CN103781747B - 丁烷异构化和离子液体催化烷基化的集成方法 - Google Patents

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Abstract

异构化和离子液体催化烷基化集成方法可包括:使用共有的蒸馏单元将离子液体烷基化和正丁烷异构化集成在一起，所述共有的蒸馏单元用来从来自离子液体烷基化反应器的烷基化烃相和来自异构化单元的异构化烃物流中的至少一种中分离出含有正丁烷的馏分。所述含有正丁烷的馏分可进行异构化以提供包含异构化烃料流的烷基化反应器流出物。从所述烷基化烃相和所述异构化烃料流中的至少一种中分离出来的含有异丁烷的馏分，可从所述蒸馏单元中再循环到所述液体烷基化反应器中。

Description

丁烷异构化和离子液体催化烷基化的集成方法
技术领域
本发明涉及一种丁烷异构化和离子液体催化烷基化的集成方法。
背景
传统的链烷烃-烯烃烷基化装置可与传统的正丁烷异构化装置结合使用以为烷基化装置提供额外的原料（异链烷烃）。传统的正丁烷异构化方法使用AlCl3催化剂或铂-氧化铝催化剂加HCl。由于所述异构化催化剂对湿气敏感，传统的正丁烷异构化方法需要大量的进料干燥。
在传统的烷基化方法中氢氟酸（HF）作为催化剂用于高辛烷值汽油、馏分油和润滑基础油的生产。例如与HF的挥发性相关的HF的危害，是有据可查的。使用添加剂来降低HF的挥发性是昂贵的且不消除在装置中对大量HF的需求。开发更安全、替代性的催化剂的努力已经遇到了严峻的挑战。将HF烷基化单元转变成使用硫酸（H2SO4）作为催化剂需要显著增加的资本和操作费用，且同时引入了与高腐蚀性浓H2SO4相关的危害。此外，固体烷基化催化剂已被证明由于快速结垢和失活难以商业化。
在烷基化方法中替代性的催化体系来代替传统的HF和H2SO4催化剂的探索已被在学术和工业机构的不同的团队研究。到目前为止，没有施行该方法的替代性的催化剂已经商业化。
最近在金属卤化物离子液体催化剂作为HF和H2SO4催化剂的替代物方面有相当大的兴趣。作为例子，在授予Timken等人的美国专利号7432408中公布了离子液体催化的异链烷烃与烯烃的烷基化。此外，授予Elomari等人的美国专利号7572943公开了离子液体催化的烯烃的低聚和所得到的低聚物与异链烷烃的烷基化来生成烷基化的烯烃低聚物。
图1A示意性地表示出根据现有技术的传统的正丁烷异构化装置10。传统的正丁烷异构化装置10包括进料干燥机12、异构化反应器14、气/液分离单元16、蒸馏单元18和碱（KOH或NaOH）处理单元20。将干燥的正丁烷或含有大量正丁烷的混合丁烷料流与干燥H2一起进料到异构化反应器14中。H2和HCl通过气/液分离单元16从反应器流出物中除去。将得到的烃流出物（异构化的丁烷混合物）送入到蒸馏单元18中以将正丁烷与异丁烷产物分离开。将所述异丁烷料流在碱处理单元20中处理以除去异丁烷产物料流中残留的氯，然后送到传统的HF或H2SO4烷基化装置中（见，例如，图1B和1C）。
图1B示意性地表示出根据现有技术的与传统的丁烷异构化装置相关的传统的HF烷基化装置30。HF烷基化装置30可包括进料处理单元32、HF烷基化反应器34、HF沉降器36、HF换热器38、HF再生单元40、分馏单元42和产物处理单元44。将含烯烃的料流与来自传统的丁烷异构化装置的含有异丁烷的料流一起进料到HF反应器34中（见，例如，图1A）。来自HF反应器34的流出物通过HF沉降器36分离成烃相和HF相。所述HF相通过HF换热器38再循环到HF反应器34中。所述烃相通过蒸馏单元42分馏，且一种或多种馏分通过产物处理单元44处理以提供一种或多种产物。
