Способ получения высокоокта-нового компонента моторного топ- лива

 

0 fl и-6 — Ж вЂ” И -И Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

IiiI 799642

К ПАТЕНТУ (61) Дополнительный к патенту (22) Заявлено 111076 (21) 2409198/23-04 (23) Приоритет — (32) 22 ° 12 ° 75 (51)М. Кл.з

С 07 С 2/62

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (33) CIIIA (31) 643570

Опубликовано 230181. бюллетень М2 3

Дата опубликования описания 230181 (53) УДК 665.652.. 2 (088. 8) Иностранцы

Джей Эмануэль Собвл и Бипин Вирпал Вора (США) (72) Авторы изобретен и я

Иностранная фирма

"ЮОП ИНК" (США) (71) Заявитель (541 СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВЫСОКООКТАНОВОГО

КОМПОНЕНТА МОТОРНОГО ТОПЛИВА

Изобретение относится к способу получения высокооктанового компонен та 1моторного топлива каталитическим алкилированием изопарафинов олефи5 нами и может быть использовано в нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности.

Известны способы получения высокооктанового компонента моторного топлива путем алкилирования иэопарафинов олефинами в присутствии различных катализаторов, в том числе и фтористоводородного (1 .

Наиболее близким к изобретению является способ получения высокооктанового компонента мо орного топлива путем алкилирования иэопарафинов олефинами в жидкой фазе в присутствии фтористоводородного катализатора.2р

По этому способу стехиометрический избыток иэобутана алкилируют бутиленом в присутствии фтористоводородного катализатора, содержащего 75-.

95 вес.Ъ фтористого водорода. 25

Углеводородную фазу, отделенную от каталитической и содержащую молярный избыток иэобутана, подвергают алкилированию пропиленом в присутствии фтористоводородного каталиэатора, содержащего 80-99 вес. Ъ фтористого водорода.

Температура алкилирования изобутана бутиленом составляет 4,5-43,5 С, о алкилирования углеводородной фазы пропиленом 18-65,6оС. Процесс проводят в жидкой фазе 42j °

Однако целевой продукт содержит значительное количество диметилгексана (октановое число которого ниже октанового числа триметилпентанов) и имеет октановое число не выше 97,5.

Цель изобретения — повышение качества целевого продукта, а именно повышение его октанового числа за счет увеличения содержания тримвтилпентанов.

Поставленная цель достигается тем, что в способе получения высокооктанового компонента моторного топлива путем алкилирования иэопарафинов олефинами в жидкой фазе в присутствии фтористоводородного катализатора, содержащего 75-95 вес.В фтористого водорода с получением каталитической и углеводородной фаз, изомериэацию последней проводят в присутствии фтористоводородного катализатора, содержащего фтористый водо799642 пан 13 каталитическую фазу по линии

14 подают на стадию изомеризации.

При алкилировании в промышленном масштабе необходимо непрерывно или периодически обрабатывать часть катализатора алкилирования для удаления из него избыточного количестBB некислотных компонентов и загрязнителей (таких, как вода и органические соединения, растворимые во фтористом водороде), чтобы поддерживать желательную концентрацию кислоты в катализаторе. Катализатор на регенерацию отводят по линии 15.

Регенерированный катализатор высокой концентрации возвращают в систему для увеличения концентрации применяемых фтористоводородных катализаторов. Часть каталитической фазы о по линиям 16 и 7 рециркулируют "в реактор-холодильник б.

Углеводородную фазу из отстойника

11 выводят по линии 17. Катализатор высокой концентрации, содержащий

95 вес.Ъ фтористого водорода, поступающий по линии 18, и углеводородную фазу смешивают и по линии 19 направляют в реакционную камеру 20. Смесь углеводородов и катализатора высокой концентрации загружают в реакционную камеру при объемном отношении катализатор: углеводороды около 0,1.

Реакционная камера имеет несколько перфорированных тарелок, необходимых для поддержания катализатора большой концентрации и углеводородов в эмульгированном или диспергированном состоянии. После контакта в течение около 10 мин в реакционной камере

20 смесь углеводородов и катализатора большой концентрации выводят по линии 21 и направляют в отстойник

22. Углеводородную фазу иэ отстойника 22 по линии 23 направляют на фракционирование и выделение целевого продукта (на чертеже не показано) . фазу катализатора большой концентрации выводят со дна отстойника 22 по линии 24. Часть катализатора через клапан 25 по линии 26 рециркулируют в линии 7 и 16. Большую часть катализатора по линии 27 через клапан

28 направляют в линию 18.

Катализатор большой концентрации, поступающий в линии 7 и 16, используют для поддержания желательной концентрации катализатора алкилирования и для замены фтористого водорода, удаленного из циркуляционной системы катализатора алкилирования меньшей концентрации.

По линии 18 можно подавать свежий чистый фтористый водород, однако предпочтительно применяют регене- рированный фтористый водород или полученный при фракционировании и очистке.

В предлагаемом способе предпочти тельно использовать С - . изопчр фи,род в количестве, превышающем содер жание его в катализаторе алкилирования и составляющем 90-98 вес. 4 в течение 5-20 мин при 10-49 С.

