DE112012003790T5

DE112012003790T5 - Integrierte Butanisomerisierungs- und Ionenflüssigkeitskatalysierte Alkylierungsverfahren

Info

Publication number: DE112012003790T5
Application number: DE112012003790.1T
Authority: DE
Inventors: Hye Kyung Cho Timken
Original assignee: Chevron USA Inc
Current assignee: Chevron USA Inc
Priority date: 2011-09-12
Filing date: 2012-03-29
Publication date: 2014-07-31
Also published as: US8728301B2; CA2848073C; GB2508535B; CA2848073A1; US20130062253A1; GB2508535A; GB201402707D0; CN103781747B; CN103781747A; MY163317A; BR112014005426A2; WO2013039566A1; AU2012309138A1; KR101677069B1; AU2012309138B2; SG11201400584PA; KR20140070567A; BR112014005426B1

Abstract

Integrierte Isomerisierungs- und ionenflüssigkeitskatalysierte Alkylierungsverfahren können das Integrieren von Ionenflüssigkeitsalkylierung und n-Butanisomerisierung unter Verwendung einer gemeinsamen Destilliereinheit zum Trennen einer n-Butan enthaltenden Fraktion von mindestens einer von einer Alkylierungskohlenwasserstoffphase aus einem Ionenflüssigkeitsalkylierungsreaktor und einem Isomerisierungskohlenwasserstoffstrom aus einer Isomerisierungseinheit umfassen. Die n-Butan enthaltende Fraktion kann Isomerisierung eingehen, um einen Isomerisierungsreaktorausfluss bereitzustellen, der den Isomerisierungskohlenwasserstoffstrom umfasst. Eine isobutanhaltige Fraktion, die von mindestens einer der Alkylierungskohlenwasserstoffphase und dem Isomerisierungskohlenwasserstoffstrom getrennt wurde, kann aus der Destilliereinheit zu dem Ionenflüssigkeitsalkylierungsreaktor rückgeführt werden.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft integrierte Butanisomerisierungs- und ionenflüssigkeitskatalysierte Alkylierungsverfahren.
HINTERGRUND
Konventionelle Paraffin-Olefin-Alkylierungsanlagen können zusammen mit einer konventionellen n-Butanisomerisierungsanlage verwendet werden, um zusätzliches Einsatzmaterial (Isoparaffin) für die Alkylierungsanlage zu liefern. Konventionelle n-Butanisomerisierungsverfahren verwenden AlCl₃-Katalysator oder einen Pt-Aluminiumoxidkatalysator plus HCl. Da der Isomerisierungskatalysator feuchtigkeitsempfindlich ist, erfordern konventionelle n-Butanisomerisierungsverfahren umfangreiches Trocknen des Einsatzmaterials.
Als Katalysator in konventionellen Alkylierungsverfahren für die Produktion von Benzin mit hoher Oktanzahl, Destillat und Schmierbasisöl wird Fluorwasserstoffsäure (HF) verwendet. Die Gefahren von HF, z. B. im Zusammenhang mit der Flüchtigkeit von HF, sind gut dokumentiert. Die Verwendung von Additiven, um die Flüchtigkeit von HF zu reduzieren, ist teuer und führt nicht dazu, dass die Notwendigkeit großer HF-Mengen in der Anlage wegfällt. Bemühungen zur Entwicklung sicherer alternativer Katalysatoren ergaben beträchtliche Herausforderungen. Die Umwandlung von HF-Alkylierungseinheiten, um Schwefelsäure (H₂SO₄) als Katalysator zu verwenden, erfordert signifikante zusätzliche Investitions- und Betriebskosten und bringt gleichzeitig die Gefahren im Umgang mit hochkorrosiver konzentrierter H₂SO₄ mit sich. Feste Alkylierungskatalysatoren haben sich aufgrund von raschem Fouling und rascher Deaktivierung als schwierig in der kommerziellen Anwendung erwiesen.
Der Bedarf an alternativen katalytischen Systemen, um konventionelle HF- und H₂SO₄-Katalysatoren in Alkylierungsverfahren zu ersetzen, führte zu Forschungen von verschiedenen Gruppen in akademischen und industriellen Instituten. Bislang wird kein alternativer Katalysator zur Durchführung derartiger Verfahren kommerziell angewendet.
In letzter Zeit gab es ein großes 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 Oligomere mit Isoparaffinen zur Erzeugung von alkylierten Olefinoligomeren.
1A zeigt schematisch eine konventionelle n-Butanisomerisierungsanlage 10 des Standes der Technik. Die konventionelle n-Butanisomerisierungsanlage 10 schließt einen Einsatzmaterialtrockner 12, einen Isomerisierungsreaktor 14, eine Gas/Flüssig-Trenneinheit 16, eine Destilliereinheit 18 und eine Alkalibehandlungseinheit (KOH oder NaOH) 20 ein. Getrocknetes n-Butan oder ein gemischter Butanstrom, der eine signifikante Menge an n-Butan enthält, wird gemeinsam mit getrocknetem H2 in Isomerisierungsreaktor 14 eingespeist. H2 und HCl werden über Gas/Flüssig-Trenneinheit 16 aus dem Reaktorausfluss entfernt. Der resultierende Kohlenwasserstoffausfluss (isomerisierte Butanmischung) wird zur Destilliereinheit 18 geschickt, um n-Butan von dem Isobutanprodukt zu trennen. Der Isobutanstrom wird in Alkalibehandlungseinheit 20 behandelt, um Restchlorid in dem Isobutanproduktstrom zu entfernen, bevor er an eine konventionelle HF- oder H₂SO₄-Alkylierungsanlage (siehe z. B. 1B und 1C) geschickt wird.
1B zeigt schematisch eine konventionelle HF-Alkylierungsanlage 30 in Bezug auf eine konventionelle Butanisomerisierungsanlage des Standes der Technik. HF-Alkylierungsanlage 30 kann eine Einsatzmaterialbehandlungseinheit 32, einen HF-Alkylierungsreaktor 34, eine HF-Absetzeinheit 36, einen HF-Wärmetauscher 38, eine HF-Regenerierungseinheit 40, eine Fraktioniereinheit 42 und eine Produktbehandlungseinheit 44 einschließen. Ein olefinhaltiger Strom wird zusammen mit einem isobutanhaltigen Strom aus einer konventionellen Butanisomerisierungsanlage (siehe z. B. 1A) in HF-Reaktor 34 eingespeist. Der Ausfluss aus HF-Reaktor 34 wird über HF-Absetzeinheit 36 in eine Kohlenwasserstoffphase und eine HF-Phase getrennt. Die HF-Phase wird über HF-Wärmetauscher 38 in HF-Reaktor 34 rückgeführt. Die Kohlenwasserstoffphase wird über Fraktioniereinheit 42 fraktioniert, und eine oder mehrere Fraktionen werden über Produktbehandlungseinheit 44 behandelt, um ein oder mehrere Produkte bereitzustellen.