图1C示意性地表示出也根据现有技术的与传统的丁烷异构化装置相关的传统的H2SO4烷基化单元30’。H2SO4烷基化装置30’可包括H2SO4烷基化反应器34’、酸沉降器36’、酸洗容器24、碱性水洗容器26、冷冻单元28、分馏单元42’和产物处理单元44’。将含烯烃的料流和来自传统的丁烷异构化装置的含有异丁烷的料流一起进料到H2SO4反应器34’中（见，例如，图1A）。来自H2SO4反应器34’的流出物通过酸沉淀器36’分离为烃相和酸相。所述酸相的一部分再循环到H2SO4反应器34’中。所述酸相的另一部分可被移出用于酸再生。分馏单元42’分馏所述烃相以提供一种或多种用于通过产物处理单元44’处理的产物。
传统的正丁烷异构化和HF/H2SO4催化烷基化方法在本领域中都是众所周知的。
授予Rice等人的美国专利号7439410公开了采用共有的蒸馏区的异构化-烷基化集成工艺，其中将所述异构化反应区流出物直接地或经过氯化物处理器传给脱丙烷塔。在所述‘410专利的替代性实施方案中，冷却所述异构化反应区流出物，然后在将液相通过氯化物处理器传给脱丙烷塔之前进行气液相分离。在根据所述‘410专利的烷基化过程中，所述反应物当与催化剂颗粒接触时可处于气相、液相、或液气混合相。
需要有效的、集成的离子液体催化烷基化-丁烷的异构化方法。
发明概述
在本发明的实施方案中提供了离子液体烷基化和正丁烷异构化集成方法，包括：将至少一种异链烷烃和至少一种烯烃与离子液体催化剂在处于离子液体烷基化条件下的离子液体烷基化区中接触；从离子液体烷基化区的烷基化反应器流出物中分离出烷基化烃相；通过蒸馏单元分馏内部烃进料来提供含有正丁烷的馏分，其中所述内部烃进料包含所述烷基化烃相；将所述含有正丁烷的馏分中的至少一部分正丁烷异构化以提供异丁烷；和将所述异丁烷再循环到所述离子液体烷基化区。
在另一实施方案中，提供了离子液体烷基化-正丁烷异构化的集成方法，包括：将至少一种异链烷烃和至少一种烯烃与离子液体催化剂在处于离子液体烷基化条件下的离子液体烷基化区中接触；从所述离子液体烷基化区的烷基化反应器流出物中分离烷基化烃相；通过蒸馏单元分馏内部烃进料来提供含有正丁烷的馏分，其中所述内部烃进料包含烷基化烃相；将所述含有正丁烷的馏分与异构化催化剂在处于丁烷异构化条件下的异构化区中接触；将所述异构化区的异构化反应器流出物分离成气相和异构化烃料流，其中所述异构化烃料流包含异丁烷，且所述内部烃进料还包含所述异构化烃料流；通过所述蒸馏单元分馏所述内部烃进料来进一步提供含有异丁烷的馏分；和将所述含有异丁烷的馏分再循环到所述离子液体烷基化区。
在另一个实施方案中，提供了离子液体烷基化和正丁烷异构化的集成方法，包括：将至少一种异链烷烃和至少一种烯烃与离子液体催化剂在处于离子液体烷基化条件下的离子液体烷基化区中接触；从所述离子液体烷基化区的烷基化反应器流出物中分离烷基化烃相；通过蒸馏单元分馏内部烃进料来提供含有正丁烷的馏分，其中所述内部烃进料包含所述烷基化烃相和异构化烃料流；将所述含有正丁烷的馏分与异构化催化剂在处于丁烷异构化条件下的异构化反应器中接触，以提供包含所述异构化烃料流的异构化反应器流出物；从所述异构化反应器流出物中分离所述异构化烃料流；将所述异构化烃料流再循环到所述蒸馏单元中；通过所述蒸馏单元从所述内部烃进料中分离含有异丁烷的馏分；和将所述含有异丁烷的馏分再循环到所述离子液体烷基化区。
本文中所用的术语“包含（comprising）”和“包括(comprises)”意味着包含遵循那些术语所确定的已提及的要素或步骤，但并不一定排除其他未提及的要素或步骤。
附图简述
图1A示意性地表示出根据现有技术的与传统的HF或H2SO4烷基化装置相关的传统的正丁烷异构化装置；
图1B示意性地表示出根据现有技术的与传统的正丁烷异构化装置相关的传统的HF烷基化装置；和
图1C示意性地表示出根据现有技术的与传统的正丁烷异构化装置相关的传统的H2SO4烷基化装置。
图2示意性地表示出根据本发明的实施方案的离子液体烷基化和正丁烷异构化集成方法的系统和方案；和
