特表2022-532940アルキル化反応器におけるガソリン及びジェット燃料の柔軟な製造
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2022-07-20
(54)【発明の名称】アルキル化反応器におけるガソリン及びジェット燃料の柔軟な製造
(51)【国際特許分類】
C10G 50/00 20060101AFI20220712BHJP
C07C 9/14 20060101ALI20220712BHJP
C07C 2/58 20060101ALI20220712BHJP
【ＦＩ】
C10G50/00
C07C9/14
C07C2/58
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2021569876
(86)(22)【出願日】2020-05-22
(85)【翻訳文提出日】2022-01-20
(86)【国際出願番号】 US2020034265
(87)【国際公開番号】W WO2020242961
(87)【国際公開日】2020-12-03
(31)【優先権主張番号】62/852,744
(32)【優先日】2019-05-24
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】516148335
【氏名又は名称】ルーマス テクノロジー エルエルシー
(74)【代理人】
【識別番号】110000914
【氏名又は名称】特許業務法人 安富国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】リウ， ザン
(72)【発明者】
【氏名】メディナ ボリバル， ジャクリーン
(72)【発明者】
【氏名】コーペルショーク， モーリス
(72)【発明者】
【氏名】ルモワンヌ， ロマン
(72)【発明者】
【氏名】ソム， マノージ
【テーマコード（参考）】
4H006
4H129
【Ｆターム（参考）】
4H006AA02
4H006AB44
4H006AC21
4H006AD11
4H006BD84
4H129AA02
4H129CA02
4H129CA04
4H129CA13
4H129CA14
4H129DA13
4H129KA04
4H129KB01
4H129NA13
4H129NA14
4H129NA21
4H129NA30
4H129NA37
(57)【要約】
【課題】アルキル化反応器におけるガソリン及びジェット燃料の柔軟な製造の提供。
【解決手段】Ｃ４及びＣ５オレフィンのアルキル化によるガソリン及びジェット燃料の柔軟な製造のためのシステム及びプロセス。
【選択図】図３
【解決手段】Ｃ４及びＣ５オレフィンのアルキル化によるガソリン及びジェット燃料の柔軟な製造のためのシステム及びプロセス。
【選択図】図３
【特許請求の範囲】
【請求項1】
ガソリン及びジェット燃料の柔軟な製造のためのシステムであって、硫酸アルキル化触媒の存在下でＣ４オレフィン、Ｃ５オレフィン、Ｃ６オレフィン、Ｃ４～Ｃ５オレフィン又はＣ４～Ｃ６オレフィンをＣ４～Ｃ６イソパラフィンと反応させて炭化水素流出物及び使用済み酸ストリームを生成するための１つ以上の反応器を含むアルキル化反応ゾーンと、
前記アルキル化反応ゾーンにＣ４オレフィンを供給するためのフローラインと、
前記アルキル化反応ゾーンにＣ５オレフィンを供給するためのフローラインと、
前記アルキル化反応ゾーンに未使用酸アルキル化触媒を供給するためのフローラインと、
前記炭化水素流出物をイソブタン留分、ｎ－ブタン留分及びＣ５＋留分に分離するための脱イソブタン装置と、
前記Ｃ５＋留分をイソペンタン留分及びＣ６＋留分に分離するための脱イソペンタン装置と、
前記Ｃ６＋留分を軽質アルキレートオーバーヘッド留分及び重質アルキレートボトム留分に分離するためのスプリッタと、
前記イソブタン留分を前記アルキル化反応ゾーンにリサイクルするため、前記イソブタン留分をイソブタン製品として回収するため、及び前記イソブタン留分の一部を前記アルキル化反応ゾーンにリサイクルし且つ前記イソブタン留分の一部をイソブタン製品として回収するためのフローシステムと、
前記イソペンタン留分を前記アルキル化反応ゾーンにリサイクルするため、前記イソペンタン留分をイソペンタン製品として回収するため、及び前記イソペンタン留分の一部を前記アルキル化反応ゾーンにリサイクルし且つ前記イソペンタン留分の一部をイソペンタン製品として回収するためのフローシステムと、
前記軽質アルキレート留分を前記アルキル化反応ゾーンにリサイクルするため、前記軽質アルキレートを軽質アルキレート製品として回収するため、及び前記軽質アルキレート留分の一部を前記アルキル化反応ゾーンにリサイクルし且つ前記軽質アルキレート留分の一部を軽質アルキレート製品として回収するためのフローシステムと
を備えるシステム。
【請求項2】
前記アルキル化反応ゾーンにＣ６オレフィンを供給するためのフローラインをさらに備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項3】
前記アルキル化反応ゾーンへの前記Ｃ４オレフィン、前記Ｃ５オレフィン、前記リサイクルイソブタン留分、前記イソペンタンリサイクル留分及び前記軽質アルキレートリサイクル留分の各々の流量を調節することで、前記アルキル化反応ゾーンで生成されるガソリンとジェット燃料範囲の炭化水素との比率を選択的に増加又は減少させるように構成された制御システムをさらに備える、請求項１又は２に記載のシステム。
【請求項4】
前記制御システムが、前記アルキル化反応ゾーン内の前記１つ以上の反応器の反応温度を調節することで、前記アルキル化反応ゾーンで生成されるガソリンとジェット燃料範囲の炭化水素との比率を増加又は減少させるようにさらに構成されている、請求項３に記載のシステム。
