JPH0688914B2 - アルキル化法 - Google Patents
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- JPH0688914B2 JPH0688914B2 JP2403190A JP40319090A JPH0688914B2 JP H0688914 B2 JPH0688914 B2 JP H0688914B2 JP 2403190 A JP2403190 A JP 2403190A JP 40319090 A JP40319090 A JP 40319090A JP H0688914 B2 JPH0688914 B2 JP H0688914B2
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- B01J31/02—Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds containing organic compounds or metal hydrides
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
- C07C2/00—Preparation of hydrocarbons from hydrocarbons containing a smaller number of carbon atoms
- C07C2/54—Preparation of hydrocarbons from hydrocarbons containing a smaller number of carbon atoms by addition of unsaturated hydrocarbons to saturated hydrocarbons or to hydrocarbons containing a six-membered aromatic ring with no unsaturation outside the aromatic ring
- C07C2/56—Addition to acyclic hydrocarbons
- C07C2/58—Catalytic processes
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- B01J2231/32—Addition reactions to C=C or C-C triple bonds
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- C07C2527/02—Sulfur, selenium or tellurium; Compounds thereof
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、炭化水素のアルキル化
に関し、より詳しくは担持された液体酸触媒の存在下の
脂肪族炭化水素の液相アルキル化に関するものである。
に関し、より詳しくは担持された液体酸触媒の存在下の
脂肪族炭化水素の液相アルキル化に関するものである。
【0002】
【従来の技術】脂肪族炭化水素のオレフィン性炭化水素
による酸触媒によるアルキル化は、ハイオクタンガソリ
ン製品の製造のための公知の方法である。従来、炭化水
素のアルキル化は、液相でパラフィン類とオレフィン類
とを強酸触媒の存在下に混合し、そして該混合物をアル
キル化反応が完結するまで攪拌することによって達成さ
れていた。かかる回分式プロセスレイアウトは、多量の
反応容量を必要とし、そして酸触媒と反応炭化水素類と
オレフィンアルキル化剤との間の密接な接触を提供する
ために機械的混合手段により充分にアルキル化混合物を
攪拌することを必要としている。
による酸触媒によるアルキル化は、ハイオクタンガソリ
ン製品の製造のための公知の方法である。従来、炭化水
素のアルキル化は、液相でパラフィン類とオレフィン類
とを強酸触媒の存在下に混合し、そして該混合物をアル
キル化反応が完結するまで攪拌することによって達成さ
れていた。かかる回分式プロセスレイアウトは、多量の
反応容量を必要とし、そして酸触媒と反応炭化水素類と
オレフィンアルキル化剤との間の密接な接触を提供する
ために機械的混合手段により充分にアルキル化混合物を
攪拌することを必要としている。
【0003】現在に至るまで、使用されていた触媒は、
濃硫酸または無水弗化水素酸だけであり、かゝる触媒の
強度は、ルイス酸、例えばBF3またはSbF5の添加
によって増加させている。
濃硫酸または無水弗化水素酸だけであり、かゝる触媒の
強度は、ルイス酸、例えばBF3またはSbF5の添加
によって増加させている。
【0004】公知の触媒は非常に効率が良いが、かゝる
触媒の欠点は、公知の回分方法のように多量に使用する
際に環境的および健康的危険性があるということであ
る。
触媒の欠点は、公知の回分方法のように多量に使用する
際に環境的および健康的危険性があるということであ
る。
【0005】少量の液状弗化水素酸または硫酸を使用す
るアルキル化法は、米国特許大4,783,567号明
細書に記載されている。かゝる開示された方法によっ
て、オレフィンアルキル化剤および炭化水素基質の反応
混合物を、粒状触媒材料からなる固定床反応帯域中に液
状弗化水素酸または硫酸と接触させる。反応帯域におい
て、エマルジョンが形成し、これは攪拌または時間の長
さによる乱流により汚染され、その後、これを分離され
た液体酸および炭化水素層が形成し抜き取られる沈降帯
域に通過させる。得られるアルキル化生成物は、高いオ
クタン価を有しており、これは反応充填容積が増加する
に従って増加する。
るアルキル化法は、米国特許大4,783,567号明
細書に記載されている。かゝる開示された方法によっ
