способ алкилирования парафинов

Формула изобретения

1. Способ алкилирования изобутана С₄ олефином или С₄ олефином и по меньшей мере одним из С₃ или С₅ олефином, включающий:

(a) подачу изобутана, изопентана и С₄ олефина или С₄ олефина и по меньшей мере одного из С₃ или С₅ олефина в первую систему алкилирования, где часть изобутана реагирует с частью олефина с получением выходящего потока, включающего разбавленный поток алкилата, содержащего непрореагировавшие компоненты, включая изопентан и изобутан;

(b) подачу выходящего потока из первой системы алкилирования в дебутанизатор, где С₄ и по меньшей мере часть изопентана удаляют в качестве первых дистиллятов, и первый продукт алкилирования удаляют в качестве первых кубовых остатков;

(c) подачу первых дистиллятов и потока, содержащего изобутан, во вторую систему алкилирования, в которой изобутан реагирует с С₄ олефинами в указанных первых дистиллятах с образованием второго продукта алкилирования.

2. Способ по п.1, в котором указанный олефин включает ПКК С₄ поток, содержащий нормальный бутен, изобутен, нормальный бутан и изобутан.

3. Способ по п.1, дополнительно включающий подачу четвертого потока, содержащего изобутан во вторую систему алкилирования.

4. Способ по п.1, дополнительно включающий:

(f) подачу второго потока алкилата в зону деизобутанизации, где изобутан удаляют в качестве вторых дистиллятов, алкилат удаляют в качестве вторых кубовых остатков и нормальный бутан удаляют в качестве побочного потока.

5. Способ по п.1, дополнительно включающий подачу по меньшей мере одного из ПКК С₃ и ПКК С₅ потоков в первую систему алкилирования.

6. Способ по п.1, где изопентан в первых дистиллятах составляет меньше, чем приблизительно 0,25 вес.%.

7. Способ по п.1, где первая и вторая системы алкилирования включают катализатор на основе серной кислоты для взаимодействия изоолефина с олефином.

8. Способ алкилирования изобутана С₄ и С₅ олефинами, включающий стадии:

(a) подача изобутана, изопентана и С₅ олефинов в первую зону алкилирования, в которой часть изобутана реагирует с С₅ олефинами для получения первого потока алкилирования, содержащего первый алкилат, непрореагировавшие С₅ компоненты, включая изопентан, и непрореагировавший изобутан;

(b) подача указанного первого алкилата в зону дебутанизации, в которой первый алкилат отделяют в качестве первых кубовых остатков от первых дистиллятов, содержащих непрореагировавший изобутан и по меньшей мере часть непрореагировавших С₅ компонентов, включая изопентан;

(c) подача первых дистиллятов и потока, содержащего С₄ олефины, во вторую зону алкилирования, в которой изобутан реагирует с С₄ олефинами для получения второго потока алкилата, содержащего второй алкилат и непрореагировавший изобутан,

(d) подача потока второго алкилата в зону деизобутанизации, в которой второй алкилат отделяют в качестве вторых кубовых остатков от дистиллятов, содержащих непрореагировавший изобутан.

9. Способ по п.8, в котором любой нормальный бутан, содержащийся в указанном потоке изобутана, проходит через указанные первые и вторые зоны алкилирования и удаляют в качестве побочного потока из указанной зоны деизобутанизации.

10. Способ по п.8, в котором свежий изобутан подают в указанную вторую зону алкилирования.

11. Способ по п.8, в котором часть указанных первых дистиллятов рециркулируют в указанную первую зону алкилирования.

12. Способ по п.8, где изопентан в первых дистиллятах составляет меньше, чем приблизительно 0,25 вес.%.

13. Способ по п.8, где первая и вторая системы алкилирования включают катализатор на основе серной кислоты для взаимодействия изоолефина с олефином.

14. Способ алкилирования изобутана С₃, С₄ и С₅ олефинами, включающий стадии:

(a) подача первого потока, содержащего изобутан в первую и вторую зону алкилирования;

(b) подача второго потока, содержащего пропилен, в первую зону алкилирования, в которой пропилен реагирует с частью изобутана с получением потока алкилата, содержащего первый алкилат и непрореагировавший изобутан;

(c) подача третьего потока, содержащего С ₅ олефины, где по меньшей мере один из первого и третьего потоков содержит изопентан, во вторую зону алкилирования, в которой С₅ олефины реагируют с изобутаном для получения второго потока алкилата, содержащего второй алкилат, непрореагировавшие С₅ компоненты, включая изопентан, и непрореагировавший изобутан;

(d) подача первого и второго алкилата в зону дебутанизации, в которой первый и второй алкилаты отделяют в качестве первых кубовых остатков от непрореагировавшего пропилена, непрореагировавшего изобутана и по меньшей мере части непрореагировавших С₅ компонентов, включая изопентан, в качестве первых дистиллятов;

(e) подача первых дистиллятов и четвертого потока, содержащего С₄ олефины в третью зону алкилирования, в которой С₄ олефины реагируют с частью непрореагировавшего изобутана в первых дистиллятах с получением третьего потока алкилата, содержащего третий алкилат и непрореагировавший изобутан;

(f) подача третьего потока алкилата в зону деизобутанизации, в которой третий алкилат отделяют в качестве вторых кубовых остатков от непрореагировавшего изобутана в качестве вторых дистиллятов.

15. Способ по п.14, в котором любой нормальный бутан, содержащийся в указанном потоке изобутана, пропускают через указанные первую, вторую и третью зоны алкилирования и удаляют в качестве побочного потока из указанной зоны деизобутанизации.

16. Способ по п.14, в котором изобутан, содержащийся в пределах указанных вторых дистиллятов, рециркулируют в указанные первую и вторую зоны алкилирования.

17. Способ по п.14, где изопентан в первых дистиллятах составляет меньше, чем приблизительно 0,25 вес.%.

18. Способ по п.14, где первая и вторая системы алкилирования включают катализатор на основе серной кислоты для взаимодействия изоолефина с олефином.