【請求項5】
前記制御システムが、前記アルキル化反応ゾーン内の前記１つ以上の反応器への未使用酸触媒の流量を調節することで、前記アルキル化反応ゾーンで生成されるガソリンとジェット燃料範囲の炭化水素との比率を増加又は減少させるようにさらに構成されている、請求項３又は４に記載のシステム。
【請求項6】
前記制御システムが、前記アルキル化反応ゾーン内の前記１つ以上の反応器における運転条件を調節することで、前記アルキル化反応ゾーンで生成されるガソリンとジェット燃料範囲の炭化水素との比率を増加又は減少させるようにさらに構成されており、前記運転条件が、酸強度、温度、空間速度、混合強度、リサイクルイソブタン／オレフィン比及びリサイクルイソペンタン／オレフィン比のうちの１つ以上から選択される、請求項３～５のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項7】
前記Ｃ５＋留分をガソリン製品留分として回収するためのフローラインをさらに備える、請求項３～６のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項8】
ガソリン及びジェット燃料の柔軟な製造のためのシステムであって、硫酸アルキル化触媒の存在下でＣ４オレフィン、Ｃ５オレフィン、Ｃ６オレフィン、Ｃ４～Ｃ５オレフィン又はＣ４～Ｃ６オレフィンをイソパラフィンと反応させて炭化水素流出物及び使用済み酸ストリームを生成するための１つ以上の反応器を含むアルキル化反応ゾーンと、
前記アルキル化反応ゾーンにＣ４オレフィンを供給するためのフローラインと、
前記アルキル化反応ゾーンにＣ５オレフィンを供給するためのフローラインと、
前記アルキル化反応ゾーンに未使用酸アルキル化触媒を供給するためのフローラインと、
前記炭化水素流出物をイソブタン留分、ｎ－ブタン留分及びＣ５＋留分に分離するための脱イソブタン装置と、
前記Ｃ５＋留分をイソペンタン留分及びＣ６＋留分に分離するための脱イソペンタン装置と、
前記Ｃ６＋留分を軽質アルキレートオーバーヘッド留分及び重質アルキレートボトム留分に分離するためのスプリッタと、
前記イソブタン留分を前記アルキル化反応ゾーンにリサイクルするため、前記イソブタン留分をイソブタン製品として回収するため、及び前記イソブタン留分の一部を前記アルキル化反応ゾーンにリサイクルし且つ前記イソブタン留分の一部をイソブタン製品として回収するためのフローシステムと、
前記イソペンタン留分を前記アルキル化反応ゾーンにリサイクルするため、前記イソペンタン留分をイソペンタン製品として回収するため、及び前記イソペンタン留分の一部を前記アルキル化反応ゾーンにリサイクルし且つ前記イソペンタン留分の一部をイソペンタン製品として回収するためのフローシステムと、
前記アルキル化反応ゾーンへの前記Ｃ４オレフィン、前記Ｃ５オレフィン、前記リサイクルイソブタン留分及び前記イソペンタンリサイクル留分の各々の流量を調節することで、前記アルキル化反応ゾーンで生成されるガソリンとジェット燃料範囲の炭化水素との比率を選択的に増加又は減少させるように構成された制御システムと
を備えるシステム。
【請求項9】
前記アルキル化反応ゾーンにＣ６オレフィンを供給するためのフローラインをさらに備える、請求項８に記載のシステム。
【請求項10】
前記制御システムが、前記アルキル化反応ゾーン内の前記１つ以上の反応器の反応温度を調節することで、前記アルキル化反応ゾーンで生成されるガソリンとジェット燃料範囲の炭化水素との比率を増加又は減少させるようにさらに構成されている、請求項８又は９に記載のシステム。
【請求項11】
前記制御システムが、前記アルキル化反応ゾーン内の前記１つ以上の反応器への未使用酸触媒の流量を調節することで、前記アルキル化反応ゾーンで生成されるガソリンとジェット燃料範囲の炭化水素との比率を増加又は減少させるようにさらに構成されている、請求項８～１０のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項12】
前記制御システムが、前記アルキル化反応ゾーン内の前記１つ以上の反応器における運転条件を調節することで、前記アルキル化反応ゾーンで生成されるガソリンとジェット燃料範囲の炭化水素との比率を増加又は減少させるようにさらに構成されており、前記運転条件が、酸強度、温度、空間速度、混合強度、リサイクルイソブタン／オレフィン比及びリサイクルイソペンタン／オレフィン比のうちの１つ以上から選択される、請求項８～１１のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項13】
前記軽質アルキレート留分を前記アルキル化反応ゾーンにリサイクルするため、前記軽質アルキレートを軽質アルキレート製品として回収するため、及び前記軽質アルキレート留分の一部を前記アルキル化反応ゾーンにリサイクルし且つ前記軽質アルキレート留分の一部を軽質アルキレート製品として回収するためのフローシステムをさらに備える、請求項８～１２のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項14】
前記制御システムが、前記アルキル化反応ゾーン内の前記１つ以上の反応器への前記軽質アルキレートリサイクル留分の流量を調節することで、前記アルキル化反応ゾーンで生成されるガソリンとジェット燃料範囲の炭化水素との比率を増加又は減少させるようにさらに構成されている、請求項１３に記載のシステム。
【請求項15】
前記Ｃ５＋留分をガソリン製品留分として回収するためのフローラインをさらに備える、請求項８～１３のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項16】
