СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА БЕНЗОЛА С РАЗВЕТВЛЕННЫМ И ЛИНЕЙНЫМ АЛКИЛЬНЫМ ЗАМЕСТИТЕЛЕМ В КАЧЕСТВЕ ПРЕДШЕСТВЕННИКА ПОВЕРХНОСТНО-АКТИВНОГО ВЕЩЕСТВА ДЛЯ УЛУЧШЕННОГО ИЗВЛЕЧЕНИЯ НЕФТИ
METHOD OF PRODUCING BENZENE WITH BRANCHED AND LINEAR ALKYL SUBSTITUENT AS PRECURSOR OF SURFACE-ACTIVE SUBSTANCE FOR IMPROVED PETROLEUM EXTRACTION

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к области сульфированных алкилбензолов. В частности, изобретение относится к селективному получению высокомолекулярных алкилбензолов для производства поверхностно-активных веществ.
Уровень техники
Алкилирование бензола дает алкилбензолы, которые могут найти различное промышленное применение, например можно сульфировать алкилбензолы для производства поверхностно-активных веществ для использования в моющих средствах. В процессе алкилирования бензол реагирует с олефином желательной длины для получения искомого алкилбензола. Условия алкилирования включают присутствие гомогенного или гетерогенного катализатора алкилирования, такого как хлорид алюминия, фтористый водород или цеолитный катализатор, и повышенную температуру.
Предложены различные процессы алкилирования бензола. Один промышленный процесс включает использование фтористого водорода в качестве катализатора алкилирования. Использование и обращение с фтористым водородом создают проблемы при эксплуатации из-за его токсичности, коррозийной активности и необходимости удаления отходов. Были разработаны процессы с твердым катализатором, которые устраняют необходимость использования фтористого водорода. Проводится поиск усовершенствования этих процессов с твердым катализатором для дополнительного увеличения их привлекательности за счет сокращения затрат энергии и улучшения селективности превращения с обеспечением качества алкилбензола, приемлемого для использования в дальнейших технологических операциях, таких как сульфирование для получения поверхностно-активных веществ.
Для алкилирования моющего средства алкилбензолы для производства сульфированных поверхностно-активных веществ должны быть способными давать сульфированный продукт с подходящей прозрачностью, биоразложением и эффективностью. Однако для улучшенного извлечения нефти критерии оценки соответствия продукта отличаются от промышленных требований для моющих средств. Использование более тяжелых сульфированных поверхностно-активных веществ в улучшенном извлечении нефти больше концентрируется на рассмотрении растворимости, и поверхностно-активные вещества обычно впоследствии перерабатываются с добытой нефтью, но некоторая часть будет оставаться в нефтеносном пласте. Поэтому способность к биоразложению не важна, а способность делать растворимой тяжелую нефть более важна.
Усовершенствования катализаторов облегчили получение линейных алкилбензолов, как показано в US 6,133,492, US 6,521,804, US 6,977,319, и US 6,756,030. Однако ограничение линейными алкилбензолами увеличивает ценовое давление на моющие средства и есть потребность в расширении доступности материалов, которые могут использоваться в моющих средствах.
Краткое раскрытие сущности изобретения
Настоящее изобретение включает способ получения алкилбензолов. Способ состоит в селективном выделении нормальных и слаборазветвленных парафинов, с 14-23 атомами углерода, из смеси углеводородов. Слаборазветвленные парафины являются монометил замещенными парафинами. Поток углеводорода пропускают через адсорбционную систему разделения, в которой селективно адсорбируются нормальные и слабо разветвленные парафины и затем экстрагируются. Экстрагированные нормальные и слабо разветвленные парафины пропускают через реактор дегидрирования для селективного дегидрирования парафинов в поток, богатый по олефину. Олефины подают наряду с потоком бензола в реактор алкилирования для получения целевого потока алкилбензола.
В способе используется цеолит типа пентасил для обеспечения предпочтительной сорбции нормальных и монометилпарафинов в адсорбционной системе разделения. Цеолиты типа пентасил включают, по меньшей мере, один из следующих: ZSM-5, As-Si-O-MFI, Fe-Si-O-MFI, Ga-Si-O-MFI, AMS-1B, AZ-1, Bor-C, Boralite C, Encilite, FZ-1, LZ-105, Моноклинный HZSM-5, NU-4, NU-5, Силикалит, TS-1, TSZ, TSZ-III, TZ-01, USC-4, USI-108, ZBH, ZKQ-1B, ZMQ-TB и свободный от органических веществ ZSM-5.
