專利名稱：離子液體催化烴轉(zhuǎn)化工藝的啟動程序的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及離子液體催化烴轉(zhuǎn)化工藝的啟動程序。
背景技術(shù)：
金屬鹵化物離子液體催化劑在易于將液體催化劑在反應(yīng)器中與反應(yīng)物混合、并易于在沉降器中與烴產(chǎn)物分離的許多煉廠工藝應(yīng)用中受到人們關(guān)注。離子液體催化劑可以用于一系列烴轉(zhuǎn)化工藝，例如鏈烷烴烷基化、鏈烷烴異構(gòu)化、烯烴異構(gòu)化、烯烴二聚、烯烴低聚、烯烴聚合和芳族烷基化。離子液體催化烴轉(zhuǎn)化工藝的實(shí)例是用烯烴將異鏈烷烴烷基化以制備具有高辛烷值的汽油餾分(參見例如Timken等的美國專利No. 7，432，408)。相反地，用烯烴將異鏈烷烴 烷基化的廣泛使用的常規(guī)工藝是通過硫酸或氫氟酸進(jìn)行催化。除使用大量的H2SO4或HF所涉及的環(huán)境、健康和安全顧慮外，離子液體催化烷基化與常規(guī)烷基化相比提供了許多優(yōu)點(diǎn)，包括在設(shè)備上更低的資金支出，更低的操作費(fèi)用，更低的催化劑藏量體積，更低的催化劑補(bǔ)充速率，可用進(jìn)料的擴(kuò)展，和更高的汽油收率。例如由美國專利No. 7，432，408所公開，作為與離子液體一起存在的助催化劑的HCl提供了提高的催化活性水平。典型地，將無水HCl或有機(jī)氯化物隨反應(yīng)器進(jìn)料一起加入到反應(yīng)中以達(dá)到所期望的活性和選擇性(參見例如Elomari的美國專利No. 7，495，144，和Harris的美國專利No. 7，531，707)。在有機(jī)氯化物作為助催化劑的情形中，可以在反應(yīng)器中原位形成HCl。然而，HCl在設(shè)備的下游產(chǎn)物分離段中的存在可能腐蝕蒸餾塔和其它設(shè)備，特別是如果存在任何水時。因此重要的是在離子液體催化烴轉(zhuǎn)化工藝期間避免水的引入。需要離子液體催化烴轉(zhuǎn)化工藝(包括用于烷基化物汽油制造的烷基化工藝)的系統(tǒng)性啟動程序，該系統(tǒng)性啟動程序不僅使工藝性能和效率最優(yōu)化，而且還提高設(shè)備可靠性并且延長設(shè)備有效壽命。發(fā)明概述本發(fā)明提供了極大地改善離子液體催化烴轉(zhuǎn)化工藝的性能的啟動程序。在一個實(shí)施方案中，本發(fā)明的啟動程序還很大地降低設(shè)備的維護(hù)費(fèi)用和延長所述系統(tǒng)中用于實(shí)施這類離子液體催化烴轉(zhuǎn)化工藝的設(shè)備的壽命。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了操作離子液體催化烴轉(zhuǎn)化系統(tǒng)的方法，該方法包括把空氣和游離水從所述系統(tǒng)的至少一部分中吹掃出去；將至少一種反應(yīng)物引入到所述系統(tǒng)的至少一部分中；經(jīng)由至少一個進(jìn)料干燥器單元，將所述至少一種反應(yīng)物再循環(huán)通過所述系統(tǒng)的至少一部分直到從所述系統(tǒng)的至少一部分離開的所述至少一種反應(yīng)物具有處于或低于閾值的水含量；以及在再所述循環(huán)步驟之后，將離子液體催化劑引入到所述系統(tǒng)的反應(yīng)器中。在一個實(shí)施方案中，本發(fā)明同樣提供了操作離子液體催化烴轉(zhuǎn)化系統(tǒng)的方法，該方法包括把空氣和游離水從所述系統(tǒng)中吹掃出去，其中所述系統(tǒng)包含反應(yīng)器、與該反應(yīng)器流體連通的蒸餾單元、和與該反應(yīng)器流體連通的催化劑再生單元；將至少一種反應(yīng)物引入到所述系統(tǒng)中；經(jīng)由至少一個進(jìn)料干燥器單元，將所述至少一種反應(yīng)物再循環(huán)通過所述系統(tǒng)直到離開所述系統(tǒng)的所述至少一種反應(yīng)物具有處于或低于閾值的水含量；在水含量達(dá)到閾值之后，將催化劑促進(jìn)劑引入到所述反應(yīng)器中；以及在引入所述催化劑促進(jìn)劑之后，將離子液體催化劑引入到所述反應(yīng)器中。在另一個實(shí)施方案中，本發(fā)明提供了操作離子液體催化烴轉(zhuǎn)化系統(tǒng)的方法，該方法包括把空氣和游離水從所述系統(tǒng)中吹掃出去，其中所述系統(tǒng)包含反應(yīng)器、與該反應(yīng)器流體連通的蒸餾單元、和與該反應(yīng)器流體連通的催化劑再生單元；經(jīng)由進(jìn)料干燥器單元，將干燥的進(jìn)料再循環(huán)通過所述系統(tǒng)，直到所述進(jìn)料的殘留水含量處于或低于閾值；在水含量達(dá)到閾值之后，將至少一種反應(yīng)物引入到所述反應(yīng)器中；以及在引入反應(yīng)物的步驟開始之后，將催化劑促進(jìn)劑引入到所述反應(yīng)器中。