Многофункциональная установка для получения высокооктановых продуктов и способ получения высокооктановых продуктов

 

Использование: нефтехимия. Сущность: функциональная установка для получения высокооктановых продуктов в виде алкил-трет-алкиловых эфиров или в виде высокооктановых углеводородных смесей, содержащих димеры и/или содимеры алкенов, или в виде смесей алкил-трет-алкиловых эфиров с димерами, и/или содимерами, и/или тримерами алкенов, из смесей, содержащих алкены, включает реакционный узел с реакторами с кислым ионитным катализатором, две ректификационные колонны и узел водной экстракции. Часть трубопроводов, соединяющих отдельные аппараты установки, снабжена устройствами, способными полностью перекрывать потоки на трубопроводах. Такие трубопроводы делятся на две функциональные группы. Для получения эфиров и их смесей с высокооктановыми углеводородами полностью перекрываются потоки на трубопроводах второй функциональной группы, для получения углеводородных высокооктановых смесей - первой функциональной группы. Способ получения высокооктановых продуктов из алкенсодержащих смесей проводят с использованием установки. При получении эфиров и их смесей с высокооктановыми углеводородами в реакционный узел подают в качестве или в составе сырья значительные количества изоалкена(ов) и спирта(ов) С₁-С₂, при получении углеводородных высокооктановых смесей - значительные количества изобутена, и/или н-бутенов, и/или пропена без подачи значительного количества спирта(ов) С₁-С₂. Технический результат - повышение функциональности установки и способа. 2 с. и 8 з. п. ф-лы, 11 табл. , 4 ил.

Изобретение относится к области получения высокооктановых компонентов бензина из смесей, содержащих алкены.

Известны [B. Torck and others, Chemical Engineering Progress, 1982, 2, р. 36-45] способ и установка получения высокооктановых эфиров из алкенов, преимущественно изобутена или изопентенов, содержащихся в углеводородных смесях, и низшего(их) алифатического(их) спирта(ов) путем химического взаимодействия в реакционном узле, содержащем кислый(е) катионит(ы), с последующим разделением реакционной смеси в ректификационной колонне, из которой в качестве кубового потока выводят продукт, содержащий преимущественно эфиры, образуемые спиртом(ами) и алкеном(ами), и в качестве дистиллята выводят поток, содержащий преимущественно непрореагировавшие углеводороды ₄ и частично спирт(ы).

Указанный выводимый поток дистиллята направляют в аппарат водной отмывки углеводородов от спирта(ов), в который подают воду и из которого выводят поток, состоящий из непрореагировавших углеводородов, и выводят поток, содержащий воду и спирт(ы). Поток, содержащий воду и спирт(ы), разделяют в ректификационной колонне, сверху которой выводят дистиллят, содержащий спирт(ы), который рециркулируют в реакционный узел, а снизу выводят воду, которую рециркулируют в указанный аппарат водной отмывки.

Указанная установка эффективна для получения высокооктановых эфиров, в частности метил-трет-бутилового эфира. Однако она в указанном варианте технологических связей между аппаратами непригодна для целенаправленного получения высокооктановых углеводородных смесей, содержащих преимущественно димеры бутенов и/или димеры и тримеры пропена.

Известен способ [Pat US 6723687, 03.03.1998] совместного получения эфиров и высокооктановых углеводородных компонентов бензина из изобутенсодержащих углеводородных смесей и первичных спиртов, выбираемых из метанола и этанола, в присутствии кислотных катализаторов при температуре от 30 до 100^oС. Синтез проводят при мольном отношении спиртов и изобутена в питании от 0,2: 1 до 0,7: 1. В приводимых в патенте примерах показано получение высокооктановых смесей, содержащих от 83,4% эфира и 16,6% углеводородных компонентов до 29,98% эфира и 70,02% углеводородных компонентов.

Способ может быть реализован на установке, описанной выше (см. статью (B. Torck and others), однако на ней не могут быть целенаправленно получены углеводородные высокооктановые компоненты, не содержащие значительного количества эфира(ов).

Известен способ и описаны установки [Пат RU 2137807, 20.09.99, Бюлл. 26] получения высокооктановых компонентов и смесей, содержащих преимущественно димеры и тримеры третичных алкенов С₄-С₆, из углеводородных смесей, содержащих как минимум третичные алкены, путем их жидкофазного контактирования с гетерогенным(и) кислым(и) катализатором(ами), в частности сульфокатионитами, с возможной последующей отгонкой непрореагировавших углеводородов, согласно которому в реакционной(ых) зоне(ах) образования димеров и/или содимеров поддерживают в жидкости содержание спирта(ов) и/или алкил-трет-алкилового(ых) эфира(ов) в концентрации от 0,1 до 50 мас. % и возможно воды в концентрации от 0,005 до 0,2 мас. %.

Описанные в RU 2137807 установки и способ дают возможность получать высокооктановые смеси с высоким содержанием димеров бутенов, в частности димеров изобутена, однако они не позволяют целенаправленно производить высокооктановые эфиры из алкенов и низших спиртов, в частности производить метил-трет-бутиловый эфир (МТБЭ), т. к. не содержат узла рекуперации спирта(ов), образующего(их) азеотропы с выводимыми непрореагировавшими углеводородами (например, путем водной отмывки и последующей отгонки спирта от воды), в частности узла рекуперации метанола из выводимых непрореагировавших углеводородов С4.

