发明内容

具体实施方式

丁烯和丁二烯是橡胶、聚合物和常见产品中使用的其它材料的重要化学前体。正丁烯和异丁烯也用于生产烷基化物，其可用于汽油的共混池中。

在烷化反应过程中，实施C₄烯烃的烷化反应以形成烷基化物。可使用若干类型的烷化反应，包括但不限于硫酸(SA)烷化反应、氢氟酸(HF)烷化反应和离子液体(IL)烷化反应。优选的烯烃原料根据所用的方法而变化。例如，用于HF烷化反应的优选烯烃原料为异丁烯原料，而用于SA烷化反应的优选进料为正丁烯原料。

在现有技术构型(图1)所示的方法构型中，可以选择送至脱氢区的原料，从而产生优选的烯烃作为送至下游烷化反应单元的进料。图1中所示的方法构型示出了当下游烷化反应单元为SA烷化反应单元时可以何种方式配置。该方法构型产生最多的正丁烯，其为SA烷化反应单元的优选原料。然而，该方法构型需要附加的设备(诸如与异构化区相关联的进料脱异丁烷塔)和用于复合设施的附加的公共设备。它并不会最大化辛烷桶收率(octane-barrel yield)(定义为辛烷值乘以产生的烷基化物桶)。另外，由于与异构化区相关联的脱异丁烷塔可能需要较大尺寸以容纳一定范围的新鲜丁烷原料组合物，该方法构型在新鲜丁烷原料组合物方面并不灵活。

在包括预异构化区(诸如丁烷异构化区)的方法中，可将100％正丁烷或石油丁烷(field butane)转化成60重量％异丁烷和40重量％正丁烷的共混物(称为异构化物)。尽管存在上述对原料的优先选择，但可将该共混物用作送至脱氢区的进料，该脱氢区将产生适于所有类型烷化反应区的烯烃产物。预异构化区额外地稳定进料组合物，使得不管到复合设施的进料纯度有任何改变，脱氢区和烷化反应区仍然总是使用相同的进料来操作。

这种布置是有利的，因为它消除了对进料脱异丁烷塔的需要。此外，由于脱氢区产生异丁烷、异丁烯、正丁烷和正丁烯作为产物，并且除了正丁烷以外的所有物质在烷化反应区中反应，进料中较低的正丁烷浓度意味着通过烷化反应区后未反应的正丁烷较少，从而使正丁烷再循环和处理最小化。另外，由于系统中存在较少的正丁烷，因此去往烷化反应区脱异丁烷塔的进料较少。

由于异构化区不受烷化反应设备内处理流的方式的影响，在该位置设置异构化区还代表与任何类型的烷化反应区整合的最佳选择。此外，由于异丁烷和正丁烷的热裂解速率的差异，预计该选择会使脱氢区中的烯烃具有更高的C₄保留。最后，可操作烷化反应进料预处理区段通过具有或不具有将丁烯-1异构化成丁烯-2的能力的选择性氢化区来提供更有利的原料。

在一些实施方案中，在异构化区的下游添加蒸馏塔以移除该异构化区中产生的任何痕量重质之后，再将其送至脱氢区。这还提供了以下优点：新鲜丁烷进料中的任何C_5’可被直接送至烷基化物池。蒸馏塔还防止在烷化反应区内的脱丁烷塔中发生故障的情况下C₈ ⁺型材料进入脱氢区。

本发明的一个方面是一种用于脱氢和烷化反应的方法。在一个实施方案中，该方法包括将包含正丁烷的烃流传递至异构化区以生成包含60重量％异丁烷和40重量％正丁烷的异构化区产物流。该异构化区产物流被传递至脱氢区以生成包含混合丁烯、异丁烷和正丁烷的脱氢区产物流，其中该混合丁烯包含60重量％异丁烯和40重量％正丁烯。该脱氢区产物流被传递至烷化反应区以产生烷化反应区产物流。该烷化反应区产物流被传递至分离区以生成异丁烷流、正丁烷流和烷基化物产物流。该正丁烷流被传递至该异构化区。