て、オレフィンアルキル化剤および炭化水素基質の反応
混合物を、粒状触媒材料からなる固定床反応帯域中に液
状弗化水素酸または硫酸と接触させる。反応帯域におい
て、エマルジョンが形成し、これは攪拌または時間の長
さによる乱流により汚染され、その後、これを分離され
た液体酸および炭化水素層が形成し抜き取られる沈降帯
域に通過させる。得られるアルキル化生成物は、高いオ
クタン価を有しており、これは反応充填容積が増加する
に従って増加する。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、かかる
開示された方法の欠点は、弗化水素酸または硫酸アルキ
ル化触媒を使用することにある。上記に記載された通り
の危険な物質であること以外に、硫酸および弗化水素酸
は、アルキル化法に使用される反応条件下に不安定また
は侵略的な化合物である。周囲条件下で、弗化水素酸
は、揮発性ガスであるので、アルキル化法を低温または
高温下で行う必要がある。硫酸は、高い沸点を有し、事
象を維持するのがより容易であるが、揮発性二酸化硫黄
およびその他の望ましくない生成物への還元によりプロ
セスの際にかなりの量消費される。
開示された方法の欠点は、弗化水素酸または硫酸アルキ
ル化触媒を使用することにある。上記に記載された通り
の危険な物質であること以外に、硫酸および弗化水素酸
は、アルキル化法に使用される反応条件下に不安定また
は侵略的な化合物である。周囲条件下で、弗化水素酸
は、揮発性ガスであるので、アルキル化法を低温または
高温下で行う必要がある。硫酸は、高い沸点を有し、事
象を維持するのがより容易であるが、揮発性二酸化硫黄
およびその他の望ましくない生成物への還元によりプロ
セスの際にかなりの量消費される。
【0007】
【課題を解決するための手段】弗化スルホン酸がオレフ
ィンによる炭化水素のアルキル化の際に効率的な触媒で
あることを見出した。弗化水素酸よりも環境的および健
康状の危険性の少ない揮発しにくい化合物であることに
加えて、弗化スルホン酸は、アルキル化触媒に使用した
際に硫酸の場合のようにアルキル化反応の際に分解する
ことはない。
ィンによる炭化水素のアルキル化の際に効率的な触媒で
あることを見出した。弗化水素酸よりも環境的および健
康状の危険性の少ない揮発しにくい化合物であることに
加えて、弗化スルホン酸は、アルキル化触媒に使用した
際に硫酸の場合のようにアルキル化反応の際に分解する
ことはない。
【0008】かゝる知見に続いて、弗化スルホン酸の存
在下にオレフィン性アルキル化剤による炭化水素基質の
液相アルキル化法を提供することが本発明の目的であ
る。
在下にオレフィン性アルキル化剤による炭化水素基質の
液相アルキル化法を提供することが本発明の目的であ
る。
【0009】本発明によると、炭化水素基およびアルキ
ル化剤のプロセス流を、アルキル化条件で、弗化スルホ
ン酸触媒の存在下に、粒状極性接触物質の固定床アルキ
ル化反応器に通過させる段階;およびアルキル化生成物
を上記反応器から抜き取る段階からなる、炭化水素基質
をオレフィンアルキル化剤により液相アルキル化する方
法が提供される。
ル化剤のプロセス流を、アルキル化条件で、弗化スルホ
ン酸触媒の存在下に、粒状極性接触物質の固定床アルキ
ル化反応器に通過させる段階;およびアルキル化生成物
を上記反応器から抜き取る段階からなる、炭化水素基質
をオレフィンアルキル化剤により液相アルキル化する方
法が提供される。
【0010】本発明の有利な特徴として、水による連続
的抽出によりプロセス流から弗化スルホン酸触媒を分離
し再使用すことが可能であることが揚げられる。分離
後、薄められた酸触媒は、濃硫酸の存在下の引き続きの
蒸留および濃縮段階およびアルキル化反応器への循環前
の蒸留で回収される。
的抽出によりプロセス流から弗化スルホン酸触媒を分離
し再使用すことが可能であることが揚げられる。分離
後、薄められた酸触媒は、濃硫酸の存在下の引き続きの
蒸留および濃縮段階およびアルキル化反応器への循環前
の蒸留で回収される。
【0011】非極性炭化水素プロセス流と極性触媒成分
上の非常に極性であるスルホン酸系触媒の異なる移動速
度に基づいて、本発明の好ましくは実施態様は、更に、
極性の接触物質の制限された帯域内に、上記接触物質上
に吸着された弗化スルホン酸触媒を有する移動可能な反
応帯域を確立する段階;アルキル化条件において一つの
流れ方向でプロセス流を上記反応帯域並びに接触物質の
残留物に通過させる段階;および場合により反応帯域が
接触物質の全長に実質的に通過したときにプロセス流の
方向を周期的にに逆転させる段階を包含する。
上の非常に極性であるスルホン酸系触媒の異なる移動速
度に基づいて、本発明の好ましくは実施態様は、更に、
極性の接触物質の制限された帯域内に、上記接触物質上
に吸着された弗化スルホン酸触媒を有する移動可能な反
応帯域を確立する段階;アルキル化条件において一つの
流れ方向でプロセス流を上記反応帯域並びに接触物質の
残留物に通過させる段階;および場合により反応帯域が
接触物質の全長に実質的に通過したときにプロセス流の
方向を周期的にに逆転させる段階を包含する。
【0012】公知のアルキル化触媒と比較して、弗化ス
ルホン酸の酸性度は非常に高く、炭化水素のアルキル化
の効率を改良する。
ルホン酸の酸性度は非常に高く、炭化水素のアルキル化
の効率を改良する。
【0013】アルキル化法の際にこの触媒が高い効率お
よび安定性であるので、接触物質に適用される少量の酸
により高い収量のアルキル化生成物が保証される。従っ
て、例えば、シリカを接触物質として使用する場合、接
触物質容量当たりおよび反応帯域において占有される横
断面積当たり0.1〜100ml、好ましくは1〜50
ml、最も好ましくは4〜25mlの量が最適のアルキ
