KR100237143B1 - 알킬화 촉매로부터 회수된 설폰-함유 혼합물로부터의 산-용액해성 오일 제거 방법 - Google Patents

Abstract

설폰 성분 및 할로겐화 수소 성분의 혼합물 내에 함유된 오염량의 ASO 일부를 제거하여 처리된 설폰-함유 혼합물을 생성하기 위한 접촉 물질로서 가역 염기를 사용하는 신규한 방법이 기재되어 있다. 처리된 설폰-함유 혼합물은 이를 흡착제 물질과 접촉시켜 더 가공될 수 있다.

Description

알킬화 촉매로부터 회수된 설폰-함유 혼합물로부터의 산-용액해성 오일 제거 방법

제1도는 본 발명의 한 구체예인 방법의 도식적 표현을 제공하고,

제2도는 설폰-함유 혼합물로부터 ASO를 흡착하는 활성탄의 성능을 상기 혼합물내에 함유된 HF 중량%의 함수로 나타낸 플롯이며,

제3도는 ASO 및 HF를 함유하는 설폴란으로부터 상기 화합물을 동시에 제거하기 위해 사용된 지방족 아민 치환된 중합체에 대한 ASO 흡착 곡선이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 알킬화 방법 도면 12 : 반응기-라이저

14,16,21,24,32,34,36,40,44,45,46,48 : 도관

18 : 침강 용기 20 : 분리된 반응 생성물

22 : 분리된 촉매 혼합물 26 : 촉매 냉각기

30 : 스트리핑 컬럼 38 : 제1접촉 용기

42 : 제2접촉 용기 50, 52 : 밸브

본 발명은 탄화수소 전환 방법에 사용된 촉매 조성물의 재생에 관한 것이다. 보다 특별하게, 본 발명은 이소파라핀 탄화수소에 의한 올레핀 탄화 수소의 알킬화에 사용되는, 설폰 화합물 및 할로겐화 수소 화합물로 구성되는 촉매 혼합물의 재생에 관한 것이다.

1992. 5. 1 에 출원된 본 출원 07/877,366 및 1992. 5. 1에 출원된 본 출원 07/877,338에 기재된 바와 같이, 설폰 화합물 및 할로겐화 수소 화합물로 구성되는 혼합물은 이소파라핀 탄화 수소에 의한 올레핀 탄화 수소의 알킬화에 사용되어 알킬레이트 반응 생성물, 또는 알킬레이트를 생성하기 위한 효과적인 촉매이다. 알킬레이트 반응 생성물은 일반적으로 7개 이상 탄소 원자를 갖는 탄화 수소를 함유하며, 이는 자동차 연료로서 이의 고옥탄가 때문에 상당히 바람직한 가솔린 혼합 성분이다.

설폰 성분 및 할로겐화 수소 성분으로 구성되는 촉매 조성물을 사용하는 방법이 매우 고품질의 알킬레이트 생성물을 생성하거나, 알킬레이트 생성에 있어서 상기 방법으로부터의 한가지 부작용은 산-용해성 오일, 또는 ASO로 언급되는 것과 같은 특정 중합체 반응 부산물의 형성이다.

이들 중합 반응 부산물은 이들이 알킬화 방법에 사용된 촉매에 가용성이어서 산-용해성 오일로 언급되므로 탄화 수소 혼합물과 알킬화 촉매의 접촉으로부터 결과되는 알킬레이트 생성물이 알킬화 촉매로부터 분리될 때 촉매상에 잔류한다. 방법 반응 영역에서 재사용을 위해 알킬화 반응 생성물로부터 촉매상을 연속적으로 분리하는 알킬화 방법에는, 촉매내에 ASO가 축적된다. 상당시간 동안 ASO 농축물이 제거되지 않으면 허용될 수 없는 농도 수준에 달할 것이다. 설폰 성분 및 할로겐화 수소 성분으로 구성되는 알킬화 촉매 내 저농도의 ASO는 알킬화 방법 또는 그 생성물에 이로운 효과를 갖는 것으로 여겨진다. 그러나, 알킬화 촉매내 보다 고농도의 ASO는 촉매 활성 및 최종 알킬레이트 생성물에 역효과를 갖는다. 특정의 허용가능한 한계를 초과하는 알킬화 촉매내 ASO 농도는 ASO 농도의 점차적 증가가 알킬레이트 옥탄의 점차적 감소를 유발하여 알킬레이트 최종산물의 옥탄의 저하를 결과시킬 것이다.

설폰 성분 및 할로겐화 수소 성분으로 구성되는 상기 언급된 신규한 촉매의 사용과 반대로 불화 수소(HF)를 촉매로 사용하는 통상적인 알킬화 방법에는, 연속 알킬화 방법에 사용되는 HF 촉매로부터 ASO를 제거하기 위해 사용되는 특정 공지된 방법이 있다. 특히, 알킬화 촉매내 ASO의 축적율과 유사한 비율로 ASO의 양을 제거하기 위해 알킬화 방법에 사용되는 HF부분의 상당량이 처리되거나 재생된다. 이는 HF촉매 일부가 스트리핑 용기로 통과되어 HF가 이소부탄과 같은 증기상 탄화수소에 의해 ASO로부터 스트리핑되며, HF는 스트리핑 용기로부터 증기상 오버헤드 스트림의 일부로서 통과되고 ASO는 부가적 가공을 위해 스트리핑 용기로부터 잔액 스트림으로서 통과된다.

통상적인 알킬화 촉매 재생 기술이 통상적인 HF 촉매의 재생에서는 잘 수행되었으나, 통상적인 수단은 설폰 성분을 포함하는 알킬화 촉매 혼합물을 재생하기 위해서는 사용될 수 없다. 이는 ASO의 비등 범위가 설폴란과 같은 특정 설폰의 비등 온도와 중복되기 때문이다. 그러므로, ASO로 부터 HF를 분리하기 위해 사용되는 바와 같은 단순한 증류 기술은 설폰-함유 알킬화 촉매를 효과적으로 재생하기 위해서는 사용될 수 없다. 또한, 알킬화 방법에 촉매로서 재사용하기 위한 설폰을 되찾기 위해서 설폰으로부터 ASO를 분리하는 것이 필요하다.

따라서, 본 발명의 방법은 설폰 성분을 포함하는 촉매 혼합물을 사용한, 파라핀 탄화 수소에 의한 올레핀 탄화수소의 알킬화에 관한 것이다. 설폰 및 ASO로 구성되는 설폰-함유 혼합물은 설폰-함유 혼합물의 ASO성분의 적어도 일부를 제거하기 적합한 조건하에 가역 염기와 접촉되어, 처리된 설폰-함유 혼합물을 생성한다.

본 발명의 다른 목적 및 잇점은 본 발명의 상기 상세한 설명 및 첨부된 특허 청구 범위로부터 명백할 것이다.

본 발명의 산 용해성 오일은 올레핀 및 이소파리핀으로 구성되는 탄화 수소 혼합물이 할로겐화 수소 성분 및 설폰 성분을 포함하고, 구성되고, 또한 필수적으로 구성되는 알킬화 촉매와 접촉되는 단계로 구성되는 알킬화 방법에 있어 반응 부산물로서 생성된다. 이 설명 및 첨부된 특허 청구 범위에 사용된 바, “산 용해성 오일”, 또는 “ASO”는 탄화 수소의 산-촉매 반응에 의해 생성된 고 올레핀성 오일인 결합 중합체를 의미한다. 특정 유형의결합 중합체 오일의 광범위한 설명 및 특성화는 Miron 및 Lee에 의한 “결합 중합체의 분자 구조”로 표제된 Journal of Chemical and Engineering Data 논문, 페이지 150-160, 8권, 1호에 제공되어 있다. 이 논문은 본 명세서에 참고로 포함되어 있다. ASO의 물리적 성질은 가공된 특별한 탄화 수소 공급물, 방법에 사용되는 촉매, 황화 수소, 부타디엔, 산소첨가물 및 다른 화합물과 같은 공급 오염물, 및 알킬화 방법 반응 조건에 좌우된다. 그러므로, 용어가 보다 좁게 정의 되는 바, ASO는 설폰 성분 및 할로겐화 수소 성분을 포함하고, 구성되고, 또한 필수적으로 구성되는 촉매 혼합물을 사용하는 모노-올레핀과 이소파라핀의 반응에 사용하기 바람직한 모노-올레핀과 이소파라핀은 4 내지 6 탄소 원자를 갖는 것이다. 바람직한 설폰 성분은 설폴란이고 바람직한 할로겐화 수소 성분은 불화수소이다.

