DE19544544A1 - Katalysator und seine Verwendung zur aliphatischen Alkylierung - Google Patents

Katalysator und seine Verwendung zur aliphatischen Alkylierung

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Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Katalysator, der im wesentlichen aus Schwefelsäure und aus der Verbindung HB(HSO₄)₄ besteht, und seine Verwendung zur katalytischen Alkylierung von Isoparaffin (Isobutan und/oder Isopentan) in Gegenwart wenigstens eines Olefins, das 3 bis 6 Kohlen­ stoffatome pro Molekül umfaßt.
Um die Verbrennungsmotoren und Vergaser-Ottomotoren, und insbesondere die Motoren mit erhöhtem Verdichtungs­ verhältnis zu versorgen, ist es von besonderem Interesse, Treib- bzw. Kraftstoffe mit hohen Oktanzahlen einzusetzen, d. h. welche im wesentlichen aus stark verzweigten paraffi­ nischen Kohlenwasserstoffen bestehen. Die Alkylierung von Isoparaffin (Isobutan und/oder Isopentan) durch wenigstens ein Olefin, welches 3 bis 6 Kohlenstoffatome pro Molekül umfaßt, gestattet es, solche Produkte zu erhalten. Diese Reaktion erfordert den Einsatz von sehr sauren Kataly­ satoren, mit dem Zweck, insbesondere die unerwünschten Neben- bzw. Sekundärreaktionen zu vermindern, wie die Abspaltreaktionen von Wasserstoff von Olefin und die Polymerisationsreaktionen, welche weniger verzweigte Kohlenwasserstoffe mit niedriger Oktanzahl und unge­ sättigte Kohlenwasserstoffe liefern, die Krackreaktionen und die Dismutationsreaktionen.
Die bestehenden Verfahren zur Herstellung von Kohlen­ wasserstoffen durch Alkylierung von Isobutan durch die Olefine verwenden im allgemeinen entweder Schwefelsäure oder Fluorwasserstoffsäure als Katalysator. Bei diesen Verfahren, bei denen das Reaktionsmilieu zweiphasig ist, bildet der saure Katalysator eine flüssige Phase, die mit der flüssigen Isobutan-Olefin(e)-Mischung zur Bildung einer Emulsion in Kontakt gebracht wird. Beispielsweise wird im Fall des Einsatzes von Schwefelsäure durch die Stratco-Technologie (L. F. Albright, Chem. Eng., 15. August, 1966, S. 143 und L. F. Albright, Oil & Gas Journal, 12. November, 1990), welche die verbreiteste ist, die Emulsion an einem Ende eines Horizontalreaktors durch eine mit der Charge gespeiste Turbine und der Rezyklierung von Säure geschaffen. In diesem Fall ist die kontinuierliche Phase die saure Phase, da das Volumen­ verhältnis Säure/Kohlenwasserstoffe über 1 liegt. Die Reaktion bzw. Umsetzung findet praktisch augenblicklich auf der Höhe der Turbine statt. Die Olefine bilden Alkyl­ sulfate, die dann zur Bildung von Alkylat führen. Die während der Reaktion erzeugten Kalorien werden durch ein Röhrensystem im Inneren des Reaktors abgeleitet bzw. entfernt, in welchem eine Alkylat/Isobutan-Mischung zir­ kuliert, die durch Entspannung eines Teiles des Isobutans am Reaktorausgang abgekühlt ist. Die Auftrennung der zwei Phasen, Säure und Kohlenwasserstoff, wird in einem Dekanteur bzw. Schwereabscheider durchgeführt, der ober­ halb des Reaktors angeordnet ist. Indessen führen Sekun­ därreaktionen der Oligomerisierung, gefolgt von einer Oxidationsreaktion, zur Bildung von sogenannten "Red-Oils" bzw. technischen Ölsäuren, welche tatsächlich Oligomere mit hohem Molekulargewicht und stark ungesättigt sind. Anderseits führt die Oxidation dieser Produkte durch die Schwefelsäure zur Bildung von Wasser und von SO₂. Die "Red-Oils" und das Wasser, welche im Verlauf dieser Reaktionen gebildet werden, sind in der Schwefelsäure löslich und tragen zu ihrer Verdünnung bei. So wird sich die Konzentration an frischer Säure, die in die Einheit eintritt und die nahe bei 98-99 Gew.-% liegt, was der Säure eine starke Oxidationskraft verleiht, sich bis zu einem Gehalt von 92-90% vermindern. Unterhalb dieses Wertes muß die Säure aus der Einheit abgezogen werden, um regeneriert zu werden. Demzufolge sind eine konti­ nuierliche Zufuhr von frischer Säure und ein konti­ nuierliches Abziehen von verbrauchter Säure für das Erhal­ ten eines Durchschnittsgehalts der Säure von etwa 93-94% erforderlich, der eine Alkylaterzeugung guter Qualität sicherstellt.
