CN104487408A - 萃取的混合聚合物石脑油 - Google Patents

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Abstract

我们提供萃取的混合聚合物石脑油(45),它包括来自用过的离子液体催化剂的氢化的混合聚合物石脑油,其终沸点小于246℃(475℉),溴值小于或等于5,和具有至少30wt%环烷烃。我们还提供共混的烷基化物汽油(97),它包括萃取的混合聚合物石脑油(45),以及制备萃取的混合聚合物石脑油(45)和共混的烷基化物汽油(97)的一体化烷基化方法。我们还提供通过测定烷基化物产物(80)内的甲基环己烷量,分析烷基化物产物的方法。

Description

萃取的混合聚合物石脑油
本申请涉及标题为“ALKYLATION PROCESS WITH RECYLE OFHYDROGEN AND RECOVERY OF HYDROGEN CHLORIDE”,和“HYDROGENRECYCLE AND HYDROGEN CHLORIDE RECOVERY IN AN ALKYLATION PROCESS”的共同提交的申请,本文全文将其引入。
技术领域
本申请涉及萃取的混合聚合物石脑油(extracted conjunctpolymer naphtha)的组合物和共混的烷基化物汽油;和它们的生产方法。
背景技术
对于火花-点火的汽车发动机来说,需要高质量烷基化物汽油。期望开发新或更加有效的方法来生产这些汽油并且这些汽油具有改进的质量。
发明概述
本申请提供萃取的混合聚合物石脑油(45),包括来自用过的离子液体催化剂的氢化的混合聚合物,具有终沸点小于246℃(475°F)、溴值小于或等于5和至少30wt%的环烷烃。
本申请提供共混的烷基化物汽油(97),包括萃取的混合聚合物石脑油(45)和烷基化物产物(80),其中萃取的混合聚合物石脑油(45)具有终沸点小于246℃(475°F)、溴值小于或等于5和至少30wt%的环烷烃。
本申请提供通过包括下述步骤的方法制备的萃取的混合聚合物石脑油(45):
a.在加氢反应器(100)中再生含混合聚合物的用过的离子液体催化剂以制备再生的催化剂流出物(10);
b.将所述再生的催化剂流出物(10)或来自所述再生的催化剂流出物(10)的已分离的液体与混合聚合物萃取溶剂(55)混合;和
c.分离出混合聚合物萃取溶剂(55)以生产萃取的混合聚合物石脑油(45);其中萃取的混合聚合物石脑油(45)具有终沸点小于246℃(475°F)、溴值小于或等于5和至少30wt%的环烷烃。
本申请还提供通过包括下述步骤的方法制备的共混的烷基化物汽油(97):
a.在加氢反应器(100)中再生含混合聚合物的用过的离子液体催化剂以制备再生的催化剂流出物(10);
b.将所述再生的催化剂流出物(10)或来自所述再生的催化剂流出物(10)的已分离的液体与来自烷基化反应器的流出物(40)混合以制备混合物;和
c.从步骤b)制备的所述混合物中分离出离子液体催化剂物流(60)以生产含大于50wppm甲基环己烷的共混的烷基化物汽油(97)。
本申请还提供一体化的烷基化方法,该方法包括:
a.在加氢反应器(100)中再生含混合聚合物的用过的离子液体催化剂以制备再生的催化剂流出物(10);
b.将所述再生的催化剂流出物(10)或来自所述再生的催化剂流出物(10)的已分离的液体与来自烷基化反应器的流出物(40)混合以制备混合物;和
c.从步骤b)制备的所述混合物中分离出离子液体催化剂物流(60)以生产含大于50wppm甲基环己烷的共混的烷基化物汽油(97)。
本申请还提供分析烷基化物产物的方法,该方法包括:测定在烷基化物产物(80)中的甲基环己烷量,和基于该甲基环己烷量,估计烷基化物产物(80)中萃取的混合聚合物石脑油(45)量。
附图简述
图1是一体化烷基化方法的图示,证明了直接将萃取的混合聚合物石脑油与烷基化物产物共混。
图2是生产萃取的混合聚合物石脑油的一体化烷基化方法的图示。
详细说明
参考图1,将异链烷烃原料(65)和烯烃原料(75)进料到烷基化反应器(300)中。共混来自烷基化反应器(40)的流出物与再生的催化剂流出物(10)并进料到离子液体催化剂和烃分离器(500)中。离子液体催化剂和烃分离器(500)将来自烷基化反应器的物流(40)和来自再生单元物流(10)的混合的流出物分离成共混的烷基化物汽油(97)和离子液体催化剂物流(60)。离子液体催化剂物流(60)被循环到烷基化反应器(300)中。一部分离子液体催化剂物流(60)是进料到加氢反应器(100)的用过的催化剂(70)以供再生。氢气(90)还被进料到加氢反应器中。在加氢反应器(100)中生产再生的催化剂流出物(10)并与来自烷基化反应器的流出物(40)共混,如上所述。共混的烷基化物汽油(97)包括在烷基化反应器(300)中生产的烷基化物产物(80)以及萃取的混合聚合物石脑油(45)。
