采用就地再生的硫酸作为催化剂的一体化工艺制造技术

本发明专利技术公开一种将链烯烃烷基化和再生废硫酸的一体化工艺，链烯烃的烷基化可以用甲苯的硝化或者氯碱工艺代替。将硫酸用作催化剂或者吸收剂，并将废硫酸就地再生，并在链烯烃的烷基化、甲苯的硝化或者氯碱工艺中循环。本发明专利技术还对适用的再生器设计作了说明。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
采用就地再生的硫酸作为催化剂的一体化工艺本专利技术涉及一种采用就地再生的硫酸作为催化剂的一体化工艺方法，即将工艺装置和再生装置一体化。例如，将采用就地再生的硫酸作为催化剂的异链烷烃和链烯烃的烷基化，即烷基化装置和再生装置一体化。通过将就地再生的硫酸从再生器循环到工艺的反应器中可以很容易地并实用地在工艺的反应器中保持高浓度的硫酸。在这个一体化工艺中可以获得高效率或者高产率。在该工艺中不产生废硫酸，即在精炼厂中进行再生。例如，在工业烷基化设备中，用酸作催化剂通过C3-C5链烯烃和链烷烃的烷基化生产汽油。催化酸包括硫酸、氟化氢和固体酸。只有硫酸和氟化氢是目前工业上采用的。由于氟化氢有剧毒，故氟化氢在烷基化工艺中逐渐被淘汰。由C3-C5链烯烃和链烷烃的烷基化生产汽油最常用的催化剂是浓硫酸。在烷基化反应容器中硫酸与有机化合物的比例为0.1～0.3，这样在烷基化工艺中所需的浓硫酸的量非常大。一般说来，生产一吨汽油产生0.1吨废硫酸。如果一天生产一万桶汽油，会产生一百吨废硫酸。这么大量的废硫酸不可能废弃或者贮存，必须将其预先处理。根据上面的说明，烷基化的关键在于在精炼厂处理或者再生废硫酸，并且在烷基化装置中就地再使用，即一个将烷基化和再生一体化的工艺。许多采用硫酸作为催化剂的烷基化工艺的产品由L.F.阿尔白林特(Albright)和A.R.高尔特斯贝(Goldsby)在“工业和实验室烷基化”(Industrialand Laboratory alkylations)，美国化学学会论文55集(ACS symposium series55)，91页，华盛顿，1977提出的，如表1所示。-->                        表1           采用H2SO4得到的烷基化物的组合物烃组合物比例异戊烷正戊烷----C58.92，3-二甲基丁烷2-甲基戊烷3-甲基戊烷4.71.10.4C66.22，2，3-三甲基丁烷2，2-二甲基戊烷2，4-二甲基戊烷2-甲基己烷3-甲基己烷2，3-二甲基戊烷0.20.2总量3.40.32.3C7642，2，4-三甲基戊烷2，2，3-三甲基戊烷2，3，3-三甲基戊烷2，3，4-三甲基戊烷2，2-二甲基戊烷2，3-二甲基戊烷2，4-二甲基戊烷2，5-二甲基戊烷3，4-二甲基戊烷24.31.212.313.00.2总量3.06.60.4C861.0C9和更高的17.5有机物质会残留在硫酸中形成所说的有机杂质，并且包含在烷基化原料中的水或在烷基化过程中产生的水会聚集在硫酸中，这样必须再生废硫酸除去有机杂质和水。为了在工业化烷基化设备中处理废硫酸，通常是建立一硫酸厂。处理硫酸的步骤在下面描述。首先，将废硫酸、空气和燃料输送到燃烧室中，将有机杂质燃烧掉并将硫酸转变成SO2、SO3、CO2、H2O和灰尘等。在将燃烧室出来的气体干燥之后，纯化干燥气体除去杂质和灰尘，以得到纯的SO2。SO2气体在高温下采用V2O5等作为催化剂与空气或者氧反应转变成SO3。