1C zeigt schematisch eine konventionelle H₂SO₄-Alkylierungsanlage 30' in Bezug auf eine konventionelle Butanisomerisierungsanlage, ebenfalls gemäß dem Stand der Technik. H₂SO₄-Alkylierungsanlage 30' kann einen H₂SO₄-Alkylierungsreaktor 34', eine Säureabsetzeinheit 36', ein Säurewaschgefäß 24, ein Alkaliwasserwaschgefäß 26, eine Kühleinheit 28, eine Fraktioniereinheit 42' und eine Produktbehandlungseinheit 44' einschließen. Ein olefinhaltiger Strom wird zusammen mit einem isobutanhaltigen Strom aus einer konventionellen Butanisomerisierungsanlage in H₂SO₄-Reaktor 34' eingespeist (siehe z. B. 1A). Der Ausfluss aus H₂SO₄-Reaktor 34' wird über Säureabsetzeinheit 36' in eine Kohlenwasserstoffphase und eine Säurephase getrennt. Ein Teil der Säurephase wird in H₂SO₄-Reaktor 34' rückgeführt. Ein weiterer Teil der Säurephase kann zur Säureregenerierung entfernt werden. Fraktioniereinheit 42' fraktioniert die Kohlenwasserstoffphase, um ein oder mehrere Produkte zur Behandlung durch Produktbehandlungseinheit 44' bereitzustellen.
In der Technik sind konventionelle Verfahren sowohl zur n-Butanisomerisierung als auch zur HF/H₂SO₄-katalysierten Alkylierung gut bekannt.
US-Patent Nr. 7,439,410 an Rice et al. offenbart ein integriertes Isomerisierungs-Alkylierungsverfahren, das eine gemeinsame Destillierzone nutzt, wobei der Isomerisierungsreaktionszonenausfluss entweder direkt oder über einen Chloridbehandler an einen Depropanierer übergeben wird. In einer alternativen Ausführungsform von US 7,439,410 wird der Isomerisierungsreaktionszonenausfluss gekühlt und durchläuft dann eine Gas-Flüssigphasentrennung, bevor die Flüssigphase über den Chloridbehandler an den Depropanierer übergeben wird. Die Reaktanten können während der Behandlung gemäß US 7,439,410 in der Dampf-, Flüssig- oder gemischten Flüssig-Dampf-Phase vorliegen, wenn sie mit den Katalysatorteilchen kontaktiert werden.
Es besteht ein Bedarf an effizienten, integrierten ionenflüssigkeitskatalysierten Alkylierungs-Butanisomerisierungsverfahren.
KURZDARSTELLUNG
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein integriertes Ionenflüssigkeitsalkylierungs- und n-Butanisomerisierungsverfahren bereitgestellt, umfassend das Kontaktieren mindestens eines Isoparaffins und mindestens eines Olefins mit einem Ionenflüssigkeitskatalysator in einer Ionenflüssigkeitsalkylierungszone unter Ionenflüssigkeitsalkylierungsbedingungen; das Trennen einer Alkylierungskohlenwasserstoffphase von einem Alkylierungsreaktorausfluss aus der Ionenflüssigkeitsalkylierungszone; das Fraktionieren über eine Destilliereinheit eines internen Kohlenwasserstoffeinsatzmaterials, um eine n-Butan enthaltende Fraktion bereitzustellen, wobei das interne Kohlenwasserstoffeinsatzmaterial die Alkylierungskohlenwasserstoffphase umfasst; das Isomerisieren mindestens eines Teils des n-Butans in der n-butanhaltigen Fraktion, um Isobutan bereitzustellen, und das Rückführen des Isobutans in die Ionenflüssigkeitsalkylierungszone.
In einer anderen Ausführungsform wird ein integriertes Ionenflüssigkeitsalkylierungs-Butanisomerisierungsverfahren bereitgestellt, umfassend das Kontaktieren mindestens eines Isoparaffins und mindestens eines Olefins mit einem Ionenflüssigkeitskatalysator in einer Ionenflüssigkeitsalkylierungszone unter Ionenflüssigkeitsalkylierungsbedingungen; das Trennen einer Alkylierungskohlenwasserstoffphase von einem Alkylierungsreaktorausfluss der Ionenflüssigkeitsalkylierungszone; das Fraktionieren über eine Destilliereinheit eines internen Kohlenwasserstoffeinsatzmaterials, um eine n-Butan enthaltende Fraktion bereitzustellen, wobei das interne Kohlenwasserstoffeinsatzmaterial die Alkylierungskohlenwasserstoffphase umfasst; das Kontaktieren der n-Butan enthaltenden Fraktion in einer Isomerisierungszone unter Butanisomerisierungsbedingungen mit einem Isomerisierungskatalysator; das Trennen eines Isomerisierungsreaktorausflusses aus der Isomerisierungszone in eine Gasphase und einen Isomerisierungskohlenwasserstoffstrom, wobei der Isomerisierungskohlenwasserstoffstrom Isobutan umfasst, und das interne Kohlenwasserstoffeinsatzmaterial ferner den Isomerisierungskohlenwasserstoffstrom umfasst; das Fraktionieren über die Destilliereinheit des internen Kohlenwasserstoffeinsatzmaterials, um ferner eine isobutanhaltige Fraktion bereitzustellen, und das Rückführen der isobutanhaltigen Fraktion in die Ionenflüssigkeitsalkylierungszone.
In einer weiteren Ausführungsform wird ein integriertes Ionenflüssigkeitsalkylierungs- und n-Butanisomerisierungsverfahren bereitgestellt, umfassend das Kontaktieren mindestens eines Isoparaffins und mindestens eines Olefins mit einem Ionenflüssigkeitskatalysator in einer Ionenflüssigkeitsalkylierungszone unter Ionenflüssigkeitsalkylierungsbedingungen; das Trennen einer Alkylierungskohlenwasserstoffphase von einem Alkylierungsreaktorausfluss der Ionenflüssigkeitsalkylierungszone; das Fraktionieren über eine Destilliereinheit eines internen Kohlenwasserstoffeinsatzmaterials, um eine n-Butan enthaltende Fraktion bereitzustellen, wobei das interne Kohlenwasserstoffeinsatzmaterial die Alkylierungskohlenwasserstoffphase und einen Isomerisierungskohlenwasserstoffstrom umfasst; das Kontaktieren der n-Butan enthaltenden Fraktion in einem Isomerisierungsreaktor unter Butanisomerisierungsbedingungen mit einem Isomerisierungskatalysator, um einen Isomerisierungsreaktorausfluss bereitzustellen, der den Isomerisierungskohlenwasserstoffstrom umfasst; das Trennen des Isomerisierungskohlenwasserstoffstroms von dem Isomerisierungsreaktorausfluss; das Rückführen des Isomerisierungskohlenwasserstoffstroms in die Destilliereinheit; das Trennen über die Destilliereinheit einer isobutanhaltigen Fraktion von dem internen Kohlenwasserstoffeinsatzmaterial und das Rückführen der isobutanhaltigen Fraktion in die Ionenflüssigkeitsalkylierungszone.
Wie hier verwendet, bedeuten die Begriffe „umfassend” und „umfasst” die Einbeziehung der genannten Elemente oder Stufen, die nach diesen Begriffen aufgeführt sind, aber ohne notwendigerweise andere ungenannte Elemente oder Stufen auszuschließen.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1A ist eine Zeichnung einer konventionellen n-Butanisomerisierungsanlage in Bezug auf eine konventionelle HF- oder H₂SO₄-Alkylierungsanlage gemäß dem Stand der Technik;
1B zeigt schematisch eine konventionelle HF-Alkylierungsanlage in Bezug auf eine konventionelle n-Butanisomerisierungsanlage gemäß dem Stand der Technik; und
1C zeigt schematisch eine konventionelle H₂SO₄-Alkylierungsanlage in Bezug auf eine konventionelle n-Butanisomerisierungsanlage gemäß dem Stand der Technik.