在一些实施方案中，该分离区包括脱异丁烷塔和脱丁烷塔，并且其中将该烷化反应区产物流传递至该分离区包括：将该烷化反应区产物流传递至该脱异丁烷塔以生成该异丁烷流和脱异丁烷塔塔底流；并且将该脱异丁烷塔塔底流传递至该脱丁烷塔以生成该正丁烷流和该烷基化物产物流。

在一些实施方案中，该分离区包括蒸馏塔，并且其中将该烷化反应区产物流传递至该分离区包括：将该烷化反应区产物流传递至该蒸馏塔以生成该异丁烷流、该正丁烷流和该烷基化物产物流。

在一些实施方案中，将该异构化区产物流传递至该脱氢区包括：将该异构化区产物流传递至蒸馏塔以生成蒸馏塔顶流和蒸馏塔底流；以及将该蒸馏塔顶流传递至该脱氢区。

在一些实施方案中，该方法还包括将蒸馏塔底流传递至该分离区。

在一些实施方案中，该方法还包括将该蒸馏塔顶流传递至该烷化反应区。

在一些实施方案中，该方法还包括将该异丁烷流传递至该烷化反应区。

在一些实施方案中，该方法还包括将该异丁烷流的一部分传递至该脱氢区。

在一些实施方案中，该方法还包括将该异构化区产物流的一部分传递至该烷化反应区。

在一些实施方案中，将该脱氢区产物流传递至该烷化反应区包括：将该脱氢区产物流传递至选择性氢化区以生成选择性氢化区产物流；以及将该选择性氢化区产物流传递至该烷化反应区。

在一些实施方案中，对该选择性氢化区进行操作以生成基于重量的大于8:1的2-丁烯与1-丁烯的比率。

在一些实施方案中，将该脱氢区产物流传递至该烷化反应区包括：将该脱氢区产物流传递至脱氢分馏区以生成轻质流、重质流和脱氢分馏产物流；以及将该脱氢分馏产物流传递至该烷化反应区。

在一些实施方案中，该烷化反应区为硫酸烷化反应区、或氢氟酸烷化反应区、或离子液体烷化反应区。

在一些实施方案中，该方法还包括：将该正丁烷流的一部分传递至第二异构化区以生成第二异构化区产物流；以及将该第二异构化区产物流传递至该分离区。

在一些实施方案中，该方法还包括：将分离区侧馏分流传递至第三异构化区以生成第三异构化区产物流；以及将该第三异构化区产物流传递至该分离区。

在一些实施方案中，该方法还包括以下项中的至少一者：感测该方法的至少一个参数并且由感测生成信号或数据；生成并传输信号；或者生成并传输数据。

在一些实施方案中，该烃流包含按重量计至少50％的正丁烷，或按重量计至少60％的正丁烷，或按重量计至少70％的正丁烷，或按重量计至少80％的正丁烷，或按重量计至少90％的正丁烷。

本发明的另一个方面是一种用于脱氢和烷化反应的方法。在一个实施方案中，该方法包括将包含正丁烷的烃流传递至异构化区以生成包含60重量％异丁烷和40重量％正丁烷的异构化区产物流。该异构化区产物流被传递至脱氢区以生成包含混合丁烯、异丁烷和正丁烷的脱氢区产物流，其中该混合丁烯包含60重量％异丁烯和40重量％正丁烯。该脱氢区产物流被传递至烷化反应区以产生烷化反应区产物流。该烷化反应区产物流被传递至脱异丁烷塔以生成异丁烷流和脱异丁烷塔塔底流。该脱异丁烷塔塔底流被传递至脱丁烷塔以生成正丁烷流和烷基化物产物流。

在一些实施方案中，将该脱氢区产物流传递至该烷化反应区包括：将该脱氢区产物流传递至选择性氢化区以生成选择性氢化区产物流；将该选择性氢化区产物流传递至脱氢分馏区以生成脱氢分馏产物流；以及将该脱氢分馏产物流传递至该烷化反应区。

