KR100765669B1 - Process for the production of gasoline stocks - Google Patents

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Abstract

저분자량 올레핀(라인 102)을 우선 올리고머화하고 수소화된 올리고머(라인 105)가 기재되는, 가솔린 스톡의 제조 방법. 제 1 단계에서 단일 패스 고정층 비등점 반응기(10)에서 올리고머화를 수행한다. 이어서 올리고머(라인 105)를 증류 컬럼 반응기(20)에서 수소화한다. A process for producing a gasoline stock, wherein the low molecular weight olefin (line 102) is first oligomerized and the hydrogenated oligomer (line 105) is described. The oligomerization is carried out in a single pass fixed bed boiling point reactor 10 in the first step. The oligomer (line 105) is then hydrogenated in distillation column reactor 20.

올레핀, 올리고머화, 수소화, 가솔린 스톡Olefin, Oligomerization, Hydrogenation, Gasoline Stock

Description

가솔린 스톡의 제조 방법{PROCESS FOR THE PRODUCTION OF GASOLINE STOCKS}Production method of gasoline stock {PROCESS FOR THE PRODUCTION OF GASOLINE STOCKS}

본 발명은 일반적으로 저 비등 올레핀으로부터 가솔린 비등 범위 스톡의 제조 방법에 관한 것이다. 더욱 구체적으로는 본 발명은 C3 내지 C5 올레핀을 올리고머화하여 C8 내지 C9 올레핀을 생성하고, 이어서 이를 수소화시켜 바람직한 가솔린 블렌딩 스톡을 생성하는 방법에 관한 것이다.The present invention generally relates to a process for producing a gasoline boiling range stock from low boiling olefins. More specifically, the present invention relates to a process for oligomerizing C 3 to C 5 olefins to produce C 8 to C 9 olefins, which are then hydrogenated to produce the desired gasoline blend stock.

올레핀의 가솔린 및/또는 증류 산물로의 전환은 미국 특허 제3,960,978호 및 제4,021,502호에 기재되어 있으며, 여기에서 ZSM-5형 제올라이트로 만들어진 촉매층과 올레핀을 접촉시킴으로써 에틸렌 내지 펜텐 단독 또는 파라핀과의 혼합물 범위의 가스성 올레핀을 올레핀계 가솔린 블렌딩 스톡으로 전환하였다. 미국 특허 제4,227,992호에서 Garwood 및 Lee는 C3+ 올레핀의 주로 지방족 탄화수소로의 선택적 전환을 위한 작업 조건을 기재하였다. 또한 미국 특허 제4,150,062호 및 제4,211,640호는 올레핀의 가솔린 성분으로의 전환 방법을 기재하였다. Chang 등은 미국 특허 제5,608,133호에서, C2-C5 올레핀의 올리고머화 및 후속적인 고 비등 올레핀의 수소화에 의한 합성 윤활제 제조를 기재하였다. C4 및 C5 이소올레핀의 올리 고머화를 위한 액상 방법이 미국 특허 제5,003,124에서 기재된 바 있으며, 여기에서는 반응 혼합물을 비등시켜 반응열을 제거하고, 일 양태에서는 반응성 증류 컬럼에서 추가적인 다이머화를 수득한다.Conversion of olefins to gasoline and / or distillation products is described in US Pat. Nos. 3,960,978 and 4,021,502, wherein ethylene to pentene alone or mixtures of paraffins are brought into contact by contacting olefins with a catalyst layer made of ZSM-5 type zeolites. The gaseous olefins in the range were converted to olefinic gasoline blending stock. United States Patent No. 4,227,992 Garwood and Lee was of C 3 + olefins to mainly described operation conditions for the selective conversion of the aliphatic hydrocarbon. U.S. Patent Nos. 4,150,062 and 4,211,640 also describe a process for the conversion of olefins to gasoline components. Chang et al., In US Pat. No. 5,608,133, describe the preparation of synthetic lubricants by oligomerization of C 2 -C 5 olefins and subsequent hydrogenation of high boiling olefins. A liquid phase process for oligomerization of C 4 and C 5 isoolefins has been described in US Pat. No. 5,003,124, in which the reaction mixture is boiled to remove heat of reaction and in one embodiment further dimerization is obtained in a reactive distillation column. .

Brunelli 등은 미국 특허 제5,510,555호에서 수소화 되었을 때 모두 2,2,4 트리-메틸 펜탄(옥탄 측정의 표준, 즉, RON=100 및 MON=100)을 생산하는, 디이소부틸렌 2,4,4-트리-메틸 펜텐 및 2,4,4-트리-메틸-2-펜텐의 2개 이성질체를 기재하였다.Brunelli et al., Diisobutylene 2,4, which, when hydrogenated in US Pat. No. 5,510,555, all produce 2,2,4 tri-methyl pentane (the standard for octane measurements, ie RON = 100 and MON = 100). Two isomers of 4-tri-methyl pentene and 2,4,4-tri-methyl-2-pentene have been described.

