СПОСОБ РЕГЕНЕРАЦИИ ОТРАБОТАННОГО КАТАЛИЗАТОРА НА ОСНОВЕ ФТОРИРОВАННОЙ СУЛЬФОКИСЛОТЫ ДЛЯ АЛКИЛИРОВАНИЯ УГЛЕВОДОРОДОВ Российский патент 1998 года по МПК B01J27/32 C07C2/62 

Изобретение относится к каталитическим процессам алкилирования алифатических углеводородов, в частности к способу регенерации отработанного катализатора на основе фторированной сульфокислоты для алкилирования углеводородов.

Известен способ регенерации отработанного катализатора на основе фторированной сульфокислоты для алкилирования углеводородов в неподвижном слое, включающий стадии отделения отработанного кислотного катализатора от продуктов алкилирования путем промывки водой, перегонки кислотного катализатора примерно при температуре 215^oC, смешивания продукта перегонки с концентрированной серной кислотой и отделения кислотного катализатора в обезвоженной форме от серной кислоты путем перегонки примерно при температуре 167^oC (см., например, патент EP N 0433954 Al, МКИ: C 07 C 2/62, 1991 г.).

Недостаток известного способа заключается в том, что образующийся при алкилировании в неподвижном слое смолистый остаток подают на обезвреживание, т. е. не обрабатывают для извлечения из него отработанной фторированной сульфокислоты, представляющей собой относительно дорогостоящий катализатор.

Задачей изобретения является повышение экономии алкилирования углеводородов на кислотном катализаторе путем обеспечения регенерации отработанной фторированной сульфокислоты из смолистого остатка, образующегося при алкилировании в неподвижном слое.

Данная задача достигается предлагаемым способом регенерации отработанного катализатора на основе фторированной сульфокислоты для алкилирования углеводородов в неподвижном слое, включающим стадии перегонки, смешивания с являющейся донором протонов серной кислотой, и отделения кислотного катализатора от смеси, за счет того, что смешивание осуществляют перед перегонкой, при этом смешиванию с серной кислотой подвергают смолистый остаток, образующийся при алкилировании, и перегонку осуществляют путем отгонки кислотного катализатора в газообразной форме из полученной смеси в присутствии инертного носителя при температуре 30 - 70^oC и давлении 0,1 - 0,3 мм рт.ст. с последующим отделением кислотного катализатора от инертного носителя.

Отделение можно осуществлять известными приемами, например, путем разделения фаз, конденсации, перегонки, адсорбции.

В основе изобретения лежит предположение о том, что фторированная сульфокислота в смолистом остатке связана с основными компонентами, состоящими главным образом из диеновых групп, таких, как, например, циклопентадиены, образующиеся в результате побочных реакций при алкилировании алифатических углеводородов. При обработке смолистого остатка серной кислотой кислота конкурирует с фторированной сульфокислотой за основные компоненты смолистого остатка. Количества серной кислоты, добавляемой к смолистому остатку, составляют обычно 1 - 100 моль-эквивалентов на моль фторированной сульфокислоты в смолистом остатке. Фторированные сульфокислоты представляют собой очень сильные кислоты, что обеспечивает равновесие между свободной фторированной сульфокислотой и солями кислоты с основными компонентами в смолистом остатке.

Равновесие может изменяться в пользу образования свободной фторированной сульфокислоты, если свободную кислоту непрерывно удаляют из смеси смолистого остатка и кислоты путем вышеупомянутой перегонки в присутствии инертного носителя, что обеспечивает непрерывное удаление высвободившейся фторированной сульфокислоты из смеси.

Подходящими носителями являются соединения, которые инертны в отношении компонентов и кислот, имеющихся в смеси, и имеют точку кипения ниже точки кипения серной кислоты при выбранных параметрах температуры и давления перегонки. Наиболее предпочтительными носителями являются алифатические углеводороды с 10 - 14 атомами углерода.

Присутствие воды в смолистом остатке приводит к ухудшению эффективности регенерации фторированной сульфокислоты из-за основности воды. Для того, чтобы получить удовлетворительные результаты регенерации сульфокислоты, необходимо удалить воду из смолистого остатка. Это обеспечивается в предлагаемом способе добавкой олеума, т. е. дымящей серной кислоты, содержащей, предпочтительно, 2 - 35 вес.% трехокиси серы, который in situ удаляет воду взаимодействием трехокиси серы с водой с получением серной кислоты.

