专利名称：用含乙烯的气体料流中的乙烯进行离子液体催化烷基化的制作方法
技术领域：
本发明涉及使用含乙烯的气体料流的烷基化方 法。
背景技术：
由于提高的供给和降低的需求，异戊烷在现代炼厂中可丰富获得。用烯烃将异戊烷烷基化的常规工艺使用大量潜在危险的浓硫酸和氢氟酸作为催化剂。然而，这些常规催化剂在用乙烯将异链烷烃例如异戊烷烷基化中是无效的。在包括异链烷烃烷基化在内的多种反应中，可以使用离子液体作为催化剂。Chauvin等的美国专利No. 5，750，455公开了在离子液体和铜化合物存在下用烯烃进行烧基化。Hirschauer等的美国专利No. 6，028，024公开了在离子液体和IVB族金属化合物存在下用烯烃进行烷基化。Timken等的美国专利No. 7，432，408公开了使用来自乙烯抽提单元的富乙烯气体将异链烷烃烷基化的方法。然而，例如通过低温蒸馏进行乙烯富集是高花费的。需要更为有效的烷基化方法，该烷基化方法在使用环境友好且高度有效的催化剂生产高价值烷基化物产物中消耗过量和/或低价值的原料。发明概述根据本发明的一方面，提供了烷基化方法，其包括在烷基化区中于烷基化条件下，在离子液体催化剂组合物存在下使含有不大于约45vol%烯烃的含烯烃的气体料流与异链烷烃接触以提供烷基化物产物。根据本发明的另一方面，提供了烷基化方法，其包括在烷基化区中于烷基化条件下，在催化剂组合物存在下使含有不大于约45vol%乙烯的含乙烯的气体料流与异链烷烃接触以提供至少约65%乙烯转化率。根据本发明的其它方面，提供了包括烷基化方法，其包括在离子液体催化剂组合物存在下将含有烯烃的原生废气(native offgas)进料到烷基化区中，其中所述废气含有不大于约45vol%烯烃；以及在烷基化区中于烷基化条件下使异链烷烃与离子液体催化剂组合物接触以提供至少约65%的烯烃转化率。附图
简要描述图I示意性地表示了根据本发明一方面的烷基化方法和系统；以及图2是显示根据本发明的另一方面在使用稀的含乙烯的料流的离子液体催化异链烷烃烷基化期间乙烯转化率的坐标图。发明详述本发明提供了使用离子液体催化剂用烯烃例如乙烯将异链烷烃例如异戊烷烷基化的新的和改进的方法。使用高度有效且又环境友好的离子液体催化剂，本发明使能够通过将稀的含烯烃气体直接注入到含有离子液体催化剂的烷基化区或反应器中而将异链烷烃例如异戊烷烷基化。作为非限制性实例，含烯烃气体可以包含原生炼厂废气，例如来自流化催化裂化(FCC)单元的未经处理的含乙烯的废气。本发明烷基化方法的一个优点是消除了大体积的潜在危险的浓无机酸(HF和H2SO4)。本发明所述方法的另一个优点是使用更大活性和选择性的离子液体催化剂。本发明所述方法的又另一个优点是消除了现有技术中对含烯烃的气体料流的高花费低温分离以提供富含乙烯的馏分的需要。因此，本发明允许以提高的效率和以较低的成本生产高价值的低挥发性汽油调和组分。在一个实施方案中，本发明提供了使用烯烃例如乙烯将异链烷烃烷基化的方法。这类方法提供了有效作为汽油调和组分的烷基化物产物。在一个实施方案中，本发明的方法通过用来自含乙烯的炼厂料流的乙烯将异戊烷烷基化，将不期望的或低价值的异戊烷转化为高价值的汽油调和组分，例如二甲基戊烷和三甲基丁烷。这类方法可以在烷基化区中于烷基化条件下在离子液体催化剂例如氯铝酸盐离子液体存在下实施。在一个子实施方案