参考图2,将氢气(90)和用过的催化剂(70)(例如,用过的离子液体催化剂)进料到加氢反应器(100)中。加氢反应器(100)生产再生的催化剂流出物(10),将其与混合聚合物萃取溶剂(55)混合,并将该混合物进料到离子液体催化剂和烃分离器(500)中。离子液体催化剂和烃分离器(500)将加氢反应器的流出物和萃取溶剂的混合物分离成离子液体催化剂物流(60)和萃取的混合聚合物石脑油(45)。来自离子液体催化剂和烃分离器(500)的离子液体催化剂物流(60)、异链烷烃原料(65)和烯烃原料(75)被进料到烷基化反应器(300)中。在一个实施方案中,混合聚合物萃取溶剂(55)至少部分是来自烷基化反应器(300)的流出物。通过烷基化反应器(300)生产烷基化物产物(80)。共混萃取的混合聚合物石脑油(45)与通过烷基化反应器(300)生产的烷基化物产物(80)以制备共混的烷基化物汽油(97)。
萃取的混合聚合物石脑油(45)
萃取的混合聚合物石脑油(45)具有使之适合于共混到烷基化物产物(80)内,以制备高质量烷基化物汽油的组成。萃取的混合聚合物石脑油(45)具有至少30wt%环烷烃。例如,它可具有至少40wt%,或至少50wt%环烷烃。在一个实施方案中,萃取的混合聚合物石脑油(45)可具有至少30wt%最多90wt%的环烷烃。在一个实施方案中,萃取的混合聚合物石脑油(45)具有至少40wt%,至少50wt%,至少60wt%,或至少70wt%环烷烃和异链烷烃。在一个实施方案中,萃取的混合聚合物石脑油(45)具有至少40wt%-95wt%环烷烃和异链烷烃。在一个实施方案中,萃取的混合聚合物石脑油(45)具有至少10wt%异链烷烃,例如至少10wt%到40wt%异链烷烃。
在一个实施方案中,萃取的混合聚合物石脑油(45)具有至少60wt%C5至C10范围的碳数。萃取的混合聚合物石脑油(45)可具有最多99wt%范围为C5至C10范围的碳数。
萃取的混合聚合物石脑油(45)具有小于或等于5的低溴值。在其他实施方案中,溴值可以是<1到5,或小于或等于3。在一个实施方案中,在除了分离,例如可在离子液体催化剂和烃分离器(500)内进行的分离以外,没有任何后处理再生的催化剂流出物(10)的情况下,实现低溴值。
萃取的混合聚合物石脑油(45)具有高辛烷值。在一个实施方案中,萃取的混合聚合物石脑油(45)具有大于或等于60,大于或等于70,最多90的RON。
萃取的混合聚合物石脑油(45)具有使之可用于共混到烷基化物汽油内的终沸点。萃取的混合聚合物石脑油(45)具有小于246℃的终沸点。在一个实施方案中,萃取的混合聚合物石脑油(45)具有32℃-245℃的沸程分布。
在一个实施方案中,萃取的混合聚合物石脑油(45)来自用过的催化剂(70)(它是一种离子液体催化剂)。该离子液体催化剂可以与生产烷基化物产物(80)使用的相同的离子液体催化剂,它可与萃取的混合聚合物石脑油(45)共混,以制备共混的烷基化物汽油(97)。
在一个实施方案中,萃取的混合聚合物石脑油(45)包括至少3wt%最多30wt%甲基环己烷。通过气相色谱法,例如在ASTM6729试验中定义的方法,通过详细的烃分析,测量环烷烃、异链烷烃和甲基环己烷的含量。
共混的烷基化物汽油(97)
共混的烷基化物汽油(97)包括萃取的混合聚合物石脑油(45)和烷基化物产物(80)。
在一个实施方案中,共混的烷基化物汽油(97)包括萃取的混合聚合物石脑油(45),其具有以上所述的有用的终沸点和沸程、低溴值和高wt%环烷烃。在一个实施方案中,共混的烷基化物汽油(97)包括大于40wt%,或大于50wt%,和最多95wt%的C7和C8烃。
在一个实施方案中,共混的烷基化物汽油(97)包括高含量的在C8烃内的三甲基异构体。例如,共混的烷基化物汽油(97)可包括相对于全部C8烃,大于50wt%,大于60wt%,或大于70wt%,最多95wt%三甲基戊烷。
在一个实施方案中,共混的烷基化物汽油(97)包括C9烃,所述C9烃主要是三甲基异构体,例如相对于全部C9烃,50wt%-95wt%三甲基己烷。在一个实施方案中,共混的烷基化物汽油(97)包括大于40wt%一直到70wt%2,2,4-三甲基戊烷形式的C8烃。在一个实施方案中,共混的烷基化物汽油(97)包括占全部三甲基戊烷wt%的大于50wt%一直到70wt%的2,2,4-三甲基戊烷。
在一个实施方案中,共混的烷基化物汽油(97)包括至少0.01wt%萃取的混合聚合物石脑油(45)。例如,共混的烷基化物汽油(97)可包括0.01wt%-20.00wt%,或0.01wt%-5.00wt%萃取的混合聚合物石脑油(45)。
在一个实施方案中,共混的烷基化物汽油(97)包括可测量量的甲基环己烷。例如,共混的烷基化物汽油(97)可具有大于50wppm到500wppm的甲基环己烷。在一个实施方案中,共混的烷基化物汽油(97)包括大于50wppm甲基环己烷。
在一个实施方案中,共混的烷基化物汽油(97)满足在ASTMD4814-11b中定义的配有火花点火的发动机的陆上车辆用的汽车燃料要求。例如,共混的烷基化物汽油(97)可具有小于5.0mg/100mL的溶剂洗涤胶(solvent washed gum)。在ASTM D4814-11b中定义的银条试验中,该共混的烷基化物汽油(97)可具有或者轻微的晦暗(tarnish)或者没有晦暗。另外,在ASTM D130-10中定义的铜条试验中,共混的烷基化物汽油(97)可具有轻微的晦暗(等级1a或1b)。1a铜条试验结果是指在该试验最后,铜条为浅橙色,几乎与新鲜制备的铜条相同。不可能具有好于1a的铜条试验结果,因为甚至完全没有腐蚀性的样品将使铜条变色为浅橙色。
