NO301261B1 - Regenerering av alkyleringskatalysator - Google Patents

Description

Den foreliggende oppfinnelse vedrører regenerering av en katalysatorblanding som anvendes i en hydrokarbonomdanningsprosess. Nærmere bestemt angår oppfinnelsen regenerering av en katalysatorblanding omfattende en sulfonforbindelse og en hydrogenhalogenidforbindelse, som anvendes ved alkylering av olefinhydrokarboner med isoparafinhydrokarboner.

Det er nylig blitt oppdaget at en blanding omfattende en sulfonforbindelse og en hydrogenhalogenidforbindelse er en effektiv katalysator for anvendelse ved alkylering av olefinhydrokarboner med isoparafinhydrokarboner for fremstilling av et alkylatreaksjonsprodukt eller alkylat. Denne oppdagelse er beskrevet eller krevet, eller begge, i flere patentsøknader, slik som søknad EP serie nr. 93 107 058.5 og søknad EP serie nr. 93 107 057.7.

Alkylatreaksjonsproduktet inneholder generelt hydrokarboner med 7 eller flere karbonatomer, og det er en meget ønskelig innblandingskom-ponent i bensin på grunn av sin høye oktanverdi som motorbrensel.

Selv om en fremgangsmåte som anvender en katalysatorblanding omfattende en sulfonkomponent og en hydrogenhalogenidkomponent gir et a1kylatprodukt av svært høy kvalitet, vil én bivirkning ved anvendelse av en slik fremgangsmåte til fremstillingen av alkylat være dannelsen av visse polymere reaksjonsbiprodukter, slik som dem som refereres til som syreløselige oljer, eller ASO (acid-soluble oils) . Disse polymere reaksjonsbiprodukter refereres til som syreløselige oljer fordi de er løselige i den katalysator som anvendes ved alkyleringsprosessen, og således forblir i katalysatorfasen når alkylatproduktet som blir resultatet av kontakten mellom en hydrokarbonblanding og en alkyleringskatalysator blir separert fra alkyleringskatalysatoren. I en alkyleringsfremgangsmåte som kontinuerlig separerer katalysatorfasen fra alkyleringsreaksjonsproduktet for ny anvendelse i prosessreak-sjons sonen, vil det foregå en oppbygging av ASO i katalysatoren. Over tid vil ASO-konsentrasjonen nå et uakseptabelt konsentrasjonsnivå dersom de ikke fjernes. Lav konsentrasjon av ASO i alkyleringskatalysatoren omfattende en sulfonkomponent og en hydrogenhalogenidkomponent antas å ha en gunstig effekt på alkyleringsprosessen eller dens produkt. Høyere konsentrasjoner av ASO i alkyleringskatalysatoren har imidlertid en skadelig virkning på katalysatoraktiviteten og det endelige alkylatsluttprodukt. En ASO-konsentrasjon i alkyleringskatalysatoren som overskrider visse akseptable grenser vil føre til en senkning av oktantallet av alkylatsluttproduktet, slik at en skrittvis økning i ASO-konsentrasjonen vil forårsake en skrittvis nedsettelse av alkylatets oktantall.

I konvensjonelle alkyleringsfremgangsmåter som anvender hydrogenfluorid (HF) som katalysator, i motsetning til å anvende den foran nevnte nye katalysator omfattende en sulfonkomponent og en hydrogenhalogenidkomponent, er det visse kjente metoder som anvendes til fjerning av ASO fra HF-katalysatoren som anvendes i en kontinuerlig alkyleringsfremgangsmåte. Nærmere bestemt behandles det eller regenereres det tilstrekkelige mengder av en porsjon av den HF-katalysator som anvendes i alkyleringsprosessen, slik at det fjernes en ASO-mengde ved en hastighet som er tilnærmet akkumuleringshastigheten for ASO i alkyleringskatalysatoren. Dette gjøres ved å lede en del av HF-katalysatoren til en avdrivningsbeholder, hvorved HF blir avdrevet fra ASO ved hjelp av et dampformig hydrokarbon, slik som isobutan, mens HF passerer som en del av den dampformige overløpsstrøm fra avdrivnings-beholderen, og ASO passerer som en bunnproduktstrøm fra avdrivnings-beholderen for videre bearbeiding.

Selvom de konvensjonelle regenereringsteknikker for alkyleringskatalysator har virket utmerket ved regenereringen av den konvensjonelle HF-katalysator, kan konvensjonelle midler ikke anvendes til regenerering av en alkyleringskatalysatorblanding som omfatter en sulfonkomponent. Dette er fordi kokepunktområdet for ASO overlapper koketemperaturene for visse sulfoner, slik som sulfolan. Enkel destil-lasjonsteknikk som anvendes for separering av HF fra ASO kan derfor ikke anvendes til effektiv regenerering av en sulfonholdig alkyleringskatalysator. Dessuten er det nødvendig å skille ASO fra sulfonet for å gjenvinne sulfonet for ny anvendelse som katalysator i alkyleringsprosessen .

Det er derfor et formål ifølge denne oppfinnelse å tilveiebringe en ny fremgangsmåte for regenerering av alkyleringskatalysatorer.

Det er et ytterligere formål ifølge denne oppfinnelse å tilveiebringe en fremgangsmåte for fjerning av ASO fra alkyleringskatalysatorer som inneholder en sulfonkomponent.

