DE69607894T2

DE69607894T2 - Verfahren zur aliphatischen Alkylierung in inverser Emulsion mit Vormischung von Katalysator und Olefinen

Info

Publication number: DE69607894T2
Application number: DE69607894T
Authority: DE
Inventors: Jacques Alagy; Eric Benazzi; Luis Borges; Alain Forestiere; Jean-Francois Joly; Jean-Charles Viltard
Original assignee: IFP Energies Nouvelles IFPEN
Current assignee: IFP Energies Nouvelles IFPEN
Priority date: 1995-07-06
Filing date: 1996-06-24
Publication date: 2000-08-17
Anticipated expiration: 2016-06-25
Also published as: EP0752401A1; DE69607894D1; FR2736352B1; US5969206A; JPH0925487A; EP0752401B1; FR2736352A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur katalytischen Alkylierung mindestens eines Isoparaffins, ausgewählt aus der Gruppe, die besteht aus Isobutan und Isopentan, mit mindestens einem Olefin mit 2 bis 6, vorzugsweise 3 bis 6 Kohlenstoffatomen pro Molekül in Gegenwart mindestens eines flüssigen sauren Katalysators.
Die Alkylierung von Isoparaffin (Isobutan und/oder Isopentan) mit mindestens einem Olefin, das 2 bis 6, vorzugsweise 3 bis 6 Kohlenstoffatome pro Molekül enthält, erlaubt die Herstellung von stark verzweigten paraffinischen Kohlenwasserstoffen (die beispielsweise zu einer Gruppe gehören, die besteht aus Dimethylbutanen, Trimethylpentanen, Trimethylhexanen und Trimethylheptanen), die wesentliche Bestandteile von Treibstoffen mit hoher Octanzahl sind. Diese sogenannte aliphatische Alkylierungsreaktion erfordert die Verwendung von sehr sauren Katalysatoren mit dem Ziel, insbesondere die Nebenreaktionen, beispielsweise die Olefin-Dehydrierungs-Reaktion und die Polymerisationsreaktion, die wenig verzweigte Kohlenwasserstoffe mit einer niedrigen Octanzahl und ungesättigte Kohlenwasserstoffe ergeben, die Crackungsreaktionen und die Dismutationsreaktionen zu vermindern.
Es ist bereits eine große Anzahl von flüssigen oder festen sauren Katalysatoren für die Durchführung der aliphatischen Alkylierung von Isoparaffinen wie Isobutan oder Isopentan mit mindestens einem Olefin wie Propylen, 1-Butenen und 2-Butenen und Isobuten bekannt. Die in der industriellen Praxis am häufigsten verwendeten Katalysatoren sind flüssige Katalysatoren, wie konzentrierte Schwefelsäure und Fluorwasserstoffsäure allein oder im Gemisch mit Lewis-Säuren wie Bortrifluorid.
Die meisten der konventionellen Verfahren sind insbesondere dadurch charakterisiert, daß die saure Phase die kontinuierliche Phase der im Innern des Reaktors gebildeten Säure-Kohlenwasserstoff-Emulsion darstellt. Das Volumenverhältnis zwischen Säure und Kohlenwasserstoffen (Mischung von Isoparaffinen und Olefinen) liegt somit oberhalb 1. Darüber hinaus wird das Emulgieren im allgemeinen in dem gleichen Alkylierungs-Reaktor, d. h. in Gegenwart der umzuwandelnden Beschickung, die das Olefin enthält, durchgeführt (vgl. z. B. für den Fall der Anwendung der Stratco-Technologie, in der flüssige Schwefelsäure verwendet wird: L. F. Albright, "Chem. Eng.", 15. August 1966, S. 143, und L. F. Albright, "Oil & Gas Journal", 12. November 1990).