在一个实施方案中,在具有火花-点火的发动机的车辆中,共混的烷基化物汽油(97)具有优良的道路辛烷性能。例如,在ASTM D4814-11b中定义的抗爆指数(AKI)可以是87-95。在一个实施方案中,共混的烷基化物汽油(97)具有大于85的RON。
离子液体催化剂
离子液体催化剂是有机盐或盐的混合物。该离子液体催化剂的特征在于下述通式Q+A-,其中Q+是铵,鏻,硼鎓,碘鎓,或锍阳离子,和A-是带负电的离子,例如Cl-,Br-,ClO4 -,NO3 -,BF4 -,BCl4 -,PF6 -,SbF6 -,AlCl4 -,TaF6 -,CuCl2 -,FeCl3 -,HSO3 -,RSO3 -,SO3CF3 -,烷基-芳基磺酸根,和苯磺酸根(例如,3-硫三氧苯基(3-sulfurtrioxyphenyl)。在一个实施方案中,离子液体催化剂选自具有季铵卤化物的那些,所述季铵卤化物含有一个或多个具有约1-约12个碳原子的烷基部分,例如三甲胺盐酸盐,甲基三丁基铵卤化物,或取代的杂环铵卤化物化合物,例如烃基取代吡啶鎓卤化物化合物,如1-丁基吡啶鎓卤化物、苄基吡啶鎓卤化物,或烃基取代咪唑鎓卤化物如1-乙基-3-甲基-咪唑鎓氯化物。
在一个实施方案中,离子液体催化剂性质上是吸湿的且倾向于吸引并保持来自周围环境的水分子的有机盐。在采用这些离子液体催化剂的情况下,为了维持离子液体催化剂的完整性和它的催化性能,在合成催化剂之前,彻底干燥离子液体催化剂由其合成的有机盐,并在烷基化反应中维持不合湿气的条件。
在一个实施方案中,离子液体催化剂选自烃基取代吡啶鎓氯铝酸盐、烃基取代咪唑鎓氯铝酸盐、季胺氯铝酸盐、三烷基胺氯化氢氯铝酸盐、烷基吡啶氯化氢氯铝酸盐和它们的混合物。例如,所使用的离子液体催化剂可以是酸性卤铝酸盐离子液体,例如分别具有通式A和B的烷基取代吡啶鎓氯铝酸盐或烷基取代咪唑鎓氯铝酸盐。
在式A和B中,R,R1,R2和R3是H,甲基、乙基、丙基、丁基、戊基或己基,X为氯铝酸根。在另一实施方案中,R,R1,R2和R3是甲基、乙基、丙基、丁基、戊基或己基,X为氯铝酸根。在一个实施方案中,X是AlCl4 -,Al2Cl7 -,或Al3Cl10 -。在式A和B中,R、R1、R2和R3可以相同或不同。在一个实施方案中,离子液体催化剂是N-丁基吡啶鎓七氯二铝酸盐[Al2Cl7 -]。在一个实施方案中,离子液体催化剂是1-乙基-3-甲基咪唑鎓四氯铝酸盐[emim+][AlCl4 -]。
烷基化方法,以制备萃取的混合聚合物石脑油
可通过包括再生含混合聚合物的用过的催化剂的烷基化方法,制备萃取的混合聚合物石脑油(45)。该烷基化方法包括在加氢反应器(100)中再生含混合聚合物的用过的离子液体催化剂,制备再生的催化剂流出物(10)。在一个实施方案中,在烷基化反应器(300)中使用用过的离子液体催化剂。
在加氢反应器(100)中再生用过的离子液体催化剂。在一个实施方案中,加氢反应器(100)使用过的催化剂(70)与氢气(90)和加氢催化剂接触,再生离子液体催化剂。在一个实施方案中,将沸石或分子筛加入到加氢催化剂中,改进催化剂的性能。在一个实施方案中,加氢催化剂被承载。用于加氢催化剂的典型的载体材料是硅藻土、氧化铝、氧化硅和氧化硅-氧化铝。其他载体材料包括氧化铝-氧化硼、氧化硅-氧化铝-氧化镁、氧化硅-氧化镁-氧化钛和通过添加沸石和其他复杂氧化物到其中而获得的材料。当使用时,载体材料在加氢反应温度下具有充足的机械强度和化学稳定性。
在一个实施方案中,在催化剂存在下进行加氢,所述催化剂通常包括在多孔载体材料,例如天然粘土或合成氧化物上的金属或非金属加氢组分。可使用的金属加氢组分的实例是Fe,Co,Ni,Ru,Rh,Pd,Pt,Ir,Os,Cr,Mn,Ti,V,Zr,Mo,W及其混合物。非金属加氢组分的实例是Te,As及其混合物。加氢组分可单独或组合使用。
可在宽范围的氢气压力,典型地约50-5,000psig下进行加氢。加氢条件可包括-20℃至400℃,或50℃至300℃的温度;和大气压到5,000psig,或50到2,500psig的总压力。加氢接触时间可以是0.1分钟到24小时,例如10分钟到12小时。在加氢期间原料与催化剂之比可以从0.1变化到10vol/vol/h。正构烃可任选地在加氢反应器(100)内用作溶剂。
在US7691771,US7651970,US7678727,和US7825055中给出了例如离子液体催化剂加氢以供再生的实例。在一个实施方案中,选择在加氢反应器(100)内的条件,生产终沸点小于246℃(475°F)的氢化的混合聚合物。在另一实施方案中,选择在加氢反应器(100)内的条件,生产具有选自终沸点小于246℃(475°F),溴值小于或等于5,至少30wt%环烷烃,至少3wt%甲基环己烷及其组合中的性能的氢化的混合聚合物。
该烷基化方法另外包括混合再生的催化剂流出物(10)或来自再生的催化剂流出物(10)的已分离的液体与混合聚合物萃取溶剂(55)。混合聚合物萃取溶剂(55)可以是可充当烷基化方法的溶剂或反应物的任何烃。制备烷基化物汽油的烷基化方法用的合适的混合聚合物萃取溶剂的实例是异丁烷、正丁烷、烷基化物汽油及其混合物。