图3示意性地表示出根据本发明的另一个实施方案的离子液体烷基化和正丁烷异构化集成方法的系统和方案。
发明详述
离子液体催化剂可用于一系列烃类转化反应，包括用于生产烷基化物汽油调和组分、馏分油、润滑油等的烷基化反应。在实施方案中，本发明提供了将离子液体催化的异链烷烃-烯烃烷基化和正丁烷异构化集成的方法。
申请人已经发现，通过将正丁烷异构化与离子液体催化烷基化集成，所述正丁烷异构化方法，和/或所述烷基化方法或这两个方法的组合，能被显著简化同时提供大量好处。例如，本文所公开的离子液体催化烷基化-正丁烷异构化的集成方法，不仅可提高烷基化效率，并且可降低资本支出和运营成本。
除了避免了传统的H2SO4和HF催化剂之外，离子液体催化烷基化-丁烷异构化集成方法还提供了许多超过用于烷基化和正丁烷异构化方法的现有技术的额外的优点。这些优点可包括：
（1）在离子液体烷基化-丁烷异构化集成方法中可以结合并简化进料干燥。在离子液体催化烷基化中，到所述离子液体烷基化反应器的进料可因此被彻底干燥，以致于在该集成方法中，从蒸馏单元到异构化反应器的所述正丁烷料流可不需要进一步干燥。因此，用于干燥去往异构化反应器的正丁烷进料的进料干燥器（现有技术方法）可被消除。
（2）通过集成离子液体催化烷基化和正丁烷异构化，可减少用于传统的烷基化和正丁烷异构化方法的蒸馏塔总数。在离子液体烷基化-丁烷异构化集成方法中，能将来自正丁烷异构化单元的烃产物与来自离子液体烷基化反应器的所述烃相一起送到共享的蒸馏塔中。通过将来自离子液体烷基化反应和正丁烷异构化反应的烃类产物的蒸馏进行合并，一个或多个昂贵的蒸馏塔可被消除。
（3）在现有技术方法中用于将补充的有机氯化物（例如CCl4或CHCl3）进料到所述异构化反应器中的专用的氯化物添加单元可被消除或省略掉。在离子液体催化烷基化中，源自所述烷基化反应器流出物的含有HCl的馏分能代替所述有机氯化物原料的添加而进料到异构化反应器中。
（4）现有技术异构化中为了从异丁烷产物中去除氯化物的所述碱处理步骤可在所述离子液体烷基化-丁烷异构化的集成方法中被消除，由于所述离子液体烷基化反应器能轻易地从蒸馏单元中原状接收所述含有HCl的异丁烷料流。所述异丁烷产物处理步骤的该消除进一步简化了所述离子液体烷基化-异构化集成方法。
根据本发明的实施方案，通过将正丁烷异构化和离子液体催化烷基化集成在一起，提供了显著简化且成本更低也更高效的烷基化方法。
离子液体催化烷基化的原料
在实施方案中，离子液体催化烷基化和正丁烷异构化的集成方法的原料可包括在炼油厂、气变液转化装置、煤液化转化装置或者在石脑油裂化装置、中间馏分裂化装置、或蜡裂化装置中的各种烃料流，包括FCC尾气、FCC轻石脑油、焦化装置尾气、焦化装置石脑油、氢化裂解装置石脑油等。
含烯烃料流的例子包括FCC尾气、焦化装置气、烯烃复分解单元尾气、聚烯烃汽油单元尾气、甲醇变烯烃单元尾气、FCC轻石脑油、焦化装置轻石脑油、费-托单元冷凝物和裂化的石脑油。一些含烯烃料流可包含选自乙烯、丙烯、丁烯、戊烯直至C10烯烃的两种或更多种烯烃，即在离子液体催化烷基化-异构化的集成方法过程中用作烷基化反应器的进料的含烯烃的料流可包含至少一种C2-C10烯烃。例如，在美国专利号7572943中进一步描述这些含烯烃料流，通过引用将其公开内容作为整体并入本文中。
含有异链烷烃的料流的例子包含但不限于FCC石脑油、氢化裂解装置石脑油、焦化装置石脑油、费-托单元冷凝物和裂化的石脑油。这些料流可包含至少一种C4-C10异链烷烃。在实施方案中，这些料流可包含两种或更多种异链烷烃的混合物。在子实施方案中，在离子液体催化烷基化-异构化的集成方法过程中到烷基化反应器的异链烷烃进料可包含异丁烷，例如，其可从氢化裂解单元得到或可购买。
