制造環(huán)己酮的方法
【專利說明】制造環(huán)己酬的方法
[0001] 優(yōu)先權(quán)要求和相關(guān)申請
[0002] 本申請要求2014年9月30日提交的美國臨時申請62/057,919 ;2014年8月15 日提交的美國臨時申請62/037, 794 ;2014年8月15日提交的美國臨時申請62/037,801 ; 2014年8月15日提交的美國臨時申請62/037, 814 ;2014年8月15日提交的美國臨時申 請62/037, 824和2015年1月16日提交的歐洲專利申請15151424. 7的優(yōu)先權(quán)，它們的公 開內(nèi)容在此通過引用全部納入本申請。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003] 本發(fā)明設(shè)及制備環(huán)己酬的方法。具體來說，本發(fā)明設(shè)及通過苯酪氨化制備環(huán)己酬 的方法。本發(fā)明可用于，例如由環(huán)己基苯氧化和環(huán)己基苯氨過氧化物裂解來制備環(huán)己酬。
【背景技術(shù)】
[0004] 環(huán)己酬是化學工業(yè)中的一種重要原料，并且廣泛用于例如生產(chǎn)酪醒樹脂，雙酪A， ε-己內(nèi)酷胺，己二酸，和增塑劑。一種制備環(huán)己酬的方法是通過氨化苯酪。 陽〇化]目前，生產(chǎn)苯酪的常用途徑是化ck法。運是一種Ξ步法，其中第一步包括用丙締 烷基化苯W產(chǎn)生枯締，然后將枯締氧化成相應的氨過氧化物，然后將氨過氧化物裂解W產(chǎn) 生等摩爾量的苯酪和丙酬。然后可將分離的苯酪產(chǎn)物通過氨化步驟轉(zhuǎn)化成環(huán)己酬。
[0006] 從例如美國專利6, 037, 513可知，環(huán)己基苯可W通過如下方式產(chǎn)生：使苯與氨氣 在雙官能催化劑的存在下接觸，所述催化劑包含MCM-22型分子篩和選自鈕、釘、儀、鉆和它 們的混合物中的至少一種氨化金屬。該文獻還披露了，所得環(huán)己基苯可W被氧化成相應的 氨過氧化物，然后使其裂解W產(chǎn)生苯酪和環(huán)己酬的裂解混合物，可W再將該混合物分離W 獲得純的，基本上等摩爾的苯酪和環(huán)己酬產(chǎn)物。該用于共產(chǎn)出苯酪和環(huán)己酬的基于環(huán)己基 苯的方法對于制備運兩種重要工業(yè)原料是非常有效的。由于環(huán)己酬的商業(yè)價值高于苯酪， 特別期望的是，在該方法中生產(chǎn)出比苯酪多的環(huán)己酬。雖然運可W通過接著氨化該方法中 生產(chǎn)的純苯酪產(chǎn)物W將一部分或全部苯酪轉(zhuǎn)化成環(huán)己酬來實現(xiàn)，但特別希望有更經(jīng)濟的方 法和系統(tǒng)。
[0007] 從上述基于環(huán)己基苯的方法制備比苯酪多的環(huán)己酬的一種方案是氨化由裂解混 合物獲得的含苯酪和環(huán)己酬的混合物W將其中含有的至少一部分苯酪轉(zhuǎn)化成環(huán)己酬。然 而，由于苯酪/環(huán)己酬混合物總是含有不可忽略量的（i)可W使氨化催化劑中毒的催化劑 毒物組分，和（ii)可W在氨化步驟中轉(zhuǎn)化成二環(huán)己燒的環(huán)己基苯，并且由于苯酪/環(huán)己酬/ 環(huán)己基苯混合物的氨化還會導致形成環(huán)己醇，造成收率損失，因此運樣的方法存在著挑戰(zhàn)。
[0008] 因此，需要由含苯酪、環(huán)己酬、環(huán)己基苯和催化劑毒物組分的混合物制造環(huán)己酬的 改進方法。
