DE112012003785T5

DE112012003785T5 - Umwandlung von HF-Alkylierungseinheiten für ionenflüssigkeitskatalysierte Alkylierungsprozesse

Info

Publication number: DE112012003785T5
Application number: DE112012003785.5T
Authority: DE
Inventors: Christine Marie Phillips; Hye Kyung Cho Timken; Robert Fletcher Cleverdon
Original assignee: Chevron USA Inc
Current assignee: Chevron USA Inc
Priority date: 2011-09-12
Filing date: 2012-04-04
Publication date: 2014-07-10
Also published as: GB201403600D0; US8921636B2; KR101753078B1; AU2012309139A1; AU2012309139B2; BR112014004929A2; US20130066133A1; KR20140061462A; GB2507456A; SG11201400554TA; CN103781746A; WO2013039567A1; CN103781746B; CA2848169C; BR112014004929B1; GB2507456B; CA2848169A1; MY185080A

Abstract

Verfahren zum Umwandeln einer HF-Alkylierungseinheit in ein Ionenflüssigkeitsalkylierungssystem, das zum Durchführen von ionenflüssigkeitskatalysierten Alkylierungsprozessen konfiguriert wird, können Verbinden von wenigstens einer Komponente, die für die ionenflüssigkeitskatalysierte Alkylierung konfiguriert ist, mit wenigstens einer Komponente der HF-Alkylierungseinheit umfassen, wobei die wenigstens eine Komponente der HF-Alkylierungseinheit zur Verwendung im Ionenflüssigkeitsalkylierungssystem beibehalten, modifiziert oder angepasst wird. Ein Ionenflüssigkeitsalkylierungssystem, das von einer existierenden HF-Einheit hergeleitet ist, wird ebenfalls offenbart.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft die Umwandlung von HF-Alkylierungseinheiten für ionenflüssigkeitskatalysierte Alkylierungsprozesse.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Fluorwasserstoffsäure (HF) dient in üblichen Industrieprozessen als Katalysator zur Durchführung von Reaktionen wie etwa aromatischer und Olefinalkylierung, einschließlich Raffinierungsprozessen zur Produktion von Benzin mit hoher Oktanzahl, Destillat und Schmierbasisöl. Die Gefahren von HF, z. B. im Zusammenhang mit der Flüchtigkeit von HF, sind gut dokumentiert. Die Verwendung von Zusatzstoffen zum Reduzieren der Flüchtigkeit von HF ist kostspielig und beseitigt nicht den Bedarf an großen Mengen von HF in der Anlage. Bemühungen zur Entwicklung sichererer alternativer Katalysatoren stießen jedoch auf große Schwierigkeiten. Die Umwandlung von HF-Alkylierungseinheiten zur Verwendung von Schwefelsäure (H₂SO₄) als Katalysator erfordert wesentlich mehr Kapital und erhöhte Betriebskosten und bringt zugleich die Gefahren im Zusammenhang mit stark korrosiver konzentrierter H₂SO₄ mit sich. Ferner hat sich herausgestellt, dass Feststoff-Alkylierungskatalysatoren aufgrund von schnellem Fouling und schneller Deaktivierung nur schwer zu kommerzialisieren sind.
1 ist ein Blockdiagramm, das schematisch eine HF-Alkylierungseinheit 10 des Stands der Technik darstellt. Die HF-Alkylierungseinheit 10 kann eine Kohlenwasserstoffspeiseleitung 13, einen HF-Alkylierungsreaktor 16 mit Kohlenwasserstoffeinspritzdüsen und einen HF-Klärkasten 16 aufweisen, der an den HF-Reaktor 18 gekoppelt ist, um ein HF/Kohlenwasserstoffgemisch in eine Kohlenwasserstoffphase und eine HF-Phase zu trennen. Die HF-Phase kann über einen HF-Wärmetauscher 20 in den HF-Reaktor 16 rückgeführt werden. Bei einer kompakteren Auslegung kann der Wärmetauscher innerhalb des HF-Reaktors angeordnet sein.
Ein Teil der HF wird an eine HF-Regenerierungseinheit 22 geleitet, woraufhin die regenerierte HF mit dem HF-Rückführstrom kombiniert wird. Die Einheit 10 kann ferner eine Fraktionierungseinheit 24 zum Fraktionieren der Kohlenwasserstoffphase und eine Produktbehandlungseinheit 26 zum Behandeln von Schnitten von der Fraktionierungseinheit 24 aufweisen, um ein oder mehrere Produkte bereitzustellen. In einigen Fällen kann eine HF-Alkylierungseinheit des Standes der Technik eine Beschickungsbehandlungseinheit 12 zum Behandeln der Kohlenwasserstoffbeschickung(en) an den HF-Reaktor 16 aufweisen.
Das US-Patent Nr. 5,284,990 an Peterson et al. offenbart ein Verfahren zum Umwandeln einer HF-Alkylierungseinheit in eine H₂SO₄-Alkylierungseinheit. Die Offenbarung des Patents '990 wird hiermit zu allen Zwecken durch Querverweis in ihrer Gesamtheit in den vorliegenden Gegenstand mit einbezogen.
Verschiedene Gruppen aus Wissenschaft und Industrie haben Forschung in der Suche nach einem alternativen katalytischen System als Ersatz für die üblichen HF- und H₂SO₄-Katalysatoren in Alkylierungsprozessen betrieben. Bisher ist kein tragfähiger Ersatzkatalysator zur Durchführung solcher Prozesse kommerzialisiert worden.
Seit einiger Zeit besteht beträchtliches Interesse an Metallhalogenid-Ionenflüssigkeitskatalysatoren als Alternativen zu HF- und H₂SO₄-Katalysatoren. Beispielsweise wird die ionenflüssigkeitskatalysierte Alkylierung von Isoparaffinen mit Olefinen in US-Patent Nr. 7,432,408 an Timken et al. offenbart. Ferner offenbart US-Patent Nr. 7,572,943 an Elomari et al. die ionenflüssigkeitskatalysierte Oligomerisierung von Olefinen und die Alkylierung des erhaltenen Oligomers bzw. der erhaltenen Oligomeren mit Isoparaffinen zur Erzeugung von alkylierten Olefinoligomeren.
Die PCT-Veröffentlichung Nr. WO 2011/015664 offenbart ein Verfahren zum Umbauen einer HF- oder H₂SO₄-Alkylierungseinheit in eine Ionenflüssigkeitsalkylierungseinheit, wobei eine oder mehrere Zykloneinheiten vorgesehen sind, um die Trennung der Ionenflüssigkeit von Kohlenwasserstoffen zu fördern.
Liu et al. (Oil & Gas Journal (2006) Bd. 104, Ausgabe 40) beschreiben Nachrüsten einer H₂SO₄-Alkylierungseinheit zur Verwendung in einer mischionenflüssigkeitskatalysierten Alkylierung durch Modifizieren des Klärkasteninneren, um die Trennung der Mischionenflüssigkeit von Alkylatbenzin zu verbessern, und durch Bereitstellen eines Druckausgleichsbehälters, wobei die Mischionenflüssigkeit aus dem Druckausgleichsbehälter an einen STRATCO^®-(kontinuierlich gerührten)Reaktor zurückgeführt wird.
Es besteht Bedarf an der effizienten und kosteneffektiven Umwandlung existierender HF-Alkylierungseinheiten in Ionenflüssigkeitsalkylierungssysteme, die sich für ionenflüssigkeitskatalysierte Alkylierungsprozesse eignen.
KURZDARSTELLUNG
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Umwandeln einer HF-Alkylierungseinheit in ein Ionenflüssigkeitsalkylierungssystem bereitgestellt, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: Bereitstellen eines ionenflüssigkeitsspezifischen Subsystems, das einen Ionenflüssigkeitsalkylierungsreaktor umfasst; und Verbinden von wenigstens einer Komponente des ionenflüssigkeitsspezifischen Subsystems mit wenigstens einer Komponente der HF-Alkylierungseinheit.
In einer weiteren Ausführungsform wird ein Verfahren zum Umwandeln einer HF-Alkylierungseinheit in ein Ionenflüssigkeitsalkylierungssystem bereitgestellt, wobei die HF-Alkylierungseinheit eine Fraktionierungseinheit aufweist und wobei das Verfahren Folgendes umfasst: Bereitstellen eines Ionenflüssigkeitsalkylierungsreaktors und eines Ionenflüssigkeitsabscheiders, Verbinden des Ionenflüssigkeitsalkylierungsreaktors mit wenigstens einer Kohlenwasserstoffspeiseleitung, um wenigstens eine Kohlenwasserstoffbeschickung an den Ionenflüssigkeitsalkylierungsreaktor zu leiten; und Verbinden des Ionenflüssigkeitsabscheiders mit der Fraktionierungseinheit.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird ein Verfahren zum Umwandeln einer HF-Alkylierungseinheit in ein Ionenflüssigkeitsalkylierungssystem bereitgestellt, wobei die HF-Alkylierungseinheit eine Fraktionierungseinheit aufweist und das Verfahren Folgendes umfasst: Bereitstellen eines Ionenflüssigkeitsalkylierungsreaktors, der für ionenflüssigkeitskatalysierte Alkylierungsreaktionen konfiguriert ist, wobei der Ionenflüssigkeitsalkylierungsreaktor eine Ionenflüssigkeit/Kohlenwasserstoff-Einspritzeinheit aufweist, die in Fluidverbindung damit steht; Verbinden von wenigstens einer Kohlenwasserstoffspeiseleitung mit der Ionenflüssigkeit/Kohlenwasserstoff-Einspritzeinheit, um wenigstens eine Kohlenwasserstoffbeschickung in den Ionenflüssigkeitsalkylierungsreaktor einzuspeisen; Bereitstellen einer Ionenflüssigkeit/Kohlenwasserstoff-Trenneinheit; Verbinden der Ionenflüssigkeit/Kohlenwasserstoff-Trenneinheit mit dem Ionenflüssigkeitsalkylierungsreaktor, wobei die Ionenflüssigkeit/Kohlenwasserstoff-Trenneinheit dazu konfiguriert ist, einen Alkylierungsreaktorausfluss des Ionenflüssigkeitsalkylierungsreaktors in eine Ionenflüssigkeitsphase, die einen Ionenflüssigkeitskatalysator umfasst, und eine Kohlenwasserstoffphase zu trennen, die Alkylat umfasst; und Verbinden der Ionenflüssigkeit/Kohlenwasserstoff-Trenneinheit mit der Fraktionierungseinheit, um wenigstens einen Teil der Kohlenwasserstoffphase an die Fraktionierungseinheit zu leiten.
In einer weiteren Ausführungsform wird ein Ionenflüssigkeitsalkylierungssystem bereitgestellt, das von einer existierenden HF-Einheit mit einer Fraktionierungseinheit abgeleitet ist, wobei das Ionenflüssigkeitsalkylierungssystem Folgendes umfasst: einen Ionenflüssigkeitsalkylierungsreaktor, der für ionenflüssigkeitskatalysierte Alkylierungsreaktionen konfiguriert ist; eine Ionenflüssigkeit/Kohlenwasserstoff-Trenneinheit, die in Fluidverbindung mit dem Ionenflüssigkeitsalkylierungsreaktor steht, wobei die Ionenflüssigkeit/Kohlenwasserstoff-Trenneinheit dazu konfiguriert ist, einen Reaktorablauf des Ionenflüssigkeitsalkylierungsreaktor in eine Kohlenwasserstoffphase und eine Ionenflüssigkeitsphase zu trennen; wobei das Ionenflüssigkeitsalkylierungssystem ferner die Fraktionierungseinheit umfasst, wobei die Fraktionierungseinheit in Fluidverbindung mit der Ionenflüssigkeit/Kohlenwasserstoff-Trenneinheit steht.