발명의 요약Summary of the Invention

간단하게 말해 본 발명은 저급 올레핀의 올리고머화에 이은 올리고머의 수소화를 포함한다. 올리고머화는 바람직하게는, 반응 혼합물이 증발 잠열을 흡수하며 비등하게 함으로써 온도를 조절하는 긴 사슬 올리고머와는 대조적으로, 순조로운 다이머화 조건하에 비등점 반응기내에서 수행한다. 원하는 경우 비등점 반응기로부터의 유출물을 증류 컬럼 반응기에 공급할 수 있어서 올레핀의 완전한 반응을 보장한다. 올리고머화 반응에 유용한 촉매는 산성 양이온 교환 수지 또는 제올라이트를 포함한다.In short, the present invention includes oligomerization of lower olefins followed by hydrogenation of oligomers. The oligomerization is preferably carried out in a boiling point reactor under mild dimerization conditions, in contrast to long chain oligomers which control the temperature by allowing the reaction mixture to absorb and boil the latent heat of evaporation. If desired, the effluent from the boiling point reactor can be fed to the distillation column reactor to ensure complete reaction of the olefins. Catalysts useful for the oligomerization reaction include acidic cation exchange resins or zeolites.

올리고머화 반응에서 생성된 다이머를 이어서 바람직하게는 반응성 증류로 수소화한다. 다이머를 수소 스트림과 함께 적어도 약 0.1 내지 70 psia 미만의, 50 psia 미만과 같은, 유효 수소 분압에서 반응성 증류 컬럼 반응에 공급할 수 있다. 반응성 증류 컬럼 반응기는, 증류 구조의 성분이며 선택적으로 다이머의 일부를 수소화하는 수소화 촉매를 함유한다. 한정한 바와 같은 수소 분압내에서, 촉매를 유 지하고 올레핀계 화합물을 수소화 하기에 필요한 것보다 많은 수소는 사용하지 않는데, 왜냐하면 과량의 수소는 보통 새어나오기 때문이다. 전형적인 수소화 촉매는 알루미나 베이스에 지지된 Ⅷ족 금속이며, 백금, 니켈 및 코발트를 포함한다.The dimer produced in the oligomerization reaction is then hydrogenated, preferably by reactive distillation. The dimer can be fed to the reactive distillation column reaction at an effective hydrogen partial pressure, such as less than 50 psia, at least about 0.1 to less than 70 psia, with the hydrogen stream. The reactive distillation column reactor is a component of the distillation structure and optionally contains a hydrogenation catalyst that hydrogenates a portion of the dimer. Within the hydrogen partial pressure as defined, more hydrogen is not used than is necessary to maintain the catalyst and hydrogenate the olefinic compound, because excess hydrogen is usually leaked out. Typical hydrogenation catalysts are Group VIII metals supported on an alumina base and include platinum, nickel and cobalt.

용어 "반응성 증류"는 컬럼내 동시 반응 및 분획화를 설명하기 위해 사용된다. 본 발명의 목적상, 용어 "촉매 증류"는 적용되는 명칭에 관계없이 반응성 증류 및 컬럼내 동시 반응의 다른 방법과 분별 증류를 포함한다.The term "reactive distillation" is used to describe the simultaneous reaction and fractionation in a column. For the purposes of the present invention, the term "catalyst distillation" includes fractional distillation and other methods of reactive distillation and simultaneous reaction in a column, regardless of the name applied.

본 발명에 사용되는 촉매층은 고정된 것으로서 설명될 수 있는데, 이는 컬럼의 고정 영역내 배치된 것을 의미하며, 촉매의 확장층 및 비등층을 포함한다. 이러한 층내 촉매는 모두 동일하거나 또는 기술된 바대로 수소화의 기능을 수행할 수 있는 한, 상이할 수 있다. 증류 구조로서 제조된 촉매가 특히 본 발명에서 유용하다.The catalyst layer used in the present invention may be described as fixed, which means that it is disposed in the fixed region of the column and includes an expansion layer and a boiling layer of the catalyst. These catalysts in the bed can all be the same or different as long as they can perform the function of hydrogenation as described. Catalysts prepared as distillation structures are particularly useful in the present invention.

도면은 본 발명의 일 양태의 개략적 흐름도이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Figures are schematic flowcharts of one aspect of the present invention.

본 발명에서 올리고머화될 수 있는 올레핀은 프로필렌, 부텐 및 펜텐을 포함한다. 특히 이소부텐과 이소펜텐(이소아밀렌) 및 선형 α올레핀이 유용하다. 전형적으로 내부 선형 C4 및 C5 올레핀은 동일한 탄소수의 α-올레핀 또는 이소-올레핀보다 반응성이 덜하다.Olefinable oligomers in the present invention include propylene, butene and pentene. In particular, isobutene and isopentene (isoamylene) and linear αolefins are useful. Typically the internal linear C 4 and C 5 olefins are less reactive than α-olefins or iso-olefins of the same carbon number.