Für den Fall, daß Schwefelsäure als Katalysator verwendet wird, weist das konventionelle Verfahren zur Alkylierung von Isoparaffinen mit Schwefelsäure als Katalysator zahlreiche Nachteile auf, unter denen die folgenden genannt werden können:
- es ist unmöglich, Temperaturen unterhalb 0ºC in dem Reaktor zu erreichen in Gegenwart von Schwefelsäure mit einer Konzentration von über 97 Gew.-%. Die Viskosität der Schwefelsäure wird nämlich bei diesen Temperaturen zu hoch und da die Säure die kontinuierliche Phase bildet, ist das Medium nicht mehr rührbar;
- das Olefin der Beschickung und die aus der Dekantier-Vorrichtung recyclisierte Säure werden direkt in den Reaktor eingeführt in unmittelbarer Nähe des Rührstabes. Letzterer muß zwei Operationen durchführen: die Bildung einer Säure-Kohlenwasserstoff-Emulsion und die Gewährleistung der Verdünnung des Olefins in der Kohlenwasserstoff-Phase, um lokale Überkonzentra tionen an dem genannten Olefin zu begrenzen, was nicht genügend wirksam erreicht wird;
- die Aufenthaltsdauer der Kohlenwasserstoffphase in der Dekantier- Vorrichtung ist beträchtlich und liegt meistens in der Nähe von 1 h. Die Temperatur in der genannten Dekantier-Vorrichtung, die meistens oberhalb etwa 15ºC liegt, führt dann zu Reaktionen zum Abbau von Isoparaffinen mit mehr als 5 Kohlenstoffatomen pro Molekül. Unter diesen Abbau-Reaktionen können genannt werden die Reaktionen zur Oxidation der Paraffine mit Schwefelsäure, bei der Wasser und SO&sub2; entstehen. Diese Reaktionen tragen zur Desaktivierung des Katalysators bei. Man kann auch die Reaktionen zur unkontrollierten Zersetzung von Alkylsulfaten und insbesondere von Butylsulfaten anführen. Diese Zersetzungsreaktionen haben ihren Ursprung in der Bildung von ungesättigten Oligomeren, die den Katalysator desaktivieren.
In der PCT-Patentanmeldung WO 95/04 019 ist ein Verfahren zur Alkylierung eines Olefins mit einem Isoparaffin in Gegenwart von flüssiger Schwefelsäure beschrieben, wobei das Verfahren umfaßt eine Zone zur Herstellung einer Emulsion der Säure in Isoparaffin, woran sich eine Reaktionszone anschließt, die mit der genannten Emulsion beschickt wird, in die das Olefin eingeführt wird, wobei das Volumenverhältnis von Schwefelsäure zu Kohlenwasserstoffen, die in der Reaktionszone vorliegen, zwischen 0,3 : 1 und 0,5 : 1 liegt. Die kontinuierliche Phase der in dem genannten Verfahren hergestellten Emulsion ist somit die Kohlenwasserstoffphase. In der genannten Patentanmeldung sind auch die Verfahren zur Herstellung der Emulsion und zur Zugabe von Olefin zu der Reaktionszone sowie die bei der Durchführung des Verfahrens verwendete Apparatur beschrieben.
In der PCT-Patentanmeldung WO 95104 019 wird das Olefin direkt in die Reaktionszone eingeführt. Die genannte Zone muß somit die Verdünnung des Olefins in der Kohlenwasserstoffphase gewährleisten, um die lokalen Überkonzentrationen an dem genannten Olefin zu begrenzen.
Die Reaktion zur Alkylierung von Isobutan und/oder Isopentan umfaßt somit eine erste Stufe der sehr schnellen Adsorption des Olefins an dem sauren Katalysator, welche die Bildung einer Art eines "Säure-Olefin-Komplexes" erlaubt, woran sich eine Stufe der Reaktion des genannten "Komplexes" mit Isobutan und/oder Isopentan anschließt. Die genannte erste Stufe kann, wenn sie unter geeigneten Reaktionsbedingungen in bezug auf Druck und Temperatur durchgeführt wird, die Bildung von Polymeren, unerwünschten Nebenprodukten, auf Kosten der Bildung des genannten "Komplexes" begünstigen. Dies ist sehr nachteilig für die Verfahrensausbeute. Es ist somit vorteilhaft, das Olefin und den Katalysator in einer Zone miteinander zu vermischen, die der Reaktionszone vorhergeht, unter solchen Temperatur- und Druck-Bedingungen, welche hauptsächlich die Bildung des "Komplexes" fördern.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist daher ein Verfahren zur Alkylierung mindestens eines Isoparaffins, ausgewählt aus der Gruppe, die besteht aus Isobutan und Isopentan, vorzugsweise von Isobutan, mit mindestens einem Olefin, das 2 bis 6, vorzugsweise 3 bis 6 Kohlenstoffatome pro Molekül enthält, in Gegenwart eines flüssigen sauren Katalysators (Säurekatalysators), wobei das genannte Verfahren umfaßt das Mischen der Beschickung, bestehend aus dem umzuwandelnden Olefin und einem Abstrom, der einen Großteil des Isoparaffins enthält, in einer ersten Mischzone, welche die Erzielung einer verdünnten Beschickung erlaubt, die das Olefin enthält, sowie die Bildung einer Emulsion des genannten Katalysators in einem Kohlenwasserstoff-Abstrom, der einen Großteil des Isoparaffins enthält, in einer Emulgierzone, wobei der genannte Abstrom die kontinuierliche Phase der auf diese Weise gebildeten Emulsion darstellt, und dann das Mischen des Hauptteils der Emulsion der Säure in den Kohlenwasserstoff-Abstrom und des Hauptteils der das Olefin enthaltenden verdünnten Beschickung in einer zweiten Mischzone, woran sich die Durchführung des Hauptteils der Reaktion in einer Reaktionszone anschließt, in die der größte Teil der genannten Mischung eingeführt wird, wobei die Temperatur der zweiten Mischzone unterhalb der Temperatur der Reaktionszone liegt.