在实施方案中，进料到离子液体烷基化反应器的烯烃和异链烷烃可参与离子液体催化的异链烷烃-烯烃的烷基化反应。在另一个实施方案中，进料中的烯烃当与离子液体催化剂在烃转化反应器中接触时可进行低聚反应。离子液体催化的烯烃低聚反应可在与离子液体催化的烯烃-异链烷烃的烷基化相同或相似的条件下发生。例如在共同转让的美国专利号7572943和7576252中公布了离子液体催化的烯烃低聚反应和烯烃-异链烷烃烷基化，通过引用将其公开内容作为整体并入本文中。
离子液体催化剂
离子液体通常是熔点低于100℃且常常低于室温的有机盐。它们在不同的化学反应、溶解过程和电化学中有应用。例如，在共同转让的美国专利号7531707、7569740和7732654中描述了氯铝酸盐离子液体作为烷基化催化剂在石油炼制中的应用，通过引用将其中每一个的公开内容作为整体并入本文中。
大多数的离子液体是由有机阳离子和无机或有机阴离子制备的。阳离子包括但不限于铵、磷鎓和锍。阴离子包括但不限于BF4 -、PF6 -、卤铝酸根如Al2Cl7 -和Al2Br7 -、[(CF3SO2)2N]-、烷基硫酸根(RSO3 -）和羧酸根（RCO2 -）。用于酸催化的离子液体可包括源自卤化铵和路易斯酸例如AlCl3、TiCl4、SnCl4、和FeCl3的那些。氯铝酸盐离子液体也许是用于酸催化反应的最常用的离子液体催化剂体系。
在离子液体催化烷基化反应中用作催化剂的典型的离子液体可包含至少一种通式为A和B的化合物：
其中R是H、甲基、乙基、丙基、丁基、戊基或己基；R1和R2中的每一个是H、甲基、乙基、丙基、丁基、戊基或己基，其中R1和R2可相同或不同；且X是氯铝酸根。
可用于根据本发明的实施方案的烷基化方法中的氯铝酸盐离子液体催化剂的非限制性例子包括包含1-丁基-4-甲基吡啶鎓氯铝酸盐、1-丁基-3-甲基咪唑鎓氯铝酸盐、1-H-吡啶鎓氯铝酸盐、N-丁基吡啶鎓氯铝酸盐和它们的混合物的那些。
丁烷异构化和离子液体催化烷基化的集成方法
根据本发明的实施方案的离子液体烷基化和正丁烷异构化的集成方法，现在将参考图2和图3进行描述。图2示意性地表示出根据本发明的实施方案的离子液体烷基化和正丁烷异构化集成方法的系统和方案。图3示意性地表示出根据另一个实施方案的离子液体烷基化和正丁烷异构化集成方法的系统和方案。
参考图2，离子液体烷基化-异构化系统100可包括离子液体烷基化单元200和与离子液体烷基化单元200集成的正丁烷异构化单元300。在实施方案中，离子液体烷基化-异构化的集成方法可涉及离子液体催化剂催化的烷基化和Pt-或Pd-氧化铝催化剂催化的正丁烷异构化。在实施方案中，离子液体烷基化和正丁烷异构化方法两者可使用（例如分享）同一个蒸馏单元。
还参考图2，离子液体烷基化单元200可包括离子液体烷基化反应器120、离子液体/烃分离单元130、蒸馏单元140和离子液体催化剂再生单元150。在离子液体催化烷基化过程中，离子液体催化剂和一种或多种烃可以被引入到离子液体烷基化反应器120中。
在实施方案中，进料到离子液体烷基化反应器120中的烃料流可包含至少一种含有烯烃的料流和至少一种含有异链烷烃的料流。这些含有烯烃的料流和含有异链烷烃的料流可用进料处理单元110处理（见，例如，图3），且这些料流可从进料处理单元110进料到离子液体烷基化反应器120中。描述了可适用于离子液体烷基化-异构化集成方法的原料和离子液体催化剂，例如，如上所述。
离子液体催化烷基化可涉及将至少一种异链烷烃和至少一种烯烃与所述离子液体催化剂接触，例如在处于离子液体烷基化条件下的离子液体的烷基化反应器120中接触。离子液体烷基化反应器120在本文中也可称为离子液体烷基化区。根据本发明实施方案的离子液体烷基化的典型的反应条件如下文所述。
丁烷异构化单元300可包括蒸馏单元140、异构化反应器310和气/液分离单元320。在实施方案中，蒸馏单元140的至少一部分（例如，一个或多个蒸馏塔）可以是离子液体烷基化单元200和丁烷异构化单元300二者共有的。异构化反应器310在本文中也可称为异构化区。在实施方案中，使用系统100的正丁烷异构化可涉及在处于丁烷异构化条件下的异构化反应器310中将含有正丁烷的馏分与异构化催化剂接触，其中所述含有正丁烷的馏分中的正丁烷的至少一部分可以被异构化以提供异丁烷。