在一个实施方案中,至少一部分混合聚合物萃取溶剂(55)来自于烷基化反应器的流出物(40)。例如,来自烷基化反应器(300)的混合聚合物萃取溶剂(55)可包括烷基化物产物、未反应的异链烷烃、正丁烷或其混合物。
在一个实施方案中,至少一部分(一直到全部量)混合聚合物萃取溶剂(55)可以来自于烷基化反应器的流出物(40)。例如,混合聚合物萃取溶剂(55)可包括至少25wt%-100wt%来自烷基化反应器的流出物(40)。在一个实施方案中,一直到100wt%混合聚合物萃取溶剂来自烷基化反应器的流出物(40),或它的一部分。
在一个实施方案中,制备萃取的混合聚合物石脑油的烷基化方法另外包括分离出混合聚合物萃取溶剂(55),生产萃取的混合聚合物石脑油(45)。在一个实施方案中,在离子液体催化剂和烃分离器(500)中进行分离。可使用的离子液体催化剂和烃分离器的实例包括离心机、液-液萃取器、与选择性过滤器组合的在线混合器、沉降罐和凝聚过滤器。合适的凝聚过滤器实例公开于US 8,067,656中。
直接共混,以制备共混的烷基化物汽油(97)
在共混之前,在没有萃取步骤以除去萃取的混合聚合物石脑油(45)的情况下,可通过直接共混萃取的混合聚合物石脑油(45)与烷基化物产物(80),制备共混的烷基化物汽油(97)。可在分离步骤之前,在离子液体催化剂和烃分离器(500)中发生共混。在图1中示出了这一实施方案。在一个实施方案中,使用一体化的烷基化方法,制备共混的烷基化物汽油(97)。该一体化的烷基化方法可包括:
a.在加氢反应器(100)中再生含混合聚合物的用过的离子液体催化剂以制备再生的催化剂流出物(10);
b.将所述再生的催化剂流出物(10)或来自所述再生的催化剂流出物(10)的已分离的液体与来自烷基化反应器的流出物(40)混合以制备混合物;和
c.从步骤b)制备的所述混合物中分离出离子液体催化剂物流(60)以生产含大于50wppm甲基环己烷的共混的烷基化物汽油(97)。
在一个实施方案中,通过该一体化烷基化方法制备的共混的烷基化物汽油(97)具有前面所述的性能。
在一个实施方案中,制备共混的烷基化物汽油(97)的一体化烷基化方法使用在加氢反应器(100)中选择的条件,以生产终沸点小于246℃(475°F),溴值小于或等于5,和至少30wt%环烷烃的氢化的混合聚合物。在一个实施方案中,选择在加氢反应器(100)中的条件,生产终沸点小于246℃(475°F的)氢化的混合聚合物。在另一实施方案中,择在加氢反应器(100)中的条件,生产具有选自终沸点小于246℃(475°F),溴值小于或等于5,至少30wt%环烷烃,至少3wt%甲基环己烷及其组合的性能的氢化的混合聚合物。
实施例
实施例1:含无水金属卤化物的离子液体催化剂
由金属卤化物例如AlCl3,AlBr3,GaCl3,GaBr3,InCl3和InBr3制备的各种离子液体催化剂可用于催化工艺。N-丁基吡啶鎓氯铝酸盐(C5H5NC4H9Al2Cl7)离子液体催化剂是在我们的方法中使用的实例。该催化剂具有下述组成:
实施例2:烷基化C3/C4烯烃和异丁烷以制备烷基化物汽油
对于这一研究来说,在用13X分子筛干燥炼油厂异丁烷之后,使用含有85%异丁烷和15%正丁烷的炼油厂异丁烷。采用13X分子筛,干燥来自Fluid Catalytic Cracking Unit(FCC unit)的含C3和C4烯烃(C3/C4烯烃)的炼油厂烯烃物流,并在150°F和250psig下,在氢气存在下,用Pd/Al2O3催化剂异构化,生产具有表1所示组成的异构化的C4和C3烯烃原料。
表1
烯烃原料的组成
组成 Mol%
丙烷,C3 13.3
丙烯,C3= 25.4
1-丁烯,1-C4= 2.3
2-丁烯,2-C4= 16.2
异丁烯,i-C4= 6.7
n-丁烷,nC4 12.4
异丁烷,iC4 22.2
C5+ 1.6
总和 100.0
在连续搅拌罐反应器内,评价用异丁烷进行C3/C4烯烃的烷基化。在剧烈搅拌的同时,将8∶1mol的异丁烷和烯烃的混合物进料到反应器中。将实施例1中描述的离子液体催化剂借助第二入口端口进料到反应器中,其目标是占据反应器内6vol%。添加少量正丁基氯,就地生产无水HCl气体。反应器内的平均停留时间(原料和催化剂的混合体积)为约12分钟。出口压力维持在200psig下,和使用外部冷却,维持反应器温度在95°F(35℃)下。
采用聚结分离器,将反应器流出物分离成烃相和离子液体催化剂相。采用三个蒸馏塔,将烃相进一步分离成多个物流,其中包括:含C3 -馏分的气体物、nC4物流、iC4物流和烷基化物流。将离子液体催化剂循环回到烷基化反应器(300)中以供反复利用。为了维持离子液体催化剂的活性,将一部分用过的离子液体催化剂输送到加氢反应器(100)用以减少离子液体催化剂内混合聚合物的水平。利用氢化,我们维持离子液体催化剂的混合聚合物水平在2-6%的水平下,且还获得良好的烷基化物汽油性能(参见表3,第1栏)。使用在2011年5月16日提交的美国专利申请No.13/108607中描述的FT-IR定量法,测定在离子液体催化剂中的混合聚合物量。
实施例3:再生离子液体催化剂并生产萃取的混合聚合物石脑油(45)
