烷基化装置和方法
【专利说明】院基化装置和方法
[0001]优先权声明
[0002]本申请要求2013年5月10日提交的美国申请N0.13/891，491的优先权，通过引用将其内容全部并入本文中。
[0003]发明背景
1.发明领域
[0004]本公开内容涉及烷基化装置和方法。
[0005]2.相关技术描述
[0006]一般而言，烷基化为可用于由较低沸点进料制备高质量、高辛烷值汽油的方法。通常，商业精炼装置将包含异链烷烃料流，通常包括异丁烷，和烯烃料流，通常包括一种或多种C3-C5烯烃的进料烷基化以形成沸点在汽油沸程中的支链链烷烃产物，其可包括沸点为至多200 °C的烃。
[0007]提高烷基化装置的能力可通过各种方法执行。提高烷基化装置的能力的问题是简单地提高烯烃流量降低异丁烷/烯烃比，其降低烷基化产物的辛烷值，这是不理想的结果。
[0008]因此，需要保持所需异丁烷/烯烃比，由此使辛烷损失最小化的改进烷基化装置和方法。
[0009]发明概述
[0010]上述需要通过烷基化装置满足，所述烷基化装置包括:烯烃来源、异链烷烃来源、第一烷基化反应器、第二烷基化反应器和沉降器。烯烃来源与第一异链烷烃-烯烃混合物导管和第二异链烷烃-烯烃混合物导管流体连通。异链烷烃来源与第一异链烷烃-烯烃混合物导管和第二异链烷烃-烯烃混合物导管流体连通。第一烷基化反应器与第一异链烷烃-烯烃混合物导管和提供烷基化催化剂的烷基化催化剂进料导管流体连通。第一烷基化反应器包括传热装置以从第一烷基化反应器中除去反应热。第二烷基化反应器具有多个反应区。多个反应区中的第一反应区与第一烷基化反应器流体连通以接收第一烷基化反应器的流出物。多个反应区的第二反应区与第一反应区流体连通以接收第一反应区流出物。多个反应区的第二反应区还与第二异链烷烃-烯烃混合物导管流体连通。沉降器与第二烷基化反应器流体连通，且沉降器接收第二烷基化反应器的流出物。沉降器将第二烷基化反应器的流出物分离成烃料流和烷基化催化剂流出物流。优选，异链烷烃来源包含C4-C5烷烃，且烯烃来源包含C3-C5烯烃。优选，第二烷基化反应器绝热操作。
[0011]烷基化装置可进一步包括与沉降器流体连通的分馏装置。分馏装置接收来自沉降器的烃料流并将烃料流分离成与第一和第二异链烷烃-烯烃混合物导管流体连通的异链烷烃再循环料流和烷基化物料流。
[0012]在烷基化装置的一个方案中，根据第一异链烷烃-烯烃混合物导管和第二异链烷烃-烯烃混合物导管中的总流速，异链烷烃:烯烃比为3:1和1:3。第一异链烷烃-烯烃混合物导管和第二异链烷烃-烯烃混合物导管中的异链烷烃:烯烃摩尔比可以为5:1-20:1。第一异链烷烃-烯烃混合物导管中烷基化催化剂与第一进料流的体积比为1:1-4:1。
[0013]在烷基化装置的一个方案中，第一异链烷烃-烯烃混合物导管借助第一烷基化反应器的多个入口位置与第一烷基化反应器流体连通，所述多个入口位置(loci)包含4-8个入口点纵向间隔的中间端。在烷基化装置的一个方案中，沉降器与第一烷基化反应器流体连通，且第一烷基化反应器接收烷基化催化剂流出物流。在烷基化装置的一个方案中，第二异链烷烃-烯烃混合物导管与第三异链烷烃-烯烃混合物导管流体连通，且第二烷基化反应器的多个反应区中的第三反应区与第二反应区流体连通以接收第二反应区流出物，其中第三反应区还与第三异链烷烃-烯烃混合物导管流体连通。
