CN1022684C - 酸催化剂的传输方法 - Google Patents

Abstract

公开了用于把酸催化剂从在较低蒸汽压力水平下运载液态酸的运输设备传输到在更高压力水平下贮存液态酸的烷基化过程的生产容器中，同时使损失到环境中的酸蒸汽减至最小。经在运输容器和贮罐间使用较小体积的压力锁气室而实现酸传输而不必使生产容器排气。在较佳实施方案中，小体积压力锁气室也用作为补充酸的贮罐，按需要把补充酸给入烷基化过程。

Description

本发明总体上说涉及传送流体的方法和设备。一方面本发明涉及在烷基化过程中流体传送的设备。另一方面本发明涉及在烷基化过程中在将酸催化剂从送输设备传输到生产容器期间减少酸物质损失的方法。

在石油工业中生产高辛烷值发动机燃料的通常方法是在一种催化剂存在下用链烯使异构烷烃烷基化，较佳的催化剂是液态氢氟酸或氟化氢（HF）。这种方法通常称为HF烷基化法或简单地称为烷基化法。来自含有烃类和酸的烷基化反应器的流出物通常在竖直放置的沉降器沿长度的中间点流入沉降器中。在沉降器中将烃相与酸相分离，烃相位于沉降器的上部而酸相位于沉降器的下部。因此在沉降器中形成了酸相与烃相的液一液界面。

在正常作业中一部分液态氢氟酸相从沉降器下部排出、冷却然后循环到烷基化反应器中以便在烷基化过程中重复使用。已知在烷基化过程中当酸催化剂通过该体系反复循环时，水有在酸催化剂中积聚的倾向。同样已知在烷基化反应中生成了一种称为酸可溶油的物质，该物质起催化剂相稀释剂的作用。一般地酸可溶油的生产大大地超过了稀释催化剂的需要量。

烷基化体系中通常的作法是使酸型催化剂包含一种所谓的“再蒸馏”体系，在正常作业中至少一部分酸催化剂连续地流过该体系以除去水和酸溶性油。这种对酸催化剂的提纯导致的产品为无水酸而少量氟化氢和水的共沸混合物作为付产品。氟化氢与水的付产品混合物的分离是相当困难的，因此一般丢弃。

由于HF酸在水与氟化氢的共沸混合物中作为有机结合的氟化物从再蒸馏体系中流失，因此必须连续地或周期性间歇地向烷基化催化剂体系中加入补充酸。为了无论什么时候都能得到补充氢氟酸，把新无水酸贮存在HF酸贮罐中，需要时把新酸输送到烷基化过程中。可把酸直接地从HF酸贮罐输送到反应区本身中或输送到沉降器中。

甚至在偶然地例如一月一次地加入补充酸的HF酸烷基化体系中，在任何一次中为了补充仅仅加入在烷基化过程中使用的HF酸总用量体积的百分之十，因此进行HF酸补充所需要的HF酸贮罐的体积大约等于烷基化过程中所需要的HF酸总重体积的百分之十。

然而为了安全地进行HF烷基化过程，酸贮罐应有足够的体积以贮存用于烷基化过程的HF酸的总量。该贮存空间必须为安全的贮存罐，在其中整个过程中使用的HF酸的总量被安全地贮存以防紧急情况比如该过程中某一地方泄漏的发生。酸总用量包括在反应器、冷却器和沉降器中的需要量与大约过量10%用于补充的贮量。由于该贮存罐依一定尺寸制造以便贮存HF酸总用量，但是在正常操作中仅含有补充贮存所要求的酸的量，在酸贮罐中存在着相当大的蒸气空间。补充酸从贮罐向烷基化过程的传输通常用加压空气实现。该传输一般包括用一种气体比如氮气对贮罐中相当大的蒸气空间加压以便把液态HF酸从贮罐传输到压力大约100至150磅/平方英寸（表压）的烷基化过程中。

装满补充酸所需要的新无水液态HF酸通常用钢制铁路油罐车或运货拖车运输到使用或贮存装置中，必须把酸从液态HF酸的蒸气压力为大约35-60表压的油罐车或运货拖车传输到其中液态HF酸催化剂的压力为传输到该过程中所需要的大约150-175磅/平方英寸（表压）的HF酸烷基化贮存罐中。

