[发明专利]使用含有溶解的氢的原料的异构化方法

说明书

提供了一种方法和系统，其包括加氢异构化反应区用于生成高辛烷汽油调和组分，其提供了对于生产轻质链烷烃的高辛烷异构体的高选择性。通过引入溶解的氢来富化轻质链烷烃进料，由此允许液体或基本上液体的反应相生成高辛烷汽油调和组分。因此，提供一种基本上两相异构化反应器系统，其具有富含氢的液体原料相和固体相催化剂。

相关申请

本申请要求2017年1月27日提交的美国专利申请15/417,897的优先权权益，其通过参考引入本文。

发明背景

技术领域

本发明涉及用于将轻质链烷烃异构化成支化异构体的改进的方法，特别是使用富含氢的反应器进料流的加氢异构化方法。

相关领域说明

汽油通常由许多调和料流来制备，包括轻质石脑油、全馏程石脑油、重质石脑油馏分和重质汽油馏分。汽油组分总和(gasoline pool)通常包含丁烷、轻质直馏分、异构油、FCC裂解产物、加氢裂解石脑油、焦化器汽油、烷基化物、重整油、添加的醚等。这些中，来自于FCC、重整器和烷基化单元的汽油调和料占汽油组分总和的主要部分。

对于给定碳数的轻质石脑油组分，最短的、最大支化异构体倾向于具有最高的辛烷值。例如，己烷、单甲基戊烷(即研究法辛烷值(RON)为74-76)和二甲基丁烷(即RON为94-105)的单和双支化异构体的辛烷值分别明显高于正己烷(即RON为约25)。同样，戊烷、2-甲基丁烷的单支化异构体的RON明显高于正戊烷。通过增加这些高辛烷异构体在汽油组分总和中的比例，可以实现汽油令人满意的辛烷值而无需另外的添加剂。

目前使用两类辛烷值：发动机辛烷值(MON)，其使用ASTM D2700-11(“StandardTest Method for Motor Octane Number of Spark-Ignition Engine Fuel”)测定，和RON，其使用ASTM D2699-11(“Standard Test Method for Research Octane Number ofSpark-Ignition Engine Fuel”)测定。两种方法都使用标准的合作燃料研究(CFR)抗震性测试发动机。有时，将MON和RON取平均，(MON+RON)/2，来获得辛烷值。

适于用作汽车发动机的燃料的汽油的RON应当为至少80，例如至少85，或至少90。高性能发动机通常需要燃料的RON为约100。大部分汽油调和料流的RON通常为55-95，大部分通常处于80-90。令人期望的是使汽油组分总和的轻质链烷烃中的二甲基丁烷的量最大化以增加总体RON。

加氢异构化是一种重要的炼制方法，由此可以通过将直链正或单支化的C₄-C₆轻质链烷烃转化成更大支化异构体来增加炼厂的汽油组分总和的RON。作为异构化的辛烷影响的例子，考虑下式：

对于正戊烷，将增加32个点从62到94；对于正己烷，将增加43-74个点从31到74-105，取决于形成的异构体(2-MP：2-甲基戊烷，3-MP：3-甲基戊烷，2,3-DMB：2,3-二甲基丁烷，2,3-DMB：2,3-二甲基丁烷)。

该方法通常是进行三相方法，其包括氢和轻质烃，液体汽油，和固体催化剂。常规反应器的操作压力为15-40巴和温度为120-280℃，不过本领域技术人员将理解通常基于原料组成来调节设计压力。

加氢异构化反应通过热力学平衡来控制。在较高的反应温度，平衡朝着较低的辛烷异构体变换(例如从二甲基丁烷经由甲基戊烷到正己烷)。因为高辛烷组分(例如2,3-二甲基丁烷，其RON为约105)是目标产物，所以本领域对于常规加氢异构化的改进集中在研发活性催化剂来在较低温度进行该反应。

虽然本领域的改进可以满足它们的既定目的，但是仍然需要新的和改进的烃加氢异构化方法和系统。

发明内容