I den vedlagte tegning skal:

fig. 1 gi en skjematisk fremstilling av fremgangsmåten som er én utførelse av denne oppfinnelse.

Den syreløselige oljeblanding det refereres til heri,, fremstilles som et reaksjonsbiprodukt ved en alkyleringsfremgangsmåte omfattende trinn for å bringe en hydrokarbonblanding, som omfatter alkener og isoparafiner, i kontakt med en alkyleringskatalysator, som omfatter, består av eller i alt vesentlig består av en hydrogenhalogenidkomponent og en sulfonkomponent. Som det refereres til i denne beskrivelse og i kravene skal betegnelsen "syreløselig olje" eller "ASO" bety de samsvarende polymerer som er høyt alkeniske oljer fremstilt ved syrekatalysert omsetning av hydrokarboner. En utstrakt beskrivelse og karakterisering av visse typer av samsvarende polymer-oljer er gitt i en artikkel i Journal of Chemical and Engineering Data med tittelen "Molecular Structure of Conjunct Polymers", pp. 150-160, vol. 8, nr. 1, av Miron og Lee. Denne artikkel inkorporeres heri ved referanse. De fysikalske egenskaper til ASO vil avhenge av den spesielle hydrokarbonføde som bearbeides, den anvendte katalysator i fremgangsmåten, forurensninger i føden, slik som hydrogensulfid, butadien, oksygenater og andre forbindelser, og reaksjonsbetingelsene ved alkyleringsfremgangsmåten. Ettersom betegnelsen er trangere definert heri, vil ASO således være de samsvarende polymerer som fremstilles som et biprodukt ved den katalyserte omsetning av monoalkener med isoparafiner ved anvendelse av en katalysatorblanding omfattende, bestående av eller i alt vesentlig bestående av en sulfonkomponent og en hydrogenhalogenidkomponent. De foretrukne monoalkener for anvendelse i den katalyserte omsetning er de som har fra 3 til 5 karbonatomer, og de foretrukne isoparafiner er de som har fra 4 til 6 karbonatomer. Den foretrukne sulfonkomponent er sulfolan, og den foretrukne hydrogenhalogenidkomponent er hydrogenfluorid.

Det ASO-biprodukt som avledes fra hydrokarbonreaksjonen katalysert av en sulfonholdig alkyleringskatalysator kan videre generelt karakteriseres å ha en spesifikk vekt, med vann ved 6o°F som referanse, i området fra ca. 0,8 til ca. 1,0, en gjennomsnittlig molekylvekt i området fra ca. 250 til ca. 350, og et bromtall i området fra ca. 40 til ca. 350.

Hydrogenhalogenidkomponenten av katalysatorsammensetningen eller katalysatorblandingen kan velges fra gruppen av forbindelser bestående av hydrogenfluorid (HF), hydrogenklorid (HC1), hydrogenbromid (HBr) og blandinger av to eller flere derav. Den foretrukne hydrogenhalogenidkomponent er imidlertid hydrogenfluorid, som kan anvendes i katalysatorblandingen i varmfri form, men generelt kan hydrogenfluoridkomponenten som anvendes ha en liten mengde vann. I en katalysatorblanding omfattende hydrogenfluorid og sulfolan kan mengden av tilstedeværende vann ikke i noe tilfelle være høyere enn ca. 3 0 vektprosent av den samlede vekt av hydrogenfluoridkomponenten, som innbefatter vannet. Fortrinnsvis vil den vannmengde som er tilstede i hydrogenfluoridkomponenten være mindre enn ca. 10 vektprosent. Mest fortrinnsvis vil den vannmengde som er tilstede i hydrogenfluoridkomponenten være mindre enn 7 vektprosent. Når det her refereres til hydrogenhalogenidkomponenten, eller nærmere bestemt til hydrogenfluoridkomponenten, i katalysatorblandingen ifølge denne oppfinnelse, skal det forstås at disse uttrykk betyr at hydrogenhalogenidkomponenten er enten en vannfri blanding eller en ikke-vannfri blanding. Referansene heri til vektprosent vann som inneholdes i hydrogenhalogenidkomponenten, betyr forholdet av vekten av vann til summen av vekten av vannet og hydrogenhalogenidet multiplisert med en faktor på 100 for å gi vektforholdet som prosent.

De sulfoner som egner seg for anvendelse i denne oppfinnelse er sulfonene med den generelle formel

hvor R og R' er énverdige hydrokarbonalkyl- eller arylsubstituenter, hver inneholdende fra 1 til 8 karbonatomer. Eksempler på slike substituenter omfatter dimetylsulfon, di-n-propylsulfon, difenylsulfon, etylmetylsulfon og de alicykliske sulfoner, hvor S02-gruppen er bundet til en hydrokarbonring. I et slikt tilfelle vil R og R' sammen danne en toverdig forgrenet eller uforgrenet hydrokarbongruppe, som fortrinnsvis inneholder fra 3 til 12 karbonatomer. Blant sistnevnte er tetrametylensulfon eller sulfolan, 3-metylsulfolan og 2,4-dimetyl-sulfolan mere spesielt egnet, siden de tilbyr fordelen ved å være flytende ved prosessoperasjonsbetingelser som gjelder heri. Disse sulfoner kan også ha substituenter, særlig ett eller flere halogen-atomer, slik som f.eks. klormetyletylsulfon. Disse sulfoner kan fordelaktigvis anvendes i form av blandinger.