用水吸收SO3气体两次，得到浓硫酸。以工业化工艺生产硫酸的操作-->是非常困难的并且设备和操作的成本非常高，这是由于工艺的复杂、设备在高温下的腐蚀和在废催化剂中存在不同的杂质所造成的。由上面的描述可见，采用传统的工业化工艺来处理废硫酸有一些缺点：(1)为了回收再生硫酸，在该工艺中必须对废硫酸进行包括：燃烧、提纯、氧化、再提纯和吸收的几个步骤。这个工艺非常复杂。(2)在很高的温度下处理腐蚀性化合物，所以必须选择特殊材料来制备反应器等。(3)根据(1)和(2)的描述，装置和操作的费用非常昂贵。(4)在回收工艺中产生大量的废水、废气和灰尘。必须进行额外的投资来再处理废弃物质。这个额外的投资很大。因此，从烷基化的废催化剂中回收硫酸的传统工业化工艺是非常复杂和昂贵的。在硫酸作为催化剂情况下烷基化链烷烃和链烯烃的工艺是十分有名的并且在工业规模上广泛采用。硫酸与烃在该烷基化工艺中反应，生成有机杂质或者副产物、二烷基硫酸盐、酸性烷基硫酸盐和酸性油。因烷基化反应区流出物分离成一烃流出物相和一催化剂，这类副产物的主要部分就保留在酸性催化剂相中。在工业烷基化工艺中，将烃流出物加入传统的蒸馏塔来回收未反应的链烷烃、链烯烃和烷基化的烃产品。这些未反应的链烷烃或链烯烃一般再循环到烷基化反应器中，保持异链烷烃与链烯烃的比例大于约2.0。在典型的烷基化工艺中，在液相中的异链烷烃和链烯烃与浓度约为98％的浓硫酸接触。分离烃和酸相并回用酸。副产物的形成和水的聚集使硫酸变稀。在该工艺的重复使用过程中，当酸的浓度降低到85％到90％时，酸就变成废酸，必须抽出废酸并向反应区加入新鲜的酸。废酸是一近似标准化物质，该物质在不同的烷基化装置之间组成变化很小。尽管不知道其确切的组成，“烷基化的废硫酸”在工业上由那个名称而十分有名，并且本领域的技术人员清楚注意到其如表1所示的本性和特征。表1中的数据是一典型实例。我们以前的美国专利5,547,655公开并要求保护一种再生烷基化废硫酸的方法，该法包括在一容器中处理酸，并通过采用加热、光分解和电解产生的活性中间产物同时除去有机杂质和水。本专利技术的目的在于提供一种一体化工艺，用来结合诸如烷基化、硝化和干燥的工艺装置，以及诸如废硫酸的再生装置生产产品。本专利技术的具体目的是采用我们前面的美国专利5,547,655来保证连续地就地再生废硫酸。再生的硫酸再利用到工艺装置中。工艺装置和再生装置可以同时操作，即一体化工艺，并且提供一个更加便利和经济的方法。按本专利技术链烷烃和链烯烃的烷基化可以通过采用就地再生的废硫酸来-->进行。通过再循环从废硫酸再生器出来的再生硫酸流，可以使硫酸在烷基化区的浓度保持基本恒定的水平，如93％、94％或者在90％到98％之间的任何所需的浓度。基于经济上的考虑，在常规工艺中的废硫酸浓度为约90％或者低于90％，这是由于废硫酸仅仅是一废物，还是硫酸工厂的硫原料。从经济上说，排出废酸的最佳操作酸浓度在常规烷基化工艺中为约90％。但是，由烷基化工艺生产的汽油的质量和研究法辛烷值通过采用较高浓度的硫酸作为催化剂会更好，这是L.F.阿尔白林特和A.R.高尔特斯贝在“工业和实验室烷基化”，美国化学学会论文55集，272页，华盛顿，1977提出的。烷基化装置和再生装置结合使这一烷基化工艺是一高效率和汽油质量较好的一体化工艺。酸的再生可以在精炼厂中进行。在前面描述和我们以前专利技术的基础上，在存在或者不存在其它物质，如游离基团、阴离子、阳离子、分子或者任何其它可能的物质的情况下，从废硫酸中可以同时去除有机物和水。