FI98639C - Alkylointikatalyytin eristäminen - Google Patents

Description

98639

AlkylointikatalYytin eristäminen - Isolerinq av alkylerinqs-katalyt Tämä keksintö koskee yleisesti menetelmää ia laitteistoa 5 nesteiden käsittelemiseksi. Eräässä osassaan se koskee laitteistoa nesteen käsittelemiseksi alkylointiprosessissa. Toisessa osassaan se koskee menetelmää happaman materiaalin maahan valumisen vähentämiseksi vuodon sattuessa alkylointiprosessissa .

10

Maaöljyteol1isuudessa on yleisenä käytäntönä tuottaa korkeaoktaanista moottoripolttoainetta alkyloimalla isoparafii-ni olefiinilla katalyytin läsnäollessa, joka on edullisesti nestemäistä fluorivetyhappoa tai fluorivetyä (HF). Tällainen 15 prosessi tunnetaan yleisesti HF-alkylointiprosessina tai pelkästään ai ky1ointiprosessina. Alkylointireaktorin poisto-virta, ioka sisältää hiilivetyä ia happoa, iohdetaan tavallisesti yleensä pystysuoraan siioitettuun 1askeutumisastiaan sen pituuden keskikohdasta. Hiilivetyfaasi erotetaan happo-20 faasista laskeutumisastiassa, iolloin hii1ivetyfaasi sijoit-tuu laskeutumisastian yläosaan ia happofaasi siioittuu . . laskeutumisastian alaosaan. Tästä johtuen 1askeutumisastiaan ; / muodostuu neste-nesteraiapinta happofaasin ja hii1ivetyfaa- '·*' sin välille. Tässä käytettynä neste-nesterajapinta sijaitsee *.*.* 25 laskeutumisastian korkeuden kohdassa, jossa 1 askeutumisas- ·...· tiassa olevan materiaalin happoväkevyys on ennalta määrätyn määrän suurempi kuin happoväkevyys alkylaattituotteessa, ioka on syötetty laskeutumisastiaan reaktorista. Hiilivety-faasi jakotislataan alhaalla kiehuvien hiilivetyien erotta-30 miseksi alkylaattituotteesta samalla, kun happofaasi jäähdytetään ja kierrätetään alkylointireaktoriin käytettäväksi ... uudelleen alkylointiprosessissa. Tarvittaessa happokatalyyt- ti voidaan poistaa systeemistä puhdistettavaksi. Puhdistettu * happokatalyytti ja tarvittaessa tuore lisähappo palautetaan I l | 35 alkylointireaktoriin.

98639 2

On tunnettua parantaa alkylointiprosessin taloudellisuutta käyttämällä kahta tai useampia alkylointireaktoreita ia johtamalla erilliset alkylaattituotevirrat yhteiseen laskeu-tumisastiaan, jolloin 1askeutumisastian alaosaan muodostuu 5 happokatalyytin yhteisvarasto. Happokatalyyttiä poistetaan sitten yhteisvarastosta ja johdetaan eri virtoina vastaaviin alkylointireaktoreihin. Vaikka alkylointisysteemi, jossa käytetään useita reaktoreita ja yhteistä happokatalyyttiva-rastoa, on tehokas alentamaan laitteistokustannuksia samal-10 la, kun se ylläpitää haluttua hiilivety/katal yyttisuhdetta kullekin reaktorille ja on myös tehokas lisäämään korkealaatuisten bensiinikiehumisalueen materiaalien tuotantoa, systeemiin liittyy tiettyjä turvallisuusseikkoja. Esimerkiksi käytettäessä yhteistä happokatalyytivarastoa vuoto yhdes-15 sä reaktorissa saattaisi johtaa koko useita reaktoreita syöttävän katalyyttivaraston maahanvalumiseen.