ル化率を充分に提供する。
よび安定性であるので、接触物質に適用される少量の酸
により高い収量のアルキル化生成物が保証される。従っ
て、例えば、シリカを接触物質として使用する場合、接
触物質容量当たりおよび反応帯域において占有される横
断面積当たり0.1〜100ml、好ましくは1〜50
ml、最も好ましくは4〜25mlの量が最適のアルキ
ル化率を充分に提供する。
【0014】上記のシリカ以外に、いかなる極性の非塩
基性耐火物質も本発明方法の接触物質に使用するのに好
適である。好ましい物質は、シリカ、アルミナ、ジルコ
ニア、チタニア、酸化ニオブ、酸化錫およびこれらの混
合である。
基性耐火物質も本発明方法の接触物質に使用するのに好
適である。好ましい物質は、シリカ、アルミナ、ジルコ
ニア、チタニア、酸化ニオブ、酸化錫およびこれらの混
合である。
【0015】触媒材料の極性基とスルホン酸分子の極性
基との内部反応によって、上記酸は、制限された帯域内
で上記接触物質上に強固に吸着され、それによってアル
キル化反応の反応帯域を提供する。アルキル化反応が進
行する吸着された酸の帯幅は、理論プレートの数および
使用する接触物質の能力因子によって測定される公知の
クロマトグラフィー原理に従う。
基との内部反応によって、上記酸は、制限された帯域内
で上記接触物質上に強固に吸着され、それによってアル
キル化反応の反応帯域を提供する。アルキル化反応が進
行する吸着された酸の帯幅は、理論プレートの数および
使用する接触物質の能力因子によって測定される公知の
クロマトグラフィー原理に従う。
【0016】反応帯域内で、パラフィン類、例えばC3
〜C10イソアルカン類からなる炭化水素基質および代表
的にはC2〜C10オレフィン類からなるオレフィン性ア
ルキル化剤のプロセス流を、アルキル化条件下に接触物
質上に吸着された弗化スルホン酸の触媒作用によってア
ルキル化生成物に転換する。このプロセス流を、−50
〜100℃の温度でかつプロセス流の組成並びに実際の
反応温度に依り1〜100バール絶対圧の範囲で変わる
圧力下にアルキル化反応器に通過させることができる。
〜C10イソアルカン類からなる炭化水素基質および代表
的にはC2〜C10オレフィン類からなるオレフィン性ア
ルキル化剤のプロセス流を、アルキル化条件下に接触物
質上に吸着された弗化スルホン酸の触媒作用によってア
ルキル化生成物に転換する。このプロセス流を、−50
〜100℃の温度でかつプロセス流の組成並びに実際の
反応温度に依り1〜100バール絶対圧の範囲で変わる
圧力下にアルキル化反応器に通過させることができる。
【0017】プロセス流における炭化水素基質とアルキ
ル化剤との重量比は、従って1.5:1〜30:1の範
囲で変化し得る。
ル化剤との重量比は、従って1.5:1〜30:1の範
囲で変化し得る。
【0018】アルキル化反応の際に、上記酸触媒および
従って反応帯域は、上記反応帯域中を流れそして反応す
るプロセス流との内部反応によりアルキル化反応器の出
口端近傍に位置する新たな位置に移動する。
従って反応帯域は、上記反応帯域中を流れそして反応す
るプロセス流との内部反応によりアルキル化反応器の出
口端近傍に位置する新たな位置に移動する。
【0019】理論的な説明として、スルホン酸の溶離が
元の酸より極性が少なくそして反応帯域において接触物
質によりゆるく吸着されるスルホン酸エステルへの反応
流中の上記酸触媒とオレフィン類との反応によって生じ
ることが挙げられる。このエステルは、分裂して遊離酸
および炭化水素基質と反応してアルキル化炭化水素を生
成するカルボニウムイオンを生成するまでプロセス流と
一緒に移動する。
元の酸より極性が少なくそして反応帯域において接触物
質によりゆるく吸着されるスルホン酸エステルへの反応
流中の上記酸触媒とオレフィン類との反応によって生じ
ることが挙げられる。このエステルは、分裂して遊離酸
および炭化水素基質と反応してアルキル化炭化水素を生
成するカルボニウムイオンを生成するまでプロセス流と
一緒に移動する。
【0020】反応器中でかつ接触物質上の上記酸触媒の
移動速度は、前述の通り炭化水素の溶離時間と比較して
長い酸触媒の移動時間となるプロセス流および生成物流
中の炭化水素の移動速度より低い。
移動速度は、前述の通り炭化水素の溶離時間と比較して
長い酸触媒の移動時間となるプロセス流および生成物流
中の炭化水素の移動速度より低い。
【0021】接触物質上の上記酸触媒およびおよび反応
帯域の移動の際に、弗化スルホン酸の触媒活性は、実質
的に保持され、そして上記酸は、反応帯域が反応出口に
達した際になおも触媒的に活性である。
帯域の移動の際に、弗化スルホン酸の触媒活性は、実質
的に保持され、そして上記酸は、反応帯域が反応出口に
達した際になおも触媒的に活性である。
【0022】本発明の更に別の有利な特徴として、上記
の原理に基づいて酸を回収することなしに引続きのプロ
セスサイクルにアルキル化反応器の出口端に到達した際
に酸を再使用することが可能であるということである。
従って、アルキル化反応器に導入されたプロセス流の流
れ方向は、逆転され、そして反応帯域は、上記の通りの
プロセス流との内部反応により反応器の反対端に押され
る。
の原理に基づいて酸を回収することなしに引続きのプロ
セスサイクルにアルキル化反応器の出口端に到達した際
に酸を再使用することが可能であるということである。
従って、アルキル化反応器に導入されたプロセス流の流
れ方向は、逆転され、そして反応帯域は、上記の通りの
プロセス流との内部反応により反応器の反対端に押され
る。
【0023】従って、流れ方向を周期的に逆転しそして
接触物質の反対端の間の反応器の内部の反応帯域を押す
ことによって、ほんの少量の酸触媒でも流れ上で長時間
の間消費された触媒を補償または回収することなしに高
