[发明专利]具有改进的辛烷值的烷基化工艺

说明书

具有改进的辛烷值和较低的终沸点的改进的烷基化工艺。此外，本发明包括烷基化系统，其允许操作参数的灵活性而不损失生产率。这增强了本发明的固体酸烷基化工艺相对于液体酸工艺的优点，因为在固体酸烷基化的情况下，C9+烷基化物将主要含有所需的高度支化的链烷烃。通过C9+的分馏，分馏后汽油烷基化物的RON数仍然非常高，而汽油馏分的终沸点将降低，改善了价值和混合的灵活性。

背景技术

本发明涉及烃类原料的烷基化工艺，该工艺包括，在包含固体酸和氢化功能的催化剂，例如氢化金属，的存在下，使待烷基化的烃类原料与烷基化试剂接触。

术语烷基化是指可烷基化的化合物(例如饱和烃)与烷基化试剂(例如烯烃)的反应。该反应是有意义的，因为它可以通过诸如异丁烷的异构烷烃与含2-6个碳原子的烯烃的烷基化反应，得到具有高辛烷值并在汽油范围内沸腾的烷基化物。与通过裂化较重的石油馏分如减压瓦斯油和常压渣油获得的汽油不同，通过烷基化获得的汽油基本上不含污染物如硫和氮，因此具有清洁的燃烧特性。其高抗爆性能(以高辛烷值为代表)减少了添加对环境有害的抗爆化合物(如芳烃或铅)的需要。而且，与通过改良石脑油或通过裂化较重的石油馏分所获得的汽油不同，烷基化物含有很少(如果有的话)芳烃或烯烃，这提供了进一步的环境优势。

烷基化反应是酸催化的。常规的烷基化工艺设备使用液体酸催化剂，例如硫酸和氢氟酸。使用这种液体酸催化剂存在各种各样的问题。例如，硫酸和氢氟酸都具有很强的腐蚀性，因此所用设备必须满足严苛的服务要求。由于在所得燃料中存在强腐蚀性物质是不被许可的，因此必须从烷基化物中除去剩余的酸。而且，由于必须进行液相分离，该工艺复杂且昂贵。此外，总是存在诸如氟化氢的有毒物质将被排放到环境中的风险。

汽油烷基化工艺的情况中遇到的问题是，当应用更严格的工艺条件时，例如，通过提高原料中烯烃的空速(烯烃whsv(重量时空速度))和/或降低异构烷烃与烯烃比(I/O)，产物C5+烷基化物中的C9+重烃馏分(沸点高于约150℃)增加。这导致产生的C5+烷基化物馏分的较高的终沸点(FBP)和较低的辛烷值(RON)。较低的辛烷值，因为较重的C9+馏分具有约84的混合辛烷值贡献，而C5+至C8馏分具有高出约12-15个点(约96-99)的混合RON贡献。

对于作为汽油调和组分的烷基化物的价值而言，较低的RON和较高的FBP是不利的。但是，通过例如蒸馏(或任何其它合适的工艺)的分离可以从烷基化物中除去C9+馏分，从而根据苛刻程度降低FBP并增加辛烷值。苛刻程度越高，形成的C9+越多，分离C9+后辛烷值提高和FBP降低越多。

C9+主要由高度支化的高纯度的链烷烃组成，可用于煤油/喷气燃料。应该注意的是，这种高度支化的C9+烷基化物馏分不含烯烃、环烷烃和芳族化合物，因此燃烧干净而不会形成“硫化物”。因此，在紧随烷基化物之后共同生产这种高质量的C9+馏分对于炼油厂来说是一个很有吸引力的选择。

在液体酸(HF和H₂SO₄)工艺的情况中遇到的问题是酸溶性油(ASO)副产物的量在更高的严重性下增加，并且ASO是需要被除去和燃烧的废产物。此外，ASO浓度对液体酸工艺的活性和选择性具有强烈影响，应严格控制以获得最佳性能(参考US4,404,418用于HF和H₂SO₄；A.Corma and A.Martinez,“Chemistry,Catalysts,and Processes forIsoparaffin-Olefin Alkylation:Actual Situation and Future Trends”,Catal.Rev.-Sci.Eng.,35(4),483-570(1993),page 503)。这限制了液体酸工艺的灵活性，以强有力地共同产生C9+馏分。