해당 분자의 올리고머화 반응은 하기를 포함한다: Oligomerization reactions of the molecule include:                 

(1) 프로필렌 + 이소부틸렌 →헵텐(1) Propylene + Isobutylene → Heptene

(2) 이소부틸렌 + 이소부틸렌 →디-이소부틸렌(2) isobutylene + isobutylene → di-isobutylene

(3) n-부텐 + 이소부틸렌 →옥텐(3) n-butene + isobutylene → octene

(4) 이소아밀렌 + 프로필렌 →옥텐(4) isoamylene + propylene → octene

(5) 이소아밀렌 + 부틸렌 → 노넨.(5) isoamylene + butylene → nonene.

이어서 고급 올레핀을 수소화하여 가솔린 블렌딩 스톡으로서 유용한 알칸을 생산한다. 이소부틸렌 스스로의 다이머화가 특히 흥미로운데, 왜냐하면 디-이소부텔렌의 이성질체가 수소화되었을 때 2,2,4-트리메틸 펜탄(이소옥탄)을 생성하기 때문이다. 3급 올레핀은 더욱 반응성이며 다이머, 일부 코다이머 및 고급 올리고머를 형성하는 경향이 있다.The higher olefins are then hydrogenated to produce alkanes useful as gasoline blending stocks. Dimerization of isobutylene itself is particularly interesting because it produces 2,2,4-trimethyl pentane (isooctane) when the isomer of di-isobutylene is hydrogenated. Tertiary olefins are more reactive and tend to form dimers, some codimers and higher oligomers.

바람직하게는 산성 양이온 교환 수지와 같은 산성 미립자 촉매 또는 제올라이트의 존재하에, 120 내지 300℉ 범위내 비등점에서 반응 혼합물을 유지하기에 충분하여 반응 혼합물의 전체는 아닌 적어도 일부가 증기상인 압력에서, 비등점 반응기에서 올리고머화 반응을 수행한다. 이러한 반응기 및 방법은 본원에 참조로 인용된 미국 특허 제5,003,124호에 기재되어 있다.Preferably, in the presence of an acidic particulate catalyst or zeolite, such as an acidic cation exchange resin, at a boiling point reactor at a pressure sufficient to maintain the reaction mixture at a boiling point in the range from 120 to 300 ° F., at least part of the reaction mixture but in the vapor phase. The oligomerization reaction is carried out at. Such reactors and methods are described in US Pat. No. 5,003,124, which is incorporated herein by reference.

주어진 조성물, 반응 혼합물은 상이한 압력에서 상이한 비등점을 가질 것이며, 따라서 반응기내 온도는 인용된 범위내 원하는 온도로 압력을 조정함으로써 조절할 수 있다. 반응 혼합물의 비등점은 이에 따라 반응 온도이며, 반응의 발열은 반응 혼합물의 증발에 의해 방산된다. 임의의 가열된 액체 조성물의 최대 온도는 더한 보일 업을 주로 유발하는 부가적인 열과 함께 주어진 압력에서의 조성물의 비 등점일 것이다. 동일한 원리가 본 발명에서 온도를 조절하기 위하여 이용된다. 반드시 액체가 존재하여야 하나, 이는 보일 업을 유발하고, 그렇지 않으면 반응기내 온도는 촉매가 손상될 때까지 계속 올라갈 것이다. 반응 혼합물 전체를 증발시킬 발열을 피하기 위하여, 반응기에 대한 공급물내 올레핀의 양을 총 공급물의 약 60%까지 제한할 필요가 있다. 본 발명은 임의의 각종 올레핀 또는 이들의 혼합물을 함유하는 스트림에 대해 사용할 수 있다. 온도는 트리머 및 무거운 산물의 형성을 방지하기 위하여 조심스럽게 조절되어야 한다. 비등점 반응기는 스스로 이러한 조절을 매우 잘 제공한다. Given compositions, reaction mixtures will have different boiling points at different pressures, so the temperature in the reactor can be controlled by adjusting the pressure to the desired temperature within the recited ranges. The boiling point of the reaction mixture is thus the reaction temperature and the exotherm of the reaction is dissipated by the evaporation of the reaction mixture. The maximum temperature of any heated liquid composition will be the boiling point of the composition at a given pressure with additional heat predominantly causing further boyle up. The same principle is used in the present invention to control the temperature. There must be liquid, but this will cause the boy up, otherwise the temperature in the reactor will continue to rise until the catalyst is damaged. In order to avoid exotherm that will evaporate the entire reaction mixture, it is necessary to limit the amount of olefins in the feed to the reactor to about 60% of the total feed. The present invention can be used for streams containing any of a variety of olefins or mixtures thereof. The temperature should be carefully controlled to prevent the formation of trimmers and heavy products. Boiling point reactors provide this control very well on their own.