설폰-함유 알킬화 촉매에 의해 촉매된 탄화수소 반응으로부터 유도된 ASO 부산물은 보다 일반적으로, 15.6℃(60℉)의 물을 기준으로 약 0.8 내지 약 1.0의 비중, 약 250 내지 약 350의 평균 분자량, 및 약 40 내지 약 350의 브롬수를 갖는 것으로 특징된다.

촉매 조성물 또는 촉매 혼합물의 할로겐화 수소 성분은 불화 수소(HF), 염화 수소(HCl), 브롬화 수소(HBr) 및 이의 둘 이상의 혼합물로 구성되는 군으로부터 선택될 수 있다. 그러나, 바람직한 할로겐화 수소 성분은 무수 형태로 촉매 조성물에 사용될 수 있는 불화 수소이나; 일반적으로, 사용되는 불화 수소 성분은 소량의 물을 가질 수 있다. 불화 수소 및 설폴란을 포함한 촉매 조성물에서, 어떤 경우든 존재하는 물의 양은 물을 함유하는 불화 수소 성분의 총중량의 약 30 중량% 이상일 수 없다. 바람직하게, 불화 수소 성분내에 존재하는 물의 양은 약 10 중량%이하이다. 보다 바람직하게는, 불화 수소 성분내에 존재하는 물의 양은 7 중량%이하이다. 여기서 본 발명의 촉매 조성물의 할로겐화 수소 성분, 또는 구체적으로 불화수소 성분을 언급하면, 이들 용어는 할로겐화 수소 성분이 무수 혼합물이거나 비-무수 혼합물임을 의미한다는 것을 이해해야 할 것이다. 할로겐화 수소 성분에 함유된 물 중량%에 대한 여기서의 언급은 중량비를 %로 하기 위해 인수 100을 곱한, 물 중량 대 물과 할로겐화 수소 총중량의 비를 의미한다.

본 발명에 사용하기 적합한 설폰은 일반식 R-SO₂-R' (이때 R 및 R'은 각각 1내지 8탄소 원자를 함유하는 일가 탄화 수소 알킬 또는 아릴 치환체이다)의 설폰이다. 상기 치환체의 예는 디메틸설폰, 디-n-프로필설폰, 디페닐설폰, 에틸메틸설폰 및 SO₂기가 탄화 수소 고리에 결합되는 지방족 고리 설폰을 포함한다. 상기 경우, R 및 R'은 바람직하게 3 내지 12 탄소 원자를 함유하는 직쇄 또는 비직쇄 탄화 수소 이가 부분을 함께 형성한다. 이들 중, 테트라메틸렌설폰 또는 설폴란, 3-메틸설폴란 및 2,4-디메틸설폴란은 이들이 본 명세서의 관계된 방법 조작 조건에서 액체인 잇점을 제공하기 때문에 보다 특히 적합하다. 이들 설폰은 또한, 예를 들어 클로로메틸에틸설폰과 같이 치환체, 특히 하나 이상의 할로겐 원자를 가질 수 있다. 이들 설폰은 유리하게 혼합물 형태로 사용될 수 있다.

ASO 반응 부산물이 생성되는 알킬화 방법에 사용된 알킬화 촉매는 본 명세서에 기재된 바와 같은 할로겐화 수소 성분 및 본 명세서에 기재된 바와 같은 설폰 성분을 포함하고 구성되고 또한 필수적으로 구성될 수 있다. 바람직하게, ASO 부산물은 탄화 수소 혼합물이 그 설폰 성분으로서 설폴란 및 그 할로겐화 수소 성분으로서 불화 수소를 갖는 알킬화 촉매와 접촉되는 알킬화 방법에서 생성될 것이다. 알킬화 촉매가 설폴란 및 불화 수소로 구성되는 경우, 알킬화 촉매 내 불화 수소 대 설폴란의 중량비 약 1:1 내지 약 40:1로 양호한 알킬화 결과가 얻어질 수 있다. 불화 수소 대 설폴란의 바람직한 중량비는 약 2.3:1 내지 약 19:1 일일 수 있고, 보다 바람직하게, 3:1 내지 9:1일일 수 있다.

7개이상 탄소 원자를 갖는 원하는 고 분지된 지방족 탄화 수소의 생성으로의 본 발명의 알킬화 반응의 선택성을 개선시키기 위해, 반응 영역 내에 실질적으로 화학양론적 과량의 이소파라핀 탄화 수소가 바람직하다. 이소파라핀 탄소 수소 대 올레핀 탄화수소의 몰비 약 2:1 내지 약 25:1이 본 발명에서 고려된다. 바람직하게, 이소파라핀 대 올레핀의 몰비는 약 5내지 약 20일 것이고; 가장 바람직하게 8 내지 15일 것이다. 그러나, 이소파라핀 대 올레핀의 몰비에 대한 상기된 범위는 상업상 실질적인 조작 범위것으로 밝혀진 것이나; 일반적으로 알킬화 반응에서 이소파라핀 대 올레핀 비율이 보다 클수록 결과 알킬레이트 품질이 더 좋아진다.

본 발명의 고려되는 알킬화 반응 온도는 약 -17.8℃(0℉) 내지 약 65.6℃(150℉)이다. 보다 저온이 중합과 같은 경쟁 올레핀 부반응 보다 이소파라핀과 올레핀의 알킬화 반응을 선호한다. 그러나 전체 반응율은 온도 저하에 따라 감소한다. 주어진 범위 내 바람직하게 약 -1.1℃(30℉) 내지 54.5℃(130℉)의 온도는 상업상 매력적인 반응율에서의 이소파라핀과 올레핀의 알킬화에 대한 양호한 선택성을 제공한다. 그러나, 가장 바람직하게 알킬화 온도는 10.0℃(50℉)여야 한다.

본 발명에서 고려되는 반응 압력을 반응물을 액체상으로 유지하기 충분한 압력내지 약 15기압일 수 있다. 반응물 탄화 수소는 대개 알킬화 반응 온도에서 기체상이므로, 반응 압력 제공 인치 당 약 40 파운드 계기 압력 (psig) 내지 약 160 psig가 바람직하다. 액체상의 모든 반응물에서, 증가된 압력은 알킬화 반응에 상당한 효과를 갖지 못한다.

알킬화 반응 영역내 본 발명의 알킬화 촉매의 존재하에 탄화수소 반응물에 대한 접촉시간은 일반적으로 알킬화 영역내 올레핀 반응물의 필수적으로 완전한 전환율을 제공하기 충분해야 한다. 바람직하게, 접촉 시간은 약 0.05분 내지 약 60분이다. 본 발명의 알킬화 방법에서, 이소파라핀 대 올레핀 몰비를 약 2:1 내지 약 25:1로 사용하면 (이상 알킬화 반응 혼합물은 약 40-90 부피% 촉매상 및 약 60-10부피% 탄화 수소상으로 구성되며, 이때 반응 영역내에 올리펜과 이소파라핀의 양호한 접촉이 유지된다), 시간 당 부피 촉매 당 약 0.1 내지 약 200 부피 올리핀 (v/v/ 간)의 올레핀 공간 속도로 필수적으로 완전한 올레핀 전환율이 얻어질 수 있다. 최적 공간 속도는 사용되는 이소파라핀 및 올레핀 반응물의 유형, 알킬화 촉매의 특별한 조성물, 및 알킬화 반응 조건에 좌우될 것이다.

따라서, 바람직한 접촉 시간은 약 0.1 내지 약 200 (v/v/시간)의 올레핀 공간 속도를 제공하고 알킬화 영역내에서 올레핀 반응물의 필수적으로 완전한 전환을 허용하기 충분한 시간이다.

방법을 연속적으로 실시하는 것이 경제적 이유로 바람직하나 일칼화 방법은 뱃치 또는 연속 조작 유형으로 실시될 수 있다. 알킬화 방법에서 공급 원료와 촉매간의 접촉이 보다 친밀할수록 얻어지는 알킬레이트 생성물의 품질이 더 좋다는 것이 일반적으로 입증되었다. 이를 염두에 두고, 본 발명은 뱃치 조작으로 조작될 때 반응물 및 촉매의 격렬한 기계적 교반 또는 진탕의 사용으로 특징된다.

연속 조작에서 반응물은 이들을 실질적으로 액체상으로 유지하기 충분한 압력 및 온도에서 유지된 후 연속적으로 분산 장치를 통해 반응 영역으로 추진될 수 있다. 분산 장치는 젯트, 노즐, 다공성 딤블 등일 수 있다. 반응물은 이어서 기계적 교반기 또는 흐름 시스템의 난류와 같은 통상적인 혼합 수단에 의해 촉매와 혼합된다. 충분한 시간 후, 생성물은 그리고나서 연속적으로 촉매로부터 분리되고 반응 시스템으로부터 제거될수 있는 한편 부분적인 폐촉매는 반응기로 재순환된다. 촉매의 일부는 연속적으로 본명세서에 기재된 바와 같이 또는 임의의 다른 적합한 처리에 의해 재생되거나 재활성화되고 알킬화 반응기로 반송될 수 있다.

