(57)【要約】  再循環流がアルキル化反応器流出物との熱交換により冷却されるアルキル化方法が開示される。【特許請求の範囲】
【請求項１】
ａ）反応器中でアルキル化基質をアルキル化剤でアルキル化してアルキレートを形成するステップと、
ｂ）反応器からアルキレートおよびアルキル化基質を含む反応器流出物を回収するステップと、
ｃ）反応器流出物の少なくとも一部を減圧するステップと、ここで、減圧後の反応器流出物の少なくとも一部は、反応器流出物と同じ組成を有する、
ｄ）冷却剤熱交換器中で、減圧後の反応器流出物の少なくとも一部を加熱し、冷却剤熱交換器から、アルキレートおよびアルキル化基質を含む冷却剤交換器流出物を回収するステップと、
ｅ）冷却剤交換器流出物の少なくとも一部を流出物気液分離器へ通し、流出物気液分離器から、アルキル化基質を含む気相およびアルキレートを含む液相を回収するステップと、
ｆ）気相を圧縮して、アルキル化基質を含む圧縮した流れを形成するステップと、
ｇ）圧縮した流れの少なくとも一部を少なくとも部分的に凝縮して、アルキル化基質を含む凝縮した流れを形成するステップと、
ｈ）冷却剤熱交換器中で、凝縮した流れの少なくとも一部から、反応器流出物の少なくとも一部へ熱を間接的に交換して、アルキル化基質を含む冷却した再循環流を形成するステップと、
ｉ）冷却した再循環流の少なくとも一部を反応器に再循環するステップと、
ｊ）液相からアルキレートを回収するステップと
を含むアルキル化方法。
【請求項２】
反応器流出物の少なくとも一部が、フラッシングにより減圧されて、アルキレートおよびアルキル化基質を含む冷却剤交換器フィードを形成し、ここで、冷却剤交換器フィードは、反応器流出物の少なくとも一部と同じ組成を有し、冷却剤交換器フィードは、冷却剤熱交換器中の冷却剤交換器フィード中の加熱された反応器流出物の部分を含み、冷却剤熱交換器は、凝縮した流れの少なくとも一部から、冷却剤交換器フィードの少なくとも一部へ熱を間接的に交換して、アルキル化基質を含む冷却した再循環流を形成することをさらに特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
凝縮した流れの少なくとも一部が、冷却剤熱交換器中で少なくとも部分的に凝縮し、冷却した再循環流が、凝縮相を含み、冷却した再循環流の少なくとも一部の再循環が、凝縮相の再循環を含むことをさらに特徴とする、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
冷却した再循環流が、ハロゲン化水素を含み、前記凝縮相が、前記冷却した再循環流中のハロゲン化水素の少なくとも９９％を含むことをさらに特徴とする、請求項１または２に記載の方法。
【請求項５】
アルキル化が、固体触媒の存在下で起こることをさらに特徴とする、請求項１または２に記載の方法。
【請求項６】
前記反応器がトランスポート反応器である、請求項１または２に記載の方法。
【請求項７】
前記トランスポート反応器がライザー反応器である、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記冷却剤交換器流出物の少なくとも一部が、０から４８３ｋＰａ（ｇ）までの圧力および−９から３２℃までの温度を含む分離条件で分離されることをさらに特徴とする、請求項１または２に記載の方法。
【請求項９】
前記流出物気液分離器が、相分離温度で作動し、冷却した再循環流が、相分離温度より２から１１℃高い冷却した再循環温度であることをさらに特徴とする、請求項１または２に記載の方法。
【請求項１０】
前記気相が、アルキル化基質より少ない炭素原子を有する軽質分を含み、軽質分を含む不良流が、前記気相、前記圧縮した流れ、前記凝縮した流れ、および前記冷却した再循環流からなる群から選択される流れから形成され、不良流中の軽質分が、工程から排除されることをさらに特徴とする、請求項１または２に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的に、アルキル化剤を用いるアルキル化基質のアルキル化方法に関する。本発明は、特に、アルキル化流出物の分離および熱交換に関する。
【背景技術】
【０００２】
アルキル化剤（例えば、オレフィン）を用いるアルキル化基質（例えば、イソパラフィン）のアルキル化は、発熱反応である。商業的には、それは、高価な製品であるアルキレートの収率を上げる助けとなる触媒を用いて比較的低温で行われる。最適なアルキル化温度は、触媒の選択を含めて多くの要素によって決まるが、アルキル化反応器は、一般的に、−５０から１００℃（−５８から２１２°Ｆ）の範囲で作動する。アルキル化反応器流出物も、通常、その温度範囲にある。したがって、流出物は、３つの側面で独自の技術的難題、すなわち、製品であるアルキレートを回収すること、アルキル化反応により放出される熱を利用すること、および反応物を反応器へ適切な低温で再循環させることを提起する。
【０００３】