在H2氛围下,通过将用过的离子液体催化剂穿过加氢反应器(100),再生含有5wt%混合聚合物的用过的离子液体催化剂(加氢-再生)。使用纯度为99+wt%的氢气(90)气体。在350°F(177℃),350psig,5000scf H2/bbl离子液体催化剂和0.2液体时空速度(LHSV)下操作的加氢反应器(100)中,在含Pt和Pd的加氢催化剂存在下,进行离子液体催化剂的加氢-再生。在分离器(400)内将来自加氢反应器(100)的再生的催化剂流出物(10)分离成气体和液体物流。在这些条件下,在离子液体催化剂内80wt%的混合聚合物转化成终沸点小于475°F(246℃)的轻质烃材料和含小于1%混合聚合物的再生过的离子液体催化剂。来自分离器(400)的废气(50)含有95%H2和6000ppm HCl。废气(50)还含有5vol%C3-C6轻质烃,而轻质烃的本体(bulk)是丙烷和异丁烷。
将再生过的离子液体催化剂输送到具有混合聚合物萃取溶剂(55)(它是异丁烷)的液-液萃取单元(离子液体催化剂和烃分离器(500))中。在离子液体催化剂和烃分离器(500)中,混合聚合物石脑油从离子液体催化剂中萃取到异丁烷相内。异丁烷和混合聚合物石脑油混合物被输送到汽提器中,以除去异丁烷,然后获得萃取的混合聚合物石脑油(45)的纯物流。将不含可萃取的石脑油的再生过的离子液体催化剂与用过的离子液体催化剂混合,并被输送到烷基化反应器(300)中。
实施例4:萃取的混合聚合物石脑油(45)的组成
使用由ASTM D6729方法推导得到的方法,使用气相色谱法(DHAGC),用详细的烃分析法,分析来自实施例3的萃取的混合聚合物石脑油(45)的组成。为了改进GC物种的同一性(identifications),我们使用60米高分辨率的两个柱(一个极性柱和一个非极性柱)。采用GC-MS与GC组合,指定(assign)几乎所有烷基化物峰。没有被鉴定的那些峰在“未分类”组中分组。在表2中示出了萃取的混合聚合物石脑油(45)的碳数和分子类别的分项数字(break-down)。
通过详细的烃分析色谱(DHA GC)法,测定产物内的甲基环己烷量。由ASTM D6729方法推导得到的这一改进的GC方法具有10ppm的检测极限。具有单一100M非极性柱的常规ASTM D6729还用于测量甲基环己烷含量,并且通过这两种方法得到的结果是相当的。常规的ASTMD6729方法具有50ppm的检测极限。
表2
萃取的混合聚合物石脑油(45)的组成、碳数分布和分子类别
表2的结果表明,萃取的混合聚合物石脑油(45)是充分饱和的、汽油沸程的材料,其具有范围为C5至C10的典型碳数。萃取的混合聚合物石脑油(45)含有显著量的环烷烃(63.4%)和异链烷烃(23.6%)。
我们发现,甲基环己烷(C7)是在萃取的混合聚合物石脑油内最丰富的环烷烃物种。萃取的混合聚合物石脑油含有12.5wt%甲基环己烷。
实施例5:烷基化物产物(80)、萃取的混合聚合物石脑油(45)和共混的烷基化物汽油(97)的性能
在表3中概述了来自实施例2的烷基化物产物(80)和来自实施例3的萃取的混合聚合物石脑油(45)的性能。此外,0.2vol%萃取的混合聚合物石脑油(45)和99.8%烷基化物汽油的共混物被制备其性能也列在表3中。
表3
烷基化物汽油、萃取的混合聚合物石脑油和含有烷基化物和萃取的混合聚合物石脑油的汽油共混物的性能
萃取的混合聚合物石脑油(45)的终沸点为439°F(226℃)和90vol%的沸点为297°F(147℃),从而表明它在汽油沸程内。在加氢反应器中萃取的混合聚合物石脑油(45)被充分饱和,这通过溴值仅仅为1证实。与纯烷基化物汽油相比,萃取的混合聚合物石脑油(45)的辛烷值稍微变差,但在共混中所使用的体积非常小,且没有显著影响辛烷值(无论RON还是MON)。含有0.2vol%萃取的混合聚合物石脑油(45)和烷基化物汽油的共混的烷基化物汽油(97)的性能与纯烷基化物汽油相比,显示出很少变化,从而表明成功地共混萃取的混合聚合物石脑油(45),制备高质量的烷基化物汽油。
我们发现,追踪甲基环己烷含量提供了确定共混多少萃取的混合聚合物石脑油到烷基化物内的有用估计工具。来自实施例2的烷基化物含有30ppm非常低的甲基环己烷。99.8vol%烷基化物和0.2vol%萃取的混合聚合物石脑油的共混物得到310ppm测量的甲基环己烷含量。对于该共混物来说,所测量的甲基环己烷值在估计的甲基环己烷含量(估计约290ppm)的10%以内。我们能利用甲基环己烷含量来估计共混到最终的烷基化物内的萃取的混合聚合物石脑油量。
实施例6:共混萃取的石脑油的烷基化物汽油的组成
采用详细的烃分析GC,针对碳数分布和分子类别,分析具有来自实施例4的0.2vol%萃取的混合聚合物石脑油(45)的共混的烷基化物汽油(97)的组成。在表4中概述了这些结果。
表4
共混萃取的混合聚合物石脑油(45)的烷基化物汽油(97)的组成、碳数和分子类别
共混萃取的混合聚合物石脑油(45)的烷基化物汽油(97)的总组成显示出主要是C5至C10异链烷烃的分析,并且共混的烷基化物汽油(97)含有很少不希望的汽油组分,例如烯烃、芳烃和正链烷烃。
