DE69707229T2 - Verfahren zur Herstellung von Kohlenwasserstoffen reich an Mittendestillatfraktion - Google Patents
Verfahren zur Herstellung von Kohlenwasserstoffen reich an MittendestillatfraktionInfo
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Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft die Herstellung von Kohlenwasserstoffprodukten, die in dem Mitteldestillatbereich sieden, durch Alkylierung von Isoalkanen mit Niederolefinen. Zur Herstellung eines Alkylatprodukts zur Verwendung als Benzin-Kraftstoff-Mischkomponente wird herkömmlicherweise Isobutanalkylierung verwendet. Das dabei erhaltene Alkylatprodukt enthält gewöhnlich schwerere Produkte in einer Menge, die für eine wirtschaftliche Gewinnung von Mitteldestillatprodukten zu gering ist. Mitteldestillat, das durch die Erfindung hergestellt wird, ist potenziell als ein Strahltriebwerk-Kraftstoff, Dieseladditiv oder als Lösungsmittel verwendbar (S. I. Hommeltoft, ACS Petr. Chem. Div. Prep. 41 (1996) 700).
- US-Patent-Nr. 5220095 und US-Patent-Nr. 5245100 offenbaren ein Verfahren zur Flüssigphasenalkylierung eines Kohlenwasserstoffsubstrats mit einem olefinischen Alkylierungsmittel in Gegenwart eines fluorierten Alkylsulfonsäurekatalysators, der auf einem polaren Kontaktmaterial getragen wird.
- US-Patent-Nr. 5349116 beschreibt die Verwendung von Trifluormethansulfonsäure, getragen auf einer Kombination von Aluminiumborat und Aluminiumoxid als Katalysator für die Alkylierung von Alkan (vorzugsweise Isobutan oder Isooktan) mit Olefinen, vorzugsweise 1-Penten oder 1-Hexen, unter Gewinnung einer Produktzusammensetzung mit einem höheren Anteil in dem Mitteldestillatsiedebereich.
- WO 93/00316 betrifft Isoparaffinolefin-Alkylierung in Gegenwart eines Katalysators, der aus Fluorwasserstoff oder halogenierter Sulfonsäure zusammen mit einem Lösungsmittel mit einem DN von weniger als 40 besteht.
- EP 638532 A1 offenbart ein Verfahren für die Alkylierung von Kohlenwasserstoffen mit einem olefinischen Alkylierungsmittel in Gegenwart eines fluorierten Alkoxyalkansulfonsäure-Katalysators für die Herstellung von Alkylat mit höheren Oktanzahlen.
- Gemäß der Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung eines an Mitteldestillatprodukten mit dem Siedepunktbereich von 175-360ºC reichen Kohlenwasserstoffgemisches durch Alkylierung eines Isoalkans mit einem olefinischen Alkylierungsmittel bereitgestellt, das die Schritte des Inkontaktbringens einer Kohlenwasserstoffbeschickung und eines olefinischen Alkylierungsmittels mit einer Katalysatorzusammensetzung, enthaltend eine Säure, ausgewählt aus der Gruppe von fluorierten Alkansulfonsäuren der allgemeinen Formel
- worin R' = Cl, Br, I, H, eine Alkyl- oder Perfluoralkylgruppe,
- R" = H, Alkyl, Aryl oder eine Perfluoralkoxygruppe, und
- Gewinnen eines Produktstroms von alkylierten Kohlenwasserstoffen und gegebenenfalls Zurückführen der während der Alkylierung gebildeten Niederisoalkane zu dem Reaktor umfasst.
- In einer speziellen Ausführungsform der Erfindung ist R' in der fluorierten Alkansulfonsäure eine Perfluoralkylgruppe und R " ist ein Wasserstoffatom.
- Das Isoalkan kann mit dem Katalysator in einem Festbett aus festem Kontaktmaterial in Kontakt gebracht werden.
- Dabei ist das feste Kontaktmaterial ausgewählt aus einer Gruppe von nichtbasischen feuerfesten Materialien, vorzugsweise Siliziumdioxid. Auf dem Kontaktmaterial wird der Katalysator innerhalb einer beschränkten Fläche davon beweglich getragen. Das Kontaktmaterial kann weiterhin mit Borphosphat oder Borsulfat behandeltes Siliziumdioxid umfassen.
- Bei der typischen Verfahrensführung für ein Verfahren zur Alkylierung von Isobutan mit Niederolefinen wird die Umsetzung in Gegenwart eines großen Überschusses an Isobutan durchgeführt, um eine gute Selektivität für Hochoktan- Produkte im Benzin-Kraftstoffsiedepunktbereich zu sichern. Überschüssiges Isobutan wird dann von dem Produktgemisch durch Fraktionierung und Zurückführung zu dem Verfahren getrennt. Das allgemeine Prinzip für ein Alkylierungsverfahren gemäß der Erfindung wird in den Zeichnungen erläutert, worin Fig. 1 ein vereinfachtes Verfahrensschema für das Alkylierungsverfahren zeigt.
- Durch die Erfindung wird die Ausbeute an Produkten, die in dem Mitteldestillatsiedepunktbereich sieden, erhöht, wenn Isobutan zusammen mit schwereren Isoalkanen (Isopentan, Isohexan, Isoheptan usw.), die gewöhnlich in dem Alkylatprodukt aus dem Fraktionierungsbereich abgezogen werden (Fig. 1), zurückgeführt wird. Somit werden geringere Mengen von Produkten in dem Benzin-Kraftstoffsiedepunktbereich und höhere Mengen von schwereren Produkten, die in dem Mitteldestillatsiedepunktbereich sieden, zurückgewonnen.