Также известен способ и описана установка [Пат RU 2144018, 10.01.2000. Бюлл. 1] получения ди- и тримеров алкенов С₃-С₅ или их смесей с примесью спиртов путем жидкофазного контактирования алкенов или алкенсодержащих смесей с сульфокатионитным катализатором в H⁺-форме при повышенной температуре с последующей отгонкой как минимум непрореагировавших углеводородов С₃-С₄ и, возможно, образующего(их)ся спирта(ов), причем в сульфокатионитном катализаторе поддерживают содержание воды от 2 до 35%, предпочтительно от 3 до 30%, от массы сухого катализатора. Как вариант, из выводимого из куба первой ректификационной колонны потока, содержащего преимущественно ди- и тримеры алкенов, отгоняют поток, содержащий спирт(ы), который возвращают в зону(ы) ди- и тримеризации алкенов или/и выводят из системы.

Описанные в RU 2144018 установки не позволяют целенаправленно производить высокооктановые эфиры из алкенов и низших спиртов (в частности МТБЭ), т. к. в их составе отсутствует узел рекуперации спирта(ов), образующего(их) азеотропные смеси с отгоняемыми непрореагировавшими углеводородами.

Нами неожиданно установлено, что и получение алкил-трет-алкилового(ых) эфира(ов), и получение высокооктановых углеводородных смесей, содержащих преимущественно димеры и тримеры алкенов и практически не содержащих эфиров, из смесей, содержащих бутены и/или пропен, может быть осуществлено с использованием одних и тех же реакторов с кислыми ионитными катализаторами и ректификационных колонн, однако соединение их трубопроводами должно быть специфическим для каждой из указанных целей: производства высокооктанового(ых) эфира(ов) или производства углеводородной высокооктановой смеси. Если в рамках одной установки использовать оба варианта соединений при наличии необходимых отключающих устройств на трубопроводах, может быть создана многофункциональная установка, которая может при необходимости использована для получения альтернативных высокооктановых продуктов, содержащих или не содержащих указанные эфиры.

Мы заявляем многофункциональную установку, пригодную для получения высокооктановых продуктов в виде алкил-трет-алкиловых эфиров или в виде высокооктановых углеводородных смесей, содержащих преимущественно димеры и/или содимеры алкенов, или в виде смесей алкил-трет-алкиловых эфиров с димерами и/или содимерами, и/или тримерами алкенов, из смесей, содержащих алкены, включающую как минимум реакционный узел, имеющий один или несколько реакторов с кислым ионитным катализатором, две ректификационные колонны, снабженные кипятильниками, дефлегматорами и сборниками дистиллята, узел водной экстракции, емкости для углеводородного и спиртового сырья, высокооктанового продукта, непрореагировавших углеводородов, а также насосное и возможно другое теплообменное и емкостное оборудование, в которой трубопроводами, могущими не иметь устройств, способных их полностью перекрывать, соединены емкость углеводородного сырья с реакционным узлом, реакционный узел со средней частью первой ректификационной колонны, сборник дистиллята каждой из ректификационных колонн с ее верхней частью и сборник дистиллята второй ректификационной колонны с входом в реакционный узел или одну из сырьевых емкостей, и обязательно установлены устройства, способные полностью перекрывать потоки на трубопроводах, составляющих первую функциональную группу и соединяющих емкость спиртового сырья с реакционным узлом, куб первой ректификационной колонны с емкостью для высокооктанового продукта, сборник дистиллята первой ректификационной колонны с узлом водной экстракции, узел водной экстракции с емкостью для непрореагировавших углеводородов и средней частью второй ректификационной колонны, куб второй ректификационной колонны с узлом водной экстракции, и на трубопроводах, составляющих вторую функциональную группу и соединяющих куб первой ректификационной колонны со средней частью второй ректификационной колонны, сборник дистиллята первой ректификационной колонны с емкостью для непрореагировавших углеводородов и куб второй ректификационной колонны с емкостью для высокооктанового продукта, причем для получения алкил-трет-алкиловых эфиров или их смесей с высокооктановыми углеводородами полностью перекрываются трубопроводы второй функциональной группы, а для получения углеводородных высокооктановых смесей полностью перекрываются трубопроводы первой функциональной группы возможно за исключением трубопровода, соединяющего емкость спиртового сырья с реакционным узлом.

Как вариант предлагается установка, в которой реакционный узел включает один или несколько последовательных прямоточных жидкофазных реакторов.

Как вариант предлагается установка, в которой реакционный узел включает теплообменные устройства для удаления реакционной теплоты непосредственно из реактора(ов) и/или из реакционных потоков между реакторами.

Как вариант предлагается установка, в которой реакционный узел снабжен насосом, холодильником и трубопроводами, позволяющими рециркулировать охлажденную часть реакционной массы на вход в реакционный узел.

Как вариант предлагается установка, в которой узел водной экстракции включает противоточный колонный экстрактор, нижняя часть которого соединена вводящим трубопроводом со сборником дистиллята первой ректификационной колонны и выводящим трубопроводом со средней частью второй ректификационной колонны, и верхняя часть которого соединена вводящим трубопроводом с кубом второй ректификационной колонны и выводящим трубопроводом с емкостью для непрореагировавших углеводородов.