这一共混的烷基化物汽油(97)的碳数分布和分子类别类似于通过常规烷基化方法,例如H2SO4或HF烷基化方法制备的其他烷基化物汽油。然而,我们发现,在共混的烷基化物汽油(97)内C7,C8和C9异链烷烃异构体存在差别,这取决于所选的烷基化方法。表5示出了具有萃取的混合聚合物石脑油(45)的共混的烷基化物汽油(97)中异链烷烃的进一步分析。
表5
具有萃取的混合聚合物石脑油(45)的共混烷基化物汽油的组成:异链烷烃异构体分布
借助用异丁烷直接烷基化C3和C4烯烃,共混的烷基化物汽油(97)的组合物对C7和C8异链烷烃具有高选择性。总的C7和C8收率为66.4%。C8和C9烃物种主要是所需的三甲基异构体(78.6wt%),因为这些分子显示出非常高的辛烷值。总C8中三甲基戊烷%为78wt%,和总C9中三甲基己烷%为81wt%。在三甲基戊烷异构体当中,2,2,4-三甲基戊烷是最常见的异构体。相对于总的C8三甲基戊烷异构体,2,2,4-三甲基戊烷%为62%。相对于总C8三甲基戊烷,2,2,4-三甲基戊烷的这一数值比通过硫酸烷基化方法生产的烷基化物高得多。硫酸烷基化方法通常产生与总C8相比,具有小于或等于约50%的2,2,4-三甲基戊烷或更低的烷基化物。
实施例7:通过直接共混萃取的混合聚合物石脑油(45)与烷基化物产物(80)的简化工艺
可通过将直接共混萃取的混合聚合物石脑油(45)到烷基化物产物(80)中,显著简化用过的离子液体催化剂的加氢-再生。上述实施例3表明回收萃取的混合聚合物石脑油(45)物流的若干步骤。当我们在所有时刻下,在加氢反应器(100)中操作加氢-再生条件,生产汽油沸程的混合聚合物石脑油时,我们不需要分离萃取的混合聚合物石脑油(45)。如下所述实现萃取的混合聚合物石脑油(45)简单得多地直接共混到烷基化物中。
参考图1,通过在H2氛围下,使离子液体催化剂流经加氢反应器(100),加氢-再生用过的催化剂(70),即含有5wt%混合聚合物的用过的离子液体催化剂。使用纯度为99+wt%的氢气(90)气体。在350°F(177℃),350psig,5000scf H2/bbl离子液体催化剂,和0.2LHSV下操作的加氢反应器(100)中,在含Pt和Pd的加氢催化剂存在下,进行离子液体催化剂的加氢-再生。将加氢反应器流出物[再生的催化剂流出物(10)]分离成气体和已分离的液体。在这些条件下,在离子液体催化剂内80wt%的混合聚合物转化成沸点小于475°F(246℃)的轻质烃材料,和再生过的离子液体催化剂含有小于1%的混合聚合物。来自气液分离单元的废气含有大多数H2和6000ppm HCl。
直接混合含混合聚合物石脑油的再生过的离子液体催化剂,即再生过的离子液体催化剂流出物(10)与来自烷基化反应器的流出物(40)。在这一工艺流程图中,在烷基化反应流出物中的烃,即异丁烷、正丁烷和烷基化物充当混合聚合物萃取溶剂(55),从再生过的离子液体催化剂中萃取混合聚合物石脑油。通过催化剂和烃分离器(500),即凝聚过滤器,分离离子液体催化剂以及含有萃取的混合聚合物石脑油和烷基化物的烃相。凝聚过滤器分离离子液体催化剂物流(60)以供循环回到烷基化反应器(300)中。含有与来自烷基化反应器(300)的烷基化物产物(80)混合的来自催化剂和烃分离器(500,即凝聚过滤器)的含萃取的混合聚合物石脑油(45)的烃物流被输送到蒸馏塔中以供产物分离。在表6中示出了通过简化的萃取共混流程图生产的共混的烷基化物汽油(97)的产物性能。
表6
通过直接共混而制备的含有混合聚合物石脑油的共混的烷基化物汽油的性能
表6的结果表明,通过这一简化方法生产的烷基化物产物与表3所示的由单独烷基化物(80)和萃取的混合聚合物石脑油(45)制备的共混物(97)一样好。这一简化的方法省去了萃取器、萃取溶剂罐、萃取溶剂汽提器和萃取的混合聚合物石脑油罐。简化的直接共混萃取的混合聚合物石脑油(45)降低了设备成本以及还改进工艺可靠度。
实施例8:来自各种烷基化方法的烷基化物的甲基环己烷含量和萃取的混合聚合物石脑油共混的影响
我们检验了采用不同烷基化催化剂和工艺构造制备的烷基化物中甲基环己烷的含量。表7概述了通过三种不同的烷基化方法制备的烷基化物样品的甲基环己烷含量的测量。
表7
烷基化方法和萃取的混合聚合物石脑油共混对最终烷基化物共混物内甲基环己烷含量的影响
我们的研究发现,采用C3/C4烯烃原料或C4烯烃原料的异丁烷烷基化产生仅仅非常小量的甲基环己烷(小于50ppm),而与烷基化催化剂和方法无关。例如,采用C4烯烃原料的硫酸烷基化方法产生<10ppm甲基环己烷,以及采用C3和C4烯烃原料的氢氟酸烷基化方法产生具有40ppm甲基环己烷的烷基化物。如实施例2中报道的,采用离子液体催化剂的烷基化方法产生具有30ppm甲基环己烷的烷基化物。
当直接共混萃取的混合聚合物石脑油到烷基化物产物(80)中时,在烷基化物共混物内的甲基环己烷量增加到140ppm。
这一研究表明可通过存在甲基环己烷或其他环烷烃可示踪分子,检测加氢萃取的混合聚合物石脑油(45)的直接共混,并可估计共混水平。基于甲基环己烷的含量,我们估计借助直接共混,约0.1vol%萃取的混合聚合物石脑油(45)被共混到实施例7的最终共混物内的烷基化物产物(80)中。
过渡术语“包括”,与“包含”,“含有”或“特征在于”同义,是包含性或开放式的且不排除额外的未引证的要素或方法步骤。过渡措辞“由...组成”排除没有在权利要求中规定的任何要素,步骤或成分。过渡措辞“基本上由...组成”限制权利要求的范围到特定的材料或步骤和没有实质上影响要求保护的发明的基本和新型特征的那些。
