使含有丁烯的进料同时二聚化和水合的方法
【专利摘要】本发明提供了使用酸类催化剂由含有混合丁烯的烃类进料同时制造醇和低聚物的方法。另外，本发明的实施方案也提供了含有由混合烯烃制备的醇和低聚物的燃料组合物的制备方法，在某些实施方案中，催化剂可以包括两相催化剂体系，该催化剂体系包含水溶性酸催化剂和固体酸催化剂。
【专利说明】使含有丁烯的进料同时二聚化和水合的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种由含有丁烯的进料流同时制造丁烯低聚物和丁醇的方法。更具体地说，本发明涉及一种将混合丁烯原料同时二聚化和水合来制造丁烯低聚物和丁醇的方法。
【背景技术】
[0002]内燃机通常用在移动平台、偏远地区或草坪及园艺工具上。有各种类型的内燃机。火花式发动机在点火前压缩挥发性燃料，如汽油。压缩式发动机吸入并压缩空气以产生点燃燃料(如柴油)所需的热量。
[0003]虽然烃类燃料是这类发动机主要的能源，但是醇类(尤其是甲醇和乙醇)也用作燃料。例如，在20世纪70年代，酒精-汽油混合燃料(即大量汽油与少量乙醇的混合物)在阿拉伯石油禁运期间被引进。现在，主要的醇类燃料是乙醇。通常，乙醇可以以不同的量掺入汽油中，一般最高可达约10 %，这通常会导致比普通汽油更高的辛烷级别。现在制造的某些燃料主要包含醇类，例如，E-85燃料含有85 %的乙醇和15 %的汽油，而M-85含有85 %的甲醇和15%的汽油。然而，乙醇的使用存在若干缺点，如能量不足(乙醇提供的能量比汽油少约39% )，高的混合RVP (以10%混合，RVP = Ilpsi)，以及与现有的交通设施不兼容。
[0004]关于粮食类燃料的使 用存在更多的限制。例如，粮食乙醇(grain ethanol)生产成本高。生产满足交通运输业需要的足够量的粮食乙醇是不实际的，因为粮食作物和饲料作物已经转向粮食乙醇燃料生产。此外，与等体积汽油相比甲醇和乙醇都具有较低的能量含量。例如，甲醇含有约50，000Btu/gal (Btu/加仑)的能量，乙醇含有约76，000Btu/gal,而汽油含有约113，000Btu/gal。
[0005]长链醇可以与胺/苯胺一起用作抑制剂来防止乙醇燃料导致的金属腐蚀和橡胶/塑料溶胀。这些长链醇，如十二烷醇，也可以用作乳化剂。混合的低成本甲醇和乙醇可以与长链醇合用以形成醇类掺合的柴油或用作乳化柴油调节剂(emulsifying dieseladjustor)。然而，长链醇生产成本相对高。甲醇基柴油和乙醇基柴油也存在这样的缺点:需要其它添加剂(如长链醇、烷基酯和脂肪酸)来维持最小十六烷值大于40并保证柴油有效率地燃烧。
[0006]不久前，铅被添加到汽油中以提高其辛烷级别，从而改善汽油的抗爆性能。然而，由于环境原因在大多数国家铅的使用已经从汽油中被排除。为响应逐步淘汰铅的需求，在美国和其它国家出售的汽油掺合有最多15%体积的含氧化合物(oxygenate),如甲基叔丁基醚(MTBE)，以试图提高辛烷级别和降低对环境有害的废气排放。然而，由于其有害影响，工业目前使用发酵粮食乙醇取代MTBE，但如上面所讨论，生产必要量的粮食乙醇来代替MTBE在特定区域是有问题的。
[0007]另一种用于燃料的添加剂是甲基环戊二烯三羰基锰(MMT)。多年来MMT是一种有争议的汽油添加剂，它能够提高辛烷值，但也增大了排放量，可能对健康和尾气催化转换系统有不利影响。[0008]代替上述存在各种不足的这些有问题的添加剂，可以将某些醇类(例如，丁醇)和二异丁烯(DIB)用作易燃清洁燃料、含氧燃料添加剂或各种类型的燃料中的组分。当用作含氧燃料时，如表1所示，丁醇和二异丁烯的BTU含量比许多种的甲醇或乙醇基燃料更接近汽油的能量含量。HHV(第二栏)是指高位发热值，其定义为在25°C燃烧指定量的燃料并将燃烧产物的温度恢复到25°C释放的热量，涉及到燃烧产物中水的汽化潜热。