Dieser kontinuierliche und wesentliche Verbrauch an Schwefelsäure erfordert die Durchführung einer Regene­ rierung der letzteren. Das Regenerierungsverfahren besteht im Kochen der verbrauchten Säure, in der Rückgewinnung des gebildeten SO₂, welches dann zu SO₃ oxidiert wird. Das mit der geeigneten Menge an Wasser in Kontakt gebrachte Schwefelsäureanhydrid (SO₃) gestattet es, Schwefelsäure zu erhalten, die einen Gehalt von 98-99 Gew.-% besitzt, die erneut zur Durchführung der Alkylierungsreaktion verwendet werden wird. Die Kosten dieses Regenerierungsschrittes tragen zu etwa 30% zu den Betriebskosten des Alkylierungs­ verfahrens bei. Demzufolge würde eine katalytische Formulierung, welche gestatten würde, den Verbrauch an Säure herabzusetzen, es gestatten, die wirtschaftliche Rentabilität der Alkylierungseinheiten zu erhöhen.
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Katalysator, der im wesentlichen aus Schwefelsäure (H₂SO₄) und aus der Verbindung HB(HSO₄)₄ besteht, und seine Verwendung bei der Alkylierung von C₄-C₅-Isoparaffin durch wenigstens ein C₃-C₆-Olefin. Dieser Katalysator umfaßt (in Gew.-%) zwischen einschließlich 0,4 und 68,8%, bevorzugt zwischen einschließlich 0,4 und 60% der Verbindung HB(HSO₄)₄ und zwischen einschließlich 31,2 und 99,6%, bevorzugt zwischen einschließlich 40 und 99,6% der Verbindung H₂SO₄. Dieser Katalysator ist von der Art, das er kein nicht-gebundenes Schwefelsäureanhydrid (SO₃) enthält.
Dieser Katalysator ist daher ein nicht-unterstützter Kata­ lysator (catalyseur non support´).
Dieser gemäß der Erfindung verwendete Katalysator besitzt im Vergleich zu der Schwefelsäure mit einem Gehalt von 98- 99 Gew.-%, welche derzeit in den Alkylierungseinheiten verwendet wird, den Vorteil, eine höhere oder gleiche Acidität zu zeigen, wobei gleichzeitig eine viel geringere oxidierende Eigenschaft vorliegt. Die Verwendung des erfindungsgemäßen Katalysators führt daher zur Vermin­ derung des Verbrauchs an Katalysator und daher zur Verringerung der Betriebskosten der Alkylierungseinheiten.
Insbesondere umfaßt der Katalysator kein nicht-gebundenes, d. h. kein nicht mit der Borsäure umgesetztes, Schwefelsäureanhydrid, sondern kann gegebenenfalls über­ schüssige, nicht-gebundene, d. h. nicht mit der Schwefel­ säure umgesetzte, Borsäure enthalten.
Ein Gegenstand der Erfindung ist daher die Verwendung dieses Katalysators zur katalytischen Alkylierung von wenigstens einem Isoparaffin, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die durch das Isobutan und das Isopentan (d. h. Isobutan und/oder Isopentan: Isobutan oder Isopentan oder Isobutan und Isopentan) gebildet ist, in Gegenwart wenigstens eines Olefins, das 3 bis 6 Kohlenstoffatome pro Molekül umfaßt.
