FR2862059A1 - Manufacture of alkylate for petrochemical industry, involves alkylating mixture having preset amount of isobutene and specific alkene using ion-cluster liquid catalyst containing specific anion and cation - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention concerne un procédé et un dispositif pour produireThe present invention relates to a method and a device for producing
une huile alkylée dans le domaine pétrochimique, plus particulièrement au moyen d'un catalyseur constitué par un liquide ionique composite. an alkylated oil in the petrochemical field, more particularly by means of a catalyst consisting of a composite ionic liquid.
Le développement rapide de l'industrie de l'automobile et l'attention soutenue concernant la protection de l'environnement vont de paire avec une demande mondiale croissante concernant les carburants à haut indice d'octane et sans plomb ayant de moindre teneurs en oléfines et en arènes. Dans ces circonstances, l'addition d'une huile alkylée au carburant constitue un procédé efficace pour maintenir dans les carburants un indice d'octane élevé et une faible tension de vapeur. The rapid development of the automotive industry and sustained attention to environmental protection are combined with growing global demand for higher octane and unleaded fuels with lower olefins and in arenas. Under these circumstances, the addition of an alkylated fuel oil is an effective method of maintaining a high octane number and a low vapor pressure in the fuels.
L'huile alkylée est un produit liquide de type carburant obtenu à partir d'oléfines et d'alcanes en C4 par catalyse au moyen d'un catalyseur acide. On peut considérer qu'il s'agit d'un produit d'alkylation spécial. The alkylated oil is a fuel type liquid product obtained from olefins and C4 alkanes by catalysis using an acid catalyst. It can be considered as a special alkylation product.
La teneur en C8 et la valeur du rapport TMP/DMH (triméthylpentane/diméthylhexane) sont des indices de qualité importants du produit constitué par l'huile alkylée. Actuellement, les procédés de production utilisés largement dans l'industrie comprennent le procédé à l'acide sulfurique et le procédé à l'acide fluorhydrique dans lesquels, respectivement, de l'acide sulfurique concentré et de l'acide fluorhydrique concentré sont utilisés comme catalyseurs pour conduire la réaction d'alkylation entre des alcanes et des oléfines. Cependant, ces acides forts sont très corrosifs, ce qui pose de nombreux problèmes, notamment des difficultés dans le procédé de fabrication, un posttraitement du produit qui est compliqué et une pollution de l'environnement. Comme la protection de l'environnement est très importante dans le monde moderne, l'étude et le développement d'une nouvelle génération de catalyseurs d'alkylation et de technologies réactionnelles et en particulier d'une technologie pour produire des huiles alkylées sont devenus des sujets de recherche importants dans le domaine de la catalyse pétrochimique. The C8 content and the ratio of TMP / DMH (trimethylpentane / dimethylhexane) are important quality indices of the product consisting of the alkylated oil. Currently, production processes widely used in the industry include the sulfuric acid process and the hydrofluoric acid process in which concentrated sulfuric acid and concentrated hydrofluoric acid are used as catalysts, respectively. to conduct the alkylation reaction between alkanes and olefins. However, these strong acids are very corrosive, which poses many problems, including difficulties in the manufacturing process, a post-treatment of the product that is complicated and environmental pollution. As the protection of the environment is very important in the modern world, the study and development of a new generation of alkylation catalysts and reaction technologies and in particular a technology to produce alkylated oils have become important research topics in the field of petrochemical catalysis.
Au cours des dernières années, la plupart des études menées dans le monde concernant la technologie d'alkylation étaient consacrées à l'étude de catalyseurs acides solides et de leurs technologies de fabrication pour résoudre les problèmes de pollution et de corrosion de l'appareillage dus au procédé à l'acide sulfurique et au procédé à l'acide fluorhydrique. In recent years, most of the worldwide studies on alkylation technology have been devoted to the study of solid acid catalysts and their manufacturing technologies to solve the problems of pollution and corrosion of equipment the sulfuric acid process and the hydrofluoric acid process.
On dispose d'une littérature abondante concernant différents nouveaux catalyseurs solides utilisés pour ces réactions d'alkylation. Cependant, ils présentent tous l'inconvénient commun, en dépit de leur excellente activité initiale, d'être rapidement désactivés dans les conditions normales. There is abundant literature on various new solid catalysts used for these alkylation reactions. However, they all have the common disadvantage, despite their excellent initial activity, of being rapidly deactivated under normal conditions.
Ainsi, le taux de conversion des oléfines baisse de 100 % à un niveau très bas en quelques heures ou même quelques dizaines de minutes. La cause principale de la désactivation d'un catalyseur est que, du fait de la nature acide du catalyseur solide utilisé, les oléfines présentes dans la matière première et les oléfines ou les cations carbone produits pendant la réaction subissent une polymérisation, une cyclisation, ou d'autres réactions secondaires qui forment des composés oléfiniques macromoléculaires en C9-36 qui, non seulement, recouvrent les sites actifs du catalyseur mais encore colmatent les pores du catalyseur. Par conséquent, on a développé un système de réaction d'alkylation dans des conditions supercritiques en tirant profit de l'excellent pouvoir dissolvant des fluides supercritiques. Cependant, la plupart des sites actifs sont concentrés dans les pores du catalyseur, et le pouvoir dissolvant du fluide supercritique diminue sensiblement dans les pores. De ce fait, bien que la durée d'utilisation du catalyseur puisse être prolongée dans des conditions supercritiques, les résultats des recherches actuelles indiquent qu'un système supercritique étant capable d'empêcher totalement le cokage et la désactivation du catalyseur. En outre, une température et une pression relativement élevées sont nécessaires pour la réaction dans des conditions supercritiques, et la sélectivité de la réaction d'alkylation diminue au cours du temps. Thus, the conversion rate of olefins drops 100% to a very low level in a few hours or even a few tens of minutes. The main cause of deactivation of a catalyst is that, because of the acidic nature of the solid catalyst used, the olefins present in the raw material and the olefins or carbon cations produced during the reaction undergo polymerization, cyclization, or other side reactions which form olefinic macromolecular C9-36 compounds which not only cover the active sites of the catalyst but also clog the pores of the catalyst. Therefore, an alkylation reaction system has been developed under supercritical conditions taking advantage of the excellent dissolving power of supercritical fluids. However, most active sites are concentrated in the pores of the catalyst, and the dissolving power of the supercritical fluid decreases substantially in the pores. Therefore, although the duration of use of the catalyst can be extended under supercritical conditions, current research results indicate that a supercritical system is capable of completely preventing coking and deactivation of the catalyst. In addition, a relatively high temperature and pressure are required for the reaction under supercritical conditions, and the selectivity of the alkylation reaction decreases over time.
Les catalyseurs acides solides relativement efficaces pour les réactions d'alkylation comprennent ceux du système supercritique développés par Research Institute of Petroleum Processing (RIPP) et la technologie alkylène de la société UOP Co. aux USA. Cependant, ces deux technologies présentent elles-mêmes inconvénients. Par exemple, la réaction supercritique a des exigences relativement sévères concernant l'appareillage et présente également le problème mentionné précédemment que la sélectivité diminue au cours du temps. Dans le cas de la technologie alkylène, bien que le catalyseur puisse être recyclé pour être réutilisé, une grande quantité de solvants est nécessaire. Le recyclage et la réutilisation de ces solvants posent également de nombreux problèmes, et, en outre, ces deux technologies nécessitent l'établissement d'appareillages de fabrication totalement nouveau, ce qui conduit à des investissements importants. Relatively efficient solid acid catalysts for alkylation reactions include those of the supercritical system developed by the Research Institute of Petroleum Processing (RIPP) and the alkylene technology of UOP Co. in the USA. However, these two technologies themselves have disadvantages. For example, the supercritical reaction has relatively severe equipment requirements and also has the aforementioned problem that selectivity decreases over time. In the case of alkylene technology, although the catalyst can be recycled for reuse, a large amount of solvents is needed. Recycling and reuse of these solvents also pose many problems, and, in addition, both technologies require the establishment of completely new manufacturing equipment, which leads to significant investments.
Un liquide ionique est un sel sous forme d'un liquide à la température ambiante. Un tel liquide ionique a de nombreuses propriétés particulières. Par exemple, sa pression de vapeur saturée est très basse, proche de 0. Il peut dissoudre de nombreux composés organiques et inorganiques et n'est pas corrosif. Il est possible de préparer des liquides ioniques ayant différentes acidités en ajustant les types et les quantités des cations et des anions. Actuellement, des recherches concernant la préparation et l'application des liquides ioniques sont en cours et des types de liquides ioniques de plus en plus nombreux sont produits actuellement et leurs domaines d'applications sont en cours de développement. An ionic liquid is a salt in the form of a liquid at room temperature. Such an ionic liquid has many particular properties. For example, its saturated vapor pressure is very low, close to 0. It can dissolve many organic and inorganic compounds and is not corrosive. It is possible to prepare ionic liquids with different acidities by adjusting the types and amounts of cations and anions. Currently, research on the preparation and application of ionic liquids is underway and more and more types of ionic liquids are being produced and their fields of application are being developed.
Il existe également un nombre relativement important de brevets concernant des réactions d'alkylation conduites avec des liquides ioniques utilisés comme catalyseur ou comme solvant. Cependant, la plupart des brevets concernent un procédé d'alkylation du benzène et de ses dérivés avec des oléfines. Il s'agit par exemple des brevets US 5 994 602, US 5 824 832 et WO 99/03 163. Le brevet français FR 2 626 572 décrit l'utilisation de liquides ioniques de type imidazolium ou amines quaternaires comme catalyseur pour traiter des isoalcanes et des oléfines. Cependant, les principaux produits réactionnels selon ce brevet sont des produits en C6 ou C7 isomères, tandis que la teneur en alcanes en C8 du produit est très faible. Le procédé décrit dans ce brevet ne peut pas être appliqué pratiquement à la production d'huiles alkylées, et les liquides ioniques de type imidazolium ne sont pas utilisés fréquemment du fait qui sont délicats et coûteux à synthétiser. There is also a relatively large number of patents relating to alkylation reactions conducted with ionic liquids used as a catalyst or solvent. However, most of the patents relate to a process for alkylating benzene and its derivatives with olefins. They are, for example, US Pat. No. 5,994,602, US Pat. No. 5,824,832 and WO 99/03163. French patent FR 2 626 572 describes the use of imidazolium ionic liquids or quaternary amines as catalyst for treating isoalkanes. and olefins. However, the main reaction products according to this patent are C6 or C7 isomeric products, while the C8 alkane content of the product is very low. The process described in this patent can not be practically applied to the production of alkylated oils, and imidazolium ionic liquids are not used frequently because they are delicate and expensive to synthesize.
Les brevets US 5 731 101 et WO 00/41 809 décrivent l'un et l'autre un procédé permettant de produire aisément des liquides ioniques à la température ambiante, procédé selon lequel l'halogénhydrate d'une alkylamine réagit avec un halogénure métallique pour former un produit ionique qui est liquide à la température ambiante et dont seule la partie anionique contient un métal. Les brevets mentionnés précédemment dans ce domaine décrivent aussi des applications de ce type de liquides ioniques comme catalyseur pour l'alkylation du benzène et d'oléfines mais 2862059 4 ne décrivent pas la réaction d'alkylation entre des isoalcanes et des oléfines, c'est-à-dire la production d'une huile alkylée. US Pat. Nos. 5,731,101 and WO 00/41809 both describe a method for easily producing ionic liquids at room temperature, wherein the alkylamine hydrohalide reacts with a metal halide to produce forming an ionic product which is liquid at room temperature and of which only the anionic part contains a metal. The previously mentioned patents also describe applications of this type of ionic liquids as a catalyst for the alkylation of benzene and olefins, but do not describe the alkylation reaction between isoalkanes and olefins; that is, the production of an alkylated oil.