19. Способ алкилирования изобутана С₄ олефином или С₄ олефином и по меньшей мере одним из С₃ или С₅ олефином, включающий:

(а) подачу первого потока, содержащего ПКК углеводородный поток, включающий С ₄ олефин или С₄ олефин и по меньшей мере один из С₃ или С₅ олефина, в реактор олигомеризации, где по меньшей мере часть олефинов реагирует друг с другом для получения выходящего потока, содержащего олигомеры олефинов;

(b) фракционную дистилляцию выходящего потока реактора олигомеризации, где непрореагировавшие С₄ олефины и более легкие вещества отделяют в качестве первых дистиллятов от С₅ и более тяжелых олигомеров в качестве первых кубовых остатков;

(c) подачу первых кубовых остатков и второго потока, содержащего изобутан, в первую систему алкилирования, где часть изобутана реагирует с частью олигомеров олефинов с получением выходящего потока, включающего разбавленный поток алкилата;

(d) подачу выходящего потока из первой системы алкилирования в дебутанизатор, где С₄ удаляют в качестве вторых дистиллятов, и первый продукт алкилирования удаляют в качестве вторых кубовых остатков;

(e) подачу первых дистиллятов и вторых дистиллятов во вторую систему алкилирования, в которой изобутан реагирует с С₄ олефинами в указанных первых дистиллятах и указанных вторых дистиллятах с образованием второго продукта алкилирования.

20. Способ по п.19, в котором указанный первый поток включает ПКК С₄ поток, содержащий нормальный бутен, изобутен, нормальный бутан и изобутан.

21. Способ по п.19, дополнительно включающий подачу третьего потока, содержащего изобутан, во вторую систему алкилирования.

22. Способ по п.19, дополнительно включающий

(f) подачу второго потока алкилирования в зону деизобутанизации, в которой изобутан удаляют в качестве третьих дистиллятов, алкилат удаляют в качестве третьих кубовых остатков и нормальный бутан удаляют в качестве побочного потока.

23. Способ по п.19, дополнительно включающий подачу по меньшей мере одного из ПКК С₃ и ПКК С₅ потоков в первую систему алкилирования.

24. Способ алкилирования изобутана бутенами, содержащимися в ПКК С₄ потоке, включающий стадии:

(a) подача первого потока, включающего ПКК С₄ поток, содержащий нормальные бутены и изобутены, в реакцию олигомеризации, в которой изобутены реагируют друг с другом с получением выходящего потока, содержащего С₅ и выше олигомеры и нормальные бутены;

(b) фракционная дистилляция выходящего потока из реакции олигомеризации, в которой С₄ и более легкое вещество отделяют в качестве первых дистиллятов от С₅ и более тяжелого вещества в качестве первых кубовых остатков;

(c) подача первых кубовых остатков и изобутана в первую зону алкилирования для получения первого потока алкилата, содержащего алкилат и непрореагировавшие С ₄;

(d) подача первого потока алкилата в зону дебутанизации, в которой непрореагировавшие С₄ удаляют в качестве вторых дистиллятов и продукт алкилирования удаляют в качестве вторых кубовых остатков;

(e) подача первых дистиллятов и изобутана во вторую зону алкилирования, в которой олефины в первых дистиллятах реагируют с изобутаном для получения второго потока алкилата, содержащего алкилат, непрореагировавший изобутан и непрореагировавший нормальный бутан;

(f) подача второго потока алкилата в зону деизобутанизации, в которой изобутан удаляют в качестве третьих дистиллятов, алкилат удаляют в качестве третьих кубовых остатков и нормальный бутан удаляют в качестве побочного потока.

25. Способ по п.24, в котором изобутан подают в качестве второго потока в реакцию олигомеризации.

26. Способ по п.25, в котором третьи дистилляты объединяют с указанным вторым потоком и подают в реакцию олигомеризации.

27. Способ по п.24, в котором диены, содержащиеся в пределах указанного выходящего потока, гидрогенизируют одновременно с фракционной дистилляцией в слое гидрогенизирующего катализатора с водородом.

28. Способ по п.24, в котором свежий изобутан подают в указанную вторую зону алкилирования.

29. Способ по п.24, дополнительно включающий подачу вторых дистиллятов во вторую зону алкилирования.

30. Способ алкилирования изобутана С₄ и С₅ олефинами, включающий стадии:

(a) подача потока, содержащего С₅ олефины в реактор олигомеризации, где олефины реагируют друг с другом для получения выходящего потока, содержащего С ₅ и более тяжелые олигомеры;

(b) подача по меньшей мере части выходящего потока реактора олигомеризации и изобутана в первую зону алкилирования, в которой часть изобутана реагирует с С₅ олигомерами для получения первого потока алкилирования, содержащего первый алкилат и непрореагировавший изобутан;

(c) подача указанного первого алкилата в зону дебутанизации, в которой первый алкилат отделяют в качестве первых кубовых остатков от первых дистиллятов, содержащих непрореагировавший изобутан;

(d) подача первых дистиллятов и потока, содержащего С ₄ олефины, во вторую зону алкилирования, в которой изобутан реагирует с С₄ олефинами для получения второго потока алкилата, содержащего второй алкилат и непрореагировавший изобутан;

(e) подача потока второго алкилата во вторую зону дебутанизации, в которой второй алкилат отделяют в качестве вторых кубовых остатков от вторых дистиллятов, содержащих непрореагировавший изобутан.

31. Способ по п.30, в котором любой нормальный бутан, содержащийся в указанном потоке изобутана, проходит через указанные первые и вторые зоны алкилирования и удаляют в качестве побочного потока из указанной зоны деизобутанизации.

32. Способ по п.30, в котором указанные первые кубовые остатки, содержащие указанный первый алкилат, подают во фракционную дистилляцию, в которой первый алкилат отделяют в третий и четвертый алкилат.

33. Способ по п.30, в котором свежий изобутан подают в указанную вторую зону алкилирования.

34. Способ по п.30, в котором часть указанных первых дистиллятов рециркулируют в указанную первую зону алкилирования.

35. Способ по п.30, дополнительно включающий подачу потока, содержащего С₃ олефины, в по меньшей мере одну из первой и второй зон алкилирования.

