离子液体催化烃转化工艺的启动程序的制作方法

专利名称：离子液体催化烃转化工艺的启动程序的制作方法
技术领域：
本发明涉及离子液体催化烃转化工艺的启动程序。
背景技术：
金属卤化物离子液体催化剂在易于将液体催化剂在反应器中与反应物混合、并易于在沉降器中与烃产物分离的许多炼厂工艺应用中受到人们关注。离子液体催化剂可以用于一系列烃转化工艺，例如链烷烃烷基化、链烷烃异构化、烯烃异构化、烯烃二聚、烯烃低聚、烯烃聚合和芳族烷基化。离子液体催化烃转化工艺的实例是用烯烃将异链烷烃烷基化以制备具有高辛烷值的汽油馏分(参见例如Timken等的美国专利No. 7，432，408)。相反地，用烯烃将异链烷烃 烷基化的广泛使用的常规工艺是通过硫酸或氢氟酸进行催化。除使用大量的H2SO4或HF所涉及的环境、健康和安全顾虑外，离子液体催化烷基化与常规烷基化相比提供了许多优点，包括在设备上更低的资金支出，更低的操作费用，更低的催化剂藏量体积，更低的催化剂补充速率，可用进料的扩展，和更高的汽油收率。例如由美国专利No. 7，432，408所公开，作为与离子液体一起存在的助催化剂的HCl提供了提高的催化活性水平。典型地，将无水HCl或有机氯化物随反应器进料一起加入到反应中以达到所期望的活性和选择性(参见例如Elomari的美国专利No. 7，495，144，和Harris的美国专利No. 7，531，707)。在有机氯化物作为助催化剂的情形中，可以在反应器中原位形成HCl。然而，HCl在设备的下游产物分离段中的存在可能腐蚀蒸馏塔和其它设备，特别是如果存在任何水时。因此重要的是在离子液体催化烃转化工艺期间避免水的引入。需要离子液体催化烃转化工艺(包括用于烷基化物汽油制造的烷基化工艺)的系统性启动程序，该系统性启动程序不仅使工艺性能和效率最优化，而且还提高设备可靠性并且延长设备有效寿命。发明概述本发明提供了极大地改善离子液体催化烃转化工艺的性能的启动程序。在一个实施方案中，本发明的启动程序还很大地降低设备的维护费用和延长所述系统中用于实施这类离子液体催化烃转化工艺的设备的寿命。根据本发明的一个方面，提供了操作离子液体催化烃转化系统的方法，该方法包括把空气和游离水从所述系统的至少一部分中吹扫出去；将至少一种反应物引入到所述系统的至少一部分中；经由至少一个进料干燥器单元，将所述至少一种反应物再循环通过所述系统的至少一部分直到从所述系统的至少一部分离开的所述至少一种反应物具有处于或低于阈值的水含量；以及在再所述循环步骤之后，将离子液体催化剂引入到所述系统的反应器中。在一个实施方案中，本发明同样提供了操作离子液体催化烃转化系统的方法，该方法包括把空气和游离水从所述系统中吹扫出去，其中所述系统包含反应器、与该反应器流体连通的蒸馏单元、和与该反应器流体连通的催化剂再生单元；将至少一种反应物引入到所述系统中；经由至少一个进料干燥器单元，将所述至少一种反应物再循环通过所述系统直到离开所述系统的所述至少一种反应物具有处于或低于阈值的水含量；在水含量达到阈值之后，将催化剂促进剂引入到所述反应器中；以及在引入所述催化剂促进剂之后，将离子液体催化剂引入到所述反应器中。在另一个实施方案中，本发明提供了操作离子液体催化烃转化系统的方法，该方法包括把空气和游离水从所述系统中吹扫出去，其中所述系统包含反应器、与该反应器流体连通的蒸馏单元、和与该反应器流体连通的催化剂再生单元；经由进料干燥器单元，将干燥的进料再循环通过所述系统，直到所述进料的残留水含量处于或低于阈值；在水含量达到阈值之后，将至少一种反应物引入到所述反应器中；以及在引入反应物的步骤开始之后，将催化剂促进剂引入到所述反应器中。在引入催化剂促进剂的步骤开始之后，该方法还包括将离子液体催化剂引入到所述反应器中；在该反应器中使所述至少一种反应物与所述离子液体催化剂接触以形成至少一种烃产物；将所述离子液体催化剂与含有所述至少一种烃产物的烃相分离；将所述烃相的至少一部分给进到蒸馏单元；调节该蒸馏单元的蒸馏条件以在稳态蒸馏条件下提供所述至少一种烃产物；以及调节催化剂再生单元以提供该反应器的稳态催化活性。 