Мы также заявляем способ получения высокооктановых продуктов из смесей, содержащих алкены, с использованием кислого ионитного катализатора, проводимый в установке, обладающей многофункциональными возможностями альтернативно производить алкил-трет-алкиловые эфиры или высокооктановые углеводородные смеси, или смеси алкил-трет-алкиловых эфиров и высокооктановых углеводородов, включающей как минимум реакционный узел, две ректификационные колонны, узел водной экстракции, а также емкостное, теплообменное и насосное оборудование, согласно которому в первом функциональном режиме при полностью перекрытых потоках в трубопроводах, составляющих вторую функциональную группу и соединяющих куб первой ректификационной колонны со средней частью второй ректификационной колонны, сборник дистиллята первой ректификационной колонны с емкостью для непрореагировавших углеводородов и куб второй ректификационной колонны с емкостью для высокооктанового продукта, и неперекрытых полностью остальных трубопроводах, подают в реакционный узел в качестве или в составе сырья значительные количества изоалкена(ов) и спирта(ов) C₁-C₂ и выводят в виде кубового потока первой ректификационной колонны высокооктановый продукт, содержащий преимущественно алкил-трет-алкиловый(е) эфир(ы) или его(их) смеси с высокооктановыми углеводородами, а во втором функциональном режиме при полностью перекрытых потоках в трубопроводах, составляющих первую функциональную группу и соединяющих куб первой ректификационной колонны с емкостью для высокооктанового продукта, аппарат водной экстракции с другими аппаратами и возможно в трубопроводе подачи спирта(ов) в реакционный узел, и неперекрытых остальных трубопроводах, подают в реакционный узел в качестве или в составе сырья значительные количества изобутена и/или н-бутенов и/или пропена без подачи значительного количества спирта(ов) C₁-C₂ и выводят в виде кубового потока второй ректификационной колонны высокооктановый углеводородный продукт, содержащий преимущественно димеры изобутена, и/или димеры и содимеры бутенов, и/или димеры, содимеры и тримеры пропена.

Как вариант предлагается способ, в котором при использовании трубопроводов в первом функциональном режиме в качестве спирта подают метанол и в виде кубового потока первой ректификационной колонны выводят высокооктановый продукт, содержащий преимущественно метил-трет-бутиловый эфир.

Как вариант предлагается способ, в котором при использовании трубопроводов во втором функциональном режиме в реакционный узел вводят воду и/или спирт(ы) C₁-C₄, и/или эфир(ы), содержащий(е) как минимум один третичный или вторичный углеводородный радикал, и указанное(ые) кислородсодержащее(ие) вещество(а) возможно рециркулирует(ют) по трубопроводу, соединяющему сборник дистиллята второй ректификационной колонны с входом в реакционный узел.

Как вариант предлагается способ, в котором при использовании трубопроводов в первом функциональном режиме спирт(ы) подают в количестве, на 10-90% меньшем эквимолекулярного количества по отношению к превращаемому(ым) алкену(ам), и в качестве высокооктанового продукта из куба первой ректификационной колонны выводят смесь, содержащую алкил-трет-алкиловый(е) эфир(ы), димеры и возможно содимеры, и тримеры алкенов.

Как вариант предлагается способ, в котором при использовании трубопроводов во втором функциональном режиме в реакционный узел вводят углеводороды с нормальной температурой кипения выше 27^oС, предпочтительно алканы, которые возможно отгоняют от высокооктанового продукта во второй ректификационной колонне и рециркулируют в реакционный узел.

Термин "соединены трубопроводом(ами)" не обязательно понимается как прямое соединение одной трубой. Предполагается, что на пути трубопровода(ов) могут быть установлены емкости, насосы или иные устройства, не изменяющие существенно составы потоков, передаваемых из одного из соединенных аппаратов в другой соединенный аппарат.

Под устройствами, способными полностью перекрывать трубопроводы (потоки в трубопроводах), в настоящем изобретении понимаются, вентили и/или клапаны, и/или задвижки, и/или любые другие устройства, способные выполнять указанную функцию.

В качестве реакционного узла и составляющих его реакторов могут быть использованы различные варианты при условии обеспечения необходимого времени контакта и достаточного теплосъема. При этом теплосъем может осуществляться путем теплопередачи через охлаждаемые трубки, путем рециркуляции на вход в реактор охлаждаемого потока части реакционной массы, путем испарения части реакционной массы с возможной рециркуляцией на вход в реактор конденсата испаренного потока, путем проведения реакций в последовательных реакторах с ограничением времени пребывания и охлаждением потоков между реакторами, либо другие подходящие способы теплосъема или их комбинации.

На фиг. 1 приведена схема многофункциональной установки. Применяются следующие обозначения: Р - реакционный узел К-1 и К-2 - ректификационные колонны О - аппарат водной отмывки С-1 и С-2 - сборник дистиллята колонн К-1 и К-2 F - емкость исходной углеводородной смеси С - емкость исходного(ых) спирта(ов) и/или воды Е-1 - емкость для высокооктанового продукта Е-2 - емкость для непрореагировавших углеводородов теплообменники, подводящие теплоту
теплообменники, отводящие теплоту
устройство, способное полностью перекрывать поток в трубопроводе
перекачивающие насосы.

Линиями 1-18, соединяющими аппараты, обозначены трубопроводы. Назначение указанных линий в каждом из функциональных режимов дано ниже, при описании фиг. 2 и 3.

На фиг. 1 (и далее на фиг. 2 и 3) показаны лишь те перекрывающие устройства наличие которых обязательно. Наличие аппаратов, обозначенных элементами и , является предпочтительным, но не обязательным.