い収量のアルキル化生成物を補償する。
接触物質の反対端の間の反応器の内部の反応帯域を押す
ことによって、ほんの少量の酸触媒でも流れ上で長時間
の間消費された触媒を補償または回収することなしに高
い収量のアルキル化生成物を補償する。
【0024】プロセス流の流れ方向を逆転した際に、流
れ逆転の直前に導入されたプロセス流は、反応帯域を通
過せずに、従って未転換もまま反応器を離れる。
れ逆転の直前に導入されたプロセス流は、反応帯域を通
過せずに、従って未転換もまま反応器を離れる。
【0025】従って、本発明の更に別の実施態様におい
て、流れ方向の逆転の際にアルキル化反応器から抜き取
られた多量のプロセス流は、アルキル化反応器にリサイ
クルされる。
て、流れ方向の逆転の際にアルキル化反応器から抜き取
られた多量のプロセス流は、アルキル化反応器にリサイ
クルされる。
【0026】別に、そして流れ逆転の際にプロセス流の
一部を戻す代わりに、各プロセスサイクルの最初にアル
キル化反応器を離れる流れを引続きの反応器に誘導しそ
して上記の反応器と同様な方法で加工することができ
る。
一部を戻す代わりに、各プロセスサイクルの最初にアル
キル化反応器を離れる流れを引続きの反応器に誘導しそ
して上記の反応器と同様な方法で加工することができ
る。
【0027】以下に、図面に基づいて本発明を更に説明
する。図1は、本発明方法の一実施態様のプロセスダイ
アグラムであり、そして図2は、本発明によるアルキル
化方法の好ましい実施態様の断面図である。
する。図1は、本発明方法の一実施態様のプロセスダイ
アグラムであり、そして図2は、本発明によるアルキル
化方法の好ましい実施態様の断面図である。
【0028】図1に関して、パラフィン類、例えばC3
〜C10イソアルカン類からなる炭化水素基質を、C2〜
C10オレフィンアルキル化剤と一緒にライン6上でアル
キル化反応器8に通過させる。この反応混合物は、上記
アルキル化反応器に含まれる粒状接触物質の固定床9を
通過する。
〜C10イソアルカン類からなる炭化水素基質を、C2〜
C10オレフィンアルキル化剤と一緒にライン6上でアル
キル化反応器8に通過させる。この反応混合物は、上記
アルキル化反応器に含まれる粒状接触物質の固定床9を
通過する。
【0029】アルキル化反応は、−50℃から100℃
までの温度で行うことができるが、40℃以下の温度は
好ましい。従って圧力は、反応温度および反応混合物の
組成により1〜100バール絶対圧で変化する。
までの温度で行うことができるが、40℃以下の温度は
好ましい。従って圧力は、反応温度および反応混合物の
組成により1〜100バール絶対圧で変化する。
【0030】約0.1〜60分の滞留時間の後、少量の
酸触媒を含有するアルキル化生成物からなる生成物流
は、反応器8から抜き取られ、そしてライン10中でス
クラバーユニット12へ誘導される。ユニット12中
で、アルキル化生成物の流れは、ライン13および17
上で供給されユニット12に向流で流れる水で洗浄され
る。
酸触媒を含有するアルキル化生成物からなる生成物流
は、反応器8から抜き取られ、そしてライン10中でス
クラバーユニット12へ誘導される。ユニット12中
で、アルキル化生成物の流れは、ライン13および17
上で供給されユニット12に向流で流れる水で洗浄され
る。
【0031】洗浄段階の際、消費されたトリフルオロメ
タンスルホン酸は、ユニット12の低部で回収され、そ
してライン14を介して蒸留ユニット16に通過させ
る。
タンスルホン酸は、ユニット12の低部で回収され、そ
してライン14を介して蒸留ユニット16に通過させ
る。
【0032】洗浄した生成物は、ライン15中のユニッ
ト12の頂部で抜き取られる。蒸留ユニット16におい
て、トリフルオロメタンスルホン酸は、水和酸の沸点で
ある約215℃の温度で蒸留することによって濃縮され
る。ユニット16における水留去はライン13によりス
クラバーユニット12に戻される。主としてトリフルオ
ロメタンスルホン酸からなる酸蒸留ユニット16からの
残留物は、水和酸をその脱水和携帯とするためにライン
18中でライン22からの濃硫酸と混合される。
ト12の頂部で抜き取られる。蒸留ユニット16におい
て、トリフルオロメタンスルホン酸は、水和酸の沸点で
ある約215℃の温度で蒸留することによって濃縮され
る。ユニット16における水留去はライン13によりス
クラバーユニット12に戻される。主としてトリフルオ
ロメタンスルホン酸からなる酸蒸留ユニット16からの
残留物は、水和酸をその脱水和携帯とするためにライン
18中でライン22からの濃硫酸と混合される。
【0033】脱水和酸と硫酸との混合物は、無水酸が1
67℃で留去される蒸留ユニット20中で分離される。
回収されそして再生されたトリフルオロメタンスルホン
酸触媒は、次いでライン26中でアルキル化反応器8に
戻される。使用した硫酸は、ライン26上でユニット2
0から抜き取られる。
67℃で留去される蒸留ユニット20中で分離される。
回収されそして再生されたトリフルオロメタンスルホン
酸触媒は、次いでライン26中でアルキル化反応器8に
戻される。使用した硫酸は、ライン26上でユニット2
0から抜き取られる。
【0034】上記に示した流れ機構は、単純化されたも
のであり、プロセスプラントの従来の部品である種々の
装置、例えば熱交換器、ポンプおよびバルブは考慮され
ていない。種々の変更並びに付加的な段階、例えば異な
るプロセスユニット中での蒸留による使用された硫酸の
回収および後処理および濃硫酸のユニット16を離れる
トリフルオロメタンスルホン水和物リサイクルが本発明
の範囲を逸脱することなしに行うことができる。
のであり、プロセスプラントの従来の部品である種々の
装置、例えば熱交換器、ポンプおよびバルブは考慮され
