Способ получения алкилбензинов

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК ЛИСАНИЕ ИЗОБРЕТ Я т 4:, о 9 3976713,976 (прототип. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ЛО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ к двторСКОМУ СвиДЯт)ванне изопарафинов олефинамн нацеолитных катализаторах.-фХимияи технология топлив и маселе, 1978Р 10, с. 29.3, Патент СШАкл. 260-683,45, 1 ЯО;, 1076423 З(5 П С .07 С 9/00 С 07 С 9(54)(57) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АЛКИЛБЕНЗИНОВ путем алкилирования изобутана олефинами в присутствии цеолитного катализатора при 40-100 С и повьааенном давлении с циркуляциейобогащенного иэобутаном углеводородного потока, о т л и ч а ю щ и йся тем, что, с целью повьзаенияселективности процесса, выхода и качестна целевого алкилбензина, про"цесс осуществляют при давлении насы.щенных паров реакционной смеси 0,52 ИПа, при котором циркулирующий углеводородный поток обогащается изобутаном в результате его испаренияиз рекационной смеси за счет теплареакции алкилирования или дополнительного подвода тепла, последующей его конденсации и возвращенияв зону реакции.Изобретение относится к усовершевствованному способу получения алкилбензинов, которые известны как высокоэффективные компоненты моторныхтопливИзвестен проьалаленный способ получения алкилбензинов путем алкилирования изобутана олефинами в присутствии серной и фтористоводородиой кислот при 10-12 и 35-40 С соот.ветственно, и давлении, обеспечиваюцем пребывание реагентов в жидкомвиде. Реакцию проводят путем эмульгирования углеводородной фазы, включающей изобутан и олефины в соотношении (5-10):1, с жидким кислотнымкатализатором при соотношении фаэ11(1-1,51, Превращение олефиновпроисходит с большой скоростью,и селективность реакции сильно зависит от кратности разбавления олеФинов иэобутаном. Поэтому в обоихвариантах процесса создают высокуювнутреннюю циркуляцию суммарногопотока продуктов реакции и катали"затора, обеспечивающую внутреннеесоотношение иэобутана к олефинамдо 500:1 Г 1 3.Недостатком укаэанного способаявляется использование токсичныхи корроэионно-активных катализаторов, сложность их регенерации исвязанная с этим высокая опасностьпроцесса,Известен способ получения алкилбензинов путем алкирования изопарафинов олефинами с применением цеолитных катализаторов, Процесс осуществляют путем контактирования смеси изобутана с бутиленами на цеолитном катализаторе (шесть расположен Оных друг над другом. неподвижныхослоев упри температуре 70-100 С и давлении 1-10 МПа, обеспечивающем пребывание углеводородов в жидком виде; при общем отношении изобутан: 45:олефины пореактору бг 1 при числе слоев катализатора шесть мольное локальное соотношение на каждом слое составляет 36:1.Для создания мольного избытка изобутана к олефинам, обеспечивающего подавление побочных реакций полимеризации олефинов и повышающего ,селективность Основной реакции, алкилируемый агент-изобутан пропускают последовательно через все слои ката 55 лизатора, а олефины вводят на каждый слой в таких количествах, при которых каждая порция их конвертирует на слое при принятой объемной скорости суммарного потока. Увели чение разбавления олефинов иэобутаном достигают путем увеличения числа слоев катализатора, на которые вводят потоки олефин-содержащего .сырья 2. Недостатком указанного способа является то., что при большом числеслоев катализатора усложняется конструкция реактора и возрастают трудности управления им. При малом количестве слоев снижается селективность процесса и повышается вероятность локальных перегревов.Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ получения алкилбензинов путем алкилирования изопарафинов олефинами в присутствии нескольких (по крайней мере двух) неподвижных слоев цеолитного катализатора при 40- 100 ОС. Процесс осуществляют при давлении 3-6 МПа (предпочтительно3,5 МПа), при котором циркулирующий углеводородный поток, находящийся в жидкой фазе, перед введением его в слой катализатора обогащается изобутаном в результате смешения с охлажденным в теплообменнике потоком, состоящим из второго реагирующего компонента (олефина )и части потока, прошедшего слой катализатора и включающего непрореагировавший изобутан и продукты реакции, образовавшиеся при контакте с катализатором. При этом объемное отношение возвращаемого в зону реакции потока к потоку исходного сырья (олефин) составляет (8-12):1 (предпочтительно 10:1). В процессе используется цеолитный катализатор Линде редкоземельной Формы в таблетках размером 6,4 3,2 мм, объемная подача жидких углеводородов в каждый слой катализатора равна 1-3 ч "(предпочтительно 2 ч 1).