先行技術のアルキル化装置は、反応流出物をフラッシュすることによりこの難題に対処しようとする。これは、大部分未反応のアルキル化基質を含む蒸気を生じる。この蒸気は、次いで、冷却装置の冷却剤のように使用され、実際に、それは、通例、「冷却剤」と呼ばれる。それは、圧縮され、凝縮され、次いでフラッシュされる。これらのステップは、冷却液および反応物の両方である流れを提供する。それは、したがって、反応器への再循環に適している。ＵＳ５，７５０，８１８（Ｍｅｈｌｂｅｒｇ  ｅｔ  ａｌ．）は、アルキル化反応器へ再循環される未反応炭化水素基質を冷却するためのアルキル化方法を記載している。Ｐｒｏｃｅｓｓ  Ｅｃｏｎｏｍｉｃｓ  Ｐｒｏｇｒａｍ  Ｒｅｐｏｒｔ  Ｎｏ．８８Ａ，Ａｌｋｙｌａｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｍｏｔｏｒ  Ｆｕｅｌｓ（Ｆｅｂｒｕａｒｙ  １９９３）、Ｅｌａｉｎｅ  Ｊ．Ｃｈａｎｇ，ＳＲＩ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ，Ｍｅｎｌｏ  Ｐａｒｋ，Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａは、硫酸および自動冷却を用いるアルキル化方法を記載している。
【０００４】
残念ながら、蒸気が通常の凝縮条件で凝縮しない軽質分を含む場合、先行技術装置は十分に役に立たない。これらの成分には、しばしば、（それだけには限らないが）水素、塩化水素、メタン、およびエタンが含まれる。それらは、非常に高圧および低温でほぼ間違いなく凝縮するが、それらは、通例、「非凝縮性物質（ｎｏｎｃｏｎｄｅｎｓａｂｌｅ）」と呼ばれる。アルキル化方法においてその高圧まで冷却剤を圧縮することは、ひどく費用がかかる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
したがって、アルキレートを回収し、反応熱を利用し、かつ未反応のアルキル化基質を再循環する有効な方法が求められている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
冷却剤が、アルキル化反応器流出物との熱交換により冷却されるアルキル化方法が開示される。流出物が、アルキル化反応器へのその再循環のための通常の凝縮条件で凝縮しない成分を含む場合に、この方法の利点が生じる。アルキル化触媒が塩化物を含み、流出物が塩化水素を含む場合が、その事例である。本明細書で開示される方法は、塩化水素などの軽質分を再循環することおよび過度の圧縮費用を必要とせずに、塩化水素の損失を切り詰めることの助けとなる。この方法は、反応器流出物を用いるアルキル化反応器の直接の冷却が、アルキル化反応器の設計および／または反応器流出物の性質のために実用的でない場合にも有用である。
【０００７】
一実施形態においては、本発明は、アルキル化方法である。アルキル化基質は、アルキル化剤を用いて反応器中でアルキル化されてアルキレートが形成される。アルキレートおよびアルキル化基質を含む反応器流出物は、反応器から回収される。反応流出物の少なくとも一部は、減圧されかつ好ましくはフラッシュされてアルキレートおよびアルキル化基質を含む冷却剤交換器フィードを形成する。冷却剤交換器フィードの少なくとも一部は、冷却剤熱交換器中で加熱される。アルキレートおよびアルキル化基質を含む冷却剤交換器流出物は、冷却剤熱交換器から回収される。冷却剤交換器流出物の少なくとも一部は、流出物気液分離器へ送られる。アルキル化基質を含む気相およびアルキレートを含む液相は、流出物気液分離器から回収される。気相は、圧縮されてアルキル化基質を含む圧縮した流れを形成する。圧縮した流れの少なくとも一部は、少なくとも部分的に凝縮されてアルキル化基質を含む凝縮流を形成する。冷却剤熱交換器においては、アルキル化基質を含む冷却再循環流を形成するために、熱は、凝縮流の少なくとも一部から冷却剤交換器フィードの少なくとも一部へ間接的に交換される。冷却再循環流の少なくとも一部は、反応器へ再循環される。アルキレートは、液相から回収される。
【０００８】
本発明のさらなる実施形態および利点が、詳細な説明に記載される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明の供給原料は、アルキル化基質およびアルキル化剤である。アルキル化基質は、４から６個までの炭素原子を有する分枝パラフィンなどのパラフィン系炭化水素である。適切なパラフィン系炭化水素には、２−メチルプロパン（通例イソブタンと呼ばれる）、２−メチルブタン（またはイソペンタン）、２，３−ジメチルブタン、２−メチルペンタン、および３−メチルペンタンが含まれる。２種以上のパラフィンを、使用することができる。
【００１０】
アルキル化基質は、アルキル化剤でアルキル化される。アルキル化剤は、一般的に、２から６個までの炭素原子を含むオレフィン系炭化水素である。このようなオレフィンの例には、エチレン、プロピレン、１−ブテン、シス−２−ブテン、トランス−２−ブテン、およびイソブテンが含まれる。２種以上のオレフィンを、使用することができる。
