一种采用两步法低聚和水合含有混合烯烃的烃原料的方法技术

本发明专利技术提供了一种采用两步法在二级系统中实施的低聚与水合混合丁烯的方法。所述两步法制得了一种包含二异丁烯(DIBs)和混合丁醇的产品。所述DIBs是通过在第一阶段中异丁烯的选择性低聚反应制得的；而混合丁醇是通过在第二阶段中混合丁烯的水合反应制得的，其中所述的混合丁烯为所述第一阶段中仍未反应的混合丁烯。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于制备混合醇与丁烯低聚物方法。更具体地说，本专利技术涉及一种采用两步法进行低聚和水合包括丁烯异构体的原料物流的方法，以制备丁烯低聚物和混合丁醇，所述丁烯低聚物和混合丁醇可用作具有降低的雷德蒸汽压(RVP)和增加的研究法辛烷值(RON)及辛烷灵敏度的混合组分。
技术介绍
当烃类燃料仍然是用于内燃机的主要能源时，醇类，特别是甲醇和乙醇，也已被用作燃料。目前，主要的醇燃料是乙醇，其通常以5％-10％的量被混入汽油。事实上，当今生产的各种燃料主要包括有醇。例如，E-85燃料含有85％的乙醇和15％的汽油，以及M-85燃料具有85％的甲醇和15％的汽油。尽管乙醇具有优异的辛烷值增强性能，其作为汽油组分使用时具有若干缺点，包括：能量不足(乙醇所提供的能量比汽油所提供的能量要少约39％)，高混合雷德蒸汽压(RVP)(以10％进行混合时，RVP＝11psi)，以及与现有的交通设施不兼容。在历史上，铅(Pb)被加入到汽油里以增加其辛烷值从而提升其抗爆性。然而，出于健康和环境原因，铅在汽油中的使用现已在大多数国家被淘汰。作为对所需增加辛烷值的响应，在20世纪70年代后期的美国和其它国家里，在不存在铅的情况下，甲基叔丁基醚(MTBE)被引入市场作为汽油的辛烷值增强组分。在某些汽油的最低氧含量方面的法律限制——在20世纪90年代后期被引入作为一种减少对环境有害废气排放的手段——鼓励进一步增加MTBE在汽油中的浓度，到那时，MTBE被以多达15％的体积百分比共混添加。当MTBE仍在英国广泛使用时，由于对MTBE本身的有害作用的担忧，在世界上的其它地区里，MTBE的使用已开始逐步下降。具体而言，地下水中它的存在已经导致了它在多个国家中使用的下降，比如美国，在美国的一些州已积极立法禁止其使用。目前，为了满足性能和法律要求，在美国的燃料工业现在正在采用发酵的粮食乙醇来替代MTBE。然而，生产必要数量的粮食乙醇以代替MTBE在特定区域是有困难的，并且作为汽油组分的乙醇具有如上所论述的其它缺点。某些其它醇类(即丁醇)以及丁烯低聚物(例如，二异丁烯(DIBs))可用作可燃的单一燃料、氧化燃料添加剂或在各种类型的燃料中的成分。丁醇和二异丁烯中的BTU含量相较于甲醇或乙醇而言更接近汽油的能量含量。丁醇被认为是乙醇之后的第二代燃料组分。具体地，2-丁醇和叔丁醇可为特别有利的燃料组分，由于它们具有与MTBE的混合辛烷值敏感性和能量
密度相媲美的混合辛烷值敏感性和能量密度，并且已经展现出相对于可比较的乙醇混合燃料具有要低15％浓度的更低的RVP值。类似地，DIB是一种非氧化燃料组分，相对于其它燃料添加剂具有许多优点。例如，DIB具有相较于MTBE更高的RON，更好的抗爆性以及更高的能量含量，并且具有比MTBE、丁醇和乙醇更低的RVP。丁醇可通过丁烯的水合作用而被制备，此制备方法通常利用一种酸催化剂。然而通过丁烯的水合作用来制备丁醇是一种商用的重要方法，其成本通常是非常高的。DIB通过丁烯的低聚反应/二聚反应而制备，尤其是异丁烯。异丁烯的二聚反应也一般通过使用酸催化剂来实施，例如硫酸和氢氟酸；然而，这些催化剂本质上趋于高度腐蚀性的。丁醇和DIB相对于其它现有燃料组分都提供了某些优点。