前記制御システムが、前記ガソリン製品留分を最大化する際、又は前記ガソリン製品留分を最小化する際に、それぞれ前記脱ペンタン装置及び前記スプリッタを停止及び起動するようにさらに構成されている、請求項１５に記載のシステム。
【請求項17】
ガソリン及びジェット燃料の柔軟な製造のためのプロセスであって、硫酸アルキル化触媒の存在下でＣ４～Ｃ５オレフィンをイソパラフィンと反応させて炭化水素流出物及び使用済み酸ストリームを生成するための１つ以上の反応器を含むアルキル化反応ゾーンにイソパラフィンと、Ｃ４及び／又はＣ５オレフィンを含むオレフィンとを供給することと、
前記炭化水素流出物をイソブタン留分、ｎ－ブタン留分及びＣ５＋留分に分離することと、
前記Ｃ５＋留分をイソペンタン留分及びＣ６＋留分に分離することと、
前記Ｃ６＋留分を軽質アルキレートオーバーヘッド留分及び重質アルキレートボトム留分に分離することとを含み、
交互に、
前記アルキレート中のガソリンとジェット燃料範囲の炭化水素との比率を増加させること及び
前記アルキレート中のガソリンとジェット燃料範囲の炭化水素との比率を減少させることを含むプロセス。
【請求項18】
前記交互に行う増加及び減少が、前記アルキル化反応ゾーンへの前記Ｃ４オレフィン、前記Ｃ５オレフィン、イソブタンリサイクル留分、イソペンタンリサイクル留分及び軽質アルキレートリサイクル留分の各々の流量を調節することを含む、請求項１７に記載のプロセス。
【請求項19】
前記交互に行う増加及び減少が、前記アルキル化反応ゾーン内の前記１つ以上の反応器の１つ以上の反応温度を調節することで、前記アルキル化反応ゾーンで生成されるガソリンとジェット燃料範囲の炭化水素との比率を増加又は減少させることを含む、請求項１７又は１８に記載のプロセス。
【請求項20】
前記交互に行う増加及び減少が、前記アルキル化反応ゾーン内の前記１つ以上の反応器への未使用酸触媒の流量を調節することで、前記アルキル化反応ゾーンで生成されるガソリンとジェット燃料範囲の炭化水素との比率を増加又は減少させることを含む、請求項１７～１９のいずれか一項に記載のプロセス。
【請求項21】
前記交互に行う増加及び減少が、前記アルキル化反応ゾーン内の前記１つ以上の反応器における運転条件を調節することで、前記アルキル化反応ゾーンで生成されるガソリンとジェット燃料範囲の炭化水素との比率を増加又は減少させることを含み、前記運転条件が、酸強度、空間速度、混合強度、リサイクルイソブタン／オレフィン比及びリサイクルイソペンタン／オレフィン比のうちの１つ以上から選択される、請求項１７～２０のいずれか一項に記載のプロセス。
【請求項22】
前記交互に行う増加が、前記Ｃ５＋留分をガソリン製品留分として回収することを含む、請求項１７～２１のいずれか一項に記載のプロセス。【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本明細書に開示される実施形態は、概して、硫酸触媒の存在下でのイソパラフィンによるオレフィンのアルキル化に関する。より詳細には、本明細書の実施形態は、ガソリン、ジェット燃料又は溶剤製造のいずれかを最大化する柔軟なアルキル化システム及び運転スキームに関する。
【背景技術】
【0002】
イソパラフィン－オレフィンアルキル化プロセスは、オクタン価が高い高分岐炭化水素の製造への重要な経路である。アルキル化は、フッ化水素、硫酸、イオン液体又は固体酸性触媒等の酸触媒の存在下でイソパラフィン（例えばイソブタン又はイソペンタン）をオレフィンと反応させることで達成される。アルキル化生成物は、硫黄、オレフィン及び芳香族含量が低いため、ガソリンプールのプレミアム混合成分として採用されている。しかしながら、ガソリンに比べてジェット燃料の需要が高まるにつれ、ジェット燃料製造のためにアルキル化ユニットを再利用することが経済的になっている。
【0003】
アルキル化プロセスは複雑な反応化学を伴う。オレフィン活性化、オレフィン付加、ヒドリド移動、重合／オリゴマー化、水素移動、クラッキング及び異性化等の主要な反応工程を含んでいる。この複雑な反応化学は、生成物の炭素数分布を広くするのに役立つ。代表的なアルキル化生成物の炭素数はＣ５～Ｃ１４である。ガソリン及びジェット燃料の炭素数分布はＣ９～Ｃ１４の範囲で重なっている。したがって、アルキル化プロセスにはガソリン及びジェット燃料を共製造できる可能性がある。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【0004】
製造されるガソリンとジェット燃料との比率を柔軟に変更するためのイソパラフィン－オレフィンアルキル化システム及びプロセスがこの度開発された。
【0005】
一態様において、本明細書に開示される実施形態は、ガソリン及びジェット燃料の柔軟な製造のためのシステムに関する。該システムは、硫酸アルキル化触媒の存在下でＣ４オレフィン、Ｃ５オレフィン、Ｃ６オレフィン、Ｃ４～Ｃ５オレフィン又はＣ４～Ｃ６オレフィンをＣ４～Ｃ６イソパラフィンと反応させて炭化水素流出物及び使用済み酸ストリームを生成するための１つ以上の反応器を含むアルキル化反応ゾーンを備えていてもよい。フローラインは、上記アルキル化反応ゾーンにＣ４オレフィンを供給してもよい。また、フローラインは、上記アルキル化反応ゾーンにＣ５オレフィンを供給してもよい。さらに別のフローラインは、上記アルキル化反応ゾーンに未使用酸アルキル化触媒を供給してもよい。上記炭化水素流出物をイソブタン留分、ｎ－ブタン留分及びＣ５＋留分に分離するための脱イソブタン装置が備えられていてもよい。上記Ｃ５＋留分をイソペンタン留分及びＣ６＋留分に分離するための脱イソペンタン装置が備えられていてもよい。