在引入催化劑促進(jìn)劑的步驟開始之后，該方法還包括將離子液體催化劑引入到所述反應(yīng)器中；在該反應(yīng)器中使所述至少一種反應(yīng)物與所述離子液體催化劑接觸以形成至少一種烴產(chǎn)物；將所述離子液體催化劑與含有所述至少一種烴產(chǎn)物的烴相分離；將所述烴相的至少一部分給進(jìn)到蒸餾單元；調(diào)節(jié)該蒸餾單元的蒸餾條件以在穩(wěn)態(tài)蒸餾條件下提供所述至少一種烴產(chǎn)物；以及調(diào)節(jié)催化劑再生單元以提供該反應(yīng)器的穩(wěn)態(tài)催化活性。 附圖簡要描述圖I是表示根據(jù)本發(fā)明一個實(shí)施方案的離子液體催化烴轉(zhuǎn)化工藝的方案的框圖；圖2是表示根據(jù)本發(fā)明一個實(shí)施方案的離子液體催化烴轉(zhuǎn)化工藝的方案的框圖；圖3是表示根據(jù)本發(fā)明一個實(shí)施方案的離子液體催化烷基化工藝的方案的框圖；圖4A示意性地表示根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施方案為離子液體催化烴轉(zhuǎn)化工藝所作系統(tǒng)準(zhǔn)備的方法中涉及的步驟；圖4B示意性地表示涉及根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施方案操作離子液體催化烴轉(zhuǎn)化系統(tǒng)的方法的步驟；以及圖5示意性地表示涉及根據(jù)本發(fā)明的另一個實(shí)施方案操作離子液體催化烴轉(zhuǎn)化系統(tǒng)的方法的步驟。詳述離子液體催化劑用于一系列烴轉(zhuǎn)化過程，例如鏈烷烴烷基化、鏈烷烴異構(gòu)化、烯烴異構(gòu)化、烯烴二聚、烯烴低聚、烯烴聚合和芳烴烷基化。本申請人現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)使用合適的啟動程序可極大地改善離子液體催化烴轉(zhuǎn)化工藝的性能并且還可延長用于實(shí)施這類工藝的設(shè)備的壽命。離子液體催化烴轉(zhuǎn)化的啟動程序根據(jù)本發(fā)明的一方面，離子液體催化烴轉(zhuǎn)化系統(tǒng)的啟動程序可以按如下實(shí)施I)用干燥惰性氣體吹掃所述系統(tǒng)；2)活化用于進(jìn)料的干燥劑(dryerant);以及3)用干燥進(jìn)料將所述系統(tǒng)吹掃至殘留水的閾值水平。在一個實(shí)施方案中，項(xiàng)I)可以包括用干燥氮?dú)獯祾咚鱿到y(tǒng)以除去任何截留(trapped)的空氣和游離水。在另一個實(shí)施方案中，項(xiàng)I)可以包括用干燥烴氣體吹掃所述系統(tǒng)。在僅作為實(shí)例的一個實(shí)施方案中，項(xiàng)I)中的吹掃氣體是干燥異鏈烷烴，項(xiàng)3)中的進(jìn)料是相同的異鏈烷烴，可以將項(xiàng)I)和3)合并成單個步驟。在另一個實(shí)施方案中，可以在項(xiàng)I)之后實(shí)施項(xiàng)3)，例如，可以在項(xiàng)I)中首先用干燥氮?dú)獯祾咚鱿到y(tǒng)，然后可以在項(xiàng)3)中用干燥異丁烷吹掃所述系統(tǒng)。在一個實(shí)施方案中，項(xiàng)2)可以包括在提高的溫度下使干燥氮?dú)獯┻^干燥劑例如分子篩并持續(xù)長時間段(例如高達(dá)若干小時)。在一個實(shí)施方案中，根據(jù)項(xiàng)3)的閾值殘留水含量可以通常為小于約lOppm。在用干燥進(jìn)料吹掃至殘留水的閾值水平之后，可以實(shí)施如下4)將反應(yīng)物引入到所述系統(tǒng)中；5)引入催化劑促進(jìn)劑或助催化劑；6)引入離子液體催化劑；7)打通(line-out of)蒸餾段的流程以提供穩(wěn)態(tài)產(chǎn)物純化；·8)生成產(chǎn)物；以及9)打通催化劑再生單元和/或催化劑排出裝置的流程以維持穩(wěn)態(tài)催化活性和烴轉(zhuǎn)化工藝性能。在一個實(shí)施方案中,根據(jù)項(xiàng)4)引入的反應(yīng)物可以包含異鏈燒烴例如C4-C6異鏈燒烴，或烯烴例如C2-C6烯烴，或異鏈烷烴和烯烴二者。在一個實(shí)施方案中，催化劑促進(jìn)劑可以包含HCl或有機(jī)鹵化物。這樣的促進(jìn)劑在本文也可以稱作助催化劑。根據(jù)本發(fā)明的一方面，可以將上文所述程序應(yīng)用于例如經(jīng)歷初始啟動的離子液體催化烴轉(zhuǎn)化系統(tǒng)，或應(yīng)用于退出服務(wù)一段時間并且完全空置(empty)和清洗的系統(tǒng)。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，僅僅系統(tǒng)的一部分進(jìn)行先前操作和隨后關(guān)停用于保養(yǎng)或維護(hù)的系統(tǒng)，可以經(jīng)歷較簡單的啟動程序。例如，根據(jù)保養(yǎng)操作所涉及的系統(tǒng)特定部分，可以省略本文所述的一些步驟，例如參考實(shí)施例2。離子液體催化烷基化的啟動程序根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施方案，離子液體催化烴烷基化工藝的啟動方法可以包括如下i.用惰性氣體吹掃離子液體催化烷基化系統(tǒng)以除去任何截留的空氣和游離水；ii.活化用于進(jìn)料的干燥劑；以及iii.用干燥進(jìn)料將所述系統(tǒng)吹掃至殘留水的閾值水平。