2 zeigt schematisch ein System und ein Schema für ein integriertes Ionenflüssigkeitsalkylierungs- und n-Butanisomerisierungsverfahren gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
3 zeigt schematisch ein System und ein Schema für ein integriertes Ionenflüssigkeitsalkylierungs- und n-Butanisomerisierungsverfahren gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Ionenflüssigkeitskatalysatoren können für eine Palette von Kohlenwasserstoffumwandlungsreaktionen brauchbar sein, einschließlich Alkylierungsreaktionen zur Produktion von Alkylatbenzinmischkomponenten, Destillat, Schmierstoffen und dergleichen. In einer Ausführungsform liefert die vorliegende Erfindung Verfahren, die mit Ionenflüssigkeit katalysierte Isoparaffin-Olefin-Alkylierung in n-Butanisomerisierung integrieren.
Die Anmelder haben gefunden, dass durch Integration der n-Butanisomerisierung in ionenflüssigkeitskatalysierte Alkylierung das n-Butanisomerisierungsverfahren und/oder das Alkylierungsverfahren oder die Kombination dieser beiden Verfahren signifikant vereinfacht werden kann/können, während wesentliche Vorteile bereitgestellt werden. Integrierte Verfahren für ionenflüssigkeitskatalysierte Alkylierung-Butanisomerisierung können beispielsweise, wie hier offenbart, nicht nur die Effizienz der Alkylierung steigern, sondern auch die Investitionsausgaben und Betriebskosten senken.
Neben dem Vermeiden der konventionellen H₂SO₄- und HF-Katalysatoren bieten integrierte ionenflüssigkeitskatalysierte Alkylierungs-Butanisomerisierungsverfahren zahlreiche weitere Vorteile gegenüber Verfahren des Standes der Technik zur Alkylierung und n-Butanisomerisierung. Zu diesem Vorteilen können gehören:

(1) Einsatzmaterialtrocknung kann in dem integrierten Ionenflüssigkeitsalkylierung-Butanisomerisierungsverfahren kombiniert und vereinfacht werden. Die Einsatzmaterialien für den Ionenflüssigkeitsalkylierungsreaktor können in ionenflüssigkeitskatalysierter Alkylierung gründlich getrocknet werden, so dass der n-Butanstrom von der Destilliereinheit zu dem Isomerisierungsreaktor in dem integrierten Verfahren möglicherweise nicht weiter getrocknet werden muss. Der Einsatzmaterialtrockner zum Trocknen des n-Butaneinsatzmaterials zu dem Isomerisierungsreaktor (in Verfahren des Standes der Technik) kann somit wegfallen.
(2) Die Gesamtanzahl der Destillierkolonnen, die für konventionelle Alkylierungs- und n-Butanisomerisierungsverfahren verwendet werden, kann reduziert werden, indem ionenflüssigkeitskatalysierte Alkylierung und n-Butanisomerisierung integriert werden. In integrierten Ionenflüssigkeitsalkylierungs-Butanisomerisierungsverfahren kann das Kohlenwasserstoffprodukt aus der n-Butanisomerisierungsanlage en masse zusammen mit der Kohlenwasserstoffphase aus dem Ionenflüssigkeitsalkylierungsreaktor zu den gemeinsamen Destillierkolonnen geschickt werden. Indem die Destillation von Kohlenwasserstoffprodukten aus den Ionenflüssigkeitsalkylierungs- und n-Butanisomerisierungsreaktionen kombiniert wird, kann bzw. können eine oder mehrere kostspielige Destillierkolonnen wegfallen.
(3) Eine dedizierte Chloridzugabeeinheit, die verwendet wird, um in Verfahren des Standes der Technik dem Isomerisierungsreaktor frisches organisches Chlorid (z. B. CCl₄ oder CHCl₃) zuzuführen, kann eliminiert oder weggelassen werden. In der ionenflüssigkeitskatalysierten Alkylierung kann eine HCl-haltige Fraktion, die von dem Alkylierungsreaktorausfluss abgeleitet wird, in den Isomerisierungsreaktor eingespeist werden, statt organisches Chlorideinsatzmaterial zuzugeben.
(4) Die Alkalibehandlungsstufe zur Chloridentfernung aus dem Isobutanprodukt in der Isomerisierung des Standes der Technik kann in dem integrierten Ionenflüssigkeitsalkylierungs-Butanisomerisierungsverfahren wegfallen, da der Ionenflüssigkeitsalkylierungsreaktor den HCl-haltigen Isobutanstrom aus der Destilliereinheit leicht so, wie er ist, annehmen kann. Dieser Wegfall der Isobutanproduktbehandlungsstufe vereinfacht das integrierte Ionenflüssigkeitsalkylierungs-Isomerisierungsverfahren noch weiter.

Indem die n-Butanisomerisierung in die ionenflüssigkeitskatalysierte Alkylierung gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung integriert wird, wird ein wesentlich vereinfachtes und kostengünstigeres, jedoch effizienteres Alkylierungsverfahren bereitgestellt.
Einsatzmaterialien für ionenflüssigkeitskatalysierte Alkylierung
In einer Ausführungsform können Einsatzmaterialien für integrierte ionenflüssigkeitskatalysierte Alkylierungs- und n-Butanisomerisierungsverfahren verschiedene Kohlenwasserstoffströme einer Erdölraffinerie, einer Gas-zu Flüssigkeit-Konversionsanlage, einer Kohle-zu-Flüssigkeit-Konversionsanlage oder in Naphtha-Crackern, Mitteldestillat-Crackern oder Wachs-Crackern, einschließlich FCC-Abgas, leichtes FCC-Naphtha, Koker-Abgas, Koker-Naphtha, Hydrocracker-Naphtha und dergleichen umfassen.
Beispiele für olefinhaltige Ströme umfassen FCC-Abgas, Koker-Abgas, Abgas aus Olefinmetatheseeinheiten, Abgas aus Polyolefinbenzineinheiten, Abgas aus Methanol-zu-Olefineinheiten, leichtes FCC-Naphtha, leichtes Koker-Naphtha, Kondensat aus Fischer-Tropsch-Einheiten und Cracker-Naphtha. Einige olefinhaltige Ströme können zwei oder mehr Olefine ausgewählt aus Ethylen, Propylen, Butylenen, Pentenen und bis zu C10-Olefinen enthalten, d. h. ein olefinhaltiger Strom, der als Einsatzmaterial zu dem Alkylierungsreaktor während eines integrierten ionenflüssigkeitskatalysierten Isomerisierungsverfahrens verwendet wird, kann mindestens ein C2-C10-Olefin umfassen. Derartige olefinhaltige Ströme sind beispielsweise weiter in US-Patent Nr. 7,572,943 beschrieben, dessen Offenbarung hier durch Bezugnahme in seiner Gesamtheit aufgenommen wird.
