[发明专利]异链烷烃－烯烃烷基化

说明书

本发明涉及烃的催化烷基化，本发明一方面涉及提供了烷基化催化剂循环流的烷基化体系；另一方面涉及将烃与环丁砜和HF催化剂组合物接触以生产烷基化产品的改进方法。

与烃的催化烷基化相关的主要问题是烷基化催化剂的处理问题，即将催化剂输送至反应的各个部分以及其回收体系，当使用酸催化剂如氢氟酸时，这个问题特别严重，因为这些酸在许多实例中对一般材料的结构有很强的腐蚀性。用这些酸催化剂的烃的烷基化是需要特别设备的，诸如合金阀和容器、特殊泵和泵密封以及特别的预防措施。

与作为烷基化催化剂氢氟酸处理有关的一些问题的解决办法之一是使用适合的稀释剂，这种稀释剂应对最终的烷基化产品没有负作用，它们包括砜化合物以及特别是环丁砜，当使用接触时间增长了间歇式反应时，发现环丁砜和氢氟酸的混合物是适合的烷基化体系。然而理想的是使用循环或自然循环的烷基化体系，因为这种体系有安全性。但是在发明本文所述的发明方法以前，对于包含环丁

砜和氟化氢的烷基化催化剂是否有用于循环的烷基化体系的可接受的物理性质，是不得而知的；对于在环丁砜和氟化氢催化剂存在下的用异链烷烃进行烯烃烷基化的反应动力学是否会容许使用循环流烷基化体系是不得而知的。

因此，本发明的目的是提供利用循环流烷基化体系的烃的催化烷基化方法。

本发明提供了一种在包括环丁砜和氢氟酸的催化剂存在下反应包括烯烃和异链烷烃混合物的方法，该催化剂通过由以顺序连接而工作并以液体流流通的反应器、沉降容器、热交换器和回路所限定的循环流路，该循环流路的几何形状要容许该催化剂由流动的烃和在该流路中的密度差给于催化剂的能量而自然循环，该方法包括：

将混合物导入含催化剂的反应器，其中催化剂中含有重量百分比约为2．5至约50％范围的环丁砜，并且所述反应器限定竖直延伸的反应区，反应区包括上部和下部，且其垂直长度和公称直径的比超过约5∶1，使上述混合物与催化剂的接触时间至少约5秒钟；

反应器中烯烃和异链烷烃反应得到的烷基化反应流出物从反应器通入沉降器，在沉降器中发生相分离，得到烃相和催化剂相；

该催化剂相通过热交换器，在热交换器中由间接热交换从催化剂相除去能量得到冷却的催化剂；

用冷却的催化剂作为该反应器中的催化剂。

本发明的其它目的和优点将会从本发明的详细描述、权利要求以及附图得到明确的了解。

图1是有烷基化反应器、沉降容器、热交换器和回路的循环流烷基化体系的图解说明。

已经惊异地发现，有反应区、沉降区、热交换区和回路的自然循环液体提升体系当用包括环丁砜和氢氟酸的催化剂混合物时可用于烃的催化烷基化，这种提升体系的适用性在很大程度上决定于下列因素：所用的烷基化催化剂的物理性质、烷基化反应的动力学和烷基化提升体系的几何形状。用于烷基化过程中的烷基化催化剂的物理性质由于其对提供循环动力的烃进料和催化剂之间的稠密度级差的依附性而大大地影响提升体系的工作。初始动力可来自加入反应区的入口烃流的动能，但最好来自液流的稠密度级差的作用，在混合烃流中，平均密度或液流密度低于循环液流密度，因而建立了一差示静压力，它正比于两液流增高的总和。为使体系达到稳定状态，循环液流必须产生一压力降，其值等于产生的静压头加由入口的动力液流得到的动压头。如果希望向下流动的混合相液流，可用重质液体作为动力流。

提升体系反应区内的烷基化反应的反应动力学可严重地影响其实用性，主要是反应区内的烷基化反应进行的速率决定于特定的反应区设计和其几何形状。因为反应速率对自然循环提升体系的适用性的影响，在发现在此描述的发明方法之前，利用环丁砜和氟化氢催化剂的烃催化烷基化可以在自然循环提升体系中工作是不知道的，事实上环丁砜和氟化氢催化剂混合物的物理性质(包括催化性质)与其它常规或已知烷基化催化剂的差别是足够大的，以致催化烷基化技术领域的任何技术熟练者都无法预知这样的催化剂混合物可以应用于自然循环体系。

但是，已经发现，如果体系包括某种临界几何尺寸而且工艺条件容许在提升体系的烷基化区中完成烷基化反应，则自然循环提升体系可在烃的烷基化体系中用环丁砜和氟化氢催化剂混合物进行操作。业已发现，在反应区中在烷基化催化剂的存在下，烃反应物的接触时间应足以提供体系反应区中烯烃反应物的基本完全转转化。因此，所需的接触时间可影响提升体系的几何形状，特别是反应器的尺寸。