さらに、上記Ｃ６＋留分を軽質アルキレートオーバーヘッド留分及び重質アルキレートボトム留分に分離するためのスプリッタが備えられていてもよい。上記アルキル化反応ゾーンからの生成物混合物の柔軟性は、（ｉ）上記イソブタン留分を上記アルキル化反応ゾーンにリサイクルするため、上記イソブタン留分をイソブタン製品として回収するため、及び上記イソブタン留分の一部を上記アルキル化反応ゾーンにリサイクルし且つ上記イソブタン留分の一部をイソブタン製品として回収するためのフローシステム、（ｉｉ）上記イソペンタン留分を上記アルキル化反応ゾーンにリサイクルするため、上記イソペンタン留分をイソペンタン製品として回収するため、及び上記イソペンタン留分の一部を上記アルキル化反応ゾーンにリサイクルし且つ上記イソペンタン留分の一部をイソペンタン製品として回収するためのフローシステム、並びに（ｉｉｉ）上記軽質アルキレート留分を上記アルキル化反応ゾーンにリサイクルするため、上記軽質アルキレートを軽質アルキレート製品として回収するため、及び上記軽質アルキレート留分の一部を上記アルキル化反応ゾーンにリサイクルし且つ上記軽質アルキレート留分の一部を軽質アルキレート製品として回収するためのフローシステムを介して得ることができる。いくつかの実施形態において、上記システムは、上記アルキル化反応ゾーンにＣ６オレフィンを供給するためのフローラインをさらに備えていてもよい。
【0006】
別の態様では、本明細書の実施形態は、ガソリン及びジェット燃料の柔軟な製造のためのシステムに関する。該システムは、硫酸アルキル化触媒の存在下でＣ４オレフィン、Ｃ５オレフィン、Ｃ６オレフィン、Ｃ４～Ｃ５オレフィン又はＣ４～Ｃ６オレフィンをイソパラフィンと反応させて炭化水素流出物及び使用済み酸ストリームを生成するための１つ以上の反応器を含むアルキル化反応ゾーンを備えていてもよい。フローラインは、上記アルキル化反応ゾーンにＣ４オレフィンを供給してもよい。また、フローラインは、上記アルキル化反応ゾーンにＣ５オレフィンを供給してもよい。さらに別のフローラインは、上記アルキル化反応ゾーンに未使用酸アルキル化触媒を供給してもよい。上記炭化水素流出物をイソブタン留分、ｎ－ブタン留分及びＣ５＋留分に分離するための脱イソブタン装置が備えられていてもよい。上記Ｃ５＋留分をイソペンタン留分及びＣ６＋留分に分離するための脱イソペンタン装置が備えられていてもよい。さらに、上記Ｃ６＋留分を軽質アルキレートオーバーヘッド留分及び重質アルキレートボトム留分に分離するためのスプリッタが備えられていてもよい。上記アルキル化反応ゾーンでガソリン又はジェット燃料を製造する際の柔軟性は、（ｉ）上記イソブタン留分を上記アルキル化反応ゾーンにリサイクルするため、上記イソブタン留分をイソブタン製品として回収するため、及び上記イソブタン留分の一部を上記アルキル化反応ゾーンにリサイクルし且つ上記イソブタン留分の一部をイソブタン製品として回収するためのフローシステム、（ｉｉ）上記イソペンタン留分を上記アルキル化反応ゾーンにリサイクルするため、上記イソペンタン留分をイソペンタン製品として回収するため、及び上記イソペンタン留分の一部を上記アルキル化反応ゾーンにリサイクルし且つ上記イソペンタン留分の一部をイソペンタン製品として回収するためのフローシステム、並びに（ｉｉｉ）上記アルキル化反応ゾーンへの上記Ｃ４オレフィン、上記Ｃ５オレフィン、上記リサイクルイソブタン留分及び上記イソペンタンリサイクル留分の各々の流量を調節することで、上記アルキル化反応ゾーンで生成されるガソリンとジェット燃料範囲の炭化水素との比率を選択的に増加又は減少させるように構成された制御システムによって得ることができる。
【0007】
別の態様では、本明細書の実施形態は、ガソリン及びジェット燃料の柔軟な製造のためのプロセスに関する。該プロセスは、硫酸アルキル化触媒の存在下でＣ４～Ｃ５オレフィンをイソパラフィンと反応させて炭化水素流出物及び使用済み酸ストリームを生成するための１つ以上の反応器を含むアルキル化反応ゾーンにイソパラフィンと、Ｃ４及び／又はＣ５オレフィン等を含むオレフィンとを供給することを含んでもよい。上記炭化水素流出物は、イソブタン留分、ｎ－ブタン留分及びＣ５＋留分に分離されてもよく、上記Ｃ５＋留分は、イソペンタン留分及びＣ６＋留分にさらに分離されてもよい。上記Ｃ６＋留分は、軽質アルキレートオーバーヘッド留分及び重質アルキレートボトム留分に分離されてもよい。上記プロセスはまた、交互に、上記アルキレート中のガソリンとジェット燃料範囲の炭化水素との比率を増加させること及び上記アルキレート中のガソリンとジェット燃料範囲の炭化水素との比率を減少させることを含んでもよい。
【0008】
いくつかの実施形態では、上記交互に行う増加及び減少は、上記アルキル化反応ゾーンへの上記Ｃ４オレフィン、上記Ｃ５オレフィン、イソブタンリサイクル留分、イソペンタンリサイクル留分及び軽質アルキレートリサイクル留分の各々の流量を調節することを含んでもよい。上記交互に行う増加及び減少は、上記アルキル化反応ゾーン内の上記１つ以上の反応器の１つ以上の反応温度を調節することで、上記アルキル化反応ゾーンで生成されるガソリンとジェット燃料範囲の炭化水素との比率を増加又は減少させることを追加的又は代替的に含んでもよい。他の実施形態では、上記交互に行う増加及び減少は、上記アルキル化反応ゾーン内の上記１つ以上の反応器への未使用酸触媒の流量を調節することで、上記アルキル化反応ゾーンで生成されるガソリンとジェット燃料範囲の炭化水素との比率を増加又は減少させることを追加的又は代替的に含んでもよい。さらに他の実施形態では、上記交互に行う増加及び減少は、上記アルキル化反応ゾーン内の上記１つ以上の反応器における運転条件を調節することで、上記アルキル化反応ゾーンで生成されるガソリンとジェット燃料範囲の炭化水素との比率を増加又は減少させることを追加的又は代替的に含んでもよい。さらに別の実施形態では、上記交互に行う増加は、上記Ｃ５＋留分をガソリン製品留分として回収することを含んでもよい。