Beispiele für isoparaffinhaltige Ströme umfassen, ohne darauf beschränkt zu sein, FCC-Naphtha, Hydrocracker-Naphtha, Koker-Naphtha, Kondensat aus Fischer-Tropsch-Einheiten und Cracker-Naphtha. Derartige Ströme können mindestens ein C4-C10-Isoparaffin umfassen. Solche Ströme können in einer Ausführungsform eine Mischung aus zwei oder mehr Isoparaffinen umfassen. In einer untergeordneten Ausführungsform kann ein Isoparaffineinsatzmaterial für ein integriertes ionenflüssigkeitskatalysiertes Verfahren Isobutan, welches beispielsweise aus einer Hydrocrack-Einheit erhalten oder gekauft werden kann, umfassen.
In einer Ausführungsform können Olefine und Isoparaffine, die dem ionenflüssigkeitskatalysierten Alkylierungsreaktor zugeführt werden, an ionenflüssigkeitskatalysierten Isoparaffin-Olefin-Alkylierungsreaktionen teilnehmen. In einer anderen Ausführungsform können Olefine in dem Einsatzmaterial/den Einsatzmaterialien 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. Ionenflüssigkeitskatalysierte Olefinoligomerisierung und Olefin-Isoparaffin-Alkylierung werden zum Beispiel in den gemeinsam übertragenen US-Patenten Nrn. 7,572,943 und 7,576,252 offenbart, deren Offenbarungen hier durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit aufgenommen werden.
Ionenflüssigkeitskatalysatoren
Ionenflüssigkeiten sind im Allgemeinen organische Salze mit Schmelzpunkten unter 100°C 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 gemeinsam übertragenen US-Patenten Nrn. 7,531,707 , 7,569,740 und 7,732,654 offenbart, deren Offenbarung jeweils durch Bezugnahme hier in ihrer Gesamtheit aufgenommen 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. Anionen schließen BF4-, PF6-, Halogenaluminate wie Al2Cl7- und Al2Br7-, [(CF3SO2)2N]-, Alkylsulfate (RSO3-), Carboxylate (RCO2-) ein, sind jedoch nicht auf diese begrenzt. Ionenflüssigkeiten für Säurekatalyse können jene einschließen, die von Ammoniumhalogeniden und Lewissäuren abgeleitet sind, wie AlCl₃, TiCl4, SnCl4 und FeCl3. Chioraluminat-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 H, Methyl, Ethyl, Propyl, Butyl, Pentyl oder Hexyl ist, jeder von R₁ und R₂ H, Methyl, Ethyl, Propyl, Butyl, Pentyl oder Hexyl ist, wobei R₁ und R₂ gleich sein können oder nicht, und X ein Chloraluminat ist.
Nicht-einschränkende Beispiele für Chloraluminat-Ionenflüssigkeitskatalysatoren, die in Alkylierungsverfahren gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung verwendet werden können, schließen diejenigen ein, die 1-Butyl-4-methylpyridiniumchloraluminat, 1-Butyl-3-methylimidazoliumchloraluminat, 1-H-Pyridiniumchloraluminat, N-Butylpyridiniumchloraluminat und Mischungen davon umfassen.
Integrierte Butanisomerisierungs- und ionenflüssigkeitskatalysierte Alkylierungsverfahren
Ein integriertes Ionenflüssigkeitsalkylierungs- und n-Butanisomerisierungsverfahren gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nun in Bezug auf 2 und 3 beschrieben. 2 zeigt schematisch ein System und ein Schema für ein integriertes Ionenflüssigkeitsalkylierungs- und n-Butanisomerisierungsverfahren gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 3 zeigt schematisch ein System und ein Schema für ein integriertes Ionenflüssigkeitsalkylierungs- und n-Butanisomerisierungsverfahren gemäß einer anderen Ausführungsform.
In Bezug auf 2 kann ein Ionenflüssigkeitsalkylierungs-Isomerisierungssystem 100 eine Ionenflüssigkeitsalkylierungseinheit 200 und eine n-Butanisomerisierungseinheit 300 umfassen, die in die Ionenflüssigkeitsalkylierungseinheit 200 integriert ist. In einer Ausführungsform können integrierte Ionenflüssigkeitsalkylierungs-Isomerisierungsverfahren mit Ionenflüssigkeitskatalysator katalysierte Alkylierung und mit Pt- oder Pd-Aluminiumoxidkatalysator katalysierte n-Butanisomerisierung beinhalten. In einer Ausführungsform können Ionenflüssigkeitsalkylierungs- und Butanisomerisierungsverfahren beide die selbe Destilliereinheit nutzen (z. B. teilen).
In weiterer Bezugnahme auf 2 kann Ionenflüssigkeitsalkyliereinheit 200 einen Ionenflüssigkeitsalkylierungsreaktor 120, eine Ionenflüssigkeits/Kohlenwasserstoff-Trenneinheit 130, eine Destilliereinheit 140 und eine Ionenflüssigkeitskatalysatorregeneriereinheit 150 umfassen. Während der ionenflüssigkeitskatalysierten Alkylierung können ein Ionenflüssigkeitskatalysator und ein oder mehr Kohlenwasserstoffe in Ionenflüssigkeitsalkylierungsreaktor 120 eingebracht werden.
In einer Ausführungsform können die Kohlenwasserstoffströme, die dem Ionenflüssigkeitsalkylierungsreaktor 120 zugeführt werden, mindestens einen olefinhaltigen Strom und mindestens einen isoparaffinhaltigen Strom umfassen. Derartige olefinhaltige und isoparaffinhaltige Ströme können mit einer Einsatzmaterialbehandlungseinheit 110 (siehe z. B. 3) behandelt werden, und solche Ströme können von Einsatzmaterialbehandlungseinheit 110 dem Ionenflüssigkeitsalkylierungsreaktor 120 zugeführt werden. Einsatzmaterialien und Ionenflüssigkeitskatalysatoren, die für integrierte Ionenflüssigkeitsalkylierungs-Isomerisierungsverfahren geeignet sein können, sind beispielsweise wie oben beschrieben.
Ionenflüssigkeitskatalysierte Alkylierung kann das Kontaktieren von mindestens einem Isoparaffin und mindestens einem Olefin mit dem Ionenflüssigkeitskatalysator beinhalten, z. B. in dem Ionenflüssigkeitsalkylierungsreaktor 120 unter Ionenflüssigkeitsalkylierungsbedingungen. Ionenflüssigkeitsalkylierungsreaktor 120 kann hier auch als Ionenflüssigkeitsalkylierungszone bezeichnet werden. Beispielhafte Reaktionsbedingungen für Ionenflüssigkeitsalkylierung gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden anschließend beschrieben.
Butanisomerisierungseinheit 300 kann Destilliereinheit 140, einen Isomerisierungsreaktor 310 und eine Gas/Flüssig-Trenneinheit 320 umfassen. In einer Ausführungsform kann mindestens ein Teil (z. B. eine oder mehrere Destillierkolonnen) der Destilliereinheit 140 gemeinsam für Ionenflüssigkeitsalkylierungseinheit 200 und Butanisomerisierungseinheit 300 sein. Isomerisierungsreaktor 310 kann hier auch als Isomerisierungszone bezeichnet werden. In einer Ausführungsform kann die n-Butanisomerisierung unter Verwendung von System 100 das Kontaktieren einer n-Butan enthaltenden Fraktion mit einem Isomerisierungskatalysator in Isomerisierungsreaktor 310 unter Butanisomerisierungsbedingungen beinhalten, wobei mindestens ein Teil des n-Butans in der n-Butan enthaltenden Fraktion isomerisiert werden kann, um Isobutan bereitzustellen.
