离子液体烷基化过程中固体含量的控制的制造方法与工艺

本发明提供了一种用于控制离子液体烷基化过程中的固体含量的装置和方法。

背景技术：
最近，用于生产烷基化物的新的离子液体烷基化方法已经公开，特别是燃料共混组分如三甲基戊烷(TMP)，其具有大于100的研究法辛烷值(RON)。在该方法中，使用酸性离子液体催化剂，用石蜡将异链烷烃烷基化。例如，US7285698公开了一种在烷基化条件下，使用复合离子液体催化剂催化异丁烷与丁烷反应的方法。分离反应器流出物，并且所述离子液体相循环到所述反应器，同时处理所述烃相以回收所述烷基化物。然而，已经发现，在操作该离子液体烷基化过程的期间，形成固体。随着反应的进行，这些固体积聚在反应区中，可能导致通路和/或阀的堵塞。在WO2011/015639中，描述了用于在所述离子液体烷基化过程中除去所形成的固体的方法。将所述离子液体烷基化过程中的固体含量维持在预定的水平从而降低加入新离子液体催化剂的需求是很重要的。

技术实现要素：
已经发现，离子液体烷基化过程中的所述固体含量，可以通过在线(原位)或离线取样来测量所述离子液体烷基化工艺流中的所述固体含量而得到。相应地，本发明提供了一种连续或不连续的离子液体烷基化方法，该方法包括去除固体的步骤，该方法进一步包括步骤(a)通过在线(原位)或离线取样，测量在所述离子液体烷基化工艺流中的固体含量；(b)响应于所述固体测量信号，调节被传送到固体去除装置的离子液体侧流的流量；(c)调节新鲜离子液体入口流的流量，用于控制所述离子液体烷基化过程中的固体含量到预定的水平。特别有用的是连续的烷基化方法，其中使用聚焦光束反射测量(FRBM(R),FocusedBeamReflectanceMeasurement)技术在步骤(a)中在线测量固体含量。通过控制该工艺流中的固体含量，该方法更为有效，且需要更少的材料并产生更高的产量。附图说明图1为本发明方法的示意代表图。图2显示了本发明三个实施例(实施例1、2、3)的FBRM曲线图。图3显示了本发明实施例(实施例4、5)的离心前后的离子液体样品的FBRM曲线，该样品取自根据US7285698的烷基化过程。具体实施方式所述固体——其含量根据本发明的方法测定——在异链烷烃与烯烃进行反应、特别是异丁烷和丁烯进行反应而制备烷基化物的过程中形成。得到的烷基化物特别适用于汽油混合目的或用于生产航空汽油。在烷基化过程中，所述异链烷烃和所述烯烃被提供到反应区。在反应区中，含异链烷烃和烯烃的烃类混合物与适于烷基化的催化剂接触。所述烃类混合物包括通常由外部供应的烯烃，即新鲜烯烃，并且包括异链烷烃。所述异链烷烃可以是由外部供应的异链烷烃，即新鲜异链烷烃，和/或从该方法的任何其他部分回收的异链烷烃。所述(新鲜)异链烷烃和烯烃可分别提供给所述过程，然而通常将所述(新鲜)异链烷烃和所述(新鲜)烯烃以含异链烷烃和烯烃的混合物的形式提供到反应区。在本烷基化方法中，所述催化剂是一种包含离子液体(以下也称为催化剂)的复合混合物。离子液体，其催化烷基化反应的能力是现有技术中公知的。在本烷基化方法中使用的催化剂是包含铵阳离子和阴离子的复合离子液体，该阴离子是衍生自两种或更多种金属盐的复合配位阴离子。特别是，该阳离子衍生自含烷基的胺，咪唑鎓盐或吡啶。优选地，所述阳离子包含铵盐的阳离子，例如氮原子，其被四个取代基饱和，该取代基中具有至少一个氢原子和一个烷基基团。更优选地，所述烷基取代基是选自甲基，乙基，丙基，丁基，戊基，和己基中的至少一个。优选的铵阳离子的例子包括三乙基铵(NEt3H+)和甲基二乙基铵阳离子(MeNEt2H+)，阳离子中氮是环结构(例如，哌啶和吡咯烷中)的一部分，或以下结构的一部分：所述复合离子液体的阴离子优选衍生自基于路易斯酸的铝，特别是铝的卤化物，优选氯化铝(III)。由于氯化铝路易斯酸的高酸性，优选的是将氯化铝或其它卤化铝与第二种或更多的金属卤化物、硫酸盐或硝酸盐结合，以形成配位阴离子，特别是衍生自两种或多种金属卤化物的配位阴离子，其中至少一种金属卤化物是卤化铝。合适的其他金属卤化物、硫酸盐或硝酸盐，可以选自以下金属的卤化物、硫酸盐或硝酸盐：所述金属选自周期表第IB族元素、周期表的IIB族元素和周期表的过渡元素。优选的金属包括铜，铁，锌，镍，钴，钼，银或铂。优选地，所述金属卤化物、硫酸盐或硝酸盐是金属卤化物，更优选氯化物或溴化物，如氯化亚铜(I)、氯化铜(II)、氯化镍(II)、氯化亚铁(II)。