对于本说明书和所附权利要求的目的来说,除非另外标明,表达量、百分比或比例的所有数和和说明书和权利要求所用的其它数都应理解为在所有情况下用术语“约”做修饰。此外,本文公开的所有范围是包含端点在内并可以独立组合。只要公开了具有下限和上限的数值范围,则落入该范围内的任何数字也被明确公开。
未定义的任何术语、缩写或简写按照提交本申请时本领域技术人员所使用的普通含义来理解。单数形式的“一”、“一个”和“该”包括复数提及物,除非明确地和毫无疑义地限于一种的情形。
本申请中引用的所有出版物、专利和专利申请通过引用以它们的全文并入本文,其程度与好像将所公开的每个单独出版物、专利申请或专利明确地且单独地表明通过引用将其以全文并入本文相同。
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权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.萃取的混合聚合物石脑油(45),包括来自用过的离子液体催化剂的氢化的混合聚合物,具有终沸点小于246℃(475°F)、沸程分布为90°F-474°F(32℃-245℃)、溴值小于或等于5和至少30wt%的环烷烃。
2.权利要求1的萃取的混合聚合物石脑油(45),它另外具有至少60wt%在C5至C10范围的碳数。
3.权利要求1的萃取的混合聚合物石脑油(45),它具有至少40wt%环烷烃。
4.权利要求1的萃取的混合聚合物石脑油(45),它的RON大于或等于60。
5.(删除)。
6.权利要求1的萃取的混合聚合物石脑油(45),它包括至少3wt%、最多30wt%的甲基环己烷。
7.共混的烷基化物汽油(97),包括萃取的混合聚合物石脑油(45)和烷基化物产物(80),其中萃取的混合聚合物石脑油(45)具有终沸点小于246℃(475°F)、沸程分布为90°F-474°F(32℃-245℃)、溴值小于或等于5和至少30wt%的环烷烃。
8.权利要求7的共混的烷基化物汽油(97),其中共混的烷基化物汽油(97)包括大于40wt%C7和C8烃。
9.权利要求7的共混的烷基化物汽油(97),其中萃取的混合聚合物石脑油(45)来自于用过的离子液体催化剂。
10.权利要求7的共混的烷基化物汽油(97),其中共混的烷基化物汽油(97)包括大于50wt%在C8烃内的三甲基异构体。
11.权利要求7的共混的烷基化物汽油(97),其中共混的烷基化物汽油(97)包括至少0.01wt%-20.00wt%萃取的混合聚合物石脑油(45)。
12.权利要求7的共混的烷基化物汽油(97),其中共混的烷基化物汽油(97)包括大于50wppm甲基环己烷。
13.权利要求7的共混的烷基化物汽油(97),其中共混的烷基化物汽油(97)具有小于5.0mg/100mL的溶剂洗涤胶(washed gum)。
14.权利要求7的共混的烷基化物汽油(97),其中在银条试验中,共混的烷基化物汽油(97)具有或者轻微的晦暗或者没有晦暗,且在铜条试验中,等级为1a或1b。
15.权利要求7的共混的烷基化物汽油(97),其中共混的烷基化物汽油(97)具有85-100的AKI。
16.通过包括下述步骤的方法制备的萃取的混合聚合物石脑油(45):
a.在加氢反应器(100)中再生含混合聚合物的用过的离子液体催化剂以制备再生的催化剂流出物(10);
b.将所述再生的催化剂流出物(10)或来自所述再生的催化剂流出物(10)的已分离的液体与混合聚合物萃取溶剂(55)混合;和
c.分离出混合聚合物萃取溶剂(55)以生产萃取的混合聚合物石脑油(45);其中萃取的混合聚合物石脑油(45)具有终沸点小于246℃(475°F)、沸程分布为90°F-474°F(32℃-245℃)、溴值小于或等于5和至少30wt%的环烷烃。
17.通过权利要求16的方法制备的萃取的混合聚合物石脑油(45),其中至少一部分所述混合聚合物萃取溶剂(55)来自于烷基化反应器的流出物(40)。
18.通过包括下述步骤的方法制备的共混的烷基化物汽油(97):
a.在加氢反应器(100)中再生含混合聚合物的用过的离子液体催化剂以制备再生的催化剂流出物(10);
b.将所述再生的催化剂流出物(10)或来自所述再生的催化剂流出物(10)的已分离的液体与来自烷基化反应器的流出物(40)混合以制备混合物,其中没有在所述混合前为了从所述再生的催化剂流出物(10)除去萃取的混合聚合物石脑油(45)而进行的萃取步骤;和
c.从步骤b)中制备的所述混合物中分离出离子液体催化剂物流(60)以生产含大于50wppm甲基环己烷的共混的烷基化物汽油(97)。
19.一体化的烷基化方法,该方法包括:
a.在加氢反应器(100)中再生含混合聚合物的用过的离子液体催化剂以制备再生的催化剂流出物(10);
b.将所述再生的催化剂流出物(10)或来自所述再生的催化剂流出物(10)的已分离的液体与来自烷基化反应器的流出物(40)混合以制备混合物,其中没有在所述混合前为了从所述再生的催化剂流出物(10)除去萃取的混合聚合物石脑油(45)而进行的萃取步骤;和