[0009] 本發(fā)明滿足的運樣的和其它需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，苯酪/環(huán)己酬混合物中含有的催化劑毒物組分可W通過在將環(huán)己酬從 苯酪/環(huán)己酬混合物分離的主分饋塔之前使用前汽提蒸饋塔和/或吸收劑有效地去除，和/ 或通過在主分饋塔之后但在氨化反應器之前使用后汽提蒸饋塔和/或吸收劑有效地去除， 從而減輕氨化催化劑的中毒。
[0011] 在第一方面，本公開設(shè)及制造環(huán)己酬的方法，所述方法包括：（1)將包含環(huán)己酬、 苯酪、環(huán)己基苯、和催化劑毒物組分的第一混合物供料到第一蒸饋塔；（II)從第一蒸饋塔 獲得：（i)包括濃度高于第一混合物的環(huán)己酬和一部分催化劑毒物組分的第一上部流出 物；（ii)包括環(huán)己酬、濃度高于第一混合物的苯酪、環(huán)己基苯、二環(huán)己燒、和一部分催化劑 毒物組分的第一中部流出物；和（iii)包括濃度高于第一混合物的環(huán)己基苯的第一下部流 出物；（III)從第一中部流出物去除至少一部分催化劑毒物組分W獲得氨化進料；（IV)將 至少一部分氨化進料和氨氣供料到氨化反應區(qū)，在運里苯酪與氨氣在氨化催化劑的存在下 在氨化反應條件下反應W獲得包含濃度高于氨化進料的環(huán)己酬、濃度低于氨化進料的苯 酪、環(huán)己基苯和二環(huán)己燒的氨化反應產(chǎn)物；和（V)將至少一部分氨化反應產(chǎn)物供料到第一 蒸饋塔。氨化催化劑毒物組分可包含標準沸點低于環(huán)己酬的輕質(zhì)組分，如果使其與氨化催 化劑在氨化反應條件接觸則其能夠降低所述氨化催化劑的活性。在該方法中，至少一部分 催化劑毒物組分通過使用位于主分饋塔之后但在氨化反應區(qū)之前的后去除機構(gòu)被去除。
[0012] 在第二方面，本公開設(shè)及制造環(huán)己酬的方法，所述方法包括：（1)將包含環(huán)己酬、 苯酪、和環(huán)己基苯的第一混合物供料到第一蒸饋塔，其中第一混合物是通過從包含環(huán)己酬、 苯酪、環(huán)己基苯、和催化劑毒物組分的粗混合物中除去至少一部分所述催化劑毒物組分來 提供的；（II)從第一蒸饋塔獲得：（i)包括濃度高于第一混合物的環(huán)己酬的第一上部流出 物；（ii)包括環(huán)己酬、濃度高于第一混合物的苯酪、環(huán)己基苯、二環(huán)己燒、和任選的一部分 催化劑毒物組分的第一中部流出物；和（iii)包括濃度高于第一混合物的環(huán)己基苯的第一 下部流出物；（III)從至少一部分第一中部流出物提供氨化進料；（IV)將至少一部分氨化 進料和氨氣供料到氨化反應區(qū)，在運里苯酪與氨氣在氨化催化劑的存在下在氨化反應條件 下反應W獲得包含濃度高于氨化進料的環(huán)己酬、濃度低于氨化進料的苯酪、環(huán)己基苯和二 環(huán)己燒的氨化反應產(chǎn)物；和（V)將至少一部分氨化反應產(chǎn)物供料到第一蒸饋塔，其中如果 使所述催化劑毒物組分與所述氨化催化劑在氨化反應條件下接觸，所述氨化催化劑毒物組 分能夠降低所述氨化催化劑的活性。在該方法中，至少一部分催化劑毒物組分通過使用位 于主分饋塔之前的前去除機構(gòu)被去除。
[0013] 在本發(fā)明的方法的第一或第二方面的特定實施方案中，前去除機構(gòu)和后去除機 構(gòu)都用于從氨化進料除去至少一部分催化劑毒物組分。
【附圖說明】
[0014] 圖1是示意圖，其顯示了由包含苯酪、環(huán)己酬和環(huán)己基苯的第一混合物制備環(huán)己 酬的方法/系統(tǒng)，包括主分饋塔T1，氨化反應器R1，和環(huán)己酬純化塔T2。