在一個實(shí)施方案中，項(xiàng)i.和iii.可以基本上按上文就項(xiàng)1)-3)所述進(jìn)行實(shí)施。項(xiàng)iii)的殘留水的閾值水平可以為通常小于約lOppm。在用干燥進(jìn)料吹掃至殘留水的閾值水平之后，可以實(shí)施如下iv.將異鏈烷烴反應(yīng)物引入到所述系統(tǒng)中；V.引入HCl或有機(jī)鹵化物催化劑促進(jìn)劑；vi.引入離子液體催化劑；vii.引入烯烴進(jìn)料；viii.打通蒸餾段的流程以提供烷基化物產(chǎn)物的穩(wěn)態(tài)純化；ix.生成烷基化物產(chǎn)物；以及X.打通再生段和/或催化劑排出裝置的流程以維持穩(wěn)態(tài)催化活性和烷基化工藝性能。在一個實(shí)施方案中，項(xiàng)iv.至x.可以按給定的次序?qū)嵤?。在其它?shí)施方案中，項(xiàng)iv.至x.可以按不同的次序?qū)嵤┗蛘咄瑫r實(shí)施。
烴轉(zhuǎn)化系統(tǒng)參考

圖1，根據(jù)本發(fā)明一個實(shí)施方案的離子液體催化烴轉(zhuǎn)化系統(tǒng)100可以包括反應(yīng)器110、分離單元120、再生單元130和蒸餾單元140。反應(yīng)器110可以與分離單元120流體連通。分離單元120可以與催化劑再生單元130以及與蒸餾單元140流體連通。催化劑再生單元130可以與反應(yīng)器110流體連通用以將再生的催化劑給進(jìn)到反應(yīng)器110。離子液體催化烴轉(zhuǎn)化系統(tǒng)100可以與干燥系統(tǒng)200流體連通。在一個實(shí)施方案中，干燥系統(tǒng)200可以包括多個進(jìn)料干燥器單元，在圖I中由第一個進(jìn)料干燥器單元220a和第N個進(jìn)料干燥器單元220η表示。進(jìn)料干燥器單元的數(shù)目可以例如根據(jù)去往轉(zhuǎn)化系統(tǒng)100的進(jìn)料數(shù)目而改變。去往轉(zhuǎn)化系統(tǒng)100的進(jìn)料數(shù)目進(jìn)而可以取決于待使用轉(zhuǎn)化系統(tǒng)100實(shí)施的具體烴轉(zhuǎn)化工藝。在一個實(shí)施方案中，去往轉(zhuǎn)化系統(tǒng)100的進(jìn)料數(shù)目通?？梢詾榧s一(I)至四(4)，典型地約二(2)至三(3)。在一個實(shí)施方案中，轉(zhuǎn)化系統(tǒng)100的進(jìn)料可以包括至 少一種反應(yīng)物和至少一種催化劑。在一個實(shí)施方案中，可以使用每個干燥器單元有效地將流體干燥至水含量不大于約IOppm,在子實(shí)施方案中，不大于約5ppm,和在另一個子實(shí)施方案中，不大于約lppm。待通過干燥系統(tǒng)200的干燥器單元干燥的流體可以包含氣體例如吹掃氣體，或者液體例如助催化劑或反應(yīng)物進(jìn)料。作為非限制性實(shí)例，所述吹掃氣體可以包含干燥氮?dú)饣蚋稍锂惗⊥?。根?jù)本發(fā)明的一方面，可以使干燥吹掃氣體穿過轉(zhuǎn)化系統(tǒng)100以從其全部或至少一部分除去空氣和游離水。在一個實(shí)施方案中，可以使干燥吹掃氣體一次穿過轉(zhuǎn)化系統(tǒng)100。在如圖I中所示的另一個實(shí)施方案中，干燥系統(tǒng)200可以包括吹掃干燥器單元210，可以使吹掃氣體經(jīng)由吹掃干燥器單元210再循環(huán)通過轉(zhuǎn)化系統(tǒng)100。僅作為實(shí)例，可以使用吹掃干燥器單元210將吹掃氣體有效地干燥至約IOppm或更小的水含量。根據(jù)涉及轉(zhuǎn)化系統(tǒng)100的完全或初始啟動的本發(fā)明的一個實(shí)施方案，可以用吹掃氣體吹掃整個系統(tǒng)100。在例如涉及再啟動先前操作過的轉(zhuǎn)化系統(tǒng)100的程序的另一個實(shí)施方案中，可以用干燥吹掃氣體吹掃系統(tǒng)100的僅一部分。再啟動程序中所涉及的轉(zhuǎn)化系統(tǒng)100的多個部分可以包括反應(yīng)器110、分離單元120、再生單元130、蒸餾單元140、或它們的任意組合。在一個實(shí)施方案中，可以使用進(jìn)料干燥器單元220a_220n將一種或多種進(jìn)料有效地干燥至不大于約lOppm、不大于約5ppm、或不大于約Ippm的水含量。每個進(jìn)料干燥器單元220a-220n可以包含一個或多個容器。去往系統(tǒng)100的進(jìn)料可以包括反應(yīng)物和催化劑促進(jìn)劑?？梢允褂脤Ｓ玫母稍锲鲉卧獊砀稍锩糠N進(jìn)料。例如，可以分別使用第一、第二和第三進(jìn)料干燥器單元干燥第一反應(yīng)物、第二反應(yīng)物和催化劑促進(jìn)劑。多個干燥器單元的每個容器可以含有干燥劑，例如分子篩或其它吸附劑。每個容器中的干燥劑可以在提高的溫度下使用經(jīng)過所述容器的干燥氮?dú)饬鱽砘罨?。圖2是表示根據(jù)本發(fā)明一個實(shí)施方案的離子液體催化烴轉(zhuǎn)化工藝的方案的框圖。在離子液體催化烴轉(zhuǎn)化過程期間，可以例如基本上如參考前文圖I所述將干燥進(jìn)料引入到反應(yīng)器110中。