Wie hier verwendet, bedeuten die Begriffe „umfassend” und „umfasst” die Einbeziehung der genannten Elemente oder Schritte, die nach diesen Begriffen aufgeführt sind, aber ohne notwendigerweise andere ungenannte Elemente oder Schritte auszuschließen.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Es zeigt:
1 ein Blockdiagramm, das in schematischer Weise eine Fluorwasserstoffsäure-(HF)-Alkylierungseinheit des Stands der Technik zeigt.
2 in zeichnerischer Darstellung ein umgewandeltes ionenflüssigkeitskatalysiertes Alkylierungssystem gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
3 eine Zeichnung des Subsystems für ein Ionenflüssigkeitsalkylierungssystem gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
4 eine zeichnerische Darstellung einer Ionenflüssigkeitskatalysator-/Kohlenwasserstoff-Trenneinheit für ein Ionenflüssigkeitsalkylierungssystem gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Ionenflüssigkeitskatalysatoren eignen sich für vielerlei Kohlenwasserstoffumwandlungsreaktionen, darunter Alkylierungsreaktionen zur Herstellung von Alkylatbenzinmischkomponenten, Destillat, Schmiermitteln und dergleichen. Übliche HF-Alkylierungseinheiten als solche eignen sich nicht zur Durchführung von ionenflüssigkeitskatalysierten Alkylierungsprozessen. Gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können allerdings eine oder mehrere Komponenten einer üblichen HF-Alkylierungseinheit in Ionenflüssigkeitsalkylierungssystemen und -prozessen benutzt oder für die Nutzung darin angepasst werden.
In einer Ausführungsform stellt die vorliegende Erfindung Verfahren zum Umwandeln existierender HF-Alkylierungseinheiten in Ionenflüssigkeitsalkylierungssysteme bereit, die zur effizienten Durchführung von ionenflüssigkeitskatalysierten Alkylierungsprozessen konfiguriert sind. Solche Anlagenumwandlungen können während der Kommerzialisierung von ionenflüssigkeitskatalysierten Alkylierungsprozessen äußerst kosteneffektiv sein. In einer weiteren Ausführungsform wird ein Ionenflüssigkeitsalkylierungssystem bereitgestellt, das von einer üblichen, existierenden oder früheren HF-Alkylierungseinheit abgeleitet wurde.
Die Offenbarung der gemeinschaftlich getätigten US-Patentanmeldung namens „Conversion of sulfuric acid alkylation units for ionic liquid catalyzed alkylation processes”, eingereicht zum selben Datum, wird durch Querverweis in ihrer Gesamtheit in den vorliegenden Gegenstand mit einbezogen.
Einsatzstoffe für ionenflüssigkeitskatalysierte Prozesse
In einer Ausführungsform können Zuläufe für ionenflüssigkeitskatalysierte Kohlenwasserstoffumwandlungsprozesse verschiedene Ströme einer Erdölraffinerie, einer Gas- zu Flüssigkeit-Konversionsanlage, einer Kohle- zu-Flüssigkeit-Konversionsanlage oder in Naphtha-Crackern, Mitteldestillat-Crackern oder Wachs-Crackern, darunter FCC-Abgas, leichtes FCC-Naphtha, Koker-Abgas, Koker-Naphtha, Hydrocracker-Naphtha und dergleichen umfassen. In einer Ausführungsform können solche Ströme Isoparaffin(e) und/oder Olefin(e) enthalten.
Beispiele für olefinhaltige Ströme umfassen FCC-Abgas, Koker-Abgas, Olefinmetathese-Einheit-Abgas, Polyolefinbenzin-Einheit-Abgas, Methanol-zu-Olefin-Einheit-Abgas, leichtes FCC-Naphtha, leichtes Koker-Naphtha, Fischer-Tropsch-Einheit-Kondensat und Cracker-Naphtha. Einige olefinhaltige Ströme können zwei oder mehr Olefine ausgewählt aus Ethylen, Propylen, Butylenen, Pentenen und bis C₁₀-Olefine enthalten. Solche olefinhaltigen Ströme werden ferner in beispielsweise in US-Patent Nr. 7,572,943 beschrieben, deren Offenbarung durch Querverweis in ihrer Gesamtheit in den vorliegenden Gegenstand mit einbezogen wird.
Beispiele für isoparaffinhaltige Ströme umfassen, ohne darauf beschränkt zu sein, FCC-Naphtha, Hydrocracker-Naphtha, Koker-Naphtha, Fisher-Tropsch-Einheit-Kondensat und Cracker-Naphtha. Solche Ströme können eine Mischung aus zwei oder mehreren Isoparaffinen umfassen. In einer untergeordneten Ausführungsform kann eine Isoparaffinbeschickung für einen ionenflüssigkeitskatalysierten Prozess Isobutan umfassen, das beispielsweise aus einer Hydrocracking-Einheit oder einer Butanisomerisierungseinheit erlangt oder gekauft werden kann.
In einer Ausführungsform können Olefine und Isoparaffine in der Beschickung/den Beschickungen an ionenflüssigkeitskatalysierten Isoparaffin-Olefin-Alkylierungsreaktionen beteiligt sein. In einer weiteren Ausführungsform können Olefine in der Beschickung/den Beschickungen einer Oligomerisierung unterzogen werden, wenn sie in einem Kohlenwasserstoffumwandlungsreaktor mit einem Ionenflüssigkeitskatalysator in Kontakt gebracht werden. Eine ionenflüssigkeitskatalysierte Olefinoligomerisierung kann unter den gleichen oder ähnlichen Bedingungen wie eine ionenflüssigkeitskatalysierte Olefin-Isoparaffin-Alkylierung erfolgen. Die ionenflüssigkeitskatalysierte Olefinoligomerisierung und die Olefin-Isoparaffin-Alkylierung werden beispielsweise in den gemeinschaftlich erteilten US-Patenten Nr. 7,572,943 und 7,576,252 , beide an Elomari, et al., offenbart, die hiermit in ihrer Gesamtheit durch Querverweis in den vorliegenden Gegenstand mit einbezogen werden.
Verfahren zum Umwandeln einer HF-Alkylierungseinheit in ein Ionenflüssigkeitsalkylierungssystem
Eine übliche HF-Alkylierungseinheit ist in schematischer Weise in 1 oben dargestellt. Eine solche existierende oder frühere HF-Alkylierungseinheit kann unter anderem einen HF-Reaktor, einen HF-Klärkasten, der dem HF-Reaktor nachgeschaltet angeordnet ist, und eine Fraktionierungseinheit aufweisen, die dem HF-Klärkasten vorgeschaltet angeordnet ist. Aus verschiedenen Gründen, z. B. aufgrund von Differenzen in den physikalischen und chemischen Eigenschaften des Ionenflüssigkeitskatalysators, sind die optimalen Prozessbedingungen im Alkylierungsreaktor und die Prozessbedingungen für HF-Alkylierungseinheiten mit ionenflüssigkeitskatalysierter Alkylierung als solche ungeeignet für die Kommerzialisierung von ionenflüssigkeitskatalysierten Alkylierungsprozessen. Eine existierender HF-Alkylierungseinheit kann jedoch in ein Ionenflüssigkeitskatalysatoralkylierungssystem umgewandelt werden, das zur effektiven Durchführung von ionenflüssigkeitskatalysierten Alkylierungsprozessen konfiguriert ist. Das Ionenflüssigkeitskatalysatoralkylierungssystem kann auch als Ionenflüssigkeitsalkylierungssystem bezeichnet werden.
Die Umwandlung einer existierenden oder früheren HF-Alkylierungseinheit in ein Ionenflüssigkeits-(IL)-Alkylierungssystem kann hier als „HF/IL-Umwandlung” bezeichnet werden. Derartige Umwandlungen können beispielsweise erreicht werden, indem eine oder mehrere Komponenten einer HF-Alkylierungseinheit ersetzt und/oder abgetrennt werden, indem eine oder mehrere Komponenten der HF-Alkylierungseinheit für ionenflüssigkeitskatalysierte Alkylierungsprozesse angepasst werden, und/oder indem eine oder mehrere Komponenten eines Ionenflüssigkeitsalkylierungssystems mit einer oder mehreren Komponenten der HF-Alkylierungseinheit verbunden werden. Bei einer HF/IL-Umwandlung können eine oder mehrere Komponenten einer HF-Alkylierungseinheit abgetrennt werden, indem beispielsweise ein oder mehrere Ventile geschlossen werden, und/oder indem eine oder mehrere Leitungen oder Verbindungen zwischen zwei oder mehr Komponenten der HF-Alkylierungseinheiten entfernt, verschlossen oder ausgetauscht werden.
In einer Ausführungsform kann ein Verfahren zum Umwandeln einer HF-Alkylierungseinheit in ein Ionenflüssigkeitsalkylierungssystem Bereitstellen eines ionenflüssigkeitskatalysatorspezifischen Subsystems umfassen. Das ionenflüssigkeitskatalysatorspezifische Subsystem kann auch als ionenflüssigkeitsspezifisches Subsystem bezeichnet werden. Ein solches ionenflüssigkeitsspezifisches Subsystem kann eine oder mehrere Komponenten umfassen, die zur Verbindung mit einer oder mehreren Komponenten der HF-Alkylierungseinheit konfiguriert sind; und das Verfahren zur HF/IL-Umwandlung kann ferner Verbinden von wenigstens einer Komponente des ionenflüssigkeitsspezifischen Subsystems mit wenigstens einer Komponente der HF-Alkylierungseinheit umfassen. In einer Ausführungsform können eine oder mehrere Komponenten des ionenflüssigkeitsspezifischen Subsystems de novo für die HF/IL-Umwandlung bereitgestellt werden.
In einer Ausführungsform kann das ionenflüssigkeitsspezifische Subsystem einen Ionenflüssigkeitskatalysatoralkylierungsreaktor umfassen. Der Ionenflüssigkeitskatalysatoralkylierungsreaktor kann für eine oder mehrere ionenflüssigkeitskatalysierte Kohlenwasserstoffumwandlungsreaktionen konfiguriert sein, wie etwa eine Isoparaffin-Olefin-Alkylierung. Der Ionenflüssigkeitskatalysatoralkylierungsreaktor kann hier auch als Ionenflüssigkeitsalkylierungsreaktor bezeichnet werden.
In einer Ausführungsform kann das ionenflüssigkeitsspezifische Subsystem ferner eine Ionenflüssigkeitskatalysator/Kohlenwasserstoff-Einspritzeinheit umfassen, und das Verfahren zur HF/IL-Umwandlung kann ferner Verbinden der Ionenflüssigkeitskatalysator/Kohlenwasserstoff-Einspritzeinheit mit wenigstens einer Kohlenwasserstoffspeiseleitung umfassen. Die Ionenflüssigkeitskatalysator/Kohlenwasserstoff-Einspritzeinheit kann auch als Ionenflüssigkeit/Kohlenwasserstoff-Einspritzeinheit bezeichnet werden.
In einer Ausführungsform kann die Ionenflüssigkeit/Kohlenwasserstoff-Einspritzeinheit einstückig mit dem Ionenflüssigkeitsalkylierungsreaktor ausgebildet sein. In einer Ausführungsform kann sich wenigstens ein Abschnitt, z. B. ein distaler Abschnitt, der Ionenflüssigkeit/Kohlenwasserstoff-Einspritzeinheit in einen Hohlraum oder Raum im Ionenflüssigkeitsalkylierungsreaktor erstrecken. In einer Ausführungsform kann die Ionenflüssigkeit/Kohlenwasserstoff-Einspritzeinheit wenigstens teilweise innerhalb des Ionenflüssigkeitsalkylierungsreaktors ausgebildet sein. In einer Ausführungsform kann die Ionenflössigkeit/Kohlenwasserstoff-Einspritzeinheit ein Teil oder eine Komponente des Ionenflüssigkeitsalkylierungsreaktors sein.
