[发明专利]催化剂组合物和异构烷烃和烯烃的烷基化方法

说明书

本发明涉及一种烃转化方法及用于该转化方法的催化剂组合物。此发明涉及一种在烷基化过程系统中使用一种新型组抑制或阻止腐蚀的方法。

应用催化烷基化方法生产具有适合于作汽油调合组分性质的支化烃在此技术领域内已众所周知。用饱和烃(如异构烷)使烯烃烷基化通常可通过先使反应物与酸性催化剂相接触形成反应混合物，再将该混合物沉降，从烃中分离出催化剂并进一步采用诸如分馏等方·法分离烃类回收烷基化油而达到。烷基化反应产物通常叫做“烷基化油”，它最好是含有七到九个碳原子的烃类。为获得最优质量的汽油调合组分，烷基化方法中生成的烃类最好为高度支化的烃类。

氢氟酸是较理想的烷基化催化剂之一。然而，使用氢氟酸作烷基化催化剂有一些的缺点。使用氢氟酸作烷基化催化剂的主要问题之一是氢氟酸为一种极强的腐蚀性物质，并且对人体有毒。氢氟酸对人体的毒性还因无水氢氟酸在1个大气压和70°F的正常大气条件下为典型的气体而复杂化。当在标准大气条件下暴露于大气时，氢氟酸的蒸汽压有可能造成一些安全问题。这些安全问题可能会因一时疏忽使氢氟酸挥发并释放到大气而造成。

尽管氢氟酸存在对人体的毒性和腐蚀性的潜在问题，以往的生产确认，使用氢氟酸作烃基化催化剂的益处超过了其潜在的问题。例如，氢氟酸为一种极有效的烃基化催化剂，它可以使异构烷对烯烃的反应在较低的过程压力和过程温度下进行。氟化氢特别适合于用作丁烯烷基化的催化剂，并且，在丙烯和戊烯烷基化的情况下，氟化氢已被用作一种有效的催化剂，而发现其它烷基化催化剂(如硫酸)在这些烷基化应用中效果不佳。此外，从氢氟酸烷基化方法中形成的烷基化油由于是高度支化的烃类化合物的混合物，具有提供高辛烷值发动机用燃油那样的理想性质，质量非常好。业已发现，通过氢氟酸烷基化方法而形成的烷基化油通常比用典型的硫酸烷基化方法生成的烷基化油的辛烷值更高。因此，希望使用一种具有氢氟酸所具有的那些理想特性但又无氟化氢那样高蒸汽压的烷基化催化剂。

在寻找一种具有能提供高质量的烷基化反应产物并具有较低蒸汽压的理想性质从而取代氢氟酸作烷基化催化剂的适宜组合物的过程中，遇到的一个难题就是替代催化剂的腐蚀性问题。这些替代烷基化催化剂不仅应具有上述的理想物性，而且为使催化剂工业应用可行，它还必须对烷基化方法系统的金属部件，如压力容器、管道、设备及其它配件等具有合理的非腐蚀性。在使用氢氟酸作烷基化催化剂的情况下，此技术认为，为减少对烷基化过程系统中的碳钢部件的腐蚀作用，最好使用水浓度极微的氟化氢。实际上，氟化氢水溶液对碳钢的腐蚀作用随水的浓度的上升而增加。而对于已提出适宜于替代氟化氢作烷基化催化剂的组合物，已发现也都对碳钢有极强的腐蚀性。

因此，本发明的目的之一在于提供一种当应用于异构烷烃使烯烃烷基化时具有能生成高质量烷基化反应产物而其蒸汽压较氢氟酸低的理想性质的新型烷基化催化剂。

本发明的另一个目的在于提供一种当用于如由碳钢构成的烷基化方法系统时具有合适的腐蚀性的烷基化催化剂组合物。

本发明的另一个目的在于提供一种可不对该方法系统的设备造成大工业上过度腐蚀、应用于烷基化方法系统的新型催化剂组合物。

本发明的另一个目的在于提供一种在有较低蒸汽压但能产生高质量烷基化油的理想性质的烷基化催化剂存在下用烷烃使烯烃烷基化的方法。

本发明的另一个目的在于提供一种用腐蚀性介质抑制金属腐蚀的方法。

本发明的另一个目的在于提供一种能抑制或减缓适用于烷烃使烯烃烷基化的方法及该方法系统的组合物腐蚀性的方法。

因此，本发明的方法涉及用一种含卤化氢、砜及水组分的催化剂组合物使含烯烃和烷烃的烃类混合物烷基化。本发明的另一实施方案涉及一种通过将足以抑制腐蚀的水量加到含有一种卤化氢和一种砜的腐蚀性介质中来抑制金属腐蚀的方法。

木发明的组合物包含一种卤化氢成分，一种砜成分和水。

本发明的其它目的及优点会因以上的发明详述、所附的权利要求及附图变得更明显。附图中：

图1为表示氟化氢和环丁砜混合物中不同水浓度对碳钢的腐蚀速率的条形图，以每年的腐蚀密耳数为单位。

图2为比较不同试验容器内氟化氢和环丁砜混合物中不同水浓度对碳钢的腐蚀率的条形图。

图3为采用本发明所描述的新型催化剂组合物的烷基化过程一实施方案的示意流程图。

图4为比较采用含有氟化氢和环丁砜的催化剂组合物和还另外含有水份的催化剂组合物进行异丁烷使丁烯烷基化得到的烷基化油的质量的曲线图。