174995. lajstromszámú szabadalom • Eljárás szénhidrogének hidrogén-fluorid jelenlétében végzett alkilezése során keletkező reakcióelegy szétválasztására,katalizátor regenerálása nélkül
3 174995 4 fluorid katalizátor jelenlétében alkilezőreaktorban olefinekkel végzett alkilezésével kapott - alkilátot, reagálatlan izoparafílnt, katalizátort és polimert tartalmazó — reakcióelegy szétválasztására a hidrogénfluorid regenerálása nélkül, amelynek egyes műveletei a következők: (a) a reakcióelegy 100-80 tf%-át egy elválasztóberendezésbe vezetjük, ahol az egy szénhidrogénes fázisra és a polimert tartalmazó hidrogén-fluoridos fázisra válik szét, (b) a hidrogén-fluoridos fázisnak 90-100 tf%-át az alkilező reaktorba visszatápláljuk, (c) a visszamaradó hidrogén-fluoridos fázis legalább 0—10 tf%-át — melegítés nélkül - és a szénhidrogénes fázis legalább 100—80 tf%-át - melegítve - együttesen 52-93 °C-on egy másik elválasztó berendezésbe vezetjük, ahol a nem reagált izoparaffint és a polimert tartalmazó alkilezett terméket különítjük el. Az 1. ábra a hagyományos hidrogén-fluoridos alkilezési eljárás egyszerűsített folyamatábráját mutatja. A 2. ábra azokat a módosításokat szemlélteti, amelyek a savregeneráló kiküszöböléséhez szükségesek. Az alkilezéshez alkalmas izoparaffin szénhidrogének a 4—7 szénatomos izoparaffinok, például az izobután, az izopentánok, az izohexánok és az izoheptánok. A felhasználható olefinek 3—7 szénatomot tartalmaznak; például propilén, 1-butén, 2-butén, izobutilén, izomer pentének, hexének és heptének lehetnek. Az alkilezési reakcióelegy hidrogén-fluorid katalizátort, izoparaffint és olefin szénhidrogént tartalmaz. A hidrogén-fluorid és a szénhidrogén térfogataránya a reaktorban 0,1:1—3:1 lehet. A hidrogén-fluorid vízmentes, víztartalmú, vagy különböző adalékokat és promotorokat tartalmazó hidrogén-fluorid lehet. Az alkilezési eljáráshoz friss katalizátorként általában vízmentes hidrogén-fluoridot használnak. A hidrogénfluorid 10 súly% vizet tartalmazhat, azonban a túl nagy víztartalom a katalizátor alkilezési aktivitását rontja, és korróziót okozhat. Az olefinek alkilezés előtti polimerizálódásának csökkentésére célszerű az izoparaffin és az olefin térfogatarányát a reaktorban 1:1—20:1, előnyösen 3:1—15:1 között tartani. Az alkilezés reakciókörülményei jól ismertek, általában -15 és 90 °C, előnyösen 0 és 40 °C közötti hőmérséklet alkalmazható. Az alkilezési reakció erősen exoterm, ezért a reaktor hőcserélőként is működhet, hogy a reakcióhőt elvezesse. A folyékony fázis biztosításához általában 2-40 att nyomáson dolgozunk. A tartózkodási idő, ami a reaktorban levő katalizátor térfogata és a percenként betáplált szénhidrogén térfogatának hányadosa, általában kevesebb mint 5 perc, de célszerű, ha 2 percnél is kisebb. Az alkilező reaktorból kilépő terméket az első elválasztó berendezésbe vezetjük; ez általában kéttartályos egymásra helyezett berendezés. Az alsó tartály az elnyelető, amelyben a reakciókeverék tartózkodási ideje 1-20 perc. Az elnyelető belső kiképzésével, például perforált lemezekkel turbulens áramlást létesítünk. A reakciókeverék ezután a felső tartályba lép, amely ülepítőként szolgál a lényegében hidrogén-fluoridtól mentes szénhidrogénes fázis és a gyakorlatilag szénhidrogéntől mentes hidrogén-fluoridos fázis elválasztására. A reaktorból kilépő termék egy része emulgeálható és a reaktorba visszavezethető, ha szükséges. 