본 발명은 한가지 구체예는 설폰 성분 및 ASO로 구성되는 설폰 함유 혼합물을 상기 설폰-함유 혼합물의 ASO 성분의 적어도 일부의 제거에 적합한 접촉 물질과 접촉시켜서 처리된 설폰-함유 혼합물을 생성함으로 구성되는 단계를 포함하는, 설폰-함유 혼합물로부터 ASO를 제거하는 방법을 포함한다. 본 발명 방법의 설폰-함유 혼합물은 또한 설폰 성분, 할로겐화 수소 성분, 및 ASO로 구성될 수 있다. 접촉 물질은 본 명세서에 기재된 물질들이 수 있으며 알루미나, 탄소, 및 이의 혼합물, 및 본 명세서에 정의된 바와 같은 바람직한 가역 염기로 구성되는 군으로부터 선택된 물질을 포함할 수 있다. 설폰-함유 혼합물의 바람직한 설폰 성분은 설폴란이다.

설폰-함유 혼합물의 ASO성분은 설폰 성분의 약 20 중량% 이하의 양으로 존재할 수 있다. 바람직하게, ASO의 농도는 설폰 성분의 약 15중량%이하이고, 가장 바람직하게 ASO는 10중량%이하의 농도는 존재할 것이다. 그런, 일반적으로, 설폰-함유 혼합물 내 할로겐화 수소의 농도 범위는 약 0.1 중량% 내지 약 10 중량%일 수 있다. 그러나, 바람직하게 농도는 약 0.1 내지 약 7.5 중량%, 및 가장 바람직하게 0.1 내자 5.0 중량%일 수 있다.

설폰-함유 혼합물가 접촉 물질의 접촉은 설폰-함유 혼합물의 할로겐화 수소 성분 적어도 일부의 제거를 결과시켜 감소된 농도의 할로겐화 수소를 갖는 처리된 설폰-함유 혼합물을 제공하는 것이 본 발명의 결정적이지 않더라도 중요한 면이다. 그러나, 처리된 설폰-함유 혼합물로부터 상당 부분의 할로겐화 수소 성분을 제거하여 처리된 설폰-함유 혼합물내에 할로겐화 수소 성분의 농도를 약 1.0 중량%이하로 제공하는 것이 바람직하나, 바람직하게 농도는 약 0.2중량%이하, 및 가장 바람직하게 0.1 중량%이하일 것이다.

처리된 설폰-함유 혼합물은 또한, 일반적으로 처리된 설폰-함유 혼합물의 약 5 중량% 이하인 감소된 농도의 ASO를 갖는다. 처리된 설폰-함유 혼합물 내 바람직한 ASO 농도는 약 2 중량% 이하의 양일 것이고, 가장 바람직하게 ASO는 약 1중량% 이하의 양으로 조재할 것이다.

본 발명 방법의 다른 구체예는 설폰 성분, 할로겐화 수소 성분, 및 ASO로 구성되는 설폰-함유 알킬화 촉매 혼합물의, 상기 혼합물내에 함유된 적어도 소량의 ASO의 제거에 의한 재생과 관련된 문제의 해결을 고려한다. 알킬화 방법이 그 촉매를 연속적으로 재사용하면 설폰-함유 알킬화 촉매내에 ASO가 축적된다. 연속 알킬화 방법에서, ASO 반응 부산물이 제거되지 않으면 촉매성능 및 궁극적으로 알킬화 생성물 품질 그 자체에 효과를 가질 수 있는 허용할 수 없는 농도 수준에 도달할 때까지 촉매내에 축적될 것이다. ASO중량%는 ASO성분을 제외한 촉매 혼합물의 총 중량에 기준할 때 설폰-함유 알킬화 촉매 내 ASO의 농도를 촉매의 약 20중량% 이하로 유지시키는 것이 일반적으로 바람직하다. 바람직하게, 설폰-함유 알킬화 촉매내 ASO의 농도는 약 15중량% 이하이고, 가장 바람직하게, ASO의 농도는 10중량%이하이다.

설폰-함유 촉매 혼합물 내 저농도의 ASO를 유지시키는 데 있어 약간의 방법 잇점이 있을 수 있으며, 촉매의 약 10중량%를 초과하는 ASO 농도는 촉매 성능에 해로운 영향을 미칠 것으로 여겨진다. 그러므로, 설폰-함유 알킬화 촉매 혼합물의 촉매 활성을 유지하기 위해서는, 촉매의 적어도 일부를 처리하여 상기 촉매내에 함유된 ASO의 적어도 일부를 제거해야 한다. 이를 달성하기 위해, 설폰-함유 알킬화 촉매 혼합물은 설폰-함유 알킬화 촉매 혼합물의 ASO 성분 적어도 일부, 및 바람직하게 실질적 부분을 제거하기 위해 접촉 물질과 접촉된 후 흡착제 물질과 접촉된다.

그러나, 결과 설폰-함유 혼합물과 접촉 물질이 접촉되기 전에 설폰-함유 알킬화 촉매 혼합물의 할로겐화 수소 성분의 적어도 일부, 및 바람직하게 실질적 부분을 제거하여, ASO성분의 적어도 일부를 제거하거나 할로겐화 수소 성분의 적어도 일부를 제거하거나 둘 다를 제거하는 것이 일반적으로 바람직한 것으로 여겨진다. 그러므로, 설폰-함유 혼합물은 할로겐화 수소 성분의 적어도 일부, 및 바람직하게 실질적 부분이 제거된 설폰-함유 알킬화 촉매 혼합물일 것이다. 예를들어 플래시 분리, 증류, 추출, 스트리핑 및 임의의 다른 적합한 방법과 같은, 설폰-함유 알킬화 촉매 혼합물로부터 할로겐화 수소 성분을 분리하는 임의의 적합한 방법이 사용될 수 있다. 촉매의 할로겐화 수소 성분 주(主)부로 구성되는 오버헤드 스트립, 및 설폰-함유 혼합물로 구성되는 잔액 스트림으로 분리하기 위한, 스트리핑제로서 증기상 이소부탄을 사용하는 스트리핑 수단에 의한 것이다.

일반적으로, 설폰-함유 혼합물 내 할로겐화 수소 성분의 농도는 %를 얻기 위해 인수 100을 곱한 할로겐화 수소 및 설폰의 총합 중량에 대한 할로겐화 수소의 중량 분율로 중량%를 결정하여 혼합물의 약 10중량%이하일 것이다. 그러나, 혼합물로부터 할로겐화 수소의 전체량을 제거하는 것은 매우 어려우므로, 상업적으로 실제적인 관점에서 할로겐화 수소 농도의 하한선은 약 0.1중량%에 이를 수 있으며, 그러나 바람직하게 농도는 0.1중량%이하일 수 있다. 그러므로, 설폰-함유 혼합물 내 할로겐화 수소의 농도 범위는 약 0.1중량% 내지 약 10중량%일 수 있다. 그러나, 바람직하게 농도는 약 0.1 내지 약 7.5중량%일 수 있고, 가장 바람직하게 0.1 내지 5.0중량%일 수 있다.

본 명세서에 상기된 바와 같은 처리된 설폰-함유 혼합물은 그 내에 함유된 ASO 적어도 일부를 제거하기 적합한 조건하에 탄소, 알루미나 및 이의 혼합물로 구성되는 군으로부터 바람직하게 선택된 흡착제 물질과의 제2접촉 단계에서 더 접촉될 수 있다. 그러나, 처리된 설폰-함유 혼합물 내 ASO의 실질적 부분에 대해 이를 흡착제 물질과 접촉시켜 제거하여 실질적으로 ASO가 없는 설폰-함유 혼합물의 일반적으로 약 2중량% 이하인 ASO 농도를 가질 수 있는 실질적으로 ASO가 없는 설폰-함유 혼합물을 제공하는 것이 바람직하다. 바람직한 ASO 농도는 약 1중량% 이하이고, 가장 바람직하게 ASO는 0.1중량%이하의 양으로 존재할 것이다.

일반적으로, 본 발명에 의해 사용되는 것으로 여겨지는 접촉물질 및 흡착제 물질은 둘 다 고체 미립 물질 형태이며, 설폰-함유 유체가 접촉 물질이나 흡착제 물질 중 하나와 접촉될 수 있는 접촉 영역을 형성하는 용기내에 층으로서 함유될 수 있다. 그러나, 본 발명은 접촉 영역을 형성하는 표준 용기의 사용에 제한되어 있지 않으나, 당 분야에 공지된 임의의 적합한 수단이 설폰-함유 유체와 접촉 물질 또는 흡착제 물질과의 접촉을 위해 사용될 수 있다.