附图简要描述图I是表示根据本发明一个实施方案的离子液体催化烃转化工艺的方案的框图；图2是表示根据本发明一个实施方案的离子液体催化烃转化工艺的方案的框图；图3是表示根据本发明一个实施方案的离子液体催化烷基化工艺的方案的框图；图4A示意性地表示根据本发明的一个实施方案为离子液体催化烃转化工艺所作系统准备的方法中涉及的步骤；图4B示意性地表示涉及根据本发明的一个实施方案操作离子液体催化烃转化系统的方法的步骤；以及图5示意性地表示涉及根据本发明的另一个实施方案操作离子液体催化烃转化系统的方法的步骤。详述离子液体催化剂用于一系列烃转化过程，例如链烷烃烷基化、链烷烃异构化、烯烃异构化、烯烃二聚、烯烃低聚、烯烃聚合和芳烃烷基化。本申请人现已发现使用合适的启动程序可极大地改善离子液体催化烃转化工艺的性能并且还可延长用于实施这类工艺的设备的寿命。离子液体催化烃转化的启动程序根据本发明的一方面，离子液体催化烃转化系统的启动程序可以按如下实施I)用干燥惰性气体吹扫所述系统；2)活化用于进料的干燥剂(dryerant);以及3)用干燥进料将所述系统吹扫至残留水的阈值水平。在一个实施方案中，项I)可以包括用干燥氮气吹扫所述系统以除去任何截留(trapped)的空气和游离水。在另一个实施方案中，项I)可以包括用干燥烃气体吹扫所述系统。在仅作为实例的一个实施方案中，项I)中的吹扫气体是干燥异链烷烃，项3)中的进料是相同的异链烷烃，可以将项I)和3)合并成单个步骤。在另一个实施方案中，可以在项I)之后实施项3)，例如，可以在项I)中首先用干燥氮气吹扫所述系统，然后可以在项3)中用干燥异丁烷吹扫所述系统。在一个实施方案中，项2)可以包括在提高的温度下使干燥氮气穿过干燥剂例如分子筛并持续长时间段(例如高达若干小时)。在一个实施方案中，根据项3)的阈值残留水含量可以通常为小于约lOppm。在用干燥进料吹扫至残留水的阈值水平之后，可以实施如下4)将反应物引入到所述系统中；5)引入催化剂促进剂或助催化剂；6)引入离子液体催化剂；7)打通(line-out of)蒸馏段的流程以提供稳态产物纯化；·8)生成产物；以及9)打通催化剂再生单元和/或催化剂排出装置的流程以维持稳态催化活性和烃转化工艺性能。在一个实施方案中,根据项4)引入的反应物可以包含异链烧烃例如C4-C6异链烧烃，或烯烃例如C2-C6烯烃，或异链烷烃和烯烃二者。在一个实施方案中，催化剂促进剂可以包含HCl或有机卤化物。这样的促进剂在本文也可以称作助催化剂。根据本发明的一方面，可以将上文所述程序应用于例如经历初始启动的离子液体催化烃转化系统，或应用于退出服务一段时间并且完全空置(empty)和清洗的系统。根据本发明的另一方面，仅仅系统的一部分进行先前操作和随后关停用于保养或维护的系统，可以经历较简单的启动程序。例如，根据保养操作所涉及的系统特定部分，可以省略本文所述的一些步骤，例如参考实施例2。离子液体催化烷基化的启动程序根据本发明的一个实施方案，离子液体催化烃烷基化工艺的启动方法可以包括如下i.用惰性气体吹扫离子液体催化烷基化系统以除去任何截留的空气和游离水；ii.活化用于进料的干燥剂；以及iii.用干燥进料将所述系统吹扫至残留水的阈值水平。在一个实施方案中，项i.和iii.可以基本上按上文就项1)-3)所述进行实施。项iii)的残留水的阈值水平可以为通常小于约lOppm。在用干燥进料吹扫至残留水的阈值水平之后，可以实施如下iv.将异链烷烃反应物引入到所述系统中；V.引入HCl或有机卤化物催化剂促进剂；vi.引入离子液体催化剂；vii.引入烯烃进料；viii.打通蒸馏段的流程以提供烷基化物产物的稳态纯化；ix.生成烷基化物产物；以及X.打通再生段和/或催化剂排出装置的流程以维持稳态催化活性和烷基化工艺性能。在一个实施方案中，项iv.至x.可以按给定的次序实施。在其它实施方案中，项iv.至x.可以按不同的次序实施或者同时实施。
