СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВЫСОКООКТАНОВОГО БЕНЗИНА Советский патент 1994 года по МПК C07C2/66 

Изобретение относится к способам получения высокооктанового бензина путем осуществления процесса алкилирования изопарафинов олефинами в присутствии катализатора - серной кислоты - и может быть использовано в нефтеперерабатывающей и нефтехимической отраслях промышленности.

Известны разнообразные способы сернокислотного алкилирования. Во всех способах основной, определяющей результаты процесса стадией является контактирование кислоты-катализатора с реагентами-олефинами и изопарафинами. С целью улучшения этой стадии процесса применяют различные технические решения, в том числе добавление веществ, влияющих на эмульгирование кислоты и углеводородов и массоперенос изопарафинов из углеводородной фазы в кислотную.

Данные способы сернокислого алкилирования изопарафинов олефинами условно можно разделить на следующие три группы.

1. Алкилирование изопарафинов олефинами в присутствии серной кислоты, где с целью улучшения показателей процесса к последней добавляют различные минеральные и простые органические вещества, например сернокислую ртуть, сернокислую медь, сернокислый никель [1]. Однако ввиду малого положительного эффекта данные способы ведения процесса сернокислотного алкилирования не нашли широкого применения в промышленности.

2. Алкилирование изопарафинов олефинами в присутствии серной кислоты, где с целью улучшения показателей процесса к последней добавляют отработанную в процессе алкилирования серную кислоту или выделенное из нее "красное масло" [2], продукты реакции различных органических соединений с концентрированной серной кислотой, например метанола [3], полициклических ароматических соединений [4] , ароматических углеводородов [5]. Поскольку данные вещества проявляют слабо выраженные поверхностно-активные свойства, то способы алкилирования с их применением значительного положительного эффекта, как и способы первой группы, не дают.

3. Алкилирование изопарафинов олефинами в присутствии серной кислоты, где с целью улучшения показателей процесса к последней добавляют коллоидные поверхностно-активные вещества (ПАВ), например додецилбензолсульфокислоту [6] . Технические решения третьей группы предусматривают значительно более сильное воздействие на процессы эмульгирования кислоты и углеводородов и массопереноса изобутана в кислотную фазу, что обеспечивает большее улучшение показателей процесса алкилирования, чем технические решения первой и второй групп. Однако необходимо признать, что предложенные в третьей группе способы алкилирования не являются оптимальными техническими решениями в рассматриваемой области, и, как показывают исследования, существует возможность дальнейшего улучшения показателей процесса алкилирования изопарафинов олефинами путем применения коллоидных ПАВ других типов.

Наиболее близким к описываемому по технической сущности и достигаемому результату является способ получения высокооктанового бензина путем контактирования смеси изобутана и бутиленов с серной кислотой, в которую вводят 0,0005-0,5 мас. % органической добавки -N-(октадецил)бензосульфамида [7]. Согласно известному способу олефиновое сырье и циркулирующий изобутан смешивают с циркулирующей серной кислотой, в которую добавляют 0,0005-0,5 мас. % N-(октадецил)бензолсульфамида.

Образовавшуюся кислотоуглеводородную эмульсию подают в зону реакции, где обеспечивают непрерывное ее перемешивание. Затем эмульсию выводят из зоны реакции, подвергают разделению на кислотную и углеводородную фазы. Кислотную фазу возвращают в цикл, а углеводородную подвергают фракционированию с выделением целевого продукта - алкилбензина и избыточного изобутана, который возвращают в цикл.

Данный способ имеет недостаток, заключающийся в том, что добавляемый в кислоту N-(октадецил)бензолсульфамид не обеспечивает достаточно эффективного массопереноса изобутана из углеводородной в кислотную фазу, вследствие чего не реализуются все потенциальные возможности процесса алкилирования в части повышения его показателей, а именно качества целевого продукта - алкилбензина - и его выхода.

Целью изобретения является улучшение качества и увеличениe выхода целевого продукта.

Поставленная цель достигается описываемым способом получения высокооктанового бензина путем контактирования смеси изобутана и бутиленов с серной кислотой, в которую вводят 0,0005-0,5 мас.% органической добавки - диалкилбензилметиламмоний-хлорида общей формулы
[(C_nH_2n+1)(CH₃)CH₂C₆H₅] Cl^- где n = 17-20, с последующим отделением кислоты, которую рециркулируют на контактирование, и фракционированием оставшихся углеводородов с выделением целевого продукта.