처리된 설폰-함유 혼합물로부터 ASO를 제거하기 위해 사용되는 흡착제 물질은 상기 혼합물내에 함유된 ASO 성분 적어도 일부를 적합하게 또는 효과적으로 제거할 수 있는 임의의 흡착제일 수 있다. 바람직하게, 흡착제 물질은 알루미나, 탄소 및 이의 혼합물로 구성되는 군으로부터 선택된다.

탄소 흡착제 물질은 본 발명여에 의해 고려되는 바 사용에 적합하고, 처리된 설폰-함유 혼합물내에 함유된 ASO 성분의 적어도 일부를 선택적으로 제거하기 적합한 임의의 활성탄 물질일 수 있다. 활성탄 흡착제는 “촉매 표면적에 대한 표준 시험 방법”으로 표제된 American Society for Testing Materials (ASTM) 표준 시험 방법 D 3663-84에 의해 측정된 바 약 300㎡/g 내지 약 2500㎡/g일 수 있는 이의 거대 비비(比)표면적으로 특징될 수 있다. 표준 ASTM 시험 D3663-84는 본 명세서에 포함되어 있고 여기에 참고로서 일부가 되어 있다. 또한, 활성탄 흡착제는 “수은 침입 포로시메트리에 의한 촉매의 소공 부피 분산을 측정하기 위한 표준 시험 방법”으로 표시된 ASTM 표준 시험 D4284-88에 의해 기재된 수은 침입 포로시메트리 방법에 의해 측정된 바 약 10㎛ 내지 약 50㎛일 수 있는 그의 소공 직경으로 보다 특징될 수 있따. 표준 ASTM 시험 D4284-88은 본 명세서에 포함되어 있고 참고로써 여기에 일부가 되어 있다. 일반적으로 구입가능한 활성탄을 사용하는 것이 바람직하다. 상기 적합한 구입가능한 활성탄은 예를 들어 Calgon Carbon Corporation에 의해 제조되고 판매되는 그 상표면 Calgon Filtrasorb 400으로 공지된 생성물이다.

알루미나 흡착제 물질은 본 발명에 의해 고려된 바 사용하기 적합하고, 처리된 설폰-함유 혼합물내에 함유된 ASO 성분의 적어도 일부를 선택적으로 제거하기 적합하거나 설폰-함유 유체의 할로겐화 수소 성분의 적어도 일부를 제거하기 위한 중화제로 사용하기 적합한 임의의 알루미나일 수 있다. 상기 적합한 알루미나는 예를 들어 다양한 구입 가능한 활성 알루미나 및 소성 알루미나를 포함한다. 일반적으로, 알루미나 물질은 ASTM D3663-84에 의해 측정된 바 약 150㎡/g 내지 약 500㎡/g인 표면적을 가질 것이다. 또한, 알루미나 물질의 소공 직경은 ASTM D 4284-88로 측정된 바 약 25㎛ 내지 약 125㎛일 수 있다. 일반적으로 구입가능한 알루미나를 사용하는 것이 바람직하다. 상기 적합한 구입가능한 알루미나를 사용하는 것이 바람직하다. 상기 적합한 구입가능한 알루미나는 Alcoa에 의해 제조되고 판매되는 그 상표명 HF-200으로 공지된 생산품이다. 본 발명에 사용하기 가장 바람직한 알루미나는 또한 감마-알루미나로 공지된 감마 결정상 구조를 갖는 소성 알루미나, 및 약 50㎡/g 이상의 표면적을 갖는 카이-알루미나와 같은 다른 알루미나이다.

처리된 설폰-함유 혼합물이 흡착제 조성물과 접촉되는 방법 조건은 처리된 설폰-함유 혼합물로부터 ASO 농축물의 적어도 일부를 제거하는데 적합하거나 효과적인 임의의 조건일 수 있다. 흡착제 물질의 제거 효능은 흡착 현상이 액체-고체 상호 작용의 결과이므로 접촉 압력에 상당히 좌우되는 것으로 여겨지지 않으나, 방법 압력은 절대 압력의 약 0.5 기압을 초과해야 하고 상한으로 절대 압력의 약 30 기압 이상일 수 있다. 보다 일반적인 조작 압력은 일반적으로 약 대기압 내지 계기 압력의 제곱 인치당 약 200 파운드(psig)일 것이다.

접촉 온도에 대하여는, 처리된 설폰-함유 혼합물로부터 ASO의 적어도 일부의 효과적인 제거를 제공하는 임의의 적합한 온도가 사용될 수 있다. 일반적으로, 온도 상한 및 하한은 처리되는 혼합물의 물리적 특성 및 상기 혼합물에 함유된 ASO의 물리적 특성에 의해 정해진다. 온도 하한선에 대해 말하면, 순수한 설폴란은 약 27.3-27.8℃ (81.3-82.0℉)의 융점을 갖거나 설폴란이 물 및 불화수소의 혼합물 형태일 때 용융점은 상당히 더 낮다. 그러므로, 접촉 온도의 하한선은 -17.6℃(0℉)에 이른다. 온도 상한선에 대해 말하면, 이는 ASO의 초기 비등 온도 및 혼합물의 설폰 성분이 열적으로 분해하기 시작하는 온도와 같은 인자에 의해 결정된다. 그러므로 상한 접촉 온도는 204.4℃(400℉)에 이른다. 그러므로, 접촉온도는 일반적으로 약 -17.8℃(0℉) 내지 약 204.4℃(400℉)에 이른다. 바람직하게, 접촉 온도는 약 10.0℃(50℉) 내지 약 176.8℃(350℉)일 것이고, 가장 바람직하게 15.6℃(60℉) 내지 약 162.8℃(325℉)일 것이다.

처리된 설폰-함유 혼합물로부터 이를 흡착제 물질과 접촉시켜 ASO를 제거하는 방법에서, 혼합물내 극히 저농도의 할로겐화 수소 화합물, 특히 불화 수소의 존재는 혼합물로부터 ASO를 선택적으로 제거하는 활성탄 흡착제의 능력을 감소시키는 효과를 갖는 것으로 측정되었다. 제2도에 나타난 데이타로 예시되는 바와 같이, 활성탄 물질가 접촉되는 설폰-함유 유체내 저농도의 불화 수소는 필수적으로 ASO 제거에 효과적이지 않은 탄소를 부여하는 효과를 가질 수 있다. 그러므로 본 발명의 한가지 중요한, 및 잠재적으로 결정적인 면은 ASO 오염된 설폰-함유 혼합물에 있어 할로겐화 수소 농도가 실질적으로 없거나, 보다 일반적으로는 ASO 오염된 설폰-함유 혼합물에 있어 혼합물이 탄소 물지로가 접촉되기 전 또는 동시에 중화되는 것이다. ASO 오염된 설폰-함유 혼합물 또는 조성물로부터의 적어도 일부, 및 바람직하게 상당부의 할로겐화 수소 농도의 제거에 적합한 임의의 수단이 사용될 수 있다. 대안적으로, ASO 오염된 설폰-함유 혼합물내에 함유된 할로겐화 수소의 적어도 일부를 제거하기 적합한 임의의 중화제가 사용될 수 있다. 상기 적합한 중화제의 예는 알칼리 및 알킬리토금속의 수산화물과 같은 염기성 수산화물, 예 KOH, Ca(OH)₂, 및 NaOH; 산화 아연 및 산화 주석과 같은 염기성 산화물; 산화 알루미늄 같은 양쪽성 산화물; 및 가역 염기를 포함할 수 있으나 이에 제한되지는 않는다.

바람직한 중화제는 다양한 유형의 알루미나, 수산화 화합물 및 가역 염기를 포함할 수 있고 가장 바람직한 중화 물질은 감마-알루미나 또는 가역 염기이다.

본 명세서에 사용된 바 용어 “가역 염기”는 하나 이상의 질소 원자를 갖는 방향족 또는 비-방향족 화합물, 또는 부속 질소 원자들을 갖는 중합체를 말하며, 이때 질소 원자에 의해 형성된 염 및 강한 양성자 염기가 질소 화합물의 분해 온도 미만의 온도에서 질소 화합물 및 양성자산으로 해리를 겪는 것과 같은 방식으로 질소 원자가 입체적으로 힌더드되어 있다.

적합한 가역 염기는 하기 일반식들 중 하나에 해당하는 화합물:

또는 하기 일반식중 하나에 해당하는 단위를 함유하는 중합체이다.