在实施方案中，所述离子液体烷基化条件可包括氯化物的存在。作为非限制性的实施例，助催化剂如无水HCl，和/或催化剂促进剂如烷基氯化物，可进料到离子液体烷基化反应器120中。这些助催化剂和/或催化剂促进剂可从外部来源进料或添加到离子液体烷基化反应器120中来弥补过程中氯化物的损失。“外部来源”意味着与衍生自或在离子液体烷基化-丁烷异构化的集成方法中再循环的料流不同的来源。
正丁烷异构化的条件也可包括氯化物的存在。在实施方案中，添加到所述离子液体烷基化区的所述氯化物可例如通过蒸馏单元140从所述离子液体烷基化区送到或进料到所述异构化区，以提供用于正丁烷异构化的氯化物。在实施方案中，存在于所述异构化区的所述氯化物可基本上由添加到所述离子液体烷基化区的氯化物组成。
在根据本发明实施方案的离子液体烷基化-异构化的集成方法的过程中，可将离子液体烷基化反应器120的烷基化反应器流出物进料到离子液体/烃分离单元130中来从所述烷基化反应器流出物中分离烷基化烃相。在实施方案中，也可从所述烷基化反应器流出物中分离离子液体相来再循环到离子液体烷基化反应器120中。
离子液体烷基化-异构化的集成方法还可以涉及将至少一种烃料流进料到蒸馏单元140。进料到蒸馏单元140的所述至少一种烃料流在本文中可称作内部烃进料（见，例如，图2）。所述内部烃进料可以包含在所述离子液体烷基化-异构化的集成方法之内衍生的烃料流的混合物。在实施方案中，所述内部烃进料可包含来自离子液体/烃分离单元130的所述烷基化烃相的至少一部分。所述内部烃进料可以被分馏，例如通过蒸馏单元140分馏，以提供所述含有正丁烷的馏分、C3馏分和至少一种烷基化物产物。
所述含有正丁烷的馏分可以从蒸馏单元140进料到异构化反应器310中。离子液体烷基化-异构化的集成方法可涉及对所述含有正丁烷的馏分中的正丁烷进行异构化以提供异丁烷。这样的正丁烷异构化可涉及将所述含有正丁烷的馏分与异构化催化剂在处于适合将正丁烷异构化成异丁烷的条件下的异构化反应器310中接触。这样的条件在本文中可称作丁烷异构化条件。在离子液体烷基化-异构化的集成方法的实施方案中使用的异构化催化剂可包括，例如，Pt-氧化铝催化剂、Pd-氧化铝催化剂或Pt/Pd-氧化铝催化剂，或它们的组合。这些贵金属催化剂一般可用例如无水氯化物处理来增强它们的催化活性。
异构化反应器310的异构化反应器流出物可以被分离，例如，通过气/液分离单元320分离，以提供气相和异构化烃料流。所述气相或气态馏分可包含分子氢和HCl。在实施方案中，所述分子氢和HCl可以从气/液分离单元320再循环到异构化反应器310中。
在实施方案中，所述异构化烃料流可以与所述烷基化烃相共同进料到蒸馏单元140中来形成进料到蒸馏单元140的所述内部烃进料。例如，进料到蒸馏单元140的所述内部烃进料可包含所述烷基化烃相和所述异构化烃料流。所述异构化烃料流可包含异丁烷、少量的C5+烃和未反应的正丁烷。在实施方案中，所述异构化烃料流可主要包含异丁烷。
所述内部烃进料可通过蒸馏单元140分馏以进一步提供含有异丁烷的馏分，且所述含有异丁烷的馏分可从蒸馏单元140再循环到离子液体烷基化反应器120中以提供额外的异丁烷反应物来参与离子液体催化的异链烷烃-烯烃烷基化反应。
所述离子液体烷基化反应器流出物的所述烷基化烃相可包含烷基化物。所述烷基化烃相可例如作为所述内部烃进料的组分进料到蒸馏单元140中（见，例如，图2）。所述烷基化烃相可通过蒸馏单元140分馏以提供至少一种烷基化物产物，所述至少一种烷基化物产物可包含，例如，烷基化物汽油、柴油燃料、喷气燃料、基础油以及它们的组合。