ていない。種々の変更並びに付加的な段階、例えば異な
るプロセスユニット中での蒸留による使用された硫酸の
回収および後処理および濃硫酸のユニット16を離れる
トリフルオロメタンスルホン水和物リサイクルが本発明
の範囲を逸脱することなしに行うことができる。
【0035】図2は、弗化スルホン酸触媒が本発明の好
ましい実施態様に従って粒状接触物質上の移動可能な反
応帯域として配置されたアルキル化法のプロセスダイア
グラムである。
ましい実施態様に従って粒状接触物質上の移動可能な反
応帯域として配置されたアルキル化法のプロセスダイア
グラムである。
【0036】炭化水素基質およびオルフィン性アルキル
化剤を含有するプロセス流を、ライン10中で更にアル
キル化反応器25の分布のために四方向バルブ15に通
過させ、バルブの実際の調整によりコントロールさせ
る。アルキル化反応器25は、反応帯域27がライン5
0上に導入された弗化スルホン酸を適用することによっ
て確立された粒状の極性接触物質の固定床26により負
荷する。
化剤を含有するプロセス流を、ライン10中で更にアル
キル化反応器25の分布のために四方向バルブ15に通
過させ、バルブの実際の調整によりコントロールさせ
る。アルキル化反応器25は、反応帯域27がライン5
0上に導入された弗化スルホン酸を適用することによっ
て確立された粒状の極性接触物質の固定床26により負
荷する。
【0037】図示されるように、上記反応帯域27は、
反応器26の近傍端25aに位置されるアルキル化プロ
セスの最初のサイクル内にあり、ライン11を介してバ
ルブ15の調整によって端25aで反応器に導入され
る。
反応器26の近傍端25aに位置されるアルキル化プロ
セスの最初のサイクル内にあり、ライン11を介してバ
ルブ15の調整によって端25aで反応器に導入され
る。
【0038】従って、プロセス流は、端25aから反応
帯域27を通って反応器25の端25bに流通させる。
反応帯域27において、炭化水素基質は、接触物質26
上に吸収された弗化スルホン酸で触媒されたオレフィン
性アルキル化剤と反応する。アルキル化生成物を含有す
る生成物流は、ライン20中反応器25の端25bで抜
き取られる。バルブ15の図示した調整において、ライ
ン20は、生成物流を保存槽(図示せず)または更なる
加工に通過させる生成物ライン21および30に通過さ
せる。
帯域27を通って反応器25の端25bに流通させる。
反応帯域27において、炭化水素基質は、接触物質26
上に吸収された弗化スルホン酸で触媒されたオレフィン
性アルキル化剤と反応する。アルキル化生成物を含有す
る生成物流は、ライン20中反応器25の端25bで抜
き取られる。バルブ15の図示した調整において、ライ
ン20は、生成物流を保存槽(図示せず)または更なる
加工に通過させる生成物ライン21および30に通過さ
せる。
【0039】プロセスの最初のサイクルの間、反応帯域
は、反応器25の端部25aから端部25bに以下に示
すプロセス流中での炭化水素との内部反応により移動す
る。25b近傍の位置に到達した後、反応器25のプロ
セス流の流れ方向は、バルブ15を調整してライン10
からライン20へ通過させることによってアルキル化法
の引続きのサイクルで逆転される。このバルブで、ライ
ン20中のプロセス流の調整が端部25aで反応器25
に導入され、そして反応帯域27は反応器の端部25a
に押される。従って、生成物流は、バルブ15を介して
ライン21に接続されているライン11により反応器2
5の端部25aで抜き取られる。
は、反応器25の端部25aから端部25bに以下に示
すプロセス流中での炭化水素との内部反応により移動す
る。25b近傍の位置に到達した後、反応器25のプロ
セス流の流れ方向は、バルブ15を調整してライン10
からライン20へ通過させることによってアルキル化法
の引続きのサイクルで逆転される。このバルブで、ライ
ン20中のプロセス流の調整が端部25aで反応器25
に導入され、そして反応帯域27は反応器の端部25a
に押される。従って、生成物流は、バルブ15を介して
ライン21に接続されているライン11により反応器2
5の端部25aで抜き取られる。
【0040】各サイクルの最初に、流れ方向の直前で反
応器25に導入されたプロセス流の容量は、逆転され、
そして反応反応帯域27を通過せず、反応器25からの
未反応のまま抜き取られるであろう。この未反応容量
は、各プロセスサイクルの初期相においてリサイクルラ
イン40を介してライン21から供給ライン10にリサ
イクルされる。
応器25に導入されたプロセス流の容量は、逆転され、
そして反応反応帯域27を通過せず、反応器25からの
未反応のまま抜き取られるであろう。この未反応容量
は、各プロセスサイクルの初期相においてリサイクルラ
イン40を介してライン21から供給ライン10にリサ
イクルされる。
【0041】
【実施例】本発明の上記のおよびその他の利点を、以下
の実施例により更に詳しく説明する。
の実施例により更に詳しく説明する。
【0042】実施例1 この実施例において、イソブテン炭化水素フィードを、
1−ブテンアルキル化剤を用いて9:1イソブテン:1
−ブテンの容量比でイソブテンおよび1−ブテンをトリ
フルオロメタンスルホン酸(CF3SO3H)触媒とと
もに約10バールの圧力で7mlシリカ接触物質(シリ
カゲル60,粒子径0.063〜0.200mm,E.
Merck,FRG製)で満たれた固定床に通過させ
る。使用前に、この接触物質は、500℃で1時間焼成
されている。
1−ブテンアルキル化剤を用いて9:1イソブテン:1
−ブテンの容量比でイソブテンおよび1−ブテンをトリ
フルオロメタンスルホン酸(CF3SO3H)触媒とと
もに約10バールの圧力で7mlシリカ接触物質(シリ
カゲル60,粒子径0.063〜0.200mm,E.
