[发明专利]一种C3和C5烃类制备烷基化油的方法

说明书

技术领域

本发明具体涉及一种以C₃和C₅烃类为主要原料制备烷基化油的方法，属于石油化工技术领域。

背景技术

烷基化油是一种异构烷烃的混合物，主要成分是三甲基戊烷(TMP)，它具有不易挥发、燃烧热值高、不含硫氮、芳烃等有毒组分以及辛烷值高等优点，是一类优秀的汽油调和组分。

近年来，随着汽车工业的飞速发展和人类对环境保护的日益重视，世界各国对车用燃料做出了更为严格的规定，规定了限制车用汽油中芳烃含量、烯烃含量、蒸汽压等指标，无铅高辛烷值汽油的需求量不断增加，烷基化油成为新配方汽油的理想组分受到广泛关注。

在工业上，烷基化油常以异丁烷和丁烯作为反应物，在酸性条件下催化得到。其主要催化工艺包括硫酸催化工艺和氢氟酸催化工艺，其中硫酸催化工艺主要采用反应物循环制冷技术并且对易腐蚀工段进行特殊处理；氢氟酸催化工艺主要采用添加助剂的方式降低氢氟酸的蒸汽压。上述处理技术使得烷基化生产工艺较为安全可控，然而由于硫酸、氢氟酸催化工艺存在酸耗较大，废酸处理困难等问题，会对环境产生一定程度的影响。

为了应对传统催化剂带来的环境问题，新型烷基化催化剂的研究一直是热点话题。除去传统催化剂，可以用作烷基化催化剂的还有以氯铝酸盐离子液体为代表的离子液体催化剂以及以分子筛、固体超强酸和杂多酸为代表的固体酸催化剂。

如今，石油资源短缺，石油炼制与加工技术更加完备，重油的催化裂化成为石油加工的主要过程。由于我国炼化工业中常会产生大量C₃和C₅烃类的混合尾气，这些尾气的分离将会耗费巨大成本，但是若以C₃和C₅混合尾气为原料制成烷基化油可以极大地减少尾气分离带来的成本。而分子筛催化剂由于其活性较高，易与反应产物分离等优点，具有极大的应用前景。因此，如果把炼化尾气中的C₃和C₅烃类作为反应物在分子筛的催化下合成烷基化油将会是一个有效利用工业尾气的创新方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种C₃和C₅烃类制备烷基化油的方法，以炼化尾气中的C₃和C₅烃类作为反应原料，以金属改性的Hβ分子筛作为催化剂，并优化其催化合成的工艺条件，最终制备得到烷基化油，该方法具有市场应用前景。

本发明的技术方案如下：

一种C₃和C₅烃类制备烷基化油的方法，以炼化尾气中的C₃与C₅烃类为反应原料，以改性后的Hβ分子筛为催化剂，进行液相催化反应，制备得到烷基化油；所述改性后的Hβ分子筛是通过碱金属或碱土金属改性得到，其化学式为M_xO_y/Hβ。

进一步地，所述改性的方法为将Hβ分子筛与碱金属或碱土金属的硝酸盐溶液进行离子交换。

进一步地，所述的碱金属或碱土金属为锂、镁、钙或钠。

进一步地，反应温度为50～80℃，优选温度为65～75℃。反应时间为20～90min，优选条件为40～60min。搅拌速率为1000～3000rpm，优选条件为2000～3000rpm。催化剂和反应物中的烯烃的质量比为5～50：1，优选条件为10～50：1。所述反应原料为C₃和C₅烃类的混合物，其中烷烃与烯烃的摩尔比为5～100：1，优选条件为25～100：1。

本发明的方法包括：

—以C₃和C₅烃类为反应原料，改性过后的Hβ分子筛为催化剂，催化合成烷基化油，并对工艺条件进行优化；

—从反应器中收取包含过量的烷烃反应物与产物烷基化油的混合物。

本发明以炼化尾气中的C₃和C₅烃类作为反应原料制备烷基化油，所述的反应原料可以来自重油裂化、石脑油裂解等炼化尾气中的一种或几种，其中C₃烃类通常为丙烷、丙烯等，C₅烃类通常为异戊烷、戊烯等。

本发明所述的改性过的Hβ分子筛的制备方法如下：

(1)将Hβ分子筛与0.2mol/L的金属硝酸盐溶液按照1g/10ml的比例混合；