【００１１】
アルキル化は、任意の適切な触媒を用いて実施することができる。アルキル化触媒は、フッ化水素または硫酸などの液体であってよいが、好ましい触媒は、固体または不均一系触媒である。本明細書に参照により組み込んだＵＳ６，３９２，１１４Ｂ１（Ｓｈｉｅｌｄｓ  ｅｔ  ａｌ．）は、適切な固体触媒を記載している。本明細書に開示された方法は、ハロゲン化物を含む触媒に一般的に適している。１つのこのような触媒は、一価カチオン、特にアルカリ金属カチオンまたはアルカリ土類金属カチオンを含浸した耐火性無機酸化物であり、その結合表面水酸基は、ＵＳ６，３９２，１１４Ｂ１に記載されたように、フリーデル・クラフツ金属ハロゲン化物と少なくとも部分的に反応している。アルキル化反応器は、任意の適切なアルキル化反応器であってよい。アルキル化触媒が固体である場合、トランスポート反応器（ｔｒａｎｓｐｏｒｔ  ｒｅａｃｔｏｒ）を使用することができる。ＵＳ６，３９２，１１４は、適切なライザー反応器（ｒｉｓｅｒ−ｒｅａｃｔｏｒ）を記載している。
【００１２】
適切なアルキル化条件には、−５０から１００℃まで（−５８から２１２°Ｆ）の温度および存在する炭化水素を液体として維持するのに求められる圧力が含まれる。圧力は、通常、１３８０から４８３０ｋＰａ（ｇ）まで（２００から７００ｐｓｉ（ｇ））の範囲である。アルキル化剤に対して、アルキル化基質の過剰が一般的に提供されるので、アルキル化基質のアルキル化剤に対する全体のモル比は、一般的に、５：１から２０：１までである。アルキル化反応器中のいくつかの箇所におけるアルキル化剤の注入を、上記全体のモル比に比べてより高い平均モル比を維持するために使用することができる。アルキル化反応器は、ライザー反応器などの任意の適切な反応器であってよい。反応器および反応条件は、一般的に、反応物転化率、製品選択性、および触媒安定性の所望の値を達成するために選択される。しかしながら、必要に応じて、当業者は、製品回収および成分の再循環に影響を及ぼすこれらのパラメーターの選択を最適化することができる。
【００１３】
アルキル化反応流出物は、一般的に、アルキル化の所望の製品（アルキレート）、副反応の副生物、および未反応アルキル化基質を含む。ブテンをイソブタンでアルキル化する場合、アルキル化反応流出物は、一般的に、メタン、エタン、プロパン、プロペン、ブタン、ブテン、ペンタン、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、ノナン、デカン、ウンデカン、およびドデカンを含めた１から１２個までの炭素原子を有する炭化水素を含む。アルキル化触媒によっては、アルキル化反応流出物は、ハロゲン含有種を含むこともある。ハロゲン含有種は、アルキル化反応流出物の重量に対して、一般的に、２５０重量ｐｐｍより一般的に大きいハロゲンの濃度で存在し、通常、１０００から１００００重量ｐｐｍまでのハロゲンである。ハロゲン含有種の例には、有機ハロゲン化物およびハロゲン化水素が含まれる。これらの種には、有機フッ素、有機塩素化合物、有機臭化物、フッ化水素、塩化水素、および臭化水素が含まれる。有機ハロゲン化物の例には、塩化プロピルおよび塩化ブチルなどのアルキル化剤のハロゲン化の生成物が含まれる。
【００１４】
本明細書に開示された方法によれば、アルキル化反応器流出物のいくらかまたは全部は、反応圧から低圧に減圧される。好ましくは、これはフラッシングにより起こる。反応器流出物のエンタルピーは変化しうるが、フラッシングは、好ましくは、一定のエンタルピーで起こる。アルキル化反応器流出物中の炭化水素は、通常、液相であるので、フラッシングは、一般的に、アルキル化基質などの、流出物中のより軽い炭化水素のいくらかを蒸発させる。得られる反応器流出物は、したがって、気液の２相混合物であってよい。
【００１５】
フラッシングは、反応器流出物の温度も低下させる。反応器流出物は、アルキル化反応により生じた熱のいくらかを帯びることがあるにしても、フラッシング後の反応器流出物の温度は、反応流出物のいくらかまたは全てが、別の流れを、その流れから間接的に熱交換することにより冷却するのに使用されるのを可能にするのに十分低い。それは、言い換えると反応器流出物を加熱する。冷却された流れは、少なくとも一部分において、間接熱交換後の反応器流出物の相分離によりそれ自体形成される気相から形成される。
【００１６】
