分離する。ＴＥＢより重いＰＥＢを含んだＰＥＢ塔底ストリームはライン９２を通じてＰＥＢ塔９０の底部から流出し、上記プロセスからリジェクトされる。ＤＥＢ及びＴＥＢを含んだＰＥＢ塔塔頂ストリームはライン５４を通じてＰＥＢ塔９０を流出し、再循環され、上述のライン５２を通じてトランスアルキル化反応器５０に導入される供給原料と混合される。
【００４１】
図１の実施の形態においては、全てのアルキル化物質がＯＮＣによって汚染されてしまった場合にアルキル化物質供給原料からＯＮＣを除去するために互いに協力し合う二つの吸着床を用いる。樹脂あるいは粘土製吸着剤によって構成される床４６はＯＮＣの大部分を吸着し、一方、熱吸着モレキュラーシーブ床７２はアルキル化及びトランスアルキル化触媒を被毒するニトリルを含んだ残留ＯＮＣを吸着する
【００４２】
図２は、スチレン系単量体単位などの他の供給源から供給されたリサイクルベンゼンがエチルベンゼン生成のために用いられるベンゼンの総量の一部であり、かつ他の供給源から供給された上記リサイクルベンゼンのみがニトリルに汚染されている場合に有利に用いられるプロセス及び装置を示す。図２において、図１で示した同じ要素に該当はするが異なる構図において用いられている要素を示す参照番号は、全て（'）の印を付してある。それ以外は、同一の参照番号は図１及び図２において同じ構成の同じ該当要素を示す。さらに、図２はアルキル化反応器及びトランスアルキル化反応器を並列に示しているが、これらは直列に操作される。
【００４３】
ライン１２'を通じて新しく供給されるベンゼンは、粘土あるいは樹脂製吸着剤からなる床４６を含む従来型の吸着容器４４を通過し、ベンゼンストリームからＯＮＣを含んだ不純物を吸着する。ライン１２'を通じて供給される新しいベンゼン内にニトリルが存在するとは考えられない。精製ベンゼンストリームは通常４００〜８００ｗｐｐｍの水分を含んでいる。ライン４８'は、精製ベンゼンストリームを、ライン６８'を通じて供給されるベンゼン塔塔頂ストリームと混合させる。ニトリルを含有していると考えられるベンゼンの他の供給源は、ライン８を通じて熱吸着容器７０に導入される。ライン８を通じて供給されるベンゼンストリームは、スチレン系単量体単位から再循環され、５０〜８００ｗｐｐｍの水分を含み、通常は水飽和の状態にある。熱吸着容器７０は、適切な条件下でニトリルを含んだＯＮＣを吸着する酸性モレキュラーシーブの吸着床７２を含んでいる。水分濃度が５０ｗｐｐｍ未満であれば、ベンゼンストリームに水を注入する必要がある。水分濃度が５００ｗｐｐｍよりも上ならば、ベンゼンストリームを乾燥させるのが好適である。ライン８を通じて供給されるベンゼンストリームの温度が少なくとも１２０℃、好ましくは１２５℃より高く、かつ３００℃未満である場合、適切な温度になるように加熱または冷却される。この温度範囲及び水分濃度は、酸性モレキュラーシーブによる炭化水素ストリームからのニトリルの選択的吸着に十分に適応し、またこれによって塩基性ＯＮＣも吸着する。従って、ＯＮＣの検出レベルである３０ｗｐｐｂ以下まで含有量を低減し実質上ＯＮＣを含まない脱窒素化ベンゼンストリームは、ライン２３を通じて供給され、ライン４８'を通じて供給される精製ベンゼンストリーム及びライン６８'を通じて供給されるベンゼン塔塔頂ストリームと混合され、ライン１０'を通じて窒素非含有ベンゼンストリームを提供する。
【００４４】
ベンゼンストリームは、ライン１０'を通じてアルキル化反応器２０、３０に、ライン５２'を通じてトランスアルキル化反応器５０に、それぞれ並行して供給される。ベンゼンはライン１０'を通じてアルキル化反応器２０、３０に供給され、図１を参照して説明した適切な触媒を介して、ライン１４によって供給されるエチレンと反応させられる。アルキル化流出液はライン３２を通じてベンゼン塔４０へ供給される。ライン５４'を通じて供給されるＰＥＢ塔頂ストリームからのＤＥＢ及びＴＥＢは、ライン５２'を通じて供給されるベンゼンストリームと混合され、ライン５８内でトランスアルキル化供給原料ストリームを生成し、続いてトランスアルキル化反応器５０に供給される。反応器５０内でＤＥＢ及びＴＥＢをベンゼンと反応させることによって、ライン５８内のトランスアルキル化供給原料ストリームと比較してエチルベンゼン濃度の割合が高くＤＥＢ及びＴＥＢ濃度の割合が低いトランスアルキル化流出液ストリームを生成し、ライン５６へ供給する。トランスアルキル化流出液ストリームはライン５６を通じてベンゼン塔４０へ供給される。