Merck,FRG製)で満たれた固定床に通過させ
る。使用前に、この接触物質は、500℃で1時間焼成
されている。
【0043】六つの異なる操作を、異なる温度および反
応器に導入する酸触媒と1−ブテンアルキル化剤との比
率で行う。各操作において、10mlの反応器を去りそ
して少量の消費された酸触媒と一緒にアルキル化生成物
を含む生成物流を外界で約10mlの水で洗浄する。洗
浄したアルキル化生成物のガスクロマトグラフィー分析
により表1に示される生成物の組成が明らかとなる。
応器に導入する酸触媒と1−ブテンアルキル化剤との比
率で行う。各操作において、10mlの反応器を去りそ
して少量の消費された酸触媒と一緒にアルキル化生成物
を含む生成物流を外界で約10mlの水で洗浄する。洗
浄したアルキル化生成物のガスクロマトグラフィー分析
により表1に示される生成物の組成が明らかとなる。
【0044】水性洗浄相のサンプルは、19F−NMRス
ペクトル分析で測定する。このNMRスペクトルは、比
較実験で得られた純粋なトリフルオロメタンスルホン酸
と同一のほんの一つの共鳴しか得られない。このNMR
は、水洗により生成物からトリフルオロメタンスルホン
酸を回収し再生することが可能であるということを示し
ている。
ペクトル分析で測定する。このNMRスペクトルは、比
較実験で得られた純粋なトリフルオロメタンスルホン酸
と同一のほんの一つの共鳴しか得られない。このNMR
は、水洗により生成物からトリフルオロメタンスルホン
酸を回収し再生することが可能であるということを示し
ている。
【0045】二つの付加的な操作において、本発明によ
る酸触媒を上記の同一な実験セットアップで従来の硫酸
(H2SO4)触媒と比較する。異なるプロセスパラメ
ーターおよび上記実験で得られた結果を以下の表に要約
する。
る酸触媒を上記の同一な実験セットアップで従来の硫酸
(H2SO4)触媒と比較する。異なるプロセスパラメ
ーターおよび上記実験で得られた結果を以下の表に要約
する。
【0046】
【表1】
【0047】上記に示した結果以外に、少量のトリフル
オロメタンスルホン酸でも得られたアルキル化生成物の
改良されたオクタン価となる高い含有量の所望とされる
C8−炭化水素を有するアルキレート生成物の実質的に
定量的な収量となる。
オロメタンスルホン酸でも得られたアルキル化生成物の
改良されたオクタン価となる高い含有量の所望とされる
C8−炭化水素を有するアルキレート生成物の実質的に
定量的な収量となる。
【0048】アルキル化生成物において望ましくないC
9+- 留分の含有量は、実験に使用した異なるプロセスメ
ーターにおいてほぼ一定であり、そして比較実験操作8
および9において硫酸の存在下に得られたアルキル化生
成物より適当に低い。
9+- 留分の含有量は、実験に使用した異なるプロセスメ
ーターにおいてほぼ一定であり、そして比較実験操作8
および9において硫酸の存在下に得られたアルキル化生
成物より適当に低い。
【0049】実施例2 この実施例において、i−ブタン炭化水素基質および1
−ブテンアルキル化剤を重量比で9:1のi−ブタン:
1−ブテンアルキルで含有するプロセス流を反応器中で
移動可能な帯域として配置したトリフルオロメタンスル
ホン酸触媒の存在下に管常アルキル化反応器中でアルキ
ル化する。
−ブテンアルキル化剤を重量比で9:1のi−ブタン:
1−ブテンアルキルで含有するプロセス流を反応器中で
移動可能な帯域として配置したトリフルオロメタンスル
ホン酸触媒の存在下に管常アルキル化反応器中でアルキ
ル化する。
【0050】第1の実験において、反応器は直径3.2
mmで長さ1000mmのテフロン(登録商標)であ
る。この反応器を、反応管に負荷する前に500℃で1
時間焼成した8mlシリカ接触物質(シリカゲル60,
70〜230メッシュ,E.Merck,FRG製)で
充填する。
mmで長さ1000mmのテフロン(登録商標)であ
る。この反応器を、反応管に負荷する前に500℃で1
時間焼成した8mlシリカ接触物質(シリカゲル60,
70〜230メッシュ,E.Merck,FRG製)で
充填する。
【0051】1mlの酸触媒を、反応管の入口で接触物
質上に適用する。八つの異なる操作を行い、各操作にお
いて、プロセス流を反応器により異なる温度で1度通過
モードで通過させる。
質上に適用する。八つの異なる操作を行い、各操作にお
いて、プロセス流を反応器により異なる温度で1度通過
モードで通過させる。
【0052】プロセス流の流れは、トリフルオロメタン
スルホン酸が反応器からの流出液に検出された後に停止
した。各操作の後、10mlの脱ブタン化されたアルキ
レート生成物をガスクロマトグラフィーにより分析す
る。操作条件および各操作の結果を以下の表2に要約す
る。
スルホン酸が反応器からの流出液に検出された後に停止
した。各操作の後、10mlの脱ブタン化されたアルキ
レート生成物をガスクロマトグラフィーにより分析す
る。操作条件および各操作の結果を以下の表2に要約す
る。
【0053】
【表2】
【0054】n.d.=測定せず。第2の実験におい
て、第1の実験の反応器を、内径1.6mmで長さ4m
mで8mlの上記焼成接触物質を含有するテフロン(登
録商標)管反応器に置き換える。四つの異なる操作を行
う。各操作において、異なる量の酸触媒を反応器入口で
接触物質に適用する。第1の実験のように、プロセス流
を、トリフルオロメタンスルホン酸が反応器からの流出
液に検出されるまで反応器により異なる温度で1度通過
モードで通過させる。操作条件および各操作の結果を以
下の表3に要約する。
て、第1の実験の反応器を、内径1.6mmで長さ4m
mで8mlの上記焼成接触物質を含有するテフロン(登
録商標)管反応器に置き換える。四つの異なる操作を行
う。各操作において、異なる量の酸触媒を反応器入口で
接触物質に適用する。第1の実験のように、プロセス流
を、トリフルオロメタンスルホン酸が反応器からの流出
液に検出されるまで反応器により異なる温度で1度通過
モードで通過させる。操作条件および各操作の結果を以
下の表3に要約する。
【0055】
【表3】
【0056】n.d.=測定せず。 実施例3 この実施例において、アルキル化法を図2の実施態様に
従って行う。
従って行う。
【0057】第1の実験において、直径5.4mmで長
さ0.5mのステンレス鋼製の反応管25を、1時間5
00℃で焼成した8mlシリカ接触物質(シリカゲル6
0,70〜230メッシュ,E.Merck,FRG
製)で負荷する。2.0mlのトリフルオロメタンスル
ホン酸触媒が反応器入口25aで適用されている。
さ0.5mのステンレス鋼製の反応管25を、1時間5
00℃で焼成した8mlシリカ接触物質(シリカゲル6
0,70〜230メッシュ,E.Merck,FRG
製)で負荷する。2.0mlのトリフルオロメタンスル
ホン酸触媒が反応器入口25aで適用されている。
【0058】i−ブタン/1−ブテン(9:1)のプロ
セス流を1.85g/分の流速で以下に反応器に通過さ
せる。各々23分後に、プロセス流の流れ方向を以下に
子細の通り逆転させる。
セス流を1.85g/分の流速で以下に反応器に通過さ
せる。各々23分後に、プロセス流の流れ方向を以下に
子細の通り逆転させる。
【0059】各サイクルの始めに、約10mlの反応器