Способ дополнительно может включать селективное гидрирование потока, богатого по олефину, для удаления реакционноспособных диоолефинов и ацетиленов, чтобы создать поток, обогащенный по олефину для алкилирования бензола. Способ дополнительно может включать сульфирование потока алкилбензола для получения целевого поверхностно-активного вещества.
Другие цели, преимущества и применения настоящего изобретения будут очевидными для специалистов в данной области техники из дальнейшего детального описания.
Детальное описание изобретения
Настоящее изобретение представляет собой способ извлечения слаборазветвленных и нормальных парафинов для использования в производстве моющих средств. Выбранные парафины являются крупными и извлекаются из легкого газойля. В настоящее время производятся только нормальные парафины с использованием технологии UOP Molex™. Однако с развитием технологии моющих средств установлено, что слаборазветвленные парафины столь же эффективны и также биоразлагаемы, как нормальные парафины, используемые в моющих средствах. Настоящее изобретение использует sorbex технологию для извлечения монометилпарафинов в диапазоне С14-С23. Пригодность алкилбензолов с большими алкильными группами ограничена.
Типичные продукты установки перегонки нефти при атмосферном давлении (работающей при 5-10 фунт/кв. дюйм) представлены в таблице 1. Легкий газойль обеспечивает смесь углеводородов, которая содержит много компонентов, в которые включены желательные С14-С23 парафины.
Таблица 1 Типичные потоки продуктов
Поток продукта
Интервал кипения, Т
Интервал кипения, °С
Бензиновая фракция
газ - 380
Газ - 193
Керосин
380-480
193-249
Легкий газойль
480-610
249-321
Тяжелый газойль
610-690
321-366
Мазут
+690
+366
Сульфированные алкилбензолы являются полезными поверхностно-активными веществами в методах повышения нефтеотдачи. Литературные данные указывают, что более тяжелые парафины (С14-С23) улучшают алкильную группу для этих поверхностно-активных веществ. Ограниченное разветвление и фенильная группа в центре алкильной группы также улучшают характеристики поверхностно-активного вещества. К сожалению, большие промышленные количества слаборазветвленных парафинов не доступны.
Легкий газойль подвергают неглубокому гидрированию и затем подают в установку sorbex для выделения нормальных и монометилпарафинов из легкого газойля. Установка sorbex является установкой адсорбционного разделения с использованием технологии с подвижным слоем для разделения компонентов в смеси. Технология подвижного слоя является непрерывным процессом и описана в US 2 985 589 (Broughton и др.), и полностью включена ссылкой.
Настоящее изобретение является способом получения слаборазветвленных алкилбензолов. Способ включает прохождение смеси углеводородов, содержащей парафины с 14-23 атомами углерода, через адсорбционную систему разделения. Смесь углеводородов получается из легкого рециклового газойля или потока продукта установки дистилляции, с интервалом температур кипения 480-610°F. Процесс разделения дает поток экстракта, содержащего нормальные и монометил разветвленные парафины, и поток рафината, содержащего отличные от нормальных и более разветвленные парафины. Поток экстракта падают в реактор дегидрирования, где парафины превращаются в олефины с небольшим количеством диолефинов и ацетиленов. Поток олефина подают с потоком ароматических продуктов в реактор алкилирования для получения потока продукта, содержащего алкилароматические соединения. Процесс экстракции использует адсорбент, предусмотренный в большей степени для слаборазветвленных парафинов, и выбран из адсорбентов, устойчивых к сорбционным ядам.
Смесь углеводородов представляет собой легкий газойль неглубокого гидрирования. Неглубокое гидрирование способствует восстановлению нафтенов и частичному насыщению ароматических соединений с открытием кольца. Это обеспечивает больший выход парафинов и олефинов для дальнейшей переработки.
Смесь углеводородов затем подают в адсорбционную систему разделения с использованием технологии с подвижным слоем. Адсорбционная система разделения включает адсорбент, содержащий молекулярные сита типа пентасил с большими порами для поглощения крупных олефинов, включая метилзамещенные олефины. Молекулярные сита включают цеолиты типа пентасил. Цеолиты типа пентасил для использования в настоящем процессе включают ZSM-5, As-Si-O-MFI, Fe-Si-O-MFI, Ga-Si-O-MFI, AMS-1B, AZ-1, Bor-C, Boralite C, Encilite, FZ-1, LZ-105, Моноклинный HZSM-5, NU-4, NU-5, Силикалит, TS-1, TSZ, TSZ-III, TZ-01, USC-4, USI-108, ZBH, ZKQ-1B, ZMQ-TB, свободный от органических веществ ZSM-5 и их смеси. Предпочтительным адсорбентом является силикалит, где поры адсорбента достаточного размера для сорбции нормальных и монометилпарафинов. Адсорбентом также может быть мезопористый адсорбент из диоксида кремния. Процесс разделения дает поток экстракта, содержащий нормальные и монометилпарафины, и поток рафината, содержащий остаток углеводородов.