【0009】
フィードストック、リサイクルイソブタン及びイソペンタンの組成を適切に変え、運転条件を変更することによって、ヒドリド移動（アルキル化）の最大化、あるいはオレフィン重合、オリゴマー化及び／又はクラッキングの最大化のいずれかを行うように反応経路を制御することができる。本明細書のシステム及びプロセスはこのような柔軟性を提供し、そのため、市場の需要を満たす目的及び／又は収益を最大化する目的で、運転者はアルキル化プロセスを調整してガソリンを最大化するか、ジェット燃料を最大化するか、あるいはこれらを中間的な比率で共製造することができる。
【0010】
以下の説明及び添付の特許請求の範囲から、他の態様及び利点が明らかとなるであろう。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【図1】本明細書に開示される実施形態に係る生成物分布に対するオレフィン種及びイソパラフィン種の影響を示すチャートである。
【図2】本明細書に開示される柔軟なアルキル化プロセス及びシステムの実施形態に係るジェット燃料製造のシフトを示すグラフである。
【図3】本明細書の実施形態に係るシステムの簡略化されたプロセスフロー図を示す。
【図4】本明細書の実施形態に係るシステムの簡略化されたプロセスフロー図を示す。
【図5】本明細書の実施形態に係るシステムの簡略化されたプロセスフロー図を示す。
【図6】本明細書の実施形態に係るシステムの簡略化されたプロセスフロー図を示す。
【図7】本明細書の実施形態に係るアルキル化反応ゾーンにおいて有用なアルキル化反応システムを示す。
【図8】本明細書の実施形態に係るジェット燃料及びガソリンを製造するプロセスの試験結果を示す。
【図9】本明細書の実施形態に係るジェット燃料及びガソリンを製造するプロセスの試験結果を示す。
【発明を実施するための形態】
【0012】
本明細書の実施形態は、イソパラフィン－オレフィンアルキル化によるガソリン及びジェット燃料の柔軟な製造に関する。アルキル化反応は、１つ以上のアルキル化反応器を含んでもよいアルキル化反応ゾーンで行われてもよい。アルキル化反応器は、ＨＦや硫酸等の液体酸アルキル化触媒を用いたアルキル化を促進する任意の種類の反応器であってもよい。アルキル化反応器は、垂直型でも水平型でもよく、静的又は非静的な混合装置を有していてもよい。アルキル化反応器システムが複数の反応器を備える場合、炭化水素流は並列でも直列でもよく、酸触媒は並列又は直列の反応器に注入されてもよい。
【0013】
また、ガソリン及びジェット燃料を柔軟に製造するのに有用なシステムは、脱イソブタン装置、脱イソペンタン装置及びアルキレートスプリッタ等の分離器を備えていてもよい。脱イソブタン装置の目的は、イソブタン、ｎ－ブタン及びＣ４＋炭化水素を分離することである。脱イソペンタン装置は、イソペンタンとＣ５＋炭化水素とを分離するために使用される。運転モード（ガソリン、ジェット燃料又は共製造モード）によっては、イソペンタンをアルキル化反応ゾーンに戻してリサイクルすることもできる。スプリッタは、全アルキレートを軽質アルキレートに分離するために使用される。軽質アルキレートは、溶剤、自動車用ガソリン混合原料又は航空用ガソリン混合原料へと使用又は処理することができる。重質アルキレートは、ジェット燃料プールの混合成分として使用できる。運転モードによっては、軽質アルキレートの一部又はそれに含まれるイソヘキサンをアルキル化反応ゾーンに戻してリサイクルすることもできる。
【0014】
本明細書のシステムは、ガソリン及びジェット燃料の相対的な生産量を調節するために最大で３つの方法を利用できる。本明細書のシステム及びプロセスがガソリンとジェット燃料との比率を制御する第１の方法は、オレフィン種を調節することである。図１に示すように、所定のイソパラフィンの場合、Ｃ４オレフィンをイソブテン又はイソペンタンのいずれかでアルキル化すると、Ｃ５オレフィンよりも多くのＣ８生成物が生成される傾向がある。Ｃ５オレフィンをイソブテン又はイソペンタンのいずれかでアルキル化すると、ジェット燃料範囲の生成物収率が高くなる。
【0015】
本明細書のシステム及びプロセスがガソリンとジェット燃料との比率を制御する第２の方法は、イソパラフィン種を調節することである。図１に示すように、所定のオレフィン種の場合、イソペンタンを採用すると、イソブタンを用いたアルキル化と比較してより重質の炭化水素が生成される傾向がある。したがって、ガソリン及びジェット燃料の生産量を調節する非常に効果的な方法は、脱イソブタン装置及び脱イソペンタン装置の運転を調節して、リサイクルイソブタン及びイソペンタンを制御することである。最大ガソリン製造モードでは、イソブタンのリサイクルを最大化してもよく、イソペンタンを最終製品として取り除いてもよい。この場合、水素移動反応が高まって、より多くのイソペンタンが生成され、Ｃ８含量が高くなる。一方、最大ジェット燃料製造モードでは、イソペンタン濃度が高くなると水素移動反応が抑制されて、より多くのＣ９＋炭化水素が生成されるため、イソペンタンをできるだけ多くリサイクルしつつイソブタンを最終製品として取り除いてもよい。加えて、イソヘキサンをリサイクルすることで、より重質の炭化水素の生産量を増加させて、ジェット燃料の収率を高めることもできる。
【0016】
