Получение фтористого водорода в процессе алкилирования (стр. 2 из 4)
Водный фтористый водород является более коррозионной средой, чем безводный фтористый водород, и что чем выше концентрация воды, содержащейся в водном фтористом водороде, тем более коррозионной является его природа при использовании в системе процесса алкилирования из углеродистой стали. Дополнительная проблема, традиционно вызываемая наличием воды в каталитической системе процесса алкилирования, заключается в том, что она оказывает отрицательное воздействие на конечный продукт алкилирования. Следовательно, по указанным выше причинам совершенно неожиданно наличие воды в каталитической композиции алкилирования или в системе, как рассматривается в настоящем изобретении, вызывает снижение или замедление коррозионной природы катализатора, но не оказывает значительного воздействия на конечный продукт алкилирования.
Процессы алкилирования, являются жидкофазными процессами алкилирования, в которых моноолефиновые углеводороды, такие как пропилен, бутилены, пентилены, гексилены, гептилены, октилены и т.п., алкилируют изопарафиновыми углеводородами, такими как изобутан, изопентан, изогексан, изогептан, изооктан и т.п., для получения высоокооктановых алкилатных углеводородов, кипящих в бензиновом интервале, и которые пригодны для использования в бензиновом моторном топливе. Предпочтительно изобутан выбирают в качестве изопарафинового реагента, а олефиновый реагент выбирают из пропилена, бутиленов, пентиленов и их смесей для получения алкилатного углеводородного продукта, состоящего главным образом из сильно разветвленных, высоко октановых алифатических углеводородов, имеющих по крайней мере семь атомов углерода и менее десяти атомов углерода.
Для того, чтобы улучшить селективность реакции алкилирования в сторону получения желаемых, сильно разветвленных алифатических углеводородов, имеющих семь илиболее атомов углерода, в реакционной зоне желателен значительный стехиометрический избыток изопарафинового углеводорода. Молярные отношения изопарафинового углеводорода к олефиновому углеводороду от примерно 2:1 до примерно 25: 1 рассматриваются в настоящем изобретении. Предпочтительно молярное отношение изопарафина к олефину будет в интервале от примерно 5 до примерно 20 и наиболее предпочтительно оно будет в интервале от 8,5 до 15.
Изопарафиновые и олефиновые реагентные углеводороды, обычно применяемые в коммерческих процессах алкилирования, происходят из процессов нефтепереработки и обычно содержат незначительные количества примесей, таких как бутан, пропан, этан и т.п. Такие примеси являются нежелательными в больших концентрациях, так как они разбавляют реагенты в реакционной зоне, следовательно, снижают емкость реактора, доступную для целевых реагентов, и мешают хорошему контакту изопарафина с олефиновыми реагентами. Кроме того, при непрерывном процессе алкилирования, когда избыток изопарафинового углеводорода выводят из реакции алкилирования выводящим потоком и рециклизуют для контакта с дополнительными олефиновыми углеводородами,такие нереакционноспособные нормальные парафиновые примеси имеют тенденцию накапливаться в системе алкилирования. Следовательно, реакционные загружаемые потоки и/или рециклируемые потоки, которые содержат значительные количества нормальных парафиновых примесей, обычно фракционируют для удаления таких примесей и поддержания их концентрации на низком уровне, предпочтительно менее 5 об.% в процессе алкилирования.
Температуры реакции алкилирования в настоящем изобретении обычно находятся в интервале от примерно 0oF (17,8oC) до примерно 150oF (65,6oC). Более низкие температуры благоприятствуют реакции алкилирования олефина изопарафином по сравнению с такими побочными реакциями олефинов, как полимеризации. Однако общие скорости реакций снижаются с понижением температуры. Температуры в заданном интервале и предпочтительно в интервале от примерно 30oF (-1,1oC) до примерно 130oF (54,4oC) обеспечивают хорошую селективность алкилирования олефина изопарафином с коммерчески приемлемыми скоростями реакций. Наиболее предпочтительно, однако, температура алкилирования должна быть в интервале от 50oF (10oC) до 100oF (37,8oC).
Давление реакции в настоящем изобретении может быть в интервале от давлений, достаточных для поддержания реагентов в жидкой фазе, до примерно 15 атм. Углеводородные реагенты обычно могут быть газообразными при температурах реакции алкилирования, следовательно, предпочтительными являются давления реакции в интервале от примерно 40 фунт/дюйм2 (2,812 кг/см2 до примерно 160 фунт/дюйм2 (11,25 кг/см2). Когда все реагенты находятся в жидкой фазе, повышение давления не оказываетзначительного влияния на реакцию алкилирования.