实现HF酸从运输设备到贮罐的传输通常是排出贮存罐中的压力而用氮气对运输设备加压，以便迫使液态酸在运输设备容许的较低压力水平下通过从运输设备到酸贮罐的传输线。

在正常操作中，在HF酸贮罐中液态HF酸液面以上比较大的气体或蒸气空间因此充满了把酸催化剂传输到该过程所需要的加压气体，以及在HF酸贮罐中现有温度和压力的条件下会蒸发的氟化氢。在贮罐排气时，比如在装满补充酸时，排出的气体带有大量氟化氢，这样氟化氢就从烷基化体系损失。这种在装满补充酸时氟化氢的损失不但形成了有价物质经济上的损失而且导致了潜在的环境健康危害，因为中和这种含HF蒸气不总是百分之百地有效。因此希望消除随从含有液态氢氟酸的贮罐中排出的气体损失的氟化氢蒸气或至少使之减至最小。

因此本发明的一个目的是改善在操作HF烷基化过程中的环境安全。

本发明的另一个目的是改进石油精炼过程或其 中所使用的设备的安全。

本发明的又一个目的是提高HF烷基化过程操作的效率。

本发明的又一个目的是提供减少氢氟酸蒸气从贮罐并不时再装填补充HF酸的罐中损失的设备和方法。

按照本发明，如用于烷基化过程时有一足以贮存全部酸用量的酸贮罐，此外还有一体积较小的补充酸催化剂贮存罐以便仅仅贮存需要的补充酸催化剂的量。另外，按照本发明，补充酸催化剂贮罐在把液态HF酸催化剂从运输设备传输到，例如，一种生产容器比如沉降器或酸总量贮罐时用作为压力锁气室。这里压力锁气室是一种在每一端带有门的盒子并可用于把物质从在一压力水平下的贮罐传输到在另一压力水平下的另一贮罐。

在一较佳实施方案中，酸从运输设备传输到生产容器，其中包括在一压力水平下从运输设备上卸下液态酸催化剂并在仅使小体积补充酸贮存排气时使酸催化剂流入补充酸贮罐，然后把液态酸催化剂从补充酸贮罐压力传输到其中压力高于传输设备的生产容器。

在这种配置中，酸总贮罐与较小体积的补充酸贮罐并列连接。烷基化过程要求的酸的初始加料可直接地给入大的酸总贮罐中，然后压力传输到沉降器。然后可把补充酸贮存在较小体积的补充酸贮罐中，并按要求把替换补充酸直接从运输设备给入补充酸贮罐中而不影响大的酸总贮罐。这样就没有必要给酸总贮罐的大蒸汽空间加压以把补充酸传输到生产容器。更重要的是，当从运输设备传输酸以再装足补充酸储量从而涉及到在酸总贮罐中会蒸发的HF时，没有必要使酸总贮存罐中的大蒸汽空间排气。

本发明的其它目的和优点从下面对最佳实施方案的详细描述中会很明显的，如附图所示：

图1是表示一个简单HF烷基化过程的生产过程的示意图。

图2是表示本发明的运输设备的加压气体卸料体系的生产过程的示意图。

图3是适于实施本发明的配置中再生反应器、沉降器、补充酸贮存罐、酸总贮存罐以及酸冷却器的部分切开的主视图。

本发明可用于要求补充酸催化剂补足酸催化剂损失的任何催化剂精制过程，酸催化剂的损失比如为除去酸催化剂中的水和酸可溶油所一般使用的酸提纯步骤中。

依据HF酸催化剂描述本发明，然而在烷基化过程中可使用各种烷基化催化剂，包括熟知的酸催化剂比如硫酸、氢氟酸、磷酸、以及其它烷基化催化剂。

在下面的讨论中，出现在多于一幅附图上的部件在部件出现的每一附图上用同一数字表示。

现在参照附图特别是图1，图中给出了烷基化反应器10，反应器10有与之相连的进口导管12以供应液态氢氟酸。冷却器14用于冷却导管12中流动的酸。异链烷烃比如异丁烷的给料流经管16给入反应器10。链烯给料流经导管17给入反应器10，举例说链烯给料流可以是丙烯和丁烯的混合物。烷基化反应在反应器10中经使烃类与HF酸催化剂直接接触而完成。HF酸/烃反应混合物经导管20从反应器10中排出，导管20与催化剂沉降器18连通。