Den alkyleringskatalysator som anvendes i alkyleringsprosessen, hvor det fremstilles et ASO-reaksjonsbiprodukt, kan omfatte, bestå av eller i alt vesentlig bestå av en hydrogenhalogenidkomponent som beskrevet heri, og en sulfonkomponent som beskrevet heri. Fortrinnsvis vil ASO-biproduktet fremstilles i en alkyleringsfremgangsmåte, hvori hydro-karbonblandingen bringes i kontakt med en alkyleringskatalysator som har sulfolan som sin sulfonkomponent og hydrogenfluorid som sin hydrogenhalogenidkomponent. I det tilfelle at alkyleringskatalysatoren omfatter sulfolan og hydrogenfluorid, kan det oppnås gode alkylerings-resultater med et vektforhold av hydrogenfluorid til sulfolan i alkyleringskatalysatoren i området fra ca. 1:1 til ca. 4 0:1. Et foretrukket vektforhold av hydrogenfluorid til sulfolan kan ligge i området fra 2,3:1 til 19:1, og mere fortrinnsvis kan det ligge i området fra 3:1 til 9:1.

For å forbedre selektiviteten av alkyleringsreaksjonen ifølge den foreliggende oppfinnelse i retning av fremstillingen av de ønskede høyt forgrenede alifatiske hydrokarboner med 7 eller flere karbonatomer, er det ønskelig med et betydelig støkiometrisk overskudd av isoparafinhydrokarboner i reaksjonssonen. Molforhold av isoparafin-hydrokarbon til alkenhydrokarbon på fra 2:1 til 25:1 blir overveiet i den foreliggende oppfinnelse. Fortrinnsvis vil molforholdet av isoparaf in til alken ligge i området fra 5 til 20, og mest fortrinnsvis skal det ligge i området fra 8 til 15. Det understrekes imidlertid at de ovenfor gjengitte områder for molforholdet av isoparafin til alken er de som er blitt funnet å være kommersielt praktiske operasjons - områder, men generelt, desto høyere isoparafin til alkenforholdet er i en alkyleringsreaks jon, jo bedre vil den resulterende alkylatkvalitet være.

Alkyleringsreaksjons temperaturer som overveies i den foreliggende oppfinnelse er i området fra -18°C til 66°C. Lavere temperaturer vil favorisere alkyleringsreaksjon av isoparafin med alken over konkur-rerende alkensidereaksjoner, slik som polymerisering. Den totale reaksjonshastighet vil imidlertid avta med avtagende temperatur. Temperaturer innenfor det gitte område, og fortrinnsvis i området fra -1°C til 54°C, gir god selektivitet for alkylering av isoparaf in med alken ved kommersielt attraktive reaksjonshastigheter. Mest fortrinnsvis bør alkyleringstemperaturen imidlertid ligge i området fra 10°C til 49°C.

Reaksjonstrykk som overveies i den foreliggende oppfinnelse kan ligge i området fra trykk som er tilstrekkelig til å holde reaktantene i den flytende fase til ca. femten (15) atmosfærers trykk. Hydrokarbon-reaktantene kan normalt være gassformige ved alkyleringsreaksjons-temperatur, således foretrekkes reaksjonsovertrykk i området fra 0,28 MPa til 1,10 MPa. Med alle reaktanter i væskefase vil øket trykk ikke ha noen betydelig effekt på alkyleringsreaksjonen.

Kontakttider for hydrokarbonreaktanter i en alkyleringsreaksjossone, i nærvær av alkyleringskatalysatoren ifølge den foreliggende oppfinnelse, bør generelt være tilstrekkelige til å gi i alt vesentlig fullstendig omdanning av alkenreaktant i alkyleringssonen. Fortrinnsvis bør kontakttiden være i området fra 0,05 minutter til 60 minutter. I alkyleringsfremgangsmåten ifølge den foreliggende oppfinnelse, ved anvendelse av isoparafin til olefonmolforhold i området fra 2:1 til 25:1, hvori alkyleringsreaksjonsblandingen omfatter 40 til 90 volumprosent katalysatorfase og 6 0 til 10 volumprosent hydrokarbonfase, og hvor det holdes god kontakt mellom alken og isoparafin i reaksjonssonen, kan det oppnås i alt vesentlig fullstendig omdanning av alken ved en alkenvolumhastighet i området fra 0,1 til 200 volumer alken pr. time pr. volum katalysator (v/v/h). Optimal volumhastighet vil avhenge av den anvendte type av isoparafin og alkenreaktanter, den spesielle sammensetning av alkyleringskatalysatoren, og alkyleringsreaksjons-betingelsene. Følgelig vil de foretrukne kontakttider være tilstrekkelig til å gi en alkenvolumhastighet i området fra 0,1 til 200 (v/v/h) og tillate i alt vesentlig fullstendig omdanning av alkenreaktant i alkyleringssonen.