間接熱交換後の反応器流出物の相分離は、一般的に０から４８３ｋＰａ（ｇ）（０から７０ｐｓｉ（ｇ））までの圧力および一般的に−９から３２℃（１５から９０°Ｆ）までの温度において行う。（空気進入を制限または防ぐ適切な手段が取られるならば、圧力は大気中より低くてもよい。）より具体的には、それらの条件は、一部分においては、反応器流出物（またはそれから誘導された液相）が、アルキル化反応器からアルキレート製品回収区画への途中でフラッシュされた回数によって決まる。フラッシングの各段階は、フラッシュされた流れの圧力および温度を低下させ、したがって、段階の数が大きければ大きいほど、段階から段階への圧力および温度の低下が小さいのが一般的に通例である。したがって、段階の数が大きければ大きいほど、間接熱交換後の反応器流出物の相分離の圧力および温度は、アルキル化反応器それ自体の圧力および温度に近づく。１段階だけのフラッシングの相分離は、一般的に６９から２０７ｋＰａ（ｇ）（１０から３０ｐｓｉ（ｇ））まで、好ましくは１０３から１７２ｋＰａ（ｇ）（１５から２５ｐｓｉ（ｇ））までの圧力、および一般的に７から１８℃（４５から６５°Ｆ）まで、好ましくは１０から１６℃（５０から６０°Ｆ）までの温度で起こる。２段階のフラッシングがある場合、この相分離は、一般的に２０７から４１４ｋＰａ（ｇ）（３０から６０ｐｓｉ（ｇ））まで、好ましくは２４１から３７９ｋＰａ（ｇ）（３５から５５ｐｓｉ（ｇ））までの圧力、および一般的に７から２４℃（４５から７５°Ｆ）まで、好ましくは１０から２１℃（５０から７０°Ｆ）までの温度で起こる。３段階のフラッシングがある場合、この相分離は、一般的に２４１から４８３ｋＰａ（ｇ）（３５から７０ｐｓｉ（ｇ））まで、好ましくは２７６から４４８ｋＰａ（ｇ）（４０から６５ｐｓｉ（ｇ））までの圧力、および一般的に１８から３２℃（６５から９０°Ｆ）まで、好ましくは２１から２９℃（７０から８５°Ｆ）までの温度で起こる。この相分離で生じる気相は、反応器流出物に比べてアルキル化基質が多く、得られる液相は、アルキル化基質が乏しい。
【００１７】
反応器流出物との間接熱交換により冷却された流れは、しばしば、本明細書では冷却剤と呼ばれる。というのは、本明細書に開示された方法において、それは、冷却剤が冷却装置で使用される方法と類似した方法で使用されるからである。少なくとも一部においては、相分離からの気相から形成された冷却剤は、圧縮される。圧縮された後、間接熱交換ステップで冷却される前に、冷却剤は、凝縮器を用いて、少なくとも部分的に凝縮される。通常、凝縮器は、水冷または空冷のいずれかの熱交換器であるが、凝縮器用の他の冷却液は可能である。例えば、凝縮器冷却液は、外部冷却装置の作動冷却流体であってよく、または再沸騰を必要とする製品回収区画における流れであってよい。
【００１８】
間接熱交換は、したがってそれ自体、冷却剤を、部分的に凝縮し、凝縮を完了し、または温度を下げることができる。任意の適切な間接熱交換を用いることができる。間接熱交換ステップ後、冷却剤の温度は、一般的に、間接熱交換後の反応器流出物の相分離の温度より、２から１１℃（３から２０°Ｆ）、好ましくは３から８℃（５から１５°Ｆ）高い。冷却剤の圧力は、一般的に、所望の程度の凝縮を達成するのに十分である。
【００１９】
間接熱交換後、冷却剤は、凝縮しなかった成分を含む、２相の気液混合物（部分的には凝縮した）または単一の液相（完全に凝縮した）のいずれかである。一般的に、冷却剤は、実際的に到達することが可能な低温への間接熱交換により冷却されている。冷却剤は、大部分、間接熱交換後に殆ど完全に凝縮されたアルキル化基質を含むが、反応器流出物およびしたがって冷却剤は、凝縮ステップにおいてまたは間接熱交換ステップにおいてかのいずれかで凝縮しない成分を含むことができる。これらの成分は、凝縮していない。というのは、冷却剤中のそれらの濃度が、冷却剤が間接的に反応器流出物により熱交換された後の、温度および圧力の条件において、上昇したまたはそうでなければ冷却剤中のその溶解度のレベルを超えているからである。これらの凝縮していない成分は、通常、アルキル化基質より少ない炭素原子を有する。これらの凝縮していない成分は、液相と接触している気相による、アルキル化基質の任意の平衡（または平衡近傍の）濃度を別にすれば、間接熱交換ステップ後に存在する任意の気相の大部分を含む。
【００２０】
ある場合には、冷却剤中のこれらの凝縮していない成分は、好ましくは、アルキル化反応器に戻される。例えば、冷却剤中の塩化水素は、間接熱交換ステップの出口条件において凝縮することができないが、アルキル化が塩素を含む固体触媒の存在下で行われる場合、塩化水素が凝縮することが好ましい。塩化水素が凝縮する場合、次いで、液相がアルキル化反応器に再循環される場合、塩化水素も戻される。したがって、このような場合、好ましくは、間接熱交換後の冷却剤の条件は、冷却剤中の塩化水素の少なくとも９９％およびより好ましくは全てを、液相中で溶液に保つのに十分である。任意の凝縮していない塩化水素は、冷却剤から失われ、それが、別の方法で回収されて工程に戻されないかぎり、アルキル化反応器への補給塩化物の添加によって置換されなければならない。
【００２１】