In einer Ausführungsform kann wenigstens eine Kohlenwasserstoffspeiseleitung de novo als eine Komponente des Ionenflüssigkeitsalkylierungssystems bereitgestellt werden. In einer weiteren Ausführungsform kann wenigstens eine Kohlenwasserstoffspeiseleitung des Ionenflüssigkeitsalkylierungssystems eine Komponente von einer HF-Alkylierungseinheit umfassen, und das Verfahren zur HF/IL-Umwandlung kann Abtrennen des HF-Reaktors von der wenigstens einen Kohlenwasserstoffspeiseleitung umfassen. Das Abtrennen des HF-Reaktors von der wenigstens einen Kohlenwasserstoffspeiseleitung oder anderen Komponente(n) kann dazu dienen, den HF-Reaktor außer Betrieb zu setzen. Anschließend kann der HF-Reaktor entweder vorübergehend oder dauerhaft umgesiedelt, entfernt oder entsorgt werden oder vor Ort bleiben.
In einer Ausführungsform eines Verfahrens zur HF/IL-Umwandlung kann der Ionenflüssigkeitsalkylierungsreaktor über die Ionenflüssigkeit/Kohlenwasserstoff-Einspritzeinheit mit wenigstens einer Kohlenwasserstoffspeiseleitung verbunden werden. In einigen Ausführungsformen kann der Ionenflüssigkeitsalkylierungsreaktor mit der Ionenflüssigkeit/Kohlenwasserstoff-Einspritzeinheit versehen sein oder diese aufweisen. Dem Ionenflüssigkeitsalkylierungsreaktor kann über die wenigstens eine Kohlenwasserstoffspeiseleitung und die Ionenflüssigkeit/Kohlenwasserstoff-Einspritzeinheit wenigstens eine Kohlenwasserstoffbeschickung zugeführt werden. Die wenigstens eine Kohlenwasserstoffbeschickung kann behandelt werden, z. B. durch eine Beschickungsbehandlungseinheit, die der Ionenflüssigkeit/Kohlenwasserstoff-Einspritzeinheit vorgeschaltet angeordnet ist (siehe z. B. 2).
Das Verfahren zur HF/IL-Umwandlung kann ferner Verbinden der Ionenflüssigkeit/Kohlenwasserstoff-Einspritzeinheit mit einer Ionenflüssigkeitskatalysatorspeiseleitung zum Einspeisen eines Ionenflüssigkeitskatalysators in den Ionenflüssigkeitsalkylierungsreaktor umfassen. Die Ionenflüssigkeitskatalysatorspeiseleitung kann hier auch als Ionenflüssigkeitsspeiseleitung bezeichnet werden.
Die Ionenflüssigkeit/Kohlenwasserstoff-Einspritzeinheit kann dazu konfiguriert sein, den Ionenflüssigkeitskatalysator und wenigstens eine Kohlenwasserstoffbeschickung gemeinsam in den Ionenflüssigkeitsalkylierungsreaktor einzuspritzen. In einer Ausführungsform kann die Ionenflüssigkeit/Kohlenwasserstoff-Einspritzeinheit wenigstens eine Düse umfassen. Die Verwendung von Düsen zur ionenflüssigkeitskatalysierten Alkylierung ist beispielsweise in den gemeinschaftlich getätigten US-Offenlegungsschriften Nr. 20090166257 , 20090171133 und 20090171134 sowie in der US-Patentanmeldung Nr. 12/780452, eingereicht am 14. Mai 2010, offenbart, deren Offenbarung jeweils durch Querverweis in ihrer Gesamtheit in den vorliegenden Gegenstand mit einbezogen wird.
In einer Ausführungsform können der Ionenflüssigkeitsalkylierungsreaktor und die Ionenflüssigkeit/Kohlenwasserstoff-Einspritzeinheit gemeinsam zum Bilden eines Gemischs konfiguriert sein, das eine Ionenflüssigkeitsphase und eine Kohlenwasserstoffphase umfasst. Ein solches Gemisch kann im Ionenflüssigkeitsalkylierungsreaktor gebildet werden. In einer Ausführungsform kann das Gemisch eine dispergierte Ionenflüssigkeitsphase und eine kontinuierliche Kohlenwasserstoffphase umfassen. Als Beispiel kann ein Reaktionsgemisch im Ionenflüssigkeitsalkylierungsreaktor eine Emulsion umfassen, die Tröpfchen des Ionenflüssigkeitskatalysators umfasst, die in flüssigen Kohlenwasserstoffen suspendiert sind. In einer Ausführungsform können diese Tröpfchen gleichmäßig in der Kohlenwasserstoffphase suspendiert sein, um eine homogene Emulsion bereitzustellen. Die Ionenflüssigkeitsphase kann hier auch als Ionenflüssigkeitskatalysatorphase bezeichnet werden, wobei es sich versteht, dass benutzter Ionenflüssigkeitskatalysator z. B. dem Ionenflüssigkeitsalkylierungsreaktor nachgeschaltet wenigstens teilweise verbraucht oder in anderer Weise abgebaut worden sein kann.
In einer Ausführungsform kann der Ionenflüssigkeitsalkylierungsreaktor eine oder mehrere Düsen umfassen oder in Verbindung damit benutzt werden, um die Emulsion aus Ionenflüssigkeitskatalysator und Kohlenwasserstoff zu erzeugen. In weiteren Ausführungsformen können verschiedene Konfigurationen des Ionenflüssigkeitsalkylierungsreaktor benutzt werden, um ein gleichmäßiges oder homogenes Gemisch des Ionenflüssigkeitskatalysators und des Kohlenwasserstoffs bereitzustellen, wie etwa ein Reaktorsystem, das einen oder mehrere Reihenmischer (z. B. statische Mischer) enthält, oder ein kontinuierlich gerührter Reaktor mit einer oder mehreren Schaufeln.
In einer Ausführungsform kann das ionenflüssigkeitsspezifische Subsystem ferner einen Ionenflüssigkeitskatalysatorabscheider umfassen, und das Verfahren zur HF/IL-Umwandlung kann ferner Verbinden des Ionenflüssigkeitskatalysatorabscheiders mit einer Fraktionierungseinheit umfassen, um die Kohlenwasserstoffphase der Fraktionierungseinheit zuzuführen. Der Ionenflüssigkeitskatalysatorabscheider kann hier auch als Ionenflüssigkeitsabscheider bezeichnet werden.
In einer Ausführungsform kann die Fraktionierungseinheit des Ionenflüssigkeitsalkylierungssystems wenigstens einen Abschnitt einer üblichen Fraktionierungseinheit von einer HF-Alkylierungseinheit umfassen. In einer Ausführungsform kann die übliche Fraktionierungseinheit der HF-Alkylierungseinheit z. B. während einer HF/IL-Umwandlung modifiziert werden, um eine modifizierte Fraktionierungseinheit für das Ionenflüssigkeitsalkylierungssystem bereitzustellen. In einer Ausführungsform kann die modifizierte Fraktionierungseinheit einen Abschnitt der Fraktionierungseinheit von einer HF-Alkylierungseinheit in Kombination mit einer oder mehreren Fraktionierungseinheitskomponenten umfassen, die de novo für das Ionenflüssigkeitsalkylierungssystem bereitgestellt werden. In einer Ausführungsform können die eine oder mehreren Fraktionierungseinheitskomponenten, die de novo für das Ionenflüssigkeitsalkylierungssystem bereitgestellt werden, eine Nickellegierung umfassen. In einer Ausführungsform können eine oder mehrere Komponenten einer üblichen Fraktionierungseinheit (die z. B. Kohlenstoffstahl umfassen) aufgewertet werden, z. B. indem sie durch eine Legierung wie etwa eine Ni/Cu-Legierung oder eine Ni/Cr-Legierung ersetzt werden.
Es versteht sich, dass eine solche Aufwertung der Metallurgie nicht zwingend auf den Fraktionierungsabschnitt eines nachgerüsteten oder umgewandelten Alkylierungssystems beschränkt ist. Im Allgemeinen kann das Aufwerten von Kohlenstoffstahlkomponenten einer existierenden HF-Alkylierungseinheit auf eine höhere Metallurgie für Ströme durchgeführt werden, die hauptsächlich Ionenflüssigkeitskatalysator enthalten, wie etwa der Ionenflüssigkeitskatalysator-Regenerierungsabschnitt und die Ionenflüssigkeitskatalysatorrückführleitung.
In einer Ausführungsform kann das Verfahren zur HF/IL-Umwandlung Modifizieren von wenigstens einer Destillationskolonne der Fraktionierungseinheit von einer an HF-Alkylierungseinheit umfassen, um eine nachgerüstete Destillationskolonne für das Ionenflüssigkeitsalkylierungssystem bereitzustellen. Die nachgerüstete Destillationskolonne kann dazu konfiguriert werden, eine HCI-reiche C_3--Fraktion von der Kohlenwasserstoffphase zu trennen. Das Ionenflüssigkeitsalkylierungssystem kann dazu konfiguriert sein, die HCl-reiche C_3--Fraktion dem Ionenflüssigkeitsalkylierungsreaktor zurückzuführen. Das Rückführen einer HCl- und propanreichen Fraktion an einen Ionenflüssigkeitsalkylierungsreaktor ist in der gemeinschaftlich getätigten US-Offenlegungsschrift Nr. 20110155640 offenbart, deren Offenbarung durch Querverweis in ihrer Gesamtheit in den vorliegenden Gegenstand mit einbezogen wird.
In einer Ausführungsform kann das Ionenflüssigkeitsalkylierungssystem einen primären Trennbehälter umfassen. In einer Ausführungsform kann der primäre Trennbehälter de novo für das Ionenflüssigkeitsalkylierungssystem bereitgestellt werden, derart, dass der HF-Klärkasten von der existierenden HF-Alkylierungseinheit für Anforderungen der ionenflüssigkeitskatalysierte Alkylierung überflüssig sein kann. In diesem Fall kann ein Verfahren zur HF/IL-Umwandlung Abtrennen des HF-Klärkastens von der Fraktionierungseinheit umfassen. Das Abtrennen des HF-Klärkastens von der Fraktionierungseinheit kann dazu dienen, den HF-Klärkasten außer Betrieb zu setzen. Der HF-Klärkasten kann vorübergehend oder dauerhaft außer Betrieb gesetzt werden. Als nicht einschränkende Beispiele kann der HF-Klärkasten nach dem Abtrennen von der Fraktionierungseinheit entweder vorübergehend oder dauerhaft umgesiedelt, entfernt oder entsorgt werden oder vor Ort bleiben.
Ein Verfahren zur HF/IL-Umwandlung einer HF-Alkylierungseinheit kann ferner Verbinden des Ionenflüssigkeitsalkylierungsreaktors mit dem primären Trennbehälter umfassen, um einen Alkylierungsreaktorausfluss vom Ionenflüssigkeitsalkylierungsreaktor dem primären Trennbehälter zuzuführen. Der primäre Trennbehälter kann dazu konfiguriert werden, den Alkylierungsreaktorausfluss in eine Kohlenwasserstoffphase und eine Ionenflüssigkeitsphase zu trennen. In einer Ausführungsform kann das Verfahren zur HF/IL-Umwandlung ferner Verbinden des primären Trennbehälters mit dem Ionenflüssigkeitsabscheider umfassen, um die Kohlenwasserstoffphase vom primären Trennbehälter dem ionenflüssigkeitsabscheider zuzuführen.