С целью упрощения рисунка реакционный узел условно обозначен в виде элемента где линия со стрелкой указывает на необходимость теплосъема в реакционном узле. При этом реакционный узел может включать один или несколько реакторов, работающих последовательно или параллельно.

Помимо указанных аппаратов установка может включать дополнительные емкости, теплообменники и насосы, наличие которых не противоречит сути изобретения, изложенного в формуле изобретения.

На фиг. 2 показано использование установки в варианте получения высокооктанового(ых) эфира(ов) (первый функциональный режим).

Устройства находящиеся в состоянии полного перекрытия потока, обозначены знаком "З" ("закрыто"), устройства находящиеся в неперекрывающем поток (полностью или частично открытом) состоянии, обозначены знаком "О" ("открыто"). При почти полном перекрытии трубопровода (по линии 2) использовано обозначение "ПЗ" ("почти закрыто").

Исходная углеводородная смесь по линии 1, спирт(ы) по линии 2 и рециркулируемый поток по линии 18 поступают в реакционный узел Р (предпочтительно по общей линии 3). Предпочтительно перед поступлением в Р осуществляют подогрев смеси в теплообменнике.

Реакционная смесь из узла Р по линии 4 поступает в ректификационную колонну К-1. Из куба колонны К-1 выводят продукт, который по линии 5 направляют в емкость Е-1.

Сверху колонны К-1 выводят паровой поток по линии 7, который конденсируется и поступает в сборник дистиллята С-1. Из сборника дистиллята часть его по линии 8 возвращают в качестве флегмы в колонну К-1, а другую часть дистиллята по линии 10 направляют в аппарат водной отмывки О. По линии 15 в аппарат О подают воду.

Из аппарата О по линии 11 выводят поток отмытых непрореагировавших углеводородов, направляемый в емкость Е-2. По линии 12 из аппарата О выводят водный раствор спирта(ов), который далее по линии 13 подают в ректификационную колонну К-2.

Из куба колонны К-2 выводят по линии 15 поток воды, которую подают в аппарат О. Часть воды может быть выведена из системы и заменена тем же количеством свежей воды.

Сверху колонны К-2 по линии 16 выводят паровой поток, содержащий преимущественно спирт(ы). Он конденсируется и поступает в сборник дистиллята С-2. Из С-2 часть дистиллята по линии 17 возвращают в качестве флегмы в колонну К-2, а другую часть направляют (предпочтительно насосом) по линии 18 в качестве рецикла в реакционный узел Р.

На фиг. 3 показано использование установки в вариантах получения высокооктановых углеводородных смесей, практически не содержащих эфиров (второй функциональный режим).

В отличие от фиг. 2, устройства которые на фиг. 2 были открытыми, на фиг. 3 полностью закрыты (на линии 2 устройство может быть почти закрыто), и наоборот, устройства которые на фиг. 2 были полностью закрыты, являются открытыми (пропускают потоки).

Исходная углеводородная смесь по линии 1, рециркулируемый поток по линии 18 и, возможно, очень небольшое количество воды и/или спирта по линии 2 поступают в реакционный узел Р (предпочтительно по общей линии 3). Предпочтительно перед поступлением в Р исходную смесь нагревают.

Реакционная смесь из узла Р по линии 4 поступает в ректификационную колонну К-1. Из куба колонны К-1 по линии 6 (а также по линии 13) поток направляют в ректификационную колонну К-2.

Сверху колонны К-1 выводят паровой поток по линии 7, который конденсируется и поступает в сборник дистиллята С-1. Из С-1 часть дистиллята по линии 8 возвращают в качестве флегмы в колонну К-1, а другую часть по линии 9 направляют в емкость непрореагировавших углеводородов Е-2.

Из куба колонны К-2 по линии 14 поток, содержащий углеводородные высокооктановые компоненты, направляют в емкость высокооктанового продукта Е-1.

Сверху колонны К-2 по линии 16 выводят паровой поток, включающий полярные компоненты, который конденсируется и поступает в сборник дистиллята С-2. Часть дистиллята из С-2 возвращают по линии 17 в качестве флегмы в колонну К-2, а другую часть рециркулируют по линии 18 (предпочтительно насосом) в реакционный узел Р.

На фиг. 4 показаны некоторые возможные варианты организации реакционного узла, обобщенно обозначенного на фиг. 1-3 символом
На фиг. 4А показано использование кожухотрубчатого реактора Р (подаваемый в межтрубное пространство и выводимый из него хладоагент обозначен ХА). Часть выводимого из реактора Р потока может быть рециркулирована на вход в Р по линии 4а, на которой установлен теплообменник (холодильник).

На фиг. 4Б показано использование адиабатического реактора Р. Часть выводимого из реактора Р потока по линии 4а направляют в холодильник и далее на вход в реактор Р.

На фиг. 4В показано использование реакционного узла, включающего кожухотрубчатый реактор Р-1, и последующий адиабатический реактор Р-2, в который поток из Р-1 подают по линии 3а. На ней может быть установлен холодильник.

На фиг. 4Г показано использование реакционного узла, включающего два последовательных адиабатических реактора Р-1 и Р-2. При этом часть потока, выводимого из Р-1, направляют в Р-2 по линии 3а, а другую часть рециркулируют на вход в Р-1 по линии 3а', на которой установлен холодильник.

Схемы, изображенные на фиг. 4В и 4Г, могут быть дополнены одним или несколькими последующими (по потоку 4) адиабатическими реакторами, между которыми осуществляют охлаждение потоков.