【００４５】
ベンゼン塔４０は供給原料を少なくとも二つのストリームに分離する。ベンゼンを含んだベンゼン塔塔頂ストリームはライン６２を通じてベンゼン塔から流出し、凝縮器６４に導入されて、１２０℃〜１７０℃の範囲の温度まで冷却される。凝縮された塔頂ストリームは、ライン６６ａを通じて非溶解水を、またライン６６ｂを通じて軽ガスを必要に応じて分配するトラップを含んだ受液器６６に導入される。その大部分がベンゼンである塔頂炭化水素ストリームはライン６８'を通じ、前述のようにライン１０'を通じて再循環され、また上記塔頂炭化水素ストリームの一部はベンゼン塔４０へと還流する。生成物エチルベンゼン及びＰＥＢを含んだ副生成物を含むベンゼン塔底ストリームはライン７４を通じてベンゼン塔から流出し、エチルベンゼン塔８０へと導入される。
【００４６】
エチルベンゼン塔８０は、ベンゼン塔底ストリームを、生成物エチルベンゼンを含みライン８２内に供給されるエチルベンゼン塔塔頂ストリーム及び副生成物ＰＥＢを含みライン８４を通じてＰＥＢ塔９０へ導入されるエチルベンゼン塔底ストリームに分離する。ＰＥＢ塔９０は、エチルベンゼン塔底ストリームを、ライン９２内のＴＥＢより重いＰＥＢを含んだＰＥＢ塔底ストリーム及び前述のようにライン５４'を通じてトランスアルキル化反応器５０へ再循環されるＰＥＢ塔塔頂ストリームに分離する。
【００４７】
図３は、図１と同様に操作されるが、直列で操作されるトランスアルキル化反応器５０及びアルキル化反応器２０、３０を示す。図３において、図１で示した同じ要素に該当はするが異なる構図において用いられている要素を示す参照番号は、全て（''）の印を付してある。それ以外は、同一の参照番号は図１及び図３において同じ構成の同じ該当要素を示す。トランスアルキル化反応器５０からのトランスアルキル化反応流出液は、ベンゼン塔４０へと導入される代わりにライン５６''を通じてアルキル化反応器２０へと導入される。アルキル化反応流出液はライン３２''を通じて、精製ベンゼンストリームはライン４８を通じて、それぞれベンゼン塔４０へと導入される。ベンゼン塔塔頂ストリームからライン６８を通じて供給されるベンゼンストリームは、熱吸着容器７０内の熱モレキュラーシーブ吸着床７２内で脱窒素化される。ライン１０の脱窒素化ベンゼンストリームはライン５２のトランスアルキル化供給原料へと導入され、ライン５８を通じてトランスアルキル化反応器５０に導入される前に、ＰＥＢ塔からライン５４を通じて導入されるＰＥＢ塔頂ストリームと混合される。トランスアルキル化流出液ストリームはライン５６''を通じてライン１０の残留脱窒素化ベンゼンストリームと混合され、続いて図１を参照して説明したようにアルキル化反応器２０、３０へと導入される。
【００４８】
図４は本発明によるクメン生成のための装置及びプロセスに関するフロー方式を示している。ライン１００のプロピレンストリームはライン１０２内のベンゼンストリームと混合されて、このベンゼンとプロピレンの混合物はアルキル化反応器１２０内の第1の触媒床にライン１０１を通じて送られる。このアルキル化反応器１２０は降流反応器として示されているが、昇流反応器でもよい。触媒床１２２ａはプロピレンとベンゼンをアルキル化してクメンをつくりだすアルキル化触媒を含んでいる。触媒床１２２ａからの流出液は床内スペース１２４ａに入る。再循環されたライン１０６からのアルキル化流出液は熱交換器１０８で冷却され、供給ライン１０６a-e及び供給原料取り入れライン１０４a-eによってアルキル化反応器１２０に循環される。ライン１００から分かれたライン１０４内のプロピレンは供給原料取り入れライン１０４a-eに送られ、その内部で供給ライン１０６a-eからの再循環されたアルキル化流出液と混合する。供給原料取り入れライン１０４a-eの再循環アルキル化流出液とプロピレンの混合物はそれぞれの床内スペース１２４a-eに送られて、そこで前の触媒床１２２a-eからの流出液とそれぞれ混合して、その後に続く触媒床１２２b-fに入る。アルキル化流出液はライン１０７を通じて、最後の触媒床１２２fから出て行く。アルキル化流出液の一部はライン１０６によってアルキル化反応器１２０に再循環され、別の部分はライン１２６を通じて脱プロパン塔１３０に送られる。
【００４９】