Les chercheurs dans ce domaine savent bien que l'une des clés de la production d'une huile alkylée de haute qualité consiste à augmenter la sélectivité de la réaction d'alkylation. Toutefois, aucun des procédés d'alkylation conventionnels mentionnés précédemment ne peut remplir cette condition. Researchers in this field are well aware that one of the keys to producing high quality alkylated oil is to increase the selectivity of the alkylation reaction. However, none of the conventional alkylation processes mentioned above can fulfill this condition.
Le réacteur Stratoc qui est habituellement utilisé dans le procédé de production d'une huile alkylée utilisant de l'acide sulfurique comme catalyseur a une configuration complexe, est délicat à réparer et à entretenir et nécessite des investissements importants. Le réacteur utilisé dans le procédé à l'acide fluorhydrique a une configuration relativement simple, mais du fait qu'il utilise de nombreux types d'installations auxiliaires pour empêcher les fuites d'acide fluorhydrique, l'appareillage et le procédé sont compliqués également. De plus, ces deux acides liquides sont très corrosifs et imposent des conditions sévères pour les matériaux constituant l'appareillage. En outre, le rapport alcane/oléfine qui est nécessaire dans le réacteur pour les procédés d'alkylation utilisant de l'acide sulfurique et de l'acide fluorhydrique doit atteindre une valeur de plusieurs centaines ou même d'un millier pour garantir un produit de haute qualité. Ceci exige le recyclage d'une grande quantité d'isobutane, qui augmente sensiblement la charge opératoire de la colonne de fractionnement et les coûts opératoires. Toutefois, une partie du produit peut être recyclée pour maintenir un rapport alcane/oléfine relativement élevé afin de réduire la quantité d'isobutane recyclée, mais ceci augmente le temps de contact entre l'huile alkylée produite et le catalyseur, ce qui conduit à une augmentation de la décomposition ou de la polymérisation de l'huile alkylée qui réduit la sélectivité de l'huile alkylée produite. The Stratoc reactor which is usually used in the process of producing an alkylated oil using sulfuric acid as a catalyst has a complex configuration, is difficult to repair and maintain and requires significant investment. The reactor used in the hydrofluoric acid process has a relatively simple configuration, but because it uses many types of auxiliary equipment to prevent hydrofluoric acid leaks, the apparatus and the process are also complicated. In addition, these two liquid acids are very corrosive and impose severe conditions for the materials constituting the equipment. In addition, the alkane / olefin ratio which is required in the reactor for the alkylation processes using sulfuric acid and hydrofluoric acid must reach a value of several hundred or even a thousand to guarantee a product of high quality. This requires the recycling of a large amount of isobutane, which substantially increases the operating charge of the fractionating column and the operating costs. However, a portion of the product can be recycled to maintain a relatively high alkane / olefin ratio to reduce the amount of recycled isobutane, but this increases the contact time between the alkylated oil produced and the catalyst, which leads to increased increasing the decomposition or polymerization of the alkylated oil which reduces the selectivity of the alkylated oil produced.
En bref, de nombreux inconvénients doivent être surmontés pour améliorer les technologies actuelles pour la préparation d'huiles alkylées. In short, many disadvantages must be overcome to improve current technologies for the preparation of alkylated oils.
Pour surmonter ces inconvénients, la présente invention fournit un procédé de production d'huile alkylée au moyen d'un catalyseur constitué par un liquide ionique composite, qui permet d'augmenter la 35 sélectivité de la réaction d'alkylation grâce au fait que le catalyseur est amélioré. Par rapport à la technologie conventionnelle, le produit de la réaction d'alkylation, à savoir l'huile alkylée, a un indice d'octane relativement élevé et une teneur en C8 relativement élevée, ce qui augmente encore le rendement en le produit. In order to overcome these drawbacks, the present invention provides a process for producing alkylated oil by means of a composite ionic liquid catalyst which increases the selectivity of the alkylation reaction by virtue of the fact that the catalyst is improved. Compared to conventional technology, the product of the alkylation reaction, namely the alkylated oil, has a relatively high octane number and a relatively high C 8 content, which further increases the yield of the product.
Selon le procédé de la présente invention, la réaction d'alkylation est conduite avec un mélange d'isobutane et d'oléfines en C4 utilisés comme matière première, au moyen d'un catalyseur constitué par un liquide ionique composite. Dans la matière première, le rapport alcanes/oléfines est supérieur à 1:1. Dans la composition du liquide ionique composite mentionné précédemment, les cations proviennent de l'halogénhydrate d'une aikylamine ou de la pyridine, tandis que les anions sont les anions coordinés composites obtenus à partir de deux ou plusieurs composés métalliques dont l'un est un composé de l'aluminium tandis que le ou les autres est ou sont des composés d'éléments du groupe IB et du groupe IIB du Tableau Périodique des Eléments, et des métaux de transition. According to the process of the present invention, the alkylation reaction is conducted with a mixture of isobutane and C 4 olefins used as raw material, using a composite ionic liquid catalyst. In the raw material, the ratio of alkanes to olefins is greater than 1: 1. In the composition of the above-mentioned composite ionic liquid, the cations are derived from the alkyl halide of an alkylamine or pyridine, while the anions are the composite, coordinated anions obtained from two or more metal compounds, one of which is a composed of aluminum while the other (s) is (are) compounds of elements of group IB and group IIB of the Periodic Table of Elements, and transition metals.
Selon le procédé de la présente invention, un catalyseur constitué par un liquide ionique composite est utilisé pendant la réaction d'alkylation et la partie anionique de ce liquide ionique composite inclut deux ou plusieurs composés métalliques. Le produit de la réaction d'alkylation est une huile alkylée, et les résultats expérimentaux montrent que cette huile alkylée a une teneur en C8 bien supérieure et un rapport TMP/DMH bien supérieur à ceux de la technologie conventionnelle. Par ailleurs, dans le procédé selon la présente invention, le catalyseur constitué par un liquide ionique composite a de bonnes propriétés de régénération et une bonne activité catalytique à long terme et une bonne stabilité à long terme. According to the process of the present invention, a composite ionic liquid catalyst is used during the alkylation reaction and the anionic portion of this composite ionic liquid includes two or more metal compounds. The product of the alkylation reaction is an alkylated oil, and the experimental results show that this alkylated oil has a much higher C8 content and a much higher TMP / DMH ratio than conventional technology. Furthermore, in the process according to the present invention, the composite ionic liquid catalyst has good regenerative properties and good long-term catalytic activity and good long-term stability.
La présente invention concerne également un procédé optimisé pour produire le catalyseur liquide ionique composite. The present invention also relates to an optimized process for producing the composite ionic liquid catalyst.
Selon le schéma technique de la présente invention, la réaction d'alkylation en question peut être conduite dans un récipient à haute pression qui est utilisé habituellement dans ce domaine, dans un procédé continu ou dans un procédé discontinu. La présente invention fournit aussi un dispositif à mélangeur statique permettant de conduire la réaction d'alkylation mentionnée précédemment. Ce dispositif inclut au moins un mélangeur statique et un décanteur, une colonne de fractionnement et d'autres dispositifs. La réaction d'alkylation est conduite dans le mélangeur statique qui joue aussi le rôle de réacteur. Pendant le procédé de production, l'isobutane en excès qui provient de la réaction et le catalyseur liquide ionique composite peuvent être recyclés, ce qui permet d'augmenter le taux d'utilisation. Par ailleurs, les investissement en appareillage peuvent être réduits et l'opération peut être simplifiée. According to the technical scheme of the present invention, the alkylation reaction in question can be conducted in a high pressure vessel which is usually used in this field, in a continuous process or in a batch process. The present invention also provides a static mixer device for conducting the alkylation reaction mentioned above. This device includes at least one static mixer and a decanter, a fractionation column and other devices. The alkylation reaction is conducted in the static mixer which also acts as a reactor. During the production process, the excess isobutane from the reaction and the composite ionic liquid catalyst can be recycled, thereby increasing the rate of use. In addition, investments in equipment can be reduced and the operation can be simplified.
La présente invention fournit aussi un procédé de traitement pouvant utiliser le réacteur à mélangeur statique mentionné précédemment pour produire efficacement une huile alkylée. The present invention also provides a method of treatment that can utilize the aforementioned static mixer reactor to efficiently produce an alkylated oil.
Selon la technologie d'alkylation de la présente invention, la réaction d'alkylation est conduite avec un mélange d'isobutane et d'oléfines en C4 utilisé comme matière première avec un catalyseur constitué par un liquide ionique composite. Dans la composition du liquide ionique composite mentionné précédemment, les cations proviennent de l'halogénhydrate d'une alkylamine ou de la pyridine tandis que les anions sont des anions coordinés composites obtenus à partir de deux ou plusieurs composés métalliques dont l'un est un composé de l'aluminium tandis que l'autre ou les autres composés métalliques sont des composés d'éléments du groupe IB et du groupe IIB du Tableau Périodique et des métaux de transition. According to the alkylation technology of the present invention, the alkylation reaction is conducted with a mixture of isobutane and C4 olefins used as a raw material with a composite ionic liquid catalyst. In the aforementioned composite ionic liquid composition, the cations are derived from the alkylamine or pyridine hydrohalide while the anions are composite, coordinated anions obtained from two or more metal compounds, one of which is a compound. aluminum while the other metal compounds are compounds of Group IB and Group IIB of the Periodic Table and transition metals.
De préférence, dans la partie cationique du liquide ionique composite utilisé comme catalyseur, les atomes d'azote de l'halogénhydrate de l'alkylamine ou de la pyridine sont saturés avec quatre substituants parmi lesquels on trouve au moins un atome d'hydrogène et un groupe alkyle. De préférence encore, le substituant alkyle est au moins un substituant R choisi parmi les groupes méthyle, éthyle, propyle, butyle, amyle et hexyle, c'est-à-dire qu'on peut avoir par exemple: NEt3H+, CH3NEt2H+, Comme on peut le voir en comparant la présente invention et la technologie conventionnelle, la partie cationique du catalyseur liquide ionique composite peut être la même, la différence résidant dans le fait que la partie anionique du liquide ionique composite utilisé dans la présente invention inclut deux ou plusieurs composés métalliques. De préférence, le composé de l'aluminium est un halogénure de l'aluminium comme le trichlorure d'aluminium, tandis que les autres composés métalliques sont des halogénures, sulfates ou nitrates du cuivre, du fer, du zinc, du nickel, du cobalt, du molybdène ou du platine. Quand ces composés métalliques sont des halogénures, ce sont de préférence des chlorures ou des bromures. La partie anionique du liquide ionique composite peut être par exemple du chlorure cuivreux, du chlorure de cuivre, du chlorure de nickel, du sulfate de cuivre, du chlorure ferreux ou du nitrate de zinc. Preferably, in the cationic part of the composite ionic liquid used as a catalyst, the nitrogen atoms of the alkylamine or pyridine hydrohalide are saturated with four substituents among which there is at least one hydrogen atom and one alkyl group. More preferably, the alkyl substituent is at least one substituent R chosen from methyl, ethyl, propyl, butyl, amyl and hexyl groups, that is to say that one can have for example: NEt3H +, CH3NEt2H +, As one can be seen by comparing the present invention and conventional technology, the cationic portion of the composite ionic liquid catalyst may be the same, the difference being that the anionic part of the composite ionic liquid used in the present invention includes two or more compounds metal. Preferably, the aluminum compound is an aluminum halide such as aluminum trichloride, while the other metal compounds are halides, sulphates or nitrates of copper, iron, zinc, nickel, cobalt , molybdenum or platinum. When these metal compounds are halides, they are preferably chlorides or bromides. The anionic part of the composite ionic liquid may be, for example, cuprous chloride, copper chloride, nickel chloride, copper sulphate, ferrous chloride or zinc nitrate.