[0015] 圖2是示意圖，其顯示了類似于圖1中所示方法/系統(tǒng)的方法/系統(tǒng)的一部分，但 包含主分饋塔T1和氨化反應器R1之間和/或之內(nèi)的改型的流體連通。
[0016] 圖3是示意圖，其顯示了類似于圖1和2中所示的方法/系統(tǒng)的方法/系統(tǒng)的一 部分，但包含主分饋塔T1和環(huán)己酬純化塔T2之間和/或之內(nèi)的改型的流體連通和/或熱 傳遞布置。
[0017] 圖4是示意圖，其顯示了類似于圖1-3中所示的方法/系統(tǒng)的方法/系統(tǒng)的一部 分，但包含管式換熱器型氨化反應器R1，其中氨化反應主要在氣相中發(fā)生。
[0018] 圖5是示意圖，其顯示了類似于圖1-4中所示的方法/系統(tǒng)的方法/系統(tǒng)的一部 分，但包含串聯(lián)連接的Ξ個氨化反應器R3、R5、和R7,其中氨化反應主要在液相中發(fā)生。
[0019] 圖6是示意圖，其顯示了類似于圖1-5中所示的方法/系統(tǒng)的方法/系統(tǒng)的一部 分，但包含主分饋塔T1和氨化反應器R1之間和/或之內(nèi)的改型的流體連通。
[0020] 圖7是示意圖，其顯示了類似于圖1-6中所示的方法/系統(tǒng)的方法/系統(tǒng)的一部 分，但包含主分饋塔T1之前的前汽提蒸饋塔T4,其配置為從供料到主分饋塔T1的苯酪/環(huán) 己酬/環(huán)己基苯進料除去至少一部分催化劑毒物組分W降低或防止氨化反應器中的催化 劑中毒。
[0021] 圖8是示意圖，其顯示了類似于圖1-7中所示的方法/系統(tǒng)的一部分，包含主分饋 塔T1之后的后汽提蒸饋塔巧，其配置為從供料到氨化反應器的苯酪/環(huán)己酬/環(huán)己基苯進 料除去至少一部分催化劑毒物組分W降低或防止氨化反應器中的催化劑中毒。
[0022] 圖9是示意圖，其顯示了類似于圖1-8中所示的方法/系統(tǒng)的一部分，包含環(huán)己酬 純化塔T2之后的側(cè)汽提塔T6,其配置成從最終環(huán)己酬產(chǎn)物降低催化劑毒物組分的量。
【具體實施方式】
[0023] 現(xiàn)將描述本發(fā)明的各種特定實施方案、版本和實例，包括用于理解要求保護的本 發(fā)明而在本文中采用的優(yōu)選的實施方案和定義。雖然W下詳細說明給出了特定優(yōu)選的實施 方案，本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，運些實施方案只是示例性的，本發(fā)明可W其它方式實施。為 了確定侵權(quán)的目的，本發(fā)明的范圍將引述任何一個或多個所附的權(quán)利要求，包括它們的等 價物，和等價于引述的那些的要素或限制。任何對"發(fā)明"的引述可能指由權(quán)利要求限定的 本發(fā)明中的一項或多項，但不必然指所有本發(fā)明。
[0024] 在本公開內(nèi)容中，方法被描述為包括至少一個"步驟"。應理解每個步驟是可在該 方法中一次或多次，W連續(xù)或非連續(xù)的方式進行的操作或運轉(zhuǎn)。除非有相反的說明或上下 文另有明確指示，方法中的每個步驟可按如它們列出的順序，與一個或多個其它步驟交疊 或不交疊，或W任意其它順序進行，視情況而定。此外，一個或多個或甚至所有步驟可對于 相同或不同批次的材料來說同時進行。例如在連續(xù)方法中，雖然方法中的第一步驟是在原 料剛進料到所述方法的開始時進行的，第二步驟可在處理在第一步驟較早時間供料到所述 方法的原料所得到的中間體材料的同時進行。優(yōu)選地，各步驟W所描述的順序進行。