含有HCl的馏分可例如通过蒸馏单元140从所述内部烃进料中分离或回收，用于再循环到离子液体烷基化反应器120和/或异构化反应器310中。在实施方案中，所述含有HCl的馏分的至少一部分可以再循环到离子液体烷基化反应器120和异构化反应器310中的至少一个中。在另一个实施方案中，所述含有HCl的馏分的第一部分可再循环到离子液体烷基化反应器120中，且所述含有HCl的馏分的第二部分可再循环到异构化反应器310中。在实施方案中，所述含有HCl的馏分可包含富含HCl的C3-馏分。
蒸馏单元140可包含多个蒸馏塔。作为非限制性的例子，在图3的实施方案中所述蒸馏单元可包含脱异丁烷塔142和脱丙烷塔144。在实施方案中包含来自离子液体烷基化反应器120的所述烷基化烃相和来自气/液分离单元320的所述异构化烃料流的内部烃进料可进料到脱异丁烷塔142中。（为了清楚起见，气/液分离单元320和异构化反应器310（见，例如，图2）没有在图3中示出。）
还参考图3，所述内部烃进料可通过脱异丁烷塔142分馏以提供含有正丁烷的馏分和C4-馏分。所述含有正丁烷的馏分可从脱异丁烷塔142进料到异构化区或反应器310中，且所述异构化反应器310的异构化反应器流出物可被分离，例如，通过气/液分离单元320分离，以提供异构化烃料流，基本上如上文所述。
来自脱异丁烷塔142的所述C4-馏分可以进料到脱丙烷塔144中。所述C4-馏分可通过脱丙烷塔144分馏以提供含有异丁烷的馏分、丙烷产物和含有HCl的C3-馏分。所述含有HCl馏分的至少一部分可再循环到离子液体烷基化反应器120中，例如，基本上如上文所述。所述含有HCl馏分的另外一部分可送到异构化反应器310中来补充所述过程中氯化物的损失。所述含有异丁烷的馏分可从脱丙烷塔144再循环到离子液体烷基化反应器120中。
在实施方案中，所述含有异丁烷的馏分可包含浓度在10ppm-10000ppm范围内的氯化物。这些氯化物水平对于去往离子液体烷基化反应器120的用于进行离子液体催化的烷基化反应的原料来说一般是合适的或可接受的。因此，所述含有异丁烷的馏分可以在缺少氯化物去除步骤的情况下从脱丙烷塔144再循环到离子液体烷基化区中。
在替代性的配置中（未示出），蒸馏单元140可包含其配置与图3中所示不同的蒸馏塔。蒸馏塔的配置可以变化，例如根据产品体积需要或现有的炼油厂的蒸馏能力而变化。
在实施方案中，引入到离子液体烷基化反应器120的所述离子液体和烃可构成离子液体/烃混合物。在实施方案中，所述离子液体催化剂可包含氯铝酸盐离子液体，例如前述的通式为A和B的化合物。进料到离子液体烷基化反应器120的所述烃料流可通过进料处理单元110处理。在实施方案中，该处理过的烃料流可包含至少一种C4–C10异链烷烃和至少一种C2–C10烯烃。所述烃料流通过进料处理单元110的处理可包括进料干燥、二烯烃、氮和硫的去除以及烯烃进料中的烯烃的加氢异构化。
在实施方案中，所述离子液体相的至少一部分可以从离子液体/烃分离单元130中再循环到离子液体烷基化反应器120中。在系统100的连续操作下，所述离子液体催化剂可变得至少部分失活。为了保持所述离子液体催化剂的催化活性，来自离子液体/烃分离单元130的所述离子液体相的至少一部分可进料到离子液体催化剂再生单元150来再生所述离子液体催化剂。此后，再生的离子液体催化剂可再循环到离子液体烷基化反应器120中。所述离子液体催化剂的再生例如公开于共同转让的美国专利号7674739，7955999和7956002中，通过引用将其每一个的公开内容作为整体并入本文中。
离子液体烷基化-丁烷异构化的集成方法的反应条件
所述离子液体烷基化反应温度可一般在从约-40℃到+250℃范围内（-40°F到+482°F），通常从约-20℃到+100℃（-4°F到+212°F），且经常从约+4℃到+60℃（+40°F到+140°F）。所述离子液体烷基化反应器压力可从常压到约8000kPa范围内。通常地，所述离子液体烷基化反应器的压力足以保持所述反应物处于液相。