中，除乙烯外的烯烃，例如丙烯、丁烯和戊烯也可以用于将异戊烷烷基化以制备有价值的烷基化物产物。有利地，本发明使用在炼厂中会过剩存在的烃物质，例如异戊烷，从而减轻或消除对这类材料的储存和使用的顾虑。本发明还例如通过使用未经处理的含烯烃的气体料流中的乙烯用于异链烷烃烷基化方法，解决了与过剩燃料气体生产有关的问题。根据本发明的一个方面，用于异链烷烃烷基化的含烯烃的气体料流就其烯烃(例如乙烯)含量而言可以是相对稀的。例如，在一个实施方案中，含烯烃的气体料流通常可含有不大于约45vol%烯烃，在一些实施方案中，含有不大于约35vol%烯烃，在其它实施方案中，含有不大于约25vol%烯烃，在一个子实施方案中，含有不大于约20vol%烯烃，在另一个子实施方案中，含有不大于约15vol%烯烃。根据本发明的一个方面，含烯烃的气体料流可以包含废气，例如来自炼厂加工的废气。在一个实施方案中，这类废气通常可以含有不大于约45vol%乙烯,在一些实施方案中，含有不大于约35vol%乙烯，在其它实施方案中，含有不大于约25vol%乙烯，在一个子实施方案中，含有不大于约20vol%乙烯，在另一个子实施方案中，含有不大于约15vol%乙烯。在一个实施方案中，含烯烃的气体料流可以包含来自FCC单元的废气。也就是说，这类废气可以用作一种或多种烯烃(包括乙烯)的来源用于异链烷烃例如异戊烷的烷基化。炼厂废气，例如FCC单元废气还可以含有大量的多种其它气体，例如氢气、甲烷和氮气，以及乙烯。其它含乙烯的烯烃料流，例如炼焦气体(coker gas),也可以用于实施本发明。通过使用废气将异链烷烃例如过量的炼厂异戊烷烷基化，提高了每单位原油(crude)生产的汽油的总体积。此外,可减少来自FCC脱乙烧塔的燃料气体的净数(netamount)，因此降低燃料气体处理设备的负担。本发明的其它益处是可以避免或消除稀的烯烃料流(例如FCC废气)的乙烯富集的高成本步骤。本发明的方法允许直接利用稀的含烯烃的气体料流和过量的异戊烷。另外，本发明还允许使用较为常规的烷基化进料组分，例如丁烯、丙烯、戊烯和异丁烷，以产生高品质汽油调和组分。这些方法利用(harness)本文公开的高活性和选择性的离子液体催化剂，例如烷基取代的吡啶鎗和咪唑鎗氯铝酸盐。使用氯铝酸盐离子液体催化剂的烷基化方法公开于例如共同拥有的Harris等的美国专利No. 7，531，707中，通过引用将其公开内容以其全文并入本文。根据本发明的一个实施方案，含烯烃的炼厂料流可以用作异链烷烃烷基化所用的原料。这类料流的实例包括但不限于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和甲醇制烯烃单元废气。在一个实施方案中，用于本发明方法的烯烃包含乙烯。用于进行根据本发明的方法的乙烯的便利来源是来自FCC单元的原生废气。通常，用于本发明的含有烯烃的废气或气体料流可以含有基本上如上文所述浓度的乙烯。这类废气或气体料流还可以含有除乙烯外的烯烃，例如丙烯、丁烯和戊烯。用于本发明方法的另一种原料是含有异链烷烃、特别是异戊烷的炼厂料流。含有异戊烷且可以用于本发明方法的炼厂料流包括但不限于来自FCC单元、加氢裂化单元的抽提异戊烷，来自常减压装置蒸馏的C5和C6料流，以及来自重整器的抽提C5和C6料流。用于本发明的含异链烷烃的料流还可以含有其它异链烷烃例如异丁烷。异丁烷可以例如从加氢裂化单元获得或者可以购得。
用于实施本发明的离子液体催化剂可以包含例如由金属卤化物和有机卤化物盐制备的氯铝酸盐离子液体。金属卤化物可以是例如aici3。氯铝酸盐离子液体催化剂的制备描述于共同拥有的Elomari的美国专利No. 7，495，144中，通过引用以其全文将其公开内容并入本文。可以用于实施本发明的离子液体催化剂的实例包括由AlCl3与通式为A、B、C和D的有机卤化物盐制备的那些
权利要求