Die in dem erfindungsgemäßen Katalysator enthaltene Verbindung HB(HSO₄)₄ kann durch alle im Stand der Technik bekannten Verfahren erhalten werden. Beispielsweise und in nicht beschränkender Weise kann man das gemäß der Erfin­ dung bevorzugte Verfahren erwähnen, das darin besteht, ein Mol Borsäure B(OH)₃ mit 3 Mol Schwefelsäureanhydrid SO₃ und ein Mol Schwefelsäure umzusetzen, um 1 Mol der Verbindung HB(SO₄)₄ zu erhalten.
Das Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen Katalysators umfaßt im allgemeinen wenigstens zwei Schritte. In einem ersten Schritt wird eine Lösung mit einem gewünschten Gehalt an SO₃ in der Schwefelsäure her­ gestellt. Dann wird in einem zweiten Schritt die ent­ sprechende Menge Borsäure, gemäß der unten klar ausge­ drückten Reaktion, in der Weise zugesetzt, eine gegebene Lösung von HB(HSO₄)₄ in H₂SO₄ zu erhalten.
Der Katalysator gemäß der vorliegenden Erfindung wird in einem Verfahren eingesetzt, das es gestattet, unter den besten Bedingungen die Alkylierungsreaktion des Isoparaf­ fins durch wenigstens ein Olefin zu verwirklichen. Da diese Reaktion durch ein stark exothermes Verhalten gekennzeichnet ist (etwa 83,6 kJ/Mol umgewandeltes Buten, wenn das Olefin das Buten ist und wenn das Isoparaffin das Isobutan ist), gestattet der Einsatz des Katalysators gemäß der vorliegenden Erfindung insbesondere eine gute Homogenität der Temperatur und der Reagenzkonzentrationen zu erhalten.
Insbesondere wird der Katalysator gemäß der vorliegenden Erfindung durch alle dem Fachmann bekannten Techniken eingesetzt, welche einen Reaktor und einen Dekanteur verwenden.
Die Mischung Isoparaffin(e)-Olefin(e) wird im allgemeinen in die Reaktionszone bei einer stündlichen Raumgeschwin­ digkeit, ausgedrückt in Gewicht eingeführtes Olefin pro Gewichtseinheit des Katalysators und pro Stunde (pph) eingeführt, die zwischen einschließlich 0,001 und 10 h-1 und bevorzugt zwischen einschließlich 0,002 und 2 h-1 liegt. Diese Mischung kann auch im Innern der Reaktions­ zone verwirklicht werden. In allen Fällen liegt die so gebildete Mischung in der Reaktionszone unter solchen Druck- und Temperaturbedingungen vor, daß die Mischung von Kohlenwasserstoffen flüssig bleibt.
Die kontinuierliche Phase ist daher entweder die saure Phase oder die Kohlenwasserstoffphase und das Reaktions­ milieu ist zweiphasig.
Die Reaktionstemperatur liegt im allgemeinen unterhalb von +20°C, bevorzugt unterhalb von +15°C und ist in einer häufig bevorzugteren Weise zwischen einschließlich +5°C und -5°C enthalten. Der Druck der Reaktionszone reicht aus, um die Kohlenwasserstoffe in der Zone im flüssigen Zustand zu halten.
Um die Sekundärreaktionen auszugrenzen, kann man einen Überschuß an Isoparaffin bzw. Isoparaffinen, bezogen auf Olefin bzw. Olefine, verwenden. Beispielsweise kann im Fall der Alkylierung von Isobutan durch Buten das Isobutan rein in die Charge oder in Form einer Mischung von Butanen, welche beispielsweise wenigstens 40% Isobutan enthalten, eingeführt werden. Desweiteren kann man ein reines Buten oder auch eine Mischung von isomeren Butenen einführen. In allen Fällen ist das molare Verhältnis Isobutan/Buten(e) in der Charge im allgemeinen zwischen einschließlich 1 und 100, bevorzugt zwischen ein­ schließlich 3 und 50, und in einer häufig bevorzugteren Weise zwischen einschließlich 5 und 15 enthalten.