비등점 반응기내 촉매층은 고정된 연속층으로서, 즉, 촉매 결여 공간에 의해 격리된 반응기내 1 이상의 이러한 연속층이 있을 수 있지만, 촉매가 미립자 형태로 반응기에 로딩되어 반응기 또는 반응 지역을 충진하는 것으로 설명될 수 있다.The catalyst bed in the boiling point reactor may be a fixed continuous bed, ie there may be one or more such continuous beds in the reactor sequestered by the catalyst free space, but the catalyst is loaded into the reactor in particulate form to fill the reactor or reaction zone. Can be.

수지 또는 제올라이트 촉매를 과립의 촉매층으로서 부분 액상 비등점 반응기에 로딩한다. 반응에 대한 공급물을 액상으로 층에 공급한다. 층은 수평, 수직 또는 각을 이룰 수 있다. 바람직하게는 층은 층을 통해 아래로 통과하며, 반응 후에 반응기의 하부 말단을 통해 배출되는 공급물에 수직이다. 역반응 및 올레핀의 중합을 피하기 위하여 고 액체 시간당 공간 속도(5 내지 20 LHSV, 바람직하게는 10 내지 20)로 반응기를 작동한다. 이러한 조건은 올레핀의 약 80 내지 90% 전환을 초래하며, 또한 소망하는 전체적 올레핀의 전환을 수득하기 위하여 일련의 2개 또는 가능하게는 더욱 많은 반응기를 갖는 것이 바람직할 수 있다. The resin or zeolite catalyst is loaded into the partial liquid boiling point reactor as catalyst layer of granules. The feed for the reaction is fed to the bed in liquid phase. The layers can be horizontal, vertical or angled. Preferably the bed passes down through the bed and is perpendicular to the feed exiting through the lower end of the reactor after the reaction. The reactor is operated at high liquid hourly space velocity (5-20 LHSV, preferably 10-20) to avoid back reaction and polymerization of olefins. These conditions result in about 80-90% conversion of the olefins, and it may also be desirable to have two or possibly more reactors in series to obtain the desired conversion of the overall olefins.

바닥물질로서 제거된 올리고머 산물과 오버헤드로서 회수된 미반응 공급물로 통상의 증류에 의해 반응물로부터 올리고머를 분리할 수 있다. 대안적으로 비등점 반응기로부터 유출물을 동일 촉매 또는 유사 촉매를 함유하는 증류 컬럼 반응기에 공급하여 원하는 전환을 수득할 수 있고, 또한 동시에 미반응 공급물로부터 산물을 분리할 수 있다. The oligomer may be separated from the reactants by conventional distillation with the oligomer product removed as bottoms and the unreacted feed recovered as overhead. Alternatively, the effluent from the boiling point reactor can be fed to a distillation column reactor containing the same or similar catalysts to obtain the desired conversion and at the same time separate the product from the unreacted feed.

이어서 올리고머를 수소화 지역에, 바람직하게는 수소화 촉매를 함유하는 증류 컬럼 반응기에 공급한다. 수소화 과정에 사용된 촉매 물질은 바람직하게는 증류 패킹으로서 기여하도록 하는 형태이다. 포괄적으로 말해, 촉매 물질은 촉매 및 증류 패킹, 즉 증류 기능 및 촉매 기능을 갖는 증류 컬럼을 위한 패킹으로서 모두 기능하는 증류 시스템의 성분이다. 촉매를 촉매 증류 구조의 형태로 제조한다. 더욱 구체적으로는 수소화 촉매는 일반적으로는 압출물 또는 스피어 형태의 알루미나 담체에 지지된 Ⅷ족 금속을 포함한다. 압출물 또는 스피어를 다공성 용기에 배치하고 적당하게는 증류 컬럼 반응기에 부착하여 촉매 접촉을 위한 충분한 표면적을 제공하면서 층을 통해 증기를 유동시킨다. The oligomer is then fed to a hydrogenation zone, preferably to a distillation column reactor containing a hydrogenation catalyst. The catalytic material used in the hydrogenation process is preferably in a form which serves as a distillation packing. In general terms, the catalytic material is a component of a distillation system that functions both as a catalyst and a distillation packing, ie a packing for a distillation column having a distillation function and a catalyst function. The catalyst is prepared in the form of a catalytic distillation structure. More specifically, the hydrogenation catalyst generally comprises a Group VIII metal supported on an alumina carrier in the form of extrudates or spheres. The extrudate or sphere is placed in a porous vessel and suitably attached to the distillation column reactor to flow vapor through the bed while providing sufficient surface area for catalytic contact.