36. Способ алкилирования изобутана С₃, С₄ и С₅ олефинами, включающий стадии:

(a) подача первого потока, содержащего С₄ олефины, в реактор олигомеризации, в котором олефины реагируют друг с другом для получения выходящего потока, содержащего олигомеры;

(b) подача изобутана и второго потока, содержащего по меньшей мере один из пропилена и изопентенов, в первую зону алкилирования, в которой пропилен, изопентены или оба реагируют с частью изобутана с получением потока алкилата, содержащего первый алкилат и непрореагировавший изобутан;

(c) подача первого алкилата в зону дебутанизации, в которой первый алкилат отделяют в качестве первых кубовых остатков от непрореагировавшего пропилена и непрореагировавшего изобутана в качестве первых дистиллятов;

(d) подача первых дистиллятов и по меньшей мере части выходящего потока реактора олигомеризации во вторую зону алкилирования, в которой олигомеры реагируют с частью непрореагировавшего изобутана в первых дистиллятах с получением второго потока алкилата, содержащего второй алкилат и непрореагировавший изобутан;

(е) подача второго потока алкилата в зону деизобутанизации, в которой второй алкилат отделяют в качестве вторых кубовых остатков от непрореагировавшего изобутана в качестве вторых дистиллятов.

37. Способ по п.36, в котором любой нормальный бутан, содержащийся в указанном потоке изобутана, пропускают через указанные первую, вторую и третью зоны алкилирования и удаляют в качестве побочного потока из указанной зоны деизобутанизации.

38. Способ по п.36, в котором изобутан, содержащийся в пределах указанных вторых дистиллятов, рециркулируют в указанные первую и вторую зоны алкилирования.

39. Способ по п.36, дополнительно включающий олигомеризацию по меньшей мере одного из С₃ и С₅ олефинов перед подачей в первую зону алкилирования.

Описание изобретения к патенту

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к алкилированию парафинового углеводородного исходного сырья, в котором олефин реагирует с изобутаном с получением продукта алкилирования. Более подробно изобретение относится к способу, в котором промежуточный дебутанизатор используют между двумя системами алкилирования для обеспечения первого продукта алкилирования и концентрированного потока изобутана для использования во второй системе алкилирования. Способ устраняет потребность во втором дебутанизаторе.

юдСоответствующая информация

Алкилирование представляет собой реакцию парафина, обычно изопарафинов, с олефином в присутствии сильной кислоты, которая производит парафины, например, с более высоким октановым числом, чем у исходных веществ, и которые кипят в диапазоне температур кипения бензина. При очистке нефти реакция обычно представляет собой реакцию от C₃ до C₅ олефина с изобутаном.

При очистке алкилирования наиболее широко используют катализаторы на основе фтористоводородной или серной кислоты. Для алкилирования, катализируемого серной кислотой, способы при низких температурах или с холодной кислотой являются предпочтительными, потому что побочные реакции минимизированы. В традиционном способе реакцию проводят в реакторе, где углеводородные реагенты диспергированы в непрерывной кислотной фазе. Ввиду того факта, что способ холодной кислоты продолжает быть способом выбора, различные предложения были сделаны для улучшения и расширения реакции и, в некоторой степени, уменьшения нежелательных эффектов.

Сущность изобретения

Вкратце настоящее изобретение представляет собой способ алкилирования, который использует временный дебутанизатор или десорбер, по меньшей мере, между двумя или более системами алкилирования, предпочтительно способ алкилирования изобутана с олефином, включающий первую и вторую системы алкилирования, в которых поток из первой системы алкилирования подают в дебутанизатор для получения дистиллята и первого продукта алкилирования и в которых дистиллят подают во вторую систему алкилирования. Выгоды от капиталовложения и выгоды от потребления энергии, предоставляемые новой схемой обработки, проистекают из возможности наличия или создания преимущественно свободного от н-бутана исходного сырья, которое используют в первой системе алкилирования или установке. Это позволяет значительно увеличить получение продуктов алкилирования без обычного расхода дополнительной емкости деизобутанизатора, в то время как все еще поддерживая получение высококачественных продуктов алкилирования моторного топлива. Также способ предоставляет специалистам-нефтепереработчикам новую возможность для модернизации существующего оборудования для использования в расширении их способности алкилирования мощностями.

Представлены две общих схемы способа. Первая общая схема способа включает использование двух систем алкилирования и требует реактор олигомеризации и меньшую дистилляционную или отгонную колонну для разделения C₄ от более тяжелых C₅₊ веществ. Первый выбранный вариант может позволить существенное повторное использование оборудования, предварительно используемого для получения МТБЭ (метил-третбутиловый эфир). Вторая главная схема позволяет обработку или C₃, или C₅ в первой системе алкилирования с временным дебутанизатором и обработку C₄ во второй системе алкилирования с деизобутанизатором. Существуют некоторые изменения в двух общих схемах способа, особенно для случаев, где желательно алкилирование C₃ через C₅ олефин, содержащий исходное сырье.

Ключом к решению вопроса в настоящей заявке, способным освободить от потребности в дополнительной емкости деизобутанизатора, является получение потока сырьевого газа олефина почти свободного от н-бутана, который можно использовать в течение промежуточной стадии алкилирования. Он устраняет большинство н-бутана в этой промежуточной стадии алкилирования, которая, в свою очередь, устраняет потребность в дополнительной стадии разделения на фракции изобутан/н-бутан (деизобутанизатор).

В одном варианте осуществления способ алкилирования изобутана олефином включает:

(a) подачу первого потока, содержащего изобутан, и второго потока, содержащего олефин, предпочтительно ПКК C₄ поток, содержащий нормальный бутен, изобутен, нормальный бутан и изобутан; или смесь: C₄ и C₅ олефины; C₃ и C₄ олефины; или C₃, C₄ и C₅ олефины, в первую систему алкилирования, где часть изобутана реагирует с частью олефина с образованием потока, содержащего алкилат;

(b) подачу выходящего потока из первой системы алкилирования в дебутанизатор, где C₄ удаляют в качестве дистиллятов и первый продукт алкилирования удаляют в качестве первых кубовых остатков;

(c) подачу первых дистиллятов и третьего потока, содержащего изобутан, во вторую систему алкилирования, где изобутан реагирует с C ₄ олефинами в указанных первых дистиллятах для образования второго продукта алкилирования.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Фиг. 1 представляет собой упрощенную технологическую схему основного способа C₄ олигомеризации-алкилирования.

