RU2092475C1

RU2092475C1 - Method of preparing alkyl benzine

Info

Publication number: RU2092475C1
Application number: RU95120516A
Authority: RU
Inventors: Ю.А. Кирилин; С.Ш. Гершуни; В.М. Капустин; В.Т. Суманов; А.З. Мельман; Е.Н. Заяшников; А.Б. Бобылев
Original assignee: Кирилин Юрий Андреевич
Priority date: 1995-12-06
Filing date: 1995-12-06
Publication date: 1997-10-10
Also published as: RU95120516A

Abstract

FIELD: oil refining industry. SUBSTANCE: method of preparation of alkyl benzine by sulfuric acid alkylation of isoparaffins with olefins, preferably isobutane with butylene. Preparation procedure is carried out in tubular reactor by mixing sulfuric acid with isobutane precooled to temperature do not higher than minus 2 C, mixing the resulting emulsion with olefins in several steps and cooling to temperature of not higher than minus 2 C. The claimed method is distinguished from the prior art in that isobutane is mixed with sulfuric acid in inject or mixer with injection coefficient of 3.3-5.2; the prepared emulsion is contacted with olefins at isobutane to olefin volumetric ratio of 3000-5000:1, and reaction products are separated from sulfuric acid by hydrocyclone. Said distinction makes it possible to improve quality of alkyl benzine, increase its octane number by 1.5-2.1 points, decrease ether content by 5 times and reduce specific amount of sulfuric acid. EFFECT: more efficient preparation method. 1 tbl

Description

Изобретение относится к способу получения алкилбензина путем сернокислого алкилирования изопарафинов олефинами, преимущественно изобутана бутиленом, и может быть использовано в нефтеперерабатывающей промышленности. The invention relates to a method for producing alkylbenzene by sulfate alkylation of isoparaffins with olefins, mainly isobutane butylene, and can be used in the refining industry.

Известен способ получения алкилбензина путем однократного смешения изобутана, серной кислоты и олефинов при соотношении изобутан: олефины от 5:1 до 10: 1 [1] Недостатком этого способа является невысокое качество алкилбензина из-за низкого соотношения изобутан: олефины в зоне реакции. Кроме того, наблюдаются высокие потери серной кислоты из-за ее уноса с продуктами реакции. A known method of producing alkylbenzene by a single mixture of isobutane, sulfuric acid and olefins with a ratio of isobutane: olefins from 5: 1 to 10: 1 [1] The disadvantage of this method is the low quality of alkylbenzene due to the low ratio of isobutane: olefins in the reaction zone. In addition, there is a high loss of sulfuric acid due to its entrainment with reaction products.

Наиболее близким к изобретению является способ получения алкилбензина в трубном реакторе путем смешения серной кислоты с изобутаном, предварительно охлажденным до минус 2^oC, затем перемешивания полученной эмульсии в несколько ступеней с охлажденными до температуры не выше минус 2^oC олефинами, причем на каждой ступени смешение осуществляется в вихревой форсунке [2] Недостатком этого способа также является невысокое качество алкилбензина, что объясняется низким соотношением изобутан: олефины в зоне реакции и невозможностью обеспечить длительный контакт олефинов с изобутаном, поскольку олефины вводятся в каждой степени только в одну точку в вихревую форсунку и в присутствии серной кислоты очень быстро реагируют с образованием не только изооктана, целевого продукта, обеспечивающего высокое качество бензинов, но и полимеров, ухудшающих качество.Closest to the invention is a method for producing alkylbenzene in a pipe reactor by mixing sulfuric acid with isobutane, pre-cooled to minus 2 ^o C, then mixing the resulting emulsion in several stages with olefins chilled to a temperature not higher than minus 2 ^o C, and mixing at each stage carried out in a vortex nozzle [2] The disadvantage of this method is also the low quality of alkylbenzene, which is explained by the low ratio of isobutane: olefins in the reaction zone and the inability to provide olefins are in contact with isobutane, since olefins are introduced at each degree at only one point into the vortex nozzle and in the presence of sulfuric acid react very quickly to form not only isooctane, the target product that provides high quality gasolines, but also polymers that degrade quality.

