DD249380A3 - PROCESS FOR THE PRODUCTION OF LIGHT ALKYLATE - Google Patents

PROCESS FOR THE PRODUCTION OF LIGHT ALKYLATE Download PDF

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DD249380A3
DD249380A3 DD27549485A DD27549485A DD249380A3 DD 249380 A3 DD249380 A3 DD 249380A3 DD 27549485 A DD27549485 A DD 27549485A DD 27549485 A DD27549485 A DD 27549485A DD 249380 A3 DD249380 A3 DD 249380A3
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DD
German Democratic Republic
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column
section
alkylate
production
isobutane
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Application number
DD27549485A
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German (de)
Inventor
Fritz-Dietrich Zeiseler
Richard Koehler
Hartmut Schuetter
Hermann Franke
Manfred Wittkopf
Manfred Hesselbarth
Heinz Limmer
Klaus Herrmann
Heribert Gollasch
Otfried Lehmann
Wolfgang Schneider
Horst Engemann
Burkhard Chill
Waldemar Werner
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Petrolchemisches Kom Schwedt D
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  • Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein verbessertes Verfahren zur Gewinnung von hochoktanigen Alkylaten mit dem Ziel, diese zur Erzeugung von bleiarmen und bleifreiem Superkraftstoff zu verwenden. Erfindungsgemaess wird in einer zur HF-Alkylierungsanlage gehoerenden Mehrsektionenkolonne aus der untersten Kolonnensektion am 5. Boden unterhalb des Zwischenaufheizer dem vom darueber liegenden Boden abfliessenden Fluessigkeitsstrom die Superkraftstoffkomponente entnommen.The invention relates to an improved process for obtaining high-octane alkylates with the aim of using them for the production of low-lead and lead-free super-fuel. According to the invention, in a multi-section column belonging to the HF alkylation plant from the lowest column section on the 5th floor below the intermediate heater, the superfuel component is taken from the liquid flow flowing from the bed above it.

Description

Hierzu 1 Seite ZeichnungFor this 1 page drawing

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gewinnung besonders hochoktaniger Alkylatfraktionen mit stark verkürztem Siedeende jThe invention relates to a process for obtaining particularly high-octane alkylate fractions with a strongly shortened boiling point j

und schafft damit die Voraussetzung für die Erzeugung von bleiarmem und bleifreiem Superkraftstoff. Iand thus creates the conditions for the production of low-lead and unleaded super-fuel. I

. ι, ι

Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions

Es ist bekannt, daß zur Erzeugung hochoktaniger Vergaserkraftstoffe eine Reihe von Mischkomponenten notwendig sind, die in unterschiedlicher Weise zur Einhaltung der standardisierten Normen beitragen und an die somit ganz spezifische Anforderungen gestellt werden. Sehr wichtige Kriterien sind dabei die Oktanzahl und das Siedeverhalten der einzelnen Mischkomponenten. So ist z. B. bekannt, daß Reformatbenzin in großen Mengen für die Kraftstofferzeugung eingesetzt wird, soweit es die verbleiten Sorten „Normal" und „Extra" betrifft.It is known that the production of high-octane carburetor fuels, a number of mixing components are necessary, which contribute in different ways to comply with the standardized standards and are thus placed on the very specific requirements. Very important criteria are the octane number and the boiling behavior of the individual mixing components. So z. B. known that reformate gas is used in large quantities for fuel production, as far as the leaded varieties "Normal" and "Extra" relates.