干燥進(jìn)料可以包括一種或多種反應(yīng)物，可以將其通過一個或多個反應(yīng)器入口端(未示出)引入到反應(yīng)器110中?？梢酝ㄟ^單獨(dú)的入口端將離子液體催化劑引入到反應(yīng)器110中?？梢詣×业財嚢璺磻?yīng)器110以促進(jìn)反應(yīng)物和離子液體催化劑之間的接觸?？梢哉{(diào)節(jié)反應(yīng)器條件以使本發(fā)明的特定烴轉(zhuǎn)化工藝的工藝性能最優(yōu)化。在本發(fā)明的烴轉(zhuǎn)化過程期間，反應(yīng)器110可以含有包含離子液體催化劑和烴相的混合物。烴相可以包含一種或多種烴產(chǎn)物?？梢酝ㄟ^例如包含沉降器的分離單元120將離子液體催化劑與烴相分離；以及可以讓烴相和離子液體催化劑相在重力作用下沉降。可以將大部分(the bulk of)的較重離子液體催化劑相再循環(huán)到反應(yīng)器110。隨著轉(zhuǎn)化系統(tǒng)100的持續(xù)運(yùn)行，離子液體催化劑可能趨于變得部分失活或廢掉。例如共同轉(zhuǎn)讓的美國專利No. 7，674，739 (通過引用將其公開內(nèi)容以其全文并入本文)中所公開，催化劑失活與離子液體相中混合聚合物的形成有關(guān)。為了維持催化活性，可以將部分離子液體催化劑相給進(jìn)到再生單元130用于催化劑再生。然后，可以將再生的離子液體催化劑再循環(huán)到反應(yīng)器110。作為實(shí)例，離子液體催化劑的再生方法公開于美國專利No. 7，674，739 (通過引用并入本文)中?？梢詫碜苑蛛x單元120的烴相給進(jìn)到蒸餾單元140。蒸餾單元140可以表示為或包含多個蒸餾塔。在一個實(shí)施方案中，蒸餾單元140可以包含一(I)、二(2)、三(3)、四
(4)或更多個蒸餾塔。根據(jù)本發(fā)明的一方面，可以例如就溫度和壓力來調(diào)節(jié)蒸餾單元140以 在穩(wěn)態(tài)蒸餾條件下由烴相提供一種或多種烴產(chǎn)物。蒸餾單元140還可以分離出來自反應(yīng)器110的未反應(yīng)進(jìn)料和/或副產(chǎn)物。例如，可以通過蒸餾單元140分離出一種或多種反應(yīng)物并將其再循環(huán)到反應(yīng)器110。在一個實(shí)施方案中，還可以通過蒸餾單元140分離出氯化氫并將其再循環(huán)到反應(yīng)器110。在合適時，可以進(jìn)一步處理來自蒸餾單元140的烴產(chǎn)物以從最終產(chǎn)物除去任何痕量雜質(zhì)。作為非限制性實(shí)例，如下文所述，本發(fā)明的烴轉(zhuǎn)化工藝可以包含烷基化工藝，并且得自蒸餾單元的產(chǎn)物可以包含烷基化物汽油或烷基化物蒸餾物。圖3是表示根據(jù)本發(fā)明另一個實(shí)施方案的離子液體催化烷基化工藝的方案的框圖?？梢允褂脽N轉(zhuǎn)化系統(tǒng)實(shí)施根據(jù)圖3方案的烷基化工藝，所述烴轉(zhuǎn)化系統(tǒng)包含基本上如參考圖I所述的反應(yīng)器110、分離單元120、再生單元130和蒸餾單元140?？梢酝ㄟ^干燥系統(tǒng)200將干燥進(jìn)料引入到反應(yīng)器110中。干燥系統(tǒng)200可以包含基本上如參考圖I所述的多個進(jìn)料干燥器單元220a-220n。進(jìn)料可以包括催化劑促進(jìn)劑，例如無水HCl或烷基鹵。在一個實(shí)施方案中，催化劑促進(jìn)劑可以包含C2-C6烷基氯。在子實(shí)施方案中，催化劑促進(jìn)劑可以包含正丁基氯或叔丁基氯。在一個實(shí)施方案中，烷基化工藝可以包括異鏈烷烴-烯烴烷基化反應(yīng)。在一個實(shí)施方案中，反應(yīng)物可以包括C4-Cltl異鏈烷烴和C2-Cltl烯烴。在子實(shí)施方案中，如在圖3中所例示，異鏈烷烴反應(yīng)物可以包含異丁烷。應(yīng)當(dāng)理解的是，圖3的方案并不限于異丁烷進(jìn)料。還參考圖3，可以基本上如參考圖2所述，將新鮮離子液體催化劑引入到反應(yīng)器110中?？梢酝ㄟ^監(jiān)測催化活性，以及通過根據(jù)所監(jiān)測的催化活性調(diào)節(jié)工藝參數(shù)例如催化劑再生程度、催化劑排出量、引入的新鮮離子液體的量和它們的組合將反應(yīng)器110的催化活性維持在穩(wěn)態(tài)條件下?？梢酝ㄟ^監(jiān)測離子液體催化劑相中混合聚合物濃度來估量(gauge)催化活性。在一個實(shí)施方案中，可以通過例如就未反應(yīng)烯烴的存在、沸點(diǎn)分布和辛烷值對烷基化物產(chǎn)物進(jìn)行分析來監(jiān)測催化活性(參見例如美國專利No. 7，432，408，通過引用將其并入本文)。可以例如基本上如參考圖2所述將來自分離單元120的烴相給進(jìn)到蒸餾單元140。在一個實(shí)施方案中，烷基化物產(chǎn)物可以包含C5+烷基化物，和在子實(shí)施方案中主要包含C5-C16烷基化物。作為非限制性實(shí)例，使用異丁烷作為異鏈烷烴-烯烴烷基化反應(yīng)中的異鏈烷烴進(jìn)料時，來自蒸餾單元140的餾分可以包括HC1、異丁烷、丙烷、正丁烷和烷基化物產(chǎn)物?？梢詫碜哉麴s單元140的HCl再循環(huán)到反應(yīng)器110，從而降低HCl或有機(jī)氯化物促進(jìn)劑的補(bǔ)充速率。還可以將未反應(yīng)的異丁烷從蒸餾單元140再循環(huán)到反應(yīng)器110，從而進(jìn)一步提高工藝效率。此外，包括蒸餾單元140的該轉(zhuǎn)化系統(tǒng)的無水操作允許異丁烷料流直接地，即在沒有進(jìn)一步干燥的情況下，再循環(huán)到反應(yīng)器110。此外，轉(zhuǎn)化系統(tǒng)100的無水操作還可允許使用相對低成本的材料例如碳鋼構(gòu)造蒸餾單元140的多個部件。