Alkyleringsprosessen kan utføres enten som en satsvis eller kontinuerlig type operasjon, selv om det foretrekkes av økonomiske grunner å utføre fremgangsmåten kontinuerlig. Det er generelt fastslått at i alkyleringsfremgangsmåter vil kvaliteten av det oppnådde alkylatprodukt være bedre, jo mer intim kontakten er mellom råstoffet og katalysatoren. Med tanke på dette karakteriseres den foreliggende fremgangsmåte, når den drives som en satsvis operasjon, ved anvendelse av kraftig mekanisk omrøring eller omrysting av reaktantene og katalysatoren.

I kontinuerlige operasjoner kan reaktantene i én utførelse holdes ved tilstrekkelig trykk og temperatur til å holde dem i alt vesentlig i flytende fase, og deretter kontinuerlig tvinges gjennom dispergerings-anordninger inn i reaksjonssonen. Dispergeringsanordningene kan være stråler, dyser, porøse klokker (thimbles) og lignende. Reaktantene blandes deretter med katalysatoren ved konvensjonelle blandeanord-ninger, slik som mekaniske rørere eller turbulens i strømnings-systemet. Etter tilstrekkelig tid kan produktet så kontinuerlig separeres fra katalysatoren og trekkes vekk fra reaksjonssysternet mens den delvis brukte katalysator resirkuleres til reaktoren. Som beskrevet heri kan en del av katalysatoren kontinuerlig regenereres eller reaktiveres ved en hvilken som helst egnet behandling og retur-neres til alkyleringsreaktoren.

Denne oppfinnelse omfatter en fremgangsmåte for fjerning av ASO fra en blanding som inneholder en sulfonforbindelse og en konsentrasjon av

ASO. Vanligvis er den sulfonholdige blanding i form av en enkelt væskefase som omfatter en sulfonkomponent og ASO. Fremgangsmåten omfatter trinn for å blande inn eller bringe vann i kontakt med den sulfonholdige blanding, omfattende en sulfonkomponent og ASO, under dannelse av en vannbasert sulfonholdig blanding. Et hvilket som helst middel eller fremgangsmåte kan anvendes som passende tilveiebringer blanding eller kontakt mellom vann og den sulfonholdige blanding for å frembringe den vannbaserte sulfonholdige blanding. Den vannbaserte sulfonholdige blanding omfatter minst to inngående sammenblandede, ikke-blandbare væskefaser omfattende, men ikke nødvendigvis begrenset til, en ASO-fase og en sulfon-med-vann-fase. De ikke-blandbare væskefaser av den vannbaserte' sulfonholdige blanding kan deretter separeres i sine respektive faser. Det kan anvendes et hvilket som helst middel eller fremgangsmåte som hensiktsmessig tilveiebringer separasjon av ASO-fasen fra sulfon-med-vann-fasen. Når man blander eller bringer vann i kontakt med den sulfonholdige blanding, kan det anvendes et hvilket som helst apparat som egner seg til å gi inngående blanding eller kontakt, slik som strømnings- eller ledningsblandere og mekanisk omrørte beholdere. Eksempler på strømnings- eller ledningsblandere omfatter stråleblandere, injektorer, blender, blandedyser, ventiler, pumper, omrøringsledningsblandere, pakkede rør, rørledninger og lignende. De mekanisk omrørte beholdere omfatter slike anordninger som beholdere utstyrt med propellere eller impellere som anvendes til å gjennomføre blanding og dispergering. Det er generelt ønskelig å anvende en fremgangsmåte av kontinuerlig type, hvorved vannet blir kontinuerlig blandet med den sulfonholdige blanding etterfulgt av en separasjon av den resulterende ASO-fase og sulfon-med-vann-fase ved et hvilket som helst middel eller fremgangsmåte som passende tilveiebringer separasjon av de minst to ikke-blandbare væskefaser omfattende ASO-fasen og sulfon-med-vann-fasen. I den kontinuerlige fremgangsmåte er det vanlig at blande- eller kontakttrinnet gjennomføres separat, og i et særlig apparat adskilt fra separasjonstrinnet. Strømnings- eller ledningsblandere er egnede blandemåter i en kontinuerlig fremgangsmåte. Blande- og separasjonstrinnet kan også gjennomføres satsvis vanligvis i en enkeltbeholder som definerer både en blandesone og en separasjonssone. Mekanisk omrørte beholdere kan anvendes som et apparat for å tillate satsvis blanding av vann og den sulfonholdige blanding og separasjon av den resulterende ASO- og sulfon-med-vann-fase. Som for separasjon av de ikke-blandbare væskefaser, kan det passende anvendes en beholder som definerer en separasjonssone, forutsatt at den har et hensiktsmessig volum som tillater separasjon av de ikke-blandbare fluider ved hjelp av tyngdekraften eller på en hvilken som helst annen hensiktsmessig måte. Andre mekaniske anordninger, slik som f.eks. sentrifuger, kan anvendes til å gjennomføre separasjonen av de ikke-blandbare faser.