또는

식에서 R₁은 따라 각각의 경우 C_2-20알킬, C_6-20, 아릴, C_7-20, 알카릴, C_7-20아르알킬 또는 C_3-20시클로알킬이며, 이때 C_2-20알킬, C_6-20아릴, C_7-20아르알킬, C_7-20알카릴 또는 C_3-20시클로알킬은 치환되지 않았거나 할로, 니트로, 시아노, C_1-20알콕시, C_6-20아릴옥시, C_7-20알카릴옥시 또는 C_7-20아르알콕시로 치환되고; R²및 R³는 따로 각각의 경우 C_1-20알킬, C_6-20아릴, C_7-20알카릴, C_7-20아르알킬, C_3-20시클로알킬, 니트로, 시아노, 할로, C_1-20알콕시, C_6-20아릴옥시, C_7-20알카릴옥시 또는 C_7-20아르알콕시이고, 이때 C_1-20알킬, C_6-20아릴, C_7-20알카릴, C_7-20아르알킬, C_1-20알콕시, C_6-20아릴옥시, C_7-20알카릴옥시, C_7-20아르알콕시 또는 C_3-20시클로알킬기는 치환되지 않았거나 할로, 니트로, 시아노, C_1-20알콕시, C_6-20아릴옥시, C_7-20알카릴옥시 또는 C_7-20아르알콕시와 치환되고; a는 따로 각각의 경우 0 내지 4인 정수이고; b는 따로 각각의 경우 0 내지 3인 정수이고; c는 따로 각각의 경우 정수 0 또는 1이며; d는 따로 각각의 경우 0 내지 2인 정수이다. 바람직한 가역염기의 예는 2,4,6,-트리-t-부틸피리딘, 2,6-디-t-부틸-4-메틸피리딘, 2,6-디-t-부틸피리딘, 2-t-부틸피리딘, 2-벤질피리딘, 2,6-디페닐피리딘, 2-페닐피리디딘, 2,6-디메톡시피리딘, 2-페녹시피리딘, 2,6-디페닐피리딘, 2-페닐피리딘, 2,6-디메톡시피리딘, 2-페녹시피리딘, 2,6-디페녹시피리딘, 2-메틸퀴놀린, 6-메틸퀴놀린, 7,8-벤조퀴놀린 등을 포함한다. 보다 바람직한 가역 염기는 2,4,6-트리-t-부틸피리딘, 2,6-디-t-부틸-4-메틸피리딘, 2,6-디-t-부틸피리딘, 2-t-부틸피리딘, 2-벤질피리딘, 2,6-디페닐피리딘, 2-페닐피리딘, 2-페녹시피리딘, 2,6-디페녹시피리딘 및 2,6-디메톡시피리딘을 포함한다.

본 발명에 유용한 폴리비닐 피리딘 수지는 적당히 입체적으로 힌더드된 비닐 피리딘 화합물의 단독 중합체 및 비닐 피리딘 화합물과 1,2-에틸렌성 불포화 화합물, 예를 들어 스티렌, 디비닐벤젠, 에틸렌, 염화 비닐등과의 공중합체를 포함한다. 더욱이, 비닐피리딘은 상기 1,2-에틸렌성 불포화 화합물중 2가지 이상과 중합될 수 있다. 상기 중합 방법은 당 분야에 잘 알려져 있다. 예를 들어 D′Aelio, U.S. 특허 2,623,013; Kirk-othmer Encyclopedia of Chemical Technology, 3판, 21권, P.816 및 19권 pp. 475-76 참조. 이들 발행물은 본 명세서에 참고로 포함된다.

상기 나타낸 일반식에서 R¹은 바람직하게 C_3-10알킬, C_6-10아릴, C_7-10알카릴, C_7-10아르알킬, C_5-10시클로알킬, C_6-10아릴옥시 및 C_7-10알카릴옥시이다. 보다 바람직하게 R¹은 C_3-10알킬, C_7-10알카릴옥시, C_6-10아릴옥시 또는 C_6-10아릴이고; R¹은 가장 바람직하게 이소프로필, 이소부틸, t-부틸, 페녹시, 또는 페닐이다. R²는 바람직하게 할로 또는 C_1-10알킬이다. R²는 보다 바람직하게 C_1-3알킬이다. R³는 바람직하게 C_2-10, C_6-10, C_6-10아릴 옥시 또는 C_7-10알카릴옥시이다. R³는 보다 바람직하게 C_3-10알킬, 페녹시 또는 페닐이다. R³는 가장 바람직하게 이소프로필, 이소부틸, t-부틸, 페녹시 또는 페닐이다. 바람직하게, a는 0 내지 2, 및 가장 바람직하게 0 또는 1의 정수이다. 바람직하게, b는 0 또는 1의 정수이다. 바람직하게, d는 0 또는 1의 정수이다.

본 명세서에 기재된 방법의 일부로 적합하게 사용될 수 있는 다른 가역 염기는 하기 일반식들중 하나에 해당한다.

또는

식에서 R은 따로 각각의 경우 수소 또는 C_1-20알킬이고 X는 할로겐 이온이다. 바람직하게, R은 메틸기이고 X는 염소이다. 따라서, 폴리비닐피리딘 수지외에 본 발명에 가장 유용한 수지 물질은 아민 치환된 스티렌디비닐벤젠 공중합체이다.

본 발명에 가역 염기로서 유용한 폴리비닐피리딘물질 또는 수지, 및 아민 치환된 스티렌 디비닐벤젠 공중합체 물질 또는 수지는 따라서 일반적으로 질소-함유기가 중합 도중 또는 후에 결합되는 스티렌/디비닐벤젠 공중합체를 포함한다. 염기성 관능기는 중합체 주쇄에 탄소-탄소 결합에, 결합되는 예를 들어 폴리비닐필리딘, 또는 탄소-질소 결합에 의해 결합되는, 예를 들어 디알킬아민 또는 트리알킬암모늄 히디로할라이드 수지이다.

염기성 관능기는 당 분야에 공지된 임의의 통상적인 기술에 의해 중합체에 혼입된다. 본 발명에 사용하기 바람직한 가역 염기는 표준 조건에서 고체 미립 형태이고, 폴리비닐피리딘, 아민 치환된 스티렌 디비닐 벤젠 공중합체 및 이의 혼합물로 구성된 군으로부터 선택되는 중합체이다.

그러나, 가장 바람직한 가역 염기는 폴리-(2-비닐피리딘), 폴리-(4-비닐 피리딘), 및 이의 혼합물로 구성된 군으로부터 선택되는 것이다.

본 발명에 사용된 가역 염기는 90 중량% 이상, 바람직하게 95 중량% 및 가장 바람직하게 99 중량% 이상의 순도를 갖는 것이 바람직하다.

염기의 비등 온도는 바람직하게 해리 조건하에 열적 해리 온도의 적어도 20도 이상이어야 한다.

다수의 중화제 유형의 사용과 관련된 한가지 문제점은 이들의 재생 불능성이다. 다수의 중화제는 이들의 액체 매체, 특히 설폰 성분 및 ASO로 구성되는 설폰-함유 혼합물로부터 할로겐화 수소 성분을 제거하기 위해 사용될 때 결국 소모되므로; 비용이 드는 매체를 요한다. 재생 불능한 중화 물질의 사용과 관련된 다수의 공지된 불리점 때문에, 재생될 수 있고 반복적으로 재활용될 수 있는 물질을 사용하는 것이 바람직하다. 따라서, 본 명세서에 기재된 가역 염기는 ASO 오염된 설폰-함유 혼합물 또는 설폰 성분 및 ASO로 구성되는 설폰-함유 혼합물 또는 설폰 성분 및 ASO로 구성되는 설폰-함유 혼합물로부터 할로겐화 수소를 제거하기 위한 바람직한 중화 물질, 또는 접촉 물질을 제공한다.

본 명세서에 기재된 본 발명의 중요한 면이 본 명세서에 기재된 설폰-함유 혼합물로부터 할로겐화 수소를 제거하기 위한 중화물질로서 가역 염기를 사용하기 위해 이들의 물리적 성질의 잇점을 취함을 포함하나, 상기의 가역 염기는 또한 특정 흡착 성질을 갖는 것으로 발혀졌다.

그러므로, ASO 오염된 설폰-함유 혼합물과 같은, ASO를 함유하는 액체 매체가 폴리(비닐피리딘)과 같은 가역 염기와 접촉될 때 가역 염기상에 흡착됨으로써 설폰-함유 혼합물로부터 ASO 성분의 적어도 일부가 제거된다.

한동안, 설폰-함유 혼합물로부터 할로겐화 수소의 제거 및 ASO 흡착의 조합은 가역 염기를 소모하여 이의 재생을 요하게 한다.