ライン１１０の新鮮な供給原料ベンゼンは樹脂あるいは粘土吸着剤の床１１４を含む従来型の吸着剤容器１１２内で精製されて、塩基性ＯＮＣが除去される。４００〜８００ｗｐｐｍの水分を含む精製ベンゼンストリームはライン１１６を通じて脱プロパン塔１３０に行く。脱プロパン塔１３０はライン１３２で水分含量が５０〜１５０ｗｐｐｍのベンゼンを含む中間物ストリームを提供し、温度は少なくとも１２０℃好ましくは１２５℃以上、１７０℃以下である。これらの性質を調整することによって、ライン１３２でニトリル類吸着のためのベンゼンストリームを調製することができる。１つの実施の形態で、ライン１３２内の中間物ストリームの温度は脱プロパン塔１３０内でリボイラー（図示せず）から発生される熱と、蒸留塔としては一般的に用いられる装置である濃縮装置（図示せず）によって脱プロパン塔１３０から奪われる熱の収支によって決まる。供給原料の組成あるいはその他の条件のせいでベンゼンストリーム内の水が不十分である場合、ライン１３２に水を注入してもよい。さらに、ライン１３２内の中間物ストリーム１３２は側流分であってもよいが、よりよい中間物カットを提供するためには分割壁塔を使用することができる。脱プロパン塔１３０はライン１３４内の塔頂ストリーム内のプロパンと過剰な水分を拒絶する。プロパンより重い炭化水素はライン１３６内の塔底ストリームを通じて引き出され、ベンゼン塔１４０に送られる。
【００５０】
ベンゼン塔１４０はライン１５２内でトランスアルキル化流出液と混合された後の脱プロパン塔１３０の底流分をライン１３６を通じて受け取る。ベンゼン塔１４０はライン１４２内でベンゼンを含むベンゼン塔塔頂ストリームをつくりだすと同時に、ライン１４４内でエチルベンゼンとＰＥＢ類を含むベンゼン塔塔底ストリームをつくりだす。ライン１４２内の塔頂ベンゼンストリームには５０〜１５０ｗｐｐｍ程度の含量の水分を加えてもよく、温度は最低でも１２０℃、好ましくは１２５℃以上１７０℃以下の範囲である。ライン１３２内の脱プロパン塔中間物ストリームも同様の特性を有しており、ストリーム１４２と組み合わせられて、ライン１６１を通じて熱性吸着剤容器１６０に送られる。熱性吸着剤容器１６０は、ライン１６１の混合ベンゼンストリームからのニトリル類を含むＯＮＣ除去のための、酸性モレキュラーシーブ吸着剤の床を含んでいる。ライン１６４内の脱ニトロ化ベンゼン流出液はライン１０２によってアルキル化反応器１２０に送られると同時に、ライン１６６によってトランスアルキル化反応器１５０に送られる。ライン１６６内のベンゼンストリームは重量物塔１９０からのライン１６８内のジイソプロピルベンゼン（ＤＩＢ)を含む中間物ストリームと混合される。ライン１５４内のベンゼンとＤＩＢ混合物はトランスアルキル化反応器１５０に送られる。ＤＩＢはトランスアルキル化反応器１５０内でトランスアルキル化触媒床１５６上でベンゼンと反応してトランスアルキレート化し、クメンをつくりだす。ライン１５２内のトランスアルキル化流出液１５２は、ライン１５４内のものと比較してクメンの濃度は高く、またベンゼン及びＤＩＢの濃度は低くなっている。
【００５１】
ライン１４４内のベンゼン塔塔底ストリームはクメン塔１８０に送られる。クメン塔１８０は製品クメンを含むクメン塔頂ストリームを提供し、これはライン１８２を通じて回収される。クメンより重い炭化水素を含むライン１８４内のクメン塔塔底ストリームは重量物塔１９０に送られる。重量物塔１９０はライン１６８内でＤＩＢを含む中間物ストリームをつくりだす。重量物塔塔頂ストリームはライン１９２を通じて引き出され、重量物塔塔底ストリームはライン１９４で引き出される。
【００５２】
図５は図４と同様のフロー方式を示しているが、新鮮なベンゼンストリームが粘土あるいは樹脂吸着剤の床１１４を含む従来型吸着剤容器１１２内で精製されて、その後、脱プロパン塔１３０に入る前に熱性吸着剤容器１６０内で脱ニトロ化される点が異なっている。図４の要素と対応しているが構成が異なっている図５中の要素を示すすべての参照番号には（'）が付されている。ライン１１０'は新鮮は供給原料としてのベンゼンを従来型吸着剤容器１１２に送り、ライン１１６'は吸着剤容器１１２からの精製されたベンゼンを酸性モレキュラーシーブ床１６２を含む熱性吸着剤容器１６０に送り、そして、ライン１６４'は脱プロパン塔１３０に脱ニトロ化されたベンゼンを供給する。脱プロパン塔１３０からのライン１３２'内の中間物ストリームは、ベンゼン塔１４０のライン１４２内のベンゼン塔塔頂ストリームからのベンゼンとライン１０２'内で混合して、アルキル化反応器１２０に送られる。その他の点では、図５のフロー方式は図４とほぼ同様である。