烃转化系统参考

图1，根据本发明一个实施方案的离子液体催化烃转化系统100可以包括反应器110、分离单元120、再生单元130和蒸馏单元140。反应器110可以与分离单元120流体连通。分离单元120可以与催化剂再生单元130以及与蒸馏单元140流体连通。催化剂再生单元130可以与反应器110流体连通用以将再生的催化剂给进到反应器110。离子液体催化烃转化系统100可以与干燥系统200流体连通。在一个实施方案中，干燥系统200可以包括多个进料干燥器单元，在图I中由第一个进料干燥器单元220a和第N个进料干燥器单元220η表示。进料干燥器单元的数目可以例如根据去往转化系统100的进料数目而改变。去往转化系统100的进料数目进而可以取决于待使用转化系统100实施的具体烃转化工艺。在一个实施方案中，去往转化系统100的进料数目通常可以为约一(I)至四(4)，典型地约二(2)至三(3)。在一个实施方案中，转化系统100的进料可以包括至 少一种反应物和至少一种催化剂。在一个实施方案中，可以使用每个干燥器单元有效地将流体干燥至水含量不大于约IOppm,在子实施方案中，不大于约5ppm,和在另一个子实施方案中，不大于约lppm。待通过干燥系统200的干燥器单元干燥的流体可以包含气体例如吹扫气体，或者液体例如助催化剂或反应物进料。作为非限制性实例，所述吹扫气体可以包含干燥氮气或干燥异丁烷。根据本发明的一方面，可以使干燥吹扫气体穿过转化系统100以从其全部或至少一部分除去空气和游离水。在一个实施方案中，可以使干燥吹扫气体一次穿过转化系统100。在如图I中所示的另一个实施方案中，干燥系统200可以包括吹扫干燥器单元210，可以使吹扫气体经由吹扫干燥器单元210再循环通过转化系统100。仅作为实例，可以使用吹扫干燥器单元210将吹扫气体有效地干燥至约IOppm或更小的水含量。根据涉及转化系统100的完全或初始启动的本发明的一个实施方案，可以用吹扫气体吹扫整个系统100。在例如涉及再启动先前操作过的转化系统100的程序的另一个实施方案中，可以用干燥吹扫气体吹扫系统100的仅一部分。再启动程序中所涉及的转化系统100的多个部分可以包括反应器110、分离单元120、再生单元130、蒸馏单元140、或它们的任意组合。在一个实施方案中，可以使用进料干燥器单元220a_220n将一种或多种进料有效地干燥至不大于约lOppm、不大于约5ppm、或不大于约Ippm的水含量。每个进料干燥器单元220a-220n可以包含一个或多个容器。去往系统100的进料可以包括反应物和催化剂促进剂。可以使用专用的干燥器单元来干燥每种进料。例如，可以分别使用第一、第二和第三进料干燥器单元干燥第一反应物、第二反应物和催化剂促进剂。多个干燥器单元的每个容器可以含有干燥剂，例如分子筛或其它吸附剂。每个容器中的干燥剂可以在提高的温度下使用经过所述容器的干燥氮气流来活化。图2是表示根据本发明一个实施方案的离子液体催化烃转化工艺的方案的框图。在离子液体催化烃转化过程期间，可以例如基本上如参考前文图I所述将干燥进料引入到反应器110中。干燥进料可以包括一种或多种反应物，可以将其通过一个或多个反应器入口端(未示出)引入到反应器110中。可以通过单独的入口端将离子液体催化剂引入到反应器110中。可以剧烈地搅拌反应器110以促进反应物和离子液体催化剂之间的接触。可以调节反应器条件以使本发明的特定烃转化工艺的工艺性能最优化。在本发明的烃转化过程期间，反应器110可以含有包含离子液体催化剂和烃相的混合物。烃相可以包含一种或多种烃产物。可以通过例如包含沉降器的分离单元120将离子液体催化剂与烃相分离；以及可以让烃相和离子液体催化剂相在重力作用下沉降。