在催化剂沉降器18中，反应流出物被分成位于催化剂沉降器18上部的烃相以及位于催化剂沉降器18下部的催化剂相。包括反应器10、冷却器14、和沉降器18的容器系统包含一个酸催化剂的设备，以便使得酸催化剂22的液面达到催化剂沉降器18中。

位于沉降器18上部的烃相经与适当分离设备比如分馏器（图中未给出）连通的导管24而排出。沉降器18的酸相经与酸提纯装置28连通的导管26而排出。从沉降器18的下部排出的一部分酸在加热器27中加热并在酸提纯装置28中通过从水和酸可溶油中蒸馏酸而被提纯。被提纯的酸经导管30返回沉降器18而水和酸可溶油从导管29中排出。从沉降器18的下部排出的酸的剩余部分经导管12流入冷却器14并回到反应器10中。需要时，补充酸催化剂经导管32在加压气体压力下从贮罐供应。

现在参照图2，图中给出了一运输设备卸料装置40，该装置可包括具有一个包含安全阀、蒸气阀和离析阀的阀装置的铁路油罐车或运货拖车。压力不超过运输设备安全阀设定值的加压气体，通常为氮气，经导管42、44和压力调节阀46给人运输设备。经导管42与加压气体供应源连通的压力 安全阀48的作用是保证不超过加压气体的安全压力。使用加压气体把运输设备中的液态HF酸催化剂用卸料设备40经导管49和阀50卸入补充酸贮罐52。与酸总贮罐60相比罐52贮存体积较小的补充酸。使用补充酸贮罐52，可把酸从运输设备中给入到烷基化过程而不必使酸总贮存罐60的大蒸气空间排气，从而避免了总罐60中HF酸蒸气的损失。

运输设备的加压气体卸料程序要求建立从运输设备和相连的卸料设备40到补充酸贮罐52的流动通路，并平衡运输设备和罐52中的压力。平衡压力可经关闭阀68、69、74和75使罐52与烷基化过程分离然后经导管54和阀56通过HF吸收系统使罐52排气来实现。在把液态酸催化剂从运输设备加压传输到补充酸贮存罐52之后，那么在把液态HF酸传输到烷基化过程之前就可把罐52与运输设备分离。使用经导管62和阀64供应的加压气体把罐52中的液态HF酸经阀69传输到烷基化过程或经阀68传输到酸总贮罐60，其中给罐52加压到不超过压力安全阀57、58或59的设定值的压力水平。HF酸从补充酸贮罐52传输到酸总贮罐60是由使HF酸流过导管66和阀68实现的，HF酸从罐52直接传输到烷基化过程是由HF酸流过导管66和70及阀69实现的。此外，经导管62和63以及阀65供给酸总贮罐60的加压气体可被用于经导管70和阀68和69为该过程提供初始催化剂给料或用于把HF酸催化剂给入烷基化过程。图2中还给出了阀74和导管76，可用它们把HF酸催化剂的初始给料从运输设备提供给总贮罐60，图2中还给出了导管71和阀73，可用它们为酸总贮罐60排气并经导管76把酸催化剂给入罐60。

图3中给出了适用于本发明的生产容器的配置。图示的反应体系借助于与冷却器14相连的两个支管10和12中的液体的差重而维持HF酸经酸冷却器14的高循环。图3中进一步给出了概括地用80表示的HF吸收体系，其中在排出废气之前把氟化氢从废气中吸收。

本发明可用于把HF酸运输到用户设备的各种运输设备，比如铁路油罐车、运货拖车、等等、按照本发明，过程设备包括一个大的酸总贮罐和一个相对较小的补充酸贮罐。在烷基化过程中经把补充酸贮存在较小的酸贮罐52中而使酸蒸气的损失减至最小，在把酸催化剂从运输设备传输到烷基化过程中经把补充酸贮罐52用作为压力锁气室而使酸蒸气的损失进一步减至最小。