アルキル化反応器に好ましく戻される、冷却剤中の成分の凝縮の最適な量は、成分を凝縮しないことの費用と成分を凝縮する費用との経済的な均衡の維持によって決まる。塩化水素などの成分を凝縮しないことの費用は、補給の塩化物を添加することおよび失われた塩化水素の処理の費用を含む。これらの費用は、成分を凝縮するのに十分に高い吐出圧力に冷却剤を圧縮するのに必要な高圧装置およびユーティリティの費用によって相殺される。当業者は、この最適量を決定することができる。
【００２２】
他の場合には、冷却剤中の凝縮していない成分は、好ましくは、アルキル化基質より軽いまたは少ない炭素原子を有するパラフィンの場合のように、アルキル化反応器に戻されない。例には、イソブタンがアルキル化基質である場合、プロパン、エタン、およびメタンが含まれる。このような成分は、好ましくは、気相に維持され、アルキル化反応器へのアルキル化基質の再循環の前に、蒸留または相分離によってアルキル化基質から分離される。
【００２３】
間接熱交換後のアルキル化反応器流出物の相分離由来の液相は、それ自体、フラッシュし、次いで、１回または複数回、相分離することができる。それぞれのその後のフラッシュおよび相分離は、液相からのアルキル化基質および他の成分をますます増加させる。したがって、それぞれの得られた気相は、フラッシュされた液相に比べて、アルキル化基質が多く、それぞれの得られた液相は、アルキル化基質が乏しい。得られた気相は、１つまたは複数の圧縮段階において圧縮することができ、アルキル化反応器流出物の最初の相分離からの気相と最終的に合わせることができる。当業者は、アルキル化基質およびアルキレートの所望の回収を達成するために、ならびにユーティリティ費用を資本設備の所与の予算に合わせて最小化する目的で、フラッシングの回数、相分離、および圧縮段階、ならびにそれらの操作条件を最適化することができる。２段階のフラッシング（および圧縮）とともに、第２の相分離は、一般的に２１から１１７ｋＰａ（ｇ）（３から１７ｐｓｉ（ｇ））まで、好ましくは５５から８３ｋＰａ（ｇ）（８から１２ｐｓｉ（ｇ））の圧力、および一般的に−４から１３℃（２５から５５°Ｆ）まで、好ましくは−１から１０℃（３０から５０°Ｆ）までの温度において起こる。３段階のフラッシングとともに、第２の相分離は、一般的に１３８から２７６ｋＰａ（ｇ）（２０から４０ｐｓｉ（ｇ））まで、好ましくは１７２から２４１ｋＰａ（ｇ）（２５から３５ｐｓｉ（ｇ））の圧力、および一般的に４から１８℃（４０から６５°Ｆ）まで、好ましくは７から１６℃（４５から６０°Ｆ）までの温度において起こる。３段階のフラッシングとともに、第３の相分離は、一般的に０から６９ｋＰａ（ｇ）（０から１０ｐｓｉ（ｇ））まで、好ましくは７から３４ｋＰａ（ｇ）（１から５ｐｓｉ（ｇ））の圧力、および一般的に−９から２℃（１５から３５°Ｆ）まで、好ましくは−７から−１℃（２０から３０°Ｆ）までの温度において起こる。この後者の場合においては、圧力は、空気進入に関しての本明細書の先の説明にしたがって、大気中より低くてよい。
【００２４】
本明細書に開示された方法は、図１および２を参照にすることでより完全に理解することができる。図１および２の説明は、反応器流出物における、アルキル化基質としてのイソブタン、アルキル化剤としてのブテン異性体の混合物、およびハロゲン含有種としての塩化水素に関して記載されている。しかしながら、これらの反応物およびこのハロゲン含有種の選択は、特許請求の範囲に記載された本発明の範囲を制限することを目的としていない。
【００２５】
図１をここで参照し、混合されたブテン供給原料は、ライン１２を通ってアルキル化反応器１０に入る。ブテンは、複数の箇所において反応器１０に導入することができる。アルキル化基質として新鮮なおよび再循環のイソブタンを含む流れは、ライン１４を通って反応器１０に入る。アルキル化反応器は、塩化物を用いる固体触媒を使用する。アルキル化反応器流出物は、アルキレート、イソブタン、プロパン、エタン、メタン、および塩化水素を含む。Ｃ１〜Ｃ３パラフィンは、供給原料とともに反応器に入ることができ、またはアルキル化の副生物として形成することができる。流出物は、触媒再生によるいくらかの水素を含むことさえできる。
【００２６】
アルキル化反応器流出物は、ライン１６を通って流れ、２つの部分に分かれる。１つの部分は、ライン１７を通って流れ、膨張弁１８を通ってフラッシュし、その部分の圧力および温度が下げられる。フラッシュした部分は、反応器流出物と同じ組成を有する２相の気液混合物である。フラッシュした部分は、ライン２０を通って冷却剤熱交換器２２へ流れる。間接熱交換によって、フラッシュした部分は、ライン３８を流れている流れから熱を除去し、それにより反応器流出物のこの部分が加熱される。加熱された部分は、依然、２相の気液混合物である。ライン２４を通る流れは、ライン７０を流れている流れと一緒になり、ライン２５を通って流れ、気液分離器２６に入る。図１および２は、分離器２６および他の気液分離器を円筒型垂直配置容器として示しているが、水平配置容器または任意の適切な相分離装置を、相分離の助けとなる内部構造物（ｉｎｔｅｒｎａｌ）を含むこれらの気液分離器として使用することができる。