Целью изобретения является повышение качества алкилбензина и снижение расхода серной кислоты. The aim of the invention is to improve the quality of alkylbenzene and reduce the consumption of sulfuric acid.

Поставленная цель достигается в трубном реакторе путем смешения серной кислоты с изобутаном, предварительно охлажденными до температуры не выше минус 2^oС, смешением полученной эмульсии с олефинами в несколько ступеней с охлаждением до температуры не выше минус 2^oС, причем смешение осуществляется в инжекторном смесителе с коэффициентом инжекции 3,3 5,2 и процесс проводят при объемном соотношении изобутан: олефины 3000-5000 1, а отделение серной кислоты от реакционной массы проводят в гидроциклоне.The goal is achieved in a pipe reactor by mixing sulfuric acid with isobutane, pre-cooled to a temperature of not higher than minus 2 ^o C, by mixing the emulsion with olefins in several stages with cooling to a temperature of not higher than minus 2 ^o C, and mixing is carried out in an injection mixer with the injection coefficient of 3.3 5.2 and the process is carried out with a volume ratio of isobutane: olefins 3000-5000 1, and the separation of sulfuric acid from the reaction mass is carried out in a hydrocyclone.

Отличительным признаком способа является то, что смешение изобутана с серной кислотой осуществляют в инжекторном смесителе с коэффициентом инжекции 3,3 5,2; контактирование приготовленной эмульсии с олефинами осуществляют при объемном соотношении изобутана к олефинам 3000-5000 1 и отделение продуктов реакции от серной кислоты осуществляют гидроциклоном. A distinctive feature of the method is that the mixture of isobutane with sulfuric acid is carried out in an injection mixer with an injection coefficient of 3.3 5.2; the prepared emulsion is contacted with olefins at a volume ratio of isobutane to olefins of 3000-5000 1 and the reaction products are separated from sulfuric acid by a hydrocyclone.

Предлагаемый способ удовлетворяет критерию "существенные отличия", так как в патентной и научно-технической литературе неизвестно использование подобных признаков. The proposed method satisfies the criterion of "significant differences", since the use of such features is not known in the patent and scientific literature.

Указанное отличие позволяет повысить качество алкилбензина, увеличить его октановое число на 1,5 2,1 пункта, снизить в 5 раз содержание эфиров, уменьшить удельный расход серной кислоты. This difference makes it possible to improve the quality of alkylbenzene, increase its octane number by 1.5 2.1 points, reduce the content of ethers by 5 times, and reduce the specific consumption of sulfuric acid.

Способ осуществляется следующим образом: в реактор, представляющий собой последовательно соединенные три смесителя (каждый из смесителей имеет устройство ввода олефинового сырья, винтообразно распределяющее сырье по всей трубе, для высокого соотношения изобутана к олефинам перфорированная труба для ввода олефинов, инжекторное сопло и циркуляционная труба), подают охлажденные до температуры ниже минус 2^oС изобутан, кислоту и олефины, осуществляют смешение кислоты с изобутаном в инжекторном смесителе с коэффициентом инжекции 3,3 5,2; вводят олефины по перфорированной трубе равномерно по всему объему реактора в тщательно подготовленную смесь изобутана с кислотой, проводят реакцию за один проход через зону реакции с поглощением тепла этими продуктами до температуры 2 8^oC и последующим быстрым разделением в гидроциклоне на кислоту и продукты реакции. Продукты реакции направляют далее в колонну для фракционирования и выделения алкилата.The method is as follows: in a reactor consisting of three mixers connected in series (each of the mixers has an olefin feed input device that distributes the feed material screw-like throughout the pipe, for a high ratio of isobutane to olefins, a perforated olefin feed pipe, an injection nozzle and a circulation pipe), serves isobutane, acid and olefins cooled to a temperature below minus 2 ^{° C.} , acid and isobutane are mixed in an injection mixer with an injection coefficient of 3.3 5.2; olefins are introduced through a perforated pipe uniformly throughout the reactor volume into a carefully prepared mixture of isobutane with acid, the reaction is carried out in one pass through the reaction zone with heat absorption by these products to a temperature of 2-8 ^° C and subsequent rapid separation in the hydrocyclone into acid and reaction products. The reaction products are then sent to a column for fractionation and separation of alkylate.

