СПОСОБ УДАЛЕНИЯ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ СЕРЫ ИЗ АЛКИЛАТА Российский патент 2009 года по МПК C07C2/62 C07C7/00 C07C9/14 C10G17/06 

Предпосылки создания изобретения

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к обработке алкилатного продукта, полученного способом, в котором нормальные олефины взаимодействуют с изоалканами в присутствии серной кислоты с получением алкилатного продукта. Более конкретно, данное изобретение относится к способу, в котором поток, выходящий из реактора алкилирования, пропускается через улавливающее устройство с удалением серной кислоты при коалесценции и одновременно обрабатывается с удалением кислородсодержащих органических соединений серы.

Описание прототипа

В нефтеперерабатывающей промышленности алкилирование алифатических углеводородов олефиновыми углеводородами, катализируемое кислотными катализаторами, является хорошо известным способом. Алкилирование представляет собой реакцию парафина, обычно, изопарафинов, с олефином в присутствии сильной кислоты, которая дает парафины, например, более высокого октанового числа, чем исходные материалы, и которые кипят в ряду бензинов. В нефтепереработке реакция обычно представляет собой реакцию С₂-С₅-олефинов с изобутаном.

В алкилировании нефтепереработки наиболее широко используются в низкотемпературных условиях катализаторы на основе фтористоводородной или серной кислот. Низкотемпературные, или холодные, кислотные способы являются предпочтительными благодаря тому, что минимизируются побочные реакции. В традиционном способе реакция проводится в реакторе, где углеводородные реагенты диспергированы в непрерывной кислотной фазе.

Несмотря на то, что данный способ не является экологически чистым и является вредным в работе, отсутствует другой эффективный способ, и указанный способ продолжает быть во всем мире главным способом алкилирования для улучшения октанового числа. Ввиду того, что продолжают выбирать холодный кислотный способ, были сделаны различные предложения по улучшению реакции и в некоторой степени снижению нежелательных эффектов.

Традиционно продукт алкилирования промывался водой или обрабатывался каустической содой для удаления или нейтрализации любого уноса серной кислоты. Оба способа обработки имеют недостатки. Когда используется промывка водой, имеется некоторый унос воды в дистилляционные колонны, отделения алкилата от непрореагировавших материалов. Указанная вода разбавляет любую оставшуюся кислоту и растворяет любые сульфонаты или сложные сульфоновые эфиры, что вызывает проблемы коррозии. Каустическая сода дает соли, которые могут забивать теплообменники ниже по потоку, особенно, ребойлер в колоннах регенерирования.

Были предложены различные решения проблем, связанных с холодными кислотными реакциями. Патент США № 5220095 рассматривает использование дисперсного контактного материала и фторированной серной кислоты для алкилирования. Патенты США №№ 5420093 и 5444175 стремятся комбинировать дисперсный контактный материал с катализатором при пропитке минерального или органического дисперсного носителя серной кислотой.

Преимущество настоящего изобретения заключается в том, что оно решает проблему уноса вода/серная кислота более эффективным способом разделения смеси кислота/вода и их извлечения.

Краткое описание изобретения

Вкратце данное изобретение включает удаление серной кислоты из алкилата механическим устройством вместо промывки водой или обработки каустической содой продукта перед сорбцией с удалением органических соединений серы, предпочтительно, кислородсодержащих соединений серы, таких как сульфаты и сложные сульфоновые эфиры. Предпочтительное механическое устройство включает сосуд, содержащий коалесцирующий материал, с которым соударяется серная кислота. Серная кислота, будучи намного тяжелей, чем углеводород, выпадает и может быть удалена под действием силы тяжести. Алкилатный продукт одновременно обрабатывается с удалением кислородсодержащих органических соединений серы адсорбцией на набивке коалесцирующего материала, который был смочен серной кислотой. Экстрагированные сульфатные сложные эфиры либо разлагаются, либо возвращаются в реактор под действием силы тяжести с потоком неунесенной серной кислоты. Предпочтительно, устройство, обеспечивающее коалесценцию, смачивается серной кислотой для того, чтобы удалить кислородсодержащие органические соединения серы, такие как сложные сульфатные эфиры и сульфоны, с выгружаемой серной кислотой. Смачивание может иметь место от выгружаемой серной кислоты, но, предпочтительно, серная кислота контактирует с углеводородным потоком в устройстве, обеспечивающем коалесценцию, противотоком.

Краткое описание чертежа

На чертеже представлена упрощенная технологическая схема одного варианта изобретения.

Подробное описание предпочтительного варианта

Обрабатываемый алкилатный продукт может быть получен любым способом холодного кислотного алкилирования, который использует серную кислоту в качестве катализатора. Предпочтительно, жидкостная система содержит жидкость.