De préférence, dans la partie anionique, le rapport molaire du composé de l'aluminium aux autres composés métalliques est régulé dans le domaine de 1:100 à 100:1, de préférence encore de 1:1 à 100:1 ou de manière particulière préférée dans le domaine de 5:1 à 50:1. Preferably, in the anionic part, the molar ratio of the aluminum compound to the other metal compounds is regulated in the range from 1: 100 to 100: 1, more preferably from 1: 1 to 100: 1 or in a particular manner. preferred in the range of 5: 1 to 50: 1.
Les oléfines en C4 contenues dans la matière première peuvent être par exemple différentes oléfines normales et isomères comme le but-2-ène, l'isobutène et le but-1-ène, qui peuvent être utilisées seules ou en mélange. La matière première utilisée dans la production réelle peut contenir une petite quantité de propylène. Pendant la production, l'isobutane est habituellement utilisé en excès, et le propane, le pentane ou d'autres alcanes peuvent aussi être utilisés en petites quantités. The C 4 olefins contained in the raw material can be, for example, different normal and isomeric olefins such as but-2-ene, isobutene and but-1-ene, which can be used alone or as a mixture. The raw material used in actual production may contain a small amount of propylene. During production, isobutane is usually used in excess, and propane, pentane or other alkanes can also be used in small amounts.
Le rapport alcanes/oléfines dans la matière première devrait être supérieur à 1 et habituellement dans le domaine de 1:1 à 40:1 pour obtenir une augmentation de la sélectivité de la réaction d'alkylation et du rendement en le produit. Dans le cas d'une réaction continue, l'isobutane en excès peut être recyclé pour être réutilisé. The ratio of alkanes / olefins in the raw material should be greater than 1 and usually in the range of 1: 1 to 40: 1 to obtain an increase in the selectivity of the alkylation reaction and yield of the product. In the case of a continuous reaction, excess isobutane can be recycled for reuse.
Il est judicieux de maintenir la température de la réaction d'alkylation aussi basse que possible. Cependant, si la température est trop basse, les coûts de fonctionnement augmentent. Par conséquent, il est possible de régler la température de réaction dans le domaine de -20 à 100 C, de préférence de 0 à 50 C. Le point final de la réaction peut être déterminé selon le déroulement d'une réaction d'alkylation normale sur la base des situations spécifiques et des conditions opératoires de la réaction, d'une manière qui est très simple pour l'homme du métier. Finalement, la durée de la réaction peut être située dans le domaine de 2 s à 60 min, de préférence dans le domaine de 2 s à 30 min, de préférence encore dans le domaine de 1 à 20 min. 2862059 8 Une caractéristique clé pour mettre en oeuvre le procédé selon la présente invention consiste à utiliser un liquide ionique composite comme catalyseur. On comprendra que le mélange réactionnel doit être maintenu à l'état liquide en régulant les conditions réactionnelles pendant la réaction, par exemple en fixant une pression appropriée. Ainsi, une certaine pression est appliquée pendant la réaction d'alkylation selon la présente invention. La limite inférieure de cette pression devrait être choisie pour que la matière première pour la réaction soit maintenue à l'état liquide dans les conditions réactionnelles. Habituellement, cette pression peut être fixée dans le domaine de 0,1 à 1,6 MPa. It is advisable to keep the temperature of the alkylation reaction as low as possible. However, if the temperature is too low, the running costs increase. Therefore, it is possible to set the reaction temperature in the range of -20 to 100 ° C., preferably 0 to 50 ° C. The end point of the reaction can be determined according to the course of a normal alkylation reaction. on the basis of the specific situations and operating conditions of the reaction, in a manner that is very simple for those skilled in the art. Finally, the reaction time can be in the range of 2 s to 60 min, preferably in the range of 2 s to 30 min, more preferably in the range of 1 to 20 min. A key feature for carrying out the process according to the present invention is to use a composite ionic liquid as a catalyst. It will be understood that the reaction mixture should be maintained in the liquid state by controlling the reaction conditions during the reaction, for example by setting an appropriate pressure. Thus, some pressure is applied during the alkylation reaction according to the present invention. The lower limit of this pressure should be chosen so that the raw material for the reaction is maintained in the liquid state under the reaction conditions. Usually, this pressure can be set in the range of 0.1 to 1.6 MPa.
Le catalyseur liquide ionique composite utilisé dans le procédé selon la présente invention peut être préparé par l'un des procédés suivants. The composite ionic liquid catalyst used in the process according to the present invention can be prepared by one of the following methods.
Premier procédé de préparation: un liquide contenant des ions aluminium comme anions est utilisé comme matière première. Dans un environnement non oxydant, le liquide est mélangé avec un ou plusieurs des composés métalliques mentionnés précédemment jusqu'à ce que les solides du ou des composé(s) métallique(s) disparaissent complètement en formant un liquide qui est un liquide ionique composite. First process of preparation: a liquid containing aluminum ions as anions is used as raw material. In a non-oxidizing environment, the liquid is mixed with one or more of the aforementioned metal compounds until the solids of the metal compound (s) completely disappear to form a liquid which is a composite ionic liquid.
Le liquide contenant des ions aluminium comme anions peut être acheté directement sur le marché ou préparé au moyen d'un procédé décrit dans la technologie courante. Par exemple, dans un environnement non oxydant, un composé de l'aluminium est mélangé avec un halogénhydrate d'une aikylamine ou de la pyridine. Le mélange est agité et chauffé jusqu'à ce que les solides du composé de l'aluminium disparaissent complètement et forment un liquide. On obtient ainsi un liquide ionique contenant des anions aluminium. Le composé de l'aluminium et l'halogénhydrate de l'alkylamine ou de la pyridine peuvent être mélangés dans un rapport molaire de 1:1 à 2,5:1. The liquid containing aluminum ions as anions can be purchased directly on the market or prepared by a method described in current technology. For example, in a non-oxidizing environment, an aluminum compound is mixed with an alkylamine hydrohalide or pyridine. The mixture is stirred and heated until the solids of the aluminum compound completely disappear and form a liquid. An ionic liquid containing aluminum anions is thus obtained. The aluminum compound and the alkylamine or pyridine hydrohalide can be mixed in a molar ratio of 1: 1 to 2.5: 1.
La réaction mentionnée précédemment peut être conduite dans un solvant constitué par un alcane ou sans solvant. Le solvant constitué par un alcane peut être un alcane en C4-9 comme l'heptane, l'hexane ou le pentane, par exemple. Il est possible aussi d'utiliser directement une huile alkylée comme solvant pour conduire la réaction précédente. The reaction mentioned above can be carried out in an alkane or solvent-free solvent. The alkane solvent may be a C4-9 alkane such as heptane, hexane or pentane, for example. It is also possible to directly use an alkylated oil as a solvent to carry out the preceding reaction.
La température de cette réaction peut être fixée dans le domaine de 80 à 100 C, et la durée de la réaction agitée est habituellement dans le domaine de 1 à 3 h. Second procédé de préparation: dans un environnement non oxydant, un composé de l'aluminium et un ou plusieurs autres composés métalliques sont mélangés avec l'halogénhydrate d'une alkylamine ou de la pyridine. Le rapport molaire de la quantité totale des composés métalliques ajoutés à la quantité de l'halogénhydrate ajouté est dans le domaine de 1:1 à 2,5:1. La réaction agitée est conduite à la température normale. Le liquide est produit progressivement. L'agitation est maintenue jusqu'à ce que les solides des composés métalliques disparaissent complètement et forment un liquide qui est un liquide ionique composite. The temperature of this reaction can be set in the range of 80 to 100 ° C, and the duration of the stirred reaction is usually in the range of 1 to 3 hours. Second Preparation Process: In a non-oxidizing environment, an aluminum compound and one or more other metal compounds are mixed with the alkylamine or pyridine hydrohalide. The molar ratio of the total amount of added metal compounds to the amount of the added hydrohalide is in the range of 1: 1 to 2.5: 1. The stirred reaction is conducted at normal temperature. The liquid is produced gradually. Stirring is maintained until the solids of the metal compounds completely disappear and form a liquid which is a composite ionic liquid.
Il est préférable de mettre en oeuvre les deux procédés mentionnés précédemment dans un environnement non oxydant, par exemple sous une atmosphère de gaz inerte, d'azote, ou dans de l'air sec ou un gaz sec utilisé dans une raffinerie. It is preferable to use the two previously mentioned processes in a non-oxidizing environment, for example in an atmosphere of inert gas, nitrogen, or in dry air or dry gas used in a refinery.
La réaction d'alkylation peut être conduite au moyen d'un réacteur normal tel qu'un autoclave équipé d'un agitateur, qui peut être un autoclave pour réaction discontinue ou pour réaction continue. Il est possible aussi d'utiliser des appareils de production continue qui sont utilisés pour les réactions d'alkylation conduites avec de l'acide sulfurique ou de l'acide fluorhydrique dans la production industrielle. The alkylation reaction can be carried out by means of a normal reactor such as an autoclave equipped with a stirrer, which can be a batch reaction autoclave or a continuous reaction autoclave. It is also possible to use continuous production equipment which is used for alkylation reactions conducted with sulfuric acid or hydrofluoric acid in industrial production.
La présente invention concerne aussi un dispositif à mélangeur statique dans lequel il est possible de mettre en oeuvre le procédé selon la présente invention pour produire une huile alkylée en continu. Ce dispositif permet d'augmenter l'efficacité de mélange de la matière première d'alkylation et du catalyseur pour augmenter efficacement la sélectivité de la réaction d'alkylation de sorte que le produit d'alkylation a un indice d'octane relativement élevé et est produit avec un rendement accru. Ce dispositif simplifie sensiblement la réaction d'alkylation, fait diminuer les investissements en appareillage et augmente la sécurité de la réaction d'alkylation. The present invention also relates to a static mixer device in which it is possible to carry out the process according to the present invention to produce a continuous alkylated oil. This device makes it possible to increase the mixing efficiency of the alkylation raw material and of the catalyst in order to effectively increase the selectivity of the alkylation reaction so that the alkylation product has a relatively high octane number and is produced with increased yield. This device substantially simplifies the alkylation reaction, reduces investments in equipment and increases the safety of the alkylation reaction.
La présente invention concerne aussi un procédé qui utilise le dispositif à mélangeur statique mentionné précédemment pour mettre en oeuvre le procédé de production d'une huile alkylée selon la présente invention. The present invention also relates to a process which utilizes the aforementioned static mixer device for carrying out the process for producing an alkylated oil according to the present invention.
Le dispositif à mélangeur statique selon la présente invention comprend au moins un mélangeur statique dans lequel la réaction d'alkylation est conduite, un décanteur utilisé pour recevoir la substance obtenue après la réaction et pour lui permettre de se déposer et de se séparer, un dispositif de fractionnement dans lequel la fraction de tête peut être extraite et renvoyée dans le mélangeur des matières premières. The static mixer device according to the present invention comprises at least one static mixer in which the alkylation reaction is conducted, a decanter used to receive the substance obtained after the reaction and to allow it to settle and separate, a device fractionation in which the overhead fraction can be extracted and returned to the raw material mixer.