При проведении процесса происходят реакции изомериэации, приводящие к образованию повышенного количества триметилпентанов.

Кроме тоro, алкилфториды, образовавшиеся при алкилировании при проведении процесса изомеризации превращаются в углеводороды и каталитическую фазу, которая впоследствии отделяется.

Сокращается расход катализатора на процесс в целом.

На чертеже представлена схема

Р

15 иллюстрирующая предлагаемый способ.

Исходное сырье, содержащее 95 вес.Ъ иэобутана, подают в систему по линии 1 ° Олефиновый продукт, состоящий из пропилена и бутиленов, подают в 20 линию 1 по линии 2. Образовавшийся углеводородный поток по линиям 3 - 5 направляют в реактор-холодильник б.

Загрузку исходной смеси в реакторхолодильник 6 по нескольким линиям применяют для обеспечения эффективного смешения реагирующих углеводородов с фтористоводородным катализатором алкилирования и предотвращения выделения большого количества ЗО тепла в какой-либо секции реакторахолодильника. Фтористоводородный катализатор алкилирования, содержащий около 85 вес.Ъ фтористого водорода, подают в реактор-холодильник б по линии 7. Углеводороды и катали" затор тщательно смешивают в реакторе-холодильнике. При этом образуется реакционная смесь или эмульсия. Для удаления теплоты реакции олефинов с иэобутаном по линии 8 подают 40 воду для косвенного теплообмвна с реакционной смесью при помощи теплообменного Устройства (на фиг. нв показано) ° Использованную воду удаляют по линии 9. о

Алкилирование проводят при 37,2 С, давлении, достаточном для поддержания жидкой фазы, и времени контакта (около минуты) . Углеводороды и катализатор загружают в реактор-холодильник gg б с относительной скоростью, достаточной для создания в реакционной смеси объемного отношения катализатор: углеводород 1,5:1. Реакционную смесь, содержащую, в основном, изобутан, алкилат и фтористоводородный катализатор, выводят из холодильника-реактора б по линии 10 и направляют в отстойник 11, где ве выдерживают без перемешивания, давая возможность фтористоводородному катали- 60 затору образовать более тяжелую фазу, а углеводородным компонентам реакционной смеси-более легкую фазу.

Каталитическую фазу отводят иэ огстойника 11 по линии 12. Через кла- 45

799642 дильник 6 с объемной скоростью

300 мл/мин, что обеспечивает объемное соотношение кислота углеводородная фаза 1,5. Катализатор алкилирования представляет собой смесь кислот, возвращаемых в цикл иэ процесса.

98,5 об.% этой смеси составляет кислота, используемая в качестве катализатора, и возвращаемая по линии

16 иэ отстойника 11, в котором она отделяется от углеводородной фракции реакционной смеси, а 1,5 об% 95%-ная фтористоводородная кислота, рециркулируемая по трубопроводам 26 и 7 из отстойника 11.

Катализатор и углеводороды, загружаемые в реактор-холодильник 6 интенсивно перемешивают при 32,2 С и давлении, при котором они находятся в жидком состоянии. Длительность пребывания смеси в реакторе составляет около 1 мин. Реакционную смесь, представляющую собой эмульсию, в которой почти не содержится непрореагировавших олефинов и которая состоит главным образом иэ иэобутана, алкилированных продуктов и HF, выводят иэ реактора-холодильника 6 по линии

10 и направляют в отстойник 11, в котором она непрерывно (при среднем времени пребывания 1 мин) расслаивается на нижний слой, содержащий катализатор, и верхний, содержащий углеводороды с растворенной в них HF..

Фазу фтористоводородной кислоты, содержащую растворенные в ней ненасыщенные углеводороды с большим молекулярным весом (органический растворитель) выводят из отстойника 11 со скоростью 294 мл/мин и возвращают в реактор-холодильник б по линиям

12 и 16. При помощи клапана 13 на линии -14 скорость отвода фтористоводородного катализатора в отстойник устанавливают 2 мл/мин. Отработанную фтористоводородную кислоту со скоростью 0,6 мл/мин по линии 15 направляют на регенерацию.

Углеводородную фазу, содержащую изобутан, алкилированные углеводороды и растворенную H F, отводят из отстойника 11 по линии 17. При этом рас- . ход изобутана составляет 169,2, апкилированных углеводородов 28,8, а растворенной HF 2 мл/мин. Эту смесь объединяют с подаваемым со скоростью

18 мп/мин 94,5Ъ-ным фтористоводородНым катализатором, содержащим 3,5 вес.В углеводородного органического растворителя, который поступает в линию

18 со скоростью 2 MJI/Mèí в смеси с отработанным катализатором с низкой концентрацией HF (85 sec,4), подаваемым по линии 14. В линию 18 подают, также, со скоростью 0,6 мл/мин.

100%-ную регенерированную фтористоводородную кислоту, 983-ную кислоту со скоростью 1,4 мл/мин и 94,5%-ную фториставодородную кислоту, рециркуны, особенно иэобутан и иэопентан.