수소화 반응을 촉매한다고 알려진 금속중에는 백금, 레늄, 코발트, 몰리브덴, 니켈, 텅스텐 및 팔라듐이 있다. 일반적으로는, 촉매의 시판형은 이러한 금속의 지지된 옥사이드를 사용한다. 옥사이드는 환원제와 사용되기 전 또는 사용되는 동안 공급물내 수소에 의해 활성형으로 환원된다. 이러한 금속은 또한 다른 반응, 가장 현저하게는 승온에서 탈수소화를 촉매한다. Among the metals known to catalyze the hydrogenation reaction are platinum, rhenium, cobalt, molybdenum, nickel, tungsten and palladium. Generally, commercially available forms of catalysts use supported oxides of these metals. The oxide is reduced to active form by hydrogen in the feed before or during use with the reducing agent. These metals also catalyze dehydrogenation at other reactions, most notably at elevated temperatures.

반응 시스템은 촉매가 별개의 존재로 남아있기 때문에 불균질로서 설명될 수 있다. 임의의 적당한 수소화 촉매, 예를 들면, 바람직하게는 알루미나, 내화 벽돌, 경석, 탄소, 실리카, 수지 등과 같은 지지체에 침착된 팔라듐/금, 팔라듐/은, 코발트/지르코늄, 니켈과 같이 주 촉매 성분으로서 원소 주기율표의 Ⅷ족 금속을 단독으로 또는 촉진제 및 변형제와 함께 사용할 수 있다. The reaction system can be described as heterogeneous because the catalyst remains distinct. Any suitable hydrogenation catalyst, for example as a main catalyst component, preferably palladium / gold, palladium / silver, cobalt / zirconium, nickel, deposited on a support such as alumina, refractory brick, pumice, carbon, silica, resin, etc. Group VIII metals of the Periodic Table of the Elements may be used alone or in combination with accelerators and modifiers.

원하는 정도의 온도 및 체류 시간 조절을 제공하기 위하여, 반응 액체가 증류 컬럼 반응기내에서 비등하는 절차 및 장치가 제공된다. 오버헤드는 회수되고, 환류로서 증류 컬럼 반응기로 되돌아오는 응축물의 일부로 응축된다. 본 방법의 이점은 지속적인 환류 때문에 선택된 올리고머의 일부가 항상 촉매 구조상에서 응축된다는 것이다.In order to provide the desired degree of temperature and residence time control, procedures and apparatus are provided in which the reaction liquid is boiled in a distillation column reactor. Overhead is recovered and condensed as part of the condensate that returns to the distillation column reactor as reflux. The advantage of this process is that some of the selected oligomers always condense on the catalyst structure because of the constant reflux.

증류 컬럼에서, 수소화 절차의 유효성은 응축된 액체내 충분한 수소를 흡장하여 촉매의 존재하에 수소와 선택된 올리고머 간의 필요한 균질한 접촉을 수득하여 이의 수소화를 초래하는, 반응 시스템내 증기의 일부의 응축의 결과인 것으로 생각된다. 액체 공급물의 증발은 반응의 발열의 실질적인 양을 제거한다. 액체가 반응기내 비등점에 존재하기 때문에, 온도를 압력으로 조절할 수 있다. 압력을 증가시키면 온도가 증가하고 압력을 감소시키면 온도가 감소한다.In a distillation column, the effectiveness of the hydrogenation procedure is the result of the condensation of a portion of the vapor in the reaction system which occludes sufficient hydrogen in the condensed liquid to obtain the required homogeneous contact between the hydrogen and the selected oligomer in the presence of a catalyst resulting in its hydrogenation It is thought to be. Evaporation of the liquid feed removes a substantial amount of exotherm of the reaction. Since the liquid is at the boiling point in the reactor, the temperature can be controlled by pressure. Increasing the pressure increases the temperature and decreasing the pressure decreases the temperature.

소망하는 결과를 달성하기 위하여 몇가지 상이한 배치가 기재된 바 있다. 예를 들면, 영국 특허 제2,096,603호 및 제2,096,604호는 증류 컬럼내 통상적 트레이 위에 촉매를 배치하는 것을 기재하였다. 상기 기재된 것 또는 그 이상을 포함하는 미국 특허의 시리즈, 특히 미국 특허 제4,443,559호 및 제4,215,011호는 패킹 증류 컬럼내 패킹의 일환으로서 촉매를 사용하였다. 반응성 증류탑내 다중층의 사용이 또한 알려져 있으며, 예를 들면, 미국 특허 제4,950,834호; 제5,321,163호; 및 제5,595,634호에 설명되어 있다.Several different arrangements have been described to achieve the desired results. For example, British Patents 2,096,603 and 2,096,604 describe the placement of catalysts on conventional trays in distillation columns. A series of US patents including those described above or more, in particular US Pat. Nos. 4,443,559 and 4,215,011, used catalysts as part of packing in a packed distillation column. The use of multiple layers in a reactive distillation column is also known, see, for example, US Pat. No. 4,950,834; 5,321,163; 5,321,163; And 5,595,634.