離子液體催化烴轉(zhuǎn)化的系統(tǒng)準(zhǔn)備圖4A示意性地表示了根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施方案為離子液體催化烴轉(zhuǎn)化工藝所作系統(tǒng)準(zhǔn)備的方法300中涉及的步驟。方法300的步驟302可以涉及從離子液體催化烴轉(zhuǎn)化系統(tǒng)的至少一個部分吹掃去任何空氣和/或游離水。所述烴轉(zhuǎn)化系統(tǒng)可以包括反應(yīng)器、分離單元、蒸餾單元和催化劑再生單元(參見例如圖I)。所述系統(tǒng)的至少一部分可以選自反應(yīng)器、分離單元、蒸餾單元和催化劑再生單元、或包括全部所述系統(tǒng)組成部分的它們的任意組合；即，在一個實(shí)施方案中，步驟302可以涉及從整個烴轉(zhuǎn)化系統(tǒng)除去空氣和/或游離水?？梢酝ㄟ^使干燥吹掃氣體穿過來吹掃所述烴轉(zhuǎn)化系統(tǒng)或其一部分。在一個實(shí)施方案中，吹掃氣體可以包含干燥氮?dú)?。在另一個實(shí)施方案中，吹掃氣體可以包含輕質(zhì)烴氣體，例如干燥異丁烷。步驟304可以涉及將至少一種反應(yīng)物引入到烴轉(zhuǎn)化系統(tǒng)或其一部分中。在一個實(shí)施方案中，至少一種反應(yīng)物可以包含第一反應(yīng)物和第二反應(yīng)物。在一個實(shí)施方案中，至少一種反應(yīng)物可以包含C4-Cltl異鏈烷烴和/或C2-Cltl烯烴。至少一種反應(yīng)物可以在其引入到系統(tǒng)中之前進(jìn)行徹底進(jìn)行干燥。作為非限制性實(shí)例，可以通過進(jìn)料干燥器單元將至少一種反應(yīng)物徹底干燥至約IOppm或更小的水含量。進(jìn)料干燥器單元可以包含含有合適的干燥劑或吸附劑的容器。在一個實(shí)施方案中，干燥劑可以包含分子篩。在子實(shí)施方案中，干燥劑可以包含13X或5A，或者4A或3A分子篩。干燥劑或分子篩可以在使用之前，例如通過在提高的溫度下使干燥氮?dú)獯┻^干燥劑或分子篩而進(jìn)行活化。作為非限制性實(shí)例，可以通過在通常約300-750° F，更典型地約350-700° F，和經(jīng)常約400-600° F的溫度下使干燥氮?dú)獯┻^干燥劑或分子篩并持續(xù)通常約2-48小時，典型地約12-36小時的時間段將干燥劑或分子篩活化。步驟306可以涉及將至少一種反應(yīng)物經(jīng)由至少一個進(jìn)料干燥器單元再循環(huán)通過系統(tǒng)或其一部分，由此從所述至少一種反應(yīng)物除去水；以及將至少一種反應(yīng)物從至少一個進(jìn)料干燥器單元返回到系統(tǒng)的至少一個部分。在一個實(shí)施方案中，可以將至少一種反應(yīng)物再循環(huán)通過所述系統(tǒng)的至少一部分直到從所述系統(tǒng)的至少一部分離開的至少一種反應(yīng)物具有處于或低于閾值的水含量。在一個實(shí)施方案中，所述閾值可以不大于約lOppm。在子實(shí)施方案中，所述閾值可以不大于約5ppm，和在其它子實(shí)施方案中不大于約lppm。循環(huán)反應(yīng)物的水分含量可以通過一個或多個在線水分分析儀進(jìn)行監(jiān)測。在子實(shí)施方案中，所述至少一種反應(yīng)物可以包含異丁烷。在離開所述系統(tǒng)的至少一種反應(yīng)物達(dá)到處于或低于閾值的水含量之后，所述系統(tǒng)則為催化劑促進(jìn)劑、離子液體催化劑和另外的反應(yīng)物中的一種或多種引入到烴轉(zhuǎn)化系統(tǒng)中(參見例如下文圖4B)準(zhǔn)備就緒。根據(jù)本發(fā)明的一方面，多個另外的步驟，例如選自方法400的步驟408至412，可以與步驟302至306結(jié)合實(shí)施。離子液體催化烴轉(zhuǎn)化系統(tǒng)的操作圖4B示意性地表示了根據(jù)本發(fā)明的另一個實(shí)施方案操作離子液體催化烴轉(zhuǎn)化系統(tǒng)的方法中涉及的步驟。所述系統(tǒng)可以用于一系列離子液體催化烴轉(zhuǎn)化工藝。作為非限制性實(shí)例，這類離子液體催化烴轉(zhuǎn)化工藝可以包括鏈烷烴烷基化、鏈烷烴異構(gòu)化、烯烴異構(gòu)化、烯烴二聚、烯烴低聚、烯烴聚合和芳族烷基化。烴轉(zhuǎn)化系統(tǒng)可以包括反應(yīng)器和蒸餾單元(參見例如圖I)。烴轉(zhuǎn)化系統(tǒng)可以與干燥系統(tǒng)流體連通用以接收來自該干燥系統(tǒng)的干燥進(jìn)料并將來自蒸餾單元的餾分再循環(huán)到該干燥系統(tǒng)(參見例如圖I)。蒸餾單元可以與反應(yīng)器流體連通用以將未反應(yīng)的進(jìn)料或其它蒸餾餾分(例如無水HCl)再循環(huán)到該反應(yīng)器。在一個實(shí)施方案中，所述系統(tǒng)還可以包括與反應(yīng)器和與催化劑再生單元流體連通的分離單元。