2 Az elválasztott hidrogén-fluoridot visszavezetjük a reaktorba. A reaktorból kilépő alkilát általában az alkilezési reakció során keletkező, kevés polimert is tartalmazza. Ez a polimer az ülepítőből eltávolított hidrogénfluoridos fázisban van. Korábban a polimer felhalmozódásának megakadályozására a savregenerálóba lassú ütemben hidrogénfluoridot vezettek be. Egy hagyományos berendezésnél 66 m3/óra a betáplált anyagmennyiség, a regeneráló 6 m magas, és 4,2 m-es felső része buboréksapkás tányérokból áll; az alsó, 1,8 m-es részben gyűlik össze a polimer termék. A működő korábbi berendezéseknél a műveletek javítása érdekében általában csak időszakosan használt bevitt anyag 5—20 térfogat%-a. A regenerált hidrogén-fluoridot az ülepített hidrogénfluoriddal savregeneráló a keletkezett polimer összes mennyiségét csökkentette. 0,66 m3/óra savbetáplálás esetén a savregeneráló berendezést 7—10 napos időközökben üzemeltetik; 111-195 m3 hidrogén-fluoridot kezelnek. A kinyert polimer mennyisége a regenerálóba bevitt anyag 5—20 térfogat%-a. A regenerált hidrogén-fluoridot az ülepített hidrogén-fluoriddal együtt visszavezetik a reaktorba. A regeneráló időszakos használata minden alkalommal termeléskiesést okozott. Az ülepítőben elkülönített szénhidrogénes fázist kigőzölő frakciolálóoszlopba vezetik, ahonnan a cseppfolyós alkilezett terméket fenéktermékként kapják. A propánt, reagálatlan izobutánt és kis mennyiségű hidrogén-fluoridot felül vezetik el és egy ülepítőbe viszik, ahonnan a hidrogén-fluoridot a reaktorba visszavezetik. A szénhidrogénes fázist propánmentesítő berendezésbe vezetik, ahol az izobutánt fenéktermékként kapják és a reaktorba, valamint a regenerálóberendezésbe visszavezetik. Korábban a regenerálóberendezésben az izobutánt a hidrogén-fluoridnak a polimerből való kigőzölésére használták. A propánmente sítőből eltávozó fej termék propánt és némi hidrogén-fluoridot tartalmaz. Ezt a frakciót hidrogén-fluoridot kigőzölő oszlopba vezetik, amelyből a hidrogén-fluorid felül, a propán alul távozik. A propánt — az összes hidrogén-fluorid eltávolítása céljából - általában alumínium-oxiddal és kálium-hidroxid-oldattal kezelik. Az alkilezett terméket lényegében hidrogénfluoridtól mentesen kapják, de adott esetben a fent ismertetett módon a hidrogén-fluorid nyomok eltávolíthatók. A találmány lényege a regenerálóberendezés kiküszöbölése. A hidrogén-fluoridot közvetlenül a kigőzölőoszlopba vezetjük az ülepítőből származó szénhidrogénes fázissal együtt. Ezeknek a folyadékáramoknak a hőmérséklete 27—40 °C. A találmány szerint a hőmérsékletet célszerű 50—95 °C-ra növelni, mielőtt az áramot a kigőzölőbe vezetnénk. A berendezés többi része, a kigőzölő ülepítő, a propánmentesítő és a hidrogén-fluorid kigőzölögtető berendezések azonosak az ismert alkilezési eljárásnál használtakkal. Az ábrák szemléltetik a hagyományos alkilezési eljárás folyamatát és a találmány szerinti szükséges módosításokat. Az 1. ábrán olyan berendezés látható, amely izobután propilént, butilént és pentilént tartalmazó olefineleggyel való alkilezésére alkalmas. A cél legszélesebb forrásponttartományú folyékony alkilezett termék 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