В отличие от прототипа в инжекторном смесителе происходит циркуляция эмульсии и расход ее внутри циркуляционной трубы определяется из условия С_ц= C_в•K, где C_ц и С_в расход циркуляционной и подаваемой на вход смесителя эмульсии соответственно, K коэффициент инжекции. Таким образом, соотношение изобутан: олефины прямо пропорциональны коэффициенту инжекции. Поэтому использование инжекторного смесителя приводит к повышению качества алкилбензина по сравнению с использованием прямоточного реактора с вихревой форсункой прототипом. Повышение значения коэффициента инжекции увеличивает внутриреакторную циркуляцию и значение соотношения изобутан: олефины. Однако с увеличением значения коэффициента инжекции снижается и турбулентность потока эмульсии в зоне реакции внутри циркуляционной трубы. Объясняется это следующим. Для правильно сконструированного смесителя K=D/d, где D диаметр циркуляционной трубы, d - диаметр сопла основной параметр смесителя, с выбора значения которого начинают создание смесителя. Следовательно, расход циркулирующей эмульсии и соотношение изобутан: олефины прямо пропорциональны значению коэффициента инжекции. Однако с ростом потока снижается турбулентность и ухудшаются условия осуществления реакции. Поэтому зависимость октанового числа алкилбензина от значения коэффициента инжекции имеет экстремальный характер.Unlike the prototype, the emulsion is circulated in the injection mixer and its flow rate inside the circulation pipe is determined from the condition C _c = C _in • K, where C _c and C are _the flow rate of the emulsion circulated and supplied to the mixer input, respectively, K is the injection coefficient. Thus, the ratio of isobutane: olefins is directly proportional to the injection coefficient. Therefore, the use of an injection mixer leads to an increase in the quality of alkylbenzene compared to the use of a direct-flow reactor with a prototype vortex nozzle. An increase in the injection coefficient increases the internal reactor circulation and the value of the ratio of isobutane: olefins. However, with an increase in the injection coefficient, the turbulence of the emulsion flow in the reaction zone inside the circulation pipe also decreases. This is explained as follows. For a correctly designed mixer, K = D / d, where D is the diameter of the circulation pipe, d is the nozzle diameter, and the main parameter of the mixer, with the choice of the value of which the creation of the mixer begins. Therefore, the flow rate of the circulating emulsion and the ratio of isobutane: olefins are directly proportional to the value of the injection coefficient. However, with increasing flow, turbulence decreases and the reaction conditions deteriorate. Therefore, the dependence of the octane number of alkylbenzene on the value of the injection coefficient is extreme.

Изобутан по предлагаемому способу, смешиваясь с серной кислотой, особенно эффективно в инжекторном сопле, поступает в циркуляционную трубу, где перемешивается с олефинами последовательно в каждом из трех смесителей. После этого в гигроциклоне происходит отделение серной кислоты от продуктов реакции и далее в сепараторах газы отделяются от жидкости, причем продукты реакции направляют далее в колонну для фракционирования, а кислота возвращается на смешение с изобутаном. В сепараторах происходит охлаждение серной кислоты, продуктов реакции до минус 2^oC.Isobutane according to the proposed method, mixing with sulfuric acid, is especially effective in the injection nozzle, enters the circulation pipe, where it is mixed with olefins in series in each of the three mixers. After that, in the hydrocyclone, sulfuric acid is separated from the reaction products and then in the separators the gases are separated from the liquid, and the reaction products are then sent to the fractionation column, and the acid is returned to mixing with isobutane. In the separators there is a cooling of sulfuric acid, reaction products to minus 2 ^o C.