올리고머의 수소화에 적당한 일 촉매 구조는 미립자 촉매 물질(촉매 성분)로 충진되고 양 말단이 밀봉되며, 종축을 가지는 나선으로 감긴 철망 스크린과 긴밀하게 회합되어 이에 의해 지지된, 유연한 반경질의 개방된 망사 관 요소를 포함하며, 관 요소는 종축과 일정한 각도로 배열되어 본원에 참조로 인용된 미국 특허 제5,431,890호에서 상세히 기술된 베일(bale)을 형성하며, 미립자 촉매 물질로 충진된 유연한 반경질의 개방된 망사 관 요소는 바람직하게는 관의 길이를 따라 매 1 내지 20 인치마다 패스너를 가져 다중 연결형 촉매 증류 구조를 형성한다. 패스너에 의해 형성된 연결부는 규칙적으로 또는 불규칙하게 배열할 수 있다. 철망 스크린이 권취되었을 때 권취된 구조가 신규 및 개선된 촉매 증류 구조를 제공하도록, 서리 제거선과 같은 철망 스크린의 꼭대기상의 적어도 하나의 관 요소를 대각선으로 배치하여 베일형 촉매 증류 구조를 형성한다. One suitable catalyst structure for hydrogenation of oligomers is a flexible, semi-open, open mesh tube filled with particulate catalyst material (catalyst component), sealed at both ends, and tightly associated with and supported by a spirally wound wire mesh screen with longitudinal axes. A tubular element, the tubular element being arranged at an angle to the longitudinal axis to form a bale as described in detail in US Pat. No. 5,431,890, incorporated herein by reference, and a flexible, semi-rigid open mesh filled with particulate catalyst material The tube element preferably has fasteners every 1 to 20 inches along the length of the tube to form a multi-linked catalytic distillation structure. The connections formed by the fasteners can be arranged regularly or irregularly. At least one tubular element on the top of the wire mesh screen, such as the defrost line, is arranged diagonally to form a bale catalytic distillation structure so that the wound structure provides a new and improved catalytic distillation structure when the wire mesh screen is wound.

추가 양태는 새로운 베일형 촉매 증류 구조로 권취되는 철망 스크린 및 관 요소의 교대 배치 다중 스택을 포함한다. 교대 층 위의 관 요소를 바람직하게는 이들의 경로가 엇갈리도록 반대 방향으로 철망 스크린 위에 배열한다. 각 관 요소는 베일내 나선을 한정할 것이다.Further aspects include an alternating batch multiple stack of wire mesh screens and tubular elements wound with a new bale type catalytic distillation structure. The tubular elements on the alternating layer are preferably arranged on the wire mesh screen in opposite directions with their paths staggered. Each tubular element will define an in-veil helix.

촉매 성분은 여러 형태를 취할 수 있다. 미립자 촉매 물질의 경우, 일반적으로는 60 내지 약 1 mm의 분말이 스크린 선 또는 중합체 망사와 같은 다공성 용기내에 봉입된다. 용기를 만드는 데 사용되는 물질은 반드시 반응 시스템내 반응물 및 조건에 대해 비활성이어야 한다. 스크린 선은 알루미나, 강철, 스테인레스강 등일 수 있다. 중합체 망사는 나일론, 테플론 등일 수 있다. 용기를 만드는 데 사용되는 물질의 인치당 망사 또는 섬조는, 그 안에서 촉매가 유지되고 물질내 개구부를 통해 통과하지 않도록 한다. 약 0.15 mm 크기의 촉매 입자 또는 분말이 사용될 수 있지만, 약 1/4 인치 직경 이하의 입자가 용기내에서 사용될 수 있다. The catalyst component can take many forms. In the case of particulate catalyst materials, generally 60 to about 1 mm of powder is enclosed in a porous container such as screen line or polymer mesh. The material used to make the vessel must be inert to the reactants and conditions in the reaction system. The screen line may be alumina, steel, stainless steel, or the like. The polymer mesh may be nylon, teflon, or the like. The mesh or thread per inch of material used to make the container ensures that the catalyst is retained therein and does not pass through openings in the material. Catalyst particles or powders of about 0.15 mm size may be used, but particles of about 1/4 inch diameter or less may be used in the vessel.