강한 양성자산을 함유하는 액체 매체에 이미 노출된 폐 가역 염기를 재생하기 위한 공지된 한가지 전통적 방법은 결과염을 열에너지에 노출시켜 염이 해리되고 양성자산을 방출하도록 하는 것이다. 그러나, 가역 염기가 ASO 농축물을 갖는 설폰-함유 혼합물에 노출되면 폐 가역 염기의 부적당한 열적 재생에 대한 한가지 가능한 이유는 가역 염기의 상기 언급된 흡착 특성 때문인 것으로 여겨진다.

가역 염기가 ASO 오염된 설폰-함유 혼합물로부터 할로겐화 수소를 제거하기 위한 제제로서 사용되면, 설폰-함유 혼합물의 ASO 농축물의 적어도 일부가 가역 염기에 의해 흡착되어 가역 염기를 오염시키고 이를 액체 매체 또는 중화제로부터 할로겐화 수소를 제거하기 위한 제제로서 덜 효과적이도록 만든다.

가역 염기에 의해 흡착된 ASO는 실리적으로 열적 수단만으로 제거될 수는 없으므로 흡착된 ASO의 제거를 위한 다른 수단의 사용을 요한다.

상기 수단중 하나는 폐 염기에 의해 흡착된 ASO의 적어도 일부가 제거되는 조건하에 폐 가역 염기를 용매에 노출하는 것이다. 가역 염기에 의해 흡착된 ASO의 상단부가 용매에 대한 가역 염기의 노출로 제거되는 것이 바람직하다.

임의의 용매가 페 가역 염기를 노출하거나 접촉하기 위해 사용될 수 있으며, 단 용매는 적합하게 흡착된 ASO의 적어도 일부를 제거하거나 대안적으로 흡착된 ASO의 상당부를 제거한다. 상기 적합한 용매는 ASO가 용해될 수 있는 용매이며 알콜, 지방족 탄화수소, 알킬 할라이드, 아민, 방향족 탄화수소, 에스테르, 글리콜, 글리콜 에테르, 방향족 할라이드 및 이의 둘 이상의 혼합물로 구성되는 군으로부터 선택된 유기 용매를 포함할 수 있다.

용매에 노출된 후 폐 가역 염기는 그리고나서, 용매에 의해 제거되지 않은 잔류하는 흡착된 ASO의 실질적 부분을 제거하고 설폰-함유 혼합물로부터 제거된 할로겐화 수소의 적어도 일부, 바람직하게 실질적 부분을 제거하기 위해 적합한 조건하에 스트리핑 유체에 노출된다. 스트리핑 유체는 예를 들어 물, 탄화 수소 및 불활성 기체를 포함하는, 본 명세서에 기재된 스트리핑 작용을 적합하게 수행하는 임의의 유체일 수 있다. 스트리핑 유체는 기체상으로 사용되는 것이 바람직하다. 스트리핑 유체로서 적합하게 사용될 수 있는 탄화 수소는 메탄, 에탄, 프로판, 부탄, 펜탄, 헥산, 헵탄, 옥탄 및 이의 둘 이상의 혼합물을 포함하거나 가장 바람직한 스트리핑탄화 수소는 이소부탄이다. 질소가 바람직한 불활성 스트리핑 기체이다.

가역 염기가 스트리핑되거나 스트리핑 유체에 노출되는 조건은 가역 염기의 재생이 실시되는 정도이며, 이는 일반적으로 폐 가역 염기가 열에너지의 사용에 의해 재생되는 열적 방법이다. 그러므로, 스트리핑 온도는 바람직하게 약 37.8℃ (100℉) 내지 약 315.6℃ (600℉)이다.

이소부탄이 스트리핑 유체로 사용되면, 최대 재생 결과를 얻기 위해 이는 초임계 상태인 것이 바람직하다. 스트리핑 압력은 본 발명의 중요한 면이 아니며 약 0.1 내지 약 140 가압일 수 있다.

본 명세서에 상기된 바, 결과 설폰-함유 혼합물과 가역 염기와 같은 중화제를 접촉시키기 전에 ASO 오염된 설폰-함유 알킬화 촉매의 할로겐화 수소 성분이 최소화되는 것이 바람직하다. 특히, 설폰-함유 알킬화 촉매 혼합물이 상당부가 할로겐화 수소로 구성될 때; 예를 들어 할로겐화 수소 대 설폴란의 중량비가 약 1:1 내지 약 40:1일 때, 할로겐화 수소의 주부를 촉매 혼합물로부토 제거하여 설폰-함유 혼합물 또는 회수된 촉매 혼합물로 제공하는 것이 바람직하다. 설폰-함유 혼합 또는 회수된 촉매 혼합물은 설폰 성분, 할로겐화 수소 성분, 및 ASO를 포함하고, 구성되고 또는 필수적으로 구성될 수 있다. 일반적으로, 회수된 촉매 혼합물내 할로겐화 수소 성분의 농도는 %를 얻기 위해 인수 100을 곱한 할로겐화 수소 및 설폰의 총중량에 대한 할로겐화 수소의 중량 분율로 중량%를 결정하여 촉매 혼합물의 약 10 중량% 이하일 것이다. 촉매 혼합물로부터 할로겐화 수소의 전체량을 제거하는 것은 어려우므로, 할로겐화 수소 농도의 하한은 약 0.1 중량%에 달하나, 바람직하게 할로겐화 수소의 농도 하한은 0.1 중량% 이하일 수 있다. 따라서, 회수된 촉매 혼합물내 할로겐화 수소의 농도 범위는 약 0.1 중량% 내지 약 10 중량%일 수 있다. 그러나, 바람직하게 농도는 약 0.1 내지 7.5 중량%일 수 있고, 가장 바람직하게 0.1 내지 5.0 중량%일 수 있다.

중화제 또는 중화 물질의 사용에 대해 말하면, 할로겐화 수소 농축물을 갖는 회수된 촉매 혼합물은 중화 물질과 접촉되어 회수된 촉매 혼합물의 할로겐화 수소 성분의 상당부가 제거되어 중화된 설폰-함유 혼합물을 생성한다. 중화된 설폰-함유 혼합물은 상당히 할로겐화 수소가 없을 것이고; 일반적으로 약 1.0 중량% 이하의 농도를 가질 것이다. 바람직하게, 중화된 설폰-함유 촉매 혼합물은 약 0.2 중량% 이하 농도의 할로겐화 수소를 가질 것이고 가장 바람직하게는 0.1 중량% 이하 할로겐화 수소를 가질 것이다.

회수된 촉매 혼합물 또는 설폰-함유 혼합물의 중화는 중화 단계 도중 제거되지 않은 ASO 성분의 적어도 일부를 제거하기 위해 중화된 설폰-함유 혼합물 또는 결과 처리된 설폰-함유 혼합물의 부가적 가공 또는 처리를 허용할 것이다. 중화된 촉매의 상당 부분은 그내에 함유된 ASO 성분의 상당부를 제거하기 적합한 흡착 물질과 이를 접촉시켜 제거하여, 재생된 촉매 혼합물 또는 처리된 설폰-함유 혼합물을 생성한다. 재생된 촉매 혼합물 또는 처리된 설폰-함유 혼합물의 ASO 성분은 대개의 경우 설폰성분의 총 중량의 약 2 중량% 이하의 농도를 존재할 것이다. 바람직하게, 처리된 설폰-함유 혼합물내에 존재하는 ASO의 중량% 약 1.0 이하일 수 있고, 가장 바람직하게 ASO는 0.1 중량% 이하의 양으로 존재할 것이다.

재생된 촉매 혼합물 또는 처리된 설폰-함유 혼합물은 설폰 및 할로겐화 수소를 포함하고, 구성되고, 또는 필수적으로 구성되는 설폰-함유 알킬화 촉매 혼합물의 일부로 재사용될 수 있다.

이제 제1도에 대해 언급하면, 알킬화 방법(10)의 도식적 표현이 묘사되어 있다. 올레핀 및 이소파라핀으로 구성되는 탄화수소 공급 혼합물이 도관(14)을 통해 반응기 - 라이저(12)로 도입된다. 반응기 - 라이저(12)는 탄화수소 혼합물이 설폰 및 불화 수소로 구성되는 촉매 혼합물과 접촉되거나 혼합되어 반응 생성물 및 반응 부산물을 생성하는 반응 영역을 형성한다. 탄화 수소 공급 혼합물의 올레핀은 일반적으로 3 내지 5 탄소 원자를 갖는 하나 이상의 올레핀으로 구성되고, 탄화 수소 공급 혼합물의 이소파라핀은 일반적으로 4 내지 6 탄소 원자를 가질 것이다. 촉매 혼합물은 도관(16)을 통해 반응기 - 라이저(12)로 도입된다. 탄화 수소 공급 혼합물과 촉매 혼합물의 혼합물은 탄화 수소 공급 혼합물의 올레핀이 탄화 수소 공급 혼합물의 이소파라핀과 반응하여 알킬레이트 반응 생성물을 생성하는 반응이 일어나는 반응기 - 라이저(12)에 의해 형성된 반응 영역을 통과한다. 또한, 반응 영역내에서 반응 부산물 ASO가 형성된다.