在一些实施方案中，将该异构化区产物流传递至该脱氢区包括：将该异构化区产物流传递至蒸馏塔以生成蒸馏塔顶流和蒸馏塔底流；以及将该蒸馏塔顶流传递至该脱氢区。

所谓“将流传递”至区是指将该流的至少一部分传递至该区，该一部分最多至整个流并包括整个流(例如，大于10％、大于20％、大于30％、大于40％、或大于50％、或大于60％、或大于70％、或大于80％、或大于90％)。该流可被直接送至该区，或者其可在被送至指定区之前通过其他区。所谓“将流的一部分传递”至区是指将小于全部流的流传递至该区(例如，小于90％、小于80％、小于70％、小于60％、或小于50％、或小于40％、或小于30％、或小于20％、或小于10％)。

图1示出了使硫酸型烷化反应区的正丁烯产量最大化的现有技术方法构型的一个示例。该构型包括将烃流8传递至脱氢区10以生成包含烯烃的第一工艺流12。脱氢区10另外产生包含H₂(未示出)的产物流。将第一工艺流12传递至脱氢分馏区18(如果需要的话)。脱氢分馏区18产生塔顶流20、塔底流28和产物流22。产物流22被传递至烷化反应区26，该烷化反应区产生包含烷基化物和未反应的C₄链烷烃化合物的烷基化物产物流29，该烷基化物产物流被传递至第一脱异丁烷塔30。在一些实施方案中，可能不需要脱氢分馏区18。

脱异丁烷塔30产生包含异丁烷的塔顶流32和脱异丁烷塔塔底流34，该包含异丁烷的塔顶流被送回烷化反应区26，该脱异丁烷塔塔底流被传递至脱丁烷塔36。脱丁烷塔36产生塔底流38和塔顶流40，该塔底流包含烷基化物，该塔顶流被传递至第二脱异丁烷塔42或被传递至异构化区50。第二脱异丁烷塔42还接收流48中的丁烷并产生包含异丁烷的塔顶流9、包含C₅₊的塔底流46和侧馏分流44，该包含异丁烷的塔顶流被传递至烷化反应区26，该侧馏分流的一部分可被送至异构化区50。送至异构化区50的流44的量取决于直接送至异构化区50的流40的量。流44的剩余流量成为进入脱氢区10的包含正丁烷的流8。异构化区50产生流52，该流被送回第二脱异丁烷塔42。

在一个示例性实施方案中，烷化反应区26可包括脱丙烷塔(未示出)，并且可在管线21中抽出主要包含C₃烃的C_3-流并将其传递回丁烷进料8并随后传递至脱氢区10。另外，任选地可在管线25中将C₃-吹扫流移出。

在另选的示例性实施方案中，烷化反应区26可不包括脱丙烷塔，并且可在管线21中抽出主要包含C₃烃和C₄烃的C_4-流并将其传递回丁烷进料8并随后传递至脱氢区10。另外，任选地可在管线25中将C₄-吹扫流移出。另外，任选地可将C₄-流23再循环回第二脱异丁烷塔42。

在图2至图4所示的实施方案中，不需要两个单独的脱异丁烷塔。

在图2所示的方法100中，丁烷进料流105包含正丁烷。丁烷进料流105被进料到异构化区110中，其中丁烷被异构化成异构化流出物115，该异构化流出物包含60重量％异丁烷和40重量％正丁烷的混合物。

异构化流出物115被分流成主异构化流120和小的旁路异构化流125(如果需要的话)。主异构化流120被传递至脱氢区130。脱氢区130产生包含H₂(未示出)的产物流。脱氢区130产生脱氢产物流135，该脱氢产物流被送至选择性氢化区140以产生选择性氢化产物流145，该选择性氢化产物流被送至脱氢分馏区150。在一些实施方案中，可能不需要选择性氢化区140和脱氢分馏区150。

脱氢分馏区150产生塔顶流152、塔底流154和产物流155，该产物流连同旁路异构化流125一起被传递至烷化反应区160。

烷化反应区160产生包含烷基化物和未反应的C₄化合物的烷化反应产物流165，该烷化反应产物流被传递至脱异丁烷塔170。

脱异丁烷塔170产生包含异丁烷的塔顶流175和脱异丁烷塔塔底流180，该包含异丁烷的塔顶流被送回烷化反应区160。在一些实施方案中，塔顶蒸汽175的一部分可再循环回去以与主异构化流120合并(未示出)。