Глава 2 ФТОРИСТЫЙ ВОДОРОД ИЗ ПРОЦЕССОВ АЛКИЛИРОВАНИЯ
Обычным приемом, применяемым в нефтеперерабатывающей промышленности для получения высокооктанового моторного топлива, является алкилирование изопарафинов олефинами в присутствии катализатора, предпочтительно плавиковой кислоты или фтористого водорода (HF). Поток, выходящий из реактора алкилирования, обычно проходит через отстойник, где углеводородная фаза отделяется от кислотной фазы. Углеводородную фазу подвергают фракционированию для отделения низкокипящих углеводородов от продуктов алкилирования. Кислую фазу охлаждают и возвращают в реактор алкилирования. Однако рециркулируемую кислую фазу необходимо подвергать частичной очистке, чтобы предотвратить образование в системе кислоторастворимых масел (КРМ) и воды.
Как правило, такую очистку проводят, направляя поток из отстойника, содержащий HF, в колонну четкой ректификации, где HF отделяют от КРМ с помощью газообразного углеводорода, предпочтительно изобутана. При этом получают очищенную кислую фазу, которая может быть направлена на повторное использование. В то же время выделяемые на этой стадии КРМ содержат недопустимо высокие количества HF, что приводит как к потерям ценного продукта HF, так и к возникновению экологических проблем. В связи с этим требуется дополнительная стадия очистки для удаления HF перед дальнейшей переработкой КРМ, например перед возвращением на нефтеперерабатывающий завод в качестве топлива, или перед их у Д 3 Л 6Н и см
Процесс предназначен для выделения HF, используемого в качестве катализатора реакции алкилирования, из кислой фазы, содержащей КРМ, путем обработки фракции, выводимой из нижней части колонны четкой ректификации и состоящей из HF, КРМ и небольших количеств воды. Указанную смесь охлаждают в теплообменнике до температуры достаточной для того, чтобы отделить HF от КРМ, а затем смесь направляют в сепаратор для разделения.
Внутри сепаратора создается градиент концентраций HF и КРМ с высоким содержанием HF и КРМ, практически не содержащие HF, выводятся в виде отдельных потоков. Схема такого процесса представлена на рис. 80.
Цифрой 1 обозначен в целом аппарат, используемый для выделения HF из процесса алкилирования. В его состав входят колонна четкой ректификации 2, которая имеет общеизвестную конструкцию и не описывается здесь более подробно.
Линия 3 связывает колонну 2 с реактором алкилирования (на схеме не показан), конструкция и способ работы которого являются общеизвестными. По линии 3 в колонну 2 подается смесь, состоящая из HF, КРМ, воды и изобутана. Содержание воды в исходной смеси очень мало — обычно менее 3 %, поскольку используемые в качестве сырья олефин и изобутан подвергаются предварительной осушке. Для контроля температуры смеси желательно в линии 3 иметь теплообменник 4 и регулятор температуры 5. Последний управляет имеющимся в линии 3 клапаном о, открывая или закрывая его в зависимости от температуры подаваемой смеси.
Клапан 6 регулирует подачу теплоносителя, поступающего к теплообменнику 4 по линии 7. Предпочтительно, чтобы линия 3 была связана с верхней частью колонны 2 и весь отработанный катализатор подавался в парообразном состоянии.
Трубопровод 8 в верхней части колонны 2 предназначен для вывода газообразного HF и отгоняемых, а также используемых в качестве флегмы углеводородов, таких как изобутан. По трубопроводу 8 отгоняемые продукты из колонны 2 возвращаются в реактор алкилирования. Предпочтительно вводить углеводород в колонну 2 в нескольких местах, для того, чтобы достичь наилучшего выделения HF. Как было указано выше, подаваемая на выделение смесь помимо HF содержит также КРМ и воду.
Газообразный углеводород подается в нижнюю часть колонны 2 по линии 9. Предпочтительно, чтобы точка ввода находилась ниже уровня жидкости, собирающейся в нижней части колонны 2. Предпочтительно подавать углеводород при температуре ~200—230 °С. Упомянутая жидкая фаза, накапливающаяся в колонне, представляет собой исходную смесь, из которой в результате отгонки вместе с углеводородом удалена основная часть HF. Жидкий углеводород, применяемый в качестве флегмы, например изобутан, обычно вводится в верхнюю часть колонны 2 по трубопроводу 10.
Схема выделения HF из кислых сточных вод процесса алкилирования, содержащих кислоторастворимые масла
Поскольку по трубопроводу 10 поступает жидкий углеводород, имеющий более низкую температуру, чем смесь газов и паров, подаваемых по линии 3, его подача приводит к конденсации высококипящих компонентов, содержащихся в газовой фазе. Эта операция общеизвестна и более подробно описана не будет.
Тяжелые фракции выходят из нижней части колонны 2 по линии // и поступают в отстойник 13 обычной конструкции. Для контроля уровня жидкой фазы в колонне 2 желательно предусмотреть- регулятор уровня, управляющий работой клапана 14. Клапан 14 связан с выводной линией 15, которая в свою очередь соединена с верхней частью отстойника 13, в результате чего при превышении требуемого уровня жидкой фазы происходит более полное открывание клапана 14 и снижение уровня жидкости в колонне 2 до нормального значения.