を離れる生成物流を反応器入口に戻す。
を離れる生成物流を反応器入口に戻す。
【0060】24サイクルを行い、そして反応器を離れ
る脱ブタン化されたアルキレート生成物をガスクロマト
グラフィーによって分析する。
る脱ブタン化されたアルキレート生成物をガスクロマト
グラフィーによって分析する。
【0061】操作条件およびこの実験の結果を以下の表
4に示す。第2の実験において、上記実験の反応器を、
内径5.4mmで長さ2mのステンレス鋼製の反応器管
に置き換える。
4に示す。第2の実験において、上記実験の反応器を、
内径5.4mmで長さ2mのステンレス鋼製の反応器管
に置き換える。
【0062】この反応器を、32mlの上記の焼成シリ
カ接触物質で負荷されておりそして3.0mlのトリフ
ルオロメタンスルホン酸触媒を反応器入口25aで適用
されている。
カ接触物質で負荷されておりそして3.0mlのトリフ
ルオロメタンスルホン酸触媒を反応器入口25aで適用
されている。
【0063】このプロセス流を、25ml/分の流速で
反応器を通して通過させる。この実験において、プロセ
ス流の流れ方向は、各々110分間後に15サイクルで
逆転される。40mlの生成物流を、各サイクルの最初
に戻す。
反応器を通して通過させる。この実験において、プロセ
ス流の流れ方向は、各々110分間後に15サイクルで
逆転される。40mlの生成物流を、各サイクルの最初
に戻す。
【0064】操作条件およびこの実験の結果を以下の表
4に示す。
4に示す。
【0065】
【表4】
【0066】上記の表に要約された上記の実験による結
果は、本発明方法の利点を明示している。実質的に、弗
化スルホン酸触媒の損失および脱離が検出されず、この
酸は、上記酸を反応器の対峙端の間を移動する少なくと
も24サイクルまでにおいて安定である。
果は、本発明方法の利点を明示している。実質的に、弗
化スルホン酸触媒の損失および脱離が検出されず、この
酸は、上記酸を反応器の対峙端の間を移動する少なくと
も24サイクルまでにおいて安定である。
【0067】従って、アルキル化反応器内で、プロセス
流の流れ方向を周期的に逆転することによって、少量の
触媒でさえも上記表1〜3に挙げた1度通過アルキル化
法によって得られたものに匹敵する組成を有する高い収
量のアルキル化生成物を提供する。
流の流れ方向を周期的に逆転することによって、少量の
触媒でさえも上記表1〜3に挙げた1度通過アルキル化
法によって得られたものに匹敵する組成を有する高い収
量のアルキル化生成物を提供する。
【図1】本発明方法の一実施態様のプロセスダイアグラ
ムである。
ムである。
【図2】本発明によるアルキル化方法の好ましい実施態
様の断面図である。
様の断面図である。
8 反応器ライン 10,13,14,15,17,18,21,22,2
6,30,40,50 ライン 12 スクラバーユニット 15 バルブ 16,20 蒸留ユニット 25 アルキル化反応器 25a,25b アルキル化反応器の端部 26 固定床 27 反応帯域
6,30,40,50 ライン 12 スクラバーユニット 15 バルブ 16,20 蒸留ユニット 25 アルキル化反応器 25a,25b アルキル化反応器の端部 26 固定床 27 反応帯域
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 // C07B 61/00 300 C10G 35/06 6958−4H
Claims (12)
- 【請求項01】炭化水素基質およびアルキル化剤のプロ
セス流を、アルキル化条件で、弗化スルホン酸触媒の存
在下に、粒状極性接触物質の固定床アルキル化反応器に
通過させる段階;およびアルキル化生成物を上記反応器
から抜き取る段階からなる、炭化水素基質をオレフィン
アルキル化剤により液相アルキル化する方法。 - 【請求項02】更に、水洗することによって、使い尽く
した弗化スルホン酸触媒を生成物流から分離して回収す
る段階;薄められた触媒を蒸留により再生する段階;蒸
留した触媒を更に濃硫酸の存在下に蒸留することによっ
て濃縮する段階;および回収した触媒をアルキル化反応
器にリサイクルする段階を含む請求項1の方法。 - 【請求項03】更に、極性の接触物質の制限された帯域
内に、上記接触物質上に吸着された弗化スルホン酸触媒
を有する移動可能な反応帯域を確立する段階;アルキル
化条件において一つの流れ方向でプロセス流を上記反応
帯域並びに接触物質の残留物に通過させる段階;および
場合により反応帯域が接触物質の全長に実質的に通過し
たときにプロセス流の方向を周期的にに逆転させる段階
を含む請求項1の方法。 - 【請求項04】上記酸触媒とアルキル化剤との重量比が
0.001〜1、好ましくは0.005〜0.3である
請求項1の方法。 - 【請求項05】上記反応帯域が、この反応帯域中の接触
物質で占められている横断面積1cm2当たり0.1〜
100ml、好ましくは1〜50ml、最も好ましくは
4〜25mlの弗化スルホン酸触媒を含む請求項1の方
法。 - 【請求項06】粒状極性接触物質が非−塩基性耐火物質
からなる請求項1の方法。 - 【請求項07】上記接触が、シリカ、アルミナ、チタニ
ア、ジルコニア、酸化ニオブ、酸化錫およびこれらの混
合物からなる群から選択される請求項1の方法。 - 【請求項08】プロセス流が、C3〜C10脂肪族炭化水
素類およびC3〜C10オレフィン類からなる請求項1の
方法。 - 【請求項09】アルキル化条件が、アルキル化反応器に
おける−50〜100℃の温度および1〜100バール
絶対圧を含む請求項1の方法。 - 【請求項10】炭化水素基質とアルキル化剤との重量比
が1.5:1〜30:1である請求項1の方法。 - 【請求項11】更に、流れ方法の逆転の間およびその直
後にアルキル化反応器を去るプロセス流の一部をアルキ
ル化反応器に戻す段階を含む請求項3の方法。 - 【請求項12】弗化スルホン酸触媒が、トリフルオロメ
タンスルホン酸および/またはフルオロスルホン酸から
なる請求項1〜11のいずれか一つの方法。
Applications Claiming Priority (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DK643989A DK643989A (da) | 1989-12-18 | 1989-12-18 | Alkylation process |
| DK1402/90 | 1990-06-08 | ||
| DK140290A DK168520B1 (da) | 1989-12-18 | 1990-06-08 | Fremgangsmåde til væskefase-alkylering af et carbonhydrid med et olefinalkyleringsmiddel |
| DK6439/89 | 1990-06-08 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH041141A JPH041141A (ja) | 1992-01-06 |
| JPH0688914B2 true JPH0688914B2 (ja) | 1994-11-09 |
Family
ID=26065707