Возможно применять смесь двух или большего количества иэопарафинов. Исходное сырье может содержать некоторые примеси, например нормальные парафины.

Из числа олефинов используют С>,-С моноолефины, галоидные алкилы или их смеси. Предпочтительно использование

С - С5 олефинов.

Исходные С>- С5 олефины, полученные в процессах нефтепереработки, например при каталитическом крекинге могут содержать значительные количества насыщенных соединений, более легких и более тяжелых олефинов и т.д.

В качестве фтористоводородного катализатора первой ступени можно испольэовать любой фтористоводородный катализатор. Такие фтористоводородные катализаторы содержат 7595 вес.Ъ титруемой кислоты. Наиболее 20 эффективно использование катализаторов с содержанием 80-90 вес.Ъ титруемой кислоты. Желательно использование катализатора с содержанием воды около 1 вес.Ъ. 25

Условия алкилирования в реакторехолодильнике следующие: температура

17,8 — 93,3ОС; давление, достаточное для поддер>кания реагентов, катализатора и продукта реакции в жидкой фазе, объемное отношение катализатор: углеводород 1:1-5:1 и более, молярное отношение изопарафин: оленин 6:1 — 30:1, продолжительность

<онтакта 0,1 — 5 мин. При применении предпочтительных реагентов, изобутана и С>- С5 олефинов предпочтительные условия алкилирования составляют: температура 10 — 52оС, объемное отношеиие катализатор: углеводород 1,5:12,5:1, продолжительность контакта 40

0,2-2 мин.

Условия в реакционной камере при предлагаемом способе включают температуру в пределах 10 — 49 С; давлео ние, достаточное для поддер>кания катализатора и углеводорода в жидкой фазе; продолжительность контакта в реакционной камере 5-20 мин, объемное соотношение катализатор: углеводород составляет предпочтительно 50

О, 05 . 1-0, 15: 1.

Пример. Смесь i-|>óòàíà и изомеров бутилена (22,2 вес. Ъ 1-бутена, 50, 1 вес. -o 2-бутена и 27, 7 вес. Ъ иэобутилена) при соотношении изобутан:бутилены 12:1 (7,7 вес.Ъ бутенов) подают в реактор-холодильник б алкилирования по трубопроводам 1 и 2 с объемной скоростью 200 мл/мин. Реактор-холодильник представляет собой автоклав с мешалкой с рабочим объв- Щ мом 500 мл, мешалка которого вращается со скоростью 1800 об/мин.

Фтористоводородный катализатор алкилирования с низким содержанием (85,2 вес.%) подают в реактор-холо-, 799642

Формула изобретения

ПНИИПИ Заказ 10105/86 ТиРаж 454 Подписное

Фияиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 лируемую по линии 27 со скоростью

14 мл/мин. Объединенные потоки катализаторов и углеводородов подают по линии 19 B Реакционную камеру 20. ,Соотношение катализатор: углеводороды составляет 1:10. Смесь интенсивно перемешивают в течение 10 мин при 30-330 С и давлении, при котором она находится в жидком Состоянии.

Затем смесь фтористоводородного катализатора и углеводородов выводят по линии 21 и направляют в отстойник

22. Углеводородную фазу подвергают фракционной перегонке, в результате которой получают 169,2 мл/мин изобу,тана, 28,8 мл/мин алкилированного продукта, кипящего при температуре 15 углеводородов С4 и пары фтористого водорода, содержащие 98Ъ НF. Пары конденсируют и возвращают в линию

18 для создания необходимого соотношения кислоты и углеводородов. 20

Катализаторную фазу, содержащую, вес,%: HF 94,5; воду 2 и органический растворитель 3,5, выводят из отстойника 22 со скоростью 18 мл/мин. Часть .ее в количестве 14 мл/мин возвращают по линии 27 в линию 18. Оставшееся количество по линии 26 рециркулируют со скоростью 4 мл/мин в реактор-холодильник 6 °

Целевой компонент моторного топлива имеет октановое число 97,8 и содержит следующие изоуглеводороды, вес. Ъ: С4 1,5, С 2,0, Сь 1,8, 1,9, Cg 88,5 и С 4,3.

При этом i= C8 углеводороды содержат, вес.Ъ: триметиленпентан 78,5, диметилгексан 11,6.

Способ получения высокооктанового компонента моторного топлива путем алкилирования изопарафинов олефинами в жидкой фазе в присутствии фтористоводородного катализатора, содержащего 75-95 вес.Ъ фтористого водорода с получением каталитической и углеводородной фаз, о т л и ч а юшийся тем, что,с целью повышения качества целевого продукта уга леводородную фазу подвергают изомериэации в присутствии фтористоводородного катализатора, содержащего фтористый водород в количестве, превышающем содержание его в катализаторе алкилирования и составляющем 90-98 вес.Ъ в течение 5-20 мин при 10-49 С.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Суханов В. П. Каталитические процессы в нефтепереработке. М., "Химия", 1973, с. 340-370.

2. Патент США Р 3787518, кл. 260-683.45, опублик. 1974 (прототип) .