На фиг. 4Д показано использование схемы, в которой используют три или четыре последовательных адиабатических реактора Р-1, Р-2, Р-3 и возможно Р-4. Между реакторами осуществляют охлаждение потоков.

Предпочтительно удаление реакционной теплоты, выделяющейся в Р-1, осуществлять путем рециркуляции части выходящего из него потока по линии 3а'.

Установка и варианты получения различных высокооктановых продуктов на ней иллюстрируются примерами 1-11.

Приводимые фигуры и примеры не исчерпывают полностью возможных вариантов использования установки и получения различных высокооктановых продуктов. Возможно использование иных технических решений при соблюдении сути изобретения, изложенного в формуле изобретения.

ПРИМЕР 1.

Ниже в табл. 1 приводится характеристика основных аппаратов многофункциональной установки, соответствующей схемам на фиг. 1-3 и рассчитанной на переработку не менее 10 т/час углеводородной смеси, содержащей 45% основного углеводородного реагента (например 45% изобутена в изобутенсодержащей углеводородной смеси).

При этом для разделительных аппаратов (ректификационных колонн и аппарата водной отмывки углеводородов) дана характеристика, не зависящая существенно от варианта организации реакционного узла.

Для реакционного узла даны три варианта с различным числом и типом реакторов. Последовательно расположенные реакторы обозначены соответственно: Р-1, Р-2 и Р-3.

Обозначение типа реакторов: КТ - кожухотрубчатый, АД - адиабатический.

В варианте 3 осуществляется охлаждение потоков между реакторами.

ПРИМЕР 2.

На установке, работающей согласно фиг. 2 по варианту 1 с использованием одного кожухотрубчатого реактора (см. табл. 1 в примере 1), осуществляют получение метил-трет-амилового эфира (МТАЭ) из С5 фракции углеводородов, содержащей трет-пентены, и метанола.

В реакторе Р используют макропористый сульфокатионитный катализатор Амберлист-15, имеющий размер частиц 0,3-1,2 мм и статическую обменную емкость СОЕ = 4,7 мг/экв H⁺ /л. кат.

Температура в реакторе Р составляет 70-85^oС, конверсия трет-пентенов - 90%.

Жидкостная нагрузка по среднему внутреннему сечению реактора Р составляет 3,5 т/м² ч.

Максимальная паровая нагрузка в сечениях колонн составляет в колонне К-1 - 3,15 т/м² ч, К-2 - 2,2 т/м² ч.

Характеристика составов и массы важнейших потоков дана в табл. 2.

ПРИМЕР 3.

На установке, работающей согласно фиг. 2 по варианту 2 с использованием последовательно соединенных кожухотрубчатого Р-1 и адиабатического Р-2 реакторов (см. табл. 1 примера 1), осуществляют получение метил-трет-бутилового эфира (МТБЭ).

В реакторах используют макропористый сульфокатионитный катализатор Амберлист-15, имеющий размер частиц 0,3-1,2 мм и статическую обменную емкость СОЕ = 4,7 мг/экв Н⁺ /л. кат.

Температура в реакторе Р-1 - 70-85^oС, в реакторе Р-2 - 45-55^oС.

При этом достигают конверсию изобутена в реакторе Р-1 - 77%, суммарно по реакторам 94%.

Жидкостная нагрузка по среднему внутреннему сечению реактора Р-1 составляет - 15,8 т/м² ч, реактора Р-2 - 4,86 т/м² ч.

Максимальная паровая нагрузка в сечениях колонн составляет в колонне К-1 - 3,3 т/м² ч, К-2 - 1,3 т/м² ч.

Характеристика составов и массы важнейших потоков дана в табл. 3.

ПРИМЕР 4.

На установке, работающей согласно фиг. 2 по варианту 3 с использованием трех последовательно соединенных адиабатических реакторов Р-1, Р-2 и Р-3 (см. табл. 1 примера 1), осуществляют получение этил-трет-бутилового эфира (ЭТБЭ).

При этом удаляют реакционную теплоту реактора Р-1 путем рециркуляции охлаждаемого потока 3a' (фиг. 4Д).

В реакторах используют формованный макропористый сульфокатионитный катализатор КИФ, имеющий цилиндрические гранулы длиной 6 мм и диаметром 5 мм, и статическую обменную емкость СОЕ = 3,7 мг/экв H⁺/л. кат.

Температура в реакторе Р-1 - 60-70^oС, в реакторе Р-2 - 65-75^oС, в реакторе Р-3 - 40-47^oС.

При этом достигают конверсию изобутена после реактора Р-1 45%, после реактора Р-2 - 75%, суммарно по реакторам 88%.

Жидкостная нагрузка по среднему внутреннему сечению реактора Р-1 составляет 12,1 т/м² ч, реактора Р-2 - 6,8 т/м² ч, реактора Р-3 - 2,1 т/м² ч.

Максимальная паровая нагрузка в сечениях колонн составляет в колонне К-1 - 3,4 т/м² ч, К-2 - 1,2 т/м² ч.

Характеристика составов и массы важнейших потоков дана в табл. 4.

ПРИМЕР 5.

На установке, работающей согласно фиг. 3 по варианту 3 с использованием трех последовательно соединенных адиабатических реакторов Р-1, Р-2 и Р-3 (см. табл. 1 примера 1), осуществляют селективную димеризацию изобутена в изобутан-изобутеновой смеси.