Во время осуществления способа в крупных масштабах, перегонку смеси смолистого остатка и кислоты осуществляют в отгонной колонне, оснащенной клапанными тарелками или насадками. Смесь смолистого остатка и серной кислоты непрерывно подают в верхнюю часть колонны и удаляют ее в нижней части у днища. Инертный носитель подают в нижнюю часть колонны и в газообразной форме движется в верхнюю часть колонны противотоком смеси смолистого остатка и серной кислоты. Протекая через колонну, носитель вступает в интенсивный контакт со смесью, при этом свободную фторированную сульфокислоту, находящуюся в газообразной фазе в условиях перегонки, отделяют от смеси смолистого остатка и серной кислоты при помощи паров инертного носителя. Отгоняемую фторированную сульфокислоту отводят из верхней части колонны вместе с парами носителя. Фторированную сульфокислоту в конце любым известным приемом отделяют от инертного носителя.

Изобретение поясняется следующими примерами:
Пример 1. 25 мл смолистого остатка, получаемого в результате алкилирования изобутана имеющего плотность 1,20 г/мл и содержащего 53,6 г трифторметансульфокислоты/г и 2,02 г воды/г, смешивают с 25 мл 100%-ной серной кислоты в колбе емкостью 100 мл. К полученной смеси смолистого остатка и серной кислоты добавляют 25 мл додекана. Затем смесь подвергают вакуумной перегонке путем нагревания на водяной бане. Первую фракцию отгоняют от смеси при температуре 30 - 60^oC и давлении 0,1 - 0,3 мм рт. ст., состоящуюся из двух фаз: тяжелой кислотной фазы и более легкой додекановой фазы. Вторую фракцию отгоняют при температуре бани около 70^oC и давлении 0,5 - 0,8 мм рт. ст. Вторая фракция состоит из двух фаз. И первую, и вторую фракцию экстрагируют водой. Содержание трифторметансульфокислоты в водном экстракте фракций определяют путем йонной хроматографии. Первая фракция содержит 6,12 г трифторметансульфокислоты, а вторая фракция - 7,90 г, что приводит к общему выходу 14,02 г кислоты, что соответствует 87%-ной регенерации. Остальное количество трифторметансульфокислоты в смолистом остатке остается в продукте перегонки.

Пример 2. 50 мл смолистого остатка смешивают с 60 мл 10%-ного олеума и 50 мл додекана. Смесь подвергают отгонке как описано в примере 1. Общий выход регенерированной трифторметансульфокислоты составляет 29,5 г, что соответствует 92%-ной регенерации. Остальные 8% кислоты остаются в остатке.

Способ предназначен для регенерации отработанного катализатора на основе фоторированной сульфокислоты, применяемого для алкилирования углеводородов в неподвижном слое. Способ включает стадии перегонки, смешивания с являющейся донором протонов серной кислотой и отделения кислотного катализатора от смеси. Смешивание осуществляют перед перегонкой, при этом смешиванию с серной кислотой подвергают смолистый остаток, образующийся во время алкилирования. При перегонке осуществляют отгонку кислотного катализатора в газообразной форме из смеси в присутствии инертного носителя при температуре 30 - 70^oC и давлении 0,1 - 0,3 мм рт.ст. с последующим отделением кислотного катализатора от инертного носителя.

Технический эффект заключается в повышении экономии алкилирования углеводородов на катализаторе. 4 з.п. ф-лы.

1. Способ регенерации отработанного катализатора на основе фторированной сульфокислоты для алкилирования углеводородов в неподвижном слое, включающий стадии перегонки, смешивания с являющейся донором протонов серной кислотой и отделения кислотного катализатора от смеси, отличающийся тем, что смешивание осуществляют перед перегонкой, при этом смешиванию с серной кислотой подвергают смолистый остаток, образующийся при алкилировании, и перегонку осуществляют путем отгонки кислотного катализатора в газообразной форме из полученной смеси с присутствии инертного носителя при температуре 30-70^oC и давлении 0,1-0,3 мм рт.ст. с последующим отделением кислотного катализатора от инертного носителя. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве являющейся донором протонов серной кислоты используют олеум. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что инертный носитель выбирают из группы инертных соединений, имеющих точку кипения ниже точки кипения серной кислоты при выбранных параметрах температуры и давления перегонки. 4. Способ по п. 3, отличающийся тем, что в качестве инертного носителя используют алифатические углеводороды с 10-14 атомами углерода. 5. Способ по пп. 1 - 4, отличающийся тем, что перегонку осуществляют путем подачи смеси смолистого остатка и серной кислоты противотоком инертному носителю.