Bei deutlich höherem Oktanzahlniveau, wie es z. B. die bleiarme Sorte „Super" aufweist und für unverbleiten Superkraftstoff in besonderem Maße notwendig ist, reicht die herkömmliche Reformatqualität nicht mehr aus. Selbst das bekannte scharfe Reformieren, das einen Oktanzahlanstieg zur Folge hat, löst das Problem wegen zu hohen Siedeendes und fehlender leichter Anteile nicht. Auch das bekanntermaßen zu beträchtlichen Anteilen für die Kraftstofferzeugung verwendete FCC-Benzin weist als „Super"-Komponente durch ein zu niedriges Oktanzahlniveau und eine zu große Sensitivity erhebliche Mangel auf, die auch durch Fraktionierung nicht zu beseitigen sind. Weiterhin ist bekannt, daß die aus niederen Olefinen und vorzugsweise Isobutan durch Säurekatalyse gewonnenen Alkylate mit relativ hohem Oktanzahlniveau ausgestattet und somit, auch wegen weiterer Vorzüge wie z. B. Stickstoff- und weitgehende Schwefelfreiheit, als Vergaserkraftstoffmischkomponenten besonders begehrt sind, was u. a. die momentane Weltalkylaterzeugung von etwa 43 Mio t/a nachhaltig unterstreicht (Chem.Techn. 35, Heft 1, [1983], S. 1-7). Es ist in diesem Zusammenhang auch bekannt, daß das Alkylat in modernen HF-Alkylierungsanlagen in nur einer Mehrsektionenkolonne mittels Strippung von seinen Begleitkomponenten Kreislaufisobutan, Normalbutan, Propan und Fluorwasserstoff getrennt, selbst aber nicht fraktioniert wird (US-Pat.3 502 547). Bekannt ist außerdem, daß für die wirtschaftliche Gestaltung dieser Trennoperationen spezielle Lösungen entwickelt und verschiedene Trennsektionen in der Mehrsektionenkolonne stofflich und konstruktiv miteinander verknüpft wurden (US-Pat. 3 713 615). Als nachteilig ist dabei zu verzeichnen, daß das Alkylatbenzin in dem breiten Siedebereich von etwa 400C bis etwa 2000C als Sumpfprodukt der Mehrsektionenkolonne entnommen wird.At significantly higher octane level, as z. For example, the high-lead grade "Super" and is particularly necessary for unleaded super-fuel, the conventional reformate quality is no longer sufficient.Also the well-known sharp reforming, which has an octane increase, solves the problem because of too high a boiling point and missing easier Even the FCC gasoline known to be used for significant proportions for the production of fuel, as a "super" component by a too low octane level and too high sensitivity, has significant shortcomings that can not be eliminated even by fractionation. Furthermore, it is known that the obtained from lower olefins and preferably isobutane by acid catalysis alkylates equipped with a relatively high octane level and thus, also because of other benefits such. As nitrogen and extensive freedom from sulfur, as Vergaserkraftstoffmischkomponenten are particularly sought after, which among other things the current Weltalkylaterzeugung of about 43 million t / a sustainably underlines (Chem.Techn 35, Issue 1, [1983], pp 1-7). It is also known in this context that the alkylate is separated in modern HF alkylation in just one multi-section column by stripping of its accompanying components Kreislaufisobutan, normal butane, propane and hydrogen fluoride, but not fractionated itself (US Pat 3 502 547). It is also known that special solutions have been developed for the economic design of these separation operations and that different separation sections in the multi-section column have been materially and structurally linked to one another (US Pat. No. 3,713,615). It is to be noted as a disadvantage that the alkylate is removed in the wide boiling range of about 40 0 C to about 200 0 C as the bottom product of the multi-section column.

Der Vorteil einer integrierten Gestaltung der Trenneinheit wird erkauft mit einer für die Herstellung von Supermischkomponenten unzureichenden Behandlung. Es gelingt nach den bekannten Verfahren nicht, Qualitätsreserven, über die das Alkylat verfügt, freizusetzen und nutzbar zu machen. So ist es z. B. unvorteilhaft, daß das auf bekanntem Wege erzeugte Alkylat mit 200°C ein relativ hohes Siedeende aufweist, das außerdem die Nutzung eines bis zu einer Siedelage von etwa 1250C vorhandenen höheren Oktanzahlniveaus von bis zu 2 Einheiten gegenüber normal unmöglich macht.The advantage of an integrated design of the separation unit is paid for by a treatment which is insufficient for the production of supermix components. It does not succeed according to the known methods to release quality reserves, which has the alkylate, and make it usable. So it is z. B. unfavorable that the alkylate produced by known means at 200 ° C has a relatively high boiling point, which also makes the use of up to a boiling point of about 125 0 C existing higher octane levels of up to 2 units compared to normal impossible.

Um diesen Mangel zu beseitigen, kann man das Alkylat in einer separaten Fraktionierung destillieren, wie es von älteren Verfahren her auch bekannt istTo overcome this deficiency, one can distill the alkylate in a separate fractionation, as it is also known from older methods ago

(Chem. Techn. 35, Heft 3 [1983] S. 117-123) (Chem. Techn. 35, Issue 3 [1983] p. 117-123)

Da aber eine solche Lösung technologie- und energieintensiv und somit teuer ist, ging die Entwicklung schon sehr bald zu integrierten Trennapparaten hin, zu denen auch die heute übliche Mehrsektionenkolonne gehört. Zur Herstellung leichterer Alkylate ist schließlich auch bekannt, Propen oder Propen-Buten-Gemische als olefinische Einsatzprodukte für die Alkylierungsreaktion zu verwenden (US-Pat. 3 787 518, Hyd. Proc. 47 [9] [1968] 245-247). Auf diesem Wege läßt sich zwar der Anteil leichtsiedender Komponenten im Alkylat deutlich erhöhen, unvorteilhaft ist jedoch das dabei steigende Siedeende und ein Rückgang der Oktanzahl. Außerdem ist Propan ein hochwertiger Syntheserohstoff, der nur gelegentlich für die Alkylaterzeugung eingesetzt werden kann, wenn es darum geht, Überschüsse abzubauen.But since such a solution is technology and energy-intensive and thus expensive, the development was very soon towards integrated separation apparatus, which also includes today's conventional multi-section column. Finally, for the preparation of lighter alkylates it is also known to use propene or propene-butene mixtures as olefinic starting products for the alkylation reaction (US Pat. No. 3,787,518, Hyd. Proc. 47 [9] [1968] 245-247). In this way, although the proportion of low-boiling components in the alkylate can be significantly increased, the rising end of boiling and a decrease in the octane number are unfavorable. In addition, propane is a high-quality synthetic raw material that can be used only occasionally for the Alkylaterzeugung when it comes to reduce surpluses.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Ziel der Erfindung ist ein wirtschaftliches Verfahren zur Gewinnung besonders hochoktaniger Alkylatfraktionen mit stark verkürztem Siedeende, die zur Herstellung von bleiarmem und bleifreiem Superbenzin verwendet werden sollen.The aim of the invention is an economical process for obtaining particularly hochoktaniger alkylate fractions with greatly reduced boiling point, which are to be used for the production of low-lead and unleaded premium gasoline.