In einer Ausführungsform können die Ionenflüssigkeitsalkylierungsbedingungen die Anwesenheit von Chlorid einschließen. Als nicht-einschränkendes Beispiel kann dem Ionenflüssigkeitsalkylierungsreaktor 120 ein Cokatalysator, wie wasserfreies HCl, und/oder ein Katalysatorpromotor, wie ein Alkylchlorid, zugeführt werden. Ein solcher Cokatalysator und/oder Katalysatorpromotor kann/können Ionenflüssigkeitsalkylierungsreaktor 120 von einer externen Quelle zugeführt oder zugegeben werden, um den Chloridverlust durch das Verfahren auszugleichen. Mit „externer Quelle” ist eine Quelle gemeint, die von einem Strom verschieden ist, der aus einem integrierten Ionenflüssigkeitsalkylierungs-Butanisomerisierungsverfahren stammt oder in dieses rückgeführt wird.
Die Bedingungen für die n-Butanisomerisierung können auch die Anwesenheit von Chlorid einschließen. In einer Ausführungsform kann das Chlorid, das der Ionenflüssigkeitsalkylierungszone zugefügt wurde, von der Ionenflüssigkeitsalkylierungszone zu der Isomerisierungszone geleitet oder in diese eingespeist werden, z. B. über Destilliereinheit 140, um das zur n-Butanisomerisierung verwendete Chlorid bereitzustellen. Das in der Isomerisierungszone vorhandene Chlorid kann in einer Ausführungsform im Wesentlichen aus dem Chlorid bestehen, das der Ionenflüssigkeitsalkylierungszone zugefügt wurde.
Während integrierter Ionenflüssigkeits-Isomerisierungsverfahren gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann ein Alkylierungsreaktorausfluss des Ionenflüssigkeitsalkylierungsreaktors 120 der Ionenflüssigkeit/Kohlenwasserstoff-Trenneinheit 130 zugeführt werden, um eine Alkylierungskohlenwasserstoffphase von dem Alkylierungsreaktorausfluss zu trennen. In einer Ausführungsform kann eine Ionenflüssigkeitsphase auch von dem Alkylierungsreaktorausfluss getrennt werden, um in den Ionenflüssigkeitsalkylierungsreaktor 120 rückgeführt zu werden.
Integrierte Ionenflüssigkeitsalkylierungs-Isomerisierungsverfahren können ferner das Zuführen mindestens eines Kohlenwasserstoffstroms zu Destilliereinheit 140 beinhalten. Der mindestens eine der Destilliereinheit 140 zugeführte Kohlenwasserstoffstrom kann hier als internes Kohlenwasserstoffeinsatzmaterial bezeichnet werden (siehe z. B. 2). Das interne Kohlenwasserstoffeinsatzmaterial kann eine Mischung von Kohlenwasserstoffströmen umfassen, die aus dem integrierten Ionenflüssigkeitsalkylierungs-Isomerisierungsverfahren abgeleitet sind. Das interne Kohlenwasserstoffeinsatzmaterial kann in einer Ausführungsform mindestens einen Teil der Alkylierungskohlenwasserstoffphase aus der Ionenflüssigkeit/Kohlenwasserstoff-Trenneinheit 130 umfassen. Das interne Kohlenwasserstoffeinsatzmaterial kann fraktioniert werden, z. B. über die Destilliereinheit 140, um die n-Butan enthaltende Fraktion, eine C3-Fraktion und mindestens ein Alkylatprodukt bereitzustellen.
Die n-Butan enthaltende Fraktion kann von Destilliereinheit 140 in Isomerisierungsreaktor 310 eingespeist werden. Integrierte Ionenflüssigkeitsalkylierungs-Isomerisierungsverfahren können das Isomerisieren des n-Butans in der n-Butan enthaltenden Fraktion beinhalten, um Isobutan bereitzustellen. Derartige n-Butanisomerisierung kann das Kontaktieren der n-Butan enthaltenden Fraktion mit einem Isomerisierungskatalysator in Isomerisierungsreaktor 310 unter Bedingungen beinhalten, die geeignet sind, um das n-Butan in Isobutan zu isomerisieren. Solche Bedingungen können hier als Butanisomerisierungsbedingungen bezeichnet werden. Ein Isomerisierungskatalysator zur Verwendung in Ausführungsformen von integrierten Ionenflüssigkeitsalkylierungs-Isomerisierungsverfahren kann beispielsweise einen Pt-Aluminiumoxidkatalysator, einen Pd-Aluminiumoxidkatalysator oder einen Pt/Pd-Aluminiumoxidkatalysator oder Kombinationen davon umfassen. Diese Edelmetallkatalysatoren können typischerweise mit wasserfreiem Chlorid behandelt werden, z. B. zur Steigerung ihrer katalytischen Aktivität.
Ein Isomerisierungsreaktorausfluss aus Isomerisierungsreaktor 310 kann z. B. durch Gas/Flüssig-Trenneinheit 320 getrennt werden, um eine Gasphase und einen Isomerisierungskohlenwasserstoffstrom bereitzustellen. Die Gasphase oder gasförmige Fraktion kann molekularen Wasserstoff und HCl umfassen. Der molekulare Wasserstoff und HCl können in einer Ausführungsform von Gas/Flüssig-Trenneinheit 320 in Isomerisierungsreaktor 310 rückgeführt werden.
Der Isomerisierungskohlenwasserstoffstrom kann in einer Ausführungsform zusammen mit der Alkylierungskohlenwasserstoffphase in Destilliereinheit 140 eingespeist werden, um das interne Kohlenwasserstoffeinsatzmaterial für Destilliereinheit 140 zu bilden. Das interne Kohlenwasserstoffeinsatzmaterial, das in Destilliereinheit 140 eingespeist wird, kann beispielsweise die Alkylierungskohlenwasserstoffphase und den Isomerisierungskohlenwasserstoffstrom umfassen. Der Isomerisierungskohlenwasserstoffstrom kann Isobutan, eine geringe Menge C5+-Kohlenwasserstoffe und nicht-umgesetztes n-Butan umfassen. Der Isomerisierungskohlenwasserstoffstrom kann in einer Ausführungsform vorwiegend Isobutan umfassen.
Das interne Kohlenwasserstoffeinsatzmaterial kann über Destilliereinheit 140 fraktioniert werden, um ferner eine isobutanhaltige Fraktion bereitzustellen, und die isobutanhaltige Fraktion kann von Destilliereinheit 140 in Ionenflüssigkeitsalkylierungsreaktor 120 zurückgeführt werden, um weiteren Isobutanreaktanten zur Teilnahme an ionenflüssigkeitskatalysierten Isoparaffin-Olefinalkylierungsreaktionen bereitzustellen.