イソブタンが多く、プロパン、エタン、メタン、および塩化水素を含む気相は、ライン２８における分離器２６から回収される。（水素は、存在してよいが、その場合、塩化水素に比べて少量でのみ存在する。）この気相は、この工程のための冷却剤とみなされる。圧縮機３２は、この気相を凝縮し、それをライン３４に放出する。水冷凝縮器３６は、ライン３４における圧縮された流れの一部を凝縮し、２相の気液混合物は、ライン３８を通って交換器２２へ流れる。交換器２２においては、イソブタンのさらなる凝縮が起こる。交換器２２は、交換器２２の出口から回収された冷却された再循環流の圧力において、塩化水素のかなりの部分が、凝縮され、ライン４０におけるイソブタンを多く含む液相中の溶液に溶解される程度まで冷却剤を冷却する。
【００２７】
ライン４０を流れる冷却された再循環流は、アルキル化基質より軽いパラフィンおよび／または塩化水素を含む。これらの成分は、アルキル化反応器中で著しい程度には反応しないため、Ｃ１〜Ｃ３パラフィンの全ておよび任意の水素の再循環は、それらが、凝縮することができない濃度まで冷却剤中に増えることを可能にする。これらの成分は、好ましくは、冷却剤から、任意の好都合な場所から取り除かれる。１つの可能性は、後流をライン２８から排出することである。この選択は、圧縮機３２において後流を圧縮する費用を節約するが、圧縮機の吸気圧力は、後流が他の場所で有用であるのには実際には低すぎることがある。２つの他の可能性は、ライン３４または３８から後流を排出することである。これらの場所は、より高くより有益な圧力において後流を排除するが、それらは、交換器２２において後流が反応器流出物とその熱を交換するのを防ぎ、それにより反応流出物の蒸発およびしたがって冷却剤それ自体の流れを減少させる。これらの２つの可能性は、しかしながら、凝縮器３６の効率の観点では同等ではない。（凝縮器３６および／または交換器２２は、通常は閉じているベントも有することができ、これは、「非凝縮性物質」を除去するために開くことができる。）ライン４０における冷却された再循環流が、２相混合物である場合、第４の可能性は、ライン４０に流れている流れのいくらかまたは全てを気液分離器（示されていない）に通し、気相および液相を形成し、得られる気相を工程から排除し、得られる液相をポンプ４２に通すことである。これは、ポンプ４２におけるキャビテーションを防ぐ助けとなり、排出された流れにおけるＣ１〜Ｃ３パラフィンおよび／または水素を濃縮することによりイソブタンの損失を最小化する。一方、ライン４０における冷却された再循環流が、単一の液相である場合、ライン４４からの後流を製品回収区画８８に通すことが好ましい場合がある。そこで、後流を、フラッシュドラムまたは脱プロパン蒸留塔（ｄｅｐｒｏｐａｎｉｚｅｒ  ｄｉｓｔｉｌｌａｔｉｏｎ  ｃｏｌｕｍｎ）（示されていない）に供給することができる。フラッシュドラムまたは脱プロパン装置（ｄｅｐｒｏｐａｎｉｚｅｒ）は、オーバーヘッドストリーム（ｏｖｅｒｈｅａｄ  ｓｔｒｅａｍ）におけるＣ１〜Ｃ３パラフィンおよび／または水素を濃縮して、ライン９０において工程から排除し、イソブタンは、そのボトムストリーム（ｂｏｔｔｏｍ  ｓｔｒｅａｍ）において回収されて、ライン９２を通してまたはライン１２を通してアルキル化反応器１０へ再循環される（示されていないラインを経由して）。製品回収区画８８は、フラッシュドラムおよび脱プロパン塔の両方を含むことができる。これらの選択肢からの最適条件の選択は、当業者の技術に含まれる。
【００２８】
Ｃ１〜Ｃ３パラフィンおよび塩化水素を取り除くために選択した場所に関係なく、冷却剤の大部分または全ては、ライン４０を通って流れ、ポンプ４２によってアルキル化反応器１０または製品回収区画８８のいずれかに供給するのに必要な圧力にポンピングされる。製品回収区画８８への任意の後流を別にすれば、ポンプ４２の放出流はライン４４を通って流れ、ライン９４に流れている流れと一緒になり、ライン１４を経由してアルキル化反応器に戻る。
【００２９】
反応器流出物の他の部分は、ライン６２を通って流れ、膨張弁６４を通ってフラッシュし、その部分の圧力および温度が下げられる。このフラッシュした部分も、反応流出物と同じ組成を有する２相の気液混合物である。フラッシュした部分は、ライン６６を通って交換器６８へ流れる。間接熱交換を用いて、反応器流出物のこのフラッシュした部分は、ライン９２を通って流れているイソブタン含有再循環流から熱を除去する。再循環流を、アルキル化反応器１０へのその戻りの前に冷却しながら、この熱交換は、反応流出物のこの部分のいくらかを加熱かつ／または蒸発する。交換器６８の流出物は、ライン７０を通って流れ、ライン２４に流れている流出物の部分と一緒になり、ライン２５を通って流れ、分離器２６に入る。
【００３０】