Alkylointiprosesseihin liittyviä happokatal yyttinesteen käsittelysysteemejä on suunniteltu kiinnittäen asianmukai-20 sesti huomiota vuotamattoman katalyyttinesteen käsittelysys-teemin aikaansaamiseen. Paremman turvallisuuden aikaansaamiseksi on kuitenkin toivottavaa vähentää mahdollisimman . . paljon maahanvalumista, jota tapahtuisi mikäli nestemäistä ’· ’’ happokatal yyttiä kohtaisi vuoto.

:.V 25 • · Tästä johtuen tämän keksinnön tavoitteena on parantaa tur- m vallisuutta alkylointiprosessin käytössä.

• · · Tämän keksinnön lisätavoitteena on parantaa maaöl jyn jalos-30 tusprosessin ja siinä käytetyn laitteiston turvallisuutta.

Muuna tämän keksinnön tavoitteena on saada aikaan laitteisto ja menetelmä happokatalyytin maahanvalumisen vähentämiseksi *···* vuodon sattuessa alkylointiprosessiin liittyvässä happokata- • · » '·’ ' 35 lyytin käsittelysysteemissä.

• I I

• · · I

Tämän keksinnön erään kohdan mukaisesti yhteisen hapon ; · 1 askeutumisastian pohjalle sijoitetaan useita kammioita, 11 98639 3 loissa happokatalyyttiä säilytetään. Siioitettuien kammioiden lukumäärä vastaa vähintään vastaavien reaktioiden lukumäärää, -jotka syöttävät alkylaattituotetta yhteiseen laskeu-tumisastiaan. Kullekin reaktiolle on myös aikaansaatu eril-5 liset hapon palautusvirrat niin, että vuoto yhdessä reaktorissa tai siihen liittyvässä hapon jäähdyttäjässä -johtaisi nesteen maahanvalumiseen, -jonka määrä on korkeintaan sama kuin happokatalyytin määrä yhteisen laskeutusmisastian siinä osastossa, -joka on yhteydessä ko. reaktoriin.

10 Tämän keksinnön toisen kohdan mukaisesti yhteistä laskeutu-misastiaa käytetään alemmissa paineissa olevien sekä nestemäisen että kaasumaisen hii1ivetyfaasin kanssa niin, että reaktorin vuodosta seuraava vuotonopeus tulisi minimoiduksi. 15 Tämän keksinnön edullisessa toteutusmuodossa yhteinen las- keutumisastia on varustettu vähintään yhdellä väliseinällä, -joka ulottuu seinämästä toiseen yhteisen laskeutumisastian pohialla ia ylöspäin lähelle nestemäisen happokatalyyttifaa- 20 sin ia nestemäisen hii1ivetyfaasin välistä raiapintaa tai sen yläpuolelle yhteisessä 1askeutumisastiassa. Väliseinä erottaa laskeutumisastian alaosan kahdeksi tai useammaksi : kammioksi ia estää nesteyhteyden niiden nestemäisen happoka- • ·« • · talyytin määrien välillä, jotka sisältyvät kammioihin ia • · · '•S' 25 iotka on määrä kierrättää vastaaviin reaktoreihin. Jokainen • · · M kammio on varustettu erillisellä poistoputkella yhteisen • · laskeutumisastian pohjalla happokatalyytin palauttamiseksi • · *···* vastaavaan reaktoriin ia siihen liityvään jäähdyttäjään.

• · ·

• · I

• · · 30 Jos happokatalyytin taso alenee yhdessä kammiossa johtuen vuodosta tai rnaahanvalumisesta, nestemäinen hiilivety sen päällä olevasta vastaavasti alentuneesta hiilivetyfaasista syrjäyttää menetetyn happokatal yytin tilavuuden ja aikaansaa • · · .·.··. näin ollen nestesulun vuotamattomissa kammioissa olevalle • · · 1 2 · 35 happokatalyyti11 e. Myös toista materiaalia, jonka tiheys * · • · · : on pienempi ia kiehumispiste korkeampi, kuin happokatal yyti 1 - • · · 1 ä , voi taisiin r uiskuttaa korvaamaan maalian vai unut happoka- • · talyytti ja aikaansaamaan nestesulku.