- Der Austausch eines Fluoratoms durch eine weniger elektronegative Gruppe, wie ein Wasserstoffatom, an dem Kohlenstoffatom in α-Stellung zu der Sulfonsäuregruppe erhöht die Ausbeute an Mitteldestillatprodukten. Wenn somit die Katalysatorzusammensetzung dieser Erfindung angewendet wird, wird die Ausbeute von Mitteldestillatprodukten durch Alkylierung auf einmal beträchtlich erhöht.
- Beispielsweise führt die Verwendung von 1-Hydro- 1,2,2,2-tetrafluorethansulfonsäure in dem vorstehenden Verfahren zu einer hohen Selektivität für Mitteldestillatprodukte auch unter Bedingungen, die mit Trifluormethansulfonsäure oder Pentafluorethansulfonsäure fast ausschließlich Benzin- Kraftstoffbereichprodukte ergeben.
- Ein 100-ml-Reaktor wurde mit trockenem Kieselgel- Kontaktmaterial des Typs Merck 100, 0,2-0,5 mm Teilchengröße, gefüllt. 6 ml CF&sub3;SO&sub3;H wurden in den Reaktor gepumpt und am Einlass des Materials adsorbiert. Der zugespeiste Strom, enthaltend 5% 2-Buten in Isobutan, wurde dann durch den Reaktor mit einer Zuführungsrate von 2,5 g/Minute bei Temperaturen, die im Bereich von 0-30ºC schwanken, gepumpt. Die Produktzusammensetzung wurde durch Gaschromatographieanalyse (GC) bestimmt. Die Ergebnisse werden in Tabelle 1 gezeigt. Tabelle 1
- Ein 100-ml-Reaktor wurde mit getrocknetem Kieselgel- Kontaktmaterial vom Typ Merck 100, 0,2-0,5 mm Teilchengröße, gefüllt. 6 ml perfluorierte Ethansulfonsäure (C&sub2;F&sub5;SO&sub3;H) wurden in den Reaktor eingeführt. Ein Zuführungsstrom, enthaltend 5 % 2-Buten in Isobutan, wurde dann durch das Kieselgelkontaktmaterial mit einer Zuführungsrate von 2,5 g/Minute bei Temperaturen, die im Bereich von 0-30ºC schwankten, geleitet. Die Produktzusammensetzungen wurden durch GC-Analyse bestimmt. Die Ergebnisse werden in Tabelle 2 gezeigt. Tabelle 2
- Ein 100-ml-Reaktor wurde mit getrocknetem Kieselgel- Kontaktmaterial vom Typ Merck 100, 0,2-0,5 mm Teilchengröße, gefüllt. 6 ml CF&sub3;CFHSO&sub3;H wurden in den Reaktor gepumpt und ein Zuführungsstrom, enthaltend 5% 2-Buten in Isobutan, wurde durch den Reaktor mit einer Zuführungsrate von 2,5 g/Minute bei Temperaturen, die im Bereich von 0-30ºC schwankten, gepumpt. Die Produktzusammensetzungen wurden durch GC bestimmt. Die Ergebnisse werden in Tabelle 3 gezeigt. Tabelle 3
- Ein 100-ml-Reaktor wurde mit getrocknetem Kieselgel vom Typ Merck 100, 0,2-0,5 mm Teilchengröße, gefüllt. 6 ml CF&sub3;CFHSO&sub3;H wurden in den Reaktor gepumpt und ein Zuführungsstrom, enthaltend 7% 2-Buten und 3% Isobuten in Isobutan, wurde durch den Reaktor bei einer Zuführungsrate von 2,5 g/Minute bei Temperaturen, die im Bereich von 0-30ºC variierten, gepumpt. Die Produktzusammensetzungen wurden durch GC bestimmt. Die Ergebnisse werden in Tabelle 4 gezeigt. Tabelle 4 zeigt auch das Ergebnis eines ähnlichen Versuchs mit der gleichen Zuführung bei 0ºC unter Verwendung von 6 ml CF&sub3;SO&sub3;H als Katalysator. Tabelle 4
Claims (2)
1. Verfahren zur Herstellung eines an
Mitteldestillatprodukten mit dem Siedepunktbereich von 175-360ºC reichen
Kohlenwasserstoffgemisches durch Alkylierung eines Isoalkans mit
einem olefinischen Alkylierungsmittel, das die Schritte des
Inkontaktbringens einer Kohlenwasserstoffbeschickung und eines
olefinischen Alkylierungsmittels mit einer
Katalysatorzusammensetzung, enthaltend eine Säure, ausgewählt aus der Gruppe
von fluorierten Alkansulfonsäuren der allgemeinen Formel
worin R' = Cl, Br, I, H, eine Alkyl- oder
Perfluoralkylgruppe,
R" = H, Alkyl, Aryl oder eine Perfluoralkoxygruppe,
und
Gewinnen eines Produktstroms von alkylierten
Kohlenwasserstoffen und gegebenenfalls Zurückführen der während der
Alkylierung gebildeten Niederisoalkane zu dem Reaktor umfasst.
2. Verfahren nach Anspruch 1, worin
R' eine Perfluoralkylgruppe darstellt und
R" ein Wasserstoffatom darstellt.
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