Le mélangeur statique est appelé également réacteur statique. Il est possible d'utiliser un groupe de mélangeurs statiques qui sont utilisés pour prémélanger les matières premières et pour conduire la réaction, respectivement. Par exemple, un tel groupe peut inclure un premier mélangeur statique qui est utilisé pour mélanger les matières premières: le mélange d'isobutane et d'oléfines en C4 et une partie de l'isobutane recyclé sont introduits dans le premier mélangeur statique où ils sont totalement mélangés; un second mélangeur statique qui est utilisé pour mélanger une partie de l'isobutane recyclé et le liquide ionique composite, plus spécifiquement le liquide ionique composite d'appoint, le liquide ionique composite recyclé et une partie de l'isobutane recyclé sont totalement mélangés dans ce second mélangeur statique; un troisième mélangeur statique qui est utilisé pour mélanger les substances provenant des premier et second mélangeurs statiques pour conduire la réaction d'alkylation; plus spécifiquement, les produits provenant des premier et second mélangeurs statiques sont introduits simultanément dans le troisième mélangeur statique où ils sont totalement mélangés pour conduire la réaction d'alkylation. The static mixer is also called static reactor. It is possible to use a group of static mixers which are used to premix the raw materials and to conduct the reaction, respectively. For example, such a group may include a first static mixer which is used to mix the raw materials: the mixture of isobutane and C4 olefins and a part of the recycled isobutane are introduced into the first static mixer where they are totally mixed; a second static mixer which is used to mix a portion of the recycled isobutane and the composite ionic liquid, more specifically the composite composite ionic liquid, the recycled composite ionic liquid and a part of the recycled isobutane are totally mixed in this second static mixer; a third static mixer that is used to mix the substances from the first and second static mixers to conduct the alkylation reaction; more specifically, the products from the first and second static mixers are introduced simultaneously into the third static mixer where they are fully mixed to conduct the alkylation reaction.
A ce stade, la fraction de tête du dispositif de fractionnement est renvoyée dans les premier et second mélangeurs statiques. L'huile alkylée peut être obtenue au fond après le fractionnement. Plus spécifiquement, après le fractionnement dans la colonne de fractionnement, la fraction obtenue dans la partie supérieure moyenne est l'isobutane qui est recyclé dans les premier et second mélangeurs statiques, la fraction obtenue dans la partie moyenne est le n-butane, la fraction obtenue dans la partie inférieure moyenne est l'huile alkylée légère et la fraction obtenue dans la partie inférieure est l'huile alkylée lourde. At this stage, the fraction of the fractionator is returned to the first and second static mixers. The alkylated oil can be obtained at the bottom after fractionation. More specifically, after the fractionation in the fractionation column, the fraction obtained in the upper middle part is isobutane which is recycled in the first and second static mixers, the fraction obtained in the middle part is n-butane, the fraction obtained in the lower middle part is the light alkylated oil and the fraction obtained in the lower part is the heavy alkylated oil.
De préférence, le décanteur comporte une entrée de produit et trois sorties. L'une des sorties est située au fond et est reliée à un régénérateur de liquide ionique composite. Un dispositif d'évaporation tel qu'un réservoir éclair peut aussi être disposé entre le décanteur et le dispositif de fractionnement. Après la décantation et la séparation des substances dans le décanteur à la suite de la réaction, la couche supérieure est constituée par l'isobutane en excès et l'huile aikylée. Cette substance est envoyée dans le réservoir éclair où elle est soumise à une évaporation éclair, ou bien elle est envoyée directement dans la colonne de fractionnement. Le liquide ionique composite dans la partie inférieure moyenne est recyclé dans le dispositif de recyclage du catalyseur ou dans le second mélangeur statique. Le liquide ionique composite au fond est envoyé à un régénérateur dans lequel il est régénéré. Quand un réservoir éclair est utilisé, l'isobutane en excès est recyclé dans un prémélangeur ou dans les premier et second mélangeurs statiques par la sortie de tête du réservoir éclair. Le produit réactionnel constitué principalement par une huile alkylée et une partie de l'isobutane est envoyé dans le dispositif de fractionnement par la sortie inférieure. Preferably, the decanter comprises a product inlet and three outlets. One of the outlets is located at the bottom and is connected to a composite ionic liquid regenerator. An evaporation device such as a flash tank may also be disposed between the decanter and the fractionator. After decantation and separation of the substances in the decanter as a result of the reaction, the upper layer is constituted by the excess isobutane and the alkylated oil. This substance is sent to the flash tank where it is subjected to flash evaporation, or it is sent directly into the fractionation column. The composite ionic liquid in the lower middle portion is recycled to the catalyst recycle device or the second static mixer. The composite ionic liquid at the bottom is sent to a regenerator in which it is regenerated. When a flash tank is used, the excess isobutane is recycled in a premixer or in the first and second static mixers through the head outlet of the flash tank. The reaction product consisting mainly of an alkylated oil and a portion of the isobutane is fed into the fractionator through the bottom outlet.
Chaque mélangeur statique peut être constitué par un étage de mélangeur statique ou plusieurs étages de mélangeur statique qui peuvent être reliés en série ou en parallèle. En outre, le mélangeur (comme le troisième mélangeur statique) utilisé pour conduire la réaction d'alkylation peut aussi être relié à une colonne à garnissage ou à une colonne vide pour constituer un réacteur afin de maintenir la continuité de la réaction d'alkylation. Each static mixer may consist of a static mixer stage or several static mixer stages that can be connected in series or in parallel. In addition, the mixer (as the third static mixer) used to conduct the alkylation reaction may also be connected to a packed column or an empty column to form a reactor to maintain the continuity of the alkylation reaction.
La présente invention concerne aussi un procédé de production d'une huile aikylée dans un dispositif à mélangeur statique au moyen d'un catalyseur constitué par un liquide ionique composite. Dans ce procédé, la matière première pour la réaction et le liquide ionique composite sont introduits dans un mélangeur statique où ils sont totalement mélangés pour conduire la réaction d'alkylation. Après la réaction, la substance est introduite dans un décanteur où elle se décante et se sépare. Après le fractionnement du produit de la réaction, le produit fini constitué par l'huile aikylée est recueilli. The present invention also relates to a process for producing an alkylated oil in a static mixer device by means of a composite ionic liquid catalyst. In this process, the raw material for the reaction and the composite ionic liquid are introduced into a static mixer where they are fully mixed to conduct the alkylation reaction. After the reaction, the substance is introduced into a decanter where it settles and separates. After fractionation of the reaction product, the finished product consisting of the alkylated oil is collected.
Quand une huile alkylée est produite au moyen de ce procédé, il est préférable d'utiliser trois mélangeurs statiques pour réaliser le 35 prémélange et la réaction d'alkylation. Ce procédé peut inclure les étapes suivantes. When an alkylated oil is produced by this process, it is preferable to use three static mixers to carry out the premix and the alkylation reaction. This method may include the following steps.
Comme matière première pour la réaction, un mélange d'isobutane et d'oléfines en C4 est introduit avec une partie de l'isobutane recyclé dans le premier mélangeur statique où ils sont totalement mélangés (I'isobutane utilisé comme matière première de la réaction et le catalyseur liquide ionique composite peuvent être partiellement recyclés). La matière première peut contenir aussi une petite quantité de propylène ou d'un alcane inférieur. Le rapport alcanes/oléfines dans la matière première est supérieur à 1:1 et peut être situé dans le domaine de 1:1 à 40:1. L'oléfine en C4 est choisie de préférence parmi le but-2-ène, l'isobutène, le but-1-ène, qui peuvent être utilisés seuls ou en mélanges. As raw material for the reaction, a mixture of isobutane and C4 olefins is introduced with a portion of the isobutane recycled to the first static mixer where they are fully mixed (isobutane used as raw material for the reaction and the composite ionic liquid catalyst can be partially recycled). The raw material may also contain a small amount of propylene or a lower alkane. The alkane / olefin ratio in the raw material is greater than 1: 1 and can be in the range of 1: 1 to 40: 1. The C 4 olefin is preferably chosen from but-2-ene, isobutene and but-1-ene, which may be used alone or in mixtures.
Le liquide ionique composite d'appoint, une partie du liquide ionique composite recyclé et une partie de l'isobutane recyclé sont mélangés totalement dans le second mélangeur statique. The composite composite ionic liquid, a portion of the recycled composite ionic liquid and a portion of the recycled isobutane are fully mixed in the second static mixer.
Les substances provenant des premier et second mélangeurs statiques sont introduites dans le troisième mélangeur statique où elles sont totalement mélangées pour conduire la réaction d'alkylation. La réaction d'alkylation conduite dans le mélangeur statique peut être conduite à la pression normale. La température de réaction est dans le domaine de -20 à 100 C, de préférence de 0 à 50 C. Après la réaction, les substances se décantent et se séparent dans le Substances from the first and second static mixers are introduced into the third static mixer where they are fully mixed to conduct the alkylation reaction. The alkylation reaction conducted in the static mixer can be conducted at normal pressure. The reaction temperature is in the range of -20 to 100 ° C., preferably 0 to 50 ° C. After the reaction, the substances settle and separate in the reaction zone.
décanteur. La couche supérieure est constituée par l'isobutane en excès et l'huile alkylée. Cette fraction est introduite dans le réservoir éclair où elle subit une évaporation éclair, ou bien elle est envoyée directement à la colonne de fractionnement. Le liquide ionique composite dans la partie inférieure moyenne est recyclé dans le dispositif de recyclage de catalyseur ou dans le second mélangeur statique. Le liquide ionique composite dans la partie inférieure est envoyé au régénérateur où il est régénéré. decanter. The upper layer consists of the excess isobutane and the alkylated oil. This fraction is introduced into the flash tank where it undergoes flash evaporation, or it is sent directly to the fractionation column. The composite ionic liquid in the lower middle portion is recycled to the catalyst recycle device or the second static mixer. The composite ionic liquid in the lower part is sent to the regenerator where it is regenerated.
Après le fractionnement du produit réactionnel dans la colonne de fractionnement, la fraction obtenue dans la partie supérieure est constituée par du propane (quand la matière première contient du propène). La fraction située dans la partie supérieure moyenne est constituée par de l'isobutane qui est recyclé dans les premier et second mélangeurs statiques. La fraction située dans la partie moyenne est constituée par du n-butane, la fraction dans la partie inférieure moyenne est constituée par de l'huile alkylée légère et la fraction située dans la partie inférieure est constituée par de l'huile alkylée lourde. After fractionation of the reaction product in the fractionation column, the fraction obtained in the upper part consists of propane (when the raw material contains propene). The fraction in the middle top consists of isobutane which is recycled to the first and second static mixers. The fraction in the middle part consists of n-butane, the fraction in the lower middle part consists of light alkylated oil and the fraction in the lower part is heavy alkylated oil.
Comme décrit ci-dessus, par rapport à la technologie conventionnelle, la présente invention présente les caractéristiques 5 remarquables suivantes: 1) Le procédé selon la présente invention utilise comme catalyseur un liquide ionique composite à la place du liquide ionique normal, liquide ionique composite qui peut être utilisé en continu pendant plus de 48 h sans perdre son activité catalytique. En outre, le volume d'huile alkylée produite par passe peut dépasser 25 fois la quantité de catalyseur liquide ionique composite utilisée. Ceci signifie que le catalyseur liquide ionique composite a une durée d'utilisation relativement longue. La quantité de catalyseur consommée par tonne d'huile alkylée peut être maintenue à un très bas niveau, ce qui permet de réduire les coûts de production. As described above, compared to conventional technology, the present invention has the following notable features: 1) The method according to the present invention uses as a catalyst a composite ionic liquid in place of the normal ionic liquid, composite ionic liquid which can be used continuously for more than 48 hours without losing its catalytic activity. In addition, the volume of passaged alkylated oil can exceed 25 times the amount of composite ionic liquid catalyst used. This means that the composite ionic liquid catalyst has a relatively long service life. The amount of catalyst consumed per ton of alkylated oil can be kept at a very low level, thereby reducing production costs.