• · · 2 • · • · ♦ 4 98639 Tämän keksinnön edullisessa toteutusmuodossa käytetään nel iää reaktoria, joihin -jokaiseen liityy -jäähdy ttä-jä. Kaksi pystyreaktoria on siioitettu kahdelle vastakkaiselle puolel-5 le pystysuorassa olevaa 1askeutumisastiaa. Laskeutumisasti-an toisella puolella olevan kahden reaktorin alkylaatti-tuotevirrat yhdistetään 1askeutumisastian syöttöaukon korkeudella tai sen yläpuolella ia ne tulevat 1askeutumisasti-aan yhteisenä virtana. Samalla tavoin laskeutumisastian 10 vastakkaisella puolella olevan kahden reaktorin alkylaatti-tuotevirrat yhdistetään ia ne tulevat 1 askeutumisastiaan yhtenä virtana. Neljä erillistä virtaa on aikaansaatu happo-katalyytin poistamiseen laskeutumisastiasta neljään vastaavaan pystyreaktoriin neljän vastaavan happokatalyytin jääh-15 dyttäjän kautta.

Tämän keksinnön lisätavoitteet ja edut käyvät ilmi seuraa-vasta tämän keksinnön edullisesta toteutusmuodosta, iota on kuvattu piirroksissa, ioissa: 20

Kuvio 1 on kaavamainen pystykuvanto pystyreaktoreista, laskeutumisastiasta ia jäähdyttäiästä, iotka on siioitettu järjestykseen, ioka soveltuu tämän keksinnön toteuttamiseen.

• · • · · • · · • · :V: 25 Kuvio 2 on sivuleikkaus, ioka on otettu pitkin kuvion 1 • 1 viivaa 2-2.

• · • · · • · • · • · · ,···. Kuvio 3 on si vul eikkaus, ioka on otettu pitkin kuvion 1 • · .’1! viivaa 3-3.

• · · « · 4 30

Kuvio 4 on poikki 1eikkauskuvanto, joka on otettu pitkin kuvion viivaa 4-4.

»·· ·...· Seuraavassa selostuksessa osiin, jotka esiintyvät useammassa : 35 kuin yhdessä piirroksen kuviossa viitataan samalla viite- • numerolla jokaisessa piirroksessa kuvioissa, jossa osa * · 1 *11.1 esiintyy. Viitaten nyt piirroksiin ja erilysiesti kuvioihin • · • · *11. 1, 2 ja 3 neljä ylöspäin kohoavaa putkireaktoria, joista • · « • · · • · «

II

· · • « * · 98639 5 käytetään jäljempänä nimitystä pystyreaktorit, on merkitty viitenumeroilla 10, 11 ja 12 ja 13 ja ne ovat yläosastaan avoimessa yhteydessä yleensä pystysuoraan sijoitettuun 1askeutumisastiaan 14 putkien 16, 17, 18 ja 19 kautta.

5 Laskeutumisastia 14 rajoittaa sisäänsä pystysuoraan kohoavan erotusvyöhykkeen, jossa on alaosa, yläosa ja keskiosa. Laskeutumisastia 14 aikaansaa välineen seoksen erottamiseksi, joka sisältää raskaampaa nestettä ja kevyempää nestettä. Alkylaattipoistovirta syötetään yhdessä happokatalyytin 10 kanssa laskeutumisastian 14 alaosaan reaktoreiden 10, 11, 12 ja 13 poistoaukoista putkien 16, 17, 18 ja 19 läpi.

Vaikka kuvioissa 1-4 on kuvattu neljää reaktoria, mitä tahansa reaktoreiden lukumäärää voidaan käyttää tämän keksinnön toteutuksessa.

