[发明专利]链烷烃的烷基化

说明书

政府资助研究和开发的声明

本发明是在政府的支持下在由DOE授予的DOE合作协议No.DE-FC36-04GO14152下完成的。政府在本发明中享有必然的权利。

技术领域

本发明涉及一种链烷烃原料的烷基化。本发明同时提供酸性链烷烃(paraffin)烷基化的操作条件和原料方面的改进。本发明进一步提供了一种实现烯烃、链烷烃和液体酸催化剂更有效混合的方法。

背景技术

大多数烷基化方法的通常目标是将异烷烃(或芳族化合物)和轻质烯烃与酸催化剂密切接触以制造烷基化产物。在石油精炼工业中，脂肪烃与烯烃的酸催化烷基化是公知的方法。烷基化是链烷烃，通常是异链烷烃，与烯烃在强酸的存在下的反应，所述反应产生例如具有比起始原料更高辛烷值并且在汽油范围内沸腾的链烷烃。在石油精炼中该反应通常是C₃到C₅烯烃与异丁烷的反应。

在精炼烷基化中，氢氟酸或硫酸催化剂在低温条件下最广泛地使用。低温或冷酸的方法由于最小化了副反应因而是有利的。在传统的方法中，反应在反应器中进行，在所述反应器中烃反应物被分散到连续的酸相中。

尽管这种方法需要使用强酸操作，但是没有其它方法能够同样有效，因而它仍然是全世界用于增加辛烷的烷基化的主要方法。鉴于冷酸方法仍然会被选择的事实，已经提出多种方案来改进和提高所述反应，并且在某种程度上，缓和不良的效果。

美国专利No.5,220,095披露了使用微粒极性接触材料和氟化硫酸用于烷基化。美国专利Nos.5,420,093和5,444,175设法通过用硫酸浸渍矿物或有机载体微粒来将微粒接触材料与催化剂结合。

已经提出多种静态系统用于接触液/液反应物，例如，美国专利Nos.3,496,996；3,839,487；2,091,917和2,472,578。然而，最广泛使用的混合催化剂和反应物的方法是使用将组分在一起剧烈搅拌并混合的叶片、桨、叶轮等的多种布置，例如，参见美国专利Nos.3,759,318；4,075,258和5,785,933。

发明内容

本发明涉及几方面。第一方面表示一种使用硫酸催化剂制备烷基化物的方法，其包括(a)将基本上由烯烃、烯烃前体或其混合物和异烷烃所组成的烃组分引入到包含分散器的下流反应区中，(b)将汽化区并入包含所述反应区的容器或者并入还包含分散器的单独容器中，以及(c)在所述烃组分的始沸点操作汽化区从而通过调节所述汽化区内烃/酸/蒸汽的流量比使得烃的汽化在出口以脉冲流态或接近脉冲流态的形式操作。第一方面的一个实施方式是一种使用硫酸催化剂制备烷基化物的方法，其包括将基本上由烯烃、烯烃前体或其混合物和异烷烃所组成的烃组分进料到包含分散器的下流反应区中，将所述烯烃、烯烃前体或其混合物和所述异烷烃在液态硫酸催化剂的存在下接触，并且在反应热处于烃组分的始沸点并因而产生蒸汽的温度和压力条件下反应，所述蒸汽在出口或接近出口处产生近似脉冲流或脉冲流以制备反应产物，并且在汽化区的出口处或接近出口处引发近似脉冲流或脉冲流的条件下将反应产物进料到包含分散器的汽化区中，在这里跨越分散器的压降导致所述反应产物的烃组分的部分汽化，其猝灭了反应热并且冷却了所述反应产物中未汽化的部分。

本发明的第二方面重点在于在液体酸催化剂的存在下用烷烃烷基化烯烃的方法中使用分形比例缩放(fractal scaling)将三种组分进料到反应器中，其包括以下步骤：将液体酸催化剂通过分形分配器分形地进料从而均匀地分配液体酸催化剂；将含有异烷烃和烯烃的烃通过所述分形分配器分形地进料从而均匀地分配所述烃，优选在包含分散器的下流反应区中，在出口或接近出口处产生脉冲流的条件下，以产生其与所述酸催化剂的反应混合物；将所述异烷烃与所述烯烃反应以制备烷基化物；回收包含所述反应混合物和所述烷基化物的反应产物；以及将所述反应产物分离成烃相和水相。

附图说明

图1是优选分形分配器的酸预分配板的俯视平面图。

图2是优选分形分配器的酸预分配板的仰视平面图。

图3是移除了嵌片并显示了流道的优选分形分配器的酸预分配板的仰视平面图。

图4是优选分形分配器的最终酸分配板的俯视平面图。

图5是优选分形分配器的最终酸分配板的仰视平面图。

图6是移除了嵌片以显示流道的优选分形分配器的最终酸分配板的仰视平面图。

图7是优选分形分配器的烃分配板的仰视平面图。

图8是优选分形分配器的烃分配板的俯视平面图。