[0025] 除非另有指示，否則在本公開內(nèi)容中的全部表示數(shù)量的數(shù)值應理解為在所有情況 下被術(shù)語"約"修飾。還應理解說明書和權(quán)利要求書中使用的精確的數(shù)值構(gòu)成具體的實施 方式。已作出努力W確保實施例中數(shù)據(jù)的準確性。然而，應理解任何測得的數(shù)據(jù)固有地含 有一定水平的誤差，運是由用于進行測量的技術(shù)和設(shè)備的限制所引起的。
[00%] 除非有相反的說明或上下文另有明確指示，本文使用的不定冠詞"一（a)"或"一 個（an)"應指代"至少一種"。因此，包含"輕質(zhì)組分"的實施方案包括其中一種、兩種或更 多種輕質(zhì)組分存在的實施方案，除非另有說明或上下文明確表明僅有一種輕質(zhì)組分存在。
[0027] 本文中使用的"wt%"是指重量百分比，％〇1%"是指體積百分比，"mol%"是指摩 爾百分比，"ppm"是指每百萬份的份數(shù)，"ppmwt"和"wppm"可互換使用用于指按重量計的 每百萬份的份數(shù)。本文使用的所有"ppm"都是ppm重量，除非另有說明。本文的所有濃度 都是W所指代的組合物的總重量計。因此，第一進料各種組分的濃度都是基于第一進料的 總重量表達的。本文表達的所有范圍應包括兩個端點值作為兩個具體實施方案，除非有相 反說明或指示。
[0028] 在本公開，在塔的端部（頂部或底部）"的附近"的位置是指距該塔的端部（頂部 或底部）在a*化的距離W內(nèi)的位置，其中化為該塔自底部至頂部的距離，和曰1《a《曰2， 其中曰1 和曰2 可W獨立地為：0,0. 01,0. 02,0. 03,0. 04,0. 05,0. 06,0. 07,0. 08,0. 09,0. 10， 0. 11,0. 12,0. 13,0. 14,0. 15,0. 16,0. 17,0. 18,0. 19,0. 20,只要曰1<曰2。例如在塔的端部附 近的位置可W具有距該端部（頂部或底部）最多D米的絕對距離，其中D可W為5. 0,4. 5， 4. 0,3. 5,3. 0,2. 5,2. 0,1. 5,1. 0,0. 8,0. 5,0. 4,0. 3,0. 2,0. 1，或 0。
[0029] 本文中使用的"上部流出物"可處于容器例如分饋塔或反應器的最頂端或側(cè)面，其 上有或沒有另外的流出物。優(yōu)選地，上部流出物在塔頂部的附近的位置抽出。優(yōu)選地，上 部流出物在高于至少一種進料的位置抽出。本文中使用的"下部流出物"處于低于所述上 部流出物的位置，其可在容器的最底端或側(cè)面，如果在側(cè)面，則在其下有或沒有另外的流出 物。優(yōu)選地，下部流出物在塔底部的附近的位置抽出。優(yōu)選地，下部流出物在低于至少一種 進料的位置抽出。本文中使用的"中間流出物"是在上部流出物和下部流出物之間的流出 物。蒸饋塔上的"相同水平"是指總高度在不超過塔總高度的5%的碳的連續(xù)段。
[0030] 本文中使用的給定反應系統(tǒng)中的反應物Rel的轉(zhuǎn)化率和給定產(chǎn)物Prol的選擇性 按如下計算。假設(shè)總計η。摩爾的Rel加入反應系統(tǒng)，所述方法的凈效應得到η1摩爾的Rel 轉(zhuǎn)化成Prol，并且離開反應系統(tǒng)的反應混合物包含ri2摩爾的殘余Rel，則Rel的總體轉(zhuǎn)化 率（Con巧el))和到Prol的選擇性（Sel(Prol))按如下獲得：
[0033] 本文中使用的元素及其基團的命名根據(jù)國際純粹和應用化學聯(lián)盟在1988年W后 使用的元素周期表。該元素周期表的實例參見AdvancedInorganic化emistry，第6版，F(xiàn).A化ertCotton等人（JohnWiley&Sons，Inc. ,1999)的封面內(nèi)頁。 W34] 本文中使用的術(shù)語"甲基環(huán)戊酬"包括異構(gòu)體2-甲基環(huán)戊酬（CAS注冊號 1120-72-5)和3-甲基環(huán)戊酬（CAS注冊號1757-42-2)，W它們之間的任何比例，除非明確 指明是運兩種異構(gòu)體中之一或上下文明確表明是運種情況。應注意的是，在本方法的各種 步驟的條件下，該兩種異構(gòu)體可進行異構(gòu)化反應W產(chǎn)生不同于原料剛好在加入容器例如分 饋塔之前的比例。
