ПОЛУЧЕНИЕ ТЯЖЕЛЫХ АЛКАНСУЛЬФОНАТОВ
PRODUCTION OF HEAVY ALKANE SULPHONATES

Заявление о приоритете
Данная заявка испрашивает приоритет заявки на патент США №13/427204, которая подана 22 марта 2012 года.
Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к способу получения алкилсульфонатов. Получение алкилсульфонатов предназначено для получения поверхностно-активных веществ.
Предпосылки создания изобретения
Линейные парафины и линейные олефины для моющих средств обычно получают с использованием в качестве сырья керосина. Хотя необходимое число атомов углерода в цепи изменяется, типичным количеством атомов углерода для продуктов является С10-С14, хотя иногда желательно получение более тяжелых продуктов с числом атомов углерода до С18-С20. Поверхностно-активные вещества имеют разные области применения, и могут потребоваться более тяжелые углеводородные компоненты. Как правило, от поверхностно-активных веществ требуются свойства как водорастворимости, так и свойства растворимости в масле. Такие смешанные свойства позволяют поверхностно-активным веществам облегчать снижение межфазного натяжения и смешивание и течение вязких жидкостей.
Поверхностно-активные вещества используются в химических системах заводнения для усовершенствованных способов добычи нефти. Для добычи нефти усовершенствованными методами желательны более высокомолекулярные поверхностно-активные вещества или более длинноцепные молекулы. Однако производство поверхностно-активных веществ является дорогостоящим процессом. С возрастанием цены на нефть производство становится более выгодным, но получение поверхностно-активных веществ более дешевыми способами может улучшить применение поверхностно-активных веществ при добыче нефти усовершенствованными методами даже при более низких ценах на нефть. Поэтому выгоден поиск улучшенных и более дешевых способов получения поверхностно-активных веществ.
Сущность изобретения
Настоящее изобретение относится к более дешевому способу получения тяжелых олефинсульфонатов. Тяжелые олефинсульфонаты применимы для поверхностно-активных веществ в усовершенствованных способах добычи нефти. Способ включает создание потока тяжелых нормальных алканов в интервале С14-С30. Поток тяжелых нормальных алканов подают в реактор дегидрирования, и получают промежуточный поток олефинов. Промежуточный поток олефинов обезгаживают в установке для отделения легкого газа и подают в установку селективного гидрирования для удаления диолефинов, и получают второй промежуточный поток олефинов. Поток промежуточных олефинов не отделяют от непрореагировавших парафинов, но подают поток в установку сульфирования, где олефины превращаются в олефинсульфонаты и образуется поток промежуточного продукта. Олефинсульфонаты подают в установку экстракции, где олефинсульфонаты извлекаются в потоке продукта, и н-алканы отделяются в рецикловый поток. н-Алканы подают обратно в установку дегидрирования для дополнительной конверсии в олефины.
В предпочтительном воплощении сырье подают в установку фракционирования для генерации нескольких сырьевых потоков, имеющих более узкие интервалы числа атомов углерода. Каждый сырьевой поток, генерированный в установке фракционирования, подают в параллельную обрабатывающую систему, описанную выше, для превращения н-алканов в олефинсульфонаты.
Другие цели, преимущества и применения настоящего изобретения станут очевидными для специалистов в данной области техники из последующего подробного описания и чертежей.
Краткое описание чертежей
Фиг. 1 представляет собой схему способа сульфирования тяжелых олефинов;
Фиг. 2 представляет собой другую схему способа сульфирования тяжелых олефинов.
Подробное описание изобретения
Способ получения олефинов из парафинов, как правило, включает подачу технологического потока с парафинами в установку дегидрирования для генерации технологического потока с олефинами и затем отделение олефинов от парафинов через процессы разделения, такие как перегонка. Перегонка требует нагревания технологического потока с олефинами до температуры, достаточной для кипения компонентов в технологическом потоке. Когда технологический поток включает тяжелые углеводороды, температуры для испарения углеводородов повышаются и ведут к возникновению ряда проблем. В число проблем входит термический крекинг углеводородов, который может существенно снизить выход и сделать способ неэкономичным.
Алкилсульфонаты или олефинсульфонаты применимы в качестве моющих средств и их применение в качестве поверхностно-активных веществ в усовершенствованных способах добычи нефти возрастает. Олефинсульфонаты для усовершенствованного способа добычи нефти предпочтительно имеют длинноцепные линейные алкильные группы. Однако важной является цена, т.к. материал закачивают в землю, и способ требует существенных количеств вещества.