2) Le liquide ionique composite utilisé dans le procédé selon la présente invention permet d'augmenter sensiblement la sélectivité en faveur du triméthylpentane (TMP) dans les isoalcanes en C8, si bien que le produit de la réaction d'alkylation a un indice d'octane plus élevé, et que le rendement en le produit d'alkylation est augmenté. Comme le pouvoir dissolvant du liquide ionique composite à l'égard des isoalcanes est relativement élevé, cette réaction est capable de produire une huile alkylée de qualité relativement élevée à un rapport alcanes/oléfines relativement bas. 2) The composite ionic liquid used in the process according to the present invention makes it possible to substantially increase the selectivity in favor of trimethylpentane (TMP) in the C 8 isoalkanes, so that the product of the alkylation reaction has an index of octane higher, and that the yield of the alkylation product is increased. Since the dissolving power of composite ionic liquid with respect to the isoalkanes is relatively high, this reaction is capable of producing a relatively high quality alkylated oil at a relatively low alkane / olefin ratio.
3) Le liquide ionique composite utilisé dans le procédé de la présente invention est aussi peu corrosif que le liquide ionique normal, il peut être séparé très aisément pour reprendre son activité catalytique. Le procédé de production selon l'invention ne conduit à aucune perte de solvant, ne produit pas d'eaux usées ou d'autres polluants, de sorte qu'il s'agit d'un procédé de production écologique. 3) The composite ionic liquid used in the process of the present invention is as little corrosive as the normal ionic liquid, it can be separated very easily to resume its catalytic activity. The production process according to the invention does not lead to any loss of solvent, does not produce waste water or other pollutants, so it is an environmentally friendly production process.
4) Le procédé selon la présente invention n'impose pas de conditions sévères en ce qui concerne les matériaux de l'appareillage. Le liquide ionique composite utilisé ne produit sensiblement pas de corrosion de l'appareillage. Par ailleurs, le liquide ionique composite n'est pas volatil et peut être séparé aisément de l'huile alkylée. Ceci permet non seulement de simplifier encore l'opération et d'abaisser les investissements en appareillage et les coûts de fabrication mais aussi de réduire sensiblement les fuites potentielles pendant tout le procédé, ce qui rend plus sûr le procédé de production selon l'invention. 4) The method according to the present invention does not impose severe conditions with respect to the materials of the apparatus. The composite ionic liquid used produces substantially no corrosion of the equipment. Moreover, the composite ionic liquid is not volatile and can be easily separated from the alkylated oil. This not only makes it possible to further simplify the operation and to lower investment in equipment and manufacturing costs, but also to substantially reduce potential leakage throughout the process, which makes the production process according to the invention safer.
5) Le procédé selon l'invention utilise un dispositif à mélangeur statique dans lequel le catalyseur liquide ionique composite est totalement mélangé et mis à réagir avec la matière première dans un mélangeur statique. La matière première pour la réaction et le catalyseur entrent en contact puis traversent le réacteur. Il ne se forme pas d'interface d'émulsification après la réaction. Le produit peut se décanter et se séparer très aisément dans le décanteur et peut être recyclé pour être réutilisé. Plus spécifiquement, le procédé selon la présente invention permet d'empêcher un mélange en retour et des réactions secondaires comme la production d'une huile alkylée lourde, par suite du recyclage de la matière première et du produit. De cette manière, il est possible d'améliorer la qualité de l'huile alkylée. 5) The method according to the invention uses a static mixer device in which the composite ionic liquid catalyst is fully mixed and reacted with the raw material in a static mixer. The raw material for the reaction and the catalyst comes in contact then passes through the reactor. There is no emulsification interface after the reaction. The product can settle and separate very easily in the decanter and can be recycled for reuse. More specifically, the process according to the present invention makes it possible to prevent back-mixing and secondary reactions such as the production of a heavy alkylated oil, as a result of the recycling of the raw material and the product. In this way, it is possible to improve the quality of the alkylated oil.
6) Les résultats de l'inspection montrent que l'huile alkylée produite par le procédé selon la présente invention est constituée entièrement par des isoalcanes et ne contient pas d'oléfines macromoléculaires ou d'arènes. Le rendement peut atteindre 170-180 % ou plus du volume des oléfines utilisées comme matière première. Le pourcentage de C8 dans l'huile alkylée est habituellement de 60-80 la ou supérieur. L'avantage le plus significatif est que le pourcentage de triméthylpentane dans la composition C8 atteint 70 % ou plus, et que l'indice d'octane RON de l'huile alkylée obtenue atteint 96 ou plus. 6) The results of the inspection show that the alkylated oil produced by the process according to the present invention consists entirely of isoalkanes and does not contain macromolecular olefins or arenes. The yield can reach 170-180% or more of the volume of olefins used as raw material. The percentage of C8 in the alkylated oil is usually 60-80% or higher. The most significant advantage is that the percentage of trimethylpentane in the C8 composition reaches 70% or more, and that the RON octane number of the alkylated oil obtained reaches 96 or more.
La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui suit et se réfère aux dessins annexés, donnés uniquement à titre d'exemple, et dans lesquels: la figure 1 est un schéma montrant un dispositif à mélangeur statique; la figure 2 est un schéma montrant un dispositif à mélangeur statique équipé d'une colonne à garnissage; et la figure 3 est un schéma représentant un dispositif à mélangeur statique équipé d'une colonne vide. The present invention will be better understood upon reading the following detailed description and referring to the accompanying drawings, given by way of example only, and in which: Figure 1 is a diagram showing a static mixer device; Fig. 2 is a diagram showing a static mixer device equipped with a packed column; and Fig. 3 is a diagram showing a static mixer device equipped with an empty column.
1. Préparation d'un liquide ionique composite Exemple d'application 1 On a ajouté lentement 0,56 mol (74,98 g) de AICI3 à 0,282 mol (39,76 g) de chlorhydrate de triéthylamine. On a utilisé du n-heptane comme solvant. Sous une atmosphère protectrice d'azote, on a agité le mélange à la température ambiante pendant 30 min. Puis, on a porté la température à 80 C, après quoi on a agité pendant 2 h jusqu'à la fin de la réaction, c'est-à-dire jusqu'à ce que les solides disparaissent complètement et forment un liquide. Au cours du refroidissement, le produit s'est divisé en deux phases. La couche supérieure était constituée par de l'heptane tandis que la couche inférieure était constituée par le liquide ionique de composition [NEt3H+][AI2CI7]. 1. Preparation of Composite Ionic Liquid Application Example 1 0.56 mol (74.98 g) of AlCl 3 to 0.282 mol (39.76 g) of triethylamine hydrochloride was slowly added. N-Heptane was used as the solvent. Under a nitrogen protective atmosphere, the mixture was stirred at room temperature for 30 minutes. Then, the temperature was raised to 80 ° C., after which it was stirred for 2 hours until the end of the reaction, i.e. until the solids disappeared completely and formed a liquid. During cooling, the product split into two phases. The upper layer consisted of heptane while the lower layer consisted of the ionic liquid of composition [NEt3H +] [Al2Cl7].
Sous une atmosphère protectrice d'azote, on a ajouté 0,056 mol (5,54 g) de CuCl au liquide ionique synthétisé [NEt3H+][AI2CI7]. On a porté la température à 100 C puis on a agité jusqu'à ce que CuCI réagisse complètement, c'est-à-dire jusqu'à ce que les solides disparaissent complètement et forment un liquide. On a ainsi obtenu un liquide ionique composite. Under a nitrogen-protective atmosphere, 0.056 mol (5.54 g) of CuCl was added to the synthesized ionic liquid [NEt3H +] [Al2Cl7]. The temperature was raised to 100 ° C and stirred until CuCI reacted completely, i.e., until the solids disappeared completely and formed a liquid. There was thus obtained a composite ionic liquid.
Exemple d'application 2 On a ajouté lentement 0,56 mol (72,6 g) de NiCl2 et 0,056 mol (7,50 g) de AICI3 à 0,282 mol (39,76 g) de chlorhydrate de triéthylamine dans l'air sec. On a conduit la réaction sous agitation. Cette réaction était une réaction exothermique, et on a obtenu un liquide brun clair. On a maintenu la température de réaction à 80 C. Puis, on a agité le mélange pendant encore 2 h jusqu'à la fin de la réaction, c'està-dire jusqu'à ce que les solides disparaissent complètement et forment un liquide. On a ainsi obtenu un liquide ionique composite. Application Example 2 0.56 mol (72.6 g) of NiCl 2 and 0.056 mol (7.50 g) of AlCl 3 were slowly added to 0.282 mol (39.76 g) of triethylamine hydrochloride in dry air. . The reaction was conducted with stirring. This reaction was an exothermic reaction, and a light brown liquid was obtained. The reaction temperature was maintained at 80 ° C. Then the mixture was stirred for a further 2 hours until the end of the reaction, that is until the solids disappeared completely and formed a liquid. There was thus obtained a composite ionic liquid.
Exemple d'application 3 On a ajouté lentement 0,56 mol (74,98 g) de AICI3 à 0,282 mol (39,76 g) de chlorhydrate de triéthylamine. On a utilisé une huile alkylée comme solvant. Sous une atmosphère protectrice d'azote, on a agité le mélange à la température ambiante pendant 30 min. Puis, on a porté la température à 80 C, après quoi on a agité pendant 2 h pour achever la réaction. Sous une atmosphère protectrice d'un mélange de gaz inertes, on a ajouté 0,056 mol (5,54 g) de CuCI et 0,056 mol (7,26 g) de NiCl2. Puis, on a porté la température à 100 C, après quoi on a agité jusqu'à ce que CuCI et NiCl2 réagissent totalement, c'est-à-dire jusqu'à ce que les solides disparaissent complètement et forment un liquide. On a ainsi obtenu un liquide ionique composite. Application Example 3 0.56 mol (74.98 g) of AlCl 3 was slowly added to 0.282 mol (39.76 g) of triethylamine hydrochloride. An alkylated oil was used as a solvent. Under a nitrogen protective atmosphere, the mixture was stirred at room temperature for 30 minutes. Then, the temperature was raised to 80 ° C., after which it was stirred for 2 hours to complete the reaction. Under a protective atmosphere of a mixture of inert gases, 0.056 mol (5.54 g) of CuCl and 0.056 mol (7.26 g) of NiCl 2 were added. Then, the temperature was raised to 100 ° C, after which it was stirred until CuCl and NiCl 2 completely reacted, that is until the solids disappeared completely and formed a liquid. There was thus obtained a composite ionic liquid.
Exemple d'application 4 On a préparé un liquide ionique dans les mêmes conditions que celles décrites dans l'exemple d'application 1. On a utilisé le chlorhydrate de pyridine comme sel d'amine. L'un des composés métalliques était AICI3 tandis que l'autre composé métallique était Cu(NO3)2. On a ainsi obtenu un liquide ionique composite. Application Example 4 An ionic liquid was prepared under the same conditions as those described in Application Example 1. Pyridine hydrochloride was used as the amine salt. One of the metal compounds was AICI3 while the other metal compound was Cu (NO3) 2. There was thus obtained a composite ionic liquid.
Exemple d'application 5 On a préparé un liquide ionique dans les mêmes conditions que celles décrites dans l'exemple d'application 2 en utilisant le chlorhydrate de triméthylamine comme sel d'amine. L'un des composés métalliques était AICI3 tandis que l'autre composé métallique était CuSO4. On a ainsi obtenu un liquide ionique composite. Application Example 5 An ionic liquid was prepared under the same conditions as those described in Application Example 2 using trimethylamine hydrochloride as the amine salt. One of the metal compounds was AlCl 3 while the other metal compound was CuSO 4. There was thus obtained a composite ionic liquid.