优选的是，所述铝化合物与其它金属化合物的摩尔比的范围为从1:100到100:1，更优选为从1:1到100:1，或者甚至更优选从2:1到30:1。通过使用含铝或其它金属的配位阴离子，可以得到改进的烷基化物产物。用于制备这类催化剂的方法，例如在US7285698中有描述。特别优选的催化剂是酸性离子液体催化剂，该酸性离子液体催化剂含衍生自氯化铝(III)和氯化铜(II)，或氯化铝(III)和氯化亚铜(I)的配位阴离子。如本文上文所述，包含异链烷烃和烯烃的烃类混合物与反应区中的催化剂接触。所述烃类混合物与所述催化剂在所述反应区内混合以形成反应混合物。随着反应的进行，所述反应混合物，除了包含烃类反应物和酸性离子液体外，还另外包含产物。可通过任何合适的用于混合两种或多种液体的装置将所述烃类混合物和所述催化剂混合，该装置包括动态和静态混合器。在烷基化条件下，所述异链烷烃和烯烃与所述催化剂接触，以形成烷基化物。形成的所述烷基化物以含烷基化物的流出物形式从反应区中得到。该含烷基化物的流出物仍旧包含大量未反应的异链烷烃。因此，所述含烷基化物的流出物的一部分可被再循环至所述反应区以维持反应区中烃类混合物中异链烷烃与烯烃的高比例。所述反应区的至少部分所述含烷基化物的流出物在分离器单元中被分离为富烃相和富离子液体催化剂相。至少部分所述富烃相被处理和/或分级(例如通过蒸馏)以重新获得所述烃相中的烷基化物和可选地其它组分，例如未反应的异链烷烃或正链烷烃。优选地，该异链烷烃至少部分地被重新使用以形成异链烷烃进料的一部分提供给所述工艺。这可通过循环至少一部分的异链烷烃，或含从富烃相的级分中获得的异链烷烃的流，并将其与向所述工艺提供的异链烷烃进料组合来实现。本文所涉及的富烃相为含有，基于烃和离子液体催化剂的总摩尔数计，多于50mol％烃的相。本文所涉及的富离子液体催化剂相为含有，基于烃和离子液体催化剂的总摩尔数计，多于50mol％离子液体催化剂的相。由于所述离子液体对烃的低亲和力和烃与离子液体催化剂之间的密度差异，所述两个相之间的分离适于使用例如公知的沉淀器装置进行，其中，所述烃和催化剂分离成上部主要为烃的相和下部主要为催化剂的相；或通过使用任何其它合适的液/液分离器进行。该液/液分离器是技术人员知晓的，包括旋风分离器及离心分离器。该催化剂相通常再循环回所述反应器中。如前文所述，在烷基化反应过程中，固体在反应区中形成。本文中所涉及的固体是未溶解的固体颗粒。该固体主要包括最初包含在复合离子液体催化剂中的金属、金属化合物和/或金属盐。优选地，所述固体包含基于固体的总重量计，至少10重量％的金属，即金属形式、共价结合形式或离子形式的金属，其中所述金属是被引入到所述工艺中作为酸性离子液体催化剂的一部分的金属。所述固体也可以包含污染物组分，其作为烃混合物或所述复合离子液体中的污染物而被引入所述反应混合物中。或者，该固体可以为包含上述任意化合物的化学反应的产物。所述固体可具有任何尺寸，但该固体通常具有从0.1至10μm范围内的平均尺寸。特别是，基于固体颗粒的总数计，至少50％的所述固体具有小于5μm的粒径，更特别是，80％的所述固体具有小于5μm的粒径。在WO2011015639中描述了，虽然在混合期间，这些固体是分散在整个反应混合物中，在分离含烷基化物的流出物时，发现该固体在很大程度上，积聚在富复合离子液体催化剂相中。如果该富催化剂相随后循环到反应区，成为反应区中的反应混合物的一部分，所述固体积聚在反应区中，导致了所述反应区中的不理想的高固体含量。由于所述固体的沉淀，反应区中的高固体含量可能例如导致反应器区中路径或阀门的阻塞，以及连接到和来自分离单元的管道的阻塞。此外，在高固体含量下，所述固体可以聚集形成大的聚集物，导致增加的阻塞的风险。因此，(至少部分的)固体被从所述反应区中移除。不需要从反应区中去除所有固体。优选地，将固体从反应区中除去到一定程度，使得基于所述反应区中的复合离子液体的总重量计，反应混合物(即，含烃反应物、复合离子液体和产物的混合物)包括范围从0.05至5wt％的固体，更优选最多2wt％的固体。可以通过从所述反应区中以含固体的流出物的形式取出至少部分的所述反应混合物，使所述固体从反应区中移除。该含固体的流出物除了包括所述固体外，还包括烃类和复合离子液体，其中，所述烃类通常包括异链烷烃和烷基化物。接着，所述含固体的流出物的至少一部分中的所述固体(至少一部分)被除去。除去固体后，得到固体缺乏型(solid-depleted)的流出物。优选地，为了有效的利用材料，至少部...