Пример 1. Испытания проведены на промышленной установке сернокислотного алкилирования Ново-Ярославского НПЗ. Производительность реактора по олефинам составляла 3,5 т/ч. Выделяемое тепло реакции 1,8 млн.ккал/ч, снималось вводом охлажденных до -3^oC изобутана, олефинов, кислоты, а также рециркуляцией 100 м³/ч продуктов алкирования, причем охлажденной серной кислотой снималось до 50% тепла. Контакт смеси кислоты и изобутиана с олефинами осуществлялся равномерно по всему объему реактора, благодаря подаче олефинов сверху каждого смесителя через винтообразную трубу, в которой равномерно проделаны отверстия, что позволяет иметь высокое соотношение изобутана к олефинам. Конструкцию инжекторного сопла изменяли таким образом, чтобы коэффициент инжекции варьировался от 2,0 до 6,0. Это изменение сопровождалось увеличением соотношения изобутана к олефинам от 2000 до 5500, что приводит к снижению удельного расхода серной кислоты. Данные по работе установки и свойствам алкилата приведены в таблице. В этой же таблице приведены данные по работе в условиях прототипа, 2. Как следует из из данных таблицы наилучшие результаты получены по качеству бензина и удельному расходу кислоты при коэффициенте инжекции 3,3 5,2 и при соотношении изобутана к олефинам, равном 3000 5000. При этом октановое число повышается на 1,5 2,1 пункта, содержание эфиров снижается в 5 раз по сравнению с прототипом, удельный расход кислоты уменьшается на 25%Example 1. The tests were carried out on an industrial installation of sulfuric acid alkylation of the Novo-Yaroslavl refinery. The reactor productivity for olefins was 3.5 t / h. The reaction heat generated was 1.8 million kcal / h, which was removed by introducing isobutane, olefins, acid cooled to -3 ^° C, and also by recirculating 100 m ³ / h of the alkylation products, and up to 50% of heat was removed by cooled sulfuric acid. The contact of the mixture of acid and isobutian with olefins was carried out uniformly throughout the reactor volume, due to the supply of olefins from the top of each mixer through a helical pipe in which holes were made uniformly, which allows a high ratio of isobutane to olefins. The design of the injection nozzle was changed so that the injection coefficient varied from 2.0 to 6.0. This change was accompanied by an increase in the ratio of isobutane to olefins from 2000 to 5500, which leads to a decrease in the specific consumption of sulfuric acid. Data on the operation of the installation and the properties of the alkylate are given in the table. The same table shows the data on working under the conditions of the prototype, 2. As follows from the table, the best results are obtained on the quality of gasoline and the specific consumption of acid with an injection coefficient of 3.3 5.2 and with a ratio of isobutane to olefins equal to 3000 5000. In this case, the octane number is increased by 1.5 to 2.1 points, the content of esters is reduced by 5 times compared with the prototype, the specific acid consumption is reduced by 25%

Claims

The method of producing alkylbenzene in a tubular reactor by mixing sulfuric acid with isobutane, pre-cooled to a temperature of not higher than -2 ^o C, mixing the emulsion obtained in several stages with olefins with their cooling to a temperature of not higher than -2 ^o C, separation from the resulting reaction mass sulfuric acid and its return to the cycle, characterized in that the mixture of sulfuric acid with isobutane and the mixture of the emulsion obtained with olefins is carried out in an injection mixer with an injection coefficient of 3.3 - 5.2 and the process is carried out at a volume the ratio of isobutane olefin 3000 5000 1, and the separation of sulfuric acid from the reaction mass is carried out in a hydrocyclone.