本明細書のシステム及びプロセスがガソリンとジェット燃料との比率を制御する第３の方法は、酸強度（液体酸アルキル化の場合）、温度、空間速度、リサイクルイソブタン／オレフィン比及び混合強度等の運転条件を調節することである。所定のオレフィン及びイソパラフィン種の場合、酸強度が低いほど、温度が高いほど、空間速度が速いほど、イソパラフィン／オレフィン（Ｉ／Ｏ）比が低いほど、混合強度が低いほど、Ｃ９＋生成量が多くなるため、ジェット燃料生産量を最大化できる。図２に示すように、本明細書の実施形態に係る運転条件を変更することで、ジェット燃料範囲（３３０～５８０°Ｆ／１６５～３０５℃）の炭化水素の生産量を顕著に増加させることができる。
【0017】
上述したように、本明細書のシステム及びプロセスは、アルキル化によるガソリン及びジェット燃料の製造を柔軟に調節又は最適化することができる。本明細書の実施形態に係るアルキル化システムの簡略化されたプロセスフロー図を図３に示す。図３に示されるように、本明細書の実施形態に係るガソリン及びジェット燃料の柔軟な製造のためのシステムは、１つ以上のアルキル化反応器を含むアルキル化反応ゾーン１０を備えていてもよく、２つ以上が使用される場合、反応器は直列及び／又は並列であってもよい。アルキル化反応器は、酸アルキル化触媒の存在下でＣ４～Ｃ５オレフィンをイソパラフィンと反応させて炭化水素流出物及び使用済み酸ストリームを生成するために使用してもよい。様々な実施形態において、Ｃ４オレフィン、Ｃ５オレフィン及び／又はＣ６オレフィンがアルキル化反応ゾーンに供給されてもよい。
【0018】
Ｃ４～Ｃ６オレフィンは、Ｃ４オレフィンストリーム、Ｃ５オレフィンストリーム又は混合Ｃ４／Ｃ５オレフィンストリーム等を含む１つ以上の粗オレフィンストリーム１２として供給してもよい。粗Ｃ４及びＣ５オレフィンストリームは、オレフィン及びパラフィンの混合物を含んでもよい。それに含まれるオレフィンは、ｎ－オレフィン、イソ－オレフィン又はそれらの混合物を含んでもよい。パラフィンは、例えば、Ｃ４アルカン（ｎ－ブタン、イソブタン）、Ｃ５アルカン（ｎ－ペンタン、ネオペンタン及びイソペンタン）又はそれらの混合物を含んでもよい。いくつかの実施形態では、イソブタン又はイソペンタンフィード１４等の高純度イソパラフィンが代替的又は追加的に供給されてもよい。他の実施形態では、オレフィン及びイソパラフィンを別々に供給してもよい。いくつかの実施形態において、Ｃ４オレフィン含有フィードストックは、Ｃ４オレフィンが５０重量％を超えていてもよい。いくつかの実施形態では、Ｃ５オレフィン含有フィードストックは、Ｃ５オレフィンが５０重量％を超えていてもよい。
【0019】
アルキル化反応は、硫酸又はＨＦ等を用いて触媒してもよい。硫酸は、例えば、いくつかの実施形態では８０重量％を超える濃度で、他の実施形態では８８％を超える濃度で、さらに他の実施形態では９６％を超える濃度で使用してもよい。アルキル化プロセスでは、アルキル化反応ゾーン１０の１つ以上の反応器において酸触媒の存在下でイソパラフィンをオレフィンと反応させる。次に、アルキル化反応ゾーンで反応生成物を分離して、炭化水素に富む相及び酸に富む相を回収する。炭化水素に富む相は、操作の中でも特に、必要に応じて炭化水素相から硫酸エステルを除去するようアルキル化反応ゾーンでさらに処理して、未反応のイソパラフィン及びアルキレート製品を含んでもよい炭化水素流出物１６を生成してもよい。
【0020】
酸に富む相の一部は、反応器内の所望の酸濃度を維持することなどを目的として、同じアルキル化反応器にリサイクルしてもよい。残りの酸は使用済み酸留分として回収してもよいし、使用済み酸留分は、アルキル化反応ゾーン内の異なる反応器（酸カスケード化）に送ってもよく、あるいは使用済み酸回収用のフローライン１８を介して回収してもよい。また、反応器を所望の酸濃度に維持するために未使用酸フィード２０を供給してもよい。例えば、アルキル化反応ゾーンに供給される硫酸は、未使用及び／又はリサイクル硫酸を含んでもよい。いくつかの実施形態では、アルキル化反応器に入る硫酸相の濃度は、９９．８重量％未満の強度の硫酸／水混合物又はそれ以下として滴定される濃度に維持してもよい。他の実施形態では、硫酸は、２０～９６重量％の硫酸／水混合物として、他の実施形態では２５～７５重量％の硫酸／水混合物として、さらに他の実施形態では３０～７０重量％の硫酸／水混合物として滴定される濃度範囲で維持してもよい。これらの例における酸相は、硫酸、硫酸エステル、ＡＳＯ（酸可溶性オイル）及び水で構成されることが留意される。酸相は多量の水を含まず、典型的には０～５重量％であり、酸含量を説明する目的で、「～として滴定される」という用語を用いて、同じ酸度を有する硫酸／水混合物を示しており、本明細書で使用される酸混合物は化学組成の点でより複雑であることが理解される。酸度の測定は、例えばＭＥＴＴＬＥＲ ＤＬ－７７又はＭＥＴＴＬＥＲ Ｔ－９０滴定装置を用いて測定してもよい。
【0021】
したがって、様々な実施形態において、アルキル化反応ゾーン内のアルキル化反応器に供給される使用済み酸又はリサイクル酸に加えて、未使用酸を供給してもよい。未使用酸ストリーム、アルキル化反応器にリサイクルされる回収酸の一部、及び別のアルキル化ゾーン又は酸回収に送られる使用済み酸の一部の流量を制御して、それぞれの各アルキル化反応器において所望の又は最適な酸強度を達成してもよい。いくつかの実施形態では、アルキル化反応ゾーンは、例えばＣ４アルキル化反応器及びＣ５アルキル化反応器を含んでもよい。酸リサイクル、未使用酸及び酸カスケード化は、Ｃ４アルキル化反応器内の硫酸が８７～９５重量％の硫酸／水混合物として滴定される濃度範囲で維持されるとともに、Ｃ５アルキル化反応器内の硫酸が８０～９５重量％の硫酸／水混合物として滴定される濃度範囲で維持されるように制御してもよい。
【0022】