Фиг. 2 представляет собой упрощенную технологическую схему алкилирования изобутана C₄ и C₅ олефинами.

Фиг. 3 представляет собой упрощенную технологическую схему алкилирования изобутана C₃, C₄ и C₅ олефинами.

Фиг. 4 представляет собой графическую зависимость качества алкилирования как функцию подачи изопентана.

Фиг. 5 представляет собой графическую зависимость выхода изопентана как функцию подачи изопентана.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Как здесь определено, индивидуальная система алкилирования включает все необходимое оборудование для получения разбавленного потока алкилата из потока, содержащего олефин, и потока обогащенного изобутана. Рассмотрены способы алкилирования с использованием катализатора на основе серной кислоты, фтороводородной кислоты и твердокислотного катализатора. Такие системы хорошо известны в данной области техники.

Используемые здесь потоки исходного олефина могут быть обработаны водой для удаления диенов до входа на стадию алкилирования. Удаление бутадиенов и пентадиенов представляет собой важный элемент в увеличении жизни катализатора в процессе алкилирования. Для способов, которые включают реакторы олигомеризации для обеспечения очищенного продукта олигомера, может быть включена стадия гидроочистки (используя реакционную дистилляцию) в дистилляционной колонне, используемой для получения потока олигомера. Для подачи в реакторы олигомеризации требуется удаление основных соединений для поддержания жизни катализатора. Для потоков, содержащих бутилен, это может включать использование колонны промывной воды для удаления нитрилов. Катализаторы, используемые в реакторах олигомеризации, могут быть кислыми смолами, такими как Amberlyst 15, или схожими смолами на основе олеума и могут включать катализаторы на основе фосфорной кислоты, такие известные в промышленности, как SPA (твердая фосфорная кислота) катализаторы.

Алкилирование исходным сырьем С₄ олефина

В этом случае способ получения исходного сырья олефина высокой чистоты из С₄ сырья, прошедшего каталитический крекинг в псевдоожиженном слое (ПКК), состоит в стадии олигомеризации, которая характеризуется как способ алкилирования изобутана бутенами, содержащимися в потоке ПКК С₄, включающий стадии:

(а) подача первого потока, включающего поток ПКК С₄, содержащий нормальные бутены и изобутены, в реакцию олигомеризации, в которой изобутены реагируют друг с другом с получением выходящего потока, содержащего C₅ и выше олигомеры и нормальные бутены;

(b) частично дистилляция выходящего потока из реакции олигомеризации, в которой C ₄ и более легкое вещество отделяют в качестве первых дистиллятов от C₅ и более тяжелого вещества в качестве первых кубовых остатков;

(c) подача первых кубовых остатков и изобутана в первую зону алкилирования для получения потока первого алкилата, содержащего алкилат и непрореагировавший C ₄;

(d) подача первого потока алкилата в зону дебутанизации, в которой непрореагировавший C₄ удаляют в качестве вторых дистиллятов и продукты алкилирования удаляют в качестве вторых кубовых остатков;

(e) подача первых дистиллятов и изобутана во вторую зону алкилирования, в которой олефины в первых дистиллятах реагируют с изобутаном для получения второго потока алкилата, содержащего алкилат, непрореагировавший изобутан и непрореагировавший нормальный бутан;

(f) подача второго потока алкилата в зону деизобутанизации, в которой изобутан удаляют в качестве третьих дистиллятов, алкилат удаляют в качестве третьих кубовых остатков и нормальный бутан удаляют в качестве побочного потока.

Необязательно третьи дистилляты могут быть объединены с дополнительным изобутаном и совместно подводимым указанным первым потоком в качестве подачи в реакцию олигомеризации; и/или необязательно установка для фракционирования для отделения C₄ от олигомеров содержит слой гидрогенизирующего катализатора и водород подают в установку для фракционирования таким образом, что диены, содержащиеся в пределах указанного выходящего потока, гидрогенизируют одновременно с отделением. Свежий изобутан могут подавать в указанную вторую зону алкилирования.

Фиг. 1 иллюстрирует полный способ, поскольку она относится к алкилированию ПКК C₄ потока изобутаном. Как показано, изобутан входит в способ через поток 101 и ПКК C₄ входит в способ через поток 102. ПКК C₄ обрабатывают до стадии, чтобы удалить любые каталитические яды олигомеризации. Типично это может быть достигнуто при использовании колонны промывной воды (не показано). Добавочный изобутан, используемый для получения алкилата, входит в поток 101 с высокой чистотой, то есть >85 об.%. Если такой поток не доступен, поток, содержащий более разбавленный парафиновый изобутан, может быть введен в деизобутанизатор 23 для разделения на фракции (не показано). Поток полного объединенного добавочного изобутана, полученный через комбинацию потоков 102 и 101, изображают как поток 104. Поток 104, поток обогащенного изобутана, затем разделяют на два потока 105 и 106. Поток 105 подают на второй реактор алкилирования, как обозначено ниже. Поток 106 смешивают с ПКК C₄ потоком. Причина смешивания потока 106 с ПКК C₄ исходным потоком состоит в использовании в качестве теплопоглотителя, чтобы обрабатывать часть тепла реакции в течение стадии олигомеризации. Для охлаждаемых водой реакторов олигомеризации это необязательно требуется и таким образом является необязательное.