En hvilken som helst vannmengde i forhold til mengden av den sulfonholdige blanding kan anvendes i fremgangsmåten, forutsatt at vann-mengden som blandes med den sulfonholdige blanding er tilstrekkelig til å forårsake den påfølgende dannelse av minst to ikke-blandbare væskefaser omfattende en ASO-fase og en sulfon-med-vann-fase. ASO-fasen kan omfatte ASO, og sulfon-med-vann-fasen kan omfatte vann og minst en del av sulf onkomponenten som inneholdes i den sulf onholdige blanding. Generelt er det ønskelig å blande en vannmengde med den sulfonholdige blanding, slik at det volumetriske forhold av sulfonkomponenten til vannkomponenten i den vannbaserte sulfonholdige blanding er i området fra 6:1 til 1:6, men fortrinnsvis kan det volumetriske forhold av sulfon til vann i den vannbaserte sulfonholdige blanding være i området fra 3:1 til 1:3; og mest fortrinnsvis kan volumforholdet være i området fra 3:2 til 1:1.

ASO-fasen i den vannbaserte sulfonholdige blanding kan vanligvis representere fra ca. 1 til ca. 75 volumprosent av blandingen. Men fortrinnsvis vil volumprosenten av den vannbaserte sulfonholdige blanding som utgjør ASO-fasen være i området fra 5 til 50; og mest fortrinnsvis kan volumprosenten ligge i området fra 10 til 3 0 av den vannbaserte sulfonholdige blanding. Når ASO-fasen tillates å separere fra sulf on-med-vann-f asen, vil den overveiende omfatte ASO og kan også omfatte mindre fraksjonsmengder vann og sulfon. Generelt kan volumprosenten av ASO i ASO-fasen være høyere enn ca. 80; men fortrinnsvis vil ASO representere mer enn ca. 90 volumprosent av ASO-fasen. Mest fortrinnsvis vil ASO utgjøre mer enn 95 volumprosent av ASO-fasen. Fordi det er upraktisk at fremgangsmåten skal gi en ASO-fasen som er 100% ASO, vil den øvre konsentrasjonsgrense for ASO i ASO-fasen være ca. 9 9 volumprosent. Konsentrasjonsområdet av ASO i ASO-fasen vil således generelt være i området fra 8 0 til 99 volumprosent, fortrinnsvis fra 90 til 99 volumprosent, og mest fortrinnsvis fra 95 til 99 volumprosent.

Komponentene som kan omfatte ASO-fasen, i tillegg til ASO, omfatter vann og et sulfon. Konsentrasjonen av vann i ASO-fasen vil i de fleste tilfeller være mindre enn 15 volumprosent og generelt i området fra

0,01 til 15 volumprosent av ASO-fasen. Fortrinnsvis vil vannkonsentra-sjonen være i området fra 0,1 til 5 volumprosent av ASO-fasen, og mest fortrinnsvis vil den være i området fra 0,1 til 3 volumprosent av ASO-fasen. Med hensyn til sulfonkonsentrasjonen i ASO-fasen vil den i de

fleste tilfeller være mindre enn 15 volumprosent, og derfor være i området oppover mot ca. 15 volumprosent. Fortrinnsvis kan konsentrasjonen av sulfon i ASO-fasen ligge i området fra 0,5 til 8 volumprosent, og mest fortrinnsvis kan sulfonkonsentrasjonen i ASO-fasen være i området fra 1 til 5 volumprosent.

Sulfon-med-vann-fasen kan omfatte vann og minst en del av det sulfon som inneholdes i den sulfonholdige blanding. For å ha den mest effek-tive fremgangsmåte er det imidlertid ønskelig at en større del av sulfonkomponenten i den sulfonholdige blanding kan gjenvinnes i sulfon-med-vann-fasen; således kan i de fleste tilfeller den fraksjon av sulfonet som inneholdes i den sulfonholdige blanding som kan gjenvinnes i sulfon-med-vann-fasen overskride ca. 50 volumprosent. Fortrinnsvis kan den mengde sulfon som gjenvinnes, overskride ca. 6 0 volumprosent, og mest fortrinnsvis vil den gjenvundne mengde overskride 75 volumprosent. Selv om det er ønskelig å minimalisere konsentrasjonen av ASO i sulfon-med-vann-fasen, kan det i mange tilfeller være en liten konsentrasjon av ASO i sulfon-med-vann-fasen. Generelt kan imidlertid konsentrasjonen av ASO i sulfon-med-vann-fasen være mindre enn ca. 2 0 volumprosent, fortrinnsvis mindre enn ca. 10 volumprosent, og mest fortrinnsvis mindre enn 5 volumprosent.

De prosessbetingelser hvorunder vannet og den sulfonholdige blanding kan blandes eller bringes i kontakt med hverandre, omfatter blande-eller kontakttemperaturer i området fra -18°C til 121°C, med 4°C til 127°C som foretrukket. Blande- eller kontakttrykket omfatter slike innenfor området fra 0,5 atmosfærer absolutt trykk til 3 0 atmosfærer absolutt trykk, mens 0,95 atmosfærer absolutt trykk til 25 atmosfærer absolutt trykk blir foretrukket. Med hensyn til de prosessbetingelser hvorunder ASO-fasen og sulfon-med-vann-fasen blir adskilt, kan separa-sjons temper a turen være i området fra -18°C til 121°C, mens 4°C til 127°C blir foretrukket. Separasjonstrykket kan være i området fra 0,5 atmosfærer absolutt trykk til 3 0 atmosfærer absolutt trykk, med foretrukne separasjonstrykk i området fra 0,35 atmosfærer absolutt trykk til 25 atmosfærer absolutt trykk.