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

Die Erzeugung bleiarmer und bleifreier Kraftstoffsorten erfordert den Einsatz von Kohlenwasserstofffraktionen, die sich durch ein hohes Oktanzahlniveau und niedriges Siedeende auszeichnet, weil mit ihrem Einsatz die Möglichkeit geschaffen wird, auch solche Komponenten in diese Kraftstoffmischungen einzubringen, die eine niedrigere Oktanzahl und/oder ein höheres, über der Norm liegende Siedeende aufweisen.The production of low-lead and lead-free fuel grades requires the use of hydrocarbon fractions characterized by a high octane level and low boiling end, because their use provides the opportunity to incorporate even those components in these fuel mixtures, the lower octane and / or a higher, have above the standard boiling point.

Alkylate sind als reine Isoparaffingemische mit relativ hohem Oktanzahlniveau prinzipiell dafür gut geeignete Mischkomponenten. Nachteilig wirken sich jedoch ihre relativ breite Siedelage von etwa 400C bis etwa 2000C und ein damit verbundener Oktanzahlverlust aus, der durch Verkürzung des Siedeendes beseitigt werden kann. Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu entwickein, das die Gewinnung einer gegenüber dem üblichen Oktanzahlniveau höheroktanigen Alkylatfraktion mit stark verkürztem Siedeende bei einem Siedeanteil bis 1000C von mindestens 50 Vol.-%, und damit die Herstellung von bleiarmem und bleifreiem Superkraftstoff ermöglicht. Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß zunächst durch eine HF-katalysierte Alkylierung von Butenfraktionen oder Buten-Propen-Gemischen mit Isobutan bei einer Temperatur von 30-400C, einem Druck von 1-2 MPa, einem molaren Isobutan-Olefin-Verhältnis von 10-20, einem Säure-Kohlenwasserstoff-Volumenverhältnis von 1-2, einer Säurestärke von 85-95 Ma.-% titrierbaren Fluorwasserstoff und einer Säure-Kohlenwasserstoff-Kontaktzeit von 2-10 min ein Isoparaffingemisch erzeugt wird. Dieses Isoparaffingemisch wird anschließend in einer Mehrsektionenkolonne aufgetrennt, wobei Propan und Fluorwasserstoff in der Obersäule, Isobutan und Normalbutan aus der Abtriebssäule, unter der sich ein seitlich in die Kolonne eingesetzter Zwischenaufheizer befindet, abgezogen werden und das Alkylat in der Sumpfsektion mittels eines Sumpfaufheizers thermisch stabilisiert wird.As pure isoparaffine mixtures with a relatively high octane level, alkylates are principally suitable mixing components for this purpose. Disadvantage, however, affect their relatively broad boiling position of about 40 0 C to about 200 0 C and an associated octane loss, which can be eliminated by shortening the boiling point. The invention is therefore based on the object Entwickein, the recovery of a higher than the conventional octane level alkylate fraction with greatly reduced boiling point at a boiling ratio to 100 0 C of at least 50 vol .-%, and thus the production of low-lead and lead-free Super fuel allows. The object is achieved in that first by an HF-catalyzed alkylation of butene fractions or butene-propene mixtures with isobutane at a temperature of 30-40 0 C, a pressure of 1-2 MPa, a molar isobutane-olefin ratio of 10-20, an acid to hydrocarbon volume ratio of 1-2, an acid strength of 85-95 wt% titratable hydrogen fluoride, and an acid-hydrocarbon contact time of 2-10 min produces an isoparaffing mixture. This Isoparaffingemisch is then separated in a multi-section column, with propane and hydrogen fluoride in the top column, isobutane and normal butane from the stripping column, under which a laterally inserted into the column intermediate heater is withdrawn, and the alkylate is thermally stabilized in the sump section by means of a Sumpfaufheizers ,

Erfindungsgemäß wird im Sumpfproduktaufheizer ein Teilverdampfungsgrad zwischen 30 und 70% eingestellt, die insgesamt zur Kolonne zuzuführende spezifische Nutzwärme um 20 kJ pro kg Kolonnenzulauf verringert, wobei Mengenstromverhältnisse von Flüssigkeit und Dampf von 1,1 bis 1,4 realisiert werden, und aus der untersten Kolonnensektion am 5. Boden unterhalb des Zwischenaufheizers dem vom darüber liegenden Boden durch dessen Ablaufschacht in Richtung Kolonnensumpf abfließenden Flüssigkeitsstrom mit einem Masseanteil von 10% über ein senkrecht nach unten über die Länge des 1,5fachen Bodenabstandes durch die sich anschließenden Kolonneneinbauten mit einem Gefälle von 2% zur Kolonnenwand nach außen geführtes Abzugsrohr, dessen freier Querschnitt zum Schachtquerschnitt ein Flächenverhältnis von 0,06:1 aufweist, die Superkraftstoffkomponente als Zielprodukt entnommen wird.According to the invention a Teilverdampfungsgrad between 30 and 70% is set in the bottom product, the total specific heat to be supplied to the column reduced by 20 kJ per kg column feed, wherein liquid and vapor flow ratios of 1.1 to 1.4 are realized, and from the lowest column section on the 5th floor below the intermediate heater, the liquid flow discharging from the overlying floor through its downcomer in the direction of the column sump with a mass fraction of 10% over a vertically downwards over the length of 1.5 times the ground clearance through the adjoining column internals with a gradient of 2% to the column wall outwardly guided exhaust pipe whose free cross section to the shaft cross section has an area ratio of 0.06: 1, the super fuel component is taken as the target product.