Die Arbeitsgänge erstes Mischen und Bildung einer Emulsion können gleichzeitig oder nicht gleichzeitig durchgeführt werden, wobei die Reihenfolge der genannten Arbeitsgänge nicht wichtig ist, wenn sie nacheinander durchgeführt werden.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfaßt das erfindungsgemäße Verfahren außerdem die Einführung des Hauptteils des Abstroms aus der Reaktionszone in eine Dekantierzone, wodurch ein Abstrom erhalten wird, der zum größeren Teil die flüssige Säure und eine Kohlenwasserstoffphase, enthält, die hauptsächlich das Isoparaffin und das Alkylat umfaßt. Gemäß einer ersten Option ist das genannte Verfahren vorzugsweise ein solches, bei dem der Katalysator, der in die Emulsionszone eingeführt wird, den Hauptteil des Abstromes umfaßt, der in der Hauptsache die flüssige Säure enthält, welche die genannte Dekantierzone verläßt. Gemäß einer zweiten Option, die von der erstgenannten unabhängig oder nicht unabhängig ist, umfaßt der Abstrom, der zum größeren Anteil das Isoparaffin umfaßt, das in die erste Mischzone gelangt, hauptsächlich einen Teil der genannten Kohlenwasserstoffphase.
Bei der vorstehend beschriebenen bevorzugten Ausführungsform und unabhängig von jeder der weiter oben beschriebenen Optionen oder nicht kann das genannte Verfahren vorzugsweise außerdem eine Trennzone umfassen, welche die Herstellung eines hauptsächlich Isoparaffin enthaltenden Kohlenwasserstoff-Abstromes und eines Alkylats als Reaktionsprodukt erlaubt, wobei der genannten Trennzone ein Teil der am Ausgang der Dekantierzone erhaltenen Kohlenwasserstoffphase zugeführt wird. Dann ist es möglich, daß das erfindungsgemäße Verfahren in der Weise durchgeführt wird, daß der andere Teil der genannten Kohlenwasserstoffphase, die am Ausgang der Dekantierzone erhalten wird, in dem Abstrom enthalten ist, der den überwiegenden Teil des Isoparaffins enthält, das in die erste Mischzone eingeführt wird. Eine andere Möglichkeit, die von der obengenannten unabhängig ist oder nicht, besteht darin, daß das erfindungsgemäße Verfahren so durchgeführt wird, daß der den größeren Teil des Isoparaffins enthaltende Kohlenwasserstoff- Abstrom, der in die Emulsionszone eingeführt wird, den Hauptteil des Kohlenwasserstoff-Abstromes enthält, der den größeren Teil des Isoparaffins enthält, das die Trennzone verläßt.
Darüber hinaus umfaßt das erfindungsgemäße Verfahren eine Isoparaffin- Zugabe. Diese Isoparaffin-Zugabe besteht darin, daß bei dem erfindungsgemäßen Verfahren Isoparaffin zugeführt wird, das, bezogen auf das Olefin, der stöchiometrischen Menge der Alkylierungsreaktion entspricht. Vorzugsweise wird das erfindungsgemäße Verfahren so durchgeführt, daß die Isoparaffin- Zugabe erfolgt durch Mischen mit dem Isoparaffin, das der Beschickung zugegeben wird, die das umzuwandelnde Olefin enthält, vor dem Eintritt der genannten Beschickung in die erste Mischzone. Die Beschickung, die in die erste Mischzone eingeführt wird, umfaßt somit auf besonders bevorzugte Weise hauptsächlich die Beschickung des Verfahrens mit Olefin(en) und Isoparaffin(en).