フローライン１６を介して回収されるアルキル化生成物は、その後、ガソリン範囲の成分及びより重質のアルキレート製品に分離してもよい。本明細書の実施形態に係るシステムは、炭化水素流出物１６をイソブタン留分２４、ｎ－ブタン留分２６及びＣ５＋留分２８に分離するための脱イソブタン装置２２を備えていてもよい。また、該システムは、Ｃ５＋留分２８をイソペンタン留分３２及びＣ６＋留分３４に分離するための脱イソペンタン装置３０を備えていてもよい。また、Ｃ６＋留分を軽質アルキレートオーバーヘッド留分３８及び重質アルキレートボトム留分４０に分離するためのスプリッタ３６が備えられていてもよい。
【0023】
本明細書の実施形態に係るジェット燃料及びガソリンの柔軟な製造を可能にするためのフローシステムが備えられる。フローライン４２を介してイソブタン留分２４をアルキル化反応ゾーンにリサイクルするため、フローライン４４を介してイソブタン留分をイソブタン製品として回収するため、及びイソブタン留分の一部４２をアルキル化反応ゾーンにリサイクルし且つイソブタン留分の一部４４をイソブタン製品として回収するためのフローシステムが備えられていてもよい。また、フローライン４６を介してイソペンタン留分３２をアルキル化反応ゾーンにリサイクルするため、イソペンタン留分をイソペンタン製品４８として回収するため、及びイソペンタン留分の一部４６をアルキル化反応ゾーンにリサイクルし且つイソペンタン留分の一部４８をイソブタン製品として回収するためのフローシステムが備えられていてもよい。さらに、フローライン５０を介して軽質アルキレート留分３８をアルキル化反応ゾーンにリサイクルするため、軽質アルキレートを軽質アルキレート製品５２として回収するため、及び軽質アルキレート留分の一部５０をアルキル化反応ゾーンにリサイクルし且つ軽質アルキレート留分の一部５２を軽質アルキレート製品として回収するためのフローシステムが備えられていてもよい。軽質アルキレート又はその一部をリサイクルすることで、ヘキセン及び／又はイソヘキサンを反応ゾーンに導入でき、これらが反応してより高分子量のアルキレートを生成できる。
【0024】
また、プラントのバルブ調節等を制御又は作動させるために使用されるデジタル制御システムや同様のプロセス運転及び制御ソフトウェア及びハードウェア等の制御システム（図示せず）が備えられていてもよい。本明細書の実施形態に係る制御システムは、アルキル化反応ゾーン１０への粗オレフィン１２（Ｃ４オレフィン及びＣ５オレフィン）、リサイクルイソブタン留分４２、イソペンタンリサイクル留分４６及び軽質アルキレートリサイクル留分５０の各々の流量を調節することで、アルキル化反応ゾーン１０で生成されて流出物１６に回収されるガソリンとジェット燃料範囲の炭化水素との比率を選択的に増加又は減少させるように構成されていてもよい。
【0025】
いくつかの実施形態では、制御システムは、アルキル化反応ゾーン内の１つ以上の反応器の反応温度を調節することで、アルキル化反応ゾーンで生成されるガソリンとジェット燃料範囲の炭化水素との比率を増加又は減少させるようにさらに構成されている。制御システムは、アルキル化反応ゾーン内の１つ以上の反応器への未使用酸触媒の流量を調節することで、アルキル化反応ゾーンで生成されるガソリンとジェット燃料範囲の炭化水素との比率を増加又は減少させるようにさらに構成されていてもよい。さらには、制御システムは、アルキル化反応ゾーン内の１つ以上の反応器における運転条件を調節することで、アルキル化反応ゾーンで生成されるガソリンとジェット燃料範囲の炭化水素との比率を増加又は減少させるように追加的又は代替的に構成されていてもよく、ここで運転条件は、例えば、酸強度、温度、空間速度、混合強度、リサイクルイソブタン／オレフィン比及びリサイクルイソペンタン／オレフィン比のうちの１つ以上から選択されてもよい。
【0026】
システムはまた、Ｃ５＋留分をガソリン製品留分として回収するためのフローライン５４を備えていてもよい。上述したように、図３に示されるシステムは、市場の需要を満たすために必要に応じて、アルキル化により製造されるガソリンとジェット燃料との比率を効果的且つ効率的に変更するためのプロセスで使用してもよい。ガソリン及びジェット燃料の柔軟な製造のためのプロセスは、酸アルキル化触媒２０の存在下でＣ４～Ｃ５オレフィンをイソパラフィンと反応させて炭化水素流出物１６及び使用済み酸ストリーム１８を生成するための１つ以上の反応器を含むアルキル化反応ゾーン１０にイソパラフィン１４と、Ｃ４及び／又はＣ５オレフィンを含むオレフィン１２とを供給することを含んでもよい。炭化水素流出物１６は、次に、イソブタン留分２４、ｎ－ブタン留分２６及びＣ５＋留分２８に分離してもよい。Ｃ５＋留分２８は、イソペンタン留分３２及びＣ６＋留分３４に分離してもよい。さらに、Ｃ６＋留分３４は、軽質アルキレートオーバーヘッド留分３８及び重質アルキレートボトム留分４０に分離してもよい。
【0027】
また、本明細書のプロセスは、交互に、（ｉ）アルキレート中のガソリンとジェット燃料範囲の炭化水素との比率を増加させること及び（ｉｉ）アルキレート中のガソリンとジェット燃料範囲の炭化水素との比率を減少させることを含んでもよい。交互に行う増加及び減少は、例えば、アルキル化反応ゾーンへの粗オレフィン１２（別個のＣ４オレフィン及びＣ５オレフィンフィードであってもよい）、イソブタンリサイクル留分４２、イソペンタンリサイクル留分４６及び軽質アルキレートリサイクル留分５０の各々の流量を調節することを含んでもよい。いくつかの実施形態では、交互に行う増加及び減少は、アルキル化反応ゾーン内の１つ以上の反応器の１つ以上の反応温度を調節することで、アルキル化反応ゾーンで生成されるガソリンとジェット燃料範囲の炭化水素との比率を増加又は減少させることを含んでもよい。交互に行う増加及び減少は、いくつかの実施形態では、アルキル化反応ゾーン内の１つ以上の反応器への未使用酸触媒の流量を調節することで、アルキル化反応ゾーンで生成されるガソリンとジェット燃料範囲の炭化水素との比率を増加又は減少させることを含んでもよい。追加的又は代替的に、交互に行う増加及び減少は、アルキル化反応ゾーン内の１つ以上の反応器における運転条件を調節することで、アルキル化反応ゾーンで生成されるガソリンとジェット燃料範囲の炭化水素との比率を増加又は減少させることを含んでもよく、ここで運転条件は、酸強度、空間速度、混合強度、リサイクルイソブタン／オレフィン比及びリサイクルイソペンタン／オレフィン比のうちの１つ以上から選択される。