При этом удаляют реакционную теплоту реактора Р-1 путем рециркуляции охлаждаемого потока 3a' (фиг. 4Д) на вход в Р-1.

В реакторах используют макропористый сульфокатионитный катализатор Амберлист-15, имеющий размер частиц 0,3-1,2 мм и статическую обменную емкость СОЕ = 4,7 мг/экв H⁺ /л. кат.

Температура в реакторе Р-1 - 70-85^oС, в реакторе Р-2 - 70-85^oС, в реакторе Р-3 - 70-80^oС.

При этом достигают конверсию изобутена после реактора Р-1 30%, после реактора Р-2 - 75%, суммарно по реакторам 92%.

Жидкостная нагрузка по среднему внутреннему сечению реактора Р-1 составляет 9,8 т/м² ч, реактора Р-2 - 5,5 т/м² ч, реактора Р-3 - 9,8 т/м² ч.

Максимальная паровая нагрузка в сечениях колонн составляет в колонне К-1 - 3,2 т/м² ч, К-2 - 3,2 т/м² ч.

Характеристика составов и массы важнейших потоков дана в табл. 5.

ПРИМЕР 6.

На установке, работающей согласно фиг. 2 с реакционным узлом по варианту 3, включающим три последовательно соединенных адиабатических реактора Р-1, Р-2 и Р-3 (см. табл. 1 примера 1), осуществляют получение смеси, содержащей МТБЭ и димеры изобутена.

При этом удаляют реакционную теплоту реактора Р-1 путем рециркуляции охлаждаемого потока 3a' (фиг. 4Д) на вход в Р-1.

В реакторах используют макропористый сульфокатионитный катализатор Амберлист-15, имеющий размер частиц 0,3-1,2 мм и статическую обменную емкость СОЕ = 4,7 мг/экв H⁺ /л. кат,
Температура в реакторе Р-1 - 70-80^oС, в реакторе Р-2 - 70-88^oС, в реакторе Р-3 - 70-80^oС.

При этом достигают конверсию изобутена после реактора Р-1 40%, после реактора Р-2 - 78%, суммарно по реакторам 92%.

Жидкостная нагрузка по среднему внутреннему сечению реактора Р-1 составляла 9,0 т/м² ч, реактора Р-2 - 5,1 т/м² ч, реактора Р-3 - 9,0 т/м² ч.

Максимальная паровая нагрузка в сечениях колонн составляла в колонне К-1 - 3,2 т/м² ч, К-2 - 0,75 т/м² ч.

Характеристика составов и массы важнейших потоков дана в табл. 6.

ПРИМЕР 7.

На установке, работающей согласно фиг. 3 с реакционным узлом по варианту 3 с тремя последовательно соединенными адиабатическими реакторами Р-1, Р-2 и Р-3 (см. табл. 1 примера 1), осуществляют селективную димеризацию изобутена в присутствии метанола и МТБЭ.

При этом удаляют реакционную теплоту реактора Р-1 путем рециркуляции охлаждаемого потока 3a' (фиг. 4Д) на вход в Р-1.

В реакторах используют макропористый сульфокатионитный катализатор Пуролайт СТ-275, имеющий размер частиц 0,4-1,3 мм и статическую обменную емкость СОЕ = 5,3 мг/экв Н⁺ /л. кат.

Температура в реакторе Р-1 - 70-82^oС, в реакторе Р-2 - 70-90^oС, в реакторе Р-3 - 70-85^oС.

При этом достигают конверсию изобутена после реактора Р-1 35%, после реактора Р-2 - 75%, суммарно по реакторам 92%.

Жидкостная нагрузка по среднему внутреннему сечению реактора Р-1 составляет 9,6 т/м² ч, реактора Р-2 - 5,4 т/м² ч, реактора Р-3 - 9,6 т/м² ч.

Максимальная паровая нагрузка в сечениях колонн составляет в колонне К-1 - 3,3 т/м² ч, К-2 - 7,2 т/м² ч.

Характеристика составов и массы важнейших потоков дана в табл. 7.

ПРИМЕР 8.

На установке, работающей согласно фиг. 3 по варианту 2 с использованием двух последовательно соединенных реакторов Р-1 и Р-2 (см. табл. 1 примера 1), осуществляют получение высокооктановой смеси, содержащей димеры и тримеры изобутена, а также содимеры изобутена и н-бутенов из углеводородной С₄-фракции каталитического крекинга. Между реакторами осуществляют охлаждение потока.

В реакторах используют макропористый сульфокатионитный катализатор Амберлист-15, имеющий размер частиц 0,3-1,2 мм и статическую обменную емкость СОЕ = 4,7 мг/экв H⁺ /л. кат.

Температура в реакторе Р-1 - 75-87^oС, в реакторе Р-2 - 75-85^oС.

При этом достигают конверсию изобутена после реактора Р-1 - 40%, после реактора Р-2 - 90%. Конверсия н-бутенов после реактора Р-2 составляет 12%.

Осуществляют рециркуляцию дистиллята колонны К-2 в питание колонны К-1.

Жидкостная нагрузка по среднему внутреннему сечению реактора Р-1 составляет 13,4 т/м² ч, реактора Р-2 - 4,1 т/м² ч.

Максимальная паровая нагрузка в сечениях колонн составляет в колонне К-1 - 3,7 т/м² ч, К-2 - 3,0 т/м² ч.

Характеристика составов и массы важнейших потоков дана в табл. 8.

ПРИМЕР 9.