Die Alkylierungskohlenwasserstoffphase des Ionenflüssigkeitsalkylierungsreaktorausflusses kann Alkylat umfassen. Die Alkylierungskohlenwasserstoffphase kann in Destilliereinheit 140 eingespeist werden, z. B. als Komponente des internen Kohlenwasserstoffeinsatzmaterials (siehe beispielsweise 2). Die Alkylierungskohlenwasserstoffphase kann über Destillationseinheit 140 fraktioniert werden, um mindestens ein Alkylatprodukt bereitzustellen. Das mindestens eine Alkylatprodukt kann beispielsweise Alkylatbenzin, Dieselkraftstoff, Kerosin, Basisöl oder Kombinationen davon umfassen.
Eine HCl-haltige Fraktion kann von dem internen Kohlenwasserstoffeinsatzmaterial getrennt oder gewonnen werden, z. B. über Destilliereinheit 140, um in den Ionenflüssigkeitsalkylierungsreaktor 120 und/oder Isomerisierungsreaktor 310 zurückgeführt zu werden. In einer Ausführungsform kann mindestens ein Teil der HCl-haltigen Fraktion in mindestens einen von dem Ionenflüssigkeitsalkylierungsreaktor 120 und dem Isomerisierungsreaktor 310 rückgeführt werden. In einer anderen Ausführungsform kann mindestens ein erster Teil der HCl-haltigen Fraktion in Ionenflüssigkeitsalkylierungsreaktor 120 rückgeführt werden, und ein zweiter Teil der HCl-haltigen Fraktion kann in Isomerisierungsreaktor 310 rückgeführt werden. In einer Ausführungsform kann die HCl-haltige Fraktion eine HCl-reiche C3--Fraktion umfassen.
Destilliereinheit 140 kann eine Vielzahl von Destillierkolonnen umfassen. In der Ausführungsform von 3 kann die Destilliereinheit als nicht-einschränkendes Beispiel einen Deisobutanierer 142 und einen Depropanierer 144 umfassen. In einer Ausführungsform kann ein internes Kohlenwasserstoffeinsatzmaterial, das die Alkylierungskohlenwasserstoffphase aus Ionenflüssigkeitsalkylierungsreaktor 120 und den Isomerisierungskohlenwasserstoffstrom aus Gas/Flüssig-Trenneinheit 320 umfasst, in Deisobutanierer 142 eingespeist werden. (Gas/Flüssig-Trenneinheit 320 und Isomerisierungsreaktor 310 (siehe z. B. 2) sind der Deutlichkeit halber in 3 nicht gezeigt.)
Unter weiterer Bezugnahme auf 3 kann das interne Kohlenwasserstoffeinsatzmaterial über Deisobutanierer 142 fraktioniert werden, um die n-Butan enthaltende Fraktion und eine C4--Fraktion bereitzustellen. Die n-Butan enthaltende Fraktion kann von Deisobutanierer 142 in die Isomerisierungszone oder den Isomerisierungsreaktor 310 eingespeist werden, und der Isomerisierungsreaktorausfluss von Isomerisierungsreaktor 310 kann z. B. durch Gas/Flüssig-Trenneinheit 320 getrennt werden, um einen Isomerisierungskohlenwasserstrom bereitzustellen, der im Wesentlichen wie oben beschrieben ist.
Die C4--Fraktion aus Deisobutanierer 142 kann in Depropanierer 144 eingespeist werden.
Die C4--Fraktion kann über Depropanierer 144 fraktioniert werden, um eine isobutanhaltige Fraktion, ein Propanprodukt und eine HCl enthaltende C3--Fraktion bereitzustellen. Mindestens ein Teil der HCl-haltigen Fraktion kann in Ionenflüssigkeitsalkylierungsreaktor 120 rückgeführt werden, z. B. im Wesentlichen wie hier bereits beschrieben. Ein anderer Teil der HCl-haltigen Fraktion kann zu Isomerisierungsreaktor 310 geschickt werden, um das im Verfahren verloren gegangene Chlorid auszugleichen. Die isobutanhaltige Fraktion kann von Depropanierer 144 zu Ionenflüssigkeitsalkylierungsreaktor 120 rückgeführt werden.
Die isobutanhaltige Fraktion kann in einer Ausführungsform Chlorid in einer Konzentration im Bereich von 10 ppm bis 10.000 ppm umfassen. Diese Chloridniveaus können im Allgemeinen für Einsatzmaterialien zu Ionenflüssigkeitsalkylierungsreaktor 120 geeignet oder akzeptabel sein, um ionenflüssigkeitskatalysierte Alkylierungsreaktionen durchzuführen. Die isobutanhaltige Fraktion kann demnach ohne Chloridentfernungsstufe von Depropanierer 144 zu der Ionenflüssigkeitsalkylierungszone rückgeführt werden.
In alternativen Konfigurationen (nicht gezeigt) kann Destilliereinheit 140 Destillierkolonnen umfassen, die anders als in 3 gezeigt konfiguriert sind. Destillierkolonnenkonfigurationen können beispielsweise je nach Produktvolumenanforderungen oder vorhandener Raffineriedestillationskapazität variieren.
In einer Ausführungsform können die Ionenflüssigkeit und Kohlenwasserstoffe, die in Ionenflüssigkeitsalkylierungsreaktor 120 eingebracht werden, eine Ionenflüssigkeit/Kohlenwasserstoff-Mischung umfassen. Der Ionenflüssigkeitskatalysator kann in einer Ausführungsform eine Chloraluminat-Ionenflüssigkeit umfassen, wie eine Verbindung der obigen allgemeinen Formeln A und B. Der/die in Ionenflüssigkeitsalkylierungsreaktor 120 eingespeiste(n) Kohlenwasserstoffstrom bzw. -ströme kann bzw. können durch Einsatzmaterialbehandlungseinheit 110 behandelt werden. Die behandelten Kohlenwasserstoffströme können in einer Ausführungsform mindestens ein C4-C10-Isoparaffin und mindestens ein C2-C10-Olefin umfassen. Die Behandlung des Kohlenwasserstoffstroms bzw. der Kohlenwasserstoffströme über Einsatzmaterialbehandlungseinheit 110 kann Trocknen des Einsatzmaterials und Entfernung von Dienen, Stickstoff und Schwefel sowie die Hydroisomerisierung von Olefinen in Olefineinsatzmaterialien einschließen.
In einer Ausführungsform kann mindestens ein Teil der Ionenflüssigkeitsphase aus Ionenflüssigkeit/Kohlenwasserstoff-Trenneinheit 130 in Ionenflüssigkeitsalkylierungsreaktor 120 rückgeführt werden. Der Ionenflüssigkeitskatalysator kann bei fortlaufendem Betrieb des Systems 100 mindestens teilweise deaktiviert werden. Um die katalytische Aktivität der Ionenflüssigkeit aufrechtzuerhalten, kann mindestens ein Teil der Ionenflüssigkeitsphase von der Ionenflüssigkeit/Kohlenwasserstoff-Trenneinheit 130 zur Regeneration des Ionenflüssigkeitskatalysators in die Ionenflüssigkeitskatalysatorregeneriereinheit 150 eingespeist werden. Danach kann der regenerierte Ionenflüssigkeitskatalysator in den Ionenflüssigkeitsalkylierungsreaktor 120 rückgeführt werden. Die Regenerierung von Ionenflüssigkeitskatalysatoren ist beispielsweise in den gemeinsam übertragenen US-Patenten Nrn. 7,674,739 , 7,955,999 und 7,956,002 offenbart, deren Offenbarung jeweils durch Bezugnahme hier in ihrer Gesamtheit aufgenommen wird.
