DE19934144A1 - Verfahren zur Reinigung von Olefine enthaltenden Zufuhrströmen in Polymerisations- oder Alkylierungsverfahren - Google Patents

Abstract

Ein Verfahren zur Reinigung von Olefine enthaltenden Zufuhrströmungen in Polymerisations- oder Alkylierungsverfahren, wobei man den Zufuhrstrom über eine Adsorptionsschicht leitet, sowie Verfahren zur Herstellung von Alkylbenzolen durch katalytische Umsetzung von Benzol und Olefinen, die über eine Adsorptionsschicht geleitet wurden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reinigung von Olefine enthaltenden Zufuhrströmen in Polymerisations- oder Alkylierungs­ verfahren sowie Verfahren zur Herstellung von Alkylbenzolen durch katalytische Umsetzung von Benzol und Olefinen.

Ethylbenzol wird überwiegend durch katalytische Alkylierung von Benzol mit Ethylen erhalten. Als Katalysatoren werden in flüssi­ ger Phase Aluminiumchlorid und in der Gasphase Lewis-Säuren oder synthetische Zeolithe verwendet. Zeolithe sind hochaktive Kataly­ satoren sowohl für die Alkylierung als auch für die Transalkylie­ rung. Obwohl die Zeolithkatalysatoren weniger anfällig auf Was­ ser, Schwefel und andere Katalysatorgifte reagieren, verlieren sie mit der Zeit Ihre Aktivität und müssen periodisch regeneriert werden.

Zur Verlängerung der Lebensdauer von Zeolithkatalysatoren für Alkylierungsreaktionen wurden verschiedene Verfahren vorge­ schlagen. Die WO 98/07673 beschreibt die Alkylierung von Benzol mit beispielsweise Propylen. Das Benzol wurde durch Überleitung über Mordenite vorbehandelt.

Nach der WO 89/12613 kann die Lebensdauer von Zeolithkatalysa­ toren bei der Transalkylierung von Polyalkylbenzolen durch Zusatz von gasförmigem Wasserstoff verlängert werden.

Die US 5,030,786 schlägt vor, bei der Alkylierungs- oder Trans­ alkylierungsreaktion an Zeolithkatalysatoren den Wassergehalt im Aromatenzufuhrstrom auf unter 100 ppm zu senken. Die WO 93/00992 findet dagegen, daß insbesondere in der Anfahrphase der Zeolith­ katalysator bei der Alkylierung oder Transalkylierung ein Min­ destwassergehalt von mehr als 3,5 Gewichtsprozent, bezogen auf die Katalysatorzusammensetzung, aufweisen sollte.

Die überwiegende Menge an Ethylen wird in Steamcrackern erzeugt. Die Ethylengehalt liegt in der Regel über 99,9 Gewichtsprozent. Daneben enthält es in geringen Mengen Schwefel, Sauerstoff, Acetylen, Wasserstoff, Kohlenmonoxid und Kohlendioxid. Neben der Herstellung von Ethylbenzol wir Ethylen in großen Mengen zur Polymerisation zu Polyethylenen wie HDPE, LDPE und LLDPE verwendet. Insbesondere für die Polymerisation wird ein soge­ nanntes "polymer grade ethylen" eingesetzt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es, eine Verfahren zur Verbesserung der Aktivität von Katalysatoren zur Olefinpolymeri­ sation zu finden. Desweiteren sollte ein Verfahren zur Verlänge­ rung der Lebensdauer und Verringerung der Recyclierungszeiten von Alkylierungs- bzw. Transalkylierungskatalysatoren bei der kataly­ tischen Alkylierung von Benzol mit Olefinen, insbesondere an Zeo­ lithkatalysatoren, gefunden werden.

Demgemäß wurde ein Verfahren zur Reinigung von Olefine ent­ haltenden Zufuhrströmen in Polymerisations- oder Alkylierungsver­ fahren gefunden, wobei man den Zufuhrstrom über eine Adsorptions­ schicht leitet.

Prinzipiell kann das Verfahren auch für Olefine enthaltende Zufuhrströme in anderen Verfahren verwendet werden. Besonders geeignet ist es jedoch für die Polymerisations- und Alkylierungs­ verfahren, bei denen Katalysatoren, die auf geringste Mengen an Verunreinigungen empfindlich sind, zum Einsatz kommen.

Bevorzugte Ausführungsformen sind den Unteransprüchen 2 bis 10 zu entnehmen.

Für die Adsorptionschicht eigenen sich kohlenstoffhaltige Adsorbentien, wie Ruße, Aktivkohle oder Kohlenstoffmolekular­ siebe, sauerstoffhaltige Verbindungen wie Aluminiumoxide, Kiesel­ gele, natürlich oder synthetische Aluminate, Silikate, Aluminium­ silikate oder Zeolithe und Molekularsiebe. Struktur, Eigenschaf­ ten und Herstellung von Zeolithen sind beispielsweise in Zeolite Molecular Sieves, Donald W. Breck, John Wiley, 1974; Atlas of Zeolite Structure Types, 3^rd Ed. W.M. Meier und D.H. Olson, Butterworth-Heinemann, 1992 oder Handbook of Molecular Sieves, R. Szostak, Chapman, New York, 1992 beschrieben. Bevorzugte Zeolithe sind solche vom Typ ZSM-5, ZSM-11, ZSM-12, ZSM-22, ZSM-23, ZSM-35, ZSM-48, Beta-Zeolith, Zeolith Y, dealuminierter Zeolith Y, Mordenite, Zeolith MCM-22, MCM-41, MCM-49, MCM-56 ent­ hält. Weiterhin bevorzugt sind Tonerde oder aktiviertes Aluminiumoxid, insbesondere für alkalische Verunreinigungen. Gelegentlich werden auch Fuller-Erden verwendet. Aufgrund der Oberflächeneigenschaften werden für organische und nicht polare Verunreinigungen bevorzugt Kohlenstoffhaltige Adsorptionsmittel eingesetzt.