[0009]表1:与汽油相比丁醇的性质
【权利要求】
1.一种使包含混合丁烯的烃类进料同时二聚化和水合的方法，该方法包括以下步骤: 在能够有效地使所述烃类进料中的丁烯低聚化和水合的反应条件下，在水和两相催化剂体系存在下将所述烃类进料引入反应区，以形成含有混合丁醇和DIB的产物流。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述烃类进料包含异丁烯。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述烃类进料包含至少5重量％的异丁烯。
4.根据权利要求1至3中任意一项所述的方法，其中所述两相催化剂体系包含水溶性酸。
5.根据权利要求1至4中任意一项所述的方法，其中所述两相催化剂体系包含不溶于水的酸。
6.根据权利要求1至5中任意一项所述的方法，其中所述反应区包含两个以上的反应阶段。
7.根据权利要求1至6中任意一项所述的方法，还包括从产物流中移除DIB和丁醇，使得反应平衡向有利于正向反应的方向进行的步骤。
8.根据权利要求1至7中任意一项所述的方法，还包括将所述产物流与汽油流混合以制造汽油产品的步骤，其中与不含所述产物流的第二汽油产品相比，所述汽油产品具有增加的研究法辛烷值和减小的Reid蒸气压。
9.根据权利要求1至8中任意一项所述的方法，其中所述两相催化剂体系包含水溶性酸催化剂和不溶于水的酸催化剂。
10.根据权利要求9至9中任意一项所述的方法，其中所述水溶性酸催化剂是选自缩醛酸、甲苯磺酸和全氟化乙酸中的有机酸。
11.根据权利要求8或9所述的方法，其中所述水溶性酸催化剂是选自HC1、H3PO4和H2SO4中的无机酸。
12.根据权利要求9所述的方法，其中所述不溶于水的酸催化剂选自离子交换树脂、沸石和负载型酸。
13.一种汽油组合物，该组合物包含: 燃料级汽油；以及 含有混合丁醇和DIB的提高辛烷值的添加剂，其中所述提高辛烷值的组合物是通过在能够有效地使丁烯低聚化和水合的条件下将混合丁烯流与两相催化剂体系和水接触以形成提高辛烷值的混合物制备的。
14.根据权利要求13所述的组合物，其中所述提高辛烷值的添加剂的含量为所述汽油组合物的约5重量％至30重量％。
15.根据权利要求13或14中任意一项所述的组合物，其中所述汽油组合物相对于组合提高辛烷值的添加剂前的燃料级汽油具有增加的RON和减小的RVP，所述提高辛烷值的添加剂包含混合丁醇和DIB。
16.一种制备汽油组合物的方法，该方法包括以下步骤: 提供燃料级汽油； 提供提高辛烷值的组合物，其中所述提高辛烷值的组合物是通过在能够有效地使丁烯低聚化和水合的条件下将混合的丁烯流与两相催化剂体系和水接触以形成提高辛烷值的混合物制备的；将燃料级汽油与提高辛烷值的组合物混合以形成所述汽油组合物，所述提高辛烷值的组合物包含混合丁醇和DIB。
17.根据权利要求16所述的方法，其中将制备后未经提纯的所述提高辛烷值的组合物与所述燃料级汽油混合。
18.根据权利要求16或17所述的方法，其中所述提高辛烷值的添加剂的含量为所述汽油组合物的约5重 量％至30重量％。
【文档编号】C10L1/10GK103946346SQ201280054042
【公开日】2014年7月23日 申请日期:2012年11月1日 优先权日:2011年11月1日
【发明者】W·徐, 萨默尔·A·穆罕默德, 卡里姆丁·M·沙伊克, 阿代什·哈拉利 申请人:沙特阿拉伯石油公司