Способ алкилирования изопарафинов c4 - c5 олефинами c3 - c5

 

Изобретение относится к нефтехимическому синтезу, а именно к способу сернокислотного алкилирования изопарафинов C₄-C₅ олефинами C₃-C₅ с целью получения высокооктановых добавок к моторным топливам. Изобретение позволяет существенно увеличить селективность алкилирования, снизить расход серной кислоты и устранить индукционный период путем изменения состава катализатора при добавлении к серной кислоте 5 - 10 мас.% сульфолана. Процесс осуществляется в проточном реакторе в интервале температур 0 - 10^oC, давлении, обеспечивающем пребывание реагентов в жидком состоянии, соотношении катализатор : углеводороды около 1 и объемной скорости по подаваемым олефинам 0,2 - 0,3 ч^-1. При этом обеспечивается увеличение в алкилате в 1,2 - 1,3 раза массовой доли наиболее ценного компонента - триметилпентанов и параллельно увеличивается октановое число на 4 - 5 пунктов, в 50 - 100 раз сокращается длительность индукционного периода разработки серной кислоты, осуществляется полное и мгновенное расслаивание образующейся в реакторе кислото-углеводородной эмульсии и на 30 - 40% снижается расход серной кислоты на получение тонны алкилата. Изобретение может быть использовано на нефтехимических предприятиях. 1 табл.

Изобретение относится к нефтехимическому синтезу, а именно к способу сернокислотного алкилирования изопарафинов C₄ - C₅ олефинами C₃ - C₅ с целью получения высокооктановых добавок к моторным топливам.

В настоящее время в промышленном масштабе реализованы две технологии алкилирования в присутствии кислотных катализаторов: фтористоводородное алкилирование и сернокислотное алкилирование.

Вариант с HF малоперспективен, поскольку неэкологичен, опасен, уступает сернокислотному варианту по селективности (в режимах намечающейся мировой тенденции использования в качестве олефинов бутиленов без пропилена), а также требует дорогих конструкционных материалов вследствие коррозионной активности и летучести HF.

Процесс сернокислотного алкилирования [2, прототип] имеет следующие серьезные недостатки: невысокая селективность по целевой фракции триметилпентанов; так, при алкилировании изобутана бутан-бутиленовой фракцией содержание октанов в дебутанизированном алкилате находится на уровне 60 - 65 мас.% и исследовательское октановое число такого алкилата не превышает 94 - 95; высокая интенсивность побочных реакций, из-за которых, с одной стороны, расходуется собственно серная кислота и, с другой стороны, с большой скоростью образуются продукты побочных реакций: растворимые в кислоте углеводороды и вода, разбавляющие катализатор и снижающие его каталитические свойства; существование длительного (около 20 ч) индукционного периода разработки свежей серной кислоты, во время которого алкилат имеет низкий выход и качество; необходимость длительного (60 - 80 мин) расслаивания эмульсии углеводороды/серная кислота в специальном отстойнике или отстойной зоне реактора и протекающие при этом побочные реакции, приводящие к снижению качества алкилата. Несмотря на большое время отстоя разделение эмульсии неполное и на нейтрализацию уносимой с углеводородами серной кислоты расходуется дополнительное количество дорогостоящей щелочи.

Целью изобретения является устранение указанных недостатков.

Поставленная цель достигается при проведении процесса в проточном реакторе при температуре 0 - 10^oC и использовании следующего состава катализатора, мас. %: серная кислота 88 - 93; сульфолан 12 - 7 и вода - не более 4,65.

Существо предлагаемого изобретения иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1 (прототип). В проточный реактор загружают катализатор - серную кислоту концентрацией 98 мас.% - и затем при охлаждении до 0 - 10^oC и перемешивании подают сырьевую изобутан-бутиленовую смесь, содержащую 5,2 мас.% изобутилена, 9,7 мас.% н-бутенов и 85,1 мас.% изобутана. Длительность индукционного периода 20 ч, время расслаивания кислото-углеводородной эмульсии 80 мин. После сепарации катализатора органическую фазу дебутанизируют и состав алкилата анализируют методом ГЖХ.

Содержание триметилпентанов в алкилате составило 68 мас.% и расход кислоты на получение тонны алкилата составил 90 кг.

Пример 2. Опыт проводят в аналогичных примеру 1 условиях, с тем отличием, что в реактор загружают раствор серной кислоты в сульфолане из расчета 7,53 г сульфолана на 100 г серной кислоты концентрацией 100 мас.%. Длительность индукционного периода составила 30 мин, время расслаивания кислото-углеводородной эмульсии - 0,5 мин.

Содержание триметилпентанов в алкилате составило 77,22 мас.% и расход кислоты снизился до 55 кг/т алкилата.

Пример 3. Опыт проводят в аналогичных примеру 1 условиях, с тем отличием, что в реактор загружают раствор серной кислоты в сульфолане из расчета 7,53 г сульфолана на 100 г серной кислоты концентрацией 95 мас.%. Длительность индукционного периода 30 мин, время расслаивания кислото-углеводородной эмульсии 0,5 мин.

Содержание триметилпентанов в алкилате составило 74,03 мас.% и расход кислоты составил 52 кг/т алкилата.

Пример 4. Опыт проводят в аналогичных примеру 1 условиях, с тем отличием, что в реактор загружают раствор серной кислоты в сульфолане из расчета 11,11 г сульфолана на 100 г серной кислоты концентрацией 97,78 мас.%. Длительность индукционного периода 30 мин, время расслаивания кислото-углеводородной эмульсии 0,5 мин.

Содержание триметилпентанов в алкилате составило 75,15 мас.% и расход кислоты составил 50 кг/т алкилата.

В примерах 1 и 2 - 4 соотношения катализатор - углеводороды в реакторе и изобутан-олефины в подаваемом сырье поддерживались на уровне 1 : 1 и 6 : 1 соответственно. Температура в указанных в формуле пределах не оказывает влияния на показатели алкилирования.

Данные по условиям проведения опытов и составу алкилата сведены в таблицу.

Формула изобретения

Способ алкилирования изопарафинов C₄-C₅ олефинами C₃-C₅ в проточном реакторе при температуре 0 - 10^oC в присутствии катализатора, содержащего серную кислоту с концентрацией 95 - 100 мас.%, отличающийся тем, что используют катализатор, дополнительно содержащий сульфолан при следующем соотношении компонентов катализатора, мас.%: Серная кислота - 88 - 93 Сульфолан - 12 - 7 Вода - не более 4,65$

РИСУНКИ

Рисунок 1