可以将大部分(the bulk of)的较重离子液体催化剂相再循环到反应器110。随着转化系统100的持续运行，离子液体催化剂可能趋于变得部分失活或废掉。例如共同转让的美国专利No. 7，674，739 (通过引用将其公开内容以其全文并入本文)中所公开，催化剂失活与离子液体相中混合聚合物的形成有关。为了维持催化活性，可以将部分离子液体催化剂相给进到再生单元130用于催化剂再生。然后，可以将再生的离子液体催化剂再循环到反应器110。作为实例，离子液体催化剂的再生方法公开于美国专利No. 7，674，739 (通过引用并入本文)中。可以将来自分离单元120的烃相给进到蒸馏单元140。蒸馏单元140可以表示为或包含多个蒸馏塔。在一个实施方案中，蒸馏单元140可以包含一(I)、二(2)、三(3)、四
(4)或更多个蒸馏塔。根据本发明的一方面，可以例如就温度和压力来调节蒸馏单元140以 在稳态蒸馏条件下由烃相提供一种或多种烃产物。蒸馏单元140还可以分离出来自反应器110的未反应进料和/或副产物。例如，可以通过蒸馏单元140分离出一种或多种反应物并将其再循环到反应器110。在一个实施方案中，还可以通过蒸馏单元140分离出氯化氢并将其再循环到反应器110。在合适时，可以进一步处理来自蒸馏单元140的烃产物以从最终产物除去任何痕量杂质。作为非限制性实例，如下文所述，本发明的烃转化工艺可以包含烷基化工艺，并且得自蒸馏单元的产物可以包含烷基化物汽油或烷基化物蒸馏物。图3是表示根据本发明另一个实施方案的离子液体催化烷基化工艺的方案的框图。可以使用烃转化系统实施根据图3方案的烷基化工艺，所述烃转化系统包含基本上如参考图I所述的反应器110、分离单元120、再生单元130和蒸馏单元140。可以通过干燥系统200将干燥进料引入到反应器110中。干燥系统200可以包含基本上如参考图I所述的多个进料干燥器单元220a-220n。进料可以包括催化剂促进剂，例如无水HCl或烷基卤。在一个实施方案中，催化剂促进剂可以包含C2-C6烷基氯。在子实施方案中，催化剂促进剂可以包含正丁基氯或叔丁基氯。在一个实施方案中，烷基化工艺可以包括异链烷烃-烯烃烷基化反应。在一个实施方案中，反应物可以包括C4-Cltl异链烷烃和C2-Cltl烯烃。在子实施方案中，如在图3中所例示，异链烷烃反应物可以包含异丁烷。应当理解的是，图3的方案并不限于异丁烷进料。还参考图3，可以基本上如参考图2所述，将新鲜离子液体催化剂引入到反应器110中。可以通过监测催化活性，以及通过根据所监测的催化活性调节工艺参数例如催化剂再生程度、催化剂排出量、引入的新鲜离子液体的量和它们的组合将反应器110的催化活性维持在稳态条件下。可以通过监测离子液体催化剂相中混合聚合物浓度来估量(gauge)催化活性。在一个实施方案中，可以通过例如就未反应烯烃的存在、沸点分布和辛烷值对烷基化物产物进行分析来监测催化活性(参见例如美国专利No. 7，432，408，通过引用将其并入本文)。可以例如基本上如参考图2所述将来自分离单元120的烃相给进到蒸馏单元140。在一个实施方案中，烷基化物产物可以包含C5+烷基化物，和在子实施方案中主要包含C5-C16烷基化物。作为非限制性实例，使用异丁烷作为异链烷烃-烯烃烷基化反应中的异链烷烃进料时，来自蒸馏单元140的馏分可以包括HC1、异丁烷、丙烷、正丁烷和烷基化物产物。可以将来自蒸馏单元140的HCl再循环到反应器110，从而降低HCl或有机氯化物促进剂的补充速率。还可以将未反应的异丁烷从蒸馏单元140再循环到反应器110，从而进一步提高工艺效率。此外，包括蒸馏单元140的该转化系统的无水操作允许异丁烷料流直接地，即在没有进一步干燥的情况下，再循环到反应器110。此外，转化系统100的无水操作还可允许使用相对低成本的材料例如碳钢构造蒸馏单元140的多个部件。