【００５３】
図６は図５に示すものと同様のフロー方式を示しているが、熱性吸着剤床１６２''がトランスアルキル化反応器１５０''内に設けられている。図４の同様の要素に対応しているが構成が違っている図６の要素を示す参照番号のすべてには（''）が付けられている。また、同じ参照番号は図４と図６で同じ構成を有する要素を示している。ライン１１０のベンゼンは粘土あるいは樹脂吸着剤の床１１４を含む通常の吸着剤容器１１２内で塩基性ＯＣＮが取り除かれる。ライン１１６はアルキル化反応器１２０からのライン１２６内のアルキル化流出液と共に脱プロパン塔１３０に精製されたベンゼンストリームを送る。ライン１３２''内のこの脱プロパン装置の中間物ストリームは移送されて、ライン１６６''を通じて分岐するライン１４２内のベンゼン塔頂ストリームと混合され、トランスアルキル化反応器１５０''に供給される。制御弁１８８は重量物塔１９０からのライン１６８内の重量中間物ストリーム内のＤＩＢがどの程度ライン１６６''内の迂回ベンゼン塔頂ストリームと混合されるべきか、そして、どの程度がバイパスライン１８６を通じてライン１５４''をバイパスするかを制御する。トランスアルキル化反応器１５０''はニトリル類を含んだＯＣＮ類を吸着するための酸性モレキュラーシーブ触媒による犠牲的熱性吸着剤床１６２''を含んでいる。この犠牲的熱性吸着剤床１６２''からの脱窒供給原料は床内スペース１５７でバイパスライン１８６からのＤＩＢと混合して、トランスアルキル化触媒の床１５６''に入る。ＤＩＢは床１５６''内のトランスアルキル化触媒上でベンゼンと反応してトランスアルキル化し、クメンをつくりだす。ライン１５２内のトランスアルキル化流失液はライン１５４内のものと比較してクメンの濃度が高く、ベンゼン及びＤＩＢの濃度が低くなっている。ライン１５２内のトランスアルキル化流出液はライン１３６内の脱窒装置塔底ストリームと混合して、ベンゼン塔１４０に送られる。
【００５４】
従来の吸着剤容器１１２内で吸着されず、ライン１３４内の脱窒装置塔頂ストリーム内で排斥されないライン１１０内の新鮮なベンゼンストリーム内のすべてのニトリル類がライン１３２''内の中間物ストリーム内に存在している。ニトリル類のいずれも、ライン１３６内の脱窒装置塔底ストリーム内に存在してはならない。そのプロセス内で残存するライン１１０内の新鮮な供給原料ベンゼンストリームからのニトリルのすべてはライン１３２''内に存在することになる。ライン１６６''内のフローは矢印Ａの方向だけである。従って、ライン１３２''内のニトリル類のすべては犠牲的熱性吸着剤床１６２''に向けられて、ニトリルが除去されることになる。ライン１６６''からライン１０２''に移動するニトリル類は存在しない。ライン１６８内の重量中間物ストリーム内にはニトリル類が存在しないので、好ましくは、すべての重量中間物ストリームはバイパス・ライン１８６を通じて犠牲的熱性吸着剤床１６２''をバイパスする。
【００５５】
図７のフロー方式はライン１３２''’内の脱窒装置中間物ストリームがライン１４２からのベンゼン塔頂ストリームと合流してライン１０２''’内でベンゼン供給原料ストリームを形成し、さらに犠牲的熱性吸着剤床１６２''’がアルキル化反応器１２０''’のリード床である点が図６のフロー方式と違っている。図６の同様の要素に対応するが構成が違っている図７の要素を示すすべての参照番号には''’が付されている。あるいは、図４と７で対応し、同じ構成を有する要素には同じ参照番号が使われている。ライン１０２''’内のベンゼン供給原料ストリームは矢印Ｂの方向だけに流れる。図６のフロー方式の場合と同様、プロセスで残存ずるライン１１０内の新鮮な供給原料ストリームからのニトリル類のすべてはライン１３２''’内に存在することになる。従って、ライン１３２''’内のニトリル類のすべてはアルキル化反応器１２０''’内で犠牲的熱性吸着剤床１６２''’に向けられて、ニトリル類は除去される。
【００５６】