脱异丁烷塔塔底流180被传递至脱丁烷塔185，该脱丁烷塔产生塔底流190和塔顶流195，该塔底流包含烷基化物，该塔顶流被送回以与丁烷进料流105合并。

在一些实施方案中，来自脱异丁烷塔170的侧馏分200被送至第二异构化区205，该第二异构化区产生产物流210，该产物流被送回脱异丁烷塔170。在一些实施方案中，来自脱丁烷塔185的塔顶流195的一部分215被送至第三异构化区220，该第三异构化区产生流225，该流被送回该脱异丁烷塔170。在一些实施方案中，存在第二异构化区205和第三异构化区220两者。

在示例性实施方案中，烷化反应区160可包括脱丙烷塔(未示出)，并且可将主要包含C₃烃的C_3-流抽出并将其传递回丁烷进料流105(未示出)。另外，任选地可将C₃-吹扫流(未示出)移出。

在另选的示例性实施方案中，烷化反应区160可不包括脱丙烷塔，并且可将主要包含C₃烃和C₄烃的C_4-流抽出并将其传递回主异构化流120(未示出)。另外，任选地可将C₄-吹扫流(未示出)移出。

在一个实施方案中，异构化区110、205、220可包括一个或多个如本领域中所公知的反应器、干燥器、汽提塔、补充气体压缩机等。

在一个实施方案中，选择性氢化区140可包括一个或多个如本领域中所公知的氢化反应器、汽提塔和/或补充气体压缩机(未示出)。

在一个实施方案中，脱氢区130可包括一个或多个如本领域中所公知的脱氢反应器、火焰加热器、热交换器、骤冷塔、压缩机、低温分离系统、处理系统、燃料气制备系统、轻馏分回收、吸附系统、分馏塔(未示出)、催化剂处理/再生设备。

在一个实施方案中，烷化反应区160可包括一个或多个如本领域中所公知的烷化反应反应器、热交换器、压缩机、分离系统、处理系统、轻馏分回收、分馏塔(未示出)。

上述管线、导管、单元、设备、容器、周围环境、区或类似物中的任一者可配备一个或多个监测部件，包括传感器、测量设备、数据捕获设备或数据传输设备。信号、工艺或状态测量以及来自监测部件的数据可用于监测工艺设备中、周围和与其有关的条件。由监测部件生成或记录的信号、测量和/或数据可通过一个或多个网络或连接收集、处理和/或传输，该网络或连接可以是私有或公共的，通用的或专用的，直接的或间接的，有线的或无线的，加密的或未加密的，和/或它们的组合；本说明书并非旨在在这方面进行限制。该附图将以上分类为250。

由监测部件生成或记录的信号、测量和/或数据可被传输到一个或多个计算设备或系统。计算设备或系统可包括至少一个处理器以及存储计算机可读指令的存储器，该计算机可读指令当由至少一个处理器执行时，使一个或多个计算设备执行可包括一个或多个步骤的工艺。例如，可配置一个或多个计算设备以从一个或多个监测部件接收与至少一件与该工艺相关联的设备相关的数据。一个或多个计算设备或系统可被配置为分析该数据。根据数据分析，一个或多个计算设备或系统可被配置为确定对本文所述的一个或多个工艺的一个或多个参数的一种或多种推荐调整。一个或多个计算设备或系统可被配置为传输加密或未加密的数据，其包括对本文所述的一个或多个工艺的一个或多个参数的一种或多种推荐调整。该附图将以上分类为250。

在图3所示的方法300中，包含正丁烷的丁烷进料流305被进料到异构化区310中，其中丁烷被异构化成异构化流出物315，该异构化流出物包含60重量％异丁烷和40重量％正丁烷的混合物。

异构化流出物315被送至蒸馏塔320，其中该异构化流出物被分离成包含C_4-烃的蒸馏塔顶流325和包含C₅₊烃的蒸馏塔底流330。

蒸馏塔顶流325被分流成主流335和补充(如果需要的话)异丁烷流340。主流335被传递至脱氢区345。脱氢区345产生脱氢产物流350，该脱氢产物流被送至选择性氢化区355以产生选择性氢化产物流360，该选择性氢化产物流被送至脱氢分馏区365。在一些实施方案中，可能不需要选择性氢化区355和脱氢分馏区365。