Wenn die Natur des Katalysators und die Reaktionsbedin­ gungen fachgerecht ausgewählt werden (insbesondere die Temperatur), gestattet der Katalysator gemäß der Erfindung die Herstellung von Alkylierungsprodukten von wenigstens einem Paraffin durch wenigstens ein Olefin, welche als Treib- bzw. Kraftstoffe für die Motoren und Benzinbestand­ teile von Interesse sind, und welche beispielsweise wenig­ stens 60 Mol% Paraffine mit 8 Kohlenstoffatomen pro Mole­ kül und weniger als 1 Mol% ungesättigte Verbindungen umfassen, wobei die 8 Kohlenstoffatome pro Molekül umfas­ senden Paraffine 70 bis 98 Mol% Trimethylpentane umfassen.
Die nachfolgenden Beispiele veranschaulichen die Erfin­ dung, ohne den Umfang in irgendeiner Weise zu beschränken.
Beispiel 1 Herstellung von Katalysator 1 (gemäß der Erfindung)
Man stellt 100 g einer Mischung her, die aus 80 Gew.-% Schwefelsäure (99,99%) und 20 Gew.-% Schwefelsäureanhydrid besteht. Dann fügt man 5 g Borsäure zu 100 g der oben hergestellten Mischung zu, um 105 g saure Phase zu erhalten. Nachfolgend auf die Umsetzung des Schwefelsäure­ anhydrids und der Borsäure in Gegenwart von Schwefelsäure und jeweils in den molaren Verhältnisses 3/1/1 (d. h. 1 Mol Borsäure mit 3 Mol Schwefelsäureanhydrid und 1 Mol Schwefelsäure) erhält man eine saure Phase, welche die Verbindung HB(HSO₄)₄ in Lösung in H₂SO₄ enthält und 31,69 Gew.-% HB(HSO₄)₄ und 68,31 Gew-% H₂SO₄ umfaßt.
Alkylierung von Isobutan durch 1-Buten mit dem Katalysator 1 in kontinuierlicher Kohlenwasserstoffphase
Man führt 40 g des gemäß dem in Beispiel 1 beschriebenen Verfahren hergestellten Katalysators 1 in einen Stahl­ reaktor mit einem Volumen von 500 ml ein, der vorher unter Argondurchsatz gespült wurde. Der den Katalysator enthal­ tende Reaktor wird dann verschlossen, dann wird er auf die Temperatur von 5°C abgekühlt.
Dann werden 100 ml Isobutan in den Reaktor eingeführt, welcher den Katalysator unter Rühren bei einer Drehge­ schwindigkeit von 2000 U/min enthält, wobei der Reaktor auf 5°C durch Zirkulation einer kalten Flüssigkeit (0°C) in der Doppelwandung, mit der er ausgerüstet ist, abgekühlt wird. Das Rühren (Flügelschraube) wird während einer Zeitdauer von 30 Minuten aufrechterhalten, um so die Temperatur zu homogenisieren.
Man fügt in regelmäßigen Abständen 200 g einer Mischung, die aus 10 Gew.-% 1-Buten und 90 Gew.-% Isobutan besteht, während einer Gesamtdauer von 5 Stunden zu, wobei die Temperatur des Reaktors während der gesamten Dauer der Injektion bei 5°C gehalten wird.
Nach Umsetzung und Dekantierung wird die Kohlenwasser­ stoffphase vom Reaktor abgezogen, isoliert, dann neutra­ lisiert, dann durch Dampfphasenchromatographie analysiert, ihre Gewichtszusammensetzung ist in Tabelle 1 angegeben. Der Katalysator wird dann mehrere Male mit Isobutan gewaschen, dann wird der in der sauren Phase vorhandene Kohlenstoffgehalt bestimmt.
Beispiel 2 Herstellung des Katalysators 2 (nicht gemäß der Erfindung)
Man stellt 100 g einer Mischung her, die aus 80 Gew.-% Schwefelsäure (100%) und 20 Gew.-% Schwefelsäureanhydrid besteht.
Dann werden 4,73 g Borsäure zu 100 g der oben herge­ stellten Mischung zugefügt, um 104,73 g saure Phase zu erhalten. Nachfolgend auf die Reaktion von Schwefelsäure­ anhydrid und von Borsäure in Gegenwart von Schwefelsäure und jeweils in molaren Verhältnissen 3/1/1 (d. h. 1 Mol Borsäure mit 3 Mol Schwefelsäureanhydrid und 1 Mol Schwefelsäure) erhält man eine saure Phase, die 29,3 Gew.-% der Verbindung HB(HSO₄)₄, 69,2 Gew.-% Schwefelsäure und 1,5 Gew.-% Schwefelsäureanhydrid enthält.