Sulfon-med-vann-fasen kan videre bearbeides for å fjerne minst en del av vannet som inneholdes deri på en hvilken som helst måte som egner seg til å fjerne eller skille vann fra sulfon-med-vann-fasen for derved å danne en gjenværende del av sulfon-med-vann-fasen. For den beste utførelse av denne fremgangsmåte er det fordelaktig å fjerne en betydelig del av det vann som inneholdes i sulfon-med-vann-fasen for å frembringe den gjenværende del av sulfon-med-vann-fasen som har en vannkonsentrasjon på mindre enn ca. 5 volumprosent, men fortrinnsvis mindre enn ca. 3 volumprosent. Prosesstrinnet for separasjon av minst en del av det vann som inneholdes i sulf on-med-vann-f asen vil således frembringe to strømmer, en vannstrøm med minst en del, og fortrinnsvis en betydelig andel, av det vann som inneholdes i sulfon-med-vann-fasen, og strømmen som utgjør den gjenværende del av sulfon-med-vann-fasen. Sulfon-med-vann-fasen kan, etter fjerning av en del av vannet, eller fortrinnsvis etter fjerning av en betydelig del av vannet, anvendes som minst en del av sulf onkomponenten av den sulf onholdige alkyleringskatalysator, som tidligere beskrevet heri.

Denne oppfinnelse overveier løsninger av problemer i forbindelse med regenerering av sulfonholdige alkyleringskatalysatorblandinger ved fjerning av minst en del av den ASO som inneholdes i slike blandinger. Akkumuleringen av ASO i sulf onholdige alkyleringskatalysatorer skjer når en alkyleringsfremgangsmåte kontinuerlig anvender sin katalysator på nytt. I en kontinuerlig alkyleringsfremgangsmåte vil ASO-reaksjonsbiproduktet bygge seg opp i katalysatoren inntil det, dersom det ikke fjernes, når et uakseptabelt konsentrasjonsnivå som kan ha negativ virkning på katalysatorens yteevne og til slutt på alkylerings-produktets kvalitet. Det er generelt ønskelig å beholde konsentrasjonen av ASO i den sulfonholdige alkyleringskatalysator på ikke mer enn ca. 2 0 vektprosent av katalysatoren med vektprosent ASO basert på den samlede vekt av katalysatorblandingen fraregnet ASO-komponenten. Fortrinnsvis vil konsentrasjonen av ASO i den sulfonholdige alkyleringskatalysator være mindre enn ca. 15 vektprosent, og mest fortrinnsvis vil konsentrasjonen av ASO være mindre enn 10 vektprosent. Det kan være noen prosessfordeler ved å holde en lav konsentrasjon av ASO i den sulfonholdige katalysatorblanding, men det antas at en ASO-konsentrasjon som overskrider ca. 10 vektprosent av katalysatoren vil ha en skadelig effekt på katalysatorens yteevne. For således å ved-likeholde den katalytiske aktivitet av en sulfonholdig alkyleringskatalysatorblanding, må katalysatoren bearbeides for å fjerne minst en del av den ASO som inneholdes i en slik katalysatorblanding.

Det er imidlertid ønskelig at hydrogenhalogenidkomponenten i den ASO-forurensede sulfonholdige alkyleringskatalysatorblanding kan minima-liseres før blanding eller kontakt mellom den resulterende sulfonholdige blanding med vann for å indusere dannelsen av minst to ikke-blandbare væskefaser. Særlig, når en betydelig del av den sulfonholdige alkyleringskatalysatorblanding omfatter hydrogenhalogenid, f .eks. når vektforholdet av hydrogenhalogenid til sulfolan er i området fra 1:1 til 40:1, blir det foretrukket at en større andel av hydrogenhalogenidet blir fjernet fra katalysatorblandingen for å gi den sulfonholdige blanding eller en gjenvunnet katalysatorblanding. Denne sulfonholdige blanding eller gjenvunnede katalysatorblanding, kan omfatte, bestå av eller i alt vesentlig bestå av en sulfonkomponent, en hydrogenhalogenidkomponent og ASO. Generelt vil konsentrasjonen av hydrogenhalogenidkomponenten i den gjenvunnede katalysatorblanding være mindre enn ca. 10 vektprosent av katalysatorblandingen, hvor vektprosenten bestemmes ved vektfraksjonen av hydrogenhalogenidet til den samlede vekt av hydrogenhalogenid og sulfon multiplisert med en faktor på 100 for å gi prosent. Fordi det er svært vanskelig å fjerne hele hydrogenhalogenidmengden fra katalysatorblandingen, kan den nedre grense for hydrogenhalogenidkonsentrasjonen nærme seg ca. 1,0 vektprosent, men fortrinnsvis kan den nedre konsentrasjonsgrense for hydrogenhalogenid være mindre enn 0,1 vektprosent. Konsentrasjonsområdet for hydrogenhalogenid i den gjenvunnede katalysatorblanding kan således være i området fra 0,1 vektprosent til 10 vektprosent. Fortrinnsvis kan konsentrasjonen imidlertid være i området fra 0,1 til 7,5 vektprosent, og mest fortrinnsvis kan den ligge i området fra 0,1 til 5,0 vektprosent.