증류 컬럼 반응기내 반응 조건은 올레핀을 알칸으로 수소화하기에 충분하여야 한다. 디엔만을 수소화하기 위한 압력 및 온도 조건은 예를 들면, 10 내지 75 psig에서 150℉ 내지 최대 170 내지 200℉의 온도이다. 모노 올레핀을 수소화하기 위해서는 30 내지 150 psig에서 200 내지 350℉의 더욱 극한 조건이 요구된다.The reaction conditions in the distillation column reactor should be sufficient to hydrogenate the olefin to alkanes. Pressure and temperature conditions for hydrogenating diene alone are, for example, temperatures from 150 ° F. up to 170-200 ° F. at 10-75 psig. Hydrogenation of mono olefins requires more extreme conditions of 200-350 ° F. at 30-150 psig.

본 발명의 일 양태의 단순화된 흐름도에 관련된 도면이 제시된다. 올레핀을 함유하는 공급물 또는 올리고머화될 올레핀을 유동 라인(102)을 통해 산성 이온 교환 수지 또는 제올라이트인 촉매층(12)을 함유하는 비등점 반응기(10)에 공급한다. 비등점 반응기에서 올레핀은 자신 또는 다른 것과 반응하여 더욱 긴 사슬 올리고머(주로 다이머)를 생산하며, 이는 유동 라인(105)을 통해 반응기로부터 증류 컬럼 반응기(20)로 제거된다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The drawings are presented in connection with a simplified flowchart of one aspect of the present invention. The feed containing the olefin or the olefin to be oligomerized is fed via flow line 102 to a boiling point reactor 10 containing catalyst layer 12 which is an acidic ion exchange resin or zeolite. In a boiling point reactor olefins react with themselves or others to produce longer chain oligomers (mainly dimers), which are removed from the reactor to the distillation column reactor 20 via flow line 105.

증류 컬럼 반응기(20)는 증류 구조로서 작용하기에 적당한 수소화 촉매층(22)을 함유한다. 올리고머, 예를 들면, 다이머, 또는 적어도 일부가 상응하는 알칸으로 수소화되며, 높은 비등점을 갖는 것은 유동 라인(108)을 통해 바닥물질로서 제거된다. 압력 조건을 유지함으로써 촉매 지역(22)내에 다이머를 붙잡아 두며, 다이머를 완전히 수소화 할 수 있다. 공급물내 미반응 올레핀 단량체와 알칸 및 수소를 유동 라인(106)을 통해 오버헤드로서 제거한다. 오버헤드를 응축기(114) 에서 응축시키고 분리기(116)에서 수집한다. 수소를 유동 라인(110)을 통해 제거하고 유동 라인(104)으로 재순환할 수 있다. 응축된 탄화수소의 일부를 환류로서 라인(108)을 통해 되돌리며 라인(102)을 통해 재순환될 수 있는 일부를 라인(112)을 통해 제거한다. 트레이 또는 패킹과 같은 표준 증류 구조를 함유하는 정류 섹션(24)이 촉매층(22) 위에 제공된다. 마찬가지로 스트리핑 섹션(26)도 촉매층(22) 아래에 제공된다.The distillation column reactor 20 contains a hydrogenation catalyst layer 22 suitable to act as a distillation structure. The oligomers, for example dimers, or at least a portion of them are hydrogenated to the corresponding alkanes and those with high boiling points are removed as bottoms through the flow line 108. By maintaining the pressure condition, the dimer is held in the catalyst zone 22, and the dimer can be completely hydrogenated. Unreacted olefin monomer and alkanes and hydrogen in the feed are removed as overhead via flow line 106. Overhead is condensed in condenser 114 and collected in separator 116. Hydrogen may be removed via flow line 110 and recycled to flow line 104. Some of the condensed hydrocarbons are returned via line 108 as reflux and some are removed via line 112 that may be recycled through line 102. A rectifying section 24 containing a standard distillation structure, such as a tray or packing, is provided over the catalyst bed 22. A stripping section 26 is likewise provided below the catalyst layer 22.

소망하는 올레핀 전환을 달성하기 위한 다중 비등점 반응기와 비등점 반응기에 이은 증류 컬럼 반응기를 포함하는 다른 양태를 제시하지는 않았지만, 이는 본 발명에 포함되는 것으로 간주된다.While other embodiments have not been presented including multiple boiling point reactors and boiling point reactors followed by distillation column reactors to achieve the desired olefin conversion, they are considered to be included in the present invention.

14.2 wt% 이소부텐, 72.7 wt%의 다른 C4와 나머지는 주로 C3 및 C5를 함유하는 C4 공급물을 Amberlyst 15 beads bed의 고정층을 통해 10 내지 90℉의 LHSV로 아래로 통과시켜서 85% 이상의 이소부텐 전환을 생성한다.14.2 wt% isobutene, by using a fixed bed of a 72.7 wt% of other C 4 and the others are mainly C 3 and Amberlyst the C 4 feed containing C 5 15 beads bed passed down to 10 to LHSV of 90 ℉ 85 Produces at least% isobutene conversion.