反应物在所述离子液体烷基化反应器的停留时间通常可在几秒钟到几小时的范围内，且经常从约0.5min至60min。引入到所述离子液体烷基化反应器的烃料流的异链烷烃：烯烃摩尔比一般在约1-100、更通常约2-50、并经常约2–20范围内。
在所述离子液体烷基化反应器中的离子液体催化剂的体积可通常在约1-70vol%的范围内,且经常约4-50vol%。可调整所述离子液体烷基化反应器的条件以针对特定的过程或目标产品来优化工艺性能。
正丁烷异构化的反应条件一般可包括温度在约50℃到200℃范围内（122°F到392°F），压力在大气压到约16000kPa范围内，单位体积异构化催化剂的正丁烷进料的LHSV从1hr-1到约10hr-1范围内，氢气：正丁烷进料摩尔比从10到约1000范围内。
按照本文所述的教导，本发明的许多变化是可能的。因此可以理解，在下面的权利要求的范围内，本发明可以以本文所具体描述或列举的方式以外的方式来实施。

Claims (20)

1.离子液体烷基化和正丁烷异构化集成方法，包括：
a)将至少一种异链烷烃和至少一种烯烃与离子液体催化剂在处于离子液体烷基化条件下的离子液体烷基化区中接触；
b)从所述离子液体烷基化区的烷基化反应器流出物中分离出烷基化烃相；
c)通过蒸馏单元分馏内部烃进料以提供含有正丁烷的馏分，其中所述内部烃进料包含所述烷基化烃相；
d)将所述含有正丁烷的馏分中的至少一部分正丁烷异构化以提供异丁烷；和
e)将所述异丁烷再循环到所述离子液体烷基化区。
2.根据权利要求1的方法，其中步骤d)包括将所述含有正丁烷的馏分与异构化催化剂在处于丁烷异构化条件下的异构化区中接触，以提供异构化反应器流出物；且所述方法进一步包括：
f)从所述异构化反应器流出物中分离出异构化烃料流，其中所述内部烃进料还包含该异构化烃料流。
3.根据权利要求2的方法，进一步包括：
g)通过所述蒸馏单元分馏所述内部烃进料以进一步提供含有异丁烷的馏分，其中步骤e)包括将所述含有异丁烷的馏分再循环到所述离子液体烷基化区。
4.根据权利要求3的方法，其中所述蒸馏单元包含脱异丁烷塔，且所述方法进一步包括：
h)将所述内部烃进料送到所述脱异丁烷塔中，其中步骤c)包括通过脱异丁烷塔分馏所述内部烃进料以提供所述含有正丁烷的馏分；和
i)将来自所述脱异丁烷塔的所述含有正丁烷的馏分进料到所述异构化区。
5.根据权利要求4的方法，其中所述蒸馏单元进一步包含脱丙烷塔，且所述方法进一步包括：
j)通过所述脱异丁烷塔分馏所述内部烃进料以进一步提供C4-馏分；和
k)将所述C4-馏分进料到所述脱丙烷塔中，其中步骤g)包括通过所述脱丙烷塔分馏所述C4-馏分来提供所述含有异丁烷的馏分。
6.根据权利要求1的方法，进一步包括：
l)从所述内部烃进料中分离含有HCl的馏分；和
m)将所述含有HCl的馏分的至少一部分再循环到所述离子液体烷基化区中。
7.根据权利要求2的方法，进一步包括：
n)从所述内部烃进料中分离含有HCl的馏分；和
o)将所述含有HCl的馏分的至少一部分再循环到所述异构化区中。
8.根据权利要求1的方法，其中：
所述至少一种异链烷烃包含至少一种C4–C10异链烷烃，
所述至少一种烯烃包含至少一种C2–C10烯烃，和
所述离子液体烷基化条件包括：反应温度范围为-20℃到100℃，反应器压力范围为大气压力到8000kPa，且异链烷烃：烯烃摩尔比在2-50范围内。
9.根据权利要求1的方法，其中所述离子液体催化剂包含通式A和B的至少一种化合物：
其中R是H、甲基、乙基、丙基、丁基、戊基或己基；R1和R2中的每一个是H、甲基、乙基、丙基、丁基、戊基或己基，其中R1和R2相同或不同；且X是氯铝酸根。
10.根据权利要求1的方法，其中所述烷基化烃相包含至少一种烷基化物产物，且所述方法进一步包括：