In einer alternativen Ausführungsform kann der HF-Klärkasten von einer existierenden oder früheren HF-Alkylierungseinheit beibehalten und/oder als eine Komponente des Ionenflüssigkeitsalkylierungssystems angepasst werden. Als Beispiel kann der HF-Klärkasten dazu konfiguriert werden, Alkylierungsreaktorausfluss in die Kohlenwasserstoffphase und die Ionenflüssigkeitsphase zu trennen, und der HF-Klärkasten kann als der primäre Trennbehälter dienen oder diesen umfassen. In dieser Situation kann ein Verfahren zur HF/IL-Umwandlung Verbinden des Ionenflüssigkeitsalkylierungsreaktors mit dem HF-Klärkasten, um den Alkylierungsreaktorausfluss dem HF-Klärkasten zuzuführen, und Verbinden des HF-Klärkastens mit dem Ionenflüssigkeitsabscheider umfassen, um die Kohlenwasserstoffphase vom HF-Klärkasten dem Ionenflüssigkeitsabscheider zuzuführen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann ein Verfahren zum Umwandeln einer HF-Alkylierungseinheit in ein Ionenflüssigkeitsalkylierungssystem Folgendes umfassen: Bereitstellen eines Ionenflüssigkeitsalkylierungsreaktors und eines Ionenflüssigkeitsabscheiders, und Verbinden des Ionenflüssigkeitsalkylierungsreaktors mit wenigstens einer Kohlenwasserstoffspeiseleitung und einer Ionenflüssigkeitsspeiseleitung über eine Ionenflüssigkeit/Kohlenwasserstoff-Einspritzeinheit. Die Ionenflüssigkeit/Kohlenwasserstoff-Einspritzeinheit kann dazu konfiguriert sein, den Ionenflüssigkeitskatalysator und wenigstens eine Kohlenstoffbeschickung in den Ionenflüssigkeitsalkylierungsreaktor einzuspritzen, um im Ionenflüssigkeitsalkylierungsreaktor ein homogenes Reaktionsgemisch zu bilden, das eine dispergierte Ionenflüssigkeitsphase und eine kontinuierliche Kohlenwasserstoffphase umfasst.
Der Ionenflüssigkeitsabscheider kann in Fluidverbindung mit dem Ionenflüssigkeitsalkylierungsreaktor stehen, z. B. über einen primären Trennbehälter, der an einen Auslassanschluss des Ionenflüssigkeitsalkylierungsreaktors gekoppelt ist. In einer Ausführungsform kann der primäre Trennbehälter einen HF-Klärkasten aufweisen, und ein Verfahren zur HF/IL-Umwandlung kann ferner einschließen, den HF-Klärkasten vom HF-Reaktor abzutrennen, wobei der HF-Reaktor außer Betrieb gesetzt werden kann. In einer weiteren Ausführungsform kann der primäre Trennbehälter eine Komponente umfassen, die de novo für die HF/IL-Umwandlung bereitgestellt wird, z. B. eine Komponente, die für das Ionenflüssigkeitsalkylierungssystem spezifisch ist, und ein Verfahren zur HF/IL-Umwandlung kann ferner einschließen, den HF-Klärkasten von der Fraktionierungseinheit abzutrennen, wobei sowohl der HF-Reaktor als auch der HF-Klärkasten außer Betrieb gesetzt werden können.
Der Ionenflüssigkeitsabscheider und der primäre Trennbehälter können gemeinsam eine Ionenflüssigkeit/Kohlenwasserstoff-Trenneinheit bilden. Ein Verfahren zur HF/IL-Umwandlung kann Verbinden des primären Trennbehälters mit dem Ionenflüssigkeitsalkylierungsreaktor umfassen, derart, dass der primäre Trennbehälter in Fluidverbindung mit dem Ionenflüssigkeitsalkylierungsreaktor stehen kann, um dem primären Trennbehälter einen Alkylierungsreaktorausfluss vom Ionenflüssigkeitsalkylierungsreaktor zuzuführen. Der primäre Trennbehälter kann dazu konfiguriert werden, den Alkylierungsreaktorausfluss in eine Kohlenwasserstoffphase und eine Ionenflüssigkeitsphase zu trennen.
Der Ionenflüssigkeitsabscheider kann wenigstens einen Teil der Kohlenwasserstoffphase vom primären Trennbehälter aufnehmen. In einer Ausführungsform kann die Kohlenwasserstoffphase vom primären Trennbehälter unvollständig von der Ionenflüssigkeit getrennt werden; beispielsweise kann die Kohlenwasserstoffphase vom primären Trennbehälter mitgeführte Ionenflüssigkeit umfassen. Der Ionenflüssigkeitsabscheider kann dazu konfiguriert sein, die mitgeführte Ionenflüssigkeit von der Kohlenstoffphase zu trennen, und das Ionenflüssigkeitsalkylierungssystem kann dazu konfiguriert sein, die mitgeführte Ionenflüssigkeit vom Ionenflüssigkeitsabscheider an den Ionenflüssigkeitsalkylierungsreaktor zurückzuführen.
In einer Ausführungsform kann das Verfahren zur HF/IL-Umwandlung ferner Verbinden des Ionenflüssigkeitsabscheiders mit der Fraktionierungseinheit umfassen. Die Fraktionierungseinheit kann von der existierenden HF-Alkylierungseinheit, die der Umwandlung unterzogen wird, beibehalten werden, oder kann von einer oder mehreren Komponenten der Fraktionierungseinheit der HF-Alkylierungseinheit abgeleitet oder angepasst werden.
Eine HF-Alkylierungseinheit, die in ein Ionenflüssigkeitsalkylierungssystem umgewandelt werden soll, kann wenigstens eine Komponente aufweisen, die ein Material, z. B. Kohlenstoffstahl, umfasst, das mit einer oder mehreren Zonen ionenflüssigkeitskatalysierter Alkylierungsprozesse inkompatibel ist. In einer Ausführungsform kann ein Verfahren zur HF/IL-Umwandlung Austauschen von einer oder mehreren Komponenten der HF-Alkylierungseinheit durch eine oder mehrere Komponenten umfassen, die ein geeignetes Material umfassen, z. B. eine Nickellegierung. In einer Unterausführungsform kann die Ni-Legierung auch eine Ni/Cr-Legierung umfassen, die vor allem Ni (> 50 Gew.-% Ni) in Kombination mit bis zu etwa 26 Gew.-% Cr umfasst. In einer weiteren Unterausführungsform kann die Ni-Legierung auch eine Ni/Cu-Legierung umfassen, die vor allem Ni (> 50 Gew.-% Ni) in Kombination mit bis zu etwa 32 Gew.-% Cu umfasst. Nicht einschränkende Beispiele einer Ni/Cr-Legierung und einer Ni/Cu-Legierung sind Legierung C-276 bzw. Legierung 400.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann eine HF-Alkylierungseinheit zur Umwandlung in ein Ionenflüssigkeitsalkylierungssystem einen HF-Reaktor, einen HF-Klärkasten, der dem HF-Reaktor nachgeschaltet angeordnet ist, und eine Fraktionierungseinheit umfassen, die dem HF-Klärkasten nachgeschaltet angeordnet ist. Ein Verfahren zum Umwandeln der HF-Alkylierungseinheit in ein Ionenflüssigkeitsalkylierungssystem kann Bereitstellen eines Ionenflüssigkeitsalkylierungsreaktors umfassen, der für ionenflüssigkeitskatalysierte Alkylierungsreaktionen konfiguriert ist. Der Ionenflüssigkeitsalkylierungsreaktor kann eine Ionenflüssigkeit/Kohlenwasserstoff-Einspritzeinheit aufweisen, die in Fluidverbindung damit steht. In einer Ausführungsform kann die Ionenflüssigkeit/Kohlenwasserstoff-Einspritzeinheit einstückig mit dem Ionenflüssigkeitsalkylierungsreaktor ausgebildet, darin angeordnet und/oder eine Komponente desselben sein.
In einer weiteren Ausführungsform kann das Verfahren zur HF/IL-Umwandlung Konfigurieren der Ionenflüssigkeit/Kohlenwasserstoff-Einspritzeinheit zum gemeinsamen Einspritzen des Ionenflüssigkeitskatalysators und wenigstens einer Kohlenwasserstoffbeschickung in den Ionenflüssigkeitsalkylierungsreaktor konfiguriert sein. In einer Ausführungsform können der Ionenflössigkeitsalkylierungsreaktor und die Ionenflüssigkeit/Kohlenwasserstoff-Einspritzeinheit gemeinsam zum Bilden eines homogenen Gemischs im Ionenflüssigkeitsalkylierungsreaktor konfiguriert sein, das eine dispergierte Ionenflüssigkeitsphase und eine kontinuierliche Kohlenwasserstoffphase umfasst.
Die Ionenflössigkeit/Kohlenwasserstoff-Einspritzeinheit kann mit wenigstens einer Kohlenwasserstoffspeiseleitung zum Zuführen von wenigstens einer Kohlenwasserstoffbeschickung an den Ionenflüssigkeitsalkylierungsreaktor verbunden sein. In einer Ausführungsform kann die wenigstens eine Kohlenwasserstoffbeschickung über eine Beschickungsbehandlungseinheit behandelt werden, die der Ionenflüssigkeit/Kohlenwasserstoff-Einspritzeinheit vorgeschaltet angeordnet ist.
In einer Ausführungsform kann die wenigstens eine Kohlenwasserstoffbeschickung eine isoparaffinhaltige Beschickung und eine olefinhaltige Beschickung umfassen. Die Beschickungsbehandlungseinheit kann wenigstens eine Beschickungstrockeneinheit zum Trocknen der Kohlenwasserstoffbeschickung(en) umfassen. Die Beschickungsbehandlungseinheit kann ferner eine Hydroisomerisierungseinheit zum Behandeln einer olefinhaltigen Beschickung umfassen, z. B. zum Entfernen von Butadien und zum Isomerisieren von 1-Buten zu 2-Buten.
In einer Ausführungsform kann die Beschickungsbehandlungseinheit eine Komponente einer existierenden oder früheren HF-Alkylierungseinheit umfassen. In einer weiteren Ausführungsform kann einer existierenden HF-Alkylierungseinheit zur Umwandlung in ein Ionenflüssigkeitsalkylierungssystem eine geeignete Beschickungsbehandlungseinheit fehlen, und die Beschickungsbehandlungseinheit für das Ionenflüssigkeitsalkylierungssystem kann eine oder mehrere Komponenten umfassen, die de novo für die HF/IL-Umwandlung bereitgestellt werden.
Bei einer HF/IL-Umwandlung kann die Ionenflüssigkeit/Kohlenwasserstoff-Trenneinheit mit dem Ionenflüssigkeitsalkylierungsreaktor verbunden werden. Die Ionenflüssigkeit/Kohlenwasserstoff-Trenneinheit kann dazu konfiguriert sein, einen Alkylierungsreaktorausfluss des Ionenflüssigkeitsalkylierungsreaktors in die Ionenflüssigkeitsphase und die Kohlenwasserstoffphase zu trennen. Die Ionenflüssigkeitsphase kann einen Ionenflüssigkeitskatalysator umfassen, während die Kohlenwasserstoffphase ein Alkylat umfassen kann. Die Kohlenwasserstoffphase kann ferner nicht konvertierte leichte Kohlenwasserstoffe umfassen.
Die Ionenflüssigkeit/Kohlenwasserstoff-Trenneinheit kann einen primären Trennbehälter und einen Ionenflüssigkeitsabscheider umfassen, der in Fluidverbindung mit dem primären Trennbehälter steht. In einer Ausführungsform kann die Ionenflüssigkeit/Kohlenwasserstoff-Trenneinheit über den primären Trennbehälter mit dem Ionenflüssigkeitsalkylierungsreaktor verbunden werden. In einer Ausführungsform kann der primäre Trennbehälter den HF-Klärkasten umfassen.
