[发明专利]改造硫酸烷基化单元用于离子液体催化烷基化方法

说明书

技术领域

本发明涉及改造硫酸烷基化单元用于离子液体催化烷基化方法。

背景

浓硫酸（H₂SO₄）在工业方法例如烯烃和异链烷烃烷基化中广泛用作催化剂。然而，在工业方法装置中使用H₂SO₄有严重缺陷。浓H₂SO₄如果吸入是相当危险的，与皮肤或眼睛接触的情况下是非常危险的且被IARC和OSHA认作是经证实的人类致癌物。

在烷基化方法中，通过产生酸溶性油H₂SO₄被不断稀释，使得大量体积的废酸的排放和再加工成为必要以恢复催化活性。这种再加工通常通过在单独的加工厂中燃烧和浓缩该酸来进行。在许多情况下，所述废酸必须通过油罐卡车或轨道车厢运送到所述加工厂，从而产生了由于公路和铁路事故造成的潜在的公共暴露危险。

然而，开发更安全、替代性的代替硫酸的催化剂的努力遇到了严峻的挑战。氢氟酸（HF）可以用作替代物，尽管HF比H₂SO₄对人类存在更大的危害。此外，固体烷基化催化剂已被证明由于快速结垢和失活难以商业化。

图1A是示意性地表示出根据现有技术的传统的H₂SO₄烷基化单元10的框图。H₂SO₄烷基化单元10可包括烃进料线13、H₂SO₄烷基化反应器14、连接到H₂SO₄反应器14的用于将酸/烃混合物分离成烃相和酸相的酸沉降器16。所述酸相可再循环到H₂SO₄反应器14中。烷基化单元10还可包括酸洗容器18、碱性水洗容器20、分馏单元22、产物处理单元24和外部冷冻单元26。外部冷冻单元26使用传统的冷冻剂，如氟利昂或丙烷，用于冷却反应器14。分馏单元22，其包含多个蒸馏塔或分馏塔，分馏所述烃相以提供一种或多种供产品处理单元24处理的产品。在一些情况下，传统的烷基化单元可包括进料处理单元12用于处理到反应器14中的所述烃原料。

图1B是示意性地表示出也根据现有技术的传统的H₂SO₄烷基化单元10’的框图。烷基化单元10’可包括烃进料线13、H₂SO₄烷基化反应器14、酸沉降器16、酸洗容器18、碱性水洗容器20、分馏单元22和产物处理单元24，基本上如参考图1A中所描述的。与图1A中的单元10相比，烷基化单元10’包括使用来自所述烷基化反应器的流出物作为冷冻剂的流出物冷冻单元26’。

授予Peterson等人的美国专利号5284990中公开了将HF烷基化单元转变为硫酸烷基化单元的方法。出于所有目的，将所述‘990专利的公开内容通过引用作为整体并入到本文中。

在烷基化方法中对于替代性的催化体系来代替传统的H₂SO₄和HF催化剂的探索已被学术和工业机构的不同的团队研究。到目前为止，还没有施行该方法的可行的替代性催化剂被商业化。

最近在用金属卤化物离子液体催化剂作为HF和H₂SO₄催化剂的替代物方面有相当大的兴趣。作为例子，在授予Timken等人的美国专利号7432408中公开了离子液体催化的异链烷烃与烯烃的烷基化。此外，授予Elomari等人的美国专利号7572943公开了离子液体催化的烯烃的低聚反应和所得到的低聚物与异链烷烃的烷基化来生成烷基化的烯烃低聚物。

PCT公布号WO2011/015664中公开了将H₂SO₄或HF烷基化单元改进为离子液体烷基化单元的方法，其中提供一个或多个旋流分离器单元来促进离子液体与烃的分离。

刘等人（石油天然气杂志（2006）104卷，40期）描述了翻新H₂SO₄烷基化单元用于混合离子液体催化烷基化，这通过改造所述沉降器的内部构件以强化所述混合离子液体与烷基化物汽油的分离且通过提供缓冲罐来实现，其中所述混合离子液体从缓冲罐中再循环到（连续搅拌釜式）反应器中。

需要将现有的、传统的H₂SO₄烷基化单元有效地且成本有效地转变成适合离子液体催化烷基化方法的离子液体烷基化系统。