На установке, работающей согласно фиг. 3 по варианту 1 с использованием кожухотрубчатого реактора Р (см. табл. 1 примера 1), осуществляют получение высокооктановой смеси, содержащей димеры, содимеры и тримеры пропена и бутенов.

В реакторе Р используют макропористый сульфокатионитный катализатор Амберлист-38, имеющий размер частиц 0,4-1,2 мм и статическую обменную емкость СОЕ = 5,3 мг/экв H⁺/л. кат.

Температура в реакторе Р - 80-95^oС.

При этом конверсия реагентов составляет: изобутена - 90%, н-бутенов -12%, пропена - 35%.

Жидкостная нагрузка по среднему внутреннему сечению реактора Р составляет 5,7 т/м² ч.

Максимальная паровая нагрузка в сечениях колонн составляет в колонне К-1 - 4,1 т/м² ч, К-2 - 3,3 т/м² ч.

Характеристика составов и массы важнейших потоков дана в табл. 9.

ПРИМЕР 10.

На установке, работающей согласно фиг. 3 по варианту 3 с использованием трех последовательно соединенных адиабатических реакторов Р-1, Р-2 и Р-3 (см. табл. 1 примера 1), осуществляют получение высокооктановой смеси, содержащей димеры и тримеры н-бутенов.

При этом удаляют реакционную теплоту реактора Р-1 путем рециркуляции охлаждаемого потока 3a' (фиг. 4Д) на вход в Р-1.

В реакторах используют макропористый сульфокатионитный катализатор Амберлист-38, имеющий размер частиц 0,4-1,2 мм и статическую обменную емкость СОЕ = 5,3 мг/экв Н⁺ /л. кат.

Температура в реакторе Р-1 - 105-125^oС, в реакторе Р-2 - 110-130^oС, в реакторе Р-3 - 115-130^oС.

При этом достигают конверсию н-бутенов после реактора Р-1 - 38%, после реактора Р-2 - 82%, суммарно по реакторам 95%.

Жидкостная нагрузка по среднему внутреннему сечению реактора Р-1 составляет 11,6 т/м² ч, реактора Р-2 -6,6 т/м² ч, реактора Р-3 -11,6 т/м² ч.

Максимальная паровая нагрузка в сечениях колонн составляет в колонне К-1 - 2,7 т/м² ч, К-2 - 3,2 т/м² ч.

Характеристика составов и массы важнейших потоков дана в табл. 10.

ПРИМЕР 11.

На установке, работающей согласно фиг. 3 по варианту 3 с использованием трех последовательно соединенных адиабатических реакторов Р-1, Р-2 и Р-3 (см. табл. 1 примера 1), осуществляют получение высокооктановой смеси, содержащей димеры и тримеры пропена.

При этом удаляют реакционную теплоту реактора Р-1 путем рециркуляции охлаждаемого потока 3a' (фиг. 4Д) на вход в Р-1.

В реакторах используют макропористый сульфокатионитный катализатор Амберлист-36, имеющий размер частиц 0,4-1,2 мм и статическую обменную емкость СОЕ = 5,4 мг/экв H⁺ /л. кат.

Для снижения давления в реакторах и вывода реакционного тепла используют разбавление инертным компонентом - изопентаном, который рециркулируют на вход в реактор Р-1 в составе дистиллята колонны К-2. Вводят изопентан в количестве, компенсирующем его потери.

Температура в реакторе Р-1 - 90-115^oС, в реакторе Р-2 - 95-120^oС, в реакторе Р-3 - 95-110^oС.

При этом достигают конверсию пропена после реактора Р-1 - 40%, после реактора Р-2 - 82%, суммарно по реакторам 94%.

Жидкостная нагрузка по среднему внутреннему сечению реактора Р-1 составляла 7,9 т/м² ч, реактора Р-2 - 4,5 т/м² ч, реактора Р-3 - 7,9 т/м² ч.

Максимальная паровая нагрузка в сечениях колонн составляла в колонне К-1- 2,6 т/м² ч, К-2- 7,4 т/м² ч.

Характеристика составов и массы важнейших потоков дана в табл. 11.

Формула изобретения

1. Многофункциональная установка, пригодная для получения высокооктановых продуктов в виде алкил-трет-алкиловых эфиров или в виде высокооктановых углеводородных смесей, содержащих преимущественно димеры и/или содимеры алкенов, или в виде смесей алкил-трет-алкиловых эфиров с димерами, и/или содимерами, и/или тримерами алкенов, из смесей, содержащих алкены, включающая как минимум реакционный узел, имеющий один или несколько реакторов с кислым ионитным катализатором, две ректификационные колонны, снабженные кипятильниками, дефлегматорами и сборниками дистиллята, узел водной экстракции, емкости для углеводородного и спиртового сырья, высокооктанового продукта, непрореагировавших углеводородов, а также насосное и возможно другое теплообменное и емкостное оборудование, в которой трубопроводами, могущими не иметь устройств, способных их полностью перекрывать, соединены емкость углеводородного сырья с реакционным узлом, реакционный узел со средней частью первой ректификационной колонны, сборник дистиллята каждой из ректификационных колонн с ее верхней частью и сборник дистиллята второй ректификационной колонны с входом в реакционный узел или одну из сырьевых емкостей, и обязательно установлены устройства, способные полностью перекрывать потоки на трубопроводах, составляющих первую функциональную группу и соединяющих емкость спиртового сырья с реакционным узлом, куб первой ректификационной колонны с емкостью для высокооктанового продукта, сборник дистиллята первой ректификационной колонны с узлом водной экстракции, узел водной экстракции с емкостью для непрореагировавших углеводородов и средней частью второй ректификационной колонны, куб второй ректификационной колонны с узлом водной экстракции, и на трубопроводах, составляющих вторую функциональную группу и соединяющих куб первой ректификационной колонны со средней частью второй ректификационной колонны, сборник дистиллята первой ректификационной колонны с емкостью для непрореагировавших углеводородов и куб второй ректификационной колонны с емкостью для высокооктанового продукта, причем для получения алкил-трет-алкиловых эфиров или их смесей с высокооктановыми углеводородами полностью перекрываются трубопроводы второй функциональной группы, а для получения углеводородных высокооктановых смесей полностью перекрываются трубопроводы первой функциональной группы, возможно за исключением трубопровода, соединяющего емкость спиртового сырья с реакционным узлом.