Ein Verfahren zur HF/IL-Umwandlung kann ferner Verbinden der Ionenflüssigkeit/Kohlenwasserstoff-Trenneinheit mit der Fraktionierungseinheit umfassen, um wenigstens einen Teil der Kohlenwasserstoffphase der Fraktionierungseinheit zuzuführen. In einer Ausführungsform kann die Ionenflüssigkeit/Kohlenwasserstoff-Trenneinheit über den Ionenflüssigkeitsabscheider mit der Fraktionierungseinheit verbunden werden.
Das Verfahren zur HF/IL-Umwandlung kann ferner Bereitstellen einer Ionenflüssigkeitskatalysator-Regenerierungseinheit zum Regenerieren des Ionenflüssigkeitskatalysators und Verbinden der Ionenflüssigkeitskatalysator-Regenerierungseinheit mit der Ionenflüssigkeit/Kohlenwasserstoff-Trenneinheit umfassen, um einen Teil der Ionenflüssigkeitsphase von der Ionenflüssigkeit/Kohlenwasserstoff-Trenneinheit der Ionenflüssigkeitskatalysator-Regenerierungseinheit zuzuführen. Die Ionenflüssigkeitsphase von der Ionenflüssigkeit/Kohlenwasserstoff-Trenneinheit kann wenigstens teilweise verbrauchten Ionenflüssigkeitskatalysator umfassen, und die Ionenflüssigkeit/Kohlenwasserstoff-Trenneinheit kann dazu konfiguriert sein, den Ionenflüssigkeitskatalysator zu regenerieren, um regenerierten Ionenflüssigkeitskatalysator bereitzustellen.
Das Verfahren zur HF/IL-Umwandlung kann ferner Verbinden der Ionenflüssigkeitskatalysator-Regenerierungseinheit mit dem Ionenflüssigkeitsalkylierungsreaktor umfassen, um wenigstens einen Teil des regenerierten Ionenflüssigkeitskatalysators dem Ionenflüssigkeitsalkylierungsreaktor zuzuführen. Die Regenerierung von Ionenflüssigkeitskatalysatoren ist beispielsweise in den gemeinschaftlich erteilten US-Patenten Nr. 7,674,739 und 7,691,771 offenbart, deren Offenbarung jeweils durch Querverweis in ihrer Gesamtheit in den vorliegenden Gegenstand mit einbezogen wird.
Nach dem Abschluss der HF/IL-Umwandlung kann das resultierende Ionenflüssigkeitsalkylierungssystem nach einem geeigneten Inbetriebnahmeprozess den Betrieb aufnehmen. Verfahren zum Starten und Betreiben von ionenflüssigkeitskatalysierten Kohlenwasserstoffumwandlungsprozessen und -systemen ist in der gemeinschaftlich getätigten, gleichzeitig anhängigen US-Patentanmeldung Nr 12/825121, eingereicht am 28. Juni 2010, offenbart, deren Offenbarung durch Querverweis in ihrer Gesamtheit in den vorliegenden Gegenstand mit einbezogen wird.
Ionenflüssigkeitskatalysierte Alkylierungsprozesse
Unter Bezugnahme auf 2–4 kann bzw. können während eines ionenflüssigkeitskatalysierten Alkylierungsprozesses, der mit dem System 100 durchgeführt wird, eine oder mehrere behandelte Kohlenwasserstoffbeschickungen in den Ionenflüssigkeitsalkylierungsreaktor 220 eingebracht werden. Der Ionenflüssigkeitsalkylierungsreaktor 220 kann auch als eine Ionenflüssigkeitsalkylierungszone bezeichnet werden. Die Kohlenwasserstoffbeschickung(en) kann/können mithilfe der Beschickungsbehandlungseinheit 12' behandelt werden. Die Kohlenwasserstoffbeschickung(en) kann/können wenigstens ein Kohlenwasserstoffreaktionsmittel aufweisen. In einer Unterausführungsform kann das Kohlenwasserstoffreaktionsmittel ein erstes Reaktionsmittel, das C₄-C₁₀-Isoparaffin umfasst, und ein zweites Reaktionsmittel umfassen, das ein C₂-C₁₀-Olefin umfasst. Die Behandlung der Kohlenwasserstoffbeschickung(en) kann Trocknen der Beschickung(en) sowie Entfernen von Dienen und die Hydroisomerisierung von Olefinen in Olefinbeschickungen einschließen. Die selektive Hydrogenisierung und Hydroisomerisierung von Einsatzstoffen für die ionenflüssigkeitskatalysierte Alkylierung ist in der gemeinschaftlich getätigten US-Patentanmeldung Nr. 20110092753 offenbart, deren Offenbarung hier durch Verweis in ihrer Gesamtheit in den vorliegenden Gegenstand mit einbezogen wird.
Ionenflüssigkeitskatalysator und die wenigstens eine Kohlenwasserstoffbeschickung können über eine Ionenflüssigkeit/Kohlenwasserstoff-Einspritzeinheit 210 in den Ionenflüssigkeitsalkylierungsreaktor 220 eingebracht werden. In einer Ausführungsform kann der Ionenflüssigkeitskatalysator eine Chloraluminat-Ionenflüssigkeit umfassen, wie unten beschrieben. Ein Cokatalysator wie etwa wasserfreies HCl und/oder ein Katalysator-Promotor können ebenfalls dem Ionenflüssigkeitsalkylierungsreaktor 220 zugeführt werden. Die Ionenflüssigkeit/-Kohlenwasserstoff-Einspritzeinheit 210 kann hier auch als Ionenflüssigkeitskatalysator/Kohlenwasserstoff-Einspritzeinheit 210 bezeichnet werden.
Ein Fachmann erkennt, dass 2–4 schematische Darstellungen sind, die die Fluidverbindung zwischen Einheiten oder Komponenten angeben. 2–4 sollen nicht die relative Größe, Form oder räumliche Beziehungen zwischen Komponenten oder Einheiten zeigen. Beispielsweise kann die Ionenflüssigkeit/-Kohlenwasserstoff-Einspritzeinheit 210 in einer Ausführungsform einstückig mit dem Ionenflüssigkeitsalkylierungsreaktor 220 ausgebildet sein. In einer Ausführungsform kann sich wenigstens ein Abschnitt, z. B. ein distaler Abschnitt, der Ionenflüssigkeit/Kohlenwasserstoff-Einspritzeinheit 210 in einen Hohlraum oder Raum im Ionenflüssigkeitsalkylierungsreaktor 220 erstrecken. In einer Ausführungsform kann die Ionenflüssigkeit/Kohlenwasserstoff-Einspritzeinheit 210 wenigstens teilweise innerhalb des Ionenflüssigkeitsalkylierungsreaktors 220 ausgebildet sein. In einer Ausführungsform kann die Ionenflüssigkeit/Kohlenwasserstoff-Einspritzeinheit 210 ein Teil oder eine Komponente des Ionenflüssigkeitsalkylierungsreaktors 220 sein.
Während Alkylierungsprozessen gemäß den Ausführungsformen der Erfindung kann der Ionenflüssigkeitsalkylierungsreaktor 220 ein zweiphasisches Gemisch enthalten, das eine Ionenflüssigkeitsphase und eine Kohlenwasserstoffphase umfasst. Die Kohlenwasserstoffphase kann wenigstens ein Kohlenwasserstoffprodukt der ionenflüssigkeitskatalysierten Reaktion umfassen. Die Ionenflüssigkeitsphase kann über die Ionenflüssigkeit/Kohlenwasserstoff-Trenneinheit 230 von der Kohlenwasserstoffphase getrennt werden. Die Ionenflüssigkeit/Kohlenwasserstoff-Trenneinheit 230 kann hier auch als Ionenflüssigkeitskatalysator/Kohlenwasserstoff-Trenneinheit 230 bezeichnet werden. Die Ionenflüssigkeit/Kohlenwasserstoff-Trenneinheit 230 kann einen primären Trennbehälter 232 und einen Ionenflüssigkeitsabscheider 234 umfassen. Der Ionenflüssigkeitsabscheider 234 kann hier auch als Ionenflüssigkeitskatalysatorabscheider 234 bezeichnet werden.
In einer Ausführungsform kann wenigstens ein Teil der Ionenflüssigkeitsphase von der Ionenflüssigkeit/Kohlenwasserstoff-Trenneinheit 230 an den Ionenflüssigkeitsalkylierungsreaktor 220 zurückgeführt werden. Beim fortgesetzten Betrieb des Systems 100 kann der Ionenflüssigkeitskatalysator wenigstens teilweise deaktiviert werden. Um die Katalyseaktivität des Ionenflüssigkeitskatalysators aufrechtzuerhalten, kann ein Teil der Ionenflüssigkeitskatalysatorphase der Ionenflüssigkeitskatalysator-Regenerierungseinheit 230 zum Regenerieren des Ionenflüssigkeitskatalysators zugeführt werden. Anschließend kann wenigstens ein Teil des regenerierten Ionenflüssigkeitskatalysators an den Ionenflüssigkeitsalkylierungsreaktor 220 zurückgeführt werden, z. B. über eine Ionenflüssigkeitsspeiseleitung 252 und die Ionenflüssigkeit/Kohlenwasserstoff-Einspritzeinheit 210.
In einer Ausführungsform kann wenigstens ein Teil der Kohlenwasserstoffphase vom Ionenflüssigkeitsabscheider 234 der Fraktionierungseinheit 24' zugeführt werden, um die Kohlenwasserstoffphase zu fraktionieren und ein oder mehrere Kohlenwasserstoffprodukte bereitzustellen. Das oder die Kohlenwasserstoffprodukte können der Produktbehandlungseinheit 26' zugeführt werden, um das oder die Kohlenwasserstoffprodukte zu behandeln. In einer Ausführungsform kann die Fraktionierungseinheit 24', die eine Vielzahl an Destillations- oder Fraktionierungskolonnen aufweisen kann, eine modifizierte Fraktionierungseinheit umfassen, die durch Modifizieren der Fraktionierungseinheit 24 der üblichen Alkylierungseinheit 10 (1) erlangt wurde. Die Fraktionierungseinheit 24' kann wenigstens eine umgewandelte, modifizierte oder nachgerüstete Destillationskolonne umfassen, die zum Trennen einer HCl-reichen C_3--Fraktion konfiguriert ist. Wenigstens ein Teil der HCl-reichen C_3--Fraktion kann an den Ionenflüssigkeitsalkylierungsreaktor 220 zurückgeführt werden. Wenigstens eine Fraktion, die Isobutan umfasst, kann ebenfalls an den Ionenflüssigkeitsalkylierungsreaktor 220 zurückgeführt werden. Aus Gründen der Klarheit wird nur eine einzelne Leitung zum Rückführen von HCl- und isobutanhaltigen Fraktionen an den Ionenflüssigkeitsalkylierungsreaktor 220 dargestellt.
Ionenflüssigkeitskatalysatoren
Ionenflüssigkeiten sind im Allgemeinen organische Salze mit Schmelzpunkten unter 100°C (212°F) und häufig unter Raumtemperatur. Sie können Anwendung in verschiedenen chemischen Reaktionen, Lösungsverfahren und in der Elektrochemie finden. Die Verwendung von Chloraluminat-Ionenflüssigkeiten als Alkylierungskatalysatoren bei der Erdölraffination wurde zum Beispiel in den gemeinschaftlich erteilten US-Patenten Nr. 7,531,707 , 7,569,740 und 7,732,654 offenbart, deren Offenbarung jeweils durch Verweis in ihrer Gesamtheit in den vorliegenden Gegenstand mit einbezogen wird.