Поток экстракта подают в установку селективного дегидрирования, где парафины дегидрируются для получения потока олефинов. Процесс дегидрирования в дополнение к получению олефинов дает незначительное количество диолефинов и ацетиленов из парафинов. Необязательно поток олефинов далее перерабатывают для снижения содержания ацетиленов и диолефинов. Поток олефинов подают в реактор гидрирования, где диолефины и ацетилены селективно гидрируются для увеличения содержания олефинов в потоке олефинов, образуя обогащенный поток олефинов.
Обогащенный поток олефина подают в реактор алкилирования наряду с потоком ароматических веществ для алкилирования. Поток ароматических веществ предпочтительно является бензолом. Ректор алкилирования включает катализатор алкилирования для проведения алкилирования бензола олефинами. Катализаторы алкилирования включают хлорид алюминия, фтористый водород или цеолитные катализаторы. Цеолитные катализаторы включают кислые цеолиты с большими порами и полостями для обеспечения доступа ароматическим соединениям и олефинам и при этом обладающими объемом для прохождения реакций между соединениями.
Способ дополнительно может включать процесс разделения обогащенного потока олефина для удаления ароматических веществ, получаемых в реакторе дегидрирования, создавая таким образом свободный от ароматических веществ или обогащенный поток олефинов со сниженным содержанием ароматических веществ. Ароматические вещества, которые следует удалить, являются ароматическими веществами, отличными от бензола, включают толуол, ксилолы, и ароматические вещества с одной или большим числом небольших цепочек из присоединенных алкильных групп. Примерами небольших цепочек из присоединенных алкильных групп могут быть алкильные группы с 8 или меньшим числом атомов углерода, и даже могут содержать 12 или меньше атомов углерода, когда их алкильные группы являются сильноразветвленными, или алкиларильные соединения являются полиалкилированными ароматическими соединениями. Обогащенный поток олефинов со сниженным содержанием ароматических соединений затем подают в реактор алкилирования для получения искомого моноалкилбензола с длинной цепью. Затем моноалкилбензол сульфируют для получения поверхностно-активного вещества, которое пригодно для использования в улучшенной нефтедобыче.
В одном осуществлении настоящее изобретение представляет собой способ получения слаборазветвленных алкилбензолов, включающий пропускание смеси углеводородов фракции легкого газойля от перегонки нефти через адсорбционную систему разделения. Получается поток экстракта, содержащий нормальные и монометил разветвленные парафины, и удаляется поток рафината, содержащий отличные от нормальных и более высокоразветвленные парафины. Поток экстракта подают в реактор дегидрирования для получения потока олефинов. Поток олефинов содержит олефины и диолефины и небольшое количество ароматических веществ, больших, чем бензол. Поток олефинов подают в установку разделения для удаления ароматических соединений, которые могли бы оказывать отрицательный эффект на качество продукта, и таким образом получается поток очищенных олефинов. Поток очищенных олефинов подают в реактор алкилирования наряду с потоком бензола для получения потока продукта алкилбензола.
Адсорбционная система разделения использует адсорбент с большими порами для сорбции крупных углеводородов, но не слишком большими порами, чтобы ограничить количество отличных от нормальных и очень разветвленных адсорбированных углеводородов. Предпочтительным адсорбентом является цеолит типа пентасил и включает один или более цеолитов, таких как: ZSM-5, As-Si-O-MFI, Fe-Si-O-MFI, Ga-Si-O-MFI, AMS-1B, AZ-1, Bor-C, Boralite C, Encilite, FZ-1, LZ-105, Моноклинный HZSM-5, NU-4, NU-5, Силикалит, TS-1, TSZ, TSZ-III, TZ-01, USC-4, USI-108, ZBH, ZKQ-1B, ZMQ-TB, свободный от органических веществ ZSM-5.
Поток алкилбензола затем проходит переработку посредством сульфирования потока алкилбензола для получения целевого поверхностно-активного вещества.
Тогда как изобретение описано рассматриваемыми в качестве предпочтительных осуществлениями, следует понимать, что изобретение не ограничено раскрытыми осуществлениями, а направлено на включение различных модификаций и эквивалентов, включенных в объем притязаний в соответствии с прилагаемой формулой изобретения.