ライン８０における分離器２６から回収された液相は、アルキレートおよび通常いくらかのイソブタンも含むが、それは、ライン２５に流れている流れに比べてイソブタンが乏しい。この液相は、製品回収区画８８に流れる。示されていないが、製品回収区画８８は、一般的に、前述したフラッシュドラムまたは脱プロパン蒸留塔ならびに一般にイソストリッパー（ｉｓｏｓｔｒｉｐｐｅｒ）と呼ばれる脱イソブタン蒸留塔（ｄｅｉｓｏｂｕｔａｎｉｚｅｒ  ｄｉｓｔｉｌｌａｔｉｏｎ  ｃｏｌｕｍｎ）（示されていない）からなる。ライン８０の液相およびライン８６のフィールドブタン（ｆｉｅｌｄ  ｂｕｔａｎｅｓ）流（ノルマルブタンおよびイソブタンの混合物からなる）は、イソストリッパーに供給される。ライン８４のノルマルブタン流、ライン８２のアルキレート製品流、およびライン９２のイソブタン流（ライン８６経由で満たされた新鮮なイソブタンおよび再循環イソブタンの両方を含む）は、イソストリッパーから回収される。場合によっては、ノルマルブタンのいくらかまたは全部を、ライン８２において回収することができる。
【００３１】
ライン９２の流れにおけるイソブタンは、交換器６８、ライン９４、およびライン１４を経由してアルキル化反応器１０に再循環される。この経路は、交換器６８において再循環のおよび新鮮なイソブタンを、それをアルキル化反応器１０に供給する前に冷却する。ライン１４の流れは、一般的に−４から２７℃（２５から８０°Ｆ）までの温度である。図１に示されていないが、ライン９２および１２の流れは、ライン８０に流れている液相のいくらかまたは全てとの熱交換によって冷却することができる。
【００３２】
図２は、３段階の圧縮を有することを除いて図１と類似のシステムを示している。図１および２の両方における類似の項目は、類似の（ただし同一ではない）番号が付けられている。ブテン供給原料は、ライン３１２を通って反応器３１０に入る。イソブタンを含有した流れは、ライン３１４を通って反応器３１０に入る。アルキル化反応器流出物は、ライン３１６を通って流れ、弁３１８を通ってフラッシュする。得られる気液混合物は、ライン３２０を通って冷却剤熱交換器３２２へ流れ、ここで、それがライン３３８の流れを冷却するときに、それはさらに気化される。交換器流出物は、ライン３２４を通って流れ、気液分離器３２６に入る。イソブタンが多く、Ｃ１〜Ｃ３パラフィンおよび塩化水素を含む気相は、ライン３２８における分離器３２６から回収される。この気相は、ライン３６０に流れている流れと一緒になって、工程において冷却剤として作用するライン３３０の流れを形成する。圧縮機３３２は、この流れを圧縮し、それをライン３３４中に放出する。水冷の凝縮器３３６は、ライン３３４の流れの一部を凝縮し、気液混合物は、ライン３３８を通って交換器３２２へ流れ、ここで、本質的に完全な凝縮が起こる。塩化水素の全ては、ライン３４０におけるイソブタンの多い液相中の溶液中にある。
【００３３】
冷却剤の全ては、ライン３４０を通って、冷却剤をライン３４４へ送り出すポンプ３４２へ流れる。１つのライン（示されていない）は、ポンプ３４２の放出流の後流を、ライン３４４から製品回収区画３８８へ搬送する。ポンプ３４２の放出流の大部分は、ライン３９２に流れている流れと一緒になり、ライン３９４を通って流れ、再循環熱交換器３６８において冷却され、ライン３１４を経由してアルキル化反応器３１０に戻る。
【００３４】
ライン３４６における分離器３２６から回収された液相は、アルキレートを含み、ライン３２４に流れている流れに比べてイソブタンが乏しい。この液相は、膨張弁３４８を通ってフラッシュし、これにより、液相の圧力および温度が低下し、２相混合物が形成され、ライン３５０を通って気液分離器３５２へ流れる。イソブタンが多く、メタン、エタン、プロパン、および塩化水素を含む気相は、ライン３５４における分離器３５２から回収される。この気相は、ライン３７８に流れている流れと一緒になり、ライン３５６の流れを形成する。圧縮機３５８は、この流れを圧縮し、それをライン３６０中に放出する。
【００３５】
ライン３６２における分離器３５２から回収された液相は、アルキレートを含み、ライン３５０に流れている流れと比べてイソブタンが乏しい。この液相は、膨張弁３６４を通ってフラッシュし、これにより、液相の圧力および温度が低下し、２相混合物が形成され、ライン３６６を通って交換器３６８へ流れる。このフラッシュした液相は、ライン３９４に流れているイソブタンを含有する流れを冷却しライン３７０を通って気液混合物として気液分離器３７２へ通す。イソブタンが多く、メタン、エタン、プロパン、および塩化水素を含む気相は、ライン３７４における分離器３７２から回収される。圧縮機３７６は、この流れを圧縮しそれをライン３７８中に放出する。アルキレートを含み、イソブタンの乏しい液相は、ライン３８０における分離器３７２から回収される。
【００３６】
ライン３８０における液相は、製品回収区画３８８へ流れる。ライン３８６は、イソブタン供給原料を搬送しているフィールドブタン流を製品回収区画３８８へ搬送する。メタン、エタン、プロパン、および塩化水素を含む軽い流れは、ライン３９０において工程から排除される。ライン３８４におけるノルマルブタン流、ライン３８２におけるアルキレート製品流、およびライン３９２におけるイソブタンを含む流れ（新鮮なイソブタンおよび再循環のイソブタンの両方を含む）は、製品回収区画から回収される。