离子液体催化烃转化的系统准备图4A示意性地表示了根据本发明的一个实施方案为离子液体催化烃转化工艺所作系统准备的方法300中涉及的步骤。方法300的步骤302可以涉及从离子液体催化烃转化系统的至少一个部分吹扫去任何空气和/或游离水。所述烃转化系统可以包括反应器、分离单元、蒸馏单元和催化剂再生单元(参见例如图I)。所述系统的至少一部分可以选自反应器、分离单元、蒸馏单元和催化剂再生单元、或包括全部所述系统组成部分的它们的任意组合；即，在一个实施方案中，步骤302可以涉及从整个烃转化系统除去空气和/或游离水。可以通过使干燥吹扫气体穿过来吹扫所述烃转化系统或其一部分。在一个实施方案中，吹扫气体可以包含干燥氮气。在另一个实施方案中，吹扫气体可以包含轻质烃气体，例如干燥异丁烷。步骤304可以涉及将至少一种反应物引入到烃转化系统或其一部分中。在一个实施方案中，至少一种反应物可以包含第一反应物和第二反应物。在一个实施方案中，至少一种反应物可以包含C4-Cltl异链烷烃和/或C2-Cltl烯烃。至少一种反应物可以在其引入到系统中之前进行彻底进行干燥。作为非限制性实例，可以通过进料干燥器单元将至少一种反应物彻底干燥至约IOppm或更小的水含量。进料干燥器单元可以包含含有合适的干燥剂或吸附剂的容器。在一个实施方案中，干燥剂可以包含分子筛。在子实施方案中，干燥剂可以包含13X或5A，或者4A或3A分子筛。干燥剂或分子筛可以在使用之前，例如通过在提高的温度下使干燥氮气穿过干燥剂或分子筛而进行活化。作为非限制性实例，可以通过在通常约300-750° F，更典型地约350-700° F，和经常约400-600° F的温度下使干燥氮气穿过干燥剂或分子筛并持续通常约2-48小时，典型地约12-36小时的时间段将干燥剂或分子筛活化。步骤306可以涉及将至少一种反应物经由至少一个进料干燥器单元再循环通过系统或其一部分，由此从所述至少一种反应物除去水；以及将至少一种反应物从至少一个进料干燥器单元返回到系统的至少一个部分。在一个实施方案中，可以将至少一种反应物再循环通过所述系统的至少一部分直到从所述系统的至少一部分离开的至少一种反应物具有处于或低于阈值的水含量。在一个实施方案中，所述阈值可以不大于约lOppm。在子实施方案中，所述阈值可以不大于约5ppm，和在其它子实施方案中不大于约lppm。循环反应物的水分含量可以通过一个或多个在线水分分析仪进行监测。在子实施方案中，所述至少一种反应物可以包含异丁烷。在离开所述系统的至少一种反应物达到处于或低于阈值的水含量之后，所述系统则为催化剂促进剂、离子液体催化剂和另外的反应物中的一种或多种引入到烃转化系统中(参见例如下文图4B)准备就绪。根据本发明的一方面，多个另外的步骤，例如选自方法400的步骤408至412，可以与步骤302至306结合实施。离子液体催化烃转化系统的操作图4B示意性地表示了根据本发明的另一个实施方案操作离子液体催化烃转化系统的方法中涉及的步骤。所述系统可以用于一系列离子液体催化烃转化工艺。作为非限制性实例，这类离子液体催化烃转化工艺可以包括链烷烃烷基化、链烷烃异构化、烯烃异构化、烯烃二聚、烯烃低聚、烯烃聚合和芳族烷基化。烃转化系统可以包括反应器和蒸馏单元(参见例如图I)。烃转化系统可以与干燥系统流体连通用以接收来自该干燥系统的干燥进料并将来自蒸馏单元的馏分再循环到该干燥系统(参见例如图I)。蒸馏单元可以与反应器流体连通用以将未反应的进料或其它蒸馏馏分(例如无水HCl)再循环到该反应器。在一个实施方案中，所述系统还可以包括与反应器和与催化剂再生单元流体连通的分离单元。