[0014]上述需求还通过制备烷基化烃的方法满足。该方法包括步骤:(a)将包含烯烃和异链烷烃的第一进料流与烷基化催化剂料流在第一烷基化反应器中结合；(b)从第一烷基化反应器中除去反应热；(C)使第一烷基化反应器的流出物进入第二烷基化反应器的第一反应区中以由此形成第一反应区流出物；(d)使第一反应区流出物进入第二烷基化反应器的第二反应区中以与包含烯烃和异链烷烃的第二进料流混合；和(e)使第二烷基化反应器的流出物进入沉降器中以分离成烃料流和烷基化催化剂流出物流。优选，异链烷烃包含C4-C5烷烃，且烯烃包含C 3_C5烯烃。第二烷基化反应器可绝热操作。
[0015]本方法可进一步包括步骤:(f)使烃料流进入分馏装置中，(g)将烃料流分离成烷基化物料流和异链烷烃再循环料流，和(h)将异链烷烃再循环料流与第一进料流和第二进料流结合。本方法可进一步包括将第一进料流的第一体积流速与第二进料流的第二体积流速的比控制在3:1至1:3之间的步骤。本方法可进一步包括将第一进料流通过第一烷基化反应器的多个入口位置送入第一烷基化反应器中的步骤，所述多个入口位置包含4-8个入口点纵向间隔的中间端。本方法可进一步包括使来自沉降器的烷基化催化剂流出物流进入第一烷基化反应器中的步骤。本方法可进一步包括使第二反应区流出物进入第二烷基化反应器的第三反应区中以与包含烯烃和异链烷烃的第三进料流混合的步骤。
[0016]本方法可进一步包括将第一进料流中的第一异链烷烃:烯烃摩尔比控制在5:1至20:1之间，和将第二进料流中的第二异链烷烃:烯烃摩尔比控制在5:1至20:1之间的步骤。本方法可进一步包括将烷基化催化剂与第一进料流的体积比控制在1:1至4:1之间的步骤。
[0017]因此，本发明的优点是提供实现装置能力的提高，同时使辛烷损失最小化的改进烷基化装置和方法。
[0018]考虑以下详细描述、图和所附权利要求书更好地理解本发明的这些和其它特征、方面和优点。
[0019]附图简述
[0020]图1为本发明烷基化装置的示意性工艺流程图。
[0021]发明详述
[0022]如本文所用，烃分子可以为缩写的C1X2X3...Cn，其中“η”表示一个或多个烃分子中碳原子的数目。另外，表征料流例如“烯烃料流”可意指包含或者富含至少一种烯烃的料流。
[0023]如本文所用，术语“装置”或“系统”可指包括一个或多个设备件和/或一个或多个分区的区域。设备件可包括一个或多个反应器或反应容器、加热器、交换器、管、栗、压缩机和控制器。另外，设备件如反应器、干燥器或容器可进一步包括一个或多个区或分区。
[0024]如本文所用，术语“富含”可意指至少通常30%，优选50%，最佳地70摩尔％的量的化合物或一类化合物在进料、流出物或料流中。
[0025]如本文所用，术语“基本”可意指至少通常80 %，优选90 %，最佳地99摩尔%的化合物或一类化合物在进料、流出物或料流中。
[0026]如本文所用，术语“蒸气”可意指可包含或由一种或多种烃组成的气体或分散体。
[0027]如本文所用，氢氟酸可离解并且可形成H30+、H+、FHF和F离子。
[0028]术语“连通”意指在操作上容许在所列组件之间材料流动。
[0029]如所述，附图中的工艺流程管线可称为管线、导管、进料、流出物或料流。特别地，管线或导管可包含一种或多种进料、流出物或料流，并且一种或多种进料、流出物和料流可由管线或导管包含。
[0030]参考图1，酸烧基化装置或系统10可包括第一烧基化反应器25，优选冷却器-反应器，和第二烷基化反应器30，优选串联排列的多区反应器以进行烷基化反应。
[0031]通常，烷基化反应可包括异链烷烃如异丁烷与烯烃如丙烯、异丁烯、1-丁烯、2-丁烯和戊烯的反应。一般而言，异链烷烃与(:3或C 4稀经，例如异丁烯、1- 丁烯和/或2- 丁烯的反应是涉及这些所述材料和混合物的优选反应的实例。一种优选的混合物为异链烷烃，通常由催化裂化操作产生的混合“丁烯”，