[0035] 本文中使用的上位術(shù)語"二環(huán)己基苯"（"DiCHB")總共包括1,2-二環(huán)己基苯， 1，3-二環(huán)己基苯，和1，4-二環(huán)己基苯，除非明確指出僅其中的一者或兩者。術(shù)語環(huán)己基苯 當W單數(shù)形式使用時，是指單取代的環(huán)己基苯。本文中使用的術(shù)語"C12"是指具有12個 碳原子的化合物，和組分"是指具有至少12個碳原子的化合物。（：。+組分的實例 包括環(huán)己基苯，聯(lián)苯，二環(huán)己燒，甲基環(huán)戊基苯，1，2-聯(lián)苯基苯，1，3-聯(lián)苯基苯，1，4-聯(lián)苯基 苯，1，2, 3-Ξ苯基苯，1，2, 4-Ξ苯基苯，1，3, 5-Ξ苯基苯，和相應的含氧化物，例如醇，酬， 酸，和得自運些化合物的醋等。本文中使用的術(shù)語"C18"是指具有18個碳原子的化合物， 和術(shù)語"C18+組分"是指具有至少18個碳原子的化合物。C18+組分的實例包括，二環(huán)己基 苯（"DiCHB"，如上所述），Ξ環(huán)己基苯（"TriCHB"，包括其所有異構(gòu)體，包括1，2,3-Ξ環(huán)己 基苯，1，2, 4-Ξ環(huán)己基苯，1，3, 5-Ξ環(huán)己基苯，和它們中兩種或更多種W任何比例的混合 物）。本文中使用的術(shù)語"C24"是指具有的化合物24個碳原子。
[0036] 本文中使用的術(shù)語"輕質(zhì)組分"是指標準沸點（即在101，325Pa壓力下的沸點） 低于環(huán)己酬的化合物。輕質(zhì)組分的實例包括，但不限于：（i)甲基環(huán)戊酬；（ii)水；（iii) 包含4,5,6,7,8,9，10，11，或12個碳原子的控，包括但不限于直鏈，支鏈，環(huán)狀，取代的環(huán)狀 燒控、締控和二締控；（iv)控的含氧化物，例如醇，醒，酬，簇酸，酸等；(V)含氮化合物，例如 胺，酷胺，酷亞胺，N02-取代的化合物等；(Vi)含硫化合物，例如硫化物，亞硫酸鹽，硫酸鹽， 諷等。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，包含1、2、3、4、5、6、7、或8個碳原子的含硫化合物、含氮化合物、二締控、締 控、環(huán)狀締控、和環(huán)狀二締控、和簇酸可存在于通過更詳細地在下文描述的氨過氧化物裂解 反應產(chǎn)生的苯酪/環(huán)己酬混合物中，并且它們對氨化催化劑的性能是特別有害的，導致催 化劑中毒和不合需要，過早的催化劑性能降低。
[0037] 本文中使用的術(shù)語"MCM-22型材料"（或稱"MCM-22型的材料"或"MCM-22型的分 子篩"或"MCM-22型沸石"）包括W下的一種或多種：
[0038] -由普通第一度晶體構(gòu)造塊晶胞制成的分子篩，其晶胞具有MWW拓撲框架。（晶胞 為原子的空間排列，所述原子如果鋪設(shè)在Ξ維空間中則描述了晶體結(jié)構(gòu)。運種晶體結(jié)構(gòu)討 論于"Atlasof沸石化ameworkTypes",第五版，2001，引入它的全部內(nèi)容作為參考）；由普 通第二度構(gòu)造塊制成的分子篩，其為運種MWW拓撲框架晶胞的2維鋪設(shè)，形成一個晶胞厚度 的單層，優(yōu)選一個C-晶胞厚度；