Med referanse nå til fig. 1, er det gjengitt en skjematisk fremstilling av en fremgangsmåte 10 som omfatter en alkyleringsreaksjons-seksjon 12 og en katalysatorregenereringsseksjon 14. En hydrokarbonmateblanding, omfattende alkener og isoparafiner, innføres i stige-rørreaktor 16 gjennom ledningen 18. Stigerørreaktoren 16 definerer en reaksjonssone hvor hydrokarbonmateblåndingen bringes i kontakt med, eller tilblandes, en sulfonholdig alkyleringskatalysator, som omfatter sulfolan og hydrogenfluorid, for derved å frembringe en alkyleringsreaks jonsblanding omfattende et alkylatprodukt, ASO og den sulfonholdige alkyleringskatalysator. Alkenene i hydrokarbonmateblåndingen omfatter generelt ett eller flere alkener med fra 3 til 5 karbonatomer, og isoparafinene i hydrokarbonmateblandingen vil generelt ha fra 4 til 6 karbonatomer. Den sulfonholdige alkyleringskatalysator innføres i stigerørreaktoren 16 via ledningen 20. Blandingen av hydrokarbonmateblanding og sulfonholdig alkyleringskatalysator passerer gjennom reaksjonssonen som defineres av stigerørreaktoren 16, hvori det finner sted en reaksjon, hvori alkenene i hydrokarbonmateblandingen reagerer med isoparafiner i hydrokarbonmateblandingen under dannelse av alkylatproduktet. Inne i reaksjonssonen dannes også reaksjonsbiproduktet, ASO. Alkyleringsreaksjonsblåndingen, eller reak-sjonsavløpet, fra stigerørreaktoren 16 passerer til sedimenteringsbeholderen 22, som definerer en separasjonssone for separasjon av alkylatproduktet fra alkyleringsreaksjonsblåndingen for å frembringe et separert reaksjonsprodukt 24 og en separert sulfonholdig alkyleringskatalysator 26. Den fraskilte sulfonholdige alkyleringskatalysator vil inneholde en betydelig mengde, eller den mengde som ikke er løselig i det fraskilte reaksjonsprodukt, av alkyleringsreaksjons-biproduktet, ASO. Det fraskilte reaksjonsprodukt 24 passerer nedstrøms via ledningen 28 til faseseparatoren 30, hvor det fraskilte reaksjonsprodukt bringes i kontakt med vann, og hvor det frembringes en fase-separasjon. Faseseparatoren 3 0 definerer således en kontaktsone for å bringe det fraskilte reaksjonsprodukt i kontakt med vann og en separasjonssone for å danne og fraskille en vannfase 32, som omfatter vann, og en hydrokarbonfase 34, som omfatter hydrokarboner. Vann innføres i faseseparatoren 30 via ledningen 36, og hydrokarbonfasen 34 går til nedstrøms bearbeiding ved hjelp av ledningen 37. Den fraskilte sulfonholdige alkyleringskatalysator 26 kan resirkuleres via ledningene 38 og 20 til stigerørreaktoren 16 for ny anvendelse som den sulfonholdige alkyleringskatalysator. Plassert i ledningen 38 er katalysatorkjøleren 40, som definerer en varmeoverføringssone for utveksling av varme fra fraskilt sulfonholdig alkyleringskatalysator 26 til et varmeover-føringsfluid, slik som vann.

Minst en del, ofte referert til som en slippstrøm eller en friksjons-strøm, av den fraskilte sulfonholdige alkyleringskatalysator 2 6 ledes ved hjelp av ledningen 42 til avdriverkolonnen 44, som definerer en separasjonssone for adskillelse av slippstrømmen av fraskilt sulfonholdig alkyleringskatalysator til en topproduktstrøm, eller hydrogen-fluoridstrøm, omfattende en hovedandel av hydrogenfluoridet som inneholdes i slippstrømmen, og en bunnproduktstrøm, omfattende en hoveddel av sulfonkomponenten i slippstrømmen. Bunnproduktstrømmen vil også inneholde en hoveddel av reaksjonsbiproduktet ASO, som inneholdes i slippstrømmen. Innført gjennom ledningen 46 er dampformig isobutan for avdriving av hydrogenfluoridet fra slippstrømmen. Topprodukt-strømmen passerer gjennom ledningen 48 til sedimenteringsbeholderen 22, hvor i alt vesentlig alt hydrogenfluorid blir slått sammen for ny anvendelse med den fraskilte sulfonholdige alkyleringskatalysator 26, og i alt vesentlig all den avdrevne isobutan blir slått sammen med det fraskilte reaksjonsprodukt 24.