参照前述公开及所附权利要求，可对本发明进行各种改进而不偏离本发明的精神和范围，因此这种变化和改进在本发明所要求保护的范围内。

Claims (11)

1、一种用于传输酸催化剂的装置，其在烷基化过程中从运输设备到生产容器传输酸催化剂，它包括：

生产容器设备，在第一压力水平下与烷基化过程相连用于装液态酸催化剂；

一个补充酸催化剂贮存罐，与该烷基化过程相连，具有一个进口及一个出口，其体积大大地小于该生产容器设备的体积；

运输设备卸料设备，用于在第二压力水平的蒸气压力下为有液态酸催化剂的运输设备卸料；以及

传输设备，使用该补充催化剂贮存罐设备作为压力锁气室，用于从该装有在第二压力水平下的液态酸催化剂的运输设备上把液态酸催化剂卸下，使液体和催化剂流过有在第一压力水平下的液态酸催化剂的生产容器设备。

2、权利要求1的装置，其中传输设备包括：

用于建立从运输设备卸料设备到补充酸催化剂贮存罐设备的第一流动通路的第一导管;

用于使液态酸催化剂从运输设备经第一流动通路流到补充酸催化剂贮存罐的装置;

在通过第一流动通路接受液态酸催化剂时使补充酸催化剂贮存罐排气的设备;

一个可操作地设备在第一导管上的第一关闭阀;

一个用于建立从补充酸催化剂贮存罐出口到生产容器设备的第二流动通路的第二导管;

使液态酸催化剂经第二流动通路流到生产容器设备的设备;以及

一个可操作地设置在第二流动通路的第二关闭阀。

3、权利要求2的装置，其中运输设备卸料设备包括：

一个加压气体源;

在加压气体源连接到运输设备的蒸气阀上的设备;以及

把第一导管连接到运输设备的排出阀上的设备。

4、权利要求3的装置，其中酸催化剂为氢氟酸，加压气体为氮气。

5、权利要求1的装置，其中第一压力水平大于第二压力水平。

6、权利要求1的装置，其中生产容器为一沉降器。

7、在一个使用具有体积大大地小于在烷基化过程中使用的酸催化剂的总量所占的体积的补充酸催化剂贮存罐的烷基化过程中，一种传输大量酸催化剂的方法，其中在装有在第一压力水平的蒸气压力的液态酸催化剂的运输设备中的酸催化剂被传输到在第二压力水平的生产容器，该方法包括下述步骤：

在使补充酸贮存罐排气时暂时地把补充酸贮存罐与生产容器分开;

把补充酸贮存罐与运输设备分开并使该补充酸贮存罐停止排气;

把所说量的补充酸催化剂从运输设备卸入补充酸贮存罐中;

再在补充酸贮存罐到生产容器建立一流动通路;以及

把所说量的补充酸催化剂从补充酸，贮存罐压力传输到在第二压力水平的生产容器。

8、权利要求7的方法，其中从运输设备卸下所说量的补充酸催化剂的步骤包括：

从运输设备到补充酸贮存罐建立第一流动通路，并在其中设置第一关闭阀;

经为运输设备加压而建立液态酸催化剂经第一流动通路的流通，同时使贮存罐排气，以及

在传输所说量的补充酸催化剂之后关闭第一流动通路中的流通。

9、权利要求8的方法，其中把所说量的酸催化剂从补充酸贮存罐压力传输到生产容器的步骤包括：

从补充酸贮存罐到与烷基化过程相连的生产容器建立第二流动通路，并在其中设备第二关闭阀;

经为补充酸催化剂贮存罐加压使液态酸催化剂经第二流动通路形成流动;以及

之后在传输所说量的酸催化剂之后关闭在第二流动通路中的流动。

10、权利要求9的方法，其中酸催化剂为氢氟酸而加压气体为氮气。

11、权利要求7的方法，其中第二压力水平大大地大于第一压力水平。

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