Das erfindungsgemäße Verfahren umfaßt allgemein eine Zugabe von frischem Katalysator, d. h. von Katalysator, der noch keiner chemischen Reaktion irgendwelcher Art ausgesetzt worden ist, oder an Katalysator, der bereits einer beliebigen chemischen Reaktion ausgesetzt worden ist und in einer Regenerierungszone regeneriert worden ist, um seine ursprünglichen katalytischen Eigenschaften wieder herzustellen, und ein Abziehen des verbrauchten Katalysators. Vorzugsweise umfaßt die Zugabe von frischem Katalysator hauptsächlich den Katalysator, wie er aus einer Regenerierungszone stammt.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist ein solches, bei dem der genannte flüssige saure Katalysator im allgemeinen ausgewählt wird aus der Gruppe, die besteht aus Schwefelsäure und Fluorwasserstoffsäure, und vorzugsweise handelt es sich bei dem genannten flüssigen sauren Katalysator um Schwefelsäure, die vorzugsweise eine Konzentration von größer als 96 Gew.-% aufweist.
Die in der Reaktionszone bei einer Temperatur im allgemeinen unterhalb 0ºC erfindungsgemäß verwendete flüssige Schwefelsäure hat den Vorteil gegenüber einer 96 bis 99 gew.-%igen Schwefelsäure, wie sie derzeit in den Alkylierungseinheiten (in den konventionellen Verfahren, die mit einer Reaktionszone bei einer Temperatur im allgemeinen oberhalb 0ºC arbeiten) verwendet wird, daß sie eine gleiche oder höhere Acidität und gleichzeitig einen viel schwächer oxidierenden Charakter aufweist, so daß man ein Alkylat erhält, dessen Octanzahl höher ist als diejenige, die mit den genannten konventionellen Verfahren derzeit erzielbar ist. Die Verwendung des genannten erfindungsgemäßen Katalysators führt somit zu einer Verminderung des Katalysator-Verbrauchs und damit zu einer Herabsetzung der Kosten der Alkylierungs-Einheiten.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist jedoch auf jeden flüssigen sauren Katalysator anwendbar, beispielsweise auf einen Katalysator, der mindestens eine Säure enthält, ausgewählt aus der Gruppe, die besteht aus Schwefelsäure und Fluorwasserstoffsäure, der mindestens ein Additiv wie beispielsweise die Verbindung HB(HSO&sub4;)&sub4; zugesetzt worden ist. Der in dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendete Katalysator umfaßt (in Gew.-%) 0,4 bis 68,8%, vorzugsweise 0,4 bis 60%, der Verbindung HB(HSO&sub4;)&sub4; und 31,2 bis 99,6%, vorzugsweise 40 bis 99,6%, der Verbindung H&sub2;SO&sub4;, wobei der genannte Katalysator ein solcher ist, der kein nicht-gebundenes Schwefelsäureanhydrid (SO&sub3;) enthält, d. h. nicht mit Borsäure reagiert hat, der jedoch gegebenenfalls nicht- gebundene Borsäure im Überschuß enthalten kann, d. h. nicht mit Schwefelsäureanhydrid reagiert hat.
Das erfindungsgemäße Verfahren, insbesondere seine bevorzugte Ausführungsform, welche die Überführung des größten Teils des Abstroms aus der Reaktionszone in eine Dekantierzone umfaßt, weist zahlreiche Vorteile auf gegenüber den bereits bekannten Alkylierungsverfahren, unter denen genannt werden können:
- die Anwendung einer tieferen Reaktionstemperatur, insbesondere unterhalb 0ºC,
- die Erzielung deutlich höherer Dekantations-Geschwindigkeiten als diejenigen, die erhalten werden, wenn die saure Phase die kontinuierliche Phase der Emulsion ist,
- die Anwendung einer sehr niedrigen Temperatur der Mischung aus dem Olefin und dem flüssigen sauren Katalysator, die insbesondere niedriger ist als die Temperatur der Reaktionszone, insbesondere unter 0ºC liegt,
- die Durchführung der Dekantation bei einer niedrigen Temperatur ein Vorteil, der hinzukommt zu demjenigen, daß eine kurze Verweilzeit in der Dekantationszone angewendet werden kann, was die beträchtliche Einschränkung der Bedeutung von Nebenreaktionen erlaubt, die in den Dekantier-Vorrichtungen der konventionellen Verfahren ablaufen.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung betrifft somit ein Alkylierungsverfahren, bei dem man eine Beschickung, die einerseits mindestens ein Isoparaffin, ausgewählt aus der Gruppe, die besteht aus Isobutan und Isopentan, vorzugsweise Isobutan, und andererseits mindestens ein Olefin mit 2 bis 6, vorzugsweise 3 bis 6 Kohlenstoffatomen pro Molekül umfaßt, in Gegenwart eines flüssigen sauren Katalysators behandelt, wobei das genannte Verfahren derart ist, daß es die folgenden Stufen umfaßt:
