石蜡烷基化制造技术

本发明专利技术公开了用于烷烃与烯烃或烯烃前体，诸如叔烯烃的寡聚体，进行烷基化的方法，所述方法包括将含有酸催化剂（５６），异石蜡（１４，５２）和烯烃（１２）的液体系统顺流向下在反应区（１０）与分配筛（４）在使所述异石蜡和所述烯烃发应的温度和压力条件下接触以生成烷基化产物。预料之外的是，烯烃寡聚体在反应中已发现起到烯烃前体而非烯烃的作用。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
石蜡烷基化本申请是2003年6月12日提交的申请号为03813381.4、题目为 "石蜡烷基化"的专利申请的分案申请。
技术介绍
专利
本专利技术涉及石蜡烃原料的烷基化。本专利技术提供了操作条件的改进 以及用于酸石蜡烷基化的原料。相关知识大多数烷基化方法的常用目的是使异垸烃(或芳烃)和轻质烯烃 与酸催化剂紧密接触从而生成烷基化产物。在石油精炼工业中，脂肪 族烃与烯烃的酸催化的垸基化是众所周知的方法。烷基化是石蜡，通 常是异石蜡，与烯烃在强酸存在下的反应，生成例如辛垸值比原料更 高的石蜡，并且在汽油范围内沸腾。在石油精炼中，反应一般为CVC5 烯烃与异丁垸的反应。在精炼烷基化中，低温条件下最广泛使用的是氢氟酸或硫酸催化 剂。由于副作用最小，低温或冷酸方法是有利的。在传统方法中，反 应在烃反应物被分散到连续酸相的反应器中进行。尽管该方法一直是环境不友好的，并且对操作者有害，但是没有 其他方法如此有效，因此现在仍然是全世界用于提高辛垸的烷基化的 主要方法。冷酸方法将继续是选择方法，鉴于上述事实，已提出多种 建议来改进和提高反应，并且在一定程度上缓和了不需要的效果。U.S.专利No. 5,220,095公开了使用颗粒状极性接触材料和氟化硫酸进行烷基化。U.S.专利Nos. 5,420,093和5,444,175通过用硫酸浸渍 无机或有机支持颗粒而寻求将颗粒接触材料与催化剂相结合。已提出多种不同的静态系统用于接触液体/液体反应物，例如，U.S. 专利Nos. 3,496,996; 3,839,487; 2,091,917;和2,472,578。但是，混合催 化剂和反应物时最广泛使用的方法是对剧烈搅拌和掺混组分在一起的 刀片，桨和叶轮等进行多种排列，例如，参见U.S.专利Nos. 3,759,318; 4,075,258;禾n 5,785,933。本申请通过提供烷基化的有效方法，新型烯烃进料以及在液体催 化剂和液体反应物之间获得高度的接触而无需机械搅拌的装置，由此 消除轴密封，减少成本和改善酸产物分离，从而在涉及烷基化，尤其 是石油精炼石蜡垸基化的技术方面呈现出显著的进展。专利技术概述本专利技术涉及两个方面。第一方面是用于石蜡，优选异石蜡，与烯 烃或烯烃前体烷基化的方法，所述方法包括将含有酸催化剂，烷烃和 烯烃的流体系统以顺流的方式，优选顺流向下，在反应区中与内填料 (packing)，诸如分散器(如下文所述)，在使所述异石蜡和所述烯 烃反应的温度和压力条件下接触以生成烷基化产物。流体系统优选包 括液体并且在反应区中维持在其沸点附近。本专利技术的第二方面涉及垸基化中的烯烃，其特征为烯烃前体。烯 烃前体是一种或多种叔烯烃的寡聚体，诸如异丁烯的二聚体，三聚体 等，或对应于所述寡聚体的材料。在具体的实施方案中，本专利技术垸基 化采用叔烯烃作为烷基化的烯烃组分与异烷烃的寡聚体。令人惊奇的发现，对应于烯烃寡聚体(例如，通过聚合短链烯烃 制备的烯烃长链寡聚体)的烯烃反应物，当在酸烷基化中与异烷烃反 应时，其以摩尔为基础与寡聚体的烯烃组分反应，而非通过寡聚体本身，以生成烯烃组分与异烷烃的烷基化产物，并不是如预料之中的寡 聚体本身的垸基化物。反应可在包括垂直反应器的装置中进行，该反应器在反应区中含有分散器或其他合适的填料，所述反应区可包括整 个塔或其部分。附图简述附图为本专利技术装置第一方面的示意图，本专利技术烷基化方法可在此 装置中进行。专利技术详述叔烯烃的寡聚体与异烷烃反应的摩尔基础是寡聚体的叔烯烃组分 而非寡聚体。垸基化产物对应于叔烯烃与异烷经的反应。