Die meisten Ionenflüssigkeiten werden aus organischen Kationen und anorganischen oder organischen Anionen hergestellt. Kationen umfassen, ohne darauf beschränkt zu sein, Ammonium, Phosphonium und Sulfonium. Zu Anionen gehören, ohne darauf beschränkt zu sein, BF₄ ^–, PF₆ ^–, Halogenaluminate wie etwa Al₂Cl₇ ^– und Al₂Br₇ ^–, [(CF₃SO₂)₂N]^–, Alkylsulfate (RSO₃ ^–) und Carboxylate (RCO₂ ^–). Ionenflüssigkeiten für die Säurekatalyse können solche einschließen, die aus Ammoniumhalogeniden und Lewis-Säuren abgeleitet wurden, wie etwa AlCl₃, TiCl₄, SnCl₄ und FeCl₃. Chloraluminat-Ionenflüssigkeiten stellen möglicherweise die am häufigsten verwendeten Ionenflüssigkeitskatalysatorsysteme für säurekatalysierte Reaktionen dar.
Beispielhafte Ionenflüssigkeiten zur Verwendung als Katalysatoren in ionenflüssigkeitskatalysierten Alkylierungsreaktionen können mindestens eine Verbindung der allgemeinen Formeln A und B umfassen:
wobei R aus der Gruppe bestehend aus H, Methyl, Ethyl, Propyl, Butyl, Pentyl oder Hexyl ausgewählt ist, wobei R₁ und R₂ jeweils aus der Gruppe bestehend aus H, Methyl, Ethyl, Propyl, Butyl, Pentyl oder Hexyl ausgewählt sind, wobei R₁ und R₂ gleich oder verschieden sein können, und X ein Chloraluminat ist.
Nicht einschränkende Beispiele für Chloraluminat-Ionenflüssigkeitskatalysatoren, die in Alkylierungsprozessen gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung verwendet werden können, schließen solche ein, die 1-Butyl-4-methyl-pyridiniumchloraluminat, 1-Butyl-3-methylimidazoliumchloraluminat, 1-H-Pyridiniumchloraluminat, N-Butylpyridiniumchloraluminat und Gemische davon umfassen.
Reaktionsbedingungen für ionenflüssigkeitskatalysierte Kohlenwasserstoff-Umwandlungsreaktionen
Aufgrund der geringen Löslichkeit von Kohlenwasserstoffen in Ionenflüssigkeiten sind Kohlenwasserstoff-Umwandlungsreaktionen (einschließlich Isoparaffin-Olefin-Alkylierungsreaktionen) in Ionenflüssigkeiten im Allgemeinen zweiphasisch und finden an der Grenzfläche im flüssigen Zustand statt. Das Volumen des Ionenflüssigkeitskatalysators im Reaktor kann allgemein im Bereich von etwa 1 bis 70 Vol.-% und normalerweise zwischen etwa 4 und 50 Vol.-% liegen. In einer Ausführungsform kann eine Ionenflüssigkeit/Kohlenwasserstoff-Einspritzeinheit benutzt werden, um Reaktionsmittel und Ionenflüssigkeitskatalysator gemeinsam in den Ionenflüssigkeitsalkylierungsreaktor einzuspritzen, um einen guten Kontakt zwischen dem Ionenflüssigkeitskatalysator und den Reaktionsmitteln sicherzustellen.
Die Reaktionstemperatur kann allgemein im Bereich von etwa –40 bis +250°C (–40 – +482°F), typischerweise von etwa –20 bis +100°C (–4 bis 212°F) und häufig von etwa +4 bis +60°C (+40 – +140°F) liegen. Der Reaktordruck kann im Bereich zwischen Luftdruck und etwa 8000 kPa liegen. Typischerweise reicht der Reaktordruck aus, um die Reaktionsmittel in der Flüssigphase zu halten.
Die Verweildauer der Reaktionsmittel im Reaktor kann allgemein im Bereich von einigen wenigen Sekunden bis zu Stunden liegen, und normalerweise von etwa 0,5 min bis 60 min. Im Fall von ionenflüssigkeitskatalysierter Isoparaffin-Olefin-Alkylierung können die Reaktionsmittel in einem Molarverhältnis von Isoparaffin:Olefin eingebracht werden, das allgemein bei etwa 1–100, typischer bei etwa 2–50 und häufig bei 2–20 liegt. Durch die Reaktion erzeugte Wärme kann mithilfe verschiedener Mittel abgeführt werden, die dem Fachmann bekannt sind. Reaktorbedingungen können angepasst werden, um die Prozessleistung für einen bestimmten ionenflüssigkeitskatalysierten Alkylierungsprozess zu optimieren.
Von HF-Alkylierungseinheiten abgeleitete Ionenflüssigkeitsalkylierungssysteme
In einer Ausführungsform stellt die vorliegende Erfindung ein Ionenflüssigkeitsalkylierungssystem zum Durchführen von Ionenflüssigkeitsalkylierungsprozessen bereit, wobei das System von einer existierenden oder früheren HF-Alkylierungseinheit abgeleitet werden kann. Als ein Beispiel können eine oder mehrere Komponenten eines Ionenflüssigkeitsalkylierungssystem gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung von einer existierenden oder früheren HF-Alkylierungseinheit bereitgestellt, abgeleitet oder angepasst werden.
2 zeigt in schematischer Weise ein umgewandeltes ionenflüssigkeitskatalysiertes Alkylierungssystem gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Das umgewandelte ionenflüssigkeitskatalysiertes Alkylierungssystem 110 kann ein Ionenflüssigkeitsalkylierungssystem 100 umfassen. In einer Ausführungsform kann das umgewandelte ionenflüssigkeitskatalysierte Alkylierungssystem 110 ferner eine oder mehrere außer Betrieb gesetzte HF-Einheitskomponenten 10' umfassen. „Außer Betrieb gesetzte HF-Einheitskomponenten” bezeichnen eine oder mehrere Komponenten der HF-Alkylierungseinheit 10, die vorübergehend oder dauerhaft außer Betrieb genommen wurden. Das Ionenflüssigkeitsalkylierungssystem 100 kann hier auch als Ionenflüssigkeitskatalysatoralkylierungssystem 100 bezeichnet werden.
Die eine oder mehreren außer Betrieb gesetzten HF-Einheitskomponenten 10' können von einer oder mehreren beibehaltenen Komponenten der HF-Alkylierungseinheit 10 abgetrennt werden. „Beibehaltene Komponenten” der HF-Alkylierungseinheit 10' bezeichnen eine oder mehrere Komponenten der HF-Alkylierungseinheit 10, die beibehalten werden sollen, entweder unverändert oder in modifizierter Form, um ionenflüssigkeitskatalysierte Alkylierungsprozesse durchzuführen.
In einer Ausführungsform können die außer Betrieb gesetzten HF-Einheitskomponenten 10' an Ort und Stelle bleiben, z. B. benachbart zu einer oder mehreren ionenflüssigkeitsspezifischen Komponenten des Ionenflüssigkeitsalkylierungssystems 100. In einer weiteren Ausführungsform können eine oder mehrere außer Betrieb gesetzte HF-Einheitskomponenten 10' entfernt und/oder entsorgt werden. Als Beispiel können außer Betrieb gesetzte HF-Einheitskomponenten 10' den HF-Reaktor 16 (1) umfassen. Als weiteres Beispiel können außer Betrieb gesetzte HF-Einheitskomponenten 10' den HF-Reaktor 16 und den HF-Klärkasten 18 umfassen. Als weiteres Beispiel können außer Betrieb gesetzte HF-Einheitskomponenten 10' den HF-Reaktor 16, den HF-Klärkasten 18 und die HF-Regenerierungseinheit 22 umfassen.
Bezug nehmend auf 2 und 3 kann das Ionenflüssigkeitsalkylierungssystem 100 eine Beschickungsbehandlungseinheit 12', wenigstens eine Kohlenwasserstoffspeiseleitung 13', ein ionenflüssigkeitsspezifisches Subsystem 200, eine Fraktionierungseinheit 24' und eine Produktbehandlungseinheit 26' umfassen. Das Ionenflüssigkeitsalkylierungssystem 100 kann zum effizienten Durchführen eines ionenflüssigkeitskatalysierten Alkylierungsprozesses verwendet werden. Die Beschickungsbehandlungseinheit 12' kann dazu konfiguriert sein, wenigstens eine Kohlenwasserstoffbeschickung für ionenflüssigkeitskatalysierte Alkylierungsreaktionen zu behandeln. Die Fraktionierungseinheit 24' kann dazu konfiguriert sein, die Kohlenwasserstoffphase vom Ionenflüssigkeitsalkylierungsreaktor 220 zu fraktionieren, um ein oder mehrere Kohlenwasserstoffprodukte bereitzustellen, und um HCl und Isobutan zum Rückführen an das ionenflüssigkeitsspezifische Subsystem 200 zu trennen. Eins oder mehrere der Kohlenwasserstoffprodukte können der Produktbehandlungseinheit 26' zugeführt werden, um Verunreinigungen aus dem oder den Kohlenwasserstoffprodukten zu entfernen. In einer Ausführungsform kann HCl getrennt und als eine HCl-reiche C₃--Fraktion an das ionenflüssigkeitsspezifische Subsystem 200 rückgeführt werden.
In einer Ausführungsform kann wenigstens eine Komponente einer existierenden HF-Alkylierungseinheit wenigstens vorübergehend zur Verwendung im Ionenflüssigkeitsalkylierungssystem 100 beibehalten werden. Zu solchen beibehaltenen Komponenten können beispielsweise eine oder mehrere der Beschickungsbehandlungseinheit 12', der Kohlenwasserstoffspeiseleitung 13', der Fraktionierungseinheit 24' und der Produktbehandlungseinheit 26' gehören. In einer weiteren Ausführungsform können eine oder mehrere Komponenten, ausgewählt aus der Beschickungsbehandlungseinheit 12', der Kohlenwasserstoffspeiseleitung 13', der Fraktionierungseinheit 24' und der Produktbehandlungseinheit 26', de novo bereitgestellt werden, z. B. speziell zur Montage des Ionenflüssigkeitsalkylierungssystems 100.
In einer weiteren Ausführungsform können eine oder mehrere Komponenten des Ionenflüssigkeitsalkylierungssystems 100, ausgewählt aus der Beschickungsbehandlungseinheit 12', der Kohlenwasserstoffspeiseleitung 13', der Fraktionierungseinheit 24' und der Produktbehandlungseinheit 26', eine angepasste, nachgerüstete oder modifizierte Einheit oder Komponente einer früheren HF-Alkylierungseinheit umfassen. Als ein nicht einschränkendes Beispiel kann eine übliche Fraktionierungseinheit 24 modifiziert werden, um eine modifizierte Fraktionierungseinheit 24' bereitzustellen, die zum Trennen einer HCl-reichen C_3--Fraktion von der Kohlenwasserstoffphase konfiguriert ist. Das Ionenflüssigkeitsalkylierungssystem 100 kann bei einer HF/IL-Umwandlung dazu konfiguriert oder angepasst werden, die HCl-reiche C_3--Fraktion an den Ionenflüssigkeitsalkylierungsreaktor 220 zurückzuführen.
3 zeigt in schematischer Weise ein ionenflüssigkeitsspezifisches Subsystem für ein Ionenflüssigkeitsalkylierungssystem gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Das ionenflüssigkeitsspezifische Subsystem 200 kann eine Ionenflüssigkeit/Kohlenwasserstoff-Einspritzeinheit 210, einen Ionenflüssigkeitsalkylierungsreaktor 220, eine Ionenflüssigkeit/Kohlenwasserstoff-Trenneinheit 230, eine Ionenflüssigkeitskatalysator-Regenerierungseinheit 240 und eine Ionenflüssigkeitskatalysatorspeiseleitung 252 umfassen.
