[发明专利]异链烷烃-烯烃烷基化

说明书

在用异链烷烃催化烷基化烯烃的方法中，在烷基化条件下在包含MWW格架型结晶微孔材料的固体酸催化剂存在下含烯烃的进料与含异链烷烃的进料接触，其中含烯烃的进料基本上由戊烯组成。

领域

本公开涉及异链烷烃-烯烃烷基化的方法。

背景

烷基化是将烷基加到有机分子中的反应。因此，异链烷烃可与烯烃反应，提供较高分子量的异链烷烃。工业上，该概念依赖于C₂-C₅烯烃与异丁烷在酸性催化剂存在下的反应，产生所谓的烷基化物。这种烷基化物在汽油制造中是有价值的混合组分，不仅因为它具有高辛烷值，而且还因为它对辛烷值增强添加剂的敏感性。

工业烷基化方法历史上在相对低温条件下使用氢氟酸或硫酸催化剂。硫酸烷基化反应对温度特别敏感，低温有利于使烯烃聚合的副反应最小化。通过连续加入新鲜酸和连续取出废酸，这些液体酸催化的烷基化方法中的酸强度优选保持在88-94重量％。氢氟酸方法对温度敏感性较低，酸易于回收和纯化。

硫酸和氢氟酸烷基化都具有固有的缺点，包括环境和安全问题、酸消耗和污泥处理。研究工作已经涉及开发烷基化催化剂，其与硫酸或氢氟酸同样有效，但避免了与这两种酸相关的许多问题。关于硫酸烷基化的一般讨论，参见L.F.Albright等人的三篇系列文章，Alkylation of Isobutane with C₄Olefins,27Ind.Eng.Chem.Res.,381-397,(1988)。对于氢氟酸催化的烷基化的调查，参见1Handbook of Petroleum RefiningProcesses23-28(R.A.Meyers,ed.,1986)。该技术的一般概述可参见““Chemistry,Catalysts and Processes of Isoparaffin-Olefin Alkylation–Actual Situation andFuture Trends,Corma et al.,Catal.Rev.–Sci.Eng.35(4),483-570(1993)。

随着对辛烷的需求增加和环境问题的增加，希望开发一种采用更安全、更环保的催化剂体系的烷基化方法。具体地，希望提供目前使用的氢氟酸和硫酸烷基化方法的工业上可行的替代方案。因此，已经进行了大量努力来开发可行的异链烷烃-烯烃烷基化方法，该方法避免了与硫酸和氢氟酸烷基化相关的环境和安全问题，同时保留了这些熟知方法的烷基化物质量和可靠性特征。因此，研究工作一段时间以来一直是针对固体而非液体烷基化催化剂体系。

例如，美国专利No.3,644,565公开了在催化剂存在下用烯烃烷基化链烷烃，所述催化剂包含存在于结晶硅铝酸盐沸石上的第VIII族贵金属，所述结晶硅铝酸盐沸石具有约4-18埃单位的基本均匀的直径的孔和2.5-10的二氧化硅与氧化铝之比，例如沸石Y。催化剂用氢预处理以提高选择性。

然而，开发出替代氢氟酸和硫酸的令人满意的固体酸已证明具有挑战性。例如，美国专利No.4,384,161描述了使用能够吸收2,2,4-三甲基戊烷的大孔沸石催化剂如ZSM-4、ZSM-20、ZSM-3、ZSM-18、沸石β、八面沸石、丝光沸石、沸石Y及其含稀土金属的形式和路易斯酸如三氟化硼、五氟化锑或三氯化铝，用烯烃烷基化异链烷烃以提供烷基化物的方法。据报道，添加路易斯酸可提高沸石的活性和选择性，从而实现具有高烯烃空速和低异链烷烃/烯烃比的烷基化。根据'161专利，单独使用固体催化剂会产生问题，因为它们看起来快速老化并且在高烯烃空速下不能有效地发挥作用。

随着新的固体酸催化剂变得可用，已经常规地筛选它们在异链烷烃-烯烃烷基化中的功效。例如，美国专利No.5,304,698描述了用异链烷烃催化烷基化烯烃的方法，包括使含烯烃的进料与含异链烷烃的进料与选自MCM-22、MCM-36、和MCM-49的结晶微孔材料在温度至少等于进料的主要异链烷烃组分的临界温度和压力至少等于进料的主要异链烷烃组分的临界压力的烷基化转化条件下接触。