Alkylierung von Isobutan durch 1-Buten mit dem Katalysator 2 in kontinuierlicher Kohlenwasserstoffphase
Man wiederholt den katalytischen Versuch der Alkylierung von Isobutan durch 1-Buten unter denselben experimentellen Bedingungen, wie jenen, die in Beispiel 1 beschrieben sind, und dieselben Analysen werden durchgeführt. Die Ergebnisse sind in der Tabelle 1 zusammengefaßt.
Tabelle 1
Vergleich der Katalysatoren 1 und 2
Diese Tabelle beweist das Interesse, das besteht, mit dem Katalysator gemäß der Erfindung zu arbeiten, der eine saure Phase umfaßt, die die Schwefelsäure und die Verbindung HB(HSO₄)₄ ohne Schwefelsäureanhydrid umfaßt.
Tatsächlich gestattet es die Gegenwart der Verbindung HB(HSO₄)₄ in der sauren Phase in Abwesenheit von SO₃ einen Katalysator 1 gemäß der Erfindung zu erhalten, der, wie in Tabelle 1 angegeben, viel selektiver ist und der am Ende von 5 Teststunden einen viel geringeren Kohlenstoffgehalt zeigt, was auf einen geringeren Verbrauch der sauren Phase pro Gramm hergestelltem Alkylat hinweist. Diese Ergebnisse sind in kontinuierlicher Kohlenwasserstoffphase erhalten.
Beispiel 3 Herstellung des Katalysators 3 (gemäß der Erfindung)
Man stellt 100 g einer Lösung von Schwefelsäureanhydrid in Schwefelsäure her, welche 11,5 Gew.-% Schwefelsäurean­ hydrid und 88,5 Gew.-% Schwefelsäure enthält. Dieser Lösung gibt man 2,97 g Borsäure zu, um so 102,97 g saure Phase zu erhalten. Nachfolgend auf die Umsetzung von Schwefelsäureanhydrid und von Borsäure in Gegenwart von Schwefelsäure und jeweils in molaren Verhältnissen 3/1/1 erhält man eine saure Phase, die die Verbindung HB(HSO₄)₄ in Lösung in H₂SO₄ enthält und 18,6 Gew.-% HB(HSO₄)₄ und 81,4 Gew.-% H₂SO₄ umfaßt.
Alkylierung von Isobutan durch 1-Buten mit dem Katalysator 3 in kontinuierlicher Kohlenwasserstoffphase
Man führt 30 g des gemäß dem in Beispiel 3 beschriebenen Verfahren hergestellten Katalysator 3 in einen Stahl­ reaktor mit einem Volumen von 500 ml ein, der vorher unter Argondurchsatz gespült wurde. Der den Katalysator enthal­ tende Reaktor wird dann verschlossen, dann wird er auf die Temperatur von 5°C abgekühlt.
Dann werden 100 ml Isobutan in den Reaktor eingeführt, welcher den Katalysator unter Rühren bei einer Umdre­ hungsgeschwindigkeit von 2000 U/min enthält, wobei der Reaktor auf 5°C durch Zirkulation einer kalten Flüssigkeit (0°C) in einer Doppelwandung, mit welcher er ausgerüstet ist, abgekühlt wird. Das katalytische System saure Phase + Isobutan wird während einer Zeitdauer von 30 Minuten unter Rühren (Flügelschraube) belassen, um so die Temperatur zu homogenisieren.
Man fügt in regelmäßigen Abständen 200 g einer Mischung, gebildet aus 10 Gew.-% 1-Buten und 90 Gew.-% Isobutan während einer Gesamtdauer von 5 Stunden zu, wobei die Temperatur des Reaktors während der gesamten Dauer der Injektion bei 5°C gehalten wird.
Nach Umsetzung und Dekantierung wird die Kohlenwasser­ stoffphase vom Reaktor abgezogen, isoliert, dann neutra­ lisiert, dann durch Dampfphasenchromatographie analysiert. Ihre Gewichtszusammensetzung ist in Tabelle 2 angegeben. Der Katalysator wird dann mehrmals mit Isobutan gewaschen, dann wird der in der sauren Phase vorliegende Kohlenstoff­ gehalt bestimmt.