脱氢分馏区365产生塔顶流367、塔底流369和产物流370，该产物流连同补充异丁烷流340一起被传递至烷化反应区375。

烷化反应区375产生包含烷基化物和未反应的C₄化合物的烷化反应产物流380，该烷化反应产物流被传递至脱异丁烷塔385。

脱异丁烷塔385产生包含异丁烷的塔顶蒸汽390和脱异丁烷塔塔底流395，该包含异丁烷的塔顶蒸汽被送回烷化反应区375。在一些实施方案中，塔顶流390的一部分可再循环回去以与主流335合并(未示出)。

脱异丁烷塔塔底流395和蒸馏塔底流330被传递至脱丁烷塔400，该脱丁烷塔产生包含烷基化物的塔底流405和包含正丁烷的塔顶流410，该塔顶流被送回以与丁烷进料流305合并。

在一些实施方案中，来自脱异丁烷塔385的侧馏分415被送至第二异构化区420，该第二异构化区产生产物流425，该产物流被送回脱异丁烷塔385。在一些实施方案中，来自脱丁烷塔400的塔顶流410的一部分430被送至第三异构化区435，该第三异构化区产生流440，该流被送回该脱异丁烷塔385。在一些实施方案中，存在第二异构化区420和第三异构化区435两者。

如上所述，在示例性实施方案中，烷化反应区375可包括脱丙烷塔(未示出)，并且可将主要包含C₃烃的C_3-流抽出并将其传递回丁烷进料流335(未示出)。另外，任选地可将C₃-吹扫流(未示出)移出。

在另选的示例性实施方案中，烷化反应区375可不包括脱丙烷塔，并且可将主要包含C₃烃和C₄烃的C_4-流抽出并将其传递回主流335(未示出)。另外，任选地可将C₄-吹扫流(未示出)移出。

异构化区310、420、435、选择性氢化区355、脱氢区345和烷化反应区375可包括如本领域中所公知的上述设备。

方法300可包括如上250所述的监测部件等。

图2或图3所示的方法可包括组合的脱异丁烷塔/脱丁烷塔而不是单独的塔，如图4所示(其中类似的参考标号指代类似的部件和流)。

在该布置中，烷化反应产物流380被送至组合塔450。组合塔450产生包含异丁烷的塔顶流390和包含烷基化物的塔底流405。

包含正丁烷的侧馏分455被送回以与丁烷进料流305合并。在一些实施方案中，侧馏分流455的一部分460被送至第二异构化区465，该第二异构化区产生产物流470，该产物流被送回塔450。

实施例

使用可商购获得的过程模拟器(诸如Aspen或Unisim)严格地模拟案例研究，以展示常规流程方案与本发明之间的差异。该模拟允许对复合设施的每个区段和对复合设施物料平衡的相对比较。模拟的基础采用完全相同量的丁烷进料。出于本研究的目的，排除C₅₊材料，使得所示的净辛烷桶为仅使用丁烷进料产生。最后，在该分析中，假定硫酸烷化反应。模拟结果示于表1中。

表1.

表1中的结果已被归一化，使得所有比较均在相对摩尔基础上对于现有技术来进行。进料脱异丁烷塔(DIB)塔已被完全移除。由于产生了大致相同量的烯烃，脱氢区段的尺寸与常规流程方案的尺寸大致相同。由于送至烷化反应反应器的进料和送至烷化反应DIB的进料中包含较少的正丁烷，送至这些区段的进料明显小于常规流程方案。一个令人惊奇的结果是，即使预期研究法辛烷值(RON)会略低，对于本发明的流程方案而言，由于脱氢区段中的选择性改善，总辛烷桶收率会更高。由于烷化反应区总体上处理较少的进料，因此预计复合设施的烷化反应区具有较低的资本成本，并且操作成本较低。因此，本发明以较少的资金投入和较低的操作成本生产更多的辛烷桶。

虽然用目前被认为是优选的实施方案描述了本发明，但应当理解本发明不限于所公开的实施方案，而是旨在涵盖所附权利要求的范围内所包括的各种修改和等效布置。