ПКК C₄ в потоке 102 и необязательный поток, обогащенный изобутаном, в потоке 106 объединяют как поток 107, который подают в реактор олигомеризации 18, содержащий слой 12 из катализатора олигомеризации. Изобутен в ПКК C₄ потоке олигомеризуют в реакторе 18 для образования прежде всего диизобутиленов и триизобутиленов наряду с некоторыми содимерами, покидающими C₄ разбавленный обогащенный нормальными бутенами. Поток из реактора 18 в потоке 108, включающем смешанный C₄ и олигомеры, подают в дистилляционную колонну 19, в которой олигомеры отделяют от непрореагировавшего C₄. Если желательно, слой 22 из гидрогенизирующего катализатора могут использовать в комбинации с подачей водорода через поток 115, чтобы одновременно обеспечить удаление диенов из потока C₄. Удаление диенов помогает нижней установке алкилирования, поскольку присутствие диена увеличивает потребление катализатора установкой алкилирования. C₄ (нормальный бутен и изобутан) удаляют в качестве дистиллятов, конденсируют и удаляют через поток 109, которые позже подают в первую систему алкилирования 22. Непрореагировавший водород удаляют через поток 124.

Кубовые остатки олигомеров из реактивной дистилляционной колонки 19 выходят в потоке 110 и смешиваются с потоком, обогащенным изобутаном 105, для образования смешанного потока подачи продуктов алкилирования 111, который подают в систему второго алкилирования 20, в которой часть изобутана реагирует с олефинами в потоке 111 для получения продукта алкилирования. Поток из системы алкилирования 20 выходит в качестве потока 112 и содержит значительный изобутан наряду с более тяжелыми продуктами алкилирования в пределах от C₅-C₁₆. Поток 112 отправляют в отгонную или дистилляционную колонну 21, в которой C₄ удаляют, поскольку дистилляты и продукты алкилирования #2, удаляют в качестве потока 114. C₄ удаляют, поскольку дистилляты через поток 113 конденсируют и объединяют с потоками 109 и 125 с образованием смешанного потока 127, который подают в первую установку алкилирования 24 для получения алкилата реакцией с олефинами (бутенами) в потоке 109.

Поток из системы алкилирования 22 удаляют в потоке 116 и подают в традиционный деизобутанизатор, где продукт алкилирования удаляют в кубовых остатках в потоке 117. Нормальный бутан удаляют в побочном потоке 126 и изобутан удаляют в качестве дистиллятов как поток 103, который рециркулируют в способе.

Весь смысл способа состоит в том, чтобы получить алкилат более высокого качества в установке и предотвратить потребность в дополнительной емкости деизобутанизатора, которая является значительно большой ректификационной колонной, требующей значительного потребления энергии для разделения. Вместо этого для установок, имеющих более чем одна система алкилирования, потребность в дополнительной емкости деизобутанизатора преодолевают добавлением (a) реактора олигомеризации 18, (b) ректификационной колонны 19 для отделения олигомеров от непрореагировавшего C ₄ и (c) ректификационной колонны 21 для отделения продукта алкилирования из системы второго алкилирования 20. Компромиссное соотношение в пересчете (перечисление трех новых частей оборудования) является ценным в том, что части замещения являются небольшими по размеру. Например, необходимые стадии дистилляции для ректификационных колонн 19 и 21 могут насчитывать меньше, чем восемь стадий каждая, тогда как дополнительная колонна деизобутанизатора будет, вероятно, требовать 50-80 стадий. Это может значительно уменьшить общую стоимость оборудования, поскольку меньше общей стали требуется для получения того же самого количества алкилатов моторного топлива. Способ могут применять с любым типом способа алкилирования, твердокислотное алкилирование, HF алкилирование, сернокислотное алкилирование и их комбинации.

Алкилирование смешанным С ₄/C₅ олефиновым исходным сырьем

Где C₄ и C₅ потоки сырья алкилируют, подход поэтапной системы алкилирования могут использовать, который является подобным подходу, который показан на Фиг. 1, который характеризуют как способ алкилирования изобутана, C ₄ и C₅ олефинами, включающий стадии:

(a) подача изобутана и потока, содержащего C₅ олефины, в зону первого алкилирования, в которой часть изобутана реагирует с C₅ олефинами для получения первого потока алкилата, содержащего первый алкилат и непрореагировавший изобутан;

(b) подача указанного первого алкилата в зону дебутанизации, в которой первый алкилат отделяют в качестве первых кубовых остатков от первых дистиллятов, содержащих непрореагировавший изобутан;

(c) подача первых дистиллятов и потока, содержащего С₄ олефины, во вторую зону алкилирования, в которой изобутан реагирует с С₄ олефинами для получения второго потока алкилата, содержащего второй алкилат и непрореагировавший изобутан,

(d) подача второго потока алкилата в зону деизобутанизации, в которой второй алкилат отделяют в качестве вторых кубовых остатков от дистиллятов, содержащих непрореагировавший изобутан. Предпочтительно, любой нормальный бутан, содержащийся в указанном потоке изобутана, проходит через указанные первую и вторую системы алкилирования и удаляют в качестве побочного потока из указанного деизобутанизатора. Свежий изобутан могут подавать в указанную вторую систему алкилирования для восполнения его, который потребляется как часть реакции и часть указанных первых дистиллятов может быть рециркулирована в указанную первую систему алкилирования.

Обращаясь теперь к Фиг. 2, сырье алкилирования, состоящее из ПКК C₅ со следовыми количествами н-бутана (<1 об.%), могут использовать там, где временный дебутанизатор 250 используют между двумя системами алкилирования 230 и 240, которые обрабатывают C₅ и C₄ соответственно. Предполагается, что фактическое разделение C₄ и C₅ олефинов (не показано) происходит вверх по течению Фиг.2. C₅ сырье посылают в первую систему алкилирования 230 через поток 201. Сырье смешивают с объединенным добавочным изобутаном из потока 209 и дистиллятами из деизобутанизатора в потоке 215 прежде, чем подавать в первую систему 230 в качестве потока 202.

Первую систему алкилирования 230 используют для получения потока разбавленного алкилата 204, содержащего значительную часть изобутана в качестве первичного компонента. Выходящий поток в потоке 204 посылают в дебутанизатор 250, который производит поток алкилата кубовых остатков 205. Дебутанизатор 250 может быть десорбером или полной дистилляционной колонной, требующей флегмы. Дебутанизатор используют вместо традиционного деизобутанизатора для уменьшения требования стадий дистилляции и потенциально количества флегмы и соответственной энергии. Различие здесь состоит в том, что, поскольку требования далеко уменьшены в операции деизобутанизации, маленьким количествам изопентана, находящимся в дистилляте дебутанизатора, позволяют входить во вторую систему алкилирования 240. Эти незначительные количества имеют очень незначительный эффект на качество общего алкилата, полученного в системе алкилирования 240. Подробности эффекта изложены ниже.