(1) die Bildung einer Emulsion in einer Zone (E) aus dem Hauptanteil der flüssigen Säure, die aus einer in der Stufe (5) beschriebenen Dekantierzone (D) stammt, und des Hauptanteils des Kohlenwasserstoff-Abstroms, der den größeren Teil des Isoparaffins enthält, das aus der in der Stufe (6) beschriebenen Isoparaffin-Alkylat-Trennzone (S) stammt, wobei der genannte größere Teil des genannten Abstroms die kontinuierliche Phase der genannten Emulsion darstellt. Der Abstrom aus der Zone (E) ist eine Emulsion einer Säure in einem flüssigen Kohlenwasserstoff-Abstrom, der den größten Teil des Iso paraffins enthält. Diese Emulsion besteht aus feinen Säure-Tröpfchen, die in einem Kohlenwasserstoff als kontinuierlicher Phase dispergiert sind;
(2) das Mischen der Beschickung und eines Teils der Kohlenwasserstoff- Phase, die hauptsächlich Isoparaffin und das Alkylat umfaßt, das die in der Stufe (5) beschriebene Dekantierzone (D) verläßt, in einer ersten Mischzone (M1), wodurch eine verdünnte Beschickung erhalten werden kann;
die Stufen (1) und (2) werden mindestens zum Teil gleichzeitig oder nacheinander durchgeführt, wobei im letztgenannten Fall die Reihenfolge der Durchführung der genannten Stufen von geringer Bedeutung ist;
(3) das Mischen der in der Stufe (2) beschriebenen verdünnten Beschickung und der in der Stufe (1) beschriebenen Emulsion in einer zweiten Mischzone (M2), wodurch eine Mischung der Säure in einem flüssigen Kohlenwasserstoff-Abstrom erhalten werden kann, wobei letzterer die kontinuierliche Phase der Emulsion darstellt;
(4) die Durchführung des Hauptteils der Alkylierungsreaktion in einer Zone (R), wobei in die Zone (R) der größte Teil der aus der in der Stufe (3) beschriebenen Zone (M2) stammenden Mischung vorzugsweise mindestens in den Eingang der Zone (R) eingeführt wird; die Durchflußmenge des Abstromes, der in die Reaktionszone (R) eintritt, wird in der Weise gewählt, daß die in der gesamten Zone vorhandene Emulsion bestehen bleibt aus Säuretröpfchen, die in einer kontinuierlichen Kohlenwasserstoff-Phase dispergiert sind;
(5) die Abtrennung des Hauptteils des Abstroms, der die in der Stufe (4) beschriebene Reaktionszone (R) verläßt, in einer Dekantierzone (D); der genannte Abstrom besteht aus einer Emulsion einer Säure in einer kontinuierlichen Kohlenwasserstoff-Phase; in der Dekantierzone (D) wird die Trennung der beiden Säure- und Kohlenwasserstoff-Phasen durchgeführt; die Dekantierzone (D) umfaßt im allgemeinen mindestens eine Dekantier-Vorrichtung.
Der verwendete Typ der Dekantier-Vorrichtung wird so gewählt, daß die für die Durchführung der Dekantation erforderliche Zeit so kurz wie möglich ist und daß die Temperatur der Säurephase in der genannten Dekantier-Vorrichtung unter 0ºC bleibt; die Dekantierzone (D) erlaubt die Gewinnung eines Abstroms, der den größeren Teil der flüssigen Säure enthält, wobei der größere Teil des genannten Abstroms in die in der Stufe (1) beschriebene Emulgierzone (E) recyclisiert wird, und die Gewinnung einer Kohlenwasserstoff-Phase, die hauptsächlich Isoparaffin und das Alkylat enthält, von dem ein Teil in die in der Stufe (2) beschriebene erste Mischzone (M1) recyclisiert wird; und
(6) die Isoparaffin-Alkylat-Trennung in einer Zone (S) von dem anderen Teil der flüssigen Kohlenwasserstoff-Phase, die hauptsächlich Isoparaffin und das Alkylat enthält, das in der in der Stufe (5) beschriebenen Dekantierzone (D) erhalten wird, unter Bildung eines Kohlenwasserstoff-Abstroms, der zum größeren Teil das Isoparaffin enthält und dessen Hauptanteil in die in der Stufe (1) beschriebene Zone (E) recyclisiert wird, gegebenenfalls und vorzugsweise eines Kohlenwasserstoff-Abstroms, der hauptsächlich normales Paraffin enthält, als Austrag, und eines Kohlenwasserstoff-Abstroms, der zum größeren Teil das Alkylat enthält, als Produkt.
In dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Alkylierung von einem oder mehreren Isoparaffinen mit mindestens einem Olefin werden die Betriebsbedingungen und insbesondere die Temperatur und der Druck, so gewählt, daß die Reaktionsmischung flüssig ist.
Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann die Herstellung der Mischungen in der Zone (M1) und in der Zone (M2) nach verschiedenen Methoden erfolgen, die dem Fachmann allgemein bekannt sind. Es ist beispielsweise möglich, mindestens einen statischen Leitungs-Mischer (der beispielsweise Sulzer-Einrichtungen enthält) zu verwenden. In allen Fällen der beiliegenden Zeichnung ist es insbesondere vorteilhaft, statische Mischer stromaufwärts von der Reaktionszone (R) zu verwenden, um den bestmögli chen Kontakt zwischen den verschiedenen Abströmen vor ihrer Einführung in die Reaktionszone (R) zu gewährleisten. Die Durchflußmenge des Abstroms, der in die Reaktionszone (R) eintritt, wird so gewählt, daß die Emulsion, die in der gesamten Reaktionszone (R) vorhanden ist, aus Säure-Tröpfchen besteht, die in einer kontinuierlichen Kohlenwasserstoff-Phase dispergiert sind.
Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens können ein oder mehrere Reaktoren verwendet werden.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung zieht man den Abstrom, der den größten Teil des Katalysators umfaßt, kontinuierlich oder diskontinuierlich aus dem unteren Abschnitt der Dekantierzone (D) ab und führt kontinuierlich oder diskontinuierlich frischen Katalysator in den Eintritt der Emulsionszone (E) in der Weise ein, daß ein konstantes Niveau der Qualität des gebildeten Alkylats aufrechterhalten wird.
Die Temperatur in der Emulsionszone (E) liegt im allgemeinen zwischen -20 und +10ºC, vorzugsweise zwischen -10 und +10ºC und der Druck ist so, daß der gesamte in der genannten Zone vorhandene Kohlenwasserstoff flüssig ist.
Die Temperatur in der zweiten Mischzone (M2) liegt im allgemeinen zwischen -20 und +10ºC, vorzugsweise zwischen -15 und 0ºC, besonders bevorzugt zwischen -10 und -3ºC, und der Druck ist so, daß der gesamte in der genannten Zone vorhandene Kohlenwasserstoff flüssig ist.
Die Temperatur in der Alkylierungszone oder in der Reaktionszone (R) liegt im allgemeinen zwischen -20 und +10ºC, vorzugsweise zwischen -10 und +5ºC, besonders bevorzugt zwischen -10 und 0ºC, und der Druck ist so, daß der gesamte in der genannten Zone vorhandene Kohlenwasserstoff flüssig ist.
Die Temperatur in der Dekantierzone (D) liegt im allgemeinen zwischen -20 und +10ºC, vorzugsweise zwischen -10 und +5ºC und besonders bevorzugt zwischen -10 und 0ºC, und der Druck ist so, daß der gesamte in der genannten Zone vorhandene Kohlenwasserstoff flüssig ist.
Die Aufenthaltsdauer der Verbindungen in der zweiten Mischzone (M2) ist sehr kurz, sie liegt im allgemeinen zwischen 1 s und 2 min. vorzugsweise zwischen 1 s und 1 min, so daß die Alkylierungsreaktion in der Zone (M2) nicht zu stark ablaufen kann. Dennoch ist zu berücksichtigen, daß nur der Hauptanteil der Reaktion in der Zone (R) abläuft.
Die Aufenthaltsdauer des Abstromes aus der Reaktionszone (R) in der Dekantierzone (D) ist sehr kurz, d. h. kürzer als bei den konventionellen Alkylierungsverfahren, in denen die kontinuierliche Phase der Isoparaffin-Säure-Emulsion die Säure ist. Im allgemeinen liegt sie zwischen 1 min und 1 h, vorzugsweise zwischen 1 min und 30 min und besonders bevorzugt zwischen 1 und 5 min.