Ausführungsbeispielembodiment

An Hand nachfolgender in Tabelle 1 aufgeführter Beispiele soll die vorliegende Erfindung näher erläutert werden:With reference to the following examples listed in Table 1, the present invention will be explained in more detail:

Tabelle 1Table 1

Parameter Dimension Beispiel 1 Beispiel 2Parameter Dimension Example 1 Example 2

(altes Verf.) (neues Verf.)(old Verf.) (new Verf.)

Prozeßbedingungenprocess conditions molefin m olefin (kg/h)(Kg / h) 9 5609,560 ' 9 700'9 700 -- Reaktor-Reactor- mic4 mic 4 (kg/h)(Kg / h) 9 9409,940 10 10010 100 11 80011,800 Sektionsection iC4:OlefiniC 4 : Olefin (Mol/Mol)(Mol / mol) 1616 1616 8 0008,000 Sre:KWSSre: KWS (Vol/Vol)(V / v) 2,02.0 1,81.8 47 · 106 47 · 10 6 ChFChF (Ma.-%)(Wt .-%) 92,392.3 91,991.9 280280 TrTr (0C)( 0 C) 3232 3131 224224 mA-normal m A-normal (kg/h)(Kg / h) 19 50019,500 226226 mA-leichtmA slightly (kg/h)(Kg / h) -- 4545 1 mA-sch»ver1 m A-sch. Ver (kg/h)(Kg / h) -- 125125 Prozeßbedingungenprocess conditions QnQn (kJ/h)(KJ / h) 50- 106 50- 10 6 75,975.9 Trenn-separating qN q N (kJ/kg)(KJ / kg) 300300 12,012.0 Sektionsection Tsts (0C)( 0 C) 201201 82,182.1 ThaTha (0C)( 0 C) 210210 96,196.1 QualitätsQuality SASA (X)(X) 6868 697697 kennwertecharacteristic values SESE (0C)( 0 C) 192192 des Zielproduktesof the target product ΣΤΜΡΣΤΜΡ (Ma.-%)(Wt .-%) 71,071.0 TMP:DMHTMP: DMH (Ma./Ma.)(Mummy.) 5,25.2 ROZ 100ROZ 100 (Ma.-%)(Wt .-%) 80,680.6 ROZRON 94,494.4 (kg/m3)(kg / m 3 ) 703703

Erklärung der in Tabelle 1 verwendeten ParametersymboleExplanation of the parameter symbols used in Table 1

moiafi„ = Einsatzproduktdurchsatz auf den reinen Olefinanteil bezogenm o i afi "= input product throughput based on the pure olefin content

miC4 = Einsatzproduktdurchsatz auf den reinen Isob'utananteil bezogenm iC4 = input product throughput based on the pure isobutane content

iC4:Olefin · = Molares Isobutan-Olefin-Verhältnis im Reaktor unter BerücksichtigungiC 4 : olefin · = molar isobutane / olefin ratio in the reactor under consideration

des Kreislaufisobutanstromesthe circulation isobutane stream

Sre:KWS . = Säure-Kohlenwasserstoff-VolumenverhältnisSre: KWS. = Acid-hydrocarbon volume ratio

CHF = Titrierbarer Fluorwasserstoffgehalt in der SäurephaseC HF = titratable hydrofluoric acid content in the acid phase

TR = ReaktionstemperaturT R = reaction temperature

mA.normai = Erzeugte Menge an Alkylat-normalm A. norma i = amount of alkylate normal

rhA.|eich, = Erzeugte Menge an Alkylat-Ieichtrh A. | oak , = amount of alkylate readily produced

riiA-schwer = Erzeugte Menge an Alkylat-schwerriiA-heavy = Generated amount of alkylate-heavy

Qn = Ober den Zwischenaufheizer und den SumpfproduktaufheizerQ n = above the intermediate heater and bottom product heater

zugeführte Nutzwärmesupplied useful heat

qN = Spezifische Nutzwärme pro kg Gesamteinsatzq N = specific useful heat per kg total use

Ts = KolonnensumpftemperaturT s = column bottom temperature

THA = Ausgangstemperatur des SumpfproduktaufheizersT HA = initial temperature of the bottoms product booster

SA = Siedeanfang des ZielproduktesSA = boiling start of the target product

SE = Siedende des ZielproduktesSE = boiling point of the target product

£TMP = Summe der im Zielprodukt enthaltenen Trimethylpentananteile£ TMP = sum of trimethylpentane content contained in the target product

TMP:DMH = Masseverhältnis der Trimethylpentane zu den Dimethylhexanen imTMP: DMH = mass ratio of trimethylpentanes to dimethylhexanes in

Zielprodukttarget product

ROZ 100 = Komponentenanteil mit einer Research-Oktanzahl überRON 100 = component fraction with a research octane number above

= Dichte des Zielproduktes= Density of the target product

Die in den Beispielen 1 und 2 dargestellten Ergebnisse wurden unter annähernd gleichen, d. h. vergleichbaren Prozeßbedingungen in einer großtechnischen HF-Alkylierungsanlage erhalten.The results presented in Examples 1 and 2 were under approximately the same, i. H. obtained comparable process conditions in a large-scale HF alkylation.