Получающийся поток дистиллята 206 (содержащий прежде всего изобутан, незначительное количество н-бутана, небольшое количество изопентана и, возможно, содержащий следовое количество 2,4-диметилгексана и 2,2,4-триметилпентана) подают или наряду с ПКК C₄, или наряду с МТБЭ рафинатом (содержащий смешанные бутилены) в потоке 207 во вторую систему алкилирования 240, где им позволяют реагировать для получения потока разбавленного продукта алкилирования 208, в котором первичный компонент выходящего потока представляет собой изобутан. Поток 208 затем посылают в традиционный деизобутанизатор 260 для разделения, в котором дистиллят, обогащенный изобутаном, удаляют в качестве потока 215 и рециркулируют в систему алкилирования. Продукт алкилирования удаляют в качестве кубового остатка как поток 210. Поток, обогащенный нормальным бутаном, представляет собой удаленный поток 212.

Существенное изменение отношений изобутана к олефину в двух системах алкилирования и существенная изменчивость между алкилированием C₄ олефинами и алкилированием C ₅ олефинами может быть достигнута, используя поточные линии 211 и 212. Поскольку каждый желает получить больше алкилата из C₄ олефинов, поточную линию 212 используют. Для получения больше алкилата из C₅ олефинов, поточную линию 211 используют. Использование этих поточных линий возникает из требования системы алкилирования управлять в пределах определенного объемного отношения изобутана к олефину, изменяющегося от такого низкого, как 4:1, к такому высокому, как 15:1. Поскольку количества получения алкилатов из индивидуального сырья С₄ и C₅ изменяются (то есть полные объемы C₄ и C₅ олефинов изменяются), потребность в более высоких объемах изобутана для различных систем алкилирования становится необходимой.

В некоторой степени, подобно использованию поточных линий 211 и 212, может быть сделана модификация способа, показанного на Фиг. 1, которая добавляет дополнительный поток, обогащенный изобутаном 125, который служит байпасом вокруг секции олигомеризации (реактор 18 и колонна 19). Он позволяет лучшее использование энергии, поскольку он уменьшает эксплуатацию дистилляционной колонны 19. Включение байпаса 125 зависит от общего отношения изобутана к олефину, желательного в системах алкилирования, и выходные требования (температура, давление, число фаз) устанавливают для реактора олигомеризации 18, как обсуждено ранее.

Способность получить два отдельных продукта алкилирования из потока 205 может быть желательна. Продукт алкилирования в потоке 205 может фракционироваться в колонне 270. Продукт алкилирования в потоке дистиллята 213 содержит более высокий октан и упругость паров по Рейду (УПР), чем в потоке кубового остатка 214. Для определенных областей использование C₅ исходного сырья становится необходимым шагом для получения предварительных продуктов алкилирования, удовлетворяющих определениям УПР.

Алкилирование смешанным С₃/C₄ олефиновым исходным сырьем

Для С₃ олефинового исходного сырья может использоваться та же самая технологическая схема способа, как на Фиг.2. В ней С₃ олефин занял бы место C₅ олефинового сырья. Пропан в C₃ сырье был бы взят в депропанизатор (не показано), находящийся в первой системе алкилирования 230.

Алкилирование смешанным С₃/C₄ /C₅ олефиновым исходным сырьем

Комбинации основного способа, показанного на Фиг.1 и 2, могут использовать для алкилирования диапазона C₃-C ₄, C₄-C₅ и C₃-C₅ потоками, содержащими олефин. Фиг.3 обеспечивает одну основную возможность выбора, используя единственный дебутанизатор 340 для алкилирования выходящего потока, исходящего от C₃ и C₅ олефинового сырья, которое имеет только незначительное количество нормального бутана в них. C₃ поток олефина 301 подают в систему алкилирования 320, в то время как поток C₅ олефина 301 подают во вторую систему алкилирования 330. Добавочный изобутан подают как поток 303 и рециркулированный изобутан из деизобутанизатора 360 добавляют как поток 314 для создания объединенного потока изобутана 304. Изобутан обеспечивают в первую систему алкилирования 320 в потоке 306 и во вторую систему алкилирования 330 в потоке 305. Как отмечено, оба выходящие потоки 308 и 309 подают в единственный дебутанизатор 340 с дистиллятом в потоке 310, который подают в третью систему алкилирования 340, которая использует ПКК C₄ из потока 307 для алкилирования нормальных бутенов в потоке 310. Поток алкилата кубового остатка берут из колонны дебутанизатора 340 как поток 311 и деизобутанизатора 360 как поток 312.

По этим линиям более усложненные схемы способа могут быть получены. Например, C₄ и C₅ ПКК потоки сырья могут быть олигомеризованы отдельно. Это придало бы больше гибкости при том, как алкилировать потоками олефина, которые содержат только следовые количества нормального бутана. Кроме того, стадия олигомеризации C₅ потока может быть удалена, причем ПКК C₅ поток подают непосредственно в систему алкилирования и затем в операцию дебутанизации. Наконец, единственную установку олигомеризации могут использовать и для C₄, и для C₅.