Bunnproduktstrømmen fra avdriverkolonnen 44 passerer gjennom ledningen 50 til blandeanordningen 52, som definerer en blandesone for blanding av bunnproduktstrømmen med vann for derved å danne en vannbasert sulfonholdig blanding som deretter kan danne separate, ikke-blandbare ASO- og sulfolan-med-vann-faser. Vann tilveiebringes til blandesonen som defineres av blandeanordningen 52 gjennom ledningen 54. Vannfasen 3 2 kan også eventuelt injiseres i blandesonen som defineres ved blandeanordningen 52 via ledningen 56. Den resulterende vannbaserte sulfonholdige blanding passerer deretter gjennom ledningen 58 til faseseparatoren 60, som definerer en separasjonssone for adskillelse av den vannbaserte sulfonholdige blanding i en ASO-fase 62 omfattende ASO, og en sulfolan-med-vann-fase 64 omfattende sulfolan og vann. ASO-fasen 62 går til nedstrøms bearbeiding via ledningen 66, og sulfolan-med- vann- fasen 64 passerer gjennom ledningen 68 til fraksjonskolonnen 70. Fraksjonskolonnen 70 definerer en separasjonssone og tilveiebringer en anordning for separasjon av minst en del av det vann som inneholdes i sulfolan-med-vann-fasen 64 under dannelse av en gjenværende porsjon av sulfolan-med-vann-fasen 64. Det fraskilte vann passerer fra fraksjonskolonnen 70 via ledningen 72 til nedstrøms bearbeiding. Den gjenværende porsjon av sulfolan-med-vann-fasen 64 passerer fra fraksjonskolonnen 7 0 gjennom ledniingen 74 til sedimenteringsbeholderen 72, hvor den slås sammen med den fraskilte sulfonholdige alkyleringskatalysator.

Følgende eksempel demonstrerer fordelene ifølge den foreliggende oppfinnelse. Disse eksempler er utelukkende for illustrasjon, og er ikke ment som begrensninger av denne oppfinnelse, som fremsatt i de vedlagte krav.

Eksempel 1

Dette eksempel illustrerer fordelene ved å anvende vann som ekstrak-sjonsløsningsmiddel for fjerning av sulfolan fra en blanding av sulfolan og ASO. Som demonstrert ved de data som er gitt i tabell 1, vil anvendelse av vann som ekstraksjonsvæske være svært effektiv til å skille ASO fra sulfolan. Tabell I viser, ved forskjellige eksperimentelle kjøringer, volumfraksjonen av hver av de tre komponenter av en blanding og sammensetningen av de resulterende ikke-blandbare faser. Som det kan sees av de data som er gitt, er toppfasen overveiende ASO og bunnfasen overveiende sulfolan og vann med bare en mindre konsentrasjon av ASO.

Hver av de eksperimentelle kjøringer ble gjennomført i en 100 ml målesylinder. Den passende mengde av hver komponent, beregnet ved å multiplisere molfraksjonen gitt i tabell I med 100 ml, ble satt til sylinderen. Sylinderen ble deretter rystet kraftig i 3 0 sekunder og fikk stå i 2 timer. Volumene av de resulterende væskefaser ble deretter avlest fra sylinderens inndeling. Prøver av hver fase ble tatt med en sprøyte og underkastet analyse, hvorav resultatene er gjengitt i tabell I.

Selv om denne oppfinnelse er beskrevet i form av de her foretrukne utførelser, er fornuftige variasjoner og modifikasjoner mulige for fagfolk på dette område. Slike variasjoner og modifikasjoner er innenfor rammen av den beskrevne oppfinnelse og de vedlagte krav.

Claims (10)

1. Fremgangsmåte for regenerering av en brukt HX-alkyleringskatalysator, hvor X er halogen, omfattende et sulfon- og en syre-løselig olje (ASO) dannet som biprodukt under nevnte alkylering, karakterisert ved å blande nevnte brukte HX-alkyleringskatalysator med en vannmengde for å oppnå en vandig blanding som deretter resulterer i dannelsen av en ASO-fase og en sulfon/- vannfase, og skille fra hverandre de to faser, fortrinnsvis ved anvendelse av en vannmengde som er slik at volumforholdet av nevnte sulfon-til-vann er i området fra 6:1 til 1:6, og fortrinnsvis ved anvendelse av en ASO'-fase som representerer fra 1 til 75 volumprosent av den vandige blanding.

2 . Fremgangsmåte ifølge hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved anvendelse av et sulfon som omfatter sulfolan.

3. Fremgangsmåte ifølge hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved anvendelse av en temperatur i blande- og separasjostrinnet som er i området fra -18 til 121°C, og et trykk som er i området fra 0,05 til 3 MPa absolutt.

4. Fremgangsmåte ifølge hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved å skille ut minst en del av det vann som inneholdes i sulfon/vann-fasen.

5. Fremgangsmåte ifølge hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved anvendelse av en brukt HX-alkyleringskatalysator som dessuten omfatter HF.

6. Fremgangsmåte ifølge krav 5, karakterisert ved å fjerne en hoveddel av HF før kontakten med vann, ved avdrivning med et fordampet avdrivningsfluid for å oppnå en HF-holdig topproduktstrøm og en bunnproduktstrøm som inneholder sulfon og ASO.

7. Fremgangsmåte ifølge krav 6, karakterisert ved anvendelse av et avdrivningsfluid som er isobutan.

8. Fremgangsmåte ifølge krav 6 eller 7, karakterisert ved å fjerne HF til et innhold under ca. 1 vektprosent, fortrinnsvis under 0,1 vektprosent, begge basert på summen av sulfon og HF.

9. Fremgangsmåte ifølge krav 4, karakterisert ved å resirkulere det sulfon som oppnås etter ASO-fjerning, til en HF/sulfonalkyleringsfremgangsmåte.

10. Fremgangsmåte ifølge hvilket som helst av kravene 6-8, karakterisert ved å fraskille den HF som inneholdes i topproduktstrømmen, fra avdrivningsfluidet og resirkulere denne til en HF-alkyleringsfremgangsmåte.