Beispiel 4 Herstellung des Katalysators 4 (gemäß der Erfindung)
Der Katalysator 4 ist aus 100 g einer 99gew.-%igen Lösung von Schwefelsäure gebildet.
Alkylierung von Isobutan durch 1-Buten mit dem Katalysator 4
Man wiederholt den katalytischen Test der Alkylierung von Isobutan durch 1-Buten unter denselben experimentellen Bedingungen, wie jenen, die in Beispiel 3 beschrieben sind. Die Ergebnisse sind in der Tabelle 2 zusammengefaßt; sie sind in kontinuierlicher Kohlenwasserstoffphase erhalten.
Tabelle 2
Vergleich der Katalysatoren 3 und 4
Diese Tabelle beweist das Interesse, das besteht, mit einem Katalysator zu arbeiten, der eine saure Phase umfaßt, welche die Schwefelsäure und die Verbindung HB(HSO₄)₄ umfaßt. Tatsächlich gestattet es die Gegenwart der Verbindung HB(HSO₄)₄, einen Katalysator 3 gemäß der Erfindung zu erhalten, der, wie in Tabelle 2 angegeben ist, selektiver ist und der am Ende von 5 Teststunden einen geringeren Kohlenstoffgehalt zeigt, was auf einen geringeren Verbrauch der sauren Phase pro Gramm herge­ stelltem Alkylat hinweist.
Beispiel 5 Herstellung des Katalysators 5 (gemäß der Erfindung)
Es handelt sich um denselben mit der Erfindung überein­ stimmenden Katalysator, wie jenen, der in Beispiel 1 der vorliegenden Erfindung beschrieben ist.
Alkylierung von Isobutan durch 1-Buten mit dem Katalysator 5 in kontinuierlicher, saurer Phase
Man führt 100 g des gemäß demselben Verfahren, wie jenem, das in Beispiel 1 beschrieben ist, hergestellten Katalysa­ tors 5 in einen Stahlreaktor mit einem Volumen von 250 ml ein, der vorher unter Argonstrom gespült wurde. Der den Katalysator enthaltende Reaktor wird dann verschlossen, dann wird er auf die Temperatur von 5°C abgekühlt.
Dann werden 200 ml Isobutan in den Reaktor eingeführt, der den Katalysator unter Rühren bei einer Umdrehungsge­ schwindigkeit von 2000 u/min enthält, wobei der Reaktor durch Zirkulieren einer kalten Flüssigkeit (0°C) in der Doppelwandung, mit welcher er ausgestattet ist, abgekühlt wird. Das Rühren (Flügelschraube) wird während einer Dauer von 30 Minuten aufrechterhalten, um so die Temperatur zu homogenisieren.
Dann fügt man in regelmäßigen Abständen 17 g einer Mischung, gebildet aus 30 Gew.-% 1-Buten und 70 Gew.-% Isobutan während einer Gesamtdauer von 1 Stunde zu, wobei die Temperatur des Reaktors während der gesamten Dauer der Injektion bei 5°C gehalten wird.
Nach Umsetzung und Dekantierung wird die Kohlenwasser­ stoffphase vom Reaktor abgezogen, isoliert, dann neutra­ lisiert, dann durch Dampfphasenchromatographie analysiert, ihre Gewichtszusammensetzung ist in Tabelle 3 angegeben. Der Katalysator wird dann mehrere Male mit Isobutan gewaschen, dann wird der in der sauren Phase vorhandene Kohlenstoffgehalt bestimmt.
Herstellung des Katalysators 6 (nicht gemäß der Erfindung)
Der Katalysator 6 besteht aus 100 g einer 99,5gew.-%igen Schwefelsäurelösung.
Alkylierung von Isobutan durch 1-Buten mit dem Katalysator 6 in kontinuierlicher, saurer Phase
Man führt 100 g des Katalysators 6 in einen Stahlreaktor mit einem Volumen von 250 ml ein, der vorher unter Argon­ durchsatz gespült wurde. Der den Katalysator enthaltende Reaktor wird dann verschlossen, dann auf die Temperatur von 5°C abgekühlt.