Способ алкилирования изобутана C₃, C₄ и C₅ олефинами характеризуют как включающий стадии:

(a) подача первого потока, содержащего изобутан, в первую и вторую зону алкилирования;

(b) подача второго потока, содержащего пропилен, в первую зону алкилирования, в которой пропилен реагирует с частью изобутана для получения потока алкилата, содержащего первый алкилат и непрореагировавший изобутан;

(c) подача третьего потока, содержащего C₅ олефины, во вторую зону алкилирования, в которой C₅ олефины реагируют с изобутаном для получения второго потока алкилата, содержащего второй алкилат и непрореагировавший изобутан;

(d) подача первого и второго алкилата в зону дебутанизации, в которой первый и второй алкилат отделяют в качестве первых кубовых остатков от непрореагировавшего пропилена и непрореагировавший изобутан в качестве первых дистиллятов;

(e) подача первых дистиллятов и четвертого потока, содержащего C₄ олефины в третью зону алкилирования, в которой C₄ олефины реагируют с частью непрореагировавшего изобутана в первых дистиллятах для получения третьего потока алкилата, содержащего третий алкилат и непрореагировавший изобутан;

(f) подача третьего потока алкилата в зону деизобутанизации, в которой третий алкилат отделяют в качестве вторых кубовых остатков от непрореагировавшего изобутана в качестве вторых дистиллятов. Предпочтительно, любой нормальный бутан, содержащийся в указанном потоке изобутана, проходит через указанные первую, вторую и третью систему алкилирования и удаляют в качестве побочного потока из указанного деизобутанизатора, и изобутан, содержащийся в пределах указанных вторых дистиллятов, рециркулируют к указанной первой и второй системе алкилирования.

С точки зрения дистилляции изобретение является основным. Сокращение определения дистиллята, чтобы включить незначительное количество C₅ веществ, ослабляет общие требования проекта по сравнению с традиционным деизобутанизатором, позволяя существенное уменьшение в стадиях дистилляционной колонны и необязательно некоторое сокращение диаметра колонны и конденсирующей способности. Использование временного дебутанизатора между двумя установками алкилирования для уменьшения потребности в дополнительной емкости деизобутанизатора вместимости при увеличении C₄ МТБЭ рафината операции алкилирования до полной ПКК C₄ операции, C₄ операции алкилирования в C₃ и C₄ операцию, C₄ операции в C₄ и C₅ операцию или C₄ операции в C₃/C₄/C ₅ операцию не было прежде описано в данной области техники. В конце некоторое количество емкости деизобутанизатора требуется для всей технологической схемы способа алкилирования так, чтобы следовым количествам нормального бутана, найденного в различных сырьевых потоках (добавочный изобутан, олефиновое сырье и т.д.), не позволяют увеличиваться в системе. Изобретение уменьшает общее требование деизобутанизатора, необходимое по сравнению с традиционным использованием многочисленных деизобутанизаторов, как обозначено в патенте США № 5648586.

Фундаментальные вычисления могут быть сделаны для сравнения традиционного увеличения, используя два деизобутанизатора для C₄ и C₅ алкилирования (см. патент США № 5648586) в отношении увеличения, также раскрытого здесь как Фиг. 2. Эти два случая могут быть сравнены простыми вычислениями дистилляции для выходящего потока из системы алкилирования, которая производит разбавленный поток алкилата. Типичный разбавленный поток алкилата используют для сравнения новой схемы в отношении традиционной схемы для C₅ олефинового сырья, содержащего изопентан и н-пентан. Разбавленная композиция продукта алкилирования, как получено из ПКК C₅ сырья, и рециркуляция потока изобутана, и разбавленный продукт алкилирования, полученный из алкилирования C₃ олефинового сырья и изобутиленового сырья, представлено в Таблице I.

Информацию, представленную Kranz & Albright, "Alkylation of Isobutane with Pentenes Using Sulfuric Acid as a Catalyst: Chemistry and Reaction Mechanisms". Ind. Chem. Res. 1992, 31, pp 475-481, использовали в качестве основы для случаев C₃ и изобутилен (изоC₄ =). Несмотря на то что изобутилен присутствует здесь, он представляет основание, используемое для представления случая диизобутилена, показанного на Фиг.1. Из US2004/017901 известно, что из-за состояния деполимеризации диизобутилена олигомеры изобутилена действуют, по существу, как изобутилен на основании веса в системе алкилирования.

Таблица I
Потоки разбавленного алкилата из олефинового сырья
Компонент, вес фракция	С5 Алки поток	С3 Алки поток	изоС4 Алки поток
Пропан	0,004	0,004	0,004
изоС 4	0,589	0,530	0,536
нС 4	0,062	0,056	0,056
изоС 5	0,109	0,012	0,032
нС 5	0,014	0,000	0,000
C 6	0,033	0,016	0,023
C 7	0,006	0,276	0,023
ТМП	0,044	0,048	0,218
ДМГ	0,009	0,008	0,034
C9	0,084	0,005	0,023
C 10	0,018	0,036	0,017
C 11	0,005	0,008	0,031
C 12	0,021	0,002	0,038

В Таблице II представлены результаты сравнения между настоящей операцией временного дебутанизатора и типичной известного уровня техники операции деизобутанизации для трех основных случаев сырья: C ₅=, C₃= и изоC₄=. Основанием для этих случаев было получение продуктов алкилирования, имеющих меньше чем 5 фунт/дюйм² максимума УПР. Давление дистиллята было установлено 100 фунт/дюйм² и общая разработка была выбрана, чтобы быть коэффициентом 1,2 раза минимальным требованию флегмы. Сырье в колонны вводили в качестве жидкости при 100°F.

Для каждого случая сырья два временных варианта перечислены, каждый имеет различный контроль изопентана, допущенный в дистилляте. «Временный» десорбер обеспечивает самую низкую энергию и созданный вариант, чтобы получить минимальный случай УПР 5 фунт/дюйм² и, таким образом, позволяет переменному количеству изопентана (присутствующего в потоке) выходить в дистилляте. Случай «временного» дебутанизатора использует максимум определения дистиллята изопентана 0,25% веса и ограничивает C ₄ в продукте алкилирования для получения минимума 5 фунт/дюйм ² УПР. Это также требует связанного более высокого количества нагрузки и числа стадий, отвечающего этим спецификациям по сравнению со случаем десорбера.

В некоторой степени «временные» случаи обеспечивают диапазон операций, в которой операция временного дебутанизатора может быть сконфигурирована для каждого сырья, данного в Таблице I, поскольку варианты изменений композиции сырья, конечно, существуют. Главным образом, Таблица II обеспечивает хорошее представление возможных вариантов и таким образом основание для выбора соответствующего способа для такой технологической схемы для C₅, C₃ и изобутиленового сырья.