犠牲的熱性吸着剤床１６２''’からの脱ニトロ処理されたベンゼン流出液は床内スペース１２４a''’に入り、その内部でライン１０４ａ''’で希釈されたプロピレンと混合される。ライン１０６''’からの冷却されたアルキル化流出液は供給ライン１０６b''’-e''’によってアルキル化反応器１２０''’に再循環されて取り入れライン１０４ｂ''’に入る。ライン１０４内のプロピレンは供給原料取り入れライン１０４b-eに送られて、そこで供給ライン１０６b''’-e''’からの再循環されたアルキル化流出液とそれぞれ混合する。再循環されたアルキル化流出液と供給原料取り入れライン１０４b''’-e''’内のプロピレンの混合物はそれぞれの床内スペース１２４b''’-e''’に向けられて、そこで先行する触媒床１２２b''’-e''’からの流出液とそれぞれ混合し、その後の触媒床１２２c''’-f''’に入る。アルキル化流出液はライン１０７を通じて最後の触媒床１２２ｆ''’から出て行く。アルキル化流出液の一部はライン１０６''’によってアルキル化反応器１２０''’に再循環され、別の一部はライン１２６を通じて脱プロパン塔１３０に送られる。
【００５７】
図８は２つの犠牲的熱性吸着剤床を用いて、図６と７のフロー方式を結びつけたフロー方式を示している。図８で図４の同様の要素に対応しているが構成が異なっている要素を示すすべての参照番号には符号†が付されている。一方、図４と８で同じ構成の対応する要素には同じ参照符号が用いられている。上で図６に関連して述べたように、トランスアルキル化反応器１５０†には１つの犠牲的熱性吸着剤床１６２ａが設けられており、第２の犠牲的熱性吸着剤床１６２ｂは図７に関連して述べたようにアルキル化反応器１２０†に設けられている。ライン１３２†内の脱プロパン塔中間物ストリームは２つのストリームに分割される。ライン１３３を通じて運ばれるトランスアルキル化ベンゼン供給原料ストリームはライン１６６†を通じて送られるライン１４２内のベンゼン塔頂ストリームと混合され、ライン１５４†を通じてトランスアルキル化反応器１５０に送られる。酸性モレキュラーシーブ触媒の犠牲的熱性吸着剤床１６２ａは供給原料ストリームからの二トリル類を含むＯＮＣ類を吸着する。犠牲的熱性吸着剤床１６２aからの脱ニトロ化供給原料は床内スペース１５７内でバイパス・ライン１８６からのＤＩＢと混合して、トランスアルキル化触媒の床１５６†に入る。ＤＩＢは床１５６†内のトランスアルキル化触媒上でベンゼンと反応してトランスアルキル化し、クメンを生成する。ライン１５２内のトランスアルキル化流出液は、ライン１５４†のものと比較してクメンの濃度がより高く、そしてベンゼンとＤＩＢの濃度がより低くなっている。ライン１５２のトランスアルキル化流出液はライン１３６内で脱プロパン装置塔底ストリームと混合して、ベンゼン塔１４０に送られる。
【００５８】
ライン１３２†ラインの脱プロパン装置塔中間物ストリームから誘導された１３５内の第２のストリームはライン１４２からのベンゼン塔頂ストリームと合流し、ライン１０２†内でベンゼン供給原料ストリームを形成し、そして、アルキル化反応器１２０†につながる第２の犠牲的熱性吸着剤床１６２ｂに運ばれる。脱ニトロ処理された犠牲的熱性吸着剤床１６２ｂからのベンゼン流出液はライン１０４a†によって供給されるプロピレンに混合される。図７に関連して説明したように、アルキル化反応器１２０†内でアルキル化が進行する。アルキル化反応器１２０†からの流出液はライン１２６で脱プロパン塔１３０に運ばれる。ライン１６６†内のベンゼンストリームは矢印Ａの方向だけに流れるので、ライン１０２†内のベンゼン供給原料ストリームは矢印Ｂの方向だけに流れ、プロセスで残存しているライン１１０内の新鮮な供給原料ベンゼンストリームからのすべてのニトリル類はライン１３２†内に存在することになる。従って、ライン１３２†内のすべてのニトリル類はトランスアルキル反応器内の犠牲的熱性吸着剤床１６２ａかアルキル化反応器１２０†内の犠牲的熱性吸着剤床１６２ｂに向けられ、二トリルを含むすべての残存ONCが３０ｗｐｐｂのレベルまで除去される。
【００５９】