可以基本上如参考图4A所述来实施方法400的步骤402至406。在根据步骤406达到反应物水含量的阈值之后，步骤408可以涉及将至少一种反应物直接再循环到反应器。例如，步骤408可以涉及在没有进一步干燥所述至少一种反应物料流的情况下，将所述至少一种反应物从系统的下游部分给进到反应器中。作为非限制性实例，步骤408中再循环的至少一种反应物可以包含异链烷烃或烯烃。在一个实施方案中，所述至少一种反应物可以包含C4-Cltl异链烷烃或C2-Cltl烯烃。在子实施方案中，所述至少一种反应物可以包含异丁烷。步骤410可以涉及将催化剂促进剂引入到烃转化系统中。在一个实施方案中，步骤410可以在步骤404开始之后和在步骤412开始之前实施。催化剂促进剂可以包含无水HCl或烷基卤。步骤412可以涉及将离子液体催化剂引入到反应器中。离子液体催化剂可以包含氯铝酸盐离子液体，例如选自I- 丁基-4-甲基-吡啶鎗七氯二铝酸盐、N- 丁基吡啶鎗七氯二铝酸盐、I-丁基-3-甲基-咪唑鎗七氯二铝酸盐和I-H-吡啶鎗七氯二铝酸盐。基本如上文所述，可以监测和调节反应器中离子液体催化剂的活性用以获得稳态催化活性。在步骤412之后，多个另外的步骤，例如选自方法500的步骤512至520，可以与步骤402至412结合实施以在有效、稳态操作条件下提供至少一种烃产物。图5示意性表示了根据本发明的另一个实施方案操作离子液体催化烃转化系统的方法中涉及的步骤。方法500的步骤502可以涉及把空气和游离水从所述系统中吹扫出去。所述系统可以包含反应器、与该反应器流体连通的蒸馏单元、和与该反应器流体连通的催化剂再生单元。步骤504可以涉及将干燥进料经由进料干燥器单元再循环通过所述系统，直到所述进料的残留水含量处于或低于阈值。在一个实施方案中，所述阈值通常可以不大于约lOppm，典型地不大于约5ppm。在一个实施方案中，干燥进料可以包含C4-Cltl异链烷烃。在根据步骤504使水含量达到阈值之后，步骤506可以涉及将至少一种反应物引入到反应器中。在一个实施方案中，所述反应物可以包含异链烷烃或烯烃。在一个实施方案中，步骤506的反应物可以包含步骤504的干燥进料，使得步骤506可以是步骤504的继续，或者可以与步骤504组合。在一个实施方案中，所述方法可以包括烷基化工艺，其中步骤506可以包括引入异链烷烃，然后步骤506还可以包括将烯烃引入到反应器中。在一个实施方案中，可以在步骤508之前弓I入异链烷烃，并且可以在步骤508和510之后引入烯烃(参见例如实施例2)。步骤508可以涉及将催化剂促进剂引入到反应器中，其中步骤508可以在步骤506开始之后实施。在一个实施方案中，催化剂促进剂可以包含无水HCl或烷基卤。步骤510可以涉及将离子液体催化剂引入到反应器中。在一个实施方案中，步骤510可以在步骤508开始之后实施。离子液体催化剂可以包含氯铝酸盐，例如N- 丁基吡啶鎗七氯二铝酸盐。步骤512可以涉及在反应器中使至少一种反应物与离子液体催化剂接触以形成至少一种烃产物。步骤514可以涉及将离子液体催化剂与含有至少一种烃产物的烃相分离。可以在分离器中将密度较大的离子液体催化剂与烃相分离。然后，可以将离子液体催化剂的至少一部分返回到反应器用以参与进一步的烃转化反应。随着持续使用，离子液体催化剂会遭受失活。因此，可以将离子液体催化剂的不定部分给进到催化剂再生单元中，然后可以将再生的催化剂返回到反应器。以这种方式，可以 使离子液体催化剂的催化活性维持在大约恒定水平。还可以通过排出部分不完全废掉的催化剂和/或通过将新鲜催化剂加入到反应器中将离子液体催化剂的催化活性和体积维持在大约恒定水平。通过调节离子液体催化剂的催化活性和体积，可以使烃转化系统的反应器段稳定，因此使本发明的离子液体催化烃转化工艺在稳态条件下运行。步骤516可以涉及将烃相的至少一部分给进到蒸馏单元中。烃相可以包含至少一种烃产物。在一个实施方案中，烃产物可以包含通过异链烷烃与烯烃的反应获得的烷基化物产物。在子实施方案中，至少一种烃产物可以包含C5+烷基化物。步骤518可以涉及调节蒸馏单元的蒸馏条件以在稳态蒸馏条件下提供至少一种烃产物。