然而，到现在为止，也没有出现过在这方面特别有效的方法，用于将混合烯烃转化成醇类——特别是丁烯转化成丁醇——同时还二聚化混合烯烃原料的一部分以生成如DIBs的低聚物，无需对原料中的混合丁烯异构体或产品中的混合丁醇异构体进行代价高昂的分离。丁醇和DIB结合起来作为一种燃料添加剂会导致汽油中增强的RON、辛烷灵敏度和能量密度，以及降低的RVP。因此，存在一种替代性的汽油充氧剂的需求，所述汽油充氧剂不仅拥有媲美RON的增强特性和比MTBE与乙醇更高的能量含量，还消除了MTBE与乙醇的环境和兼容性问题。此外，存在一种替代性的燃料添加剂的需求，所述燃料添加剂在不存在的MTBE的情况下降低了燃料的RVP值。最后，存在一种替代性方法的需求，所述方法允许混合丁烯的水合反应与低聚反应以生成醇类和低聚物，即丁醇和DIB，其可被用作辛烷值增强组分。
技术实现思路
本专利技术涉及一种生产RON增强混合丁醇的方法，用于潜在的替代MTBE和乙醇作为含氧化合物的燃料添加剂。更具体地，本专利技术涉及一种采用两步法(二级系统)由混合丁烯原料的低聚反应和水合反应制备DIB和混合丁醇的方法，所述混合丁烯原料包含四种丁烯异构体的混合物：1-丁烯，2-顺式-丁烯，2-反式-丁烯和异丁烯。所述DIB是通过在包含低聚反应催化剂第一反应器中的异丁烯的选择性低聚反应(无水条件下)而制得的，而其它丁烯异构体主要仍然是未反应的。在一个实施例中，至少大多数的异丁烯，并优选异丁烯的至少一个相当大的部分，被低聚(二聚)以形成DIB。所述混合丁醇通过在随后的第二反应器中的丁烯原料的水合反应制备，其中所述的第二反应器包含有一种水合催化剂。在一个优选实施例中，所述正丁烯(1-丁烯和2-丁烯)进行水合反应生成2-丁醇而任何剩余的异丁烯则进行水合反应生成叔丁醇。在一个实施例中，保持两个反应器中的温度均为80-250℃，保持两个反应器中的压力约为10-80bar。在另一个实施例中，低聚反应器中的温度被保持在30-100℃，并且该反应器中的压力被维持在约5-80bar；与此同时，水合反应器中的温度被保持在100-250℃，并且该反应器中的压力被维持在约10-80bar。本专利技术提供了一种相对于其它低聚和水合方法的明显优势，其允许对所生成的DIB和叔丁醇的量增强控制。因为，DIB具有比叔丁醇更低的RPV，更高的RON、辛烷灵敏度和能量含量，具有相对于叔丁醇而言更高的DIB含量的产品是达到汽油混合目的之首选。因此，通过低聚反应增加DIB的生产同时通过水合反应减少叔丁醇产率的能力导致了一种RON增强型混合丁醇最终产品，该产品拥有优越的汽油混合性能。附图说明对本专利技术及其特点和优势更完整的理解可通过参考以下详细说明和附图来实现。值得注意的是，说明书附图仅仅表示本专利技术的实施例，并因此不应当被认为是对本专利技术保护范围的限定。图1显示了根据本专利技术的一个实施例的两步法的简易流程图；和图2为显示了各种示例性共混物组分的在RON方面的效果图。具体实施方式如前所述，现有技术包含有多种混合丁烯的低聚反应与烯烃的水合反应生成醇类的方法；但是，到现在为止，也没有出现过在转化混合丁烯为丁醇的同时将部分混合丁烯原料低聚为低聚物方面特别有效的方法，其中所述的低聚物比如为DIB。本专利技术克服了的现有技术的缺陷和限制，并且涉及一种采用两步法用于将混合丁烯低聚并水合以制备混合丁醇和DIB产品的方法，所述混合丁醇和DIB产品可被用作优越的汽油混合组分。如本文所述的，本专利技术所述的两步法允许对最终产品中的DIB的组成(含量百分比)改进的控制，从而允许最终产品物流的组成进行调整。混合烯烃(丁烯)混合丁烯具有四种结构异构体：1-丁烯，2-顺式-丁烯，2-反式-丁烯和异丁烯。可选地，其它低碳烯烃，如丙烯和乙烯，也可存在于如下所述的原料中。二异丁烯(DIB)或异辛烷二异丁烯包括两种异构体，即2,4,4-三甲基-1-戊烯和2,4,4-三甲基-2-戊烯。