烷基化裝置和方法
【專利說明】院基化裝置和方法
[0001]優(yōu)先權(quán)聲明
[0002]本申請(qǐng)要求2013年5月10日提交的美國申請(qǐng)N0.13/891，491的優(yōu)先權(quán)，通過引用將其內(nèi)容全部并入本文中。
[0003]發(fā)明背景
1.發(fā)明領(lǐng)域
[0004]本公開內(nèi)容涉及烷基化裝置和方法。
[0005]2.相關(guān)技術(shù)描述
[0006]一般而言，烷基化為可用于由較低沸點(diǎn)進(jìn)料制備高質(zhì)量、高辛烷值汽油的方法。通常，商業(yè)精煉裝置將包含異鏈烷烴料流，通常包括異丁烷，和烯烴料流，通常包括一種或多種C3-C5烯烴的進(jìn)料烷基化以形成沸點(diǎn)在汽油沸程中的支鏈鏈烷烴產(chǎn)物，其可包括沸點(diǎn)為至多200 °C的烴。
[0007]提高烷基化裝置的能力可通過各種方法執(zhí)行。提高烷基化裝置的能力的問題是簡單地提高烯烴流量降低異丁烷/烯烴比，其降低烷基化產(chǎn)物的辛烷值，這是不理想的結(jié)果。
[0008]因此，需要保持所需異丁烷/烯烴比，由此使辛烷損失最小化的改進(jìn)烷基化裝置和方法。
[0009]發(fā)明概述
[0010]上述需要通過烷基化裝置滿足，所述烷基化裝置包括:烯烴來源、異鏈烷烴來源、第一烷基化反應(yīng)器、第二烷基化反應(yīng)器和沉降器。烯烴來源與第一異鏈烷烴-烯烴混合物導(dǎo)管和第二異鏈烷烴-烯烴混合物導(dǎo)管流體連通。異鏈烷烴來源與第一異鏈烷烴-烯烴混合物導(dǎo)管和第二異鏈烷烴-烯烴混合物導(dǎo)管流體連通。第一烷基化反應(yīng)器與第一異鏈烷烴-烯烴混合物導(dǎo)管和提供烷基化催化劑的烷基化催化劑進(jìn)料導(dǎo)管流體連通。第一烷基化反應(yīng)器包括傳熱裝置以從第一烷基化反應(yīng)器中除去反應(yīng)熱。第二烷基化反應(yīng)器具有多個(gè)反應(yīng)區(qū)。多個(gè)反應(yīng)區(qū)中的第一反應(yīng)區(qū)與第一烷基化反應(yīng)器流體連通以接收第一烷基化反應(yīng)器的流出物。多個(gè)反應(yīng)區(qū)的第二反應(yīng)區(qū)與第一反應(yīng)區(qū)流體連通以接收第一反應(yīng)區(qū)流出物。多個(gè)反應(yīng)區(qū)的第二反應(yīng)區(qū)還與第二異鏈烷烴-烯烴混合物導(dǎo)管流體連通。沉降器與第二烷基化反應(yīng)器流體連通，且沉降器接收第二烷基化反應(yīng)器的流出物。沉降器將第二烷基化反應(yīng)器的流出物分離成烴料流和烷基化催化劑流出物流。優(yōu)選，異鏈烷烴來源包含C4-C5烷烴，且烯烴來源包含C3-C5烯烴。優(yōu)選，第二烷基化反應(yīng)器絕熱操作。
[0011]烷基化裝置可進(jìn)一步包括與沉降器流體連通的分餾裝置。分餾裝置接收來自沉降器的烴料流并將烴料流分離成與第一和第二異鏈烷烴-烯烴混合物導(dǎo)管流體連通的異鏈烷烴再循環(huán)料流和烷基化物料流。
[0012]在烷基化裝置的一個(gè)方案中，根據(jù)第一異鏈烷烴-烯烴混合物導(dǎo)管和第二異鏈烷烴-烯烴混合物導(dǎo)管中的總流速，異鏈烷烴:烯烴比為3:1和1:3。第一異鏈烷烴-烯烴混合物導(dǎo)管和第二異鏈烷烴-烯烴混合物導(dǎo)管中的異鏈烷烴:烯烴摩爾比可以為5:1-20:1。第一異鏈烷烴-烯烴混合物導(dǎo)管中烷基化催化劑與第一進(jìn)料流的體積比為1:1-4:1。
[0013]在烷基化裝置的一個(gè)方案中，第一異鏈烷烴-烯烴混合物導(dǎo)管借助第一烷基化反應(yīng)器的多個(gè)入口位置與第一烷基化反應(yīng)器流體連通，所述多個(gè)入口位置(loci)包含4-8個(gè)入口點(diǎn)縱向間隔的中間端。在烷基化裝置的一個(gè)方案中，沉降器與第一烷基化反應(yīng)器流體連通，且第一烷基化反應(yīng)器接收烷基化催化劑流出物流。在烷基化裝置的一個(gè)方案中，第二異鏈烷烴-烯烴混合物導(dǎo)管與第三異鏈烷烴-烯烴混合物導(dǎo)管流體連通，且第二烷基化反應(yīng)器的多個(gè)反應(yīng)區(qū)中的第三反應(yīng)區(qū)與第二反應(yīng)區(qū)流體連通以接收第二反應(yīng)區(qū)流出物，其中第三反應(yīng)區(qū)還與第三異鏈烷烴-烯烴混合物導(dǎo)管流體連通。