Reaktionsbedingungen für integrierte Ionenflüssigkeitsalkylierung-Butanisomerisierungsverfahren
Die Reaktionstemperaturen für die Ionenflüssigkeitsalkylierung können allgemein im Bereich von etwa –40°C bis +250°C (–40°F bis +482°F), typischerweise von etwa –20°C bis +100°C (–4°F bis +212°F) und oft von etwa +4°C bis +60°C (+40°F bis +140°F) liegen. Der Druck in dem Ionenflüssigkeitsalkylierungsreaktor kann im Bereich von atmosphärischem Druck bis etwa 8000 kPa reichen. Der Druck in dem Ionenflüssigkeitsalkylierungsreaktor reicht in der Regel aus, um die Reaktanten in der flüssigen Phase zu halten.
Die Verweilzeit von Reaktanten in dem Ionenflüssigkeitsalkylierungsreaktor kann im Allgemeinen im Bereich von wenigen Sekunden bis Stunden und üblicherweise von etwa 0,5 Min bis 60 Min liegen. Ein in den Ionenflüssigkeitsalkylierungsreaktor eingebrachter Kohlenwasserstoffstrom kann ein Molverhältnis von Isoparaffin:Olefin haben, das allgemein im Bereich von etwa 1–100, typischerweise von etwa 2–50 und oft von etwa 2–20 liegt.
Das Volumen des Ionenflüssigkeitskatalysators in dem Ionenflüssigkeitsalkylierungsreaktor kann allgemein im Bereich von etwa 1 bis 70 Vol.-% und üblicherweise etwa 4 bis 50 Vol.-% liegen. Die Bedingungen in dem Ionenflüssigkeitsalkylierungsreaktor können angepasst werden, um die Verfahrensleistung für einen bestimmten Prozess oder angestrebte(s) Produkt(e) zu optimieren.
Reaktionsbedingungen für n-Butanisomerisierung können allgemein eine Temperatur im Bereich von etwa 50°C bis 200°C (122°F bis 392°F), einen Druck im Bereich von atmosphärischem Druck bis etwa 16.000 kPa, ein LHSV des n-Butaneinsatzmaterials pro Volumen des Isomerisierungskatalysators im Bereich von 1 bis etwa 10 h–1 und ein Einsatzmaterialmolverhältnis von Wasserstoff zu n-Butan im Bereich von 10 bis etwa 1.000 einschließen.
Im Lichte der hier beschrieben Lehren sind zahlreiche Variationen der vorliegenden Erfindung möglich. Es sei daher darauf hingewiesen, dass die Erfindung innerhalb des Umfangs der folgenden Ansprüche anders als hier speziell beschrieben oder veranschaulicht ausgeführt werden kann.

Claims

Verfahren für eine integrierte Ionenflüssigkeitsalkylierung und n-Butanisomerisierung, umfassend: a) Kontaktieren in einer Ionenflüssigkeitsalkylierungszone mindestens eines Isoparaffins und mindestens eines Olefins mit einem Ionenflüssigkeitskatalysator unter Ionenflüssigkeitsalkylierungsbedingungen; b) Abtrennen einer Alkylierungskohlenwasserstoffphase von einem Alkylierungsreaktorausstrom der Ionenflüssigkeitsalkylierungszone; c) Fraktionieren über eine Destilliereinheit eines internen Kohlenwasserstoffeinsatzmaterials, so dass man eine n-Butan-haltige Fraktion erhält, wobei das interne Kohlenwasserstoffeinsatzmaterial die Alkylierungskohlenwasserstoffphase umfasst; d) Isomerisieren mindestens eines Teils des n-Butans in der n-Butan-haltigen Fraktion, wobei man Isobutan erhält; und e) Rückführen des Isobutans in die Ionenflüssigkeitsalkylierungszone.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei Stufe d) das Kontaktieren der n-Butan-haltigen Fraktion in einer Isomerisierungszone unter Butanisomerisierungsbedingungen mit einem Isomerisierungskatalysator umfasst, um einen Isomerisierungsreaktorausfluss bereitzustellen, und das Verfahren weiterhin umfasst: f) Trennen eines Isomerisierungskohlenwasserstoffstroms von dem Isomerisierungsreaktorausfluss, wobei das interne Kohlenwasserstoffeinsatzmaterial ferner den Isomerisierungskohlenwasserstoffstrom umfasst.
Verfahren nach Anspruch 2, ferner umfassend g) Fraktionieren über die Destilliereinheit des internen Kohlenwasserstoffeinsatzmaterials, um ferner eine isobutanhaltige Fraktion bereitzustellen, wobei Stufe e) das Rückführen der isobutanhaltigen Fraktion in die Ionenflüssigkeitsalkylierungszone umfasst.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei die Destilliereinheit einen Deisobutanierer aufweist und das Verfahren ferner umfasst: h) Einspeisen des internen Kohlenwasserstoffeinsatzmaterials in den Deisobutanierer, wobei Stufe c) das Fraktionieren über den Deisobutanierer des internen Kohlenwasserstoffeinsatzmaterials umfasst, um die n-Butan enthaltende Fraktion bereitzustellen; und i) Einspeisen der n-Butan enthaltenden Fraktion von dem Deisobutanierer in die Isomerisierungszone.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei die Destilliereinheit ferner einen Depropanierer umfasst und das Verfahren ferner umfasst: j) Fraktionieren über den Deisobutanierer des internen Kohlenwasserstoffeinsatzmaterials, um ferner eine C4--Fraktion bereitzustellen; und k) Einspeisen der C4--Fraktion in den Depropanierer, wobei Stufe g) das Fraktionieren über den Depropanierer der C4--Fraktion umfasst, um die isobutanhaltige Fraktion bereitzustellen.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend: l) Abtrennen einer HCl-haltigen Fraktion von dem internen Kohlenwasserstoffeinsatzmaterial; und m) Rückführen mindestens eines Teils der HCl-haltigen Fraktion in die Ionenflüssigkeitsalkylierungszone.
Verfahren nach Anspruch 2, ferner umfassend: n) Trennen einer HCl-haltigen Fraktion von dem internen Kohlenwasserstoffeinsatzmaterial; und o) Rückführen mindestens eines Teils der HCl-haltigen Fraktion in die Isomerisierungszone.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das mindestens eine Isoparaffin mindestens ein C4-C10-Isoparaffin umfasst, das mindestens eine Olefin mindestens ein C2-C10-Olefin umfasst, und die Ionenflüssigkeitsalkylierungsbedingungen eine Reaktionstemperatur im Bereich von etwa –20°C bis 100°C, einen Reaktordruck im Bereich von atmosphärischem Druck bis 8000 kPa und ein Isoparaffin:Olefin-Molverhältnis im Bereich von etwa 2–50 umfassen.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Ionenflüssigkeitskatalysator mindestens eine Verbindung aus den allgemeinen Formeln A und B umfasst:
worin ist: R gleich H, Methyl, Ethyl, Propyl, Butyl, Pentyl oder Hexyl ist; R₁ und R₂ jeweils gleich H, Methyl, Ethyl, Propyl, Butyl, Pentyl oder Hexyl, wobei R₁ und R₂ gleich sind oder nicht, und X gleich Chloraluminat.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Alkylierungskohlenwasserstoffphase mindestens ein Alkylatprodukt umfasst, und das Verfahren ferner umfasst: p) Trennen über die Destilliereinheit des mindestens einen Alkylatprodukts, wobei das mindestens eine Alkylatprodukt aus der Gruppe bestehend aus Alkylatbenzin, Dieselkraftstoff, Kerosin, Basisöl und Kombinationen davon ausgewählt ist.