반응기 - 라이저(12)로부터의 반응 유출물은 촉매 혼합물로부터 알킬레이트 반응 생성물을 분리하여 분리된 반응 생성물(20) 및 분리된 촉매 혼합물(22)을 생성하기 위한 분리 영역을 형성하는 침강 용기(18)를 통과한다.

분리된 촉매 혼합물(22)은 실질적 양의 알킬화 반응 부산물 ASO를 함유할 것이다. 분리된 반응 생성물(20)은 도관(21)을 경유하여 하류 공정을 통과한다. 분리된 촉매 혼합물(22)은 알킬화 촉매 혼합물로서 재상용을 위해 도관(24) 및 (16)을 경유하여 반응기 - 라이저(12)로 재순환될 수 있다. 분리된 촉매 혼합물(22)로부터의 열을 물과 같은 열 수송 유체로 교환하기 위한 열 수송 영역을 형성하는 촉매 냉각기(26)가 도관(24)내에 삽입되어 있다.

분리된 촉매 혼합물(22)의, 종종 슬립(slip)스트림 또는 드랙(drag) 스트림으로 언급되는 적어도 일부는 도관(28)을 경유하여 분리된 촉매 혼합물(22)의 슬립 스트림을, 슬립 스트림내에 함유된 불화 수소의 주부로 구성되는 오버헤드 스트림, 및 슬립 스트림의 설폴란 성분의 주부로 구성되는 잔액 스트림으로 분리하기 위한 분리 영역을 형성하는 스트리핑 컬럼(30)을 통과한다. 잔액 스트림은 또한 슬립 스트림내에 함유된 반응 부산물 ASO 주부를 함유할 것이다. 슬립 스트림으로부터 불화 수소를 스트리핑하기 위한 증기상 이소부탄이 도관(32)을 통해 스트리핑 컬럼(30)으로 도입된다. 오버헤드 스트림은 도관(34)을 통해, 재사용을 위해 분리된 촉매 혼합물(22)과 불화 수소가 재조합되고 분리된 반응 생성물(20)과 스트리핑 이소부탄이 조합되는 침강 용기(18)를 통과한다.

스트리핑 컬럼(30)으로부터의 잔액 스트림은 도관(36)을 통해 바람직하게 가역 염기 및 가장 바람직하게 폴리비닐피리딘 화합물인 접촉 물질을 함유하는 제1접촉 용기(38)를 통과한다. 제1접촉 용기(38)는 흡착에 의해 또는 중화에 의해, 둘다에 의해서 잔액 스트림내에 함유된 불화 수소의 실질적 부분을 제거하여, 중화된 잔액 스트림 또는 처리된 설폰-함유 혼합물을 생성하기 위한 분리 영역을 형성한다. 또한, 잔액 스트림내에 함유된 ASO의 적어도 일부는 접촉 물질에 의해 흡착되어 이로부터 제거된다.

그리고나서 중화된 잔액 스트림은 도관(40)을 통해, 흡착제 물질을 함유하고 중화된 잔액 스트림내에 함유된 ASO의 실질적 부분을 제거하여 재생된 촉매, 또는 실질적으로 ASO 및 불화 수소가 없는 설폴란 스트림을 생성하기 위한 분리 영역을 형성하는 제2접촉 용기(42)를 통과한다. 이 설폴란 스트림은 도관(44)을 통해서 알킬화 촉매 혼합물의 설폴란 성분으로 재사용 하기 위해 분리된 촉매 혼합물(22)과 재혼합되는 침강 용기(18)를 통과한다. 설폴란 스트림은 임의로 도관(45)을 통해 하류 공정을 통과 할 수 있다.

제1접촉 용기(38)내에 함유된 접촉 물질을 재생하기 위해 각각 밸브(50) 및 (52)를 갖는 도관(46) 및 (48)이 각각 제공되어 폐 접촉 물질의 주기적 재생을 허용한다. 주기적으로 접촉 용기(38)내 접촉 물질은 도관(46)을 통해 제1접촉 용기(38)를 통과하는 용매에 노출되어 접촉 물질에 의해 흡착된 ASO의 적어도 일부가 용매에 의해 제거되도록 하는 조건하에 접촉 물질을 노출시킨다. 접촉 물질로부터 제거된 ASO를 함유하는 용매 제1접촉 용기(38)를 떠나 도관(48)을 통해 하류 공정으로 간다.

접촉 물질의 접촉 물질상에 함유된 ASO 적어도 일부의 제거에 적합한 용매에 노출 후, 이미 노출된 접촉 물질이 스트리핑 유체에 노출된다.

스트리핑 유체는 도관(46)을 통해 제1접촉 용기(38)로 통과되어 그내에 함유된 접촉 물질이 접촉 물질을 재생하기 위한 조건하에 노출될 수 있다. 스트리핑 유체는 제1접촉 용기(38)로부터 도관(48)을 통해 수송된다.

하기 실시예는 본 발명의 잇점을 입증한다. 이들 실시예는 단지 예증에 의한 것이며 첨부된 특허 청구 범위에 기술된 바와 같이 본 발명에 대해 제한하고자 하는 것은 아니다.

[실시예 I]

설폴란 및 HF의 촉매 혼합물에 의해 촉매된 탄화수소 반응으로부터 유도된 ASO 부산물을 이의 약간의 물리적 성질을 측정하기 위해 얻었다. 탄화 수소 반응에 사용된 촉매 혼합물은 HF 대 설폴란의 중량비 약 1.5를 함유하고, 탄화 수소 충전물은 이소부탄 대 2-부텐 몰비 약 11을 갖는 이소부탄 및 2-부텐(60% 트란스, 40% 시스 이성질체)을 포함하였다.

반응 온도는 약 32.2℃ (90℉)였고, 반응 압력은 약 90psig 였다. 표 1은 탄화 수소 반응으로부터 얻어진 결과 ASO의 증류를 포함한 특정 물리적 성질을 나타낸다.

[표 1]

[실시예 II]

본 실시예 II는 일반적으로 탄소, 알루미나, 및 이의 혼합물의 흡착 성질 및 알루미나의 중화 성질과 관련된 데이타를 얻기 위해 사용되는 실험방법을 기재한다.

설폴란 및 ASO의 설폰-함유 혼합물로부터의 ASO 회수에 있어 탄소 또는 알루미나 물질, 또는 둘다의 사용을 시험하는 일반적 실험 절차는 대략 직경 2.54cm(1 인치) 및 길이 30.5cm (12 인치) 내지 61cm (24 인치)의 유리 실린더의 사용을 포함한다. 실린더의 바닥에는 활성 물질에 대한 지지체를 제공하기 위해 유리 울 또는 유리 구슬을 두고, 활성 물질 상단에는 활성 전체에 설폴란-함유 혼합물의 균등한 분산의 제공을 보조하기 위해 유리 구슬 또는 유리 울을 두었다. 활성 물질의 층을 통한 설폰-함유 혼합물의 흐름을 유도 하기 위해 유리 실린더에 열을 임의로 제공 하였다. 설폰-함유 혼합물은 대략 9 대 1의 설폴란 : ASO 중량비를 가졌다. 활성 물질의 흡착 능력이 소모되면 결과 여액의 색상을 지시제로 제공하여 실험이 완결되었을 때를 측정하기 위해 모니터링 하였다.

[실시예 III]

본 실시예 III는 설폴란 및 ASO의 설폰-함유 혼합물로부터 ASO를 흡착하는 활성탄 성능과 설폰-함유 혼합물 내 불화 수소 농도 함수와의 예상치 않은 관계를 예시한다.

표 2에 나타난 데이타를 얻기 위해 사용된 실험 방법은 실시예 II에 기재된 것과 실질적으로 유사하다. 혼합물과 활성탄 물질을 접촉시키기 전에 설폰-함유 혼합물 내 불화 수소의 다양한 농도를 정하였다.

얻어진 데이타가 표 2에 나타나 있는데, 이는 예상치 않게 설폰란- 함유 혼합물 내 산 농도 수준이 활성탄의 ASO 흡착 성능에 커다란 영향을 미침을 입증한다. 이들 데이타는 또한 제2도에 도시되어 있다.