15

Pystyreaktoreiden 10, 11, 12 ja 13 alapäät ovat avoimessa nesteyhteydessä jäähdyttimiin 20, 21, 22 ja 23 samassa järjestyksessä. Hii1ivetysyöttö johdetaan putken 24 kautta jäähdyttimiin 20, 21, 22 ja 23 yhdessä tuoreen li.sähapon 20 kanssa, joissa jäähdytetty kierrätetty tai uudelleenajettu happokatalyytti liitetään mukaan hiilivedyn ja happokata-lyytin seoksen muodostamiseksi. Hiilivedyn ja happokata-lyytin seos hajotetaan ylöspäin suurella nopeudella jäähdyt- • · ί 1.! timien 20, 21, 22 ja 23 läpi ja samassa järjestyksessä • · 25 pystyreaktroreiden 10, 11, 12 ja 13 vastaaviin syöttöauk-koihin.

• « • · i · t • · • ·

Yhteisen laskeutumisastian 14 pohjalle on sijoitettu pois- « · toputket 26, 27, 28 ja 29, jotka jatkuvat alaspäin laskeu- tm» ' 30 tusmisastiasta 14, nestemäisen happokatalyytin poistamiseksi kierrätystä varten. Putket 26, 27, 28 ja 29 on yhdistetty alapäistään jäähdyttimiin 20, 21, 22 ja 23 samassa järjestyksessä vastaavien putkien 30, 31, 32 ja 33 kautta. Las- • · · keutumisastian 14 pituuden keskikohtaan on sijoitettu pois-35 toputki 34 erotetun nestemäisen hii 1 ivetytuotteen poista- . V miseksi.

• » · • · · » ·1« • · • 1 • m » • · · • i » * · » « · f • · »· · 98639 6 Käytössä nestemäistä hiilivetyä olevaa syöttöseosta, -joka koostuu alkylointiaineen, kuten alhaalla kiehuvan olefiinin, esim. buteenin ia alkyloituvan hiilivedyn, kuten alhaalla kiehuvan isoparafiinin, esim. isobutaanin seoksesta, syö-5 tetään putken 24 läpi samoin kuin tuotetta täydennyshappoka-talyyttiä. Syöttöseos hajotetaaan suurella nopeudella jääh-dyttimien 20, 21, 22 ja 23 vaippoihin, iotka sisältävät jäähdytettyä nestemäistä happokatalyyttiä, mikä aikaansaa happokatalyytin kierron hii1ivetysyöttöseokseen tiheyseron 10 avulla, joka vallitsee laskeutumisastiasta 14 tulevan laskeutuneen hapon ia hii1ivetysyöttöön dispergoidun tuoreen täydennyshappokatalyytin välillä. Tällä tavoin happokata-lyytti otetaan mukaan nestemäisen hii1ivetysyöttöseoksen virtausvaikutuksen avulla. Hiilivetysyöttöseos ia jäähdytet-15 ty kierrätetty happokatalyytti kulkevat reaktoreiden 10, 11, 12 ja 13 läpi samansuuntaisena virtauksena, mikä johtaa moolimassaltaan korkeamman hii1ivetymateriaalin tai oktaaniluvultaan kasvaneen alkylaatin muodostumiseen, kuten alalla hyvin tiedetään.

20

Reaktion poistovirta, joka sisältää alkylaattia (ts. hiili-vetytuotetta), katalyyttiä ja reagoimatonta syöttöhii1ive-:*.· tyä, jatkuu reaktoreista 10, 11, 12 ja 13 ja tulee laskeutu- misastiaan 14 putkien 16, 17, 18 ja 19 läpi. Laskeutumisas-25 tiassa 14 reaktoreiden 10, 11, 12 ja 13 poistovirta erottuu • · · alemmaksi nestemäiseksi happofaasiksi ja ylemmäksi nestemäi-seksi hii 1 ivet.yfaasiksi . Tämän keksinnön mukaisesti kuiten-kin laskeutumisastiaa 14 on edullista käyttää sekä nestemäi-’·' sellä että kaasumaisella hii 1 ivetyf aasi 11 a , kuten kuviossa 30 1 on kuvattu.