步骤520可以涉及调节催化剂再生单元以提供反应器的稳态催化活性。在一个实施方案中，步骤520可以涉及调节催化剂再生的强度(severity)和/或调节从系统排出的任何催化剂的量。通过在稳态条件下操作整个系统，可以使本发明烃转化过程的效率最大化，并同时可使系统的关停和维护最小化。原料在一个实施方案中，本发明的进料可以包含石油炼厂、气变油转化厂、煤制油转化厂中，或者石脑油裂解装置或蜡裂解装置中的各种料流，例如含有异链烷烃或烯烃的料流。含烯烃的料流的实例包括FCC废气、炼焦气体、烯烃复分解单元废气、聚烯烃汽油单元废气、甲醇制烯烃单元废气、FCC轻石脑油、炼焦轻石脑油、费-托单元凝析物和裂解石脑油。一些含烯烃的料流可以含有两种或更多种选自乙烯、丙烯、丁烯、戊烯和一直到Cltl烯烃的烯烃。可以通过一个或多个进料干燥器单元将这类料流给进到本发明烃转化系统的反应器中。含异链烷烃的料流的实例包括但不限于FCC石脑油、加氢裂解器石脑油、炼焦石脑油、费-托单元凝析物和裂解石脑油。这类料流可以包含两种或更多种异链烷烃的混合物。异丁烷可以例如得自加氢裂化单元或者可以购得。离子液体催化剂在一个实施方案中，根据本发明的工艺可以使用包含至少一种卤化铝和至少一种季铵卤化物和/或至少一种卤氢化胺(aminehalohydride)的催化组合物。离子液体催化剂可以是任何卤铝酸盐离子液体催化剂，所述卤铝酸盐离子液体催化剂包含分别具有通式A和B的烷基取代吡啶鎗卤化物或烷基取代咪唑鎗卤化物。
权利要求
1.操作离子液体催化烃转化系统的方法，该方法包括 a)把空气和游离水从所述系统的至少一部分中吹扫出去； b)将至少一种反应物引入到所述系统的所述至少一部分中； c)经由至少一个进料干燥器单元，将所述至少一种反应物再循环通过所述系统的所述至少一部分直到从所述系统的所述至少一部分离开的所述至少一种反应物具有处于或低于阈值的水含量；以及 d)在步骤c)之后，将离子液体催化剂引入到所述系统的反应器中。
2.权利要求I的方法，其中 所述系统包含与所述反应器流体连通的分离单元，与所述分离单元流体连通的蒸馏单元，和与所述分离单元及反应器流体连通的催化剂再生单元，以及 所述系统的所述至少一部分选自反应器、分离单元、蒸馏单元、催化剂再生单元和它们的组合。
3.权利要求I的方法，其中步骤a)包括用干燥氮气或干燥异丁烷吹扫所述系统的所述至少一部分。
4.权利要求I的方法，其中 步骤a)包括用干燥氮气吹扫所述系统的至少一部分， 所述至少一种反应物包含异丁烷；以及 步骤b)包括用干燥异丁烷吹扫所述系统的至少一部分。
5.权利要求I的方法，其中步骤c)包括 e)通过所述至少一个进料干燥器单元将所述至少一种反应物从所述系统的所述至少一部分给进，由此从所述至少一种反应物除去水，以及 f)将所述至少一种反应物从所述至少一个进料干燥器单元返回到所述系统的所述至少一部分。
6.权利要求I的方法,其还包括 g)在步骤b)开始之后和在步骤d)开始之前，将催化剂促进剂引入到所述反应器中。
7.权利要求6的方法，其中所述催化剂促进剂包含无水HCl或烷基卤。
8.权利要求I的方法，其中 所述至少一种反应物包含第一反应物和第二反应物， 所述至少一个进料干燥器单元包含第一进料干燥器单元和第二进料干燥器单元，并且所述方法还包括 h)通过第一进料干燥器单元干燥第一反应物；以及 i)通过第二进料干燥器单元干燥第二反应物，其中第一反应物包含C4-Cltl异链烷烃，第二反应物包含C2-Cltl烯烃。
9.权利要求8的方法，其中 步骤b)包括将第一反应物和第二反应物引入到反应器中， 在步骤d)之前将第一反应物引入到反应器中，以及 在步骤d)之后将第二反应物引入到反应器中。
10.权利要求I的方法，其中所述阈值为约lOppm。