上面描述的本专利技术可以用于一含有硫酸、有机物、水和由生产一硝基甲苯(MNT)、二硝基甲苯(DNT)和三硝基甲苯(TNT)的硝化反应产生硝酸的体系。在这一工艺中，浓H2SO4在硝酸是一种反应物时是催化剂。一般来说，生产TNT的硝化工艺包括三个步骤。从不同步骤出来的H2SO4和HNO3的废硝化混合物中有机化合物和水的含量不同。但是，有机化合物和水可同时从这三个任何类型的步骤中除去。因此显然可以开发出废酸硝化的一体化工艺。氯碱工业是生产氯气和苛性钠的重要工艺。从阳极电解液出来的氯气含有饱和蒸汽。干燥氯气或者液体是通过电解制备最多的工业产品。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种连续就地一体化工艺，用于再生从烷基化装置出来的硫酸，并将该再生硫酸作为催化剂循环到该烷基化装置中，其特征在于，该工艺包括下面的步骤： （ａ）从所说的烷基化装置排出一烷基化流出物，该流出物含有一酸－烯烃、有机杂质和水的硫酸水相和一烷基化物、未反应的链烯烃和链烷烃的有机相； （ｂ）将所说的烷基化流出物分离成所说的水相和所说的有机相； （ｃ）将所说的水相转到保持温度为－５０℃到２５０℃、压力为１到２０个大气压的温和条件下的再生器中，其中所说的有机杂质和水与电解产生的活性中间产物反应，这样所说的有机杂质和水同时都被除去； （ｄ）将步骤（ｂ）出来的所说的有机相转到分馏器中； （ｅ）从所说的再生器中回收完全或者基本上不含有机杂质和水的硫酸，并将其再循环到所说的烷基化装置中。

【技术特征摘要】
1.一种连续就地一体化工艺，用于再生从烷基化装置出来的硫酸，并将该再生硫酸作为催化剂循环到该烷基化装置中，其特征在于，该工艺包括下面的步骤：(a)从所说的烷基化装置排出一烷基化流出物，该流出物含有一酸-烯烃、有机杂质和水的硫酸水相和一烷基化物、未反应的链烯烃和链烷烃的有机相；(b)将所说的烷基化流出物分离成所说的水相和所说的有机相；(c)将所说的水相转到保持温度为-50℃到250℃、压力为1到20个大气压的温和条件下的再生器中，其中所说的有机杂质和水与电解产生的活性中间产物反应，这样所说的有机杂质和水同时都被除去；(d)将步骤(b)出来的所说的有机相转到分馏器中；(e)从所说的再生器中回收完全或者基本上不含有机杂质和水的硫酸，并将其再循环到所说的烷基化装置中。2.如权利要求1所述的工艺，其特征在于，在烷基化装置内硫酸的浓度保持在90到98％之间的任何浓度。3.一种连续就地一体化工艺，用于再生从氯碱工艺的干燥塔出来的硫酸，并将该再生硫酸作为吸收剂或者水循环到干燥塔中，其特征在于，该工艺包括下面的步骤：(a)从所说的干燥塔排出含有一硫酸和水混合物以及一痕量或者极少量氯的液体流出物；(b)将所说的液体流出物转到保持温度为-20℃到250℃、压力为1到20个大气压的温和条件下的再生器中，在再生器中水通过电解而被分解并将其除去；(c)从所说的再生器中回收完全或者基本上不含水的硫酸并将其再循环到所说的干燥塔中。4.如权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：周泽川，周照胜，陈宜琳，
申请(专利权)人：周泽川，周照胜，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]