JP4011489B2 - アルキレートを得るためにイソパラフィンをオレフィンと触媒反応させるためのプロセス - Google Patents

Description

本発明は、アルキレートを含む生成物を得るために、１分子当り４〜６の炭素原子を有する少なくとも１つのイソパラフィンを１分子当り２〜６の炭素原子を有する少なくとも１つのオレフィンと液相において触媒反応させるためのプロセスに関するものである。

本発明の基礎をなす目的は、アルキレートの高い収率および副産物の少ない量でもって低コストでこのプロセスを達成することである。

本発明によれば、イソパラフィンと粒状のゼオライト触媒とを含む懸濁液が反応カラムの上側領域に供給され、上記触媒含有の懸濁液が供給される地点よりも下方において、イソパラフィン−オレフィン混合物が５０〜１２０℃の範囲の温度に保持された上記反応カラム内に供給され、アルキレートを含む生成混合物が上記反応カラムの底部領域から取り出され、そして、アルキレート生成物がそこから蒸留による分離でもって回収されることによって達成される。好ましくは、上記反応カラム内の温度は、６０〜１００℃の範囲である。

上記プロセスにとっては、オレフィンがそれ自体と反応するのを大部分除外するために、上記反応カラムにおいてオレフィンがイソパラフィンおよび触媒に合流する地点では、オレフィンがかなり低い濃度でのみ存在することが重要である。

上記反応カラムは、気体透過性および液体透過性のトレイを複数個有し、そして、反応すべき混合物は、上記カラム内をこれらのトレイを通って下方へ向かって通過する。便宜的に、液体混合物は、少なくともいくらか（すなわち、２個以上）のトレイに保持され、そして、これと同時に、蒸気状のイソパラフィンは、下方から上記混合物を通過すべきである。上記反応室内においては、通常は５〜２０バールの圧力が用いられる。

たとえば、上記プロセスは、イソオクタンを得るために、イソブタンをブテンと触媒反応させて、ガソリンのために添加物を生成するの用いられることができる。

適当な触媒は、商業的に利用可能でありかつたとえばジュートヘミー（ドイツ国ミュンヘン）によって製造されているＸタイプ、ＹタイプまたはＬＳＸタイプのゼオライトを含んでいる。

本発明によるプロセスの実施例が、図面を参照して説明されるだろう。

図１に示されているように、反応は、多数の水平トレイ２（たとえば５〜２０個のトレイ）を有する反応カラム１（すなわち、反応塔）において行われる。これらのトレイ２は、気体透過性および液体透過性を有している。カラム１の上側領域には、イソパラフィンと粒状のゼオライト触媒とを含むサスペンション（すなわち、懸濁液）がライン３を通して装入され、また、新鮮な触媒がライン４を通して加えられる。ライン５を通しては、イソパラフィンとオレフィン（すなわち、エチレン列炭化水素）との混合物が供給されるが、この混合物は複数のブランチ・ライン（すなわち、分岐ライン）５ａ、５ｂおよび５ｃを経て反応器１に装入される。便宜的に、反応器１に入れられるイソパラフィン−オレフィン混合物は、１〜５０重量％の範囲の比較的低いオレフィン含量を有するように保証されている。

反応カラム１の底部からは、アルキレートを含む生成混合物がライン７を経て取り出され、そして、加熱されかつ少なくとも部分的に蒸発した部分流がライン７ａおよびボイリング・ベセル（すなわち、沸騰槽）８を通してカラム１へと再循環される。これによって、カラム１内の温度が所望の範囲に保持される。カラム１の頂部から逃げ出す蒸気は、セパレータ（すなわち、分離器）が組み込まれたコンデンサ（すなわち、凝縮器）１１へとライン１０を通して流れ込み、そして、凝縮液がライン１２を経てカラムの頂部へと再循環される。

アルキレートを含む生成混合物の部分流は、ライン６を通して蒸留カラム（すなわち、蒸留塔）１３へと流れ込み、この蒸留カラム１３から、分離されたアルキレート生成物がライン１４を通して取り出される。蒸留カラム１３は、ボトム・ヒーティング（すなわち、底部加熱部）１５を備えている。イソパラフィンを含む蒸気は、ライン１６を通して凝縮器１７へと供給され、そして、後続のセパレータに蓄えられるが、このセパレータからは、部分流がライン１８を通してカラム１３の頂部へと再循環される。イソパラフィンを主として含む凝縮液の残部は、ライン１９を通してポンプ２０へと流れ込み、ついで、ライン２３を経て供給される部分的な留分と併合される。この留分は、高沸点成分および触媒を含み、そして、この留分の一部は、ライン２２を通してこのプロセスから取り除かれる。このようにして生成されたイソパラフィンおよび触媒を含む懸濁液は、反応カラム１にライン３を通して流れ戻る。