По настоящему изобретению олефинсульфонаты получают новым способом, благодаря которому может возрасти выход, снизиться расход энергии и расходы при извлечении продукта. Способ является дешевым способом получения олефинсульфонатов из дешевых парафинов. В частности, для такого способа выгодными являются парафины Фишера-Тропша в интервале С14-С30. Способ включает подачу сырья в виде нормальных алканов в установку дегидрирования парафинов, в результате чего получают первый выходящий поток, включающий олефины и легкие газы, а также парафины. Первый выходящий поток подают в сепаратор, и получают поток легкого газа и второй выходящий поток, включающий олефины и парафины. Второй выходящий поток представляет собой жидкость и подается в установку селективного гидрирования для гидрирования диолефинов и генерации технологического потока олефинов. Технологический поток олефинов подают в установку сульфирования для сульфирования олефинов в технологическом потоке олефинов, в результате чего получают технологический поток сульфонатов. Технологический поток сульфонатов подают в установку экстракции для генерации первого технологического потока экстракта, включающего олефинсульфонаты, и второго технологического потока экстракта, включающего парафины.
Способ сульфирования потока, включающего олефины и н-алканы, с последующим разделением более экономичен, чем обычный способ отделения олефинов от н-алканов до сульфирования. Это уберегает от более дорогостоящего способа отделения олефинов от н-алканов с небольшим воздействием на процесс сульфирования, так как н-алканы являются относительно инертными в процессе сульфирования.
Второй технологический поток экстракта можно подать обратно в установку дегидрирования для дополнительной конверсии непрореагировавших парафинов. Второй технологический поток экстракта может содержать небольшие количества сульфатов в технологическом потоке с процесса экстракции. Из-за возможности вредного воздействия соединений серы на катализатор дегидрирования второй технологический поток экстракта можно подать в установку для удаления серы и получить, по существу, не содержащей серы второй технологический поток экстракта, который затем подают в установку дегидрирования.
Процесс дегидрирования может давать небольшое количество ароматических соединений. Ароматические соединения можно удалить, пропуская технологический поток олефинов в установку экстрагирования ароматических соединений, и получить технологический поток олефинов без ароматических соединений. Произведенный технологический поток ароматических соединений можно направить в другие технологические установки. Затем технологический поток олефинов с удаленными ароматическими соединениями подают в установку сульфирования для конверсии олефинов в олефинсульфонаты.
Процесс экстрагирования может представлять собой жидкофазный сепарационный процесс. Технологический поток сульфонатов можно объединить с водным потоком для образования водной фазы и неводной фазы. Водная фаза будет включать олефинсульфонаты, которые затем отделяют от воды известными способами. Неводная фаза будет включать главным образом парафины. Неводную фазу можно направить в сушильную установку для удаления остаточной воды и получить осушенный поток парафинов. Затем осушенный поток парафинов подают в установку дегидрирования. Сушильная установка может включать молекулярное сито, над которым пропускают неводную фазу. Молекулярное сито удаляет воду и оставляет осушенный поток парафинов.
Углеводородное сырье можно получить из нескольких источников, причем руководящим фактором является экономика. В одном воплощении сырье, включающее нормальные парафины, генерируется из сырья тяжелых парафинов, включающего тяжелые парафины в интервале С14-С30. Парафиновое сырье пропускают через адсорбционную сепарационную установку, и получают сырьевой поток, включающий нормальные парафины в интервале С14-С30, и поток рафината, включающий нелинейные парафины и другие углеводороды. Затем сырьевой поток пропускают в установку дегидрирования.
В предпочтительном воплощении парафины находятся в интервале С14-С30. Работа установки дегидрирования более эффективна, когда парафины имеют более узкое распределение. Способ также может включать фракционирование сырьевого потока нормальных парафинов с образованием двух или больше вытекающих потоков. Вытекающие потоки с установки фракционирования пропускают в установку дегидрирования. В случае молекулярных масс в интервале С14-С28 установка фракционирования обычно работает как вакуумная установка фракционирования и работает при температурах и давлениях, обеспечивающих нужное разделение.