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2403190A Expired - Fee Related JPH0688914B2 (ja) | 1989-12-18 | 1990-12-18 | アルキル化法 |
Country Status (12)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5220095A (ja) |
| EP (1) | EP0433954B1 (ja) |
| JP (1) | JPH0688914B2 (ja) |
| AR (1) | AR246501A1 (ja) |
| AT (1) | ATE109445T1 (ja) |
| AU (1) | AU641713B2 (ja) |
| DE (1) | DE69011300T2 (ja) |
| DK (1) | DK168520B1 (ja) |
| ES (1) | ES2060915T3 (ja) |
| NO (1) | NO180746C (ja) |
| RU (1) | RU2009111C1 (ja) |
| UA (1) | UA26063A1 (ja) |
Families Citing this family (55)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DK131092A (da) * | 1992-10-27 | 1994-04-28 | Haldor Topsoe As | Fremgangsmåde til genvinding af syrekatalysatorer fra syrekatalyserede processer |
| US5233119A (en) * | 1992-11-09 | 1993-08-03 | Phillips Petroleum Company | Alkylation process and catalyst therefor |
| FR2699429B1 (fr) * | 1992-12-22 | 1995-01-27 | Inst Francais Du Petrole | Catalyseur d'alkylation de paraffines. |
| DK170019B1 (da) * | 1993-03-12 | 1995-05-01 | Topsoe Haldor As | Fremgangsmåde til genvinding af brugt fluoreret sulfonsyrekatalysator fra en alkyleringsproces |
| DK170396B1 (da) * | 1993-04-20 | 1995-08-21 | Topsoe Haldor As | Fremgangsmåde til genvinding af brugt fluoreret sulfonsyrekatalysator fra en alkyleringsproces |
| FR2704161B1 (fr) * | 1993-04-20 | 1995-06-02 | Inst Francais Du Petrole | Catalyseur d'alkylation de paraffines. |
| US5349116A (en) * | 1993-06-25 | 1994-09-20 | Phillips Petroleum Company | Alkane alkylation and catalyst therefor |
| DK171701B1 (da) * | 1993-07-06 | 1997-04-01 | Topsoe Haldor As | Fremgangsmåde til genvinding af brugt syrekatalysator fra alkylering af carbonhydrider |
| DK171639B1 (da) * | 1993-08-05 | 1997-03-03 | Topsoe Haldor As | Fremgangsmåde til alkylering af alifatiske carbonhydrider |
| IT1265051B1 (it) * | 1993-08-06 | 1996-10-28 | Eniricerche Spa | Processo per l'alchilazione di idrocarburi alifatici con olefine |
| DK93193D0 (da) * | 1993-08-13 | 1993-08-13 | Haldor Topsoe As | Alkylering |
| EP0645184B1 (fr) * | 1993-09-10 | 1997-07-30 | Institut Francais Du Petrole | Catalyseur d'alkylation d'isoparaffine C4-C5 par au moins une oléfine C3-C6 |
| US5364976A (en) * | 1993-10-29 | 1994-11-15 | Phillips Petroleum Company | Alkylation/etherification process |
| EP0663377A1 (en) * | 1994-01-13 | 1995-07-19 | Haldor Topsoe A/S | Alkylation process |
| DK171409B1 (da) * | 1994-03-10 | 1996-10-21 | Topsoe Haldor As | Fremgangsmåde til genvinding af alkyleringskatalysatorer |
| US5731256A (en) * | 1994-05-04 | 1998-03-24 | Institut Francais Du Petrole | Alkylation catalyst for C4 -C5 isoparaffins using at least one C2 -C6 olefin |
| FR2719503B1 (fr) * | 1994-05-04 | 1996-06-21 | Inst Francais Du Petrole | Catalyseur d'alkylation d'isoparaffine C4-C5 par au moins une oléfine C2-C6. |
| FR2719504B1 (fr) * | 1994-05-04 | 1996-06-21 | Inst Francais Du Petrole | Catalyseur d'alkylation d'isoparaffine C4-C5 par au moins une oléfine C2-C6. |
| DK173114B1 (da) * | 1994-06-02 | 2000-01-31 | Topsoe Haldor As | Fremgangsmåde til genvinding af brugt sulfonsyrekatalysator samt anvendelse af fremgangsmåden |
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