为说明而非限制本专利技术方法之目的，据认为，代替寡聚体与异垸 烃之间预料之中的反应，寡聚体裂化成其烯烃组分，以摩尔为基础与 异烷烃进行下列反应1) 二异丁烯+2异丁烷-2异辛垸(2,2，4-三甲基戊垸)2) 三异丁烯+3异丁烷-3异辛烷(2,2，4-三甲基戊烷)传统观点一直认为，l)的产物会是<:12烷烃，以及2)的产物会是 de烷烃，然而，反应1)和2)的产物相同，并且与下列反应的传统冷酸 烷基化产物不可区分3) 2 丁烯-2 + 2异丁烷-2异辛垸4) 3 丁烯-2 + 3异丁烷-3异辛烷本专利技术的巨大优点在于，尽管酸垸基化是极端放热的反应，因此 为了防止副反应需要大量冷却以维持反应温度在最适范围内，但是本 专利技术的寡聚体与异垸烃的反应以同样的收率生产烷基化物则需要较少 冷却，这使得本专利技术方法对同样收率的有用产物，制备成本较为低廉。生产寡聚体的一个具体方法是在催化蒸馏中进行，例如，以前用来生产MTBE的单元可容易地被转成生产寡聚体，由于同样的催化剂用作两个反应，因此仅需要将进料改投到该反应器即可。寡聚体优选包括对应于从C3-C5烯烃中制备的寡聚体的Q-d6烯烃。在优选的实施方案中，寡聚体为6-16个碳原子，并且对应于从C4-C5 烯烃中制备的寡聚体。最广泛使用的石蜡烷基化是用于制备C8汽油组分。向该方法中的进料通常为用硫酸或HF进行"冷酸"反应中所含的正丁烯和叔丁垸。 正丁烯(例如，丁烯-2)为轻质石脑油的组分连同正丁垸，异丁烷和叔丁 烯。正丁烯与异丁烯的分离通过馏分难以实现，这是因为其沸点相近。 分离C5类似物的这些或那些烯烃异构体的优选途径是使更活性的叔烯 烃反应生成重质产物，其通过馏分可容易地与正烯烃加以分离。迄今为止，叔烯烃与低级醇，诸如甲醇或乙醇反应形成醚，诸如 甲基叔丁基醚(MTBE)，乙基叔丁基醚(ETBE)，叔戊基甲基醚 (TAME)，这些醚已用作汽油辛垸改进剂，但由于担心健康原因正逐 渐被淘汰。叔烯烃的寡聚化当在是石脑油流上进行时也是优选反应，同时正 烯烃从重质(高沸点)寡聚体(主要为二聚体和三聚体)中分离通过 馏分容易实现。寡聚体可用作汽油组分，但是对汽油中所期望或允许 的烯烃材料的量有限制，并且必须经常使汽油中所用的寡聚体氢化。 汽油掺混中最期望的组分是Cs，例如异辛垸(2,2,4三甲基戊烷)。寡聚体可裂化回原始叔烯烃并且用于冷酸反应中。然而，本专利技术 已发现没有必要裂化寡聚体，其可构成烯烃进料与烷烃进行冷酸反应， 或可与单烯烃共进料。如上所述，结果与单独采用单烯烃时生成同样的产物，但额外的优势是总反应放热较少，所需的冷却就较少，由此烷基化的能量成本降低。寡聚化方法产生的反应热不需要除去大量的热，如在冷酸方法中 一样。实际上，当寡聚化在催化蒸馏型反应中进行时，随着沸滚反应热被去掉，在这种类型的反应中，这是从寡聚体中正分离的低沸点单 烯烃和烷烃。尽管在寡聚化中有热生成，但由于汽油用于馏分中，以 及通过使用寡聚体代替部分或全部常规的短链烯烃，烷基化单元的操 作成本得以降低，所以才对其生产成本无足轻重。在本专利技术垸基化方法的优选实施方案中，将包含正烯烃和叔烯烃 的轻质石脑油流与酸树脂催化剂在寡聚化条件下接触以优先使部分叔 烯烃自身与自身反应形成寡聚体，并且在酸垸基化催化剂存在下将所 述寡聚体与异垸烃一起进料到烷基化区，从而生成含有所述叔烯烃和 所述异垸烃的垸基化物的烷基化产物。寡聚化可在部分液相中在酸性阳离子型树脂催化剂存在下以直孔 型反应或者以催化蒸馏反应的形式进行，其中既有汽相和液相也有顺 流反应/分馏。进料优选CVC5， C4或C5轻质石脑油馏分。叔烯烃可包 括异丁烯以及异戊烯本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种链烷烃烷基化方法，包括在酸催化剂存在下，将烷烃和烯烃以顺流方式与分散器接触由此实现流体材料的径向分散以更好的接触，在使所述烷烃和所述烯烃反应的温度和压力条件下，生成烷基化产物。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：小劳伦斯A史密斯，米切尔E勒舍尔，约翰R亚当斯，亚伯拉罕P格尔拜因，
申请(专利权)人：催化蒸馏技术公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]