Die Aufenthaltsdauer des Katalysators in der Emulgierzone (E) liegt im allgemeinen zwischen 1 s und 20 min. vorzugsweise zwischen 1 s und 10 min.
Die Aufenthaltsdauer der Verbindungen und insbesondere des Katalysators in der Reaktionszone (R) liegt im allgemeinen zwischen 1 min und 1 h, vorzugsweise zwischen 1 min und 30 min.
Das Volumenverhältnis zwischen den Durchflußmengen des Abstroms, der hauptsächlich die aus dem unteren Abschnitt der Dekantierzone (D) stammende Säure enthält, und dem Kohlenwasserstoff-Abstrom, der hauptsächlich das aus dem Kopf der Abtrennungszone (S) stammende Isoparaffin enthält, beim Eintritt in die Emulgierzone (E) wird so gewählt, daß der Volumenanteil der Säure in der genannten Emulgierzone zwischen 5 und 49%, vorzugsweise zwischen 10 und 45% und besonders bevorzugt zwischen 30 und 45% liegt.
Der Volumenanteil der Säure im Innern der Reaktionszone (R) liegt zwischen 20 und 49%, vorzugsweise zwischen 30 und 45%.
Vorzugsweise wurde die Beschickung vor ihrer Einführung in die erste Mischzone (M1) auf einem Molekularsieb getrocknet und selektiv hydriert, um die sehr stark ungesättigten Verbindungen, welche die katalytische Phase inhibieren können, zu eliminieren.
Allgemein liegt die stündliche Raumgeschwindigkeit, ausgedrückt in Volumenteilen Olefin(en), die pro Volumeneinheit des Katalysators, der in der Zone (R) vorhanden ist und pro Stunde eingeführt werden, zwischen 0,1 und 5 h&supmin;¹, vorzugsweise zwischen 0,2 und 2 h&supmin;¹.
Um die Abbau-Nebenreaktionen der C&sub5;-C&sub1;&sub2;-Isoparaffine, die in dem durch die Reaktionszone (R) hindurchgeführten flüssigen Abstrom vorhanden sind, einzuschränken, führt man die Trennung (in der Zone (S)) vorzugsweise so durch, daß das Massenverhältnis zwischen den Durchflußmengen des Kohlenwasserstoff-Abstroms, der hauptsächlich das Isoparaffin (z. B. Isobutan) enthält, das am Kopf der Trennzone (S) austritt, und des Kohlenwasserstoff-Abstroms, der hauptsächlich das Alkylat enthält, das am Boden die Zone (S) verläßt, zwischen 5 : 1 und 100 : 1, vorzugsweise zwischen 10 : 1 und 30 : 1, liegt.
Die beiliegende Zeichnung erläutert die Erfindung und insbesondere eine der bevorzugten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens, ohne sie jedoch darauf zu beschränken.
Die umzuwandelnde Beschickung, die besteht aus der in flüssiger Phase vorliegenden Mischung aus der Leitung (1), die mindestens ein Isoparaffin und mindestens ein Olefin mit 2 bis 6 Kohlenstoffatomen pro Molekül enthält, wird mit dem Abstrom aus der Leitung (2), einer Mischung aus Isoparaffin und einem Alkylat, die aus einem Teil des Abstroms (9) stammt, der aus der Dekantier-Vorrichtung (D) austritt und der nicht in die Trennzone (S) überführt wird, gemischt. Die Mischungsleitungen (1) und (2) bilden somit die Leitung (3), die den statischen Mischer (M1) beliefert. Der aus (M1) austretende Abstrom wird nach dem Mischen mit dem Abstrom aus der Leitung (5) in einen zweiten statischen Mischer (M2) eingeführt. Der Abstrom aus der Leitung (5) besteht aus einer Emulsion einer Säure in Isoparaffin, wobei das Isoparaffin durch die Leitung (12) aus dem Kopf der Trennzone (S) stammt und die Säure durch die Leitung (11) aus dem Boden der Dekantierzone (D) stammt. Der den Mischer (M2) verlassende Abstrom, bestehend aus einer Emulsion in einer kontinuierlichen Kohlenwasserstoff-Phase, wird durch die Leitung (7) in die Reaktionszone (R) eingeführt. Der die Reaktionszone (R) verlassende Abstrom, d. h. die Emulsion der Säure in einer kontinuierlichen Kohlenwasserstoff-Phase, die überwiegend aus Isoparaffin und Alkylat besteht, wird in eine Dekantierzone (D) eingeführt. Aus dem unteren Abschnitt der Zone (D) wird durch die Leitung (11) die Säure abgezogen, die nach dem Mischen mit dem Abstrom (Isoparaffin) aus der Leitung (12) in den Eingang einer Zone (E) eingeführt wird. Aus dem oberen Abschnitt der Dekantierzone (D) zieht man durch die Leitung (9) eine Isoparaffin im Überschuß und das Alkylat enthaltende Kohlenwasserstoff-Phase ab. Ein Teil dieses Abstroms wird durch die Leitung (2) in den Eingang des ersten statischen Mischers (M1) recyclisiert und der andere Teil wird in eine Isoparaffin-n-Paraffin-Alkylat-Trennzone (S) eingeführt. Das in der Zone (S) abgetrennte Alkylat wird als Produkt durch die Leitung (13) aus der Einheit abgezogen. Das n-Paraffin wird durch die Leitung (15) als Austrag seitlich aus der Zone (S) extrahiert. Die an extrahiertem Isoparaffin reiche flüssige Fraktion aus dem Kopf der Zone (S) wird durch die Leitung (12) in den Eingang der Emulgierzone (E) recyclisiert.