Im allgemeinen werden die Adsorbentien in Form von Kugeln, Stäb­ chen oder Granulaten mit einer Außenabmessung von 1 bis 10 mm eingesetzt.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann in Adsorbern mit festen, bewegten oder fluidisierten Betten abschnittsweise oder kon­ tinuierlich durchgeführt werden. Besonders bevorzugt befindet sich die Adsorptionschicht in einem Festbettreaktor. Zweck­ mäßigerweise verwendet man zwei oder mehrere Festbettadsorber, die wechselseitig für die Reinigung des Olefinstromes bzw. für die Regeneration betrieben werden können. Die Größe des Adsorbers hängt von der Art und Menge der Verunreinigungen und den ge­ wünschten Regenerierungszyklen ab.

Im allgemeinen wird der Olefin-Zufuhrstrom bei einer Temperatur im Bereich von 0 bis 300°C, bevorzugt 50 bis 250°C und einem Druck im Bereich von 1 bis 45 bar über die Adsorptionschicht geleitet.

Bevorzugt werden als Olefin Ethylen oder Propylen einsetzt. Besonders bevorzugt setzt man "polymer-grade" Ethylen ein. Typische Spezifikationswerte für Ethylen finden sich in Ullmann, Encyl. of Industrial Chemistry, Vol. A10, Seite 87 und Kirk- Othmer, Encyclopedia of Chemical Technology, 4th Edition, Vol 9, Seite 907.

Bevorzugt wird das erfindungsgemäße Verfahren zur Vorbehandlung von Ethylen oder Propylenzufuhrströmen bei der katalytischen Alkylierung von Benzolen verwendet, insbesondere durch Lewis- Säuren oder Zeolithe katalysierte Alkylierungsreaktionen. Solche Verfahren sind z. B. in Ullmann, Encycl. of Industrial Chemistry, 5^th Ed. Vol A10, Seiten 35 bis 43 beschrieben. Besonders bevorzugt wird es in der Zeolith-katalysierten Alkylierung oder Transalky­ lierung von Benzol und Ethylen eingesetzt. Solche Verfahren und geeignete Katalysatoren sind beispielsweise in US 5,902,917, US 4,891,448, US 5,081,323, US 5,198,595, US 5,243,116 oder WO 98/07673 beschrieben.

Bei den Zeolith-katalysierten Alkylierungen wird für die Adsorp­ tionsschicht besonders bevorzugt ein Zeolit vom gleichen Typ des für den Katalysator verwendeten Zeolithen bzw. mit ähnlichen Porendurchmessern und Porengrößenverteilung verwendet.

Zweckmäßigerweise wird bei der Alkylierung von Benzol neben dem Ethylen bzw. Propylenzufuhrstrom auch die Benzol oder Alkyl- und Polyalkylbenzol enthaltende Zufuhrströme über eine entsprechende Adsorptionschicht geleitet. Als Adsorptionsmittel können hierfür die für den Olefinzufuhrstrom verwendeten Adsorptionsmittel verwendet werden.

Claims (10)

1. Verfahren zur Reinigung von Olefine enthaltenden Zufuhr­ strömen in Polymerisations- oder Alkylierungsverfahren, dadurch gekennzeichnet, daß man den Zufuhrstrom über eine Adsorptionsschicht leitet.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Adsorptionschicht Ruße, Aktivkohle, Aluminiumoxide, Kiesel­ gele, natürlich oder synthetische Aluminate, Silikate, Aluminiumsilikate oder Zeolithe enthält.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Adsorptionschicht einen Zeolithen vom Typ ZSM-5, ZSM-11, ZSM-12, ZSM-22, ZSM-23, ZSM-35, ZSM-48, Beta-Zeolith, Zeolith Y, dealuminierter Zeolith Y, Mordenite, Zeolith MCM-22, MCM-41, MCM-49, MCM-56 enthält.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß sich die Adsorptionschicht in einem Festbett­ reaktor befindet.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß man den Zufuhrstrom bei einer Temperatur im Bereich von 0 bis 300°C und einem Druck im Bereich von 1 bis 45 bar über die Adsorptionschicht leitet.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß man als Olefin Ethylen oder Propylen einsetzt.

7. Verfahren zur Herstellung von Alkylbenzolen durch katalyti­ sche Umsetzung von Benzol und Olefinen, dadurch gekennzeich­ net, daß man den das Olefin enthaltenden Zufuhrstrom gemäß den Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5 vorbehandelt.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß man als Katalysatoren Lewis-Säuren oder Zeolithe verwendet.

9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß man die Umsetzung in flüssiger oder gasförmiger Phase durch­ führt.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß man zusätzlich Benzol enthaltende Zufuhrströme über eine Adsorptionschicht leitet.