Beispiel 1 charakterisiert den Stand der Technik und zeigt die nach dem herkömmlichen Verfahren für das Alkyiat erreichbare Durchschnittsqualität.Example 1 characterizes the prior art and shows the average quality achievable by the conventional method for the alkyl.

Das so erhaltene Produkt genügt mit einer Oktanzahl von 94,4 und einer Siedelage von 68-192°C den Anforderungen an eine Mischkomponente für die Kraftstoffsorten „Normal" und „Extra" in ausreichendem Maße.With an octane number of 94.4 and a boiling point of 68-192 ° C, the product thus obtained satisfies the requirements for a mixed component for the fuel types "normal" and "extra" to a sufficient extent.

Nur in ganz begrenztem Umfang kann ein solches Alkyiat jedoch für die Erzeugung von bleiarmem oder bleifreiem Superkraftstoff verwendet werden.However, only to a very limited extent can such an alkylate be used for the production of low-lead or lead-free super-fuel.

Für diesen Einsatzzweck bedarf es einer deutlichen Verbesserung der genannten Qualitätskennwerte.For this purpose, a clear improvement of the mentioned quality characteristics is required.

Dies ist z. B. aus den in Tabelle 3 zusammengefaßten Ergebnissen umfangreicher Mischversuche mit typischen VK-Komponenten einer Raffinerie selbst bei weiter Variation der Mischverhältnisse deutlich ersichtlich, da es in keinem Fall gelang, spezifikationsgerechtes VK96 unverbleit bzw. VK98 mit 0,15 g Pb/I, zu erzeugen, wenn auf die Zumischung wertvoller Aromaten verzichtet wird.This is z. B. from the summarized in Table 3 results of extensive mixing experiments with typical VK components of a refinery even with further variation of the mixing ratios clearly visible, as it succeeded in any case, specification-compliant VK96 unleaded or VK98 with 0.15 g Pb / I, too produce, if is dispensed with the admixture of valuable aromatics.

Dagegen konnte mit der erfindungsgemäß erzeugten VK-Mischkomponente nach Beispiel 2 in jedem Blendingversuch spezifikationsgerechtes VK96 unverbleit bzw. VK98 mit 0,15 g Pb/I ohne Zumischung hochwertiger Aromaten hergestellt werden.In contrast, with the VK blending component according to the invention produced according to Example 2, specification-compliant VK96 unleaded or VK98 with 0.15 g Pb / I could be prepared in each blending test without admixing high-grade aromatics.

Wie die Daten in Tabelle 4 belegen, konnte dies sogar bei relativ breiter Variation der Mischanteile realisiert werden. Somit gewährleistet die erfindungsgemäße Lösung eine den wechselnden Produktanforderungen und Komponentenverfügbarkeiten gerechte hohe Flexibilität zur VK-Erzeugung.As the data in Table 4 show, this could be achieved even with a relatively wide variation of the mixing proportions. Thus, the solution according to the invention ensures a high degree of flexibility for the production of VK that is justifiable for changing product requirements and component availabilities.

An den im Beispiel 2 aufgeführten Qualitätsdaten wird deutlich, weshalb durch Veränderung der Alkylatsiedelage auf bereits hohem Niveau noch eine weitere Oktanzahlerhöhung möglich ist. Wesentlich ist dabei neben einen Anstieg des Gehaltes an Trimethylpentanen vor allem das besonders stark vergrößerte Verhältnis der Trimethylpentane zu den Dimethylhexanen. Hierin drückt sich die Verschiebung in der Alkylatzusammensetzung zugunsten der höheroktanigen Komponenten aus.On the quality data listed in Example 2 it becomes clear why a further increase in octane number is possible by changing the alkylate decomposition to an already high level. It is essential in addition to an increase in the content of trimethylpentanes, especially the particularly greatly increased ratio of trimethylpentanes to dimethylhexanes. Herein, the shift in the alkylate composition is expressed in favor of the higher octane components.

Entscheidend für den" Qualitätsvorteil der neuen VK-Komponente ist die erfindungsgemäße Schaltung der untersten Kolonnensektion, die die Funktion einer Stabilisierungskolonne verliert und statt dessen der Abtrennung der schweren Alkylatkomponenten sowie einer starken Anreicherung von Trimethylpentanen im Leichtalkylatschnitt dient. Dieser Trennprozeß ist besonders effektiv in Abtriebssäulen von Rektifizierkolonnen realisierbar, da hier Mengenstromverhältnisse F/D von 1,1 bis 1,6 eingestellt werden können.Decisive for the "quality advantage of the new VK component is the inventive circuit of the lowest column section, which loses the function of a stabilizing column and instead serves the separation of the heavy alkylate components and a strong enrichment of trimethylpentanes in the light alkylate cut This separation process is particularly effective in output columns of Rectification can be realized, since here mass flow ratios F / D from 1.1 to 1.6 can be set.