図２は、液体混合物２５がそこに保持されるトレイ２を備えた反応カラム１の一部分を示している。点線で示されている液体面（すなわち、液位）２５ａは、液体がここでは図示されていないつぎのトレイへと下方に向かって流れる通路２６の上側の入口によって決定される。イソパラフィン−オレフィン混合物は、外部から分岐ライン５ｃを通して供給され、そして、まっ先に分配パイプ２７に流入するが、この分配パイプ２７から、複数のライン・ブランチ（すなわち、ライン分岐部）２８および２９を通してトレイ２へと流れ出す。このようにすれば、液体混合物２５におけるオレフィンの濃度が局部的に低い最大値に達するだけであるように保証される。

図２に示すトレイ２は、複数の開口部３０を備えかつ頂部が閉鎖された円筒状蒸気出口部３１を有している。実際には、これら複数の蒸気出口部３１がそれぞれのトレイに分配されている。したがって、下方から上昇するイソパラフィン含有の蒸気は、開口３０を通して液体混合物２５に流れ込み、そして、そこで少なくとも部分的に反応することができる。

具体例
図示のものと一致する研究用プラントにおいて、２−ブテンとのイソブタンのアルキレーションが反応装置としての１０個のトレイを備えかつ連続的に操作される反応カラム１において試験された。この目的のために、反応カラムは、毎時、３５０ｇのイソブタン中に２８０ｇの固体で細粒のゼオライト触媒（ジュートヘミー（ドイツ国ミュンヘン）のＸタイプのゼオライト）を含む懸濁液を装入された。この懸濁液は、ライン３を通して反応カラムに装入された。ライン５を通しては、反応カラムはさらに３５０ｇ／時間のイソブタンと５６ｇ／時間の２−ブテン（イソブタン／ブテンの比率＝６モル／モル、触媒装入量＝０．２ｇブテン／（時間・ｇ触媒））との供給流が装入された。イソブタンの過剰は、このイソブタンとのブテンの反応を（たとえば、低重合または重合によって）妨げる。

ライン５の供給流は、４個のトレイに分配されるように反応カラムに装入された。反応カラムは１１バールの圧力で操作された。蒸気が上方に立ち上る沸騰した状態のもとでの反応カラムの操作は、個々のカラム・トレイにおいて触媒懸濁液との反応混合物の良好な混合を保証した。凝縮器１１において得られた凝縮液は、カラムに完全に再循環される。このようなコンディションのもとで、７５℃の温度で７５４ｇ／時間の液体反応生成物がライン６において得られた。この反応生成物の組成は、つぎの表１の欄Ａに示され、また、欄Ｂには、２つの供給材料以外のものの量が示されている。

上記表１に示されたデータは、所定の量の２−ブテンがＣ_５＋生成物を得るために完全に反応したことを示している。アルキレート中のＣ_８炭化水素の選択率は、約７２重量％である。アルキレート生成物中のＣ_８炭化水素の高い含量は、自動車用ガソリンの添加物としての使用に有利である。

さらに、カラムの頂部に加えられた触媒の量は、カラムの底部で回収された。触媒と同様に反応しなかったイソブタンからアルキレート生成物を分離するために、カラムの底部で取り出された反応生成物および触媒の混合物は、ついで、蒸留部に供給されることができる。このようにして得られたイソブタン／触媒混合物は、この研究用実験においては省略されたが、ライン３を通して反応カラムに再循環されることができる。この研究用実験は、上述のプロセス・ステージを通る簡単な経路でこのプロセスの技術的な実行可能性を単に試験している。

本発明によるプロセスの流れ図である。（実施例１） 反応カラムのトレイを通る縦断面図である。（実施例１）

Claims (4)

1. １分子当り４〜６の炭素原子を有する少なくとも１つのイソパラフィンを１分子当り２〜６の炭素原子を有する少なくとも１つのオレフィンと液相において触媒反応させるためのプロセスであって、
   イソパラフィンと粒状のゼオライト触媒とを含む懸濁液が気体透過性および液体透過性のトレイを複数個有する反応カラムの上側領域に供給され、
   上記触媒含有の懸濁液が供給される地点よりも下方において、１〜５０重量％の範囲のオレフィン含量を有するイソパラフィン−オレフィン混合物が５０〜１２０℃の範囲の温度に保持されかつ５〜２０バールの範囲の圧力に保持されている上記反応カラム内に供給され、
   アルキレートを含む生成混合物が上記反応カラムの底部領域から取り出され、そして、アルキレート生成物が蒸留によって上記生成混合物から回収され、そこにおいては、イソパラフィンおよび触媒が、回収され、そして、上記反応カラムの上記上側領域に少なくとも部分的に再循環されることを特徴とするプロセス。
2. イソパラフィンが触媒含有の懸濁液とともに上記反応カラムの上記上側領域に導入されることを特徴とする請求項１に記載のプロセス。
3. 液体混合物が少なくともいくつかの上記トレイに保持され、蒸気状のイソパラフィンが上記液体混合物を通過することを特徴とする請求項１または２に記載のプロセス。
4. イソブタンおよびブテンが上記反応カラムに供給され、そして、イソオクタンを含む生成混合物が取り出されることを特徴とする請求項１〜３のうちのいずれか１つに記載のプロセス。

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