可以基本上如參考圖4A所述來實(shí)施方法400的步驟402至406。在根據(jù)步驟406達(dá)到反應(yīng)物水含量的閾值之后，步驟408可以涉及將至少一種反應(yīng)物直接再循環(huán)到反應(yīng)器。例如，步驟408可以涉及在沒有進(jìn)一步干燥所述至少一種反應(yīng)物料流的情況下，將所述至少一種反應(yīng)物從系統(tǒng)的下游部分給進(jìn)到反應(yīng)器中。作為非限制性實(shí)例，步驟408中再循環(huán)的至少一種反應(yīng)物可以包含異鏈烷烴或烯烴。在一個實(shí)施方案中，所述至少一種反應(yīng)物可以包含C4-Cltl異鏈烷烴或C2-Cltl烯烴。在子實(shí)施方案中，所述至少一種反應(yīng)物可以包含異丁烷。步驟410可以涉及將催化劑促進(jìn)劑引入到烴轉(zhuǎn)化系統(tǒng)中。在一個實(shí)施方案中，步驟410可以在步驟404開始之后和在步驟412開始之前實(shí)施。催化劑促進(jìn)劑可以包含無水HCl或烷基鹵。步驟412可以涉及將離子液體催化劑引入到反應(yīng)器中。離子液體催化劑可以包含氯鋁酸鹽離子液體，例如選自I- 丁基-4-甲基-吡啶鎗七氯二鋁酸鹽、N- 丁基吡啶鎗七氯二鋁酸鹽、I-丁基-3-甲基-咪唑鎗七氯二鋁酸鹽和I-H-吡啶鎗七氯二鋁酸鹽?；救缟衔乃觯梢员O(jiān)測和調(diào)節(jié)反應(yīng)器中離子液體催化劑的活性用以獲得穩(wěn)態(tài)催化活性。在步驟412之后，多個另外的步驟，例如選自方法500的步驟512至520，可以與步驟402至412結(jié)合實(shí)施以在有效、穩(wěn)態(tài)操作條件下提供至少一種烴產(chǎn)物。圖5示意性表示了根據(jù)本發(fā)明的另一個實(shí)施方案操作離子液體催化烴轉(zhuǎn)化系統(tǒng)的方法中涉及的步驟。方法500的步驟502可以涉及把空氣和游離水從所述系統(tǒng)中吹掃出去。所述系統(tǒng)可以包含反應(yīng)器、與該反應(yīng)器流體連通的蒸餾單元、和與該反應(yīng)器流體連通的催化劑再生單元。步驟504可以涉及將干燥進(jìn)料經(jīng)由進(jìn)料干燥器單元再循環(huán)通過所述系統(tǒng)，直到所述進(jìn)料的殘留水含量處于或低于閾值。在一個實(shí)施方案中，所述閾值通?？梢圆淮笥诩slOppm，典型地不大于約5ppm。在一個實(shí)施方案中，干燥進(jìn)料可以包含C4-Cltl異鏈烷烴。在根據(jù)步驟504使水含量達(dá)到閾值之后，步驟506可以涉及將至少一種反應(yīng)物引入到反應(yīng)器中。在一個實(shí)施方案中，所述反應(yīng)物可以包含異鏈烷烴或烯烴。在一個實(shí)施方案中，步驟506的反應(yīng)物可以包含步驟504的干燥進(jìn)料，使得步驟506可以是步驟504的繼續(xù)，或者可以與步驟504組合。在一個實(shí)施方案中，所述方法可以包括烷基化工藝，其中步驟506可以包括引入異鏈烷烴，然后步驟506還可以包括將烯烴引入到反應(yīng)器中。在一個實(shí)施方案中，可以在步驟508之前弓I入異鏈烷烴，并且可以在步驟508和510之后引入烯烴(參見例如實(shí)施例2)。步驟508可以涉及將催化劑促進(jìn)劑引入到反應(yīng)器中，其中步驟508可以在步驟506開始之后實(shí)施。在一個實(shí)施方案中，催化劑促進(jìn)劑可以包含無水HCl或烷基鹵。步驟510可以涉及將離子液體催化劑引入到反應(yīng)器中。在一個實(shí)施方案中，步驟510可以在步驟508開始之后實(shí)施。離子液體催化劑可以包含氯鋁酸鹽，例如N- 丁基吡啶鎗七氯二鋁酸鹽。步驟512可以涉及在反應(yīng)器中使至少一種反應(yīng)物與離子液體催化劑接觸以形成至少一種烴產(chǎn)物。步驟514可以涉及將離子液體催化劑與含有至少一種烴產(chǎn)物的烴相分離?？梢栽诜蛛x器中將密度較大的離子液體催化劑與烴相分離。然后，可以將離子液體催化劑的至少一部分返回到反應(yīng)器用以參與進(jìn)一步的烴轉(zhuǎn)化反應(yīng)。隨著持續(xù)使用，離子液體催化劑會遭受失活。因此，可以將離子液體催化劑的不定部分給進(jìn)到催化劑再生單元中，然后可以將再生的催化劑返回到反應(yīng)器。以這種方式，可以 使離子液體催化劑的催化活性維持在大約恒定水平。還可以通過排出部分不完全廢掉的催化劑和/或通過將新鮮催化劑加入到反應(yīng)器中將離子液體催化劑的催化活性和體積維持在大約恒定水平。通過調(diào)節(jié)離子液體催化劑的催化活性和體積，可以使烴轉(zhuǎn)化系統(tǒng)的反應(yīng)器段穩(wěn)定，因此使本發(fā)明的離子液體催化烴轉(zhuǎn)化工藝在穩(wěn)態(tài)條件下運(yùn)行。步驟516可以涉及將烴相的至少一部分給進(jìn)到蒸餾單元中。烴相可以包含至少一種烴產(chǎn)物。