Обычно алкилат способа алкилирования содержит некоторое количество серной кислоты, а также сульфонаты и сложные сульфоновые эфиры, которые должны быть удалены. Что касается чертежа, на нем показана упрощенная технологическая схема одного из вариантов. Питание реактора алкилирования, которое содержит С₄ алканы и алкены, происходит по линии 109. Алкилат отбирается из реактора алкилирования 10 по линии 101 и подается в улавливающий сосуд 20. Улавливающий сосуд 20 содержит коалесцирующий материал, о который соударяются капли серной кислоты и выпадают. Серная кислота и углеводороды в алкилатном продукте являются практически нерастворимыми друг в друге. Коалесцирующий материал смачивается серной кислотой в потоке и, предпочтительно, при введении питания серной кислоты по линии 108 противотоком по отношению к потоку углеводорода.

Устройство, обеспечивающее коалесценцию, содержит традиционное устройство, обеспечивающее коалесценцию, жидкость-жидкость типа, которое является приемлемым для коалесцирования выпаренных жидкостей. Они являются общеизвестными как «брызгоуловители», или «туманоуловители». Подходящее устройство, обеспечивающее коалесценцию, содержит сетку, такую как сплетенные совместно проволока и полимерный материал, такой как стекловолокнистая сетка. Например, было установлено, что может эффективно использоваться сплетенная совместно 90 иглами трубчатая сетка из проволоки и стекловолокна, такая как изготовленная by Amistco Separation Products, Inc. of Alvin, Texas или ACS Industries LLC of Houston, Texas, однако, должно быть понятно, что в устройстве могут эффективно использоваться различные другие материалы, такие как сплетенные совместно проволока и тефлон (Dupont TM), стальная шерсть, полипропилен, поливинилиденфторид, сложный полиэфир или другие различные сплетенные совместно материалы. Могут использоваться различные набивки типа проволочных экранов, где экраны являются скорей ткаными, чем трикотажными. Другие подходящие устройства, обеспечивающие коалесценцию, включают перфорированные листы и цельнотянутые металлические решетки, структуры с открытыми проточными поперечными каналами, которые сплетены совместно со стекловолокном или другими материалами, такими как полимеры.

Материал устройства, обеспечивающего коалесценцию, который был смочен серной кислотой, экстрагирует сульфаты и сложные сульфоновые эфиры, которые удаляются с серной кислотой по линии 103. Было установлено, что серная кислота, содержащаяся в потоке, выходящем из реактора алкилирования, является достаточной для смачивания устройства, обеспечивающего коалесценцию, и удаления части сульфатов и сложных сульфоновых эфиров. Однако введение серной кислоты примерно наполовину набивки делает экстракцию противоточной и более эффективной.

Жидкий алкилатный продукт удаляется из устройства, обеспечивающего коалесценцию, по линии 102 и подается в разделитель-деизобутанизатор 30, содержащий стандартную дистилляционную колонну 32, где iC₄ отделяется от алкилатного продукта и удаляется в качестве верхнего погона по линии 104 и рециклируется в реактор алкилирования 10. Нижний погон из деизобутанизатора подается в дебутанизатор 40, который также содержит стандартную дистилляционную колонну 42, где nC₄ удаляются как верхний погон по линии 106. Алкилатный продукт удаляется как нижний погон по линии 107.

Пример

Неочищенный алкилат, содержащий примерно 22% nC₄, был загрязнен бутилводородсульфатом до 31,5 мас.ч./млн общей серы. Указанное питание было обработано тремя способами:

1) Необработанная набивка

Питание сначала пропускают вертикально вниз со скоростью примерно 20 ЧОСЖ (часовая объемная скорость жидкости) (примерно 600 см³) через 6 фут х Ѕ дюйм тефлоновую трубу, набитую необработанным материалом туманоуловителя, сплетенное совместно стекловолокно/нержавеющая сталь 305. Выходящий поток имеет такое же содержание серы, как загрузка.

2) Набивка, смоченная H₂SO₄

Нижние 2/3 набивки смачивают 98% H₂SO₄, и набивку тщательно сушат. Питание пропускают через набитую 6 фут трубу при примерно 20 ЧОСЖ (примерно 1400 см³). Выходящий поток содержит только 1,3-1,6 (примерно 1000-1400 см³) мас.ч./млн общей серы при использовании только 2/3 слоя.

3) Одностадийная обработка H₂SO₄

65 см³ исходного материала энергично встряхивают вместе с 10 см³ 98% H₂SO₄ в течение примерно 1-2 мин и обеспечивают разделение фаз. После обработки H₂SO₄ углеводородная фаза содержит 5,7 мас.ч./млн общей серы.

Видно, что несмоченная набивка не удаляет соединения серы, тогда как смоченная набивка удаляет значительно больше серы, чем одностадийная обработка серной кислотой.