混合丁醇混合丁醇包括以下化合物本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种两阶段方法，用于低聚和水合烃原料，所述烃原料包括含有混合丁烯的混合烯烃，所述混合丁烯包括异丁烯和正丁烯，所述方法包括以下步骤：在可用于操作低聚所述丁烯的反应条件下，将所述烃原料导入至第一反应器中；在所述第一反应器中，将所述混合烃原料与一种低聚催化剂相接触；所述低聚催化剂是一种将丁烯选择性低聚为低聚物，并优选将异丁烯选择性低聚为二异丁烯的催化剂；将所述低聚物从未反应的丁烯中分离出来以形成低聚物流；在水的存在下，并且在用于操作未反应的丁烯进行水合反应的反应条件下，将所述未反应的丁烯导入至第二反应器，其中所述未反应的丁烯包括未反应的正丁烯和任何未反应的异丁烯；在所述第二反应器中，将所述未反应的丁烯与一种水合催化剂相接触，以将所述未反应的丁烯水合以生成混合丁醇物流；并且将所述低聚物流与所述混合丁醇物流相结合以形成产品物流。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.12.11 US 14/103,4391.一种两阶段方法，用于低聚和水合烃原料，所述烃原料包括含有混合丁烯的混合烯烃，所述混合丁烯包括异丁烯和正丁烯，所述方法包括以下步骤：在可用于操作低聚所述丁烯的反应条件下，将所述烃原料导入至第一反应器中；在所述第一反应器中，将所述混合烃原料与一种低聚催化剂相接触；所述低聚催化剂是一种将丁烯选择性低聚为低聚物，并优选将异丁烯选择性低聚为二异丁烯的催化剂；将所述低聚物从未反应的丁烯中分离出来以形成低聚物流；在水的存在下，并且在用于操作未反应的丁烯进行水合反应的反应条件下，将所述未反应的丁烯导入至第二反应器，其中所述未反应的丁烯包括未反应的正丁烯和任何未反应的异丁烯；在所述第二反应器中，将所述未反应的丁烯与一种水合催化剂相接触，以将所述未反应的丁烯水合以生成混合丁醇物流；并且将所述低聚物流与所述混合丁醇物流相结合以形成产品物流。2.根据权利要求1所述的两阶段方法，其特征在于，所述正丁烯包含1-丁烯，2-反式-丁烯和2-顺式-丁烯。3.根据权利要求1所述的两阶段方法，其特征在于，所述烃原料在无水条件下被导入至所述第一反应器。4.根据权利要求1所述的两阶段方法，其特征在于，在将所述烃原料导入所述第一反应器之前，所述烃原料流经：(a)第一压缩机，其压缩所述烃原料至第一预定压力；和(b)第一热交换器，其调节所述烃原料的温度至第一预定温度。5.根据权利要求4所述的两阶段方法，其特征在于，所述第一预定压力在约5bar至100bar之间，而所述第一预定温度在约30℃至250℃之间。6.根据权利要求1所述的两阶段方法，其特征在于，将所述二异丁烯从所述未反应的正丁烯分离以形成二异丁烯物流的步骤包括如下步骤：从所述第一反应器中将所述二异丁烯和所述未反应的正丁烯导入至低压分离器，所述低压分离器被设置用于从所述未反应的丁烯中分离出所述二异丁烯，所述未反应的丁烯包括未反应的正丁烯和任何未反应的异丁烯。7.根据权利要求6所述的两阶段方法，其特征在于，在将所述未反应的丁烯导入至所述第二反应器之前，水被添加至包括所述未反应的正丁烯的所述未反应的丁烯中，以形成第一含水混合物，所述第一含水混合物流经：(a)第二压缩机，其压缩所述第一含水混合物至第二预定压力；和(b)第二热交换器，其调节所述第一含水混合物的温度至第二预定温度。8.根据权利要求7所述的两阶段方法，其特征在于，所述第二预定压力在约10bar至100bar之间，而所述第二预定温度在约80℃至250℃之间。9.根据权利要求1所述的两阶段方法，其特征在于，在所述第二反...

【专利技术属性】
技术研发人员：卡里姆乌丁·M·沙伊克，W·徐，塔默·穆罕默德，哈桑·巴比克尔，高塔姆·塔万帕·卡尔法特吉，
申请(专利权)人：沙特阿拉伯石油公司，
类型：发明
国别省市：沙特阿拉伯;SA