В соответствии с требуемым числом стадий дистилляции нет никакого сравнения между традиционными требованиями деизобутанизации и «временными» операциями числа стадий алкилирования. Число стадий для всех временных случаев происходит всегда меньше из-за ключевых компонентов, выбранных для разделения. Требования энергии для «временных» случаев с присутствием операции дебутанизации обычно требуют немного более высокую нагрузку по сравнению с традиционными хорошо разработанными случаями деизобутанизации и с немного более низкими нагрузками, требуемыми для случаев десорбера. Таблица III обеспечивает список, сравнивающий относительное требуемое число стадий и относительную энергию, требуемую для различных «временных» вариантов, сравнивающих традиционный дебутанизатор, временный десорбер и временный дебутанизатор.

Таблица III
С5= случай сырья	Относительный режим работы	Относительное число стадий
Деизобутанизатор	1,00	1,00
Временный C 4 десорбер	0,88	0,12
Временный дебутанизатор	1,20	0,42
С 3= случай сырья
Деизобутанизатор	1,00	1,00
Временный C 4 десорбер	0,85	0,12
Временный дебутанизатор	1,04	0,33
iС 4=случай сырья
Деизобутанизатор	1,00	1,00
Временный C 4 десорбер	0,84	0,12
Временный дебутанизатор	1,15	0,37

Исходя из требования энергии и числа стадий случай десорбера всегда является предпочтительным при выборе между традиционным деизобутанизатором и временным дебутанизатором, ставшим ясным выбором оптимального соотношения между энергией и нагрузкой и, таким образом, эксплуатационной стоимости против первоначального рассмотрения капитальных затрат. Существенное различие состоит в том, что временные разработки позволяют некоторое введение изопентана во вторичную систему алкилирования.

Было обнаружено, что добавление изопентана в систему алкилирования, используя ПКК C₄ сырье, может вызвать уменьшенный продукт октана, если должным образом неконтролируемое. Поскольку изопентан ограничен числом таким низким, как 0,25% вес., различие в октановых числах между сырьем с и без изопентана становится неизмеримым из-за доступной точности обычных октановых тестов. Это позволяет лучшее сравнение вариантов традиционного деизобутанизатора с временным дебутанизатором на почти эквивалентных условиях за исключением того, что временный случай обеспечивает получение продукта алкилирования, продукта, удовлетворяющего требованиям УПР.

Ожидается, что (1) с использованием более низкого давления пара, доступного для нагревания, (2) использование доступных потоков способов для нагревания сырья, и (3) новая установка, соответствующая вариантам, которые позволяют из-за уменьшенных требований числа стадий, вероятный выбор для специалиста-нефтепереработчика между операцией временного дебутанизатора и традиционного деизобутанизатора будет выбор временного дебутанизатора как средства увеличить их общую емкость алкилирования. В случае C₃ олефинового сырья, как показано в Таблице III, временные варианты являются ясно выгодными, со случаем десорбера, имеющим 12% числа стадий, 85% энергии и только 0,73% вес. изопентана в дистилляте из-за ограниченного выхода изопентана в первой системе алкилирования.

Для сделанного сравнения случай деизобутанизатора не включает общую нагрузку, требуемую для получения продукта алкилирования, тогда как для всех временных случаев, кроме случая дебутанизатора C5=, объединенная обеспеченная нагрузка позволяет получение продукта алкилирования. Для C₅= случая сырье содержит так много изопентана, что поток кубового остатка дебутанизатора требует использования депентанизатора для удовлетворения алкилирования требованиям УПР. Таким образом, дополнительное оборудование требуется для этого случая. Это также верно для случая традиционного деизобутанизатора.

Эффект изопентана на вторичную систему алкилирования

Как указано выше, фундаментальный эффект изопентана на качество продукта должен быть определен количественно. Это было достигнуто выполнением эксперимента, в котором смесь изобутана и изопентана совместно подавалась с ПКК C₄ олефином для получения объединенного продукта алкилирования. Результаты показаны на Фиг. 4 и 5. Как показано на Фиг.4, увеличенный изопентан в сырье вызывает снижение в качестве алкилата, как измерено истинно (исследованный + моторный октан)/2 число, как получено при постоянной объемной скорости олефина, общее отношение изопарафин/олефин, температура и энергия смешивания. Сравнивая дистиллят в диапазоне приблизительно 8% изоC₅ в смеси изоC₅-изоC ₄ со смесью без изоC₅, замечено только небольшое снижение в качестве, между 0,2-0,3 октанового числа. В пределах этого диапазона такие эффекты на качество являются небольшими по сравнению с эффектами на качество, связанными с полной операцией системы алкилирования (OSV, I:O и т.д.). Также может быть обнаружено из Фиг.5, что причина сокращения октана до и (до некоторой степени) сверх 8% обусловлена скорее растворением алкилата изопентаном, а не любым значительным превращением изопентана в течение способа алкилирования. Это небольшое снижение в качестве также компенсировано в схеме, показанной здесь, потому что изопентан, который переносят в следующую стадию алкилирования (возможно сокращение общего октана второго продукта алкилирования), может, следовательно, обеспечить более низкий УПР и более высокое качество продукта алкилирования в первой стадии алкилирования в зависимости от основы смешивающих свойств алкилата.

Особенное обнаружение в течение измерения эффекта изопентана на качество продукта (Фиг. 4) состоит в том, что общего потребления изопентана (используя ПКК C₄ сырье) не происходит до тех пор, пока изоC₅/(изоC₅+изоC₄) весовое отношение находится до 8% веса. Действительно, вопреки диапазону условий, перечисленных в более ранних исследованиях (Патент США № 5583275), было обнаружено, что серная кислота катализировала алкилирование (проводимое при низких температурах от 25-35°F с силами кислоты между 92-98% вес.), введение изопентана в алкилат очень уменьшается по отношению к изобутану, таким образом, предотвращая общее потребление в условиях сырья. Было обнаружено и построено на графике на Фиг.4, что изоC₅/(изоC₅+изоC ₄) отношение <0,1 предусматривает чистый выход или общее получение изопентана при использовании ПКК C₄ сырья, которое является непосредственно противоположным раскрытому в патенте США № 5583275.