[표 2]

[실시예 IV]

본 실시예 IV는 구입가능한 알루미나가 설폴란 및 ASO 로부터 흡착 또는 중화에 의해 HF를 제거하기 위해 적합하게 사용될 수 있음을 입증한다. 또한, 이 실시예는 알루미나가 또한 설폴란-함유 혼합물 내에 함유된 ASO의 일부를 흡착할 수 있을 뿐 아니라 중화 작용을 수행할 수 있음을 입증한다.

표 3에 나타난 데이타를 얻기 위해 사용된 실험 방법은 알루미나의 중화 성능이 도달하는 때를 측정하기 위해 실린더로부터의 유출물의 pH를 모니터링했다는 것을 제외하고 실시예 II에 기재된 것과 실질적으로 유사하다. HF 5 중량% 농도를 갖는 설폰-함유 혼합물이 제공되었다.

표 3에 나타난 데이타는 중화된 혼합물과 활성탄 물질을 접촉시키기 전에 약간의 ASO 흡착과 함께 설폰-함유 혼합물을 중화시키기 위해 다양한 구입가능한 알루미나가 적합하게 사용될 수 있음을 입증한다.

[표 3]

[실시예 V]

본 실시예 V는 폴리비닐피리딘이 설폴란 및 ASO의 혼합물로부터 HF를 가역적으로 흡착하고 탈착함을 입증한다. 또한, 이 실시예는 폴리비닐피리딘이 또한 설폰-함유 혼합물 내에 함유된 ASO의 일부를 흡착할 뿐 아니라 중화 작용을 수행할 수 있음을 입증한다.

본 실시예에 사용된 실험 방법은 600psig 이하의 압력을 견디기 위해 유리 실린더 대신 금속 반응기를 사용한 것을 제외하고 실시예 II 및 IV에 기술된 것과 실질적으로 유사한다. 또한, 방법 및 재생 유체를 중력에 의해 흐르게 하기 보다 흡착제 층위로 펌핑하였다.

37.8℃ (100℉) 및 주변 압력에서 유지된 50mL Reillex^TM425 폴리비닐피리딘 층 위에 90/10 (부피로) 설폴란/ASO + 5% HF의 혼합물을 펌핑하였다. 혼합물을 중합체 상에 20mL/시간의 속도로 펌핑하였다. 유출물의 pH가 4.0 미만으로 저하하기 전에 약 108mL 의 유출물을 수집하였다. 혼합물의 공급을 중단한 후, 층 온도를 약 148.9℃ (300℉)로, 및 압력을 550 psig로 증가시켰다. 30mL/시간의 속도로 및 상기 언급된 조건하에 이소부탄을 중합체 상에 통과시켰다. 이소부탄 유출물은 초기에 상당히 어둡고 매우 산성이었다. 유출물의 pH가 6.0보다 클 때까지 이소부탄의 펌핑을 계속하였다. 그 지점에서, 온도 및 압력을 이들의 초기 조건으로 저하시키고 설폴란/ASO/HF 혼합물을 다시 중합체 상에 펌핑하였다.

폴리비닐피리딘 층과 혼합물의 두 번째 접촉에 있어, 그 pH가 4.0 미만으로 저하되기 전에 100mL의 유출믈을 수집하여 이소부탄을 사용한 재생이 매우 효과적이었음을 나타낸다.

폴리비닐피리딘 층으로부터 제거되고 재생 단계 동안 얻어진 HF 및 ASO 양의 측정은 중합체가 주기의 전체 흡착 부분에 걸쳐 반복적으로 측정하여 약 6mmole HF/g 중합체 및 본래 샘플 혼합물 내 약 80% 의 ASO를 흡착하였음을 나타낸다.

[실시예 VI]

본 실시예 VI는 아민 치환된 스티렌 디비닐벤젠 공중합체가 설폴란 및 ASO의 혼합물로부터 HF를 가역적으로 흡착하고 탈착함을 입증한다.

또한 이 실시예는 아민 치환된 스티렌 디비닐벤젠 공중합체가 또한 설폰-함유 혼합물 내에 함유된 ASO의 일부를 흡착할 뿐 아니라 중화 기능을 수행할 수 있음을 입증한다.

본 실시예에 사용된 실험 방법은 600psig 이하의 압력을 견디기 위해 유리 실린더 대신 금속 반응기를 사용한 것을 제외하고 실시예 II 및 IV에 기재된 것과 실질적으로 유사하다. 또한, 방법 및 재생 유체는 중력에 의해 흐르게 하기 보다 흡착제 층 위로 펌핑하였다.

90/10 (부피로) 설폴란/ASO/+5% HF의 혼합물을 약 37.8℃ (100℉) 및 주변 압력에서 유지되는 80mL Rohm and Haas Amberlyst A-21, 아민 치환된 스티렌 디비닐벤젠 공중합체 층 위에 펌핑하였다. 혼합물을 중합체상에 30mL/시간의 속도로 펌핑하였다. 유출물의 pH가 4.0 미만으로 저하하기 전에 약 265mL의 유출물을 수집하였다. 혼합물의 공급을 중단하고 수지를 재생하였다.

수지층으로 제거되고 재생 단계 도중 얻어진 HF 및 ASO 양의 측정은 주기의 전체 흡착 부분에 걸쳐 반복적으로 측정하여 중합체가 5mmole HF/g 중합체 및 본래 샘플 혼합물내 약 70%의 ASO를 흡착 하였음을 나타낸다. 제3도는 이 흡착 시험을부터의 결과를 나타낸다. 불화 수소 격변이 있는 실험 실시로의 시간이 실험의 100% 지점으로 제3도에 나타나 있다. 보유된 ASO %는 수지에 의해 제거되고 층 유출물내에 통과하지 않는 공급물 내에 함유된 ASO의 양을 말한다. 흡착 곡선에 의해 입증되는 바, ASO 흡착 및 불화 수소 중화 둘다 동시에 일어난다.

본 발명은 현재 바람직한 구체예로 기재되나, 당 분야의 당업자에 의해 합당한 변화 및 수정이 가능하다. 상기 변화 및 수정은 기재된 발명의 범주 및 첨부된 특허 청구 범위 내에 있다.

Claims (8)

1. 0.5 내지 30 기압의 절대 압력 및 0℉ 내지 400℉의 온도에서, 설폰 성분 및 산-용해성 오일(ASO)로 구성되는 설폰-함유 혼합물과 폴리비닐피리딘, 아민-치환된 스티렌과 디비닐젠벤의 공중합체, 또는 상기 가역 염기들의 혼합물인 가역 염기의 미립 고체를 접촉시키는 것으로 구성으로, 상기 설폰-함유 혼합물로부터 ASO를 제거하는 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 가역 염기각 폴리-(2-비닐피리딘), 폴리-(4-비닐피리딘), 또는 이의 혼합물인 방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 설폰-함유 혼합물의 설폰 성분의 설포란인 방법.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 설폰-함유 혼합물이 할로겐화 수소 성분을 포함하는 방법.
5. 제4항에 있어서, 상기 접촉 이전에 할로겐화 수소 성분은 상기 설폰-함유 혼합물 내에 할로겐화 수소 및 설폰 성분의 총합 중량의 10 중량% 이하의 양으로 존재하고, 상기 설폰-함유 혼합물 내 ASO는 할로겐화 수소 및 설폰 성분의 총합 중량의 20 중량% 이하의 양으로 존재하는 방법.
6. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 접촉 도중가역 염기에 의해 흡착된 ASO의 일부 또는 전부가 용매에 의해 제거되도록 상기 가역 염기를 알콜, 지방족 탄화수소, 알킬 할라이드, 아민, 방향족 탄화수소, 에스테르, 글리콜, 글리콜에테르, 방향족 할라이드 또는 이의 둘 이상의 혼합물인 유기 용매에 노출시킨 다음, 100℉ 내지 600℉의 스트리핑 온도 및 0.1 내지 140 기압의 스트리핑 압력에서 상기 가역 염기를 스트리핑 유체에 노출시키는 것을 포함하는 방법.
7. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 처리된 설폰-함유 혼합물과 탄소인 흡착제 물질을 접촉시켜 상기 처리된 혼합물로부터 상기 ASO의 부가 부분을 제거하여 실질적으로 ASO가 없는 설폰-함유 혼합물을 생성시키는 방법.
8. 제4항에 있어서, 상기 설폰-함유 혼합물은, 올레핀 및 이소파라핀으로 구성되는 탄화수소 혼합물을 반응 지역 내에서 상기 할로겐화 수소 성분 및 상기 설폰 성분으로 구성되는 촉매 혼합물과 접촉시킴으로써 알킬화된 탄화수소 및 알킬화 공정의 부산물로서 제조되는 ASO의 일부 또는 전부를 함유하는 상기 촉매 혼합물로 구성되는 알킬화 반응 혼합물을 생산하는 것으로 구성되는 알킬화 방법에 사용되었던 것인 방법.