Im Gegensatz dazu sind in Verstärkungssäulen von Rektifizierkolonnen selbst bei sehr hohen Rücklaufverhältnissen nur F/D-Werte von < 1,0 erzielbar.In contrast, in rectification column rectification columns only F / D values of <1.0 are achievable even at very high reflux ratios.

F/D-Werte von 1,0 bedeuten Abfall an Trennwirksamkeit durch Verringerung des Flüssigkeitsgehaltes der Zweiphasendispersion auf den Stoffaustauschböden. In der Kolonnensektion 1 werden zur Erzielung einer hohen Leichtalkylatschnittqualität durch Einstellung unterschiedlicher Teilverdampfungsgrade von 30 bis 70 Ma.-%im Sumpfproduktaufheizer 2 F/D-Werte von 1,1 bis 1,4 erreicht. Das Sumpfprodukt 3 der Mehrsektionenkolonne wird im Kreislauf durch den Sumpfproduktaufheizer 2 zur Kolonne zurückgeführt und ein Teil davon als Alkylat-schwer ausgeschleust.F / D values of 1.0 mean decrease in separation efficiency by reducing the liquid content of the two-phase dispersion on the mass transfer trays. In the column section 1 2 F / D values of 1.1 to 1.4 are achieved to achieve a high Leichtalkylatschnittqualität by setting different Teilverdampfungsgrade of 30 to 70 wt .-% in the bottom product. The bottom product 3 of the multi-section column is recirculated through the bottom product heater 2 to the column and part of it is discharged as heavy alkylate.

Durch die in der zwischen Kolonnensumpf und Entnahmeboden für den Leichtalkylatschnitt 4 befindliche Rektifizierzone 8 der Sumpfsektion stattfindenden Abtrennung leichtsiedender Alkylatbestandteile wird die Siedelage des Kreislaufstromes 5 so stark eingeengt, daß im Vergleich zur herkömmlichen Technologie eine wesentliche Verringerung der Temperaturdifferenz zwischen Eintritt und Austritt des Sumpfproduktaufheizers 2 von 9 K auf 2 K zu verzeichnen ist. Der für die Aufheizung des nach der teilweisen Verdampfung flüssig bleibenden Teiles des Kreislaufstromes 5 erforderliche Anteil an latenter Wärme aus der Nutzwärme des Sumpfproduktaufheizers 2 wird dadurch auf etwa % reduziert und zur Verdampfung der leichtsiedenden Alkylatbestandteile genutzt.Due to the removal of low-boiling alkylate constituents taking place in the rectification zone 8 of the bottom section located between the bottom of the column and the bottom for the light alkylate section 4, the boiling point of the circulating stream 5 is concentrated so much that a significant reduction in the temperature difference between inlet and outlet of the bottom product booster 2 of FIG 9 K to 2 K is recorded. The proportion of latent heat required for the heating of the part of the circulation stream 5 which remains liquid after the partial evaporation is thereby reduced to about % and utilized for the evaporation of the low-boiling alkylate constituents from the useful heat of the bottom product boiler 2.

Die veränderte Siedelage des Kreislaufstromes 5 führt weiterhin zur Verschiebung der Dampf-Flüssigkeitsgleichgewichte der leichtflüchtigen Schlüsselkomponente 2.2.4-Trimethylpentan zu den schwerersiedenden Komponenten und zur Erhöhung des Masseverhältnisses der Trimethylpentane zu Dimethylhexanen von 5,2:1 auf 12:1 im Zielprodukt.The changed Siedelage the circulation stream 5 further leads to the shift of the vapor-liquid equilibria of the volatile component key 2.2.4-trimethylpentane to the heavier-boiling components and to increase the mass ratio of trimethylpentanes to dimethylhexanes from 5.2: 1 to 12: 1 in the target product.

Die Entnahme des Leichtalkylatschnittes 6 als Zielprodukt erfolgt in der untersten Kolonnensektion aus der Flüssigphase des 4.The removal of the Leichtalkylatschnittes 6 as target product takes place in the lowest column section from the liquid phase of the 4th

Bodens unterhalb des Zwischenaufheizers 9. Aus Zweckmäßigkeitsgründen wird das flüssige Produkt dem Ablaufschacht des Bodens entnommen, mittels Rohrleitung 7 von 300 mm Durchmesser nach unten in die Rektifizierzone 8 und danach seitwärts durch die Kolonnenwandung aus der Kolonne abgeführt. Der hohe Temperaturgradient in der Rektifizierzone 8 von 15 bis 20 K pro Boden führt in der Abnahme-Rohrleitung 7 zu einer geringfügigen Überhitzung des flüssig-siedenden Produktes und zu einer Nachstabilisierung, d. h. thermischen Abspaltung von etwa 1 Ma.-% C4-Kohlenwasserstoffen aus dem Leichtalkylatschnitt. Durch ausreichende Dimensionierung der senkrecht über die Länge des 1,5fachen Bodenabstandes geführten Entnahme-Rohrleitung 7 mit Ablaufgeschwindigkeiten von < 0,12 m/s wird die Entgasung des stabilisierten Leichtalkylatschnittes 6 ermöglicht. Zur Verbesserung des Entgasungseffektes wird der innerhalb der Kolonne liegende waagerechte Teil der Entnahme-Rohrleitung 7 mit Gefälle von 2% verlegt.For reasons of convenience, the liquid product is removed from the downcomer of the bottom, discharged by means of pipe 7 of 300 mm diameter down into the rectification zone 8 and then laterally through the column wall from the column. The high temperature gradient in the rectification zone 8 of 15 to 20 K per soil in the discharge pipe 7 leads to a slight overheating of the liquid-boiling product and to a Nachstabilisierung, ie thermal cleavage of about 1 Ma .-% C 4 hydrocarbons the light alkylate cut. By sufficient dimensioning of the perpendicular over the length of 1.5 times the ground distance guided removal pipe 7 with flow rates of <0.12 m / s, the degassing of the stabilized Leichtalkylatschnittes 6 is possible. In order to improve the degassing effect, the horizontal part of the removal pipeline 7 lying inside the column is laid with a gradient of 2%.