Neste-nesterajapinta muodostuu laskeutumisastian 14 kammion kohtaan 36. Rajapinta esiintyy tasolla, joka on alemman • · · :’j‘; raskaan hydrofaasin 38 ja kevyemmän hii livetyfaasin 40 . ’.· 35 välissä. Tässä käytettynä rajapinnan 36 katsotaan olevan • · « ··· · yhteisen laskeutumisastian 14 kammion pystysuoran pituuden « · · « · kohdassa, jossa laskeutumisastian 14 alaosaan laskeutuneen materiaalin happoväkevyys on yhtä suuri kuin tai ennalta 98639 7 määrätyllä määrällä suurempi kuin happoväkevyys reaktorin poistovirtamateriaalissa, iota syötetään yhteiseen laskeutu-misastiaan 14 putkien 17 ia 19 läpi.

5 Kuten kuviossa 4 on mitä selvimmin kuvattu, yhteisen las-keutumisastian 14 alaosa on varustettu väliseinillä 50 ia 52, iotka jakavat astian 14 alaosan neljään kammioon 54, 56, 58 ja 60. Kuten kuvioissa 1, 2 ja 3 on mitä selvimmin kuvattu, väliseinät 50 ia 52 ulottuvat laskeutumiastian 10 14 pohjalta ainakin lähelle rajapintatasoa 36. Näin ollen happokatalyytti, jota syötetään laskeutumisastiaan 14 sen toisella puolella olevasta pystyreaktoriparista ja joka laskeutuu enimmäkseen pitkin laskeutumisastian 14 seinämiä, palautetaan suurimmaksi osaksi vastaavaan pystyreaktoripa-15 riin.

Piirroksissa esitetyn kaltaista alkylointiyksikköä voidaan käyttää siten, että rajapinnan taso 36 on erilainen eri kammioissa 54, 56, 58 ia 60. Väliseinät 50 ja 52 voivat 20 tämän vuoksi jatkua ylöspäin lähelle rapapinnan tasoa yhdessä kammiossa samalla, kun ne ulottuvat merkittävästi raja-pintatason yläpuolelle viereisessä kammiossa. Tästä johtuen . . väliseinillä 50 ja 52 voi olla mikä tahansa haluttu korkeus '· *· ja ne voivat ulottua haluttaessa merkittävästi hiilivedyn ♦ · · *·’·* 25 laskeutumisvyöhykkeeseen 40. Vaatimuksena väliseinien 50 *.·.* ja 52 suhteen on, että ne ulottuvat riittävälle korkeudelle taatakseen, että kammiot 54, 56, 58 ja 60 sisältävät oleel- : * : lisesti kaiken laskeutumisastian 14 alaosassa olevan happo- • · · katalyytin.

30

Happokatalyytti poistetaan kammioista 54, 56, 58 ja 60 samassa järjestyksessä poistoaukoista 62, 64, 66 ja 68, ... jotka on esitetty kuviossa 4 ja jotka poistoaukot on sijoi- *** tettu yhteisen laskeutumisastian 14 pohjalle ja on yhdistet- ’·’ | 35 ty nestevirtausyhteyteen putkien 28, 26, 27 ja 29 kanssa • samassa järjestyksessä ja happokatalyytti kierrätetään ··« · pystyreaktoreihin jäähdyttimien ja niitä yhdistävien putkien .*,· kautta.

• · » « · • · « 98639 8 Tämä keksintö ei ole riippuvainen erikoisreaktio-olosuhteis-ta tai reagensseista, koska ne ovat tavanomaisia ia alalla hyvin tunnettuia. Kuitenkin kuten edellä esitettiin on 5 toivottavaa käyttää yhteistä laskeutumisastiaa 14 vähemmän kuin täynnä nestettä ia alhaisessa paineessa vuotomäärän minimoimiseksi vian sattuessa.