【００３７】
図２における実施形態の変形形態は、２段階の圧縮を用いる。したがって、弁３４８、ライン３５０、分離器３５２、およびライン３６２は、ライン３４６の流れが弁３６４に直接流れるように削除される。ライン３５４、ライン３５６、圧縮機３５８、およびライン３６０も削除され、ライン３７８の流れは、ライン３２８および３３０の合流点へ流れる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の実施形態を示す図である。
【図２】本発明の実施形態を示す図である。
【図１】
2009501218.tif 000002
【図２】
2009501218.tif 000003
【手続補正書】
【提出日】平成17年12月28日(2005.12.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ａ）反応器中でアルキル化基質をアルキル化剤でアルキル化してアルキレートを形成するステップと、
ｂ）反応器からアルキレートおよびアルキル化基質を含む反応器流出物を回収するステップと、
ｃ）反応器流出物の少なくとも一部を減圧するステップと、ここで、減圧後の反応器流出物の少なくとも一部は、反応器流出物と同じ組成を有する、
ｄ）冷却剤熱交換器中で、減圧後の反応器流出物の少なくとも一部を加熱し、冷却剤熱交換器から、アルキレートおよびアルキル化基質を含む冷却剤交換器流出物を回収するステップと、
ｅ）冷却剤交換器流出物の少なくとも一部を流出物気液分離器へ通し、流出物気液分離器から、アルキル化基質を含む気相およびアルキレートを含む液相を回収するステップと、
ｆ）気相を圧縮して、アルキル化基質を含む圧縮した流れを形成するステップと、
ｇ）圧縮した流れの少なくとも一部を少なくとも部分的に凝縮して、アルキル化基質を含む凝縮した流れを形成するステップと、
ｈ）冷却剤熱交換器中で、凝縮した流れの少なくとも一部から、反応器流出物の少なくとも一部へ熱を間接的に交換して、アルキル化基質を含む冷却した再循環流を形成するステップと、
ｉ）冷却した再循環流の少なくとも一部を反応器に再循環するステップと、
ｊ）液相からアルキレートを回収するステップと
を含むアルキル化方法。
【請求項２】
反応器流出物の少なくとも一部が、フラッシングにより減圧されて、アルキレートおよびアルキル化基質を含む冷却剤交換器フィードを形成し、ここで、冷却剤交換器フィードは、反応器流出物の少なくとも一部と同じ組成を有し、冷却剤交換器フィードは、冷却剤熱交換器中の加熱された反応器流出物の部分を含み、冷却剤熱交換器は、凝縮した流れの少なくとも一部から、冷却剤交換器フィードの少なくとも一部へ熱を間接的に交換して、アルキル化基質を含む冷却した再循環流を形成することをさらに特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
凝縮した流れの少なくとも一部が、冷却剤熱交換器中で少なくとも部分的に凝縮し、冷却した再循環流が、凝縮相を含み、冷却した再循環流の少なくとも一部の再循環が、凝縮相の再循環を含むことをさらに特徴とする、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
冷却した再循環流が、ハロゲン化水素を含み、前記凝縮相が、前記冷却した再循環流中のハロゲン化水素の少なくとも９９％を含むことをさらに特徴とする、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
アルキル化が、固体触媒の存在下で起こることをさらに特徴とする、請求項１または２に記載の方法。
【請求項６】
前記反応器がトランスポート反応器である、請求項１または２に記載の方法。
【請求項７】
前記トランスポート反応器がライザー反応器である、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記冷却剤交換器流出物の少なくとも一部が、０から４８３ｋＰａ（ｇ）までの圧力および−９から３２℃までの温度を含む分離条件で分離されることをさらに特徴とする、請求項１または２に記載の方法。
【請求項９】
前記流出物気液分離器が、相分離温度で作動し、冷却した再循環流が、相分離温度より２から１１℃高い冷却した再循環温度であることをさらに特徴とする、請求項１または２に記載の方法。
【請求項１０】
前記気相が、アルキル化基質より少ない炭素原子を有する軽質分を含み、軽質分を含む不良流が、前記気相、前記圧縮した流れ、前記凝縮した流れ、および前記冷却した再循環流からなる群から選択される流れから形成され、不良流中の軽質分が、工程から排除されることをさらに特徴とする、請求項１または２に記載の方法。
【国際調査報告】
2009501218.tif 000004