II. Production d'une huile alkylée au moyen d'une réaction discontinue en autoclave L'huile alkylée est un intermédiaire de carburant. Il s'agit d'un produit liquide obtenu à partir d'oléfines et alcanes en C4 par catalyse avec un catalyseur acide. Une teneur en C8 élevée et un rapport TMP/DMH (triméthylpentane/diméthylheptane) élevé sont des indices importants pour la qualité d'une huile alkylée. II. Production of an alkylated oil by means of a batch reaction in an autoclave The alkylated oil is a fuel intermediate. It is a liquid product obtained from C4 olefins and alkanes by catalysis with an acid catalyst. High C8 content and a high TMP / DMH (trimethylpentane / dimethylheptane) ratio are important clues to the quality of an alkylated oil.
Exemple d'application 6 On a introduit 200 mL de liquide ionique composite obtenu dans l'exemple d'application 1 dans un autoclave muni d'un agitateur. Application Example 6 200 ml of composite ionic liquid obtained in Application Example 1 was introduced into an autoclave equipped with a stirrer.
On a utilisé l'azote pour augmenter la pression à 0,5 MPa, puis on a agité vigoureusement. Au moyen d'une pompe à haute pression, on a ajouté 1 200 mL d'un mélange de matières premières consistant en isobutane et en but-2-ène ou but-1-ène ou isobutène, ou en un mélange de ces trois butènes. Le rapport alcanes/oléfines dans la matière première était 10:1. On a conduit la réaction à 10 C pendant 20 min. Après la fin de la réaction, on a évacué l'isobutane qui n'avait pas réagi. On a laissé le produit réactionnel au repos dans une ampoule à décanter. Le produit s'est séparé en deux couches. La couche inférieure était le liquide ionique tandis que la couche supérieure était l'huile alkylée que l'on a isolée. Le rendement en huile alkylée obtenue après la réaction était 156 % du volume des oléfines utilisées comme matière première. Le taux de conversion des oléfines était 96 %. La teneur en C8 de l'huile alkylée était 54 % en masse et le rapport TMP/DMH était égal à 4,8. Nitrogen was used to increase the pressure to 0.5 MPa and then stirred vigorously. Using a high pressure pump, 1200 mL of a mixture of raw materials consisting of isobutane and but-2-ene or but-1-ene or isobutene, or a mixture of these three butenes, was added. . The alkane / olefin ratio in the raw material was 10: 1. The reaction was conducted at 10 ° C. for 20 minutes. After the end of the reaction, the unreacted isobutane was evacuated. The reaction product was allowed to stand in a separatory funnel. The product separated into two layers. The lower layer was the ionic liquid while the upper layer was the alkylated oil which was isolated. The yield of alkylated oil obtained after the reaction was 156% of the volume of the olefins used as raw material. The conversion rate of olefins was 96%. The C8 content of the alkylated oil was 54% by weight and the TMP / DMH ratio was 4.8.
Exemple d'application 7 On a introduit 200 mL du liquide ionique composite obtenu dans l'exemple d'application 1 dans un autoclave équipé d'un agitateur. Application Example 7 200 ml of the composite ionic liquid obtained in Application Example 1 was introduced into an autoclave equipped with a stirrer.
On a utilisé de l'azote pour augmenter la pression à 0,5 MPa, après quoi on a agité vigoureusement. On a ajouté 1 200 mL d'un mélange de matières premières consistant en isobutane et en butènes (incluant du but-2-ène, du but-1-ène et de l'isobutène) au moyen d'une pompe à haute pression. Le rapport alcanes/oléfines dans la matière première était 20:1. Nitrogen was used to increase the pressure to 0.5 MPa, after which it was stirred vigorously. 1200 mL of a mixture of raw materials consisting of isobutane and butenes (including but-2-ene, but-1-ene and isobutene) were added by means of a high pressure pump. The alkane / olefin ratio in the raw material was 20: 1.
On a conduit la réaction à 0 C pendant 20 min. Après la fin de la réaction, on a évacué l'isobutane qui n'avait pas réagi. On a laissé le produit réactionnel au repos dans une ampoule à décanter. Ce produit s'est séparé en deux couches. La couche inférieure était le liquide ionique tandis que la couche supérieure était l'huile alkylée que l'on a isolée. The reaction was conducted at 0 ° C. for 20 minutes. After the end of the reaction, the unreacted isobutane was evacuated. The reaction product was allowed to stand in a separatory funnel. This product separated into two layers. The lower layer was the ionic liquid while the upper layer was the alkylated oil which was isolated.
Le rendement en huile alkylée obtenue par la réaction était. 168 % du volume des oléfines utilisées comme matière première. Le taux de conversion des oléfines était 98 %. La teneur en C8 de l'huile alkylée était 49 % en masse et le rapport TMP/DMH était 5,2. The yield of alkylated oil obtained by the reaction was. 168% of the volume of olefins used as raw material. The conversion rate of olefins was 98%. The C8 content of the alkylated oil was 49% by weight and the TMP / DMH ratio was 5.2.
Exemple d'application 8 On a introduit 200 mL du liquide ionique composite obtenu dans l'exemple d'application 2 dans un autoclave muni d'un agitateur. Application Example 8 200 ml of the composite ionic liquid obtained in Application Example 2 was introduced into an autoclave equipped with a stirrer.
On a utilisé de l'azote pour augmenter la pression à 0,8 MPa, après quoi on a agité vigoureusement. Au moyen d'une pompe à haute pression, on a ajouté 400 mL d'un mélange de matières premières consistant en isobutane et en butènes (comprenant du but-2-ène, du but-1-ène et de l'isobutène). Le rapport alcanes/oléfines dans la matière première était 20:1. On a conduit la réaction à 25 C pendant 20 min. Après la fin de la réaction, on a évacué l'isobutane qui n'avait pas réagi. On a laissé le produit réactionnel au repos dans une ampoule à décanter. Le produit s'est séparé en deux couches. La couche inférieure était le liquide ionique tandis que la couche supérieure était l'huile aikylée que l'on a isolée. Le rendement en huile aikylée obtenue par la réaction était 176 % du volume des oléfines utilisées comme matière première. Le taux de conversion des oléfines était 99 %. La teneur en C8 de l'huile aikylée était 61 % en masse et le rapport TMP/DMH était égal à 4,9. Nitrogen was used to increase the pressure to 0.8 MPa, after which it was stirred vigorously. Using a high-pressure pump, 400 ml of a mixture of raw materials consisting of isobutane and butenes (including but-2-ene, but-1-ene and isobutene) were added. The alkane / olefin ratio in the raw material was 20: 1. The reaction was conducted at 25 ° C. for 20 minutes. After the end of the reaction, the unreacted isobutane was evacuated. The reaction product was allowed to stand in a separatory funnel. The product separated into two layers. The lower layer was the ionic liquid while the top layer was the alkylated oil which was isolated. The yield of alkylated oil obtained by the reaction was 176% of the volume of the olefins used as raw material. The conversion rate of olefins was 99%. The C8 content of the alkylated oil was 61% by weight and the TMP / DMH ratio was 4.9.
Exemple d'application 9 On a introduit 200 mL du liquide ionique composite obtenu dans l'exemple d'application 3 dans un autoclave muni d'un agitateur. Application Example 9 200 ml of the composite ionic liquid obtained in Application Example 3 was introduced into an autoclave equipped with a stirrer.
On a utilisé de l'azote pour augmenter la pression à 1,5 MPa, après quoi on a agité vigoureusement. Au moyen d'une pompe à haute pression, on a ajouté 200 mL d'un mélange de matières premières consistant en isobutane et en butènes (contenant du but-2-ène, du but-1-ène et de l'isobutène). Le rapport alcanes/oléfines dans la matière première était 20:1. On a conduit la réaction à 65 C pendant 15 min. Après la fin de la réaction, on a évacué l'isobutane qui n'avait pas réagi. On a laissé le produit réactionnel au repos dans une ampoule à décanter. Le produit s'est séparé en deux couches. La couche inférieure était le liquide ionique tandis que la couche supérieure était l'huile aikylée que l'on a isolée. Nitrogen was used to increase the pressure to 1.5 MPa, after which it was stirred vigorously. Using a high pressure pump, 200 mL of a mixture of raw materials consisting of isobutane and butenes (containing but-2-ene, but-1-ene and isobutene) was added. The alkane / olefin ratio in the raw material was 20: 1. The reaction was conducted at 65 ° C for 15 minutes. After the end of the reaction, the unreacted isobutane was evacuated. The reaction product was allowed to stand in a separatory funnel. The product separated into two layers. The lower layer was the ionic liquid while the top layer was the alkylated oil which was isolated.
Le rendement en huile alkylée obtenue par la réaction était 170 % du volume des oléfines utilisées comme matière première. Le taux de conversion des oléfines était 98 %. La teneur en C8 de l'huile alkylée était 55 % en masse et le rapport TMP/DMH était 4,9. The yield of alkylated oil obtained by the reaction was 170% of the volume of the olefins used as raw material. The conversion rate of olefins was 98%. The C8 content of the alkylated oil was 55% by weight and the TMP / DMH ratio was 4.9.
Exemple d'application 10 On a introduit 200 mL du liquide ionique composite obtenu dans l'exemple d'application 4 dans un autoclave muni d'un agitateur. EXAMPLE 10 200 ml of the composite ionic liquid obtained in Application Example 4 was introduced into an autoclave equipped with a stirrer.
On a utilisé de l'azote pour augmenter la pression à 1,0 MPa puis on a agité vigoureusement. Au moyen d'une pompe à haute pression, on a ajouté 100 mL d'un mélange de matières premières consistant en isobutane et en butènes (contenant du but-2-ène, du but-1-ène et de l'isobutène). Le rapport alcanes/oléfines dans la matière première était 30:1. On a conduit la réaction à 50 C pendant 15 min. Après la fin de la réaction, on a évacué l'isobutane qui n'avait pas réagi. On a laissé le produit réactionnel au repos dans une ampoule à décanter. Le produit s'est séparé en deux couches. La couche inférieure était le liquide ionique tandis que la couche supérieure était l'huile aikylée que l'on a isolée. Le rendement en huile alkylée obtenue par la réaction était 164 % du volume des oléfines utilisées comme matière première. Le taux de conversion des oléfines était 97 %. La teneur en C8 de l'huile aikylée était 62 % en masse et le rapport TMP/DMH était 5,1. Nitrogen was used to increase the pressure to 1.0 MPa and then stirred vigorously. Using a high-pressure pump, 100 ml of a mixture of raw materials consisting of isobutane and butenes (containing but-2-ene, but-1-ene and isobutene) were added. The alkane / olefin ratio in the raw material was 30: 1. The reaction was conducted at 50 ° C. for 15 minutes. After the end of the reaction, the unreacted isobutane was evacuated. The reaction product was allowed to stand in a separatory funnel. The product separated into two layers. The lower layer was the ionic liquid while the top layer was the alkylated oil which was isolated. The yield of alkylated oil obtained by the reaction was 164% of the volume of the olefins used as raw material. The conversion rate of olefins was 97%. The C8 content of the alkylated oil was 62% by weight and the TMP / DMH ratio was 5.1.
III. Production d'une huile aikylée par une réaction continue en autoclave Comme la densité du liquide ionique est bien supérieure à celle de la matière première pour la réaction et de l'huile alkylée produite, le liquide ionique est toujours situé dans la partie inférieure moyenne de l'autoclave. le produit réactionnel peut être extrait en continu par le sommet de l'autoclave. Après la gazéification et la séparation de l'isobutane en excès qui n'a pas réagi, il est possible d'obtenir l'huile alkylée produite. III. Production of an alkylated oil by a continuous reaction in an autoclave Since the density of the ionic liquid is much higher than that of the raw material for the reaction and the alkylated oil produced, the ionic liquid is always located in the lower middle part of the reactor. the autoclave. the reaction product can be continuously extracted from the top of the autoclave. After the gasification and the separation of the unreacted excess isobutane, it is possible to obtain the alkylated oil produced.