Lyhyyden vuoksi tavanomaisia apulaitteistoia, kuten pumppu-10 ia, lisälämmönvaihtimia, mittaus- ia säätövälineitä ine ei ole sisällytetty edellä esitettyyn kuvaukseen, koska ne eivät näyttele mitään osaa keksinnön selvityksessä.

Tämä keksintö on näin ollen laaiasti sovellettavissa raskaan 15 nesteen sisältämiseen 1askeutumisastiassa. Tähän keksintöön voidaan tehdä erilaisia muunnoksia, kuten aikaansaada lisä-kammioita happokatalyytin sisältämiseen ottaen huomioon edellä esitetyn selostuksen ia oheiset patenttivaatimukset. Tällaiset eroavuudet ia muunnokset ovat tämän keksinnön 20 patenttivaatimuksissa esitetyn suoiapiirin puitteissa.

• * • · * « · · • · • · • · · • I I • · • * · • « t • · • · · • » « · * · · • · · • · « · • · · • · · • · · • · · • * • · ·

* M

• · · e * · • · < i « 14 4 * * * * • · • « • * • · · • · » k k • 4 4 4 ·

Claims (7)

98639 9

1. Laitteisto, tunnettu siitä, että se käsittää pystysuorassa olevan laskeutumisastian (14), jossa on ainakin yksi väliseinä (50, 52), joka ulottuu seinästä seinään ja ylös- 5 päin astian pohjasta muodostaen lukuisia kammioita (54, 56, 58, 60), jolloin kussakin kammiossa on poistoputki (26, 27, 28, 29), joka ulottuu kunkin kammion pohjasta ja tuloputki (16, 17, 18, 19) väliseinien ylemmän ulkoneman läheisyydessä, ja että laitteisto lisäksi käsittää lukuisia reaktoreita 10 (10, 11, 12, 13) yhdistettyinä laskeutumisastiaan (14) tulo- putkien avulla ja poistoputken (34) yhdistettynä astiaan (14) tuloputkien yläpuolella olevassa välikohdassa.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laitteisto, tunnettu 15 siitä, että kukin lukuisista kammioista (54, 56, 58, 60) tulevista poistoputkista (26, 27, 28, 29) on yhteydessä jääh-dyttimiin (20, 21, 22, 23), jotka on yhdistetty kuhunkin mainituista lukuisista pystyreaktoreista (10, li, 12, 143).

3. Menetelmä patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukaisen lait teiston käyttämiseksi, tunnettu siitä, että (a) syötetään seosta, joka sisältää raskaampaa nestettä ja kevyempää nestettä, jotka ovat muodostuneet mainituissa lukuisissa reaktoreissa (10, 11, 12, 13) mainittujen tuloput- 25 kien kautta mainittuun laskeutumisastiaan (14) ja (b) annetaan seoksen erottua neste-neste-rajapinnan muodostamiseksi, jossa pääosa raskaammasta nesteestä on mainituissa lukuisissa kammioissa (54, 56, 58, 60).

4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen menetelmä, tunnettu sii tä, että (c) ajetaan laskeutumisastiaa (14) vajaanestetäyttöisenä kaasufaasin muodostamiseksi astian yläosaan.

5. Patenttivaatimuksen 3 tai 4 mukainen menetelmä, tunnet tu siitä, että reaktoreita (10, 11, 12, 13) käytetään pysty-reaktoreina olefiinien alkyloimiseksi isoparafiineilla fluo-rivetykatalyytin läsnäollessa. 98639 10

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että raskaampana nesteenä käytetään nestemäistä fluori -vetykatalyyttiä ja kevyempänä nesteenä nestemäistä hiilive-tytuotetta. 5

7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mainittujen lukuisten kammioiden poistoaukoista poistettu erotettu fluorivetykatalyytti kierrätetään osittain takaisin pystyreaktoreihin (10, 11, 12, 13) jäähdytti - 10 mien (20, 21, 22, 23) kautta.