Verfahren für eine Integrierte Ionenflüssigkeitsalkylierung und Butanisomerisierung, umfassend: a) Kontaktieren in einer Ionenflüssigkeitsalkylierungszone mindestens eines Isoparaffins und mindestens eines Olefins mit einem Ionenflüssigkeitskatalysator unter Ionenflüssigkeitsalkylierungsbedingungen; b) Trennen einer Alkylierungskohlenwasserstoffphase von einem Alkylierungsreaktorausfluss der Ionenflüssigkeitsalkylierungszone; c) Fraktionieren über eine Destilliereinheit eines internen Kohlenwasserstoffeinsatzmaterials, so dass man eine n-Butan-haltige Fraktion erhält, wobei das interne Kohlenwasserstoffeinsatzmaterial die Alkylierungskohlenwasserstoffphase umfasst; d) Kontaktieren der n-Butan-haltigen Fraktion in einer Isomerisierungszone unter Butanisomerisierungsbedingungen mit einem Isomerisierungskatalysator; e) Trennen eines Isomerisierungskohlenwasserstoffstroms aus einem Isomerisierungsreaktorausfluss der Isomerisierungszone, wobei der Isomerisierungskohlenwasserstoffstrom Isobutan umfasst und das interne Kohlenwasserstoffeinsatzmaterial ferner den Isomerisierungskohlenwasserstoffstrom umfasst; f) Fraktionieren über der Destilliereinheit des internen Kohlenwasserstoffeinsatzmaterials, wobei man ferner eine isobutanhaltige Fraktion bereitstellt; und g) Rückführen der isobutanhaltigen Fraktion in die Ionenflüssigkeitsalkylierungszone.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei die Destilliereinheit einen Deisobutanierer und einen Depropanierer umfasst, Stufe c) das Fraktionieren über den Deisobutanierer des internen Kohlenwasserstoffeinsatzmaterials umfasst, um die n-Butan enthaltende Fraktion bereitzustellen, und Stufe f) umfasst: h) Fraktionieren über den Deisobutanierer des internen Kohlenwasserstoffeinsatzmaterials, um eine C4--Fraktion bereitzustellen; und i) Fraktionieren über den Depropanierer der C4--Fraktion, um die isobutanhaltige Fraktion bereitzustellen.
Verfahren nach Anspruch 12, ferner umfassend: j) Trennen über den Depropanierer einer HCl-haltigen Fraktion von der C4--Fraktion; und k) Rückführen der HCl-haltigen Fraktion von dem Depropanierer zu mindestens einer von der Ionenflüssigkeitsalkylierungszone und der Isomerisierungszone.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei die Butanisomerisierungsbedingungen die Anwesenheit von Chlorid einschließen, das Chlorid der Ionenflüssigkeitsalkylierungszone zugefügt wird und das Chlorid von der Ionenflüssigkeitsalkylierungszone über die Destilliereinheit in die Isomerisierungszone eingespeist wird.
Verfahren nach Anspruch 11, ferner umfassend: l) Trennen einer Gasphase von dem Isomerisierungsreaktorausfluss, wobei die Gasphase molekularen Wasserstoff und HCl umfasst; und m) Rückführen des molekularen Wasserstoffs und HCl in die Isomerisierungszone.
Integriertes Ionenflüssigkeitsalkylierungs- und n-Butanisomerisierungsverfahren, umfassend: a) Kontaktieren des mindestens einen Isoparaffins und des mindestens einen Olefins mit einem Ionenflüssigkeitskatalysator in einer Ionenflüssigkeitsalkylierungszone unter Ionenflüssigkeitsalkylierungsbedingungen; b) Trennen einer Alkylierungskohlenwasserstoffphase von einem Alkylierungsreaktorausfluss der Ionenflüssigkeitsalkylierungszone; c) Fraktionieren über eine Destilliereinheit eines internen Kohlenwasserstoffeinsatzmaterials, um eine n-Butan enthaltende Fraktion bereitzustellen, wobei das interne Kohlenwasserstoffeinsatzmaterial die Alkylierungskohlenwasserstoffphase und einen Isomerisierungskohlenwasserstoffstrom umfasst; d) Kontaktieren der n-Butan enthaltenden Fraktion in einer Isomerisierungszone unter Butanisomerisierungsbedingungen mit einem Isomerisierungskatalysator, um einen Isomerisierungsreaktorausfluss bereitzustellen, der den Isomerisierungskohlenwasserstoffstrom umfasst; e) Trennen des Isomerisierungskohlenwasserstoffstroms von dem Isomerisierungsreaktorausfluss; f) Rückführen des Isomerisierungskohlenwasserstoffstroms in die Destilliereinheit; g) Trennen über die Destilliereinheit einer isobutanhaltigen Fraktion von dem internen Kohlenwasserstoffeinsatzmaterial; und h) Rückführen der isobutanhaltigen Fraktion in die Ionenflüssigkeitsalkylierungszone.
Verfahren nach Anspruch 16, wobei die Destilliereinheit einen Deisobutanierer umfasst, Stufe f) das Rückführen des Isomerisierungskohlenwasserstoffstroms in den Deisobutanierer umfasst, und der Isomerisierungskohlenwasserstoffstrom vorwiegend Isobutan umfasst.
Verfahren nach Anspruch 16, wobei die Destilliereinheit einen Deisobutanierer umfasst und das Verfahren ferner umfasst: i) Einspeisen des internen Kohlenwasserstoffeinsatzmaterials in den Deisobutanierer; und j) Einspeisen der n-Butan enthaltenden Fraktion von dem Deisobutanierer in die Isomerisierungszone.
Verfahren nach Anspruch 16, wobei die Destilliereinheit einen Deisobutanierer und einen Depropanierer umfasst und Stufe g) umfasst: k) Fraktionieren über den Deisobutanierer des internen Kohlenwasserstoffeinsatzmaterials, um eine C4--Fraktion bereitzustellen; und l) Fraktionieren über den Depropanierer der C4--Fraktion, um die isobutanhaltige Fraktion bereitzustellen.
Verfahren nach Anspruch 16, wobei die Destilliereinheit einen Depropanierer aufweist und das Verfahren zudem umfasst: m) Trennen über den Depropanierer einer HCl-haltigen Fraktion von mindestens einer der Alkylierungskohlenwasserstoffphase und dem Isomerisierungskohlenwasserstoffstrom, wobei die HCl enthaltende Fraktion eine HCl-reiche C3--Fraktion umfasst; und n) Rückführen der HCl-haltigen Fraktion zu mindestens einer von der Ionenflüssigkeitsalkylierungszone und der Isomerisierungszone.