Exemple d'application 11 On a introduit 200 mL du liquide ionique composite obtenu dans l'exemple d'application 5 dans un autoclave muni d'un agitateur. On a utilisé de l'azote pour augmenter la pression à 0,1 MPa, puis on a agité vigoureusement. Au moyen d'une pompe à haute. pression, on a ajouté 1 200 mL d'un mélange de matières premières consistant en isobutane et en but-2-ène ou but-1-ène ou isobutène, ou en un mélange de ces trois butènes. Le rapport alcane/oléfines dans la matière première était 10:1. On a conduit la réaction à -10 C. On a évacué en continu par le sommet de l'autoclave le mélange d'alcane en excès et d'huile alkylée produite. Après la séparation, on a obtenu l'huile alkylée produite. Le rendement en huile alkylée obtenue par la réaction était 172 % du volume des oléfines utilisées comme matière première. Le taux de conversion des oléfines était 100 %. La teneur en C8 de l'huile aikylée était 72 % en masse et le rapport TMP/DMH était 5,6. Application Example 11 200 ml of the composite ionic liquid obtained in Application Example 5 was introduced into an autoclave equipped with a stirrer. Nitrogen was used to increase the pressure to 0.1 MPa and then stirred vigorously. By means of a high pump. pressure, 1200 ml of a mixture of raw materials consisting of isobutane and but-2-ene or but-1-ene or isobutene, or a mixture of these three butenes. The alkane / olefins ratio in the raw material was 10: 1. The reaction was conducted at -10 ° C. The excess alkane mixture and the alkylated oil produced were continuously removed from the top of the autoclave. After separation, the alkylated oil produced was obtained. The yield of alkylated oil obtained by the reaction was 172% of the volume of the olefins used as raw material. The conversion rate of olefins was 100%. The C8 content of the alkylated oil was 72% by weight and the TMP / DMH ratio was 5.6.
Exemple d'application 12 On a introduit 200 mL du liquide ionique composite obtenu dans l'exemple d'application 1 dans un autoclave muni d'un agitateur. On a utilisé de l'azote pour augmenter la pression à 1,6 MPa, puis on a agité vigoureusement. Au moyen d'une pompe à haute pression, on a ajouté 2 000 mL d'un mélange de matières premières consistant en isobutane, but-2-ène et isobutène. Le rapport alcane/oléfines dans la matière première était 200:1. On a conduit la réaction à 80 C. On a évacué en continu par le sommet de l'autoclave le mélange d'alcane en excès et d'huile alkylée produite. Après la séparation, on a obtenu l'huile alkylée produite. Le rendement en huile alkylée obtenue par la réaction était 165 % du volume des oléfines utilisées comme matière première. Le taux de conversion des oléfines était 99 %. La teneur en C8 de l'huile alkylée était 74 % en masse et le rapport TMP/DMH était 4,3. Application Example 12 200 ml of the composite ionic liquid obtained in Application Example 1 was introduced into an autoclave equipped with a stirrer. Nitrogen was used to increase the pressure to 1.6 MPa, and then stirred vigorously. Using a high pressure pump, 2000 mL of a mixture of raw materials consisting of isobutane, but-2-ene and isobutene were added. The alkane / olefins ratio in the raw material was 200: 1. The reaction was carried out at 80 ° C. The excess alkane mixture and the alkylated oil produced were continuously removed from the top of the autoclave. After separation, the alkylated oil produced was obtained. The yield of alkylated oil obtained by the reaction was 165% of the volume of the olefins used as raw material. The conversion rate of olefins was 99%. The C8 content of the alkylated oil was 74% by weight and the TMP / DMH ratio was 4.3.
Exemple d'application 13 On a introduit 200 mL du liquide ionique composite obtenu dans l'exemple d'application 1 dans un autoclave muni d'un agitateur. On a utilisé de l'azote pour augmenter la pression à 1,0 MPa, puis on a agité vigoureusement. Au moyen d'une pompe à haute pression, on a ajouté 600 mL d'un mélange de matières premières consistant en isobutane et en but-1-ène. Le rapport alcane/oléfine dans la matière première était 100:1. On a conduit la réaction à 10 C. On a évacué en continu par le sommet de l'autoclave le mélange d'alcane en excès et d'huile alkylée produite. Après la séparation, on a obtenu l'huile alkylée produite. Le rendement en huile alkylée obtenue par la réaction était 174 % du volume de l'oléfine utilisée comme matière première. Le taux de conversion de l'oléfine était 99 %. La teneur en C8 de l'huile alkylée était 78 % en masse et le rapport TMP/DMH était égal à 6,8. Application Example 13 200 ml of the composite ionic liquid obtained in Application Example 1 was introduced into an autoclave equipped with a stirrer. Nitrogen was used to increase the pressure to 1.0 MPa and then stirred vigorously. Using a high pressure pump, 600 ml of a mixture of raw materials consisting of isobutane and but-1-ene were added. The alkane / olefin ratio in the raw material was 100: 1. The reaction was carried out at 10 ° C. The mixture of excess alkane and alkylated oil produced was continuously removed from the top of the autoclave. After separation, the alkylated oil produced was obtained. The yield of alkylated oil obtained by the reaction was 174% of the volume of the olefin used as raw material. The conversion rate of the olefin was 99%. The C8 content of the alkylated oil was 78% by weight and the TMP / DMH ratio was 6.8.
Exemple d'application 14 On a introduit 200 mL du liquide ionique composite obtenu dans l'exemple d'application 1 dans un autoclave muni d'un agitateur. Application Example 14 200 ml of the composite ionic liquid obtained in Application Example 1 was introduced into an autoclave equipped with a stirrer.
On a utilisé de l'azote pour augmenter la pression à 0,5 MPa, puis on a agité vigoureusement. Au moyen d'une pompe à haute pression, on a ajouté 400 mL d'un mélange de matières premières consistant en isobutane et en but-2-ène ou but-1-ène ou isobutène, ou en un mélange de ces trois butènes. Le rapport alcane/oléfines dans la matière première était 150:1. On a conduit la réaction à 0 C. On a évacué en continu par le sommet de l'autoclave le mélange d'alcane en excès et d'huile alkylée produite. Après la séparation, on a obtenu l'huile alkylée produite. Le rendement en huile alkylée obtenue par la réaction était 182 % du volume d'oléfines utilisées comme matière première. Le taux de conversion des oléfines était 99 %. La teneur en C8 de l'huile alkylée était 80 % en masse et le rapport TMP/DMH était égal à 6,9. Nitrogen was used to increase the pressure to 0.5 MPa and then stirred vigorously. Using a high-pressure pump, 400 ml of a mixture of raw materials consisting of isobutane and but-2-ene or but-1-ene or isobutene or a mixture of these three butenes were added. The alkane / olefins ratio in the raw material was 150: 1. The reaction was carried out at 0 ° C. The mixture of excess alkane and alkylated oil produced was continuously removed from the top of the autoclave. After separation, the alkylated oil produced was obtained. The yield of alkylated oil obtained by the reaction was 182% of the volume of olefins used as raw material. The conversion rate of olefins was 99%. The C8 content of the alkylated oil was 80% by weight and the TMP / DMH ratio was 6.9.
IV. Production continue d'une huile alkylée dans un dispositif à mélangeur statique Exemple d'application 15 On a utilisé le dispositif représenté sur la figure 1 où (1) désigne le premier mélangeur statique, (2) désigne le second mélangeur statique, (3) désigne le troisième mélangeur statique, (4) désigne un décanteur, (5) désigne un réservoir éclair, (6) désigne une colonne de fractionnement, (7) désigne le recyclage d'isobutane, (8) désigne le propane produit, (9) désigne le n-butane produit, (10) désigne l'huile alkylée légère produite, (11) désigne l'huile alkylée lourde produite, (12) désigne le liquide ionique qui doit être régénéré, (13) désigne le catalyseur liquide ionique recyclé, (14) désigne le catalyseur liquide ionique d'appoint et (15) désigne la matière première pour la réaction. IV. Continuous Production of Alkylated Oil in a Static Mixer Device Application Example 15 The apparatus shown in FIG. 1 was used where (1) designates the first static mixer, (2) designates the second static mixer, (3) means the third static mixer, (4) a decanter, (5) a flash tank, (6) a fractionator, (7) the isobutane recycle, (8) the propane product, (8) ) means the n-butane product, (10) means the light alkylated oil produced, (11) the heavy alkylated oil produced, (12) the ionic liquid to be regenerated, (13) the ionic liquid catalyst recycled (14) denotes the makeup ionic liquid catalyst and (15) denotes the raw material for the reaction.
La matière première pour la réaction (15) préparée en mélangeant de l'isobutane et du butène à un certain rapport (2:1) avec une partie du butane recyclé (7) a été totalement mélangée dans le premier mélangeur statique (1). Puis, elle a été introduite dans le troisième mélangeur statique (3) en même temps qu'un mélange constitué par le liquide ionique d'appoint (14), le liquide ionique composite recyclé (13) et une partie du butène recyclé (7) qui avait été totalement mélangé dans le second mélangeur statique (2), pour conduire la réaction d'alkylation. La température de réaction était 30 C, la pression était 1,0 MPa et le rapport alcane/oléfine total maintenu dans le réacteur était 10:1. Après la réaction, la substance s'est décantée et s'est séparée dans le décanteur (4). Le liquide ionique (12) dans la couche inférieure a été envoyé dans un régénérateur pour sa régénération. Le liquide ionique (13) situé dans la partie inférieure moyenne a été recyclé dans le second mélangeur statique (2). L'isobutane en excès et l'huile aikylée situés dans la couche supérieure ont été envoyés dans le réservoir éclair (5) où une évaporation éclair a été réalisée. L'isobutane en excès a été évacué par la sortie supérieure du réservoir éclair (5) et recyclé dans le premier mélangeur statique (1) et le second mélangeur statique (2). Les substances principales au fond du réservoir éclair (5) étaient l'huile alkylée et une partie de l'isobutane qui ont été envoyées dans la colonne de fractionnement (6) dans lequel un fractionnement a été réalisé. La fraction d'isobutane (7) dans la partie supérieure moyenne de la colonne de fractionnement a été refroidie puis recyclée dans le premier mélangeur statique (1) et le second mélangeur statique (2) pour maintenir une température de réaction relativement basse. Le n-butane (9) était situé dans la partie moyenne de la colonne de fractionnement (6). L'huile alkylée légère (10) était située dans la partie inférieure moyenne de la colonne et l'huile alkylée lourde (11) était située dans la partie inférieure de la colonne. Le rendement en l'huile alkylée obtenue par la réaction était 176 % du volume de l'oléfine utilisée comme matière première. Le taux de conversion de l'oléfine était 98 %. La teneur en C8 de l'huile alkylée était 76 % en masse et le rapport TMP/DMH était 6,7. The raw material for the reaction (15) prepared by mixing isobutane and butene at a ratio (2: 1) with a portion of the recycled butane (7) was fully mixed in the first static mixer (1). Then, it was introduced into the third static mixer (3) together with a mixture consisting of the additional ionic liquid (14), the recycled composite ionic liquid (13) and a portion of recycled butene (7). which had been fully mixed in the second static mixer (2), to conduct the alkylation reaction. The reaction temperature was 30 ° C, the pressure was 1.0 MPa and the total alkane / olefin ratio maintained in the reactor was 10: 1. After the reaction, the substance settled and separated in the decanter (4). The ionic liquid (12) in the lower layer was sent to a regenerator for regeneration. The ionic liquid (13) in the lower middle portion was recycled to the second static mixer (2). The excess isobutane and the alkylated oil located in the upper layer were sent to the flash tank (5) where flash evaporation was carried out. The excess isobutane was discharged through the top outlet of the flash tank (5) and recycled to the first static mixer (1) and the second static mixer (2). The main substances at the bottom of the flash tank (5) were the alkylated oil and part of the isobutane which were sent to the fractionation column (6) in which fractionation was carried out. The isobutane fraction (7) in the upper middle portion of the fractionation column was cooled and then recycled to the first static mixer (1) and the second static mixer (2) to maintain a relatively low reaction temperature. N-butane (9) was located in the middle part of the fractionation column (6). The light alkylated oil (10) was located in the lower middle portion of the column and the heavy alkylated oil (11) was located in the lower portion of the column. The yield of the alkylated oil obtained by the reaction was 176% of the volume of the olefin used as raw material. The conversion rate of the olefin was 98%. The C8 content of the alkylated oil was 76% by weight and the TMP / DMH ratio was 6.7.