Wenigstens eine Kohlenwasserstoffbeschickung kann dem Ionenflüssigkeitsalkylierungsreaktor 220 über die Kohlenwasserstoffspeiseleitung 13' und die Ionenflüssigkeit/Kohlenwasserstoff-Einspritzeinheit 210 zugeführt werden. Gleichzeitig kann Ionenflüssigkeitskatalysator über die Ionenflüssigkeitsspeiseleitung 252 und die Ionenflüssigkeit/Kohlenwasserstoff-Einspritzeinheit 210 dem Ionenflüssigkeitsalkylierungsreaktor 220 zugeführt werden. Die Ionenflüssigkeit/-Kohlenwasserstoff-Einspritzeinheit 210 kann mit dem Ionenflüssigkeitsalkylierungsreaktor 220 verbunden sein und in Fluidverbindung stehen, um ein Gemisch aus Ionenflüssigkeit und Kohlenwasserstoff in den Ionenflüssigkeitsalkylierungsreaktor 220 einzuspritzen. In einer Ausführungsform kann die Ionenflüssigkeit/Kohlenwasserstoff-Einspritzeinheit 210 einstückig mit dem Ionenflüssigkeitsalkylierungsreaktor 220 ausgebildet, darin angeordnet oder eine Komponente desselben sein.
Die Ionenflüssigkeit/Kohlenwasserstoff-Einspritzeinheit 210 kann wenigstens eine Düse (nicht dargestellt) aufweisen. Düsen zum Einbringen von Ionenflüssigkeitskatalysator und Kohlenwasserstoffbeschickungen sind in den gemeinschaftlich getätigten US-Patentanmeldungen Nr. 20090166257, 20090171133 und 20090171134 sowie in der US-Patentanmeldung Nr. 12/780452, eingereicht am 14. Mai 2010, offenbart, deren Offenbarung jeweils durch Querverweis in ihrer Gesamtheit in den vorliegenden Gegenstand mit einbezogen wird.
Der Ionenflüssigkeitsalkylierungsreaktor 220 kann für ionenflüssigkeitskatalysierte Alkylierungsreaktionen konfiguriert sein. Das Gemisch im Ionenflüssigkeitsalkylierungsreaktor 220 kann eine Ionenflüssigkeitsphase und eine Kohlenwasserstoffphase umfassen. Das Gemisch im Ionenflüssigkeitsalkylierungsreaktor 22 kann eine Reaktionsemulsion umfassen. Die Emulsion eine homogen dispergierte Ionenflüssigkeitsphase in einer kontinuierlichen Kohlenwasserstoffphase umfassen.
4 zeigt in schematischer Weise eine Ionenflüssigkeit/Kohlenwasserstoff-Trenneinheit für ein Ionenflüssigkeitsalkylierungssystem gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Ionenflüssigkeit/Kohlenwasserstoff-Trenneinheit 230 kann einen primären Trennbehälter 232 und einen Ionenflüssigkeitsabscheider 234 aufweisen.
Weiterhin Bezug nehmend auf 3 und 4 kann die Ionenflüssigkeit/-Kohlenwasserstoff-Trenneinheit 230 über den primären Trennbehälter 232 mit dem Ionenflüssigkeitsalkylierungsreaktor 220 verbunden sein. Der primäre Trennbehälter 232 kann dazu konfiguriert sein, Alkylierungsreaktorausfluss vom Ionenflüssigkeitsalkylierungsreaktor 220 aufzunehmen und den Alkylierungsreaktorausfluss in eine Kohlenwasserstoffphase und eine Ionenflüssigkeitsphase zu trennen. In einer Ausführungsform kann der primäre Trennbehälter 232 den HF-Klärkasten von einer HF-Alkylierungseinheit umfassen, die einer HF/IL-Umwandlung unterzogen wird oder wurde.
Wenigstens ein erster Teil der Ionenflüssigkeitsphase vom primären Trennbehälter 232 kann an den Ionenflüssigkeitsalkylierungsreaktor 220 zurückgeführt werden. Ein zweiter Teil der Ionenflüssigkeitsphase von der Ionenflüssigkeit/Kohlenwasserstoff-Trenneinheit 230 kann der Ionenflüssigkeitskatalysator-Regenerierungseinheit 240 zur Regenerierung des Ionenflüssigkeitskatalysators zugeführt werden, und regenerierter Ionenflüssigkeitskatalysator kann an den Ionenflüssigkeitsalkylierungsreaktor 220 zurückgeführt werden.
Der Ionenflüssigkeitsabscheider 234 kann mit dem primären Trennbehälter 232 verbunden sein und in Fluidkommunikation stehen, um wenigstens einen Teil der Kohlenwasserstoffphase vom primären Trennbehälter 232 aufzunehmen. Der Ionenflüssigkeitsabscheider 234 kann dazu konfiguriert sein, mitgeführte Ionenflüssigkeit von der Kohlenwasserstoffphase zu trennen. Die mitgeführte Ionenflüssigkeit kann vom Ionenflüssigkeitsabscheider 234 an den Ionenflüssigkeitsalkylierungsreaktor 220 zurückgeführt werden.
In einer Ausführungsform kann der Ionenflüssigkeitsabscheider 234 mehrere Stufen oder Module von Abscheidungsmaterial umfassen, und die Stufen können in Reihe und/oder parallel angeordnet sein. Das Abscheidungsmaterial kann derart ausgewählt werden, dass es eine höhere Affinität für die Ionenflüssigkeitsphase als für die Kohlenwasserstoffphase aufweist, und das Abscheidungsmaterial kann von der Ionenflüssigkeitsphase vollständig benetzbar sein. Die Trennung einer Emulsion aus Ionenflüssigkeit und Kohlenwasserstoff mit einem Abscheider ist in der gemeinschaftlich getätigten US-Patentanmeldung Nr. 20100130800 offenbart, deren Offenbarung durch Querverweis in ihrer Gesamtheit in den vorliegenden Gegenstand mit einbezogen wird.
Es gibt zahlreiche Abwandlungen der vorliegenden Erfindung, die im Lichte der vorliegenden Lehren möglich sind. Es versteht sich daher, dass innerhalb des Umfangs der folgenden Ansprüche die Erfindung anders ausgeführt werden kann als hier spezifisch beschrieben oder beispielhaft dargestellt wurde.

Claims

Verfahren zum Umwandeln einer HF-Alkylierungseinheit in ein Ionenflüssigkeitsalkylierungssystem, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: a) Bereitstellen eines ionenflüssigkeitsspezifischen Subsystems, das einen Ionenflüssigkeitsalkylierungsreaktor umfasst; und b) Verbinden von wenigstens einer Komponente des ionenflüssigkeitsspezifischen Subsystems mit wenigstens einer Komponente der HF-Alkylierungseinheit.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das ionenflüssigkeitsspezifische Subsystem ferner eine Ionenflüssigkeit/Kohlenwasserstoff-Einspritzeinheit umfasst, die in Fluidverbindung mit dem Ionenflüssigkeitsalkylierungsreaktor steht, und wobei das Verfahren ferner Folgendes umfasst: c) Verbinden der Ionenflüssigkeit/Kohlenwasserstoff-Einspritzeinheit mit wenigstens einer Kohlenwasserstoffspeiseleitung, wobei der Ionenflüssigkeitsalkylierungsreaktor und die Ionenflüssigkeit/Kohlenwasserstoff-Einspritzeinheit gemeinsam dazu konfiguriert sind, ein Gemisch zu bilden, das eine Ionenflüssigkeitsphase und eine Kohlenwasserstoffphase umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die HF-Alkylierungseinheit einen HF-Klärkasten und eine Fraktionierungseinheit aufweist, die dem HF-Klärkasten nachgeschaltet angeordnet ist, wobei das ionenflüssigkeitsspezifische Subsystem ferner einen primären Trennbehälter umfasst und wobei das Verfahren ferner Folgendes umfasst: d) Abtrennen des HF-Klärkastens von der Fraktionierungseinheit; e) Verbinden des Ionenflüssigkeitsalkylierungsreaktors mit dem primären Trennbehälter, um einen Alkylierungsreaktorausfluss vom Ionenflüssigkeitsalkylierungsreaktor dem primären Trennbehälter zuzuführen, wobei der primäre Trennbehälter dazu konfiguriert ist, den Alkylierungsreaktorausfluss in eine Kohlenwasserstoffphase und eine Ionenflüssigkeitsphase zu trennen.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei das ionenflüssigkeitsspezifische Subsystem ferner einen Ionenflüssigkeitsabscheider umfasst, und wobei das Verfahren ferner Folgendes umfasst: f) Verbinden des primären Trennbehälters mit dem Ionenflüssigkeitsabscheider, um die Kohlenwasserstoffphase vom primären Trennbehälter dem Ionenflüssigkeitsabscheider zuzuführen; und g) Verbinden des Ionenflüssigkeitsabscheiders mit der Fraktionierungseinheit, um die Kohlenwasserstoffphase vom Ionenflüssigkeitsabscheider der Fraktionierungseinheit zuzuführen.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die HF-Alkylierungseinheit einen HF-Klärkasten aufweist und das ionenflüssigkeitsspezifische Subsystem ferner einen Ionenflüssigkeitsabscheider umfasst, wobei das Verfahren ferner Folgendes umfasst: h) Verbinden des Ionenflüssigkeitsalkylierungsreaktors mit dem HF-Klärkasten, um einen Alkylierungsreaktorausfluss vom Ionenflüssigkeitsalkylierungsreaktor dem HF-Klärkasten zuzuführen, wobei der HF-Klärkasten dazu konfiguriert ist, den Alkylierungsreaktorausfluss in eine Kohlenwasserstoffphase und eine Ionenflüssigkeitsphase zu trennen; und i) Verbinden des HF-Klärkastens mit dem Ionenflüssigkeitsabscheider, um die Kohlenwasserstoffphase vom HF-Klärkasten dem Ionenflüssigkeitsabscheider zuzuführen.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die HF-Alkylierungseinheit eine Fraktionierungseinheit aufweist, und wobei das Verfahren ferner Folgendes umfasst: j) Modifizieren der Fraktionierungseinheit, um eine modifizierte Fraktionierungseinheit bereitzustellen, derart, dass die modifizierte Fraktionierungseinheit dazu konfiguriert wird, eine HCl-reiche C3--Fraktion von der Kohlenwasserstoffphase zu trennen.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend: k) Ersetzen wenigstens einer Komponente der HF-Alkylierungseinheit durch eine Komponente, die eine Ni/Cr-Legierung oder eine Ni/Cu-Legierung umfasst.
Verfahren zum Umwandeln einer HF-Alkylierungseinheit in ein Ionenflüssigkeitsalkylierungssystem, wobei die HF-Alkylierungseinheit eine Fraktionierungseinheit aufweist, und wobei das Verfahren Folgendes umfasst: a) Bereitstellen eines Ionenflüssigkeitsalkylierungsreaktors und eines Ionenflüssigkeitsabscheiders; b) Verbinden des Ionenflüssigkeitsalkylierungsreaktors mit wenigstens einer Kohlenwasserstoffspeiseleitung, um dem Ionenflüssigkeitsalkylierungsreaktor wenigstens eine Kohlenwasserstoffbeschickung zuzuführen; und c) Verbinden des Ionenflüssigkeitsabscheiders mit der Fraktionierungseinheit.