В одном воплощении установка фракционирования может включать несколько ректификационных колонн, и установка может вырабатывать несколько потоков, или более узкий интервал н-парафинов можно выбрать из сырья с помощью установки фракционирования, отделяющей нужный интервал числа углеродных атомов.
В одном воплощении процесс осуществляют для отбора более узкого интервала нормальных алканов. Процесс включает подачу сырьевого потока из нормальных алканов в интервале С15-С28 в установку фракционирования. Установка фракционирования сконструирована и работает для генерации двух или больше потоков н-алканов. Фракционирование может быть разработано для первого потока, включающего н-алканы С15-С18, второго потока, включающего н-алканы С19-С22, третьего потока, включающего н-алканы С20-С24, и четвертого потока, включающего н-алканы С24-С28.
В способе отдельные потоки могут пропускаться в раздельные реакторы дегидрирования или первый поток в первый реактор дегидрирования, второй поток подают во второй реактор дегидрирования, третий поток подают в третий реактор дегидрирования и четвертый поток подают в четвертый реактор дегидрирования, при этом каждый реактор дегидрирования работает в оптимальном режиме дегидрирования различных сырьевых потоков, затем выходящие потоки из каждого реактора дегидрирования объединяют и пропускают через установку отделения легкого газа, установку селективного гидрирования для удаления диолефинов и установку сульфирования. Реакторы дегидрирования работают в различных условиях, в частности различных температурах на входе, из-за различных скоростей конверсии н-парафинов при различных температурах на входе.
Затем объединенные потоки пропускают в установку отделения легкого газа для отделения легких газов от технологического потока олефинов и н-парафинов. Технологический поток олефинов и н-парафинов подают в установку селективного гидрирования и получают селективно гидрированные диолефины и ацетилены с образованием промежуточного потока олефинов. Промежуточный поток олефинов подают в установку сульфирования и получают технологический поток олефинсульфонатов. Технологический поток олефинсульфонатов подают в установку экстракции для отделения олефинсульфонатов от непрореагировавших н-алканов, и н-алканы направляют обратно в установку фракционирования.
Способ может включать пропускание каждого потока н-алканов, извлеченного из каждой установки фракционирования, в установку для отделения серы для образования потока н-алканов, по существу, не содержащего серы. Поток н-алканов, по существу, не содержащий серы, направляют обратно в установку фракционирования для превращения непрореагировавших н-алканов в олефинсульфонаты.
Альтернатива включает обработку каждого потока последовательно по кругу, при этом первый поток обрабатывается в установке дегидрирования с потоком, вытекающим из установки дегидрирования, прошедшим установку для отделения легкого газа, установку селективного гидрирования и установку сульфирования. Затем в установке гидрирования обрабатывают второй поток с вытекающим потоком, прошедшим последовательные установки всего процесса. Затем могут следовать третий и четвертый потоки.
Другая альтернатива зависит от конечного применения и от выбора технологического потока или потоков для получения олефинсульфонатов. Как пример, если заводу нужны только более тяжелые олефины, такие как олефины С24-С28, установка фракционирования может быть настроена на рециклизацию или повторное направление более легких н-алканов в другие установки, а н-алканы С24-С28 проходят в установку дегидрирования и последующие технологические установки для образования олефинсульфонатов.
Выбор и конструкция ряда установок дегидрирования может зависеть от объема технологических потоков и объема хранения для периодически хранящихся необработанных потоков н-алканов. В одном воплощении способ может включать несколько систем для обработки каждого потока, произведенного в установке фракционирования. В таком случае потребуется пропустить н-алканы, извлеченные из каждого потока, обратно в установку дегидрирования, а не обратно в установку фракционирования. Когда скорость конверсии низкая, способ может быть более экономичным в случае обработки каждого потока н-алканов с узким интервалом числа атомов углерода через отдельный технологический поток, при этом каждый технологический поток проходит установку дегидрирования, установку отделения легкого газа, установку селективного гидрирования, установку сульфирования и установку экстракции олефинсульфонатов.