【0028】
いくつかの実施形態では、交互に行う増加は、フローライン５４等を介してＣ５＋留分又はその一部をガソリン製品留分として回収することを含む。Ｃ５＋留分の全体が製品として回収される実施形態では、脱ペンタン装置３０及びスプリッタ３６並びに関連するフローストリームを一時的に停止してもよい。ジェット燃料生産量を増加させることが望まれるので、そのようなシステム（３０、３６及び関連するフローストリーム）をオンラインに戻してもよい。そのような実施形態では、制御システムは、ガソリン製品留分を増加／最大化する際、又はガソリン製品留分を減少／最小化する際に、それぞれ脱ペンタン装置及びスプリッタを停止及び起動するようにさらに構成されていてもよい。
【0029】
いくつかの実施形態では、アルキル化反応ゾーンのそれぞれについて全反応器フィード（粗オレフィン、イソパラフィン及びリサイクル炭化水素）中のオレフィン／イソパラフィンモル比は、約１：１．５～約１：３０、例えば約１：５～約１：１５の範囲であってもよい。より低いオレフィン／イソパラフィン比を用いることもできる。アルキル化反応器における全リサイクルイソパラフィン／オレフィン比は、１：１～２０：１の範囲であってもよい。
【0030】
ガソリン生産量を最大化する際、全リサイクルイソパラフィンストリーム中のイソブタン濃度は８０～１００％の範囲であってもよい。反応器内の温度は、例えば－１０℃～５０℃の範囲であってもよい。いくつかの実施形態では、Ｃ４オレフィン及び／又はＣ５オレフィンのアルキル化は、約－７℃～約３８℃の範囲であってもよい。
【0031】
ジェット燃料生産量を最大化する際、全リサイクルイソパラフィンストリーム中のイソブタン濃度は０～８０％の範囲であってもよい。アルキル化反応器の運転温度は、ガソリンを最大化する場合と同じ又はそれより高くてもよい。同様に、ガソリン生産量を最大化する場合と比べて、酸強度は同じ又はそれより低くてもよく、空間速度は同じ又はそれより高くてもよい。
【0032】
図４～６にまとめて示されているようないくつかの実施形態では、Ｃ４に富むオレフィンフィード及びＣ５に富むオレフィンフィードは、別々の専用反応器で処理される。図４～６のプロセススキームはまとまったものであり、図４はガソリンモードを最大化する際のＣ４／Ｃ５アルキル化プロセススキームを示し、図５はジェット燃料モードを最大化する際のＣ４／Ｃ５アルキル化プロセススキームを示し、図６は共製造モードのＣ４／Ｃ５アルキル化プロセススキームを示している。反応ゾーン１０は、Ｃ４アルキル化反応器１０Ａ及びＣ５アルキル化反応器１０Ｂを含んでいてもよく、粗オレフィンフィード１２は、粗Ｃ４オレフィンフィード１２Ａ及び粗Ｃ５オレフィンフィード１２Ｂを含んでもよい。図４～６は、それぞれのモードにおいて運転中の炭化水素フローストリーム及びシステムを示しているが、全体的なシステムは、特定の機器又はフローラインをオフラインにしている以外は、図３に示されるものと同様であってもよい。酸の流れは示されていないが、これらも図３に関して示し説明したものと同様である。
【0033】
次に図４を参照すると、ガソリン製造を最大化するスキームにおける本明細書のＣ４／Ｃ５アルキル化プロセス実施形態の簡略化されたフロー図であり、同様の数字は同様の部分を表す。図４に示すように、最大ガソリンモードでは、イソブタン２４／４２のみがリサイクルされる。両反応器１０Ａ／１０Ｂにおける運転条件は、ジェット燃料又は共製造モードと比較して、より遅い空間速度、より低い温度、より高い酸強度及びより高いイソブタン／オレフィン比を目標としてもよい。脱ペンタン装置３０及びスプリッタ３６は、最大ガソリンモードではオフラインである。
【0034】
次に図５を参照すると、ジェット燃料製造を最大化するスキームにおける本明細書のＣ４／Ｃ５アルキル化プロセス実施形態の簡略化されたフロー図であり、同様の数字は同様の部分を表す。図５に示すように、最大ジェット燃料モードでは、イソペンタンリサイクル３２／４６を最大化すべきである。イソブタンは、最終製品４４としてシステムから取り除くべきである。エンドポイント（ＦＢＰ）要件を満たすために、重質物濃度を制御する特定のイソブタンリサイクル（４２、図５には図示せず）が必要になる場合がある。運転条件については、全体的に見て、ガソリン製造モードと比較して、両反応器ともに空間速度が速く、温度が高く、酸強度が低く、リサイクルＩ／Ｏ比が低いことが好ましい。
【0035】
次に図６を参照すると、ガソリン及びジェット燃料を共製造するスキームにおける本明細書のＣ４／Ｃ５アルキル化プロセス実施形態の簡略化されたフロー図であり、同様の数字は同様の部分を表す。図６に示すように、共製造モードでは、イソブタン４２をＣ４アルキル化反応器に戻してリサイクルすることが好ましく、イソペンタン４６をＣ５反応器に戻してリサイクルすることが好ましい。これは、Ｃ４アルキル化によってＣ５アルキル化に比べてはるかに高いオクタン価のアルキレートが生成される傾向があるためである。Ｃ４オレフィンをイソブタンと反応させるとともに、Ｃ５オレフィンをイソペンタンと反応させることで、それらの特有の反応化学を最大限に収益化できる。加えて、Ｃ５反応器は、