11.权利要求2的方法，其中所述至少一种反应物包含C4-Cltl异链烷烃，并且该方法还包括j)在按照步骤C)使水含量达到阈值之后，将C4-Cltl异链烷烃从蒸馏单元直接再循环到反应器。
12.权利要求8的方法，其还包括 k)在烷基化条件下使第一和第二反应物与所述离子液体催化剂接触以形成烷基化物产物； I)将所述离子液体催化剂与含有所述烷基化物产物的烃相分离；以及 m)将所述烃相的至少一部分给进到蒸馏单元。
13.权利要求12的方法，其还包括 η)调节所述蒸馏单元的蒸馏条件以在稳态蒸馏条件下提供烷基化物产物。
14.权利要求I的方法，其中 所述系统包括用于使离子液体催化剂再生的催化剂再生单元，并且该方法还包括 ο)调节所述催化剂再生单元以提供所述反应器的稳态催化活性。
15.权利要求I的方法，其中所述离子液体催化剂包含氯铝酸盐。
16.权利要求I的方法，其中所述离子液体催化剂包含N-丁基吡啶鎗七氯二铝酸盐。
17.操作离子液体催化烃转化系统的方法，该方法包括 a)把空气和游离水从所述系统中吹扫出去，其中所述系统包含反应器、与所述反应器流体连通的蒸馏单元、和与所述反应器流体连通的催化剂再生单元； b)将至少一种反应物引入到所述系统中； c)经由至少一个进料干燥器单元，将至少一种反应物再循环通过所述系统直到离开所述系统的所述至少一种反应物具有处于或低于阈值的水含量； d)在按照步骤c)使水含量达到阈值之后，将催化剂促进剂引入到所述反应器中；以及 e)在步骤d)之后，将离子液体催化剂引入到所述反应器中。
18.权利要求17的方法，其还包括 f)在所述反应器中使所述至少一种反应物与所述离子液体催化剂接触以形成至少一种烃产物； g)将所述离子液体催化剂与含有所述至少一种烃产物的烃相分离； h)将所述烃相的至少一部分给进到所述蒸馏单元； i)调节所述蒸馏单元的蒸馏条件以在稳态蒸馏条件下提供所述至少一种烃产物；以及 j)调节所述催化剂再生单元以提供所述反应器的稳态催化活性。
19.操作离子液体催化烃转化系统的方法，该方法包括 a)把空气和游离水从所述系统中吹扫出去，其中所述系统包含反应器、与所述反应器流体连通的蒸馏单元、和与所述反应器流体连通的催化剂再生单元； b)经由进料干燥器单元，将干燥的进料再循环通过所述系统，直到所述进料的残留水含量处于或低于阈值； c)在按照步骤b)使水含量达到阈值之后，将至少一种反应物引入到所述反应器中； d)在步骤c)开始之后，将催化剂促进剂引入到所述反应器中； e)在步骤d)开始之后，将离子液体催化剂引入到所述反应器中；f)在所述反应器中使所述至少一种反应物与所述离子液体催化剂接触以形成至少一种烃产物； g)将所述离子液体催化剂与含有所述至少一种烃产物的烃相分离； h)将所述烃相的至少一部分给进到所述蒸馏单元； i)调节所述蒸馏单元的蒸馏条件以在稳态蒸馏条件下提供所述至少一种烃产物；以及 j)调节所述催化剂再生单元以提供所述反应器的稳态催化活性。
20.权利要求19的方法，其中 所述干燥进料包含异丁烷， 所述催化剂促进剂包含叔丁基氯或正丁基氯， 所述离子液体催化剂包含氯铝酸盐，以及 所述至少一种烃产物包含C5-C16烷基化物。
全文摘要
用于启动和操作离子液体催化烃转化工艺和系统以提供最大工艺效率、系统可靠性和设备寿命的方法可以包括把空气和游离水从所述系统的至少一部分中吹扫出去；将至少一种反应物引入到所述系统的至少一部分中；以及在将离子液体催化剂和/或另外的反应物和进料引入到所述系统之前，经由至少一个进料干燥器单元，将至少一种反应物再循环通过所述系统的至少一部分，直到从所述系统的至少一部分离开的至少一种反应物具有处于或低于阈值的水含量。
文档编号B01J31/02GK102958873SQ201180031277
公开日2013年3月6日 申请日期2011年5月25日 优先权日2010年6月28日
发明者H－K·蒂姆肯, H·S·拉奇恩, S·S·温特 申请人:雪佛龙美国公司