Verfahren nach Anspruch 8, ferner umfassend d) Bereitstellen einer Ionenflüssigkeit/Kohlenwasserstoff-Einspritzeinheit, wobei Schritt b) Verbinden des Ionenflüssigkeitsalkylierungsreaktors mit der wenigstens einen Kohlenwasserstoffspeiseleitung über die Ionenflüssigkeit/Kohlenwasserstoff-Einspritzeinheit umfasst.
Verfahren nach Anspruch 9, ferner umfassend e) Verbinden der Ionenflüssigkeit/Kohlenwasserstoff-Einspritzeinheit mit einer Ionenflüssigkeitsspeiseleitung, wobei die Ionenflüssigkeit/Kohlenwasserstoff-Einspritzeinheit dazu konfiguriert wird, einen Ionenflüssigkeitskatalysator und wenigstens eine Kohlenwasserstoffbeschickung in den Ionenflüssigkeitsalkylierungsreaktor einzuspritzen.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei der Ionenflüssigkeitsalkylierungsreaktor und die Ionenflüssigkeit/Kohlenwasserstoff-Einspritzeinheit gemeinsam zum Bilden eines Gemischs konfiguriert werden, das eine dispergierte Ionenflüssigkeitsphase und eine kontinuierliche Kohlenwasserstoffphase umfasst.
Verfahren nach Anspruch 8, ferner umfassend: f) Bereitstellen eines primären Trennbehälters; und g) Verbinden des primären Trennbehälters mit dem Ionenflüssigkeitsabscheider.
Verfahren nach Anspruch 12, ferner umfassend h) Verbinden des primären Trennbehälters mit dem Ionenflüssigkeitsalkylierungsreaktor, wobei der primäre Trennbehälter in Fluidverbindung mit dem Ionenflüssigkeitsalkylierungsreaktor steht, um einen Alkylierungsreaktorausfluss vom Ionenflüssigkeitsalkylierungsreaktor dem primären Trennbehälter zuzuführen, und der primäre Trennbehälter dazu konfiguriert wird, den Alkylierungsreaktorausfluss in die Kohlenwasserstoffphase und die Ionenflüssigkeitsphase zu trennen.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei die HF-Alkylierungseinheit einen HF-Reaktor und einen HF-Klärkasten aufweist, der HF-Reaktor nachgeschaltet und der Fraktionierungseinheit vorgeschaltet angeordnet ist, und wobei das Verfahren ferner Folgendes umfasst: i) Abtrennen des HF-Reaktors von der wenigstens einen Kohlenwasserstoffspeiseleitung; und j) Abtrennen des HF-Klärkastens von der Fraktionierungseinheit.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei die HF-Alkylierungseinheit einen HF-Reaktor und einen HF-Klärkasten aufweist, der dem HF-Reaktor nachgeschaltet und der Fraktionierungseinheit vorgeschaltet angeordnet ist, und wobei das Verfahren ferner Folgendes umfasst: k) Abtrennen des HF-Klärkastens vom HF-Reaktor; l) Verbinden des HF-Klärkastens mit dem Ionenflüssigkeitsalkylierungsreaktor, wobei der HF-Klärkasten in Fluidverbindung mit dem Ionenflüssigkeitsalkylierungsreaktor steht, um einen Alkylierungsreaktorausfluss vom Ionenflüssigkeitsalkylierungsreaktor dem HF-Klärkasten zuzuführen, und der HF-Klärkasten dazu konfiguriert wird, den Alkylierungsreaktorausfluss in die Kohlenwasserstoffphase und die Ionenflüssigkeitsphase zu trennen; und m) Verbinden des HF-Klärkastens mit dem Ionenflüssigkeitsabscheider.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei ein Alkylierungsreaktorausfluss vom Ionenflüssigkeitsalkylierungsreaktor eine Kohlenwasserstoffphase umfasst, und wobei das Verfahren ferner Folgendes umfasst: n) Modifizieren der Fraktionierungseinheit, um eine modifizierte Fraktionierungseinheit bereitzustellen, derart, dass die modifizierte Fraktionierungseinheit dazu konfiguriert wird, eine HCl-reiche C3--Fraktion von der Kohlenwasserstoffphase zu trennen, wobei das Ionenflüssigkeitsalkylierungssystem dazu konfiguriert wird, die HCl-reiche C3--Fraktion an den Ionenflüssigkeitsalkylierungsreaktor zurückzuführen.
Verfahren zum Umwandeln einer HF-Alkylierungseinheit in ein Ionenflüssigkeitsalkylierungssystem, wobei die HF-Alkylierungseinheit eine Fraktionierungseinheit aufweist, und wobei das Verfahren Folgendes umfasst: a) Bereitstellen eines Ionenflüssigkeitsalkylierungsreaktors, der für Ionenflüssigkeitsalkylierungsreaktorreaktionen konfiguriert wird, wobei der Ionenflüssigkeitsalkylierungsreaktor eine Ionenflüssigkeit/Kohlenwasserstoff-Einspritzeinheit aufweist, die in Fluidverbindung damit steht; b) Verbinden wenigstens einer Kohlenwasserstoffspeiseleitung mit der Ionenflüssigkeit/Kohlenwasserstoff-Einspritzeinheit, um die wenigstens eine Kohlenwasserstoffbeschickung dem Ionenflüssigkeitsalkylierungsreaktor zuzuführen; c) Bereitstellen einer Ionenflüssigkeit/Kohlenwasserstoff-Trenneinheit; d) Verbinden der Ionenflüssigkeit/Kohlenwasserstoff-Trenneinheit mit dem Ionenflüssigkeitsalkylierungsreaktor, wobei die Ionenflüssigkeit/Kohlenwasserstoff-Trenneinheit dazu konfiguriert wird, einen Alkylierungsreaktorausfluss des Ionenflüssigkeitsalkylierungsreaktors in eine Ionenflüssigkeitsphase, die einen Ionenflüssigkeitskatalysator umfasst, und eine Kohlenwasserstoffphase zu trennen, die ein Alkylat umfasst; und e) Verbinden der Ionenflüssigkeit/Kohlenwasserstoff-Trenneinheit mit der Fraktionierungseinheit, um wenigstens einen Teil der Kohlenwasserstoffphase der Fraktionierungseinheit zuzuführen.
Verfahren nach Anspruch 17, ferner umfassend: f) Bereitstellen einer Ionenflüssigkeitskatalysator-Regenerierungseinheit, wobei das Ionenflüssigkeitsalkylierungssystem dazu konfiguriert wird, regenerierten Ionenflüssigkeitskatalysator von der Ionenflüssigkeitskatalysator-Regenerierungseinheit an den Ionenflüssigkeitsalkylierungsreaktor zurückzuführen.
Verfahren nach Anspruch 17, ferner umfassend: g) Modifizieren der Fraktionierungseinheit, um eine modifizierte Fraktionierungseinheit bereitzustellen, derart, dass die modifizierte Fraktionierungseinheit dazu konfiguriert wird, eine HCl-reiche C3--Fraktion von der Kohlenwasserstoffphase zu trennen, wobei das Ionenflüssigkeitsalkylierungssystem dazu konfiguriert wird, die HCl-reiche C3--Fraktion an den Ionenflüssigkeitsalkylierungsreaktor zurückzuführen.
Verfahren nach Anspruch 17, wobei die Ionenflüssigkeit/Kohlenwasserstoff-Trenneinheit einen primären Trennbehälter und einen Ionenflüssigkeitsabscheider umfasst, der in Fluidverbindung mit dem primären Trennbehälter steht, und wobei Schritt d) Verbinden des primären Trennbehälters mit dem Ionenflüssigkeitsalkylierungsreaktor umfasst, und Schritt e) Verbinden des Ionenflüssigkeitsabscheiders mit der Fraktionierungseinheit umfasst.
Verfahren nach Anspruch 20, wobei die HF-Alkylierungseinheit ferner einen HF-Klärkasten aufweist, und der primäre Trennbehälter den HF-Klärkasten umfasst.
Ionenflüssigkeitsalkylierungssystem, das von einer existierenden HF-Einheit mit einer Fraktionierungseinheit abgeleitet ist, wobei das Ionenflüssigkeitsalkylierungssystem Folgendes umfasst: einen Ionenflüssigkeitsalkylierungsreaktor, der für ionenflüssigkeitskatalysierte Alkylierungsreaktionen konfiguriert ist; eine Ionenflüssigkeit/Kohlenwasserstoff-Trenneinheit, die in Fluidverbindung mit dem Ionenflüssigkeitsalkylierungsreaktor steht, wobei die Ionenflüssigkeit/Kohlenwasserstoff-Trenneinheit dazu konfiguriert ist, einen Alkylierungsreaktorausfluss des Ionenflüssigkeitsalkylierungsreaktors in eine Ionenflüssigkeitsphase und eine Kohlenwasserstoffphase zu trennen; und die Fraktionierungseinheit, wobei die Fraktionierungseinheit in Fluidverbindung mit der Ionenflüssigkeit/Kohlenwasserstoff-Trenneinheit steht.
Ionenflüssigkeitsalkylierungssystem nach Anspruch 22, ferner umfassend eine Ionenflüssigkeit/Kohlenwasserstoff-Einspritzeinheit, die mit dem Ionenflüssigkeitsalkylierungsreaktor in Fluidverbindung steht, um ein Gemisch aus Ionenflüssigkeit und Kohlenwasserstoff in den Ionenflüssigkeitsalkylierungsreaktor einzuspritzen.
Ionenflüssigkeitsalkylierungssystem nach Anspruch 23, wobei die Ionenflüssigkeit/Kohlenwasserstoff-Einspritzeinheit wenigstens teilweise innerhalb des Ionenflüssigkeitsalkylierungsreaktors angeordnet ist, und der Ionenflüssigkeitsalkylierungsreaktor und die Ionenflüssigkeit/Kohlenwasserstoff-Einspritzeinheit gemeinsam zum Bilden eines homogenen Gemischs im Ionenflüssigkeitsalkylierungsreaktor konfiguriert sind, das eine dispergierte Ionenflüssigkeitsphase und eine kontinuierliche Kohlenwasserstoffphase umfasst.
Ionenflüssigkeitsalkylierungssystem nach Anspruch 22, wobei die Ionenflüssigkeit/Kohlenwasserstoff-Trenneinheit einen primären Trennbehälter und einen Ionenflüssigkeitsabscheider umfasst, der in Fluidverbindung mit dem primären Trennbehälter steht, um wenigstens einen Teil der Kohlenwasserstoffphase vom primären Trennbehälter aufzunehmen; und der Ionenflüssigkeitsabscheider dazu konfiguriert ist, mitgeführte Ionenflüssigkeit von der Kohlenwasserstoffphase zu trennen.
Ionenflüssigkeitsalkylierungssystem nach Anspruch 25, wobei die Fraktionierungseinheit in Fluidverbindung mit dem Ionenflüssigkeitsabscheider steht, um die Kohlenwasserstoffphase vom Ionenflüssigkeitsabscheider aufzunehmen, und die Fraktionierungseinheit dazu konfiguriert ist, wenigstens ein Kohlenwasserstoffprodukt von der Kohlenwasserstoffphase zu trennen.
Ionenflüssigkeitsalkylierungssystem nach Anspruch 22, wobei die Fraktionierungseinheit modifiziert ist, um eine modifizierte Fraktionierungseinheit bereitzustellen, derart, dass die modifizierte Fraktionierungseinheit dazu konfiguriert ist, eine HCl-reiche C3--Fraktion von der Kohlenwasserstoffphase zu trennen, und das Ionenflüssigkeitsalkylierungssystem dazu konfiguriert ist, die HCl-reiche C3--Fraktion dem Ionenflüssigkeitsalkylierungsreaktor zurückzuführen.