[0014]上述需求還通過制備烷基化烴的方法滿足。該方法包括步驟:(a)將包含烯烴和異鏈烷烴的第一進(jìn)料流與烷基化催化劑料流在第一烷基化反應(yīng)器中結(jié)合；(b)從第一烷基化反應(yīng)器中除去反應(yīng)熱；(C)使第一烷基化反應(yīng)器的流出物進(jìn)入第二烷基化反應(yīng)器的第一反應(yīng)區(qū)中以由此形成第一反應(yīng)區(qū)流出物；(d)使第一反應(yīng)區(qū)流出物進(jìn)入第二烷基化反應(yīng)器的第二反應(yīng)區(qū)中以與包含烯烴和異鏈烷烴的第二進(jìn)料流混合；和(e)使第二烷基化反應(yīng)器的流出物進(jìn)入沉降器中以分離成烴料流和烷基化催化劑流出物流。優(yōu)選，異鏈烷烴包含C4-C5烷烴，且烯烴包含C 3_C5烯烴。第二烷基化反應(yīng)器可絕熱操作。
[0015]本方法可進(jìn)一步包括步驟:(f)使烴料流進(jìn)入分餾裝置中，(g)將烴料流分離成烷基化物料流和異鏈烷烴再循環(huán)料流，和(h)將異鏈烷烴再循環(huán)料流與第一進(jìn)料流和第二進(jìn)料流結(jié)合。本方法可進(jìn)一步包括將第一進(jìn)料流的第一體積流速與第二進(jìn)料流的第二體積流速的比控制在3:1至1:3之間的步驟。本方法可進(jìn)一步包括將第一進(jìn)料流通過第一烷基化反應(yīng)器的多個(gè)入口位置送入第一烷基化反應(yīng)器中的步驟，所述多個(gè)入口位置包含4-8個(gè)入口點(diǎn)縱向間隔的中間端。本方法可進(jìn)一步包括使來自沉降器的烷基化催化劑流出物流進(jìn)入第一烷基化反應(yīng)器中的步驟。本方法可進(jìn)一步包括使第二反應(yīng)區(qū)流出物進(jìn)入第二烷基化反應(yīng)器的第三反應(yīng)區(qū)中以與包含烯烴和異鏈烷烴的第三進(jìn)料流混合的步驟。
[0016]本方法可進(jìn)一步包括將第一進(jìn)料流中的第一異鏈烷烴:烯烴摩爾比控制在5:1至20:1之間，和將第二進(jìn)料流中的第二異鏈烷烴:烯烴摩爾比控制在5:1至20:1之間的步驟。本方法可進(jìn)一步包括將烷基化催化劑與第一進(jìn)料流的體積比控制在1:1至4:1之間的步驟。
[0017]因此，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是提供實(shí)現(xiàn)裝置能力的提高，同時(shí)使辛烷損失最小化的改進(jìn)烷基化裝置和方法。
[0018]考慮以下詳細(xì)描述、圖和所附權(quán)利要求書更好地理解本發(fā)明的這些和其它特征、方面和優(yōu)點(diǎn)。
[0019]附圖簡述
[0020]圖1為本發(fā)明烷基化裝置的示意性工藝流程圖。
[0021]發(fā)明詳述
[0022]如本文所用，烴分子可以為縮寫的C1X2X3...Cn，其中“η”表示一個(gè)或多個(gè)烴分子中碳原子的數(shù)目。另外，表征料流例如“烯烴料流”可意指包含或者富含至少一種烯烴的料流。
[0023]如本文所用，術(shù)語“裝置”或“系統(tǒng)”可指包括一個(gè)或多個(gè)設(shè)備件和/或一個(gè)或多個(gè)分區(qū)的區(qū)域。設(shè)備件可包括一個(gè)或多個(gè)反應(yīng)器或反應(yīng)容器、加熱器、交換器、管、栗、壓縮機(jī)和控制器。另外，設(shè)備件如反應(yīng)器、干燥器或容器可進(jìn)一步包括一個(gè)或多個(gè)區(qū)或分區(qū)。
[0024]如本文所用，術(shù)語“富含”可意指至少通常30%，優(yōu)選50%，最佳地70摩爾％的量的化合物或一類化合物在進(jìn)料、流出物或料流中。
[0025]如本文所用，術(shù)語“基本”可意指至少通常80 %，優(yōu)選90 %，最佳地99摩爾%的化合物或一類化合物在進(jìn)料、流出物或料流中。
[0026]如本文所用，術(shù)語“蒸氣”可意指可包含或由一種或多種烴組成的氣體或分散體。
[0027]如本文所用，氫氟酸可離解并且可形成H30+、H+、FHF和F離子。
[0028]術(shù)語“連通”意指在操作上容許在所列組件之間材料流動(dòng)。
[0029]如所述，附圖中的工藝流程管線可稱為管線、導(dǎo)管、進(jìn)料、流出物或料流。特別地，管線或?qū)Ч芸砂环N或多種進(jìn)料、流出物或料流，并且一種或多種進(jìn)料、流出物和料流可由管線或?qū)Ч馨?br>[0030]參考圖1，酸燒基化裝置或系統(tǒng)10可包括第一燒基化反應(yīng)器25，優(yōu)選冷卻器-反應(yīng)器，和第二烷基化反應(yīng)器30，優(yōu)選串聯(lián)排列的多區(qū)反應(yīng)器以進(jìn)行烷基化反應(yīng)。
[0031]通常，烷基化反應(yīng)可包括異鏈烷烴如異丁烷與烯烴如丙烯、異丁烯、1-丁烯、2-丁烯和戊烯的反應(yīng)。一般而言，異鏈烷烴與(:3或C 4稀經(jīng)，例如異丁烯、1- 丁烯和/或2- 丁烯的反應(yīng)是涉及這些所述材料和混合物的優(yōu)選反應(yīng)的實(shí)例。一種優(yōu)選的混合物為異鏈烷烴，通常由催化裂化操作產(chǎn)生的混合“丁烯”，