2. Установка по п. 1, в которой реакционный узел включает один или несколько последовательных прямоточных жидкофазных реакторов.

3. Установка по п. 1, в которой реакционный узел включает теплообменные устройства для удаления реакционной теплоты непосредственно из реактора(ов) и/или из реакционных потоков между реакторами.

4. Установка по п. 1, в которой реакционный узел снабжен насосом, холодильником и трубопроводами, позволяющими рециркулировать охлажденную часть реакционной массы на вход в реакционный узел.

5. Установка по п. 1, в которой узел водной экстракции включает противоточный колонный экстрактор, нижняя часть которого соединена вводящим трубопроводом со сборником дистиллята первой ректификационной колонны и выводящим трубопроводом со средней частью второй ректификационной колонны и верхняя часть которого соединена вводящим трубопроводом с кубом второй ректификационной колонны и выводящим трубопроводом с емкостью для непрореагировавших углеводородов.

6. Способ получения высокооктановых продуктов из смесей, содержащих алкены, с использованием кислого ионитного катализатора, проводимый в установке, обладающей многофункциональными возможностями альтернативно производить алкил-трет-алкиловые эфиры, или высокооктановые углеводородные смеси, или смеси алкил-трет-алкиловых эфиров и высокооктановых углеводородов, включающей как минимум реакционный узел, две ректификационные колонны, узел водной экстракции, а также емкостное, теплообменное и насосное оборудование, согласно которому в первом функциональном режиме при полностью перекрытых потоках в трубопроводах, составляющих вторую функциональную группу и соединяющую куб первой ректификационной колонны со средней частью второй ректификационной колонны, сборник дистиллята первой ректификационной колонны с емкостью для непрореагировавших углеводородов и куб второй ректификационной колонны с емкостью для высокооктанового продукта, и неперекрытых полностью остальных трубопроводах, подают в реакционный узел в качестве или в составе сырья значительные количества изоалкена(ов) и спирта(ов) С₁-С₂ и выводят в виде кубового потока первой ректификационной колонны высокооктановый продукт, содержащий преимущественно алкил-трет-алкиловый(е) эфир(ы) или его (их) смеси с высокооктановыми углеводородами, а во втором функциональном режиме при полностью перекрытых потоках в трубопроводах, составляющих первую функциональную группу и соединяющих куб первой ректификационной колонны с емкостью для высокооктанового продукта, аппарат водной экстракции с другими аппаратами и возможно в трубопроводе подачи спирта(ов) в реакционный узел, и неперекрытых остальных трубопроводах, подают в реакционный узел в качестве или в составе сырья значительные количества изобутена, и/или н-бутенов, и/или пропена без подачи значительного количества спирта(ов) С₁-С₂ и выводят в виде кубового потока второй ректификационной колонны высокооктановый углеводородный продукт, содержащий преимущественно димеры изобутена, и/или димеры и содимеры бутенов, и/или димеры, содимеры и тримеры пропена.

7. Способ по п. 6, в котором при использовании трубопроводов в первом функциональном режиме в качестве спирта подают метанол и в виде кубового потока первой ректификационной колонны выводят высокооктановый продукт, содержащий преимущественно метил-трет-бутиловый эфир.

8. Способ по п. 6, в котором при использовании трубопроводов во втором функциональном режиме в реакционный узел вводят воду, и/или спирт(ы) С₁-С₄, и/или эфир(ы), содержащий(е) как минимум один третичный или вторичный углеводородный радикал, и указанное(ые) кислородсодержащее(ие) вещество(а) возможно рециркулирует(ют) по трубопроводу, соединяющему сборник дистиллята второй ректификационной колонны с входом в реакционный узел.

9. Способ по п. 6, в котором при использовании трубопроводов в первом функциональном режиме спирт(ы) подают в количестве, на 10-90% меньшем эквимолекулярного количества по отношению к превращаемому(ым) алкену(ам), и в качестве высокооктанового продукта из куба первой ректификационной колонны выводят смесь, содержащую алкил-трет-алкиловый(е) эфир(ы), димеры, и, возможно, содимеры, и тримеры алкенов.

10. Способ по п. 6, в котором при использовании трубопроводов во втором функциональном режиме в реакционный узел вводят углеводороды с нормальной температурой кипения выше 27^oС, предпочтительно алканы, которые, возможно, отгоняют от высокооктанового продукта во второй ректификационной колонне и рециркулируют в реакционный узел.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10, Рисунок 11, Рисунок 12, Рисунок 13, Рисунок 14, Рисунок 15