図９は脱プロパン塔を用いずにクメンを生成するための本発明による追加的フロー方式を示している。図９で、図４の同様の要素と対応しているが、構成が異なっている要素を示すすべての参照符号には‡が付されている。また、図４と図９で構成が同じ要素には同じ参照符号が用いられている。４００〜８００ｗｐｐｍの範囲の水を含んでいるライン１１０‡内の新鮮な供給原料ベンゼンは樹脂または粘土吸着剤の床１１４を含む通常の吸着剤容器１１２内で精製されて、塩基性ＯＮＣが除去される。ライン１１６‡内の精製されたベンゼンストリームはオプションとしては、熱交換機１１７内で加熱され、ライン１６１‡によって熱性吸着剤容器１６０に送られる。熱性吸着剤容器１６０はライン１６１内の精製ベンゼンストリームからニトリルを含むＯＣＮを除去するための酸性モレキュラーシーブ吸着剤の床１６２を含んでいる。ライン１６４‡内の脱ニトロ処理されたベンゼン流出液はアルキル化流出液とトランスアルキル化流出液ストリームを組み合わせたものと混合され、ベンゼン塔１４０に運ばれる。
【００６０】
ベンゼン塔１４０はライン１４２‡内のベンゼンを含むベンゼン塔頂ストリームと、ライン１４４内のエチルベンゼン及びＰＥＢを含むベンゼン塔塔底ストリームを生成する。ライン１４２‡内の塔頂ベンゼンストリームには最大５００ｗｐｐｍの濃度の水を加えてもよく、この処理は少なくとも１２０℃、好ましくは１２５℃以上１７０℃以下の範囲で行われる。ライン１４２‡内の塔頂ベンゼンストリームの一部はライン１６６‡によってトランスアルキル化反応器１５０に向けられる。ライン１６８で運ばれる重量塔中間物ストリーム内のＤＩＢはライン１６６‡内のベンゼンと混合されて、ライン１５４‡内のトランスアルキル化供給原料ストリームを生成する。ＤＩＢはトランスアルキル化反応器１５０内のトランスアルキル化触媒床１５６上でベンゼンと反応してトランスアルキレート化し、クメンをつくりだす。ライン１５２内のトランスアルキル化流出液はライン１５４‡内のものと比較して、クメン濃度が高く、そしてベンゼン濃度が低くなっている。ライン１０２‡内に残っているベンゼン塔頂ストリームは図４を参照して述べたように、アルキル化反応器１２０内でアルキル化触媒上でプロピレンと反応させられる。ライン１２６‡内のアルキル化流出液はライン１５２内のトランスアルキル化流出液と混合されて、ライン１３６‡の結合流出液ストリームをもたらす。
【００６１】
ライン１４４内のベンゼン塔塔底ストリームはクメン塔１８０に運ばれる。クメン塔１８０はライン１８２で回収される製品クメンを含むクメン塔頂ストリームを提供する。ライン１８４内のクメンより重い炭化水素を含むクメン塔頂ストリームは重量物塔１９０に運ばれる。この重量物塔１９０はライン１６８内のＤＩＢを含む中間物ストリームを生成する。重量物塔頂ストリーム内のより軽量の塔頂ストリームはライン１９２で引き出され、重量物塔底ストリームはライン１９４で引き出される。
【００６２】
一部の図で、受容器、リボイラー、濃縮装置及び／又はリフラックス・ラインなどについて一部の装置では詳細に示してあるが、他の装置では詳細に示さない場合もある。しかしながら、説明や図でそうした詳細が示されなくても、それはそれらの装置を考慮に入れなくてもよいということを意味している訳ではなく、当業者であればどんな装置が必要であるかは知っているからに過ぎない。
【００６３】
以下に実施例を示して本発明をさらに詳述するが、これらの例は単に本発明の具体例を示すためのものである。
【実施例１】
【００６４】
低温で水を含んだベンゼンストリームからアセトニトリルを吸着する上での酸性モレキュラーシーブの有効性を判定するためにテストを実施した。８０重量％のＹゼオライトと２０重量％のアルミナ混合物を押し出して吸着剤を調製した。乾燥後、吸着剤を粉砕して２０〜４０メッシュの粒子を流体連通している８つの容器に装填した(loaded)。５００ｗｐｐｍで水で飽和され、さらに１ｗｐｐｍのアセトニトリルを負荷させたベンゼン供給原料を大気温度、大気圧で８つの吸着剤容器を連続的に通過させた。
【００６５】
８つの吸着剤床上で平均した吸着剤に対する吸着された窒素という意味での最終的負荷は０．１２５重量％であった。最初の５つの床は１日でその容量限度まで吸着して、アセトニトリルを通過させてしまったが、６番目から８番目までの床の吸着剤は２日間その容量内での吸着を行った。
【００６６】
床からの吸着剤を５０℃の温度で水で一時間洗浄した。その吸着剤からは窒素の９７％が抽出された。従って、低温では水がアセトニトリルの吸着を弱める、及び／又はアセトニトリルに優先的に吸着される。
【実施例２】
【００６７】