Представленное изобретение относится к способу удаления органических соединений серы из углеводородного потока алкилирования, катализируемому серной кислотой, характеризующемуся тем, что включает контактирование указанного углеводородного потока с устройством, обеспечивающим коалесценцию, которое было смочено серной кислотой, причем серная кислота вводится в указанное устройство, обеспечивающее коалесценцию, противотоком к указанному углеводородному потоку. Кроме того, данное изобретение относится к вариантам способа обработки потока, выходящего из реактора алкилирования. Применение вышеуказанных способов решает проблему уноса смеси вода/серная кислота более эффективно, а также проблему разделения указанной смеси. 3 н. и 7 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ удаления органических соединений серы из углеводородного потока алкилирования, катализируемый серной кислотой, включающий контактирование указанного углеводородного потока с устройством, обеспечивающим коалесценцию, которое было смочено серной кислотой, причем серная кислота вводится в указанное устройство, обеспечивающее коалесценцию, противотоком к указанному углеводородному потоку.

2. Способ по п.1, в котором углеводородный поток содержит выходящий поток способа алкилирования, катализируемого серной кислотой, и серная кислота содержится в углеводородном потоке.

3. Способ по п.2, в котором серная кислота удаляется из указанного углеводородного потока одновременно с удалением органических соединений серы.

4. Способ по п.1, в котором органические соединения серы содержат кислородсодержащие органические соединения серы.

5. Способ обработки потока, выходящего из реактора алкилирования, в котором поток, содержащий нормальный бутен, контактирует с потоком, содержащим нормальный бутан и изобутан, в присутствии жидкой серной кислоты с получением алкилата вместе с сульфонатами и сложными сульфоновыми эфирами, включающий следующие стадии:
(a) пропускание указанного выходящего потока через устройство, обеспечивающее коалесценцию, смоченное серной кислотой, причем серная кислота вводится в указанное устройство, обеспечивающее коалесценцию, противотоком к указанному углеводородному потоку;
(b) одновременно в указанном устройстве, обеспечивающем коалесценцию,
(i) удаление унесенной серной кислоты из указанного выходящего потока при соударении об указанное устройство, обеспечивающее коалесценцию;
(ii) экстрагирование указанных сульфонатов и сложных сульфоновых эфиров из указанной серной кислоты;
(iii) разделение выходящего потока на выходящий углеводородный поток и выходящий поток серной кислоты; и
(c) пропускание углеводородного потока, выходящего из указанного устройства, обеспечивающего коалесценцию, в колонну-деизобутанизатор, где изобутан удаляется как верхний погон, а нормальный бутан вместе с алкилатным продуктом удаляется как нижний погон.

6. Способ по п.5, включающий
(d) рециклирование изобутана в реактор алкилирования и
(e) отделение нормального бутана от алкилатного продукта.

7. Способ обработки потока, выходящего из реактора алкилирования, в котором поток, содержащий нормальный бутен, контактирует с потоком, содержащим нормальный бутан и изобутан, в присутствии жидкой серной кислоты с получением алкилата вместе с сульфонатами и сложными сульфоновыми эфирами, включающий следующие стадии:
(a) пропускание указанного выходящего потока через устройство, обеспечивающее коалесценцию, смоченное серной кислотой;
(b) подача серной кислоты в указанное устройство, обеспечивающее коалесценцию, противотоком к указанному выходящему потоку; и
(c) одновременно в указанном устройстве, обеспечивающем коалесценцию,
(i) удаление унесенной серной кислоты из указанного выходящего потока при соударении об указанное устройство, обеспечивающее коалесценцию;
(ii) экстрагирование указанных сульфонатов и сложных сульфоновых эфиров из указанной серной кислоты.

8. Способ по п.7, включающий
(d) удаление серной кислоты вместе с указанными сульфонатами и сложными сульфоновыми эфирами в качестве тяжелой жидкости из указанного устройства, обеспечивающего коалесценцию;
(e) удаление углеводородной жидкости из указанного устройства, обеспечивающего коалесценцию в качестве выходящего потока легкой жидкости;
(f) пропускание потока легкой жидкости, выходящего из указанного устройства, обеспечивающего коалесценцию, в колонну-деизобутанизатор, где изобутан удаляется как верхний погон, а нормальный бутан вместе с алкилатным продуктом удаляется как нижний погон;
(g) рециклирование изобутана в реактор алкилирования и
(h) отделение нормального бутана от алкилатного продукта.

9. Способ по п.7, в котором указанное устройство, обеспечивающее коалесценцию, содержит сетку.

10. Способ по п.9, в котором указанное устройство, обеспечивающее коалесценцию, содержит сплетенные совместно проволоку и полимерный материал.