在一個實(shí)施方案中，烴產(chǎn)物可以包含通過異鏈烷烴與烯烴的反應(yīng)獲得的烷基化物產(chǎn)物。在子實(shí)施方案中，至少一種烴產(chǎn)物可以包含C5+烷基化物。步驟518可以涉及調(diào)節(jié)蒸餾單元的蒸餾條件以在穩(wěn)態(tài)蒸餾條件下提供至少一種烴產(chǎn)物。步驟520可以涉及調(diào)節(jié)催化劑再生單元以提供反應(yīng)器的穩(wěn)態(tài)催化活性。在一個實(shí)施方案中，步驟520可以涉及調(diào)節(jié)催化劑再生的強(qiáng)度(severity)和/或調(diào)節(jié)從系統(tǒng)排出的任何催化劑的量。通過在穩(wěn)態(tài)條件下操作整個系統(tǒng)，可以使本發(fā)明烴轉(zhuǎn)化過程的效率最大化，并同時可使系統(tǒng)的關(guān)停和維護(hù)最小化。原料在一個實(shí)施方案中，本發(fā)明的進(jìn)料可以包含石油煉廠、氣變油轉(zhuǎn)化廠、煤制油轉(zhuǎn)化廠中，或者石腦油裂解裝置或蠟裂解裝置中的各種料流，例如含有異鏈烷烴或烯烴的料流。含烯烴的料流的實(shí)例包括FCC廢氣、煉焦氣體、烯烴復(fù)分解單元廢氣、聚烯烴汽油單元廢氣、甲醇制烯烴單元廢氣、FCC輕石腦油、煉焦輕石腦油、費(fèi)-托單元凝析物和裂解石腦油。一些含烯烴的料流可以含有兩種或更多種選自乙烯、丙烯、丁烯、戊烯和一直到Cltl烯烴的烯烴?？梢酝ㄟ^一個或多個進(jìn)料干燥器單元將這類料流給進(jìn)到本發(fā)明烴轉(zhuǎn)化系統(tǒng)的反應(yīng)器中。含異鏈烷烴的料流的實(shí)例包括但不限于FCC石腦油、加氫裂解器石腦油、煉焦石腦油、費(fèi)-托單元凝析物和裂解石腦油。這類料流可以包含兩種或更多種異鏈烷烴的混合物。異丁烷可以例如得自加氫裂化單元或者可以購得。離子液體催化劑在一個實(shí)施方案中，根據(jù)本發(fā)明的工藝可以使用包含至少一種鹵化鋁和至少一種季銨鹵化物和/或至少一種鹵氫化胺(aminehalohydride)的催化組合物。離子液體催化劑可以是任何鹵鋁酸鹽離子液體催化劑，所述鹵鋁酸鹽離子液體催化劑包含分別具有通式A和B的烷基取代吡啶鎗鹵化物或烷基取代咪唑鎗鹵化物。
權(quán)利要求
1.操作離子液體催化烴轉(zhuǎn)化系統(tǒng)的方法，該方法包括 a)把空氣和游離水從所述系統(tǒng)的至少一部分中吹掃出去； b)將至少一種反應(yīng)物引入到所述系統(tǒng)的所述至少一部分中； c)經(jīng)由至少一個進(jìn)料干燥器單元，將所述至少一種反應(yīng)物再循環(huán)通過所述系統(tǒng)的所述至少一部分直到從所述系統(tǒng)的所述至少一部分離開的所述至少一種反應(yīng)物具有處于或低于閾值的水含量；以及 d)在步驟c)之后，將離子液體催化劑引入到所述系統(tǒng)的反應(yīng)器中。
2.權(quán)利要求I的方法，其中 所述系統(tǒng)包含與所述反應(yīng)器流體連通的分離單元，與所述分離單元流體連通的蒸餾單元，和與所述分離單元及反應(yīng)器流體連通的催化劑再生單元，以及 所述系統(tǒng)的所述至少一部分選自反應(yīng)器、分離單元、蒸餾單元、催化劑再生單元和它們的組合。
3.權(quán)利要求I的方法，其中步驟a)包括用干燥氮?dú)饣蚋稍锂惗⊥榇祾咚鱿到y(tǒng)的所述至少一部分。
4.權(quán)利要求I的方法，其中 步驟a)包括用干燥氮?dú)獯祾咚鱿到y(tǒng)的至少一部分， 所述至少一種反應(yīng)物包含異丁烷；以及 步驟b)包括用干燥異丁烷吹掃所述系統(tǒng)的至少一部分。
5.權(quán)利要求I的方法，其中步驟c)包括 e)通過所述至少一個進(jìn)料干燥器單元將所述至少一種反應(yīng)物從所述系統(tǒng)的所述至少一部分給進(jìn)，由此從所述至少一種反應(yīng)物除去水，以及 f)將所述至少一種反應(yīng)物從所述至少一個進(jìn)料干燥器單元返回到所述系統(tǒng)的所述至少一部分。
6.權(quán)利要求I的方法,其還包括 g)在步驟b)開始之后和在步驟d)開始之前，將催化劑促進(jìn)劑引入到所述反應(yīng)器中。
7.權(quán)利要求6的方法，其中所述催化劑促進(jìn)劑包含無水HCl或烷基鹵。
8.權(quán)利要求I的方法，其中 所述至少一種反應(yīng)物包含第一反應(yīng)物和第二反應(yīng)物， 所述至少一個進(jìn)料干燥器單元包含第一進(jìn)料干燥器單元和第二進(jìn)料干燥器單元，并且所述方法還包括 h)通過第一進(jìn)料干燥器單元干燥第一反應(yīng)物；以及 i)通過第二進(jìn)料干燥器單元干燥第二反應(yīng)物，其中第一反應(yīng)物包含C4-Cltl異鏈烷烴，第二反應(yīng)物包含C2-Cltl烯烴。
9.權(quán)利要求8的方法，其中 步驟b)包括將第一反應(yīng)物和第二反應(yīng)物引入到反應(yīng)器中， 在步驟d)之前將第一反應(yīng)物引入到反應(yīng)器中，以及 在步驟d)之后將第二反應(yīng)物引入到反應(yīng)器中。
10.權(quán)利要求I的方法，其中所述閾值為約lOppm。