[0039] -由普通第二度構(gòu)造塊制成的分子篩，其為一個或多于一個晶胞厚度的層，其中多 于一個晶胞厚度的層由堆積、填裝、或結(jié)合至少兩個一個晶胞厚度的單層制成。運種第二度 構(gòu)造塊的堆積可為規(guī)則方式、不規(guī)規(guī)方式、隨機方式或其任意組合；W及
[0040] -通過具有MWW拓撲框架的晶胞的任何規(guī)則或隨機2-維或3-維組合制成的分子 篩。
[0041] MCM-22型分子篩包括d-面間距最大值在12. 4 + 0. 25、6. 9 + 0. 15、3. 57 + 0. 07和 3. 42 + 0.07埃的X射線衍射圖樣的那些分子篩。通過標準技術(shù)，例如使用銅的Κ-α的雙 重線作為入射福射和配有閃爍計數(shù)器和相關(guān)計算機作為收集系統(tǒng)的衍射計，獲得用于表征 材料的X射線衍射數(shù)據(jù)。
[0042] MCM-22型的材料包括MCM-22 (描述于美國專利號4, 954, 325)、PSH-3 (描述 于美國專利號4,439,409)、SSZ-25(描述于美國專利號4,826,667)、ERB-1 (描述于歐 洲專利號0293032)、口Q-1 (描述于美國專利號6, 077, 498)、口Q-2 (描述于國際專利[0043] 運里披露的制備環(huán)己酬的方法和系統(tǒng)可W有利地用于由包含苯酪、環(huán)己酬和環(huán)己 基苯的任何進料混合物制備環(huán)己酬。雖然進料可得自任何方法或來源，但優(yōu)選獲自包含環(huán) 己基苯氨過氧化物和環(huán)己基苯的混合物的酸裂解，該混合物又優(yōu)選地獲自環(huán)己基苯的需氧 氧化，該環(huán)己基苯又優(yōu)選地獲自苯。運些優(yōu)選的方法的步驟詳細描述于W下。
[0044] 環(huán)R基龍的供麻
[0045] 供應到氧化步驟的環(huán)己基苯可W由苯生產(chǎn)苯酪和環(huán)己酬的集成方法產(chǎn)生和/或 作為該方法的部分循環(huán)。在運樣的集成方法中，苯通過任何常規(guī)技術(shù)先轉(zhuǎn)化成環(huán)己基苯，包 括苯的氧化性偶聯(lián)W制備聯(lián)苯，然后進行聯(lián)苯的氨化。然而，在實踐中，環(huán)己基苯通過W下 方式來期望地產(chǎn)生：使苯與氨氣在氨化烷基化反應條件下在氨化烷基化催化劑的存在下接 觸，從而苯進行W下反應-1W產(chǎn)生環(huán)己基苯（CHB):
[0046]
[0047] 或者，環(huán)己基苯可W通過W下方式產(chǎn)生：苯與環(huán)己締在固體酸催化劑例如MCM-22 族分子篩的存在下根據(jù)W下反應-2直接烷基化：
[0048]
[0049]美國專利 6,730,625 ;7,579,511 和國際專利申請W02009/131769，和 W02009/128984披露了通過使苯與氨氣在氨化烷基化催化劑的存在下反應來生產(chǎn)環(huán)己基苯 的方法，所有運些文獻的內(nèi)容通過引用全部納入本申請。
[0050] 氨化烷基化反應中使用的催化劑為包括分子篩的雙功能催化劑，例如上述MCM-22 型和氨化金屬中的一種。
[0051] 任何已知氨化金屬可用于氨化烷基化催化劑，其具體的、非限定性的、合適的實例 包括Pd，Pt，化，Ru，Ir，Ni，Zn，Sn，Co,其中Pd是特別有利的。期望地，催化劑中存在的氨 化金屬的量為0. 05wt% -10.Owt%，例如0.lOwt% -5.Owt%，按催化劑的總重量計。
[0052] 除了分子篩和氨化金屬，氨化烷基化催化劑