Die Entfernung der Q-Kohlenwasserstoffe auf Anteile von kleinere Ma.·% aus dem, den Flüssigkeitsüberlauf 10 des Zwischenaufheizers 9 verlassenden unstabilisierten Alkylatbenzin 4 erfolgt zuvor in der Stabilisierungszone der untersten Kolonnensektion zwischen Boden 61 und Zwischenaufheizer 9.The removal of the Q hydrocarbons to proportions of smaller Ma.% From the unstabilized alkylate gasoline 4 leaving the liquid overflow 10 of the intermediate heater 9 takes place beforehand in the stabilization zone of the lowermost column section between the bottom 61 and the intermediate heater 9.

Tabelle 2Table 2

Qualitätsdaten üblicher VK-Mischkomponenten und erfindungsgemäßer VK-Mischkomponente Reformat FCC-Benzin herkömmliches erfindungsge-Quality Data of Common VK Mixed Components and VK Mixed Component According to the Invention Reformate FCC Gasoline Conventional Invention

Alkylat mäßeAlkylate

VK-MischkomponenteVK-blending component

ROZ clearROZ clear 98,098.0 92,592.5 94,494.4 96,196.1 MOZ clearMOZ clear 88,188.1 80,280.2 92,5'92.5 ' 94,394.3 Dichte beiDensity at 150C, g/cm3 15 0 C, g / cm 3 0,8020.802 0,7500,750 0,7060.706 0,6960.696 Destillationdistillation 0C 0 C 5%5% 8484 6767 9292 8888 50%50% 142142 101101 106106 9999 95%95% 182182 202202 177177 107107 SESE 199199 212212 204204 121121

t.t.

Tabelle 3Table 3

Ergebnisse der VK-Mischversuche mit herkömmlichem Alkylat (Ziel a) VK96 unverbleitResults of the VK mixing experiments with conventional alkylate (target a) VK96 unleaded

b) VK98 mit 0,15 g Blei pro Liter)b) VK98 with 0.15 g lead per liter)

Anteile derShares of Reformatreformate 3030 5050 7070 4040 5050 3535 5050 Komponentencomponents herkömmlichesconventional in%in% Alkylatalkylate 7070 5050 3030 4040 2020 1515 3030 FCC-BenzinFCC gasoline -- -- -- 2020 3030 5050 2020 QualitätsQuality zu erzielendeto be achieved kennzifferreference number Endprodukt-End Product Qualitätquality ROZcI.ROZcI. min 96,0min 96.0 95,4*95.4 * 96,296.2 96,996.9 95,5*95.5 * 95,6*95.6 * 94,7*94.7 * 95,8*95.8 * MOZcI.MOZcI. min 86,0min 86.0 91,191.1 90,390.3 89,389.3 88,288.2 86,586.5 84,7*84.7 * 87,787.7 ROZ + 0,15ROZ + 0.15 gPb/lGPB / l min 98,0min 98.0 100,0100.0 100,1100.1 100100 99,299.2 98,898.8 97,8*97.8 * 99,299.2 MOZ +0,15MOZ +0.15 g Pb/Ig Pb / I min 88,0min 88.0 96,096.0 94,394.3 92,692.6 91,791.7 89,289.2 87,0*87.0 * 90,990.9 % Siedean% Boiling teile bisshare up 1000C100 0 C 40-6540-65 22*22 * 21*21 * 23*23 * 28*28 * 30*30 * 36*36 * 28*28 * Dichte beiDensity at 0,740-0,740- 150C g/cm3 15 0 C g / cm 3 0,7900,790 0,735*0,735 * 0,7540.754 0,7730.773 0,7530.753 0,7660.766 0,7620,762 0,7630.763

* Nichteinhaltung der Normwerte* Non-compliance with the standard values

Tabelle 4Table 4

Ergebnisse der VK-Mischversuche mit erfindungsgemäßer VK-Mischkomponente (Ziel a) VK % unverbleitResults of the VK mixing experiments with VK mixed component according to the invention (objective a) VK% unleaded

b) VK98 mit 0,15 g Blei pro Liter) Anteile derb) VK98 with 0.15 g lead per liter)

Komponentencomponents

Reformatreformate 5050 4040 5050 5050 3535 erfindungs gemäße VK- KomponenteInvention VK component 5050 4040 2020 3030 2020