Таким приемом создается дополнительное разбавление олефинов изобутаном без общего увеличения соотношения изобутан: олефины по реактору в целом и уменьшается опасность локального повышения температуры в слоях катализатора без увеличения числа слоев (33.Недостатком описанного способа является малая селективность процесса - выход целевого продукта - алкилбензина находится на уровне 50 мас.о от олефинов.Цель изобретения - повышение селективности процесса получения алкилбснзинов, улучшение выхода и качества получаемых продуктов.Поставленная цель достигается тем, что согласно сПособу получения алкилбензинов путем алкилирования изобутана олефинами в присутствии цеолитного катализатора при 40 100 С и повышении давления насыщенных паров реакционной смеси 0,5- 2 МПа, при котором циркулирующий углеводородный поток обогащается изобутаном в результате его испарения из реакционной смеси эа счеттепла реакции алкилировання илидополнительного .подвода тепла, последуюцей его конденсации и возвращения в зону реакции,Реакцию осуцествляют в секционированном реакторе с неподвижным сло.ем катализатора, в котором давлениесоответствует давлению насыщенныхпаров реагирующей смеси при температуре реакции. Катализатор представляет собой гранулированный материал, выполненный в виде цилиндриков, шариков или таблеток размеромот 2 до 10 мм, полученный экструзи,ей, прессованием или любым другимизвестным способом, обеспечивающимпрочность гранул более 0,5 кг/мм.Алкнлируемый агент (изобутан)при 40-100"С и давлении, соответствуюцем давлению насыщенных паров углеводородной смеси (0,5-2 МПа ),подают в верхнюю секцию реактораи последовательно пропускают через все секции с катализатором. Ллкилирующий агент (олефины ) распреде.ляют на несколько потоков, число которых равно числу секций катализатора, и подают в секции равными параллельными потоками, каждый иэ которых смешивают с потоком алкируемого агента (соотношение 1 з(10-200)выходящего ,иэ предыдуцей секциии поступающего на последующую секцию катализатора.Выделяющееся в процессе реакциитепло используют для испарения наиболее легкокипящего компонента смеси - иэобутана, который конденсируют в дефлегматоре и возвращают вреакционную зону, обогацая циркулирующий углеводородный поток алкилируемым агентом.В этих условиях более высококипяцие продукты реакции алкилирова- .ния практически не испаряются и остаются в жидкой фазе.Неиспарившийся алкилируемыйагент (изобутан ) и продукты реакциис предыдущей секции смешивают с новой порцией алкилирующего агента(,о)ефина) и подают на последующуюсекцию, а образующийся паровойпоток направляют на конденсацию.Суммарный сконденсированный потокв виде орошения подают в реакционнуюзону (в первую или в каждую из секций),За счет такого способа осуществления процесса внутри реакционнойзоны обеспечиваются изотермическиеусловия, и циркулирующий поток, до-.полнительно раэбавляющий алкилируюций агент, состоит преимущественноиэ алкилируемого агента (свыше80 мас.В изобутана). Продукты реак,ции, как более высококипящие, испаряются весьма незначительно и в цир.кулирующем потоке практически отсутФ60 65 дено в таблице.П р и м е р 2. Опыт проводят как в примере 1, но в куб реактора вводят дополнительное тепло эа счет подачи пара через змеевик. При этом .увеличивается кратность циркуляции ствуют (менее 0,1 мас.Ъ). Это способствует повышению селективностипроцесса и увеличению длительностиработы катализатора без ухудшенияпоказателей.Для создания более высоких мольных соотношений алкилируемого иалкилирующего агента увеличиваюткратность циркуляции алкилируемогоагента эа счет дополнительного под-.10 вода тепла любым известным способомна выходе из каждой секции или навыходе с последней секции катализатора и дополнительного количествахладоагента для конденсации изобу 15 тана, испарившегося за счет этогодополнительного тепла. Сконденсировавшийся иэобутан направляют в. реакционную зону и разбавляют подаваемые в зону реакции олефины.