c.从步骤b)中制备的所述混合物中分离出离子液体催化剂物流(60)以生产含大于50wppm甲基环己烷的共混的烷基化物汽油(97)。
20.权利要求19的一体化烷基化方法,其中选择在加氢反应器(100)内的条件,生产具有选自下组性能的氢化的混合聚合物:终沸点小于246℃(475°F)、溴值小于或等于5、至少30wt%的环烷烃、至少3wt%甲基环己烷及其组合。
21.分析烷基化物产物的方法,该方法包括:测定在烷基化物产物(80)中的甲基环己烷的量,和基于该甲基环己烷的量,估计烷基化物产物(80)中萃取的混合聚合物石脑油(45)的量;其中所述萃取的混合聚合物石脑油的沸程分布为90°F-474°F(32℃-245℃)。
22.权利要求1的萃取的混合聚合物石脑油,具有至少69wt%的环烷烃。

Claims (21)

1.萃取的混合聚合物石脑油(45),包括来自用过的离子液体催化剂的氢化的混合聚合物,具有终沸点小于246℃(475°F)、溴值小于或等于5和至少30wt%的环烷烃。
2.权利要求1的萃取的混合聚合物石脑油(45),它另外具有至少60wt%在C5至C10范围的碳数。
3.权利要求1的萃取的混合聚合物石脑油(45),它具有至少40wt%环烷烃。
4.权利要求1的萃取的混合聚合物石脑油(45),它的RON大于或等于60。
5.权利要求1的萃取的混合聚合物石脑油(45),它的沸程分布为90°F-474°F(32℃-245℃)。
6.权利要求1的萃取的混合聚合物石脑油(45),它另外包括至少3wt%甲基环己烷。
7.共混的烷基化物汽油(97),包括萃取的混合聚合物石脑油(45)和烷基化物产物(80),其中萃取的混合聚合物石脑油(45)具有终沸点小于246℃(475°F)、溴值小于或等于5和至少30wt%的环烷烃。
8.权利要求7的共混的烷基化物汽油(97),其中共混的烷基化物汽油(97)包括大于40wt%C7和C8烃。
9.权利要求7的共混的烷基化物汽油(97),其中萃取的混合聚合物石脑油(45)来自于用过的离子液体催化剂。
10.权利要求7的共混的烷基化物汽油(97),其中共混的烷基化物汽油(97)包括大于50wt%在C8烃内的三甲基异构体。
11.权利要求7的共混的烷基化物汽油(97),其中共混的烷基化物汽油(97)包括至少0.01wt%-20.00wt%萃取的混合聚合物石脑油(45)。
12.权利要求7的共混的烷基化物汽油(97),其中共混的烷基化物汽油(97)包括大于50wppm甲基环己烷。
13.权利要求7的共混的烷基化物汽油(97),其中共混的烷基化物汽油(97)具有小于5.0mg/100mL的溶剂洗涤胶(washed gum)。
14.权利要求7的共混的烷基化物汽油(97),其中在银条试验中,共混的烷基化物汽油(97)具有或者轻微的晦暗或者没有晦暗,且在铜条试验中,等级为1a或1b。
15.权利要求7的共混的烷基化物汽油(97),其中共混的烷基化物汽油(97)具有85-100的AKI。
16.通过包括下述步骤的方法制备的萃取的混合聚合物石脑油(45):
a.在加氢反应器(100)中再生含混合聚合物的用过的离子液体催化剂以制备再生的催化剂流出物(10);
b.将所述再生的催化剂流出物(10)或来自所述再生的催化剂流出物(10)的已分离的液体与混合聚合物萃取溶剂(55)混合;和
c.分离出混合聚合物萃取溶剂(55)以生产萃取的混合聚合物石脑油(45);其中萃取的混合聚合物石脑油(45)具有终沸点小于246℃(475°F)、溴值小于或等于5和至少30wt%的环烷烃。
17.通过权利要求16的方法制备的萃取的混合聚合物石脑油(45),其中至少一部分所述混合聚合物萃取溶剂(55)来自于烷基化反应器的流出物(40)。
18.通过包括下述步骤的方法制备的共混的烷基化物汽油(97):
a.在加氢反应器(100)中再生含混合聚合物的用过的离子液体催化剂以制备再生的催化剂流出物(10);
b.将所述再生的催化剂流出物(10)或来自所述再生的催化剂流出物(10)的已分离的液体与来自烷基化反应器的流出物(40)混合以制备混合物;和
c.从步骤b)制备的所述混合物中分离出离子液体催化剂物流(60)以生产含大于50wppm甲基环己烷的共混的烷基化物汽油(97)。
19.一体化的烷基化方法,该方法包括:
a.在加氢反应器(100)中再生含混合聚合物的用过的离子液体催化剂以制备再生的催化剂流出物(10);
b.将所述再生的催化剂流出物(10)或来自所述再生的催化剂流出物(10)的已分离的液体与来自烷基化反应器的流出物(40)混合以制备混合物;和
c.从步骤b)制备的所述混合物中分离出离子液体催化剂物流(60)以生产含大于50wppm甲基环己烷的共混的烷基化物汽油(97)。
20.权利要求19的一体化烷基化方法,其中选择在加氢反应器(100)内的条件,生产具有选自下组性能的氢化的混合聚合物:终沸点小于246℃(475°F)、溴值小于或等于5、至少30wt%的环烷烃、至少3wt%甲基环己烷及其组合。
21.分析烷基化物产物的方法,该方法包括:测定在烷基化物产物(80)中的甲基环己烷的量,和基于该甲基环己烷的量,估计烷基化物产物(80)中萃取的混合聚合物石脑油(45)量。
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