Claims

1. Verfahren zur Alkylierung von wenigstens einem Isoparaffin, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Isobutan und Isopentan, durch wenigstens ein Olefin mit 2 bis 6 Kohlenstoffatomen im Molekül in Gegenwart eines flüssigen sauren Katalysators, wobei das Verfahren das Mischen in einer Zone des ersten Mischens der Beschickung umfaßt, die das umzuwandelnde Olefin und ein Effluens umfaßt, das zum größeren Teil das Isoparaffin umfaßt, was zuläßt, daß eine verdünnte Beschickung mit dem Olefin erhalten wird, wie auch das in einer Emulgierzone Erzeugen einer Emulsion des besagten Katalysators in einem Kohlenwasserstoffeffluens, das zum größeren Teil das Isoparaffin umfaßt, wobei das Effluens die kontinuierliche Phase der so gebildeten Emulsion ausmacht, des Weiteren das Mischen in einer Zone eines zweiten Mischens des größeren Teils der sauren Emulsion in dem Kohlenwasserstoffeffluens und des größeren Teils der verdünnten Beschickung, die das Olefin umfaßt, gefolgt vom Zuführen des größeren Teils der Reaktion in eine Reaktionszone, die zum größeren Teil mit der genannten Mischung beschickt ist, wobei die Temperatur der Zone des zweiten Mischens unterhalb der Temperatur der Reaktionszone liegt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, des Weiteren umfassend das Weiterführen des größeren Teils des Effluens der Reaktionszone in eine Dekantierungszone, was zuläßt, daß man ein Effluens erhält, das zum größeren Teil die flüssige Säure und eine Kohlenwasserstoffphase umfaßt, die hauptsächlich Isoparaffin und das Alkylat umfaßt.

3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei der die Emulgierzone beschickende Katalysator den größeren Teil des Effluens umfaßt, das zum größeren Teil die flüssige Säure enthält, die die genannte Dekantierzone verläßt.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 3, wobei das Effluens, das zum größeren Teil das Isoparaffin umfaßt, das die Zone des ersten Mischens betritt, zum größeren Teil einen Teil der genannten Kohlenwasserstoffphase umfaßt.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, des Weiteren umfassend eine Trennzone, die zuläßt, daß man ein Kohlenwasserstoffeffluens erhält, das zum größeren Teil das Isoparaffin enthält, und daß man ein Alkylat erhält, das Produkt der Reaktion, wobei die genannte Trennzone mit einem Teil der Kohlenwasserstoffphase beschickt wird, die am Ausgang der Dekantierzone erhalten wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei das Kohlenwasserstoffeffluens, das zum größeren Teil das Isoparaffin umfaßt, das die Emulgierzone beschickt, zum größeren Teil das Kohlenwasserstoffeffluens umfaßt, das zum größeren Teil das Isoparaffin umfaßt, das die Trennzone verläßt.

7. Verfahren gemäß den Ansprüchen 1 bis 6, umfassend die Zufuhr eines Isoparaffins.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, umfassend die Zufuhr frischen Katalysators und das Abziehen des verbrauchten Katalysators.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei der flüssige saure Katalysator ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus Schwefelsäure und Fluorwasserstoffsäure.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei der flüssige saure Katalysator Schwefelsäure ist.