アセトニトリル、ＮＭＰ、及びＮＦＭに対する粘土、樹脂、及びモレキュラーシーブ吸着剤の吸着性能を比較するために一連のテストを行った。吸着剤を連続して流体連通させて配列した８つの容器に装填した。５００ｗｐｐｍ濃度の水、さらにアセトニトリル、ＮＦＭ、及びＮＭＰをそれぞれ目標として１ｗｐｐｍで飽和させたトルエン供給原料を大気温度、大気圧で８つの吸着剤容器を連続的に通過させた。１つの実験ではトルエンに水は含ませなかった。ＹゼオライトはＹゼオライトを８０重量％そしてアルミナ結合剤を２０重量％混合したものを押し出し加工して調製した。
【００６８】
表１は有機窒素不純物が選択された吸着剤床を通過するのにかかる時間を比較したものである。
【００６９】
【表１】
【００７０】
表１はこれらの条件下ではいずれの床も長い時間でアセトニトリルを吸着する上では有効でなかったことを示している。Ｙゼオライトは、最初の床の通過時間が短いので、十分に大きな床を使えば乾燥した供給原料からアセトニトリルを十分に吸着する上で有効かもしれないが、８番目の床では遅くなっており、それには理由がある。粘土吸着剤はＮＭＰ及びＮＦＭに対しては最も有効であるように思われる。樹脂の場合は、最初の床の通過時間は短く、８番目の床では遅くなっているので、十分に大きな樹脂床を用いた場合のみ、ＮＦＭとＮＭＰを十分に吸着するように思われる。
【実施例３】
【００７１】
Ｙゼオライトを８０重量％そしてアルミナ結合剤を２０重量％混合したものを押し出し加工して調製した吸着剤に接触させた場合のアセトニトリル（ＡＣＮ）のベンゼンからの除去を評価するために一連のテストを行った。この吸着剤はＡＢＤが０．６２５ｇ／ｃｃであった。すべてのテストで、吸着剤を１２０℃で２時間乾燥させてから、その２５ｇを容器に装填した。これらのテストは２４℃と１５０℃の操作温度で実施され、供給原料ベンゼン中の水分濃度はいろいろに変えて実験が行われた。
【００７２】
テスト用原料はベンゼンストリームにＡＣＮを加えて、目標窒素含量を約２０ｗｐｐｍになるように調製した。最初の時点で、ベンゼン供給原料はＡＣＮを加える前に乾燥させた。これらテストのうちの２回では、ベンゼン供給原料に水を加えて、窒素吸着に対する水の影響を調べた。４回のテストでの吸着剤の使用状況についての分析結果を表２に示す。
【００７３】
【表２】
【００７４】
表２から、１５０℃までの昇温状態で、供給原料に水を加えると吸着剤の窒素吸着容量が大きくなることは明らかである。１５０℃で、水分含量が５０ｗｐｐｍの場合のテストでは、ベンゼン供給原料に水を添加しないで常温で行われるテストと比較して窒素容量が約２５％上昇することが示されている。
【実施例４】
【００７５】
実施例１のテスト番号２と３で用いた吸着剤を熱重量測定分析（ＴＧＡ）して、それら吸着剤へのコーク沈着の程度を判定した。それら吸着剤に沈着したコークの重量％及びそれらのコークを燃焼させて吸着剤から取り除くのに要する時間を調べ、表３に示した。
【００７６】
【表３】
【００７７】
ＴＧＡデータから、テスト２の吸着剤からコークを燃焼除去するために、４００℃を上回る温度が必要であった。さらに、１５０℃の温度で水添加なしで行われたテストＮｏ.２からの吸着剤サンプルのコークレベルは約８重量％である。逆に、テストＮｏ.３からの吸着剤は４００℃より高い温度で有意な重量ロスを示さなかった。１５０℃、水分含量５０ｗｐｐｍで行われたテストＮｏ.３のこの吸着剤サンプルのコークレベルは１重量％未満と見積もられる。従って、水の添加は吸着剤でのコーク形成を８５％以上減少させた。昇温状態でニトリル類を吸着する際、水が存在していると、吸着剤再生の頻度が少なくなる。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】本発明におけるエチルベンゼン生成の流れ図を示している。
【図２】本発明におけるエチルベンゼン生成の流れ図を示している。
【図３】本発明におけるエチルベンゼン生成の流れ図を示している。
【図４】本発明におけるクメン生成の流れ図を示している。
【図５】本発明におけるクメン生成の流れ図を示している。
【図６】本発明におけるクメン生成の流れ図を示している。
【図７】本発明におけるクメン生成の流れ図を示している。
【図８】本発明におけるクメン生成の流れ図を示している。
【図９】本発明におけるクメン生成の流れ図を示している。
【符号の説明】
【００７９】
２０、３０、１２０ アルキル化反応器
４０、１４０ ベンゼン塔
４４、１１２ 吸着容器（吸着剤容器）
５０、１５０、１５０''、１５０† トランスアルキル化反応器