Exemple d'application 16 Le dispositif utilisé dans cet exemple est représenté sur la figure 2. Par rapport à l'exemple d'application 15 précédent, un mélangeur statique et une colonne à garnissage ont été combinés pour former un nouveau réacteur qui était équivalent au troisième mélangeur statique selon la figure 1. Par ailleurs, ce dispositif ne comportait pas de réservoir éclair. Le signe de référence (16) désigne une colonne à garnissage qui constitue le réacteur en même temps que le mélangeur statique (3). Application Example 16 The apparatus used in this example is shown in FIG. 2. Compared to the previous application example, a static mixer and a packed column were combined to form a new reactor which was equivalent to third static mixer according to Figure 1. Moreover, this device did not have a flash tank. The reference sign (16) denotes a packed column which constitutes the reactor together with the static mixer (3).
La matière première (15) pour la réaction préparée en mélangeant de l'isobutane et du butène contenant une petite quantité de propène à un certain rapport (5:1) a été totalement mélangée avec une partie de l'isobutane recyclé dans le premier mélangeur statique (1). The raw material (15) for the reaction prepared by mixing isobutane and butene containing a small amount of propene at a certain ratio (5: 1) was thoroughly mixed with a portion of the recycled isobutane in the first mixer static (1).
Puis, elle a été introduite dans le troisième mélangeur statique (3) en même temps qu'un mélange constitué par le liquide ionique d'appoint (14), le liquide ionique composite recyclé (13) et une partie du l'isobutane recyclé (7) qui avait été totalement mélangé dans le second mélangeur statique (2). Puis, le mélange a été introduit dans la colonne à garnissage (16) pour continuer la réaction d'alkylation. La température de réaction était 5 C, la pression était 0,6 MPa et le rapport alcane/oléfines total maintenu dans le réacteur était 30:1. Après la réaction, la substance s'est décantée et s'est séparée dans le décanteur (4). Le liquide ionique (12) situé dans la couche inférieure a été envoyé à un régénérateur pour sa régénération. Le liquide ionique (13) situé dans la partie inférieure moyenne a été recyclé dans le second mélangeur statique (2). L'isobutane en excès et l'huile alkylée situés dans la couche supérieure ont été introduits dans la colonne de fractionnement (6) où un fractionnement a été réalisé. La fraction de tête de la colonne de fractionnement (6) était constitué par le propane (8). La fraction située dans la partie supérieure moyenne était la fraction d'isobutane (7) qui a été refroidie puis recyclée dans le premier mélangeur statique (1) et le second mélangeur statique (2) pour maintenir une température de réaction relativement basse. La fraction située dans la partie moyenne était la fraction de n-butane (9). La fraction située dans la partie inférieure moyenne était constituée par l'huile alkylée légère (10) tandis que la fraction située dans la partie inférieure était constituée par l'huile alkylée lourde (11). Le rendement en l'huile alkylée obtenue par la réaction était 182 % du volume des oléfine utilisées comme matière première. Then, it was introduced into the third static mixer (3) together with a mixture of the additional ionic liquid (14), the recycled composite ionic liquid (13) and a part of the recycled isobutane ( 7) which had been fully mixed in the second static mixer (2). Then, the mixture was introduced into the packed column (16) to continue the alkylation reaction. The reaction temperature was 5 ° C, the pressure was 0.6 MPa and the total alkane / olefins ratio maintained in the reactor was 30: 1. After the reaction, the substance settled and separated in the decanter (4). The ionic liquid (12) in the lower layer was sent to a regenerator for regeneration. The ionic liquid (13) in the lower middle portion was recycled to the second static mixer (2). The excess isobutane and the alkylated oil located in the upper layer were introduced into the fractionation column (6) where fractionation was carried out. The top fraction of the fractionation column (6) consisted of propane (8). The fraction in the upper middle was the fraction of isobutane (7) which was cooled and then recycled to the first static mixer (1) and the second static mixer (2) to maintain a relatively low reaction temperature. The fraction in the middle part was the n-butane fraction (9). The fraction in the lower middle part consisted of the light alkylated oil (10) while the fraction in the lower part was the heavy alkylated oil (11). The yield of the alkylated oil obtained by the reaction was 182% of the volume of the olefin used as raw material.
Le taux de conversion des oléfines était 99 %. La teneur en C8 de l'huile alkylée était 82 % en masse et le rapport TMP/DMH était 8,2. The conversion rate of olefins was 99%. The C8 content of the alkylated oil was 82% by weight and the TMP / DMH ratio was 8.2.
Exemple d'application 17 Le dispositif utilisé dans cet exemple est représenté sur la figure 3. Ce dispositif comportait un réservoir éclair contrairement au dispositif utilisé dans l'exemple d'application 16 cidessus. Par ailleurs, la colonne à garnissage (16) utilisée dans le dispositif précédent a été remplacée par une colonne vide (17). Cette colonne vide (17) était combinée avec le mélangeur statique (3) pour former un réacteur. Example of Application 17 The device used in this example is shown in Figure 3. This device had a flash tank unlike the device used in the application example 16 above. In addition, the packed column (16) used in the preceding device has been replaced by an empty column (17). This empty column (17) was combined with the static mixer (3) to form a reactor.
La matière première (15) pour la réaction préparée en mélangeant de l'isobutane et du butène à un certain rapport (1:1) a été totalement mélangée avec une partie de l'isobutane recyclé (7) dans le premier mélangeur statique (1). Puis, elle a été introduite dans le troisième mélangeur statique (3) en même temps qu'un mélange constitué par le liquide ionique d'appoint (14), le liquide ionique composite recyclé (13) et une partie du l'isobutane recyclé (7) qui avait été totalement mélangé dans le second mélangeur statique (2). Puis, le mélange a été introduit dans la colonne vide (17) pour continuer la réaction d'alkylation. Le troisième mélangeur statique (3) et la colonne vide (17) étaient équipés d'un dispositif de refroidissement qui éliminait la chaleur produite pendant la réaction. La température de réaction était 60 C, la pression était 1,2 MPa et le rapport alcane/oléfine total maintenu dans le réacteur était 80:1. Après la réaction, la substance s'est décantée et s'est séparée dans le décanteur (4). Le liquide ionique (12) situé dans la couche inférieure a été envoyé à un régénérateur pour sa régénération. Le liquide ionique (13) situé dans la partie inférieure moyenne a été recyclé dans le second mélangeur statique (2). L'isobutane en excès et l'huile alkylée dans la couche supérieure ont été envoyés dans le réservoir éclair (5) où une évaporation éclair a été réalisée. L'isobutane en excès (7) a été évacué par le sommet du réservoir éclair (5) et recyclé dans le premier mélangeur statique (1) et le second mélangeur statique (2). Les substances principales dans la partie inférieure du réservoir éclair (5) étaient l'huile alkylée et une partie de l'isobutane, qui ont été introduites dans la colonne de fractionnement (6) dans laquelle un fractionnement a été réalisé. La fraction d'isobutane située dans la partie supérieure moyenne de la colonne de fractionnement (6) a étérefroidie puis recyclée dans le premier mélangeur statique (1) et le second mélangeur statique (2) pour maintenir une température de réaction relativement basse. La partie moyenne de la colonne de fractionnement (6) était occupée par le n-butane (9). La partie inférieure moyenne était occupée par l'huile alkylée légère (10) tandis que la partie inférieure était occupée par l'huile alkylée lourde (11). Le rendement en huile alkylée obtenue par la réaction était 176 % du volume de l'oléfine utilisée comme matière première. Le taux de conversion de l'oléfine était 99 %. La teneur en C8 de l'huile alkylée était 76 % en masse et le rapport TMP/DMH était 6,4. The raw material (15) for the reaction prepared by mixing isobutane and butene at a ratio (1: 1) was fully mixed with a portion of the recycled isobutane (7) in the first static mixer (1). ). Then, it was introduced into the third static mixer (3) together with a mixture of the additional ionic liquid (14), the recycled composite ionic liquid (13) and a part of the recycled isobutane ( 7) which had been fully mixed in the second static mixer (2). Then, the mixture was introduced into the empty column (17) to continue the alkylation reaction. The third static mixer (3) and the empty column (17) were equipped with a cooling device which removed the heat generated during the reaction. The reaction temperature was 60 ° C., the pressure was 1.2 MPa and the total alkane / olefin ratio maintained in the reactor was 80: 1. After the reaction, the substance settled and separated in the decanter (4). The ionic liquid (12) in the lower layer was sent to a regenerator for regeneration. The ionic liquid (13) in the lower middle portion was recycled to the second static mixer (2). The excess isobutane and the alkylated oil in the upper layer were sent to the flash tank (5) where flash evaporation was carried out. The excess isobutane (7) was discharged from the top of the flash tank (5) and recycled to the first static mixer (1) and the second static mixer (2). The main substances in the lower part of the flash tank (5) were the alkylated oil and part of the isobutane, which were introduced into the fractionation column (6) in which fractionation was carried out. The isobutane fraction in the upper middle portion of the fractionation column (6) was cooled and recycled to the first static mixer (1) and the second static mixer (2) to maintain a relatively low reaction temperature. The middle part of the fractionation column (6) was occupied by n-butane (9). The lower middle part was occupied by the light alkylated oil (10) while the lower part was occupied by the heavy alkylated oil (11). The yield of alkylated oil obtained by the reaction was 176% of the volume of the olefin used as raw material. The conversion rate of the olefin was 99%. The C8 content of the alkylated oil was 76% by weight and the TMP / DMH ratio was 6.4.
V. Expérience pour tester la stabilité catalytique du liquide ionique Exemple d'application 18 Dans les conditions décrites dans l'exemple d'application 13, on a fourni en continu la matière première oléfinique pour la réaction et on a évacué en continu le produit réactionnel de l'autoclave. On a mesuré toutes les heures la teneur en oléfines du gaz de queue et la composition de l'huile alkylée. Après avoir conduit la réaction pendant 48 h, on n'a pas détecté d'oléfines en C4 dans le gaz de queue. V. Experiment for Testing the Catalytic Stability of the Ionic Liquid Application Example 18 Under the conditions described in Application Example 13, the olefin feedstock was continuously fed to the reaction and the reaction product was continuously removed. of the autoclave. The olefin content of the tail gas and the composition of the alkylated oil were measured hourly. After conducting the reaction for 48 h, C4 olefins were not detected in the tail gas.
Ceci signifie que toutes les oléfines avaient été converties. Les résultats de la chromatographie de l'huile alkylée prélevée à différents instants montraient qu'au cours des 48 h de réaction continue, la composition du liquide ionique n'avait pas changé. Le pourcentage de composés en C8 était 78 %. La teneur en triméthylpentane des composés en C8 était 74 %. Cet exemple montre que le liquide ionique composite a une stabilité catalytique relativement durable. This means that all the olefins had been converted. The results of the chromatography of the alkylated oil taken at different times showed that during the 48 hours of continuous reaction, the composition of the ionic liquid had not changed. The percentage of C8 compounds was 78%. The trimethylpentane content of the C8 compounds was 74%. This example shows that the composite ionic liquid has a relatively durable catalytic stability.
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