Отличительным признаком является использование в качестве добавки указанного соединения.

Сущность предлагаемого способа заключается в следующем. Олефиновое сырье и циркулирующий изобутан смешивают с циркулирующей серной кислотой, содержащей 0,0005-0,5 мас.% диалкилбензилметиламмоний хлорида. Образовавшуюся эмульсию выдерживают в зоне реакции, постоянно перемешивая, а затем выводят в зону разделения, где отделяют кислоту от углеводородов. Кислоту возвращают в цикл, а углеводороды подвергают фракционированию с выделением целевого продукта - алкилбензина - и циркулирующего изобутана. Поддерживание в циркулирующей серной кислоте количества диалкилбензилметиламмоний-хлорида на уровне 0,0005-0,5 мас.% улучшает массоперенос изобутана из углеводородной фазы в кислоту и улучшает условия эмульгирования кислоты и углеводородов, что создает необходимые условия для улучшения селективности процесса, увеличения выхода алкилбензина.

Данный предел концентраций диалкилбензилметиламмоний-хлорида выбран потому, что при его концентрации в кислоте более 0,5 мас.% образуется очень стойкая эмульсия кислота - углеводороды, что ухудшает качество целевого продукта - алкилбензина - вследствие увеличения времени пассивного контакта кислоты и углеводородов на стадии разложения эмульсии. При концентрации диалкилбензилметиламмоний-хлорида в кислоте менее 0,0005 мас.% поверхностное натяжение в системе кислота - углеводороды резко возрастает, что создает неблагоприятные условия для эмульгирования кислоты и углеводородов и значительно ухудшает массоперенос изобутана из углеводородной фазы в кислоту.

П р и м е р 1. Смесь олефинового сырья и изобутана в соотношении 1:10, тщательно перемешивают с циркулирующей серной кислотой, в которую вводят 0,0055 мас.% диалкилбензилметиламмоний-хлорида (диалкилбензилметиламмоний-хлорид - выпускаемая отечественной промышленностью узкая фракция поверхностно-активного вещества, где алкил содержит 17-20 атомов углерода).

Объемное соотношение кислота:углеводородное сырье в зоне реакции поддерживают 1,5: 1. Образовавшуюся эмульсию выдерживают в зоне реакции, постоянно перемешивая, а затем подают в зону разделения. В зоне разделения кислоту отделяют от углеводородов. Кислоту возвращают в цикл, а углеводороды направляют на фракционирование, где выделяют целевой продукт - алкилбензин - и избыточный изобутан. Выход алкилбензина, считая на олефины, составляет 202 мас.%.

Состав смеси олефинового сырья и изобутана, мас.%: Этан Отсутствует Пропилен Отсутствует Пропан 1,24 Изобутан 82,56 н-Бутан 6,45 Бутилены 8,28 С₅ и выше 1,47
П р и м е р 2. Состав сырья и условия проведения алкилирования изопарафинов те же, что и в примере 1, но в циркулирующую серную кислоту вводят 0,5 мас.% диалкилбензилметиламмоний-хлорида. Выход алкилбензина, считая на олефины, составляет 203,5 мас.%.

П р и м е р 3. Состав сырья и условия проведения алкилирования те же, что и в примере 1, но в циркулирующую серную кислоту вводят 0,01 мас.% диалкилбензилметиламмоний-хлорида. Выход алкилбензина считая на олефины составляет 204 мас.% .

В таблице приведены сопоставительные данные по предлагаемому (примеры 1-3) в известному способам.

Таким образом, предложенный способ позволяет достичь следующих преимуществ перед прототипом: выход алкилата, считая на олефины, при меньшем количестве добавляемого коллоидного ПАВ выше на 2,2-4,5%; селективность процесса более высокая, так октановое число алкилбензина выше на 0,8-1,6 пункта, а содержание в нем фракции С₈ больше на 2,9-8,1%.

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВЫСОКООКТАНОВОГО БЕНЗИНА путем контактирования смеси изобутана и бутиленов с серной кислотой, в которую вводят 0,0005 - 0,5 мас. % органической добавки, с последующим отделением кислоты, которую рециркулируют на контактирование, и фракционированием оставшихся углеводородов с выделением целевого продукта, отличающийся тем, что с целью улучшения качества и увеличения выхода целевого продукта, в качестве органической добавки используют диалкилбензилметиламмоний-хлорид общей формулы
[(C_nH_2n+1)(CH₃)CH₂C₆H₅]Cl^-
где n = 17 - 20.