[发明专利]异构烷烃和烯烃的固体酸烷基化方法

说明书

本发明公开了异构烷烃和烯烃的固体酸烷基化方法，包括原料预处理、烷基化反应、催化剂再生和烷基化反应产物分离，所述的原料预处理，异构烷烃和烯烃原料顺序经过预加氢工序脱除二烯烃、干燥脱水工序脱除游离水、脱硫工序脱除硫化物、脱氧工序脱除含氧化合物的步骤；所述催化剂，大孔比体积在0.30～0.40ml/g，大孔比体积与催化剂颗粒比长度之比为1.0～2.5ml/g·mm，比表面积与颗粒长度之比为3.40～4.50m²/mm；所述的烷基化反应产物分离在一种利用热泵技术的分馏塔中进行。该方法可获得高辛烷值的烷基化汽油、过程能耗低。

技术领域

本发明涉及异构烷烃与烯烃的固体酸烷基化方法，属于石油化工领域。

背景技术

主要是异丁烷的异构烷烃与C₃～C₆烯烃在酸性催化剂的作用下发生烷基化反应是生产清洁、高辛烷值汽油组分的重要过程。该工艺得到的烷基化汽油蒸汽压低、敏感性低、抗爆性能好，不含芳烃、烯烃，硫含量也很低，是高辛烷值汽油的理想调和组分。

烷基化反应是一种酸催化反应。目前工业应用的烷基化生产工艺有硫酸法和氢氟酸法，它们是以硫酸或氢氟酸为催化剂由异构烷烃和烯烃合成烷基化油。由于硫酸和氢氟酸本身的腐蚀性、毒性以及工艺过程的废酸排放对环境的危害，使烷基化油生产企业面临的安全环保压力日益增加。

固体酸烷基化工艺的核心是性能优良的固体酸催化剂的开发。固体酸催化剂具有诸多优点，如稳定性好，不腐蚀设备，便于与产物分离，对环境污染少，运输过程相对安全性高等，是理想的催化剂形式。烷基化固体酸催化剂主要分为四类：金属卤化物、固体超强酸、负载型杂多酸和分子筛。尽管发展已经数十年，但是由于固体酸催化剂失活较快，使该工艺技术工业化的进程受到影响。

US5986158公开了一种烷基化方法，采用的催化剂包含氢化功能成分和固体酸成分，可烷基化物与烷基化剂反应形成烷基化物，并通过饱和烃和临氢条件进行催化剂间歇性再生，并在烷基化剂转化率大于80％的催化剂的活性期内进行再生，以获得高的烷基化收率和质量高的烷基化产物。沸石催化剂是多孔的催化材料，原料中的杂质会吸附在催化剂活性中心或原料中二烯烃聚合生成大分子堵塞孔道，引起催化剂失活。反应过程在固定床反应器中进行，催化剂的活性期仅有不到4～10h，催化剂必须反复再生，从其实施例可以看到，烷基化油的研究法辛烷值(RON)91.2，三甲基戊烷/二甲基己烷为2.9，C₅～C₇、C₈、C₉₊分别为30.4％，58.2％、11.4％。

EP1286769公开了一种新的烷基化催化剂及其用于烷基化烃的用途。

EP1392627公开了一种烃类的催化烷基化方法，其包括(i)在固体酸烷基化催化剂上将可烷基化的化合物与烷基化试剂反应生成烷基化物和(ii)在缓和再生条件下以及氢气和烃存在时再生所述催化剂，其中该烃包括至少一部分已形成的烷基化物。

尽管上述固体酸催化剂具有一定的催化性能，但仍然需要进一步提高这些催化剂的催化活性、选择性和稳定性，解决催化剂的再生问题，提高烷基化汽油质量。由于固体酸烷基化催化剂本身多孔的特点，在固体酸催化剂活性位上的烷基化反应需要原料从流体主体通过扩散到活性位，产物从活性位扩散到主体，烯烃在活性位的吸附能力更强，要求更高的外部烷烯比才能保证烷基化反应效果，这样产品分离的能耗较高。

发明内容

本发明的目的是在现有技术基础上提供一种异构烷烃与烯烃的固体酸烷基化方法，提高烷基化反应选择性和产品汽油的质量以及获得更高的产品辛烷值，降低固体酸烷基化装置能耗，减少烷基化装置的操作费用。

本发明提供的异构烷烃和烯烃的固体酸烷基化方法，包括原料预处理、烷基化反应、催化剂再生和烷基化反应产物分离，其特征在于：

所述的原料预处理，包括异构烷烃和烯烃原料预加氢、精馏、脱水、脱硫化物、脱含氮化合物和脱含氧化合物的步骤；