Dann werden 20 ml Isobutan in den Reaktor eingeführt, welcher den Katalysator unter Rühren bei einer Umdrehungs­ geschwindigkeit von 2000 U/min enthält, wobei der Reaktor durch Zirkulieren einer kalten Flüssigkeit (0°C) in der Doppelwandung, mit der er ausgerüstet ist, auf 5°C abge­ kühlt wird. Das Rühren (Flügelschraube) wird während einer Zeitdauer von 30 Minuten aufrechterhalten, um so die Temperatur zu homogenisieren.
Dann fügt man in regelmäßigen Abständen 17 g einer Mischung, gebildet aus 30 Gew.-% 1-Buten und 70 Gew.-% Isobutan während einer Gesamtdauer von 1 Stunde zu, wobei die Temperatur des Reaktors während der gesamten Dauer der Injektion bei 5°C gehalten wird.
Nach Umsetzung und Dekantierung wird die Kohlenwasser­ stoffphase vom Reaktor abgezogen, isoliert, dann neutra­ lisiert, dann durch Dampfphasenchromatographie analysiert, ihre Gewichtszusammensetzung ist in Tabelle 3 angegeben. Der Katalysator wird dann mehrere Male mit Isobutan gewaschen, dann wird der in der sauren Phase vorhandene Kohlenstoffgehalt bestimmt.
Tabelle 3
Vergleich der Katalysatoren 5 und 6
Diese Tabelle beweist, daß es in kontinuierlicher saurer Phase ebenfalls von Interesse ist, mit einem Katalysator zu arbeiten, der eine saure Phase umfaßt, welche die Schwefelsäure und die Verbindung HB(HSO₄)₄ enthält. Tatsächlich gestattet es die Gegenwart der Verbindung HB(HSO₄)₄, einen Katalysator 5 gemäß der Erfindung zu erhalten, der, wie in Tabelle 3 gezeigt, selektiver ist und der am Ende 1 Teststunde einen geringeren Kohlen­ stoffgehalt zeigt, was auf einen geringeren Verbrauch der sauren Phase pro Gramm hergestelltem Alkylat hinweist.

Claims (7)

1. Katalysator, im wesentlichen gebildet aus Schwefel­ säure und der Verbindung HB(HSO₄)₄, wobei der Katalysator (in Gew.-%) zwischen einschließlich 0,4% und 68,8% der Verbindung HB(HSO₄)₄ und zwischen 31,2% und 99,6% der Verbindung H₂SO₄ umfaßt und wobei der Katalysator kein Schwefelsäureanhydrid enthält.
2. Katalysator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung HB(HSO₄)₄ durch Umsetzung von 1 Mol Borsäure mit 3 Mol Schwefelsäureanhydrid und 1 Mol Schwefelsäure erhalten ist.
3. Verwendung des Katalysators gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2 zur katalytischen Alkylierung wenigstens eines Isoparaffins, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die durch das Isobutan und das Isopentan gebildet ist, in Gegenwart wenigstens eines Olefins, das 3 bis 6 Kohlenstoffatome pro Molekül umfaßt.
4. Verwendung gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktionstemperatur unterhalb von +20°C liegt und der Druck in der Reaktionszone ausreicht, um die Kohlen­ wasserstoffe in der Zone in flüssigem Zustand zu halten.
5. Verwendung gemäß einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktionstemperatur unter­ halb von +15°C liegt und der Druck in der Reaktionszone ausreicht, um die Kohlenwasserstoffe in der Zone in flüssigem Zustand zu halten.
6. Verwendung gemäß einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die kontinuierliche Phase die Kohlen­ wasserstoffphase ist.
7. Verwendung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die kontinuierliche Phase die saure Phase ist.
DE19544544A 1994-11-29 1995-11-29 Katalysator und seine Verwendung zur aliphatischen Alkylierung Withdrawn DE19544544A1 (de)

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EP0539277B1 (de) * 1991-10-25 1996-01-10 Institut Francais Du Petrole Verwendung von einem Katalysator zur Alkylierung von Paraffinen
EP0645183B1 (de) * 1993-09-10 1997-07-30 Institut Francais Du Petrole Katalysator zur Alkylierung von einem C4-C5 Isoparaffin mit mindestens einem C3-C6 Olefin

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