П р и м е р 1. В верхнюю частьшестисекционного реактора с непод-вижным гранулированным слоем катализатора, представляющего собойцилиндрики цеолита У в РЗЭНСА-фор"25 ме высотой 5 мм и диаметром 5 мм,подают алкилируемый компонент (изо-,бутан). Бутилены (алкилирующийагент) вводят шестью равными параллельными потоками на каждий слой0 катализатора через устройства, обеспечивающие хорошее смещЕние потокауглеводородов (продуктов реакцииалкилирования вместе с неиспарившимся изобутаном ), выходящих из предыдущего слоя, и потока бутиленов.35 те ературув зоне реакции держат90 С, давление (.1,6 ИПа ) соответствует давлению насыщенных паров углеводородной смеси.Количественное соотношение пото 40 ков устанавливают таким образом,что в целом по реактору расчетноесоотношение изобутан:олефины состав.ляет б:1. Выделяющееся тепло реакции снимают за счет испарения иэбы 45 точного изобутана в каждой секции.Пары иэобутана по коллектору выводят с различных секций и направляютв дефлегматор. Сконденсировавшийсяизобутан в виде рециркулята (ороше 50 ния ) смешивают со свежим потокомизобутана и поАают в реакционнуюзону, а именно, в слой катализатора, При этом фактическое соотношение изобутан:олефины на входе в каж 55 дый слой катализатора составляет(70-75):1. Реакцию проводят в течение 12 ч,Выход алкилбенэина на пропущенные олефины составляет 190 мас.Ъ.Качество продуктов реакции приве,5 Ооты ие изопарафнн: оле реактору в целом б: 75 г 20 70 г Выход продуктовв расчете на протиленыг мвс. гг акции ценные бупродуктов реакциводородный состаракциям, мас.Ъ Качествуглпо 1,2,5,6 Ь 90,г изобутана и фактическое соотношениеизобутан:олефины на выходе в каждыйслой катализатора составляет 200 г 1при общем, соотношении по реактору бг 1. 5Реакцию Проводят в течение 40 ч, Выход алкилбензина на пропущенные бутилены составляет 205 мас.Ъ,Качество продуктов приведено в таблице. 10П р и м е р 3.(сравнительный).Гранулированный цеолит У в РЭЭНСаформе в виде цилиндриков высотой ,5 Ьи и диаметром 5 мм загружают в шестисекционный реактор, Изобутан 15 подают последовательно через все секции, а бутилены - параллельными потоками в качало каждого слоя катализатора . Реакцию проводят при температуре 90 ОС и давлении 2 ИПа, ;р обеспечивающем пребывание компонентов в Жидком виде. Соотношение,изобутанголефины в целом по реактору поддерживают на уровне бг 1. Процесс проводят таким образом, что поток иепрореагированного изобутана н продуктов реакции, выходящий иэ каждого слоя катализатора, делят в отношении 1 г 1. Одну часть возвращают в начало данного слоя, где его смешивают с олефинсодержащим по током и потоком углеводородов, поступающих из предыдущего слоя. Вто-на входе в каждый слкатализатора рую часть направляют на последующий слой катализатора и т.д.В результате разбавление олефи нов иэобутаном в начале каждого слоя катализатора повышается вдвое и составляет 1 г 75. Реакцию прово" дят в течение 10 ч.Выход алкилбенэина на поданные бутилены составляет 102 мас. (в отличие от 50 мас.Ъ в прототипе).Качество продуктов приведено в таблице.Как следует из приведенных при- меров, осуществление реакции соглас но способу обеспечивает увеличение соотношения и слое катализатора изобутаиголефины без увеличения концентрации продуктов реакции.Это уменьшает вероятность протекания реакции полимериэации и повторного алкилирования продуктов реакции, что благоприятно сказывается как на выходе целевого продукта (он увеличивается почти вдвое), так и на его качестве (октановое число увеличивается на 2-3,6 пункта). Осуществление реакции при дав. ленин, соответствующем давлению насыщенных паров компонента, обеспе. чивает изотермичность процесса, что также благоприятно сказывается на показателях.В значительной степени упрощается управление процессом.1076423 Продолжение. таблицы 3,4 С + высшие 39,2 93,4 91,4 95 Продолжительность межрегенерационного пробега катализатора, ч 12 40 10 Редактор Е.Кривина Заказ 643/22 Тираж 410ВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Иосква, Ж, Раушская наб., д, 4/5 Подписное филиал ППП "Патентф, г.ужгцрод, ул.Проектная, 4 октаново. число (моторнымметодом в чистом виде),пункт 1Составитель Г.НикифоровТехред Т.фанта КорректорС.Шекмар