FCC-Benzin - 20 30 20FCC gasoline - 20 30 20

Qualitäts- zu erzielendeQuality to be achieved

Kennziffer EndproduktReference number end product

qualitätquality

ROZcI. min 96,0 97,1 96,3 96,1 96,4ROZcI. min 96.0 97.1 96.3 96.1 96.4

MOZcI. min 86,0 91,1 88,8 86,9 88,2MOZcI. min 86.0 91.1 88.8 86.9 88.2

% Siedeanteile bis% Boiling shares up to

1000C 40-65100 0 C 40-65

Dichte beiDensity at

15°C,g/cm3 0,740-0,79015 ° C, g / cm 3 0.740-0.790

ROZ + 0,15ROZ + 0.15

g Pb/I min 98,0g Pb / I min 98.0

MOZ + 0,15 g Pb/I ' min 88,0MOZ + 0.15 g Pb / I 'min 88.0

4444 4545 4040 4141 4444 0,7490.749 0,7500,750 0,7640.764 0,7610.761 0,7570.757 101,3101.3 100,1100.1 99,399.3 100,0100.0 98,698.6 95,495.4 92,692.6 89,789.7 91,691.6 88,388.3

Claims (1)

Erfindungsanspruch:Invention claim: Verfahren zur Gewinnung einer hochoktanigen Alkylatfraktion mit stark verkürztem Siedeende bei einem Siedeanteil bis 100 0C von mindestens 50 Vol.-% für die Herstellung von bleiarmem und bleifreiem Superkraftstoff durch HF-katalysierte Alkylierung von Butenfraktionen oder Buten-Proben-Gemischen mit Isobutan bei einer Temperatur von 30-400C, einem Druck von 1-2 MPa, einem molaren Isobutan-Olefin-Verhältnis von 10-20, einem Säure-Kohlenwasserstoff-Volumenverhältnis von 1-2, einer Säurestärke von 85-95 Ma.-% titrierbaren Fluorwasserstoffs und einer Säure-Kohlenwasserstoff-Kontaktzeit in der Reaktionszone von 2-10.min, wobei in einer Mehrsektionenkolonne die Auftrennung des Reaktionsproduktgemisches in der Weise erfolgt, daß Propan und Fluorwasserstoff in der Obersäule mittels Isobutanstrippung abgetrieben, Kreislaufisobutan und Normalbutan aus der Abtriebssäule, unter der sich ein seitlich in die Kolonne eingesetzter Zwischenaufheizer befindet, abgezogen und das Alkylat in der Sumpfsektion mit Hilfe eines Sumpfproduktionaufheizers thermisch stabilisiert werden, gekennzeichnet dadurch, daß im Sumpfproduktaufheizer (2) ein Teilverdampfungsgrad zwischen 30 und 70 % eingestellt wird und bei einer Verringerung der insgesamt zur Kolonne zuzuführenden spezifischen Nutzwärme um 20 kJ pro kg Kolonnenzulauf und Mengenstromverhältnissen von Flüssigkeit und Dampf von 1,1 bis 1,4 aus der untersten Kolonnensektion am 5. Boden dem vom darüber liegenden Boden durch dessen Ablaufschacht in Richtung Kolonnensumpf abfließenden Flüssigkeitsstrom ein Masseanteil von 10% über ein senkrecht nach unten über die Länge des 1,5fachen Bodenabstandes durch die sich anschließenden Kolonneneinbauten mit einem Gefälle von 2% zur Kolonnenwand nach außen geführtes Entnahmerohr (7), dessen freier Querschnitt zum Schachtquerschnitt ein Flächenverhältnis von 0,06:1 aufweist, die Superkraftstoffkomponente als Zielprodukt entnommen wird.A process for obtaining a hochoktanigen Alkylatfraktion with strongly shortened boiling end at a boiling range to 100 0 C of at least 50 vol .-% for the production of low-lead and unleaded super-fuel by HF-catalyzed alkylation of butene fractions or butene-sample mixtures with isobutane at a temperature 30-40 0 C, a pressure of 1-2 MPa, a molar isobutane to olefin ratio of 10-20, an acid-hydrocarbon volume ratio of 1-2, an acid strength of 85-95 wt .-% titratable hydrogen fluoride and an acid-hydrocarbon contact time in the reaction zone of 2-10.min, wherein in a multi-section column, the separation of the reaction product mixture in such a way that propane and hydrogen fluoride in the top column by Isobutanstrippung aborted, circulatory isobutane and normal butane from the stripping column, under the a laterally inserted into the column intermediate heater is removed, and the alkylate in d the sump section can be thermally stabilized by means of a sump production heater, characterized in that a partial evaporation degree is set between 30 and 70% in the bottom product heater (2) and 20 kJ per kg column feed and flow ratios of liquid and liquid are added to the specific useful heat to be supplied to the column Vapor from 1.1 to 1.4 from the lowest column section on the 5th floor the liquid flow flowing from the overlying floor through the downcomer in the direction of the column bottom a mass fraction of 10% over a vertically downwards over the length of 1.5 times the ground clearance through the subsequent column internals with a gradient of 2% to the column wall outwardly guided sampling tube (7) whose free cross-section to the shaft cross section has an area ratio of 0.06: 1, the super fuel component is taken as the target product.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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