반응기로부터의 총 유출물을 1/8" Al2O3(알루미나) 압출물상의 10 ft의 0.5 wt% Pd, 증류 구조로서 제조된 수소화 촉매(Calsicat E144SDU)로 로딩된 1 인치 직경 컬럼에 위치한 촉매 지역의 꼭대기에 공급했다. Pall ring을 함유하는 2 ft의 스트리핑 섹션이 촉매층 아래에 있다. 총 압력은 175℉ 및 LHSV 10에서 75 psig이다. 무거운 올리고머가 촉매 지역으로 하강하며, 여기에서 실질적으로 모든 올리고머(주로 다이머)가 바닥물질로서 회수되는 알칸으로 전환되는 10 psig의 수소 분압 에서, 촉매 지역 아래로 공급되는 수소와 접촉한다. 오버헤드는 C3와 C4 및 C5 와 미반응 수소이다.
The total effluent from the reactor was placed in a 1 inch diameter column loaded with 10 ft of 0.5 wt% Pd on a 1/8 "Al 2 O 3 (alumina) extrudate, hydrogenation catalyst (Calsicat E144SDU) prepared as a distillation structure. At the top of the zone was a 2 ft stripping section containing a pall ring below the catalyst bed.The total pressure was 75 psig at 175 ° F. and LHSV 10. A heavy oligomer descended into the catalyst zone, where virtually all At a partial pressure of hydrogen of 10 psig where the oligomers (mostly dimers) are converted to alkanes recovered as bottoms, they are contacted with hydrogen supplied below the catalyst zone, with overheads of C 3 and C 4 and C 5 and unreacted hydrogen.

Claims (9)

(a) 반응기 내 온도를 반응기 내 혼합물의 비등점에서 유지하여 C3-C5 올레핀의 적어도 일부가 다른 것과 또는 그들끼리 반응하여 올리고머를 형성하도록 120 내지 300 °F 범위의 올리고머화 조건하에서 C3-C5 올레핀을 함유하는 탄화수소 스트림을 이온성 산성 수지 촉매를 함유하는 단일 패스 순류 고정층 반응기에 공급하는 단계;(a) under oligomerization conditions in the temperature maintained at the boiling point of the mixture within the reactor by C 3 -C 5, at least the range from 120 to 300 ° F to form a part of the oligomers react with each other or different as those of the olefin reactor C 3 - Feeding a hydrocarbon stream containing C 5 olefins to a single pass forward fixed bed reactor containing an ionic acid resin catalyst; (b) 단일 패스 순류 고정층 반응기로부터의 유출물과 수소를 증류 반응 지역내, 알루미나 지지체 상에 Pd로 본질적으로 이루어진 수소화 촉매를 함유하는 증류 컬럼 반응기에 공급하는 단계;(b) feeding effluent and hydrogen from the single pass pure water fixed bed reactor to a distillation column reactor containing a hydrogenation catalyst consisting essentially of Pd on an alumina support in a distillation reaction zone; (c) 동시 수소화 및 증류 조건하 증류 반응 지역에서 동시에;(c) simultaneously in the distillation reaction zone under simultaneous hydrogenation and distillation conditions; (i) 150~350 °F의 온도, 10~150 psig 하, 상기 수소화 촉매의 존재하에 올리고머를 수소와 접촉시켜 올리고머의 일부를 상응하는 알칸으로 수소화하고;   (i) hydrogenating a portion of the oligomer to the corresponding alkanes by contacting the oligomer with hydrogen in the presence of the hydrogenation catalyst at a temperature of 150-350 ° F., 10-150 psig; (ii) 상응하는 알칸을 분별 증류하여 다른 탄화수소와 수소로부터 분리하는 단계;    (ii) fractionally distilling the corresponding alkanes from other hydrocarbons and hydrogen; (d) 증류 반응 지역 아래의 지점에서 증류 컬럼 반응기로부터 상응하는 알칸을 제거하는 단계;(d) removing the corresponding alkanes from the distillation column reactor at a point below the distillation reaction zone; (e) 다른 탄화수소 및 수소를 증류 컬럼으로부터 오버헤드로서 제거하는 단계;(e) removing other hydrocarbons and hydrogen as overhead from the distillation column; (f) 오버헤드를 냉각시켜 수소로부터 다른 탄화수소를 분리하는 단계; 및(f) cooling the overhead to separate other hydrocarbons from hydrogen; And (g) 다른 탄화수소의 일부를 환류로서 증류 컬럼 반응기로 재순환시키는 단계를 포함하는, 가솔린 성분의 제조 방법.(g) recycling a portion of the other hydrocarbons as reflux to the distillation column reactor. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 제 1 항에 있어서, 수소가 오버헤드로부터 회수되며 증류 컬럼 반응기로 재순환되는 방법.The process of claim 1 wherein hydrogen is recovered from the overhead and recycled to the distillation column reactor. 삭제delete 삭제delete
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