11.權(quán)利要求2的方法，其中所述至少一種反應(yīng)物包含C4-Cltl異鏈烷烴，并且該方法還包括j)在按照步驟C)使水含量達(dá)到閾值之后，將C4-Cltl異鏈烷烴從蒸餾單元直接再循環(huán)到反應(yīng)器。
12.權(quán)利要求8的方法，其還包括 k)在烷基化條件下使第一和第二反應(yīng)物與所述離子液體催化劑接觸以形成烷基化物產(chǎn)物； I)將所述離子液體催化劑與含有所述烷基化物產(chǎn)物的烴相分離；以及 m)將所述烴相的至少一部分給進(jìn)到蒸餾單元。
13.權(quán)利要求12的方法，其還包括 η)調(diào)節(jié)所述蒸餾單元的蒸餾條件以在穩(wěn)態(tài)蒸餾條件下提供烷基化物產(chǎn)物。
14.權(quán)利要求I的方法，其中 所述系統(tǒng)包括用于使離子液體催化劑再生的催化劑再生單元，并且該方法還包括 ο)調(diào)節(jié)所述催化劑再生單元以提供所述反應(yīng)器的穩(wěn)態(tài)催化活性。
15.權(quán)利要求I的方法，其中所述離子液體催化劑包含氯鋁酸鹽。
16.權(quán)利要求I的方法，其中所述離子液體催化劑包含N-丁基吡啶鎗七氯二鋁酸鹽。
17.操作離子液體催化烴轉(zhuǎn)化系統(tǒng)的方法，該方法包括 a)把空氣和游離水從所述系統(tǒng)中吹掃出去，其中所述系統(tǒng)包含反應(yīng)器、與所述反應(yīng)器流體連通的蒸餾單元、和與所述反應(yīng)器流體連通的催化劑再生單元； b)將至少一種反應(yīng)物引入到所述系統(tǒng)中； c)經(jīng)由至少一個進(jìn)料干燥器單元，將至少一種反應(yīng)物再循環(huán)通過所述系統(tǒng)直到離開所述系統(tǒng)的所述至少一種反應(yīng)物具有處于或低于閾值的水含量； d)在按照步驟c)使水含量達(dá)到閾值之后，將催化劑促進(jìn)劑引入到所述反應(yīng)器中；以及 e)在步驟d)之后，將離子液體催化劑引入到所述反應(yīng)器中。
18.權(quán)利要求17的方法，其還包括 f)在所述反應(yīng)器中使所述至少一種反應(yīng)物與所述離子液體催化劑接觸以形成至少一種烴產(chǎn)物； g)將所述離子液體催化劑與含有所述至少一種烴產(chǎn)物的烴相分離； h)將所述烴相的至少一部分給進(jìn)到所述蒸餾單元； i)調(diào)節(jié)所述蒸餾單元的蒸餾條件以在穩(wěn)態(tài)蒸餾條件下提供所述至少一種烴產(chǎn)物；以及 j)調(diào)節(jié)所述催化劑再生單元以提供所述反應(yīng)器的穩(wěn)態(tài)催化活性。
19.操作離子液體催化烴轉(zhuǎn)化系統(tǒng)的方法，該方法包括 a)把空氣和游離水從所述系統(tǒng)中吹掃出去，其中所述系統(tǒng)包含反應(yīng)器、與所述反應(yīng)器流體連通的蒸餾單元、和與所述反應(yīng)器流體連通的催化劑再生單元； b)經(jīng)由進(jìn)料干燥器單元，將干燥的進(jìn)料再循環(huán)通過所述系統(tǒng)，直到所述進(jìn)料的殘留水含量處于或低于閾值； c)在按照步驟b)使水含量達(dá)到閾值之后，將至少一種反應(yīng)物引入到所述反應(yīng)器中； d)在步驟c)開始之后，將催化劑促進(jìn)劑引入到所述反應(yīng)器中； e)在步驟d)開始之后，將離子液體催化劑引入到所述反應(yīng)器中；f)在所述反應(yīng)器中使所述至少一種反應(yīng)物與所述離子液體催化劑接觸以形成至少一種烴產(chǎn)物； g)將所述離子液體催化劑與含有所述至少一種烴產(chǎn)物的烴相分離； h)將所述烴相的至少一部分給進(jìn)到所述蒸餾單元； i)調(diào)節(jié)所述蒸餾單元的蒸餾條件以在穩(wěn)態(tài)蒸餾條件下提供所述至少一種烴產(chǎn)物；以及 j)調(diào)節(jié)所述催化劑再生單元以提供所述反應(yīng)器的穩(wěn)態(tài)催化活性。
20.權(quán)利要求19的方法，其中 所述干燥進(jìn)料包含異丁烷， 所述催化劑促進(jìn)劑包含叔丁基氯或正丁基氯， 所述離子液體催化劑包含氯鋁酸鹽，以及 所述至少一種烴產(chǎn)物包含C5-C16烷基化物。
全文摘要
用于啟動和操作離子液體催化烴轉(zhuǎn)化工藝和系統(tǒng)以提供最大工藝效率、系統(tǒng)可靠性和設(shè)備壽命的方法可以包括把空氣和游離水從所述系統(tǒng)的至少一部分中吹掃出去；將至少一種反應(yīng)物引入到所述系統(tǒng)的至少一部分中；以及在將離子液體催化劑和/或另外的反應(yīng)物和進(jìn)料引入到所述系統(tǒng)之前，經(jīng)由至少一個進(jìn)料干燥器單元，將至少一種反應(yīng)物再循環(huán)通過所述系統(tǒng)的至少一部分，直到從所述系統(tǒng)的至少一部分離開的至少一種反應(yīng)物具有處于或低于閾值的水含量。
文檔編號B01J31/02GK102958873SQ201180031277
公開日2013年3月6日 申請日期2011年5月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月28日
發(fā)明者H－K·蒂姆肯, H·S·拉奇恩, S·S·溫特 申請人:雪佛龍美國公司