p)通过所述蒸馏单元分离所述至少一种烷基化物产物，其中所述至少一种烷基化物产物选自由烷基化物汽油、柴油燃料、喷气燃料、基础油及其组合组成的组。
11.离子液体烷基化-丁烷异构化集成方法，包括：
a)将至少一种异链烷烃和至少一种烯烃与离子液体催化剂在处于离子液体烷基化条件下的离子液体烷基化区中接触；
b)从所述离子液体烷基化区的烷基化反应器流出物中分离烷基化烃相；
c)通过蒸馏单元分馏内部烃进料来提供含有正丁烷的馏分，其中所述内部烃进料包含烷基化烃相；
d)将所述含有正丁烷的馏分与异构化催化剂在处于丁烷异构化条件下的异构化区中接触；
e)从所述异构化区的异构化反应器流出物中分离异构化烃料流，其中所述异构化烃料流包含异丁烷，且所述内部烃进料还包含所述异构化烃料流；
f)通过所述蒸馏单元分馏所述内部烃进料来进一步提供含有异丁烷的馏分；和
g)将所述含有异丁烷的馏分再循环到所述离子液体烷基化区。
12.根据权利要求11的方法，其中所述蒸馏单元包含脱异丁烷塔和脱丙烷塔，步骤c)包括通过所述脱异丁烷塔分馏所述内部烃进料来提供所述含有正丁烷的馏分，和步骤f)包括：
h)通过所述脱异丁烷塔分馏所述内部烃进料来提供C4-馏分；和
i)通过所述脱丙烷塔分馏所述C4-馏分来提供所述含有异丁烷的馏分。
13.根据权利要求12的方法，进一步包括：
j)通过所述脱丙烷塔从所述C4-馏分中分离含有HCl的馏分；和
k)将来自所述脱丙烷塔的所述含有HCl的馏分再循环到所述离子液体烷基化区和所述异构化区的至少一种中。
14.根据权利要求11的方法，其中所述丁烷异构化条件包括氯化物的存在，添加所述氯化物到所述离子液体烷基化区，且所述氯化物通过所述蒸馏单元由所述离子液体烷基化区进料到所述异构化区。
15.根据权利要求11的方法，进一步包括：
l)从所述异构化反应器流出物中分离气相，其中所述气相包含分子氢和HCl；和
m)将所述分子氢和HCl再循环到所述异构化区。
16.离子液体烷基化和正丁烷异构化集成方法，包括：
a)将至少一种异链烷烃和至少一种烯烃与离子液体催化剂在处于离子液体烷基化条件下的离子液体烷基化区中接触；
b)从所述离子液体烷基化区的烷基化反应器流出物中分离烷基化烃相；
c)通过蒸馏单元分馏内部烃进料来提供含有正丁烷的馏分，其中所述内部烃进料包含所述烷基化烃相和异构化烃料流；
d)将所述含有正丁烷的馏分与异构化催化剂在处于丁烷异构化条件下的异构化区中接触，以提供包含所述异构化烃料流的异构化反应器流出物；
e)从所述异构化反应器流出物中分离所述异构化烃料流；
f)将所述异构化烃料流再循环到所述蒸馏单元中；
g)通过所述蒸馏单元从所述内部烃进料中分离含有异丁烷的馏分；和
h)将所述含有异丁烷的馏分再循环到所述离子液体烷基化区。
17.根据权利要求16的方法，其中：
所述蒸馏单元包含脱异丁烷塔，
步骤f)包括将所述异构化烃料流再循环到所述脱异丁烷塔中，和
所述异构化烃料流主要包含异丁烷。
18.根据权利要求16的方法，其中所述蒸馏单元包含脱异丁烷塔，且所述方法进一步包括：
i)将所述内部烃进料送到所述脱异丁烷塔；和
j)将来自所述脱异丁烷塔的所述含有正丁烷的馏分进料到所述异构化区。
19.根据权利要求16的方法，其中所述蒸馏单元包含脱异丁烷塔和脱丙烷塔，且步骤g)包括：
k)通过所述脱异丁烷塔分馏所述内部烃进料来提供C4-馏分；和
l)通过所述脱丙烷塔分馏所述C4-馏分来提供所述含有异丁烷的馏分。
20.根据权利要求16的方法，其中所述蒸馏单元包含脱丙烷塔，且所述方法进一步包括：
m)通过所述脱丙烷塔从所述烷基化烃相和所述异构化烃料流中的至少一种中分离含有HCl的馏分，其中所述含有HCl的馏分包含富含HCl的C3-馏分；和
n)将所述含有HCl的馏分再循环到所述离子液体烷基化区和所述异构化区中的至少一个中。
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