1.烷基化方法，该烷基化方法包括在烷基化区中于烷基化条件下，在离子液体催化剂组合物存在下使含有不大于约45vol%烯烃的含烯烃的气体料流与异链烷烃接触以提供烷基化物产物。
2.根据权利要求I的方法，其中所述气体料流含有不大于约35vol%乙烯，所述异链烷烃选自异戊烷、异丁烷和它们的混合物。
3.根据权利要求I的方法，其中所述气体料流含有不大于约25vol%乙烯和氢气。
4.根据权利要求I的方法，其中所述气体料流含有不大于约20vol%乙烯和至少一种不凝性气体。
5.根据权利要求I的方法，其中所述气体料流包含来自流化催化裂化(FCC)单元的原生废气。
6.根据权利要求I的方法，其中所述气体料流含有至少约50vol%的选自氮气、甲烷、氢气和它们的混合物的气体。
7.根据权利要求I的方法，其中所述催化剂组合物包含由AlCl3和选自通式A、B、C和D的盐的有机卤化物盐制备的氯铝酸盐离子液体
8.根据权利要求I的方法，其中所述催化剂组合物包含I-丁基吡啶鎗七氯二铝酸盐。
9.烷基化方法，该烷基化方法包括在烷基化区中于烷基化条件下，在催化剂组合物存在下使含有不大于约45vol%乙烯的含乙烯的气体料流与异链烷烃接触以提供至少约65%的乙烯转化率。
10.根据权利要求9的方法，其中所述催化剂组合物包含氯铝酸盐离子液体催化剂。
11.根据权利要求9的方法，其中所述气体料流包含来自流化催化裂化(FCC)单元的原生废气。
12.根据权利要求9的方法，其中所述气体料流包含未经处理的炼厂废气，并且所述气体料流含有不大于约35vol%乙烯。
13.根据权利要求9的方法，其中所述气体料流含有不大于约25vol%乙烯。
14.根据权利要求9的方法，其中所述气体料流含有不大于约20vol%乙烯和至少约55vol%的选自氮气、甲烷、氢气和它们的混合物的气体。
15.烷基化方法，该烷基化方法包括在离子液体催化剂组合物存在下将含有烯烃的原生废气进料到烷基化区中，其中所述废气含有不大于约45vol%烯烃；以及在烷基化区中于烷基化条件下使异链烷烃与离子液体催化剂组合物接触以提供至少约65%的烯烃转化率。
16.根据权利要求15的方法，其中所述废气包含来自流化催化裂化(FCC)单元的未经处理的废气，所述废气含有不大于约25vol%烯。
17.根据权利要求15的方法，其中所述废气含有不大于约20vol%乙烯和至少约55vol%的选自氮气、甲烷、氢气和它们的混合物的气体。
18.根据权利要求15的方法，其中所述离子液体催化剂包含由AlCl3和选自通式A、B、C和D的盐的有机卤化物盐制备的氯铝酸盐离子液体
19.根据权利要求15的方法，其中所述异链烷烃选自异戊烷、异丁烷和它们的混合物。
20.根据权利要求15的方法，其中所述进料步骤包括使所述废气与所述离子液体催化剂接触以提供乙基卤的离子液体相溶液；并且其中所述接触步骤包括在烷基化条件下使所述乙基卤的离子液体相溶液与异链烷烃接触以提供烷基化物产物。
全文摘要
一种烷基化工艺，其包括在烷基化区中于烷基化条件下，在离子液体催化剂组合物存在下使含烯烃的气体料流与异链烷烃接触以提供烷基化物产物。在一个实施方案中，烯烃料流可以包含含有乙烯以及一种或多种不凝性和/或惰性气体的废气，并且可以将所述废气以其原生状态进料到含有用于将异链烷烃烷基化的离子液体催化剂的烷基化反应器中以提供低挥发性、高辛烷值的汽油调和组分。
文档编号C07C9/14GK102958872SQ201180028903
公开日2013年3月6日 申请日期2011年6月16日 优先权日2010年6月29日
发明者S·I·霍梅尔托夫特, H-K·C·蒂姆肯 申请人:雪佛龙美国公司