Способ показан на фиг. 1, где н-алкановое сырье 8, включающее н-алканы С15-С28, подают в установку 10 фракционирования. Установка 10 фракционирования работает с образованием нескольких технологических потоков - первого потока 12, второго потока 14, третьего потока 16 и четвертого потока 18. Каждый поток будет следовать отдельным, но параллельным другим маршрутом через параллельные схемы оборудования и технологические установки. Первый поток 12 пропускают в первый реактор 20 дегидрирования, и получают выходящий из реактора дегидрирования поток 22. Выходящий из реактора дегидрирования поток 22 пропускают в установку 30 отделения легкого газа для отделения водорода и других легких газов из общего потока 32, и получают второй выходящий поток 34. Второй выходящий поток 34 подают в установку 40 селективного гидрирования, и получают промежуточный технологический поток 42 олефинов. Промежуточный технологический поток 42 олефинов подают в установку 50 сульфирования, и получают технологический поток 52 сульфонатов. Технологический поток 52 сульфонатов подают в установку 60 экстракции, и получают первый включающий олефинсульфонаты технологический поток 62 и второй поток 64 экстракта, включающий н-алканы. Второй поток 64 экстракта подают в установку 20 дегидрирования для дополнительной обработки непрореагировавших парафинов. Способ может включать пропускание второго потока 64 экстракта через установку для удаления серы перед подачей второго потока 64 экстракта в установку 20 дегидрирования.
Другое воплощение способа показано на фиг. 2, где н-алкановое сырье разделяют на три фракции. Способ включает пропускание н-алканов С15-С28 в установку 10 фракционирования. Установка 10 фракционирования работает, вырабатывая три технологических потока - первый поток 12, второй поток 14 и третий поток 16. Первый поток 12 пропускают в первый реактор 20 дегидрирования и получают выходящий из реактора дегидрирования поток 22. Второй поток пропускают во второй реактор 20b дегидрирования и получают второй выходящий из реактора дегидрирования поток 24. Третий поток пропускают в третий реактор 20 с дегидрирования и получают третий выходящий из реактора дегидрирования поток 26. Выходящие из реакторов дегидрирования потоки 22, 24 и 26 пропускают в установку 30 отделения легкого газа для отделения водорода и других легких газов от общего потока 32 с образованием второго выходящего потока 34. Второй выходящий поток 34 подают в установку 40 селективного гидрирования и получают промежуточный технологический поток 42 олефинов. Промежуточный технологический поток 42 олефинов подают в установку 50 сульфирования и получают технологический поток 52 сульфонатов. Технологический поток 52 сульфонатов подают в установку 60 экстракции и получают первый технологический поток 62, включающий олефинсульфонаты, и второй технологический поток 64 экстракта, включающий н-алканы. Второй поток 64 экстракта подают в установку 10 фракционирования для дополнительной обработки непрореагировавших парафинов.
Процесс дегидрирования имеет различные рабочие условия для различных парафинов. Конверсия обычно находится в интервале от 10 до 15% н-алканов, превращаемых в олефины. Процесс дегидрирования включает работу при давлении от 150 кПа до 400 кПа с предпочтительным давлением от 200 кПа до 300 кПа и обычным рабочим давлением примерно 240 кПа. LHSV (часовая объемная скорость) находится в интервале от 10 до 40 час-л с предпочтительным интервалом от 20 до 30 час-л. Процесс осуществляют в атмосфере водорода при молярном отношении водорода к углеводородам (Н2/НС) от 2 до 10 и предпочтительно от 5 до 7. Рабочая температура процесса является функцией средней молекулярной массы, причем температура снижается в случае возрастания средней молекулярной массы. Рабочей температурой является температура на входе сырья. Для потока сырья в интервале С10-С13 температурный интервал составляет 450ºС-470ºС с предпочтительной рабочей температурой на входе 460ºС. Для потока сырья в интервале С15-С18 температурный интервал составляет 440ºС-460ºС с предпочтительной рабочей температурой на входе 450ºС. Для потока сырья в интервале С19-С22 температурный интервал составляет 425-445ºС с предпочтительной рабочей температурой на входе 435ºС. Для потока сырья в интервале С20-С24 температурный интервал составляет 420ºС-440ºС с предпочтительной рабочей температурой на входе 430ºС. Для потока сырья в интервале С24-С28 температурный интервал составляет 400-425ºС с предпочтительной рабочей температурой на входе 414ºС.
Можно предположить другие формы осуществления указанного способа и изобретение рассматривает другие варианты обработки сырьевого потока н-алканов. Хотя изобретение описано с помощью воплощений, рассматриваемых в настоящее время как предпочтительные, следует понимать, что оно не ограничивается раскрытыми воплощениями, но, как предполагается, рассматривает различные модификации и эквивалентные схемы, включенные в объем прилагаемой формулы изобретения.