７０、１６０ 熱吸着容器（熱性吸着容器、窒素吸着容器）
８０ エチルベンゼン塔
９０、１９０ ＰＥＢ塔（重量物塔）
１３０ 脱プロパン塔
１８０ クメン塔
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルキル化剤を用いてアルキル化物質をアルキル化するための方法において、
アルキル化物質と不純物を含むアルキル化物質供給ストリームを、不純物の吸着に選択性を示す粘土あるいは樹脂で構成される精製吸着剤を含む不純物吸着ゾーンに送り、前記不純物吸着ゾーンから前記アルキル化物質を含み不純物の濃度が前記アルキル化物質供給ストリーム内の不純物の濃度より低い精製アルキル化物質供給ストリームを受け取るステップと、
少なくとも２０重量ｐｐｍの水とニトリル化合物を含む前記精製アルキル化物質供給ストリームの少なくとも一部を、ニトリルの吸着に選択性を示す前記精製吸着剤とは異なる脱窒吸着剤を含む窒素吸着ゾーンに送り、前記窒素吸着ゾーンから前記アルキル化物質を含むと同時にニトリル化合物の濃度が前記精製アルキル化物質供給ストリーム内のニトリル化合物の濃度より低い脱窒されたアルキル化物質ストリームを回収するステップと、
前記アルキル化剤とこれら前記ステップで得られた精製アルキル化物質供給ストリームと前記脱窒されたアルキル化物質ストリームの少なくとも一部を、アルキル化触媒を含むアルキル化反応ゾーンに送り、前記アルキル化反応ゾーンからアルキレートを含む反応流出ストリームを受け取るステップを含み、
前記窒素吸着ゾーンが前記アルキル化反応ゾーンから離れた位置に設けられていることを特徴とする方法。
【請求項１】
アルキル化剤を用いてアルキル化物質をアルキル化するための方法において、
アルキル化物質と不純物を含むアルキル化物質供給ストリームを、不純物の吸着に選択性を示す粘土あるいは樹脂で構成される精製吸着剤を含む不純物吸着ゾーンに送り、前記不純物吸着ゾーンから前記アルキル化物質を含み不純物の濃度が前記アルキル化物質供給ストリーム内の不純物の濃度より低い精製アルキル化物質供給ストリームを受け取るステップと、
少なくとも２０重量ｐｐｍの水とニトリル化合物を含む前記精製アルキル化物質供給ストリームの少なくとも一部を、ニトリルの吸着に選択性を示す前記精製吸着剤とは異なる脱窒吸着剤を含む窒素吸着ゾーンに送り、前記窒素吸着ゾーンから前記アルキル化物質を含むと同時にニトリル化合物の濃度が前記精製アルキル化物質供給ストリーム内のニトリル化合物の濃度より低い脱窒されたアルキル化物質ストリームを回収するステップと、
前記アルキル化剤とこれら前記ステップで得られた精製アルキル化物質供給ストリームと前記脱窒されたアルキル化物質ストリームの少なくとも一部を、アルキル化触媒を含むアルキル化反応ゾーンに送り、前記アルキル化反応ゾーンからアルキレートを含む反応流出ストリームを受け取るステップを含み、
前記窒素吸着ゾーンが前記アルキル化反応ゾーンから離れた位置に設けられていることを特徴とする方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１２−６９４７（Ｐ２０１２−６９４７Ａ）
【公開日】平成２４年１月１２日（２０１２．１．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１６９７２３（Ｐ２０１１−１６９７２３）
【出願日】平成２３年８月３日（２０１１．８．３）
【分割の表示】特願２００６−５４５７２１（Ｐ２００６−５４５７２１）の分割
【原出願日】平成１６年１２月７日（２００４．１２．７）
【出願人】（５９８０５５２４２）ユーオーピー エルエルシー (182)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１月１２日（２０１２．１．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月３日（２０１１．８．３）
【分割の表示】特願２００６−５４５７２１（Ｐ２００６−５４５７２１）の分割
【原出願日】平成１６年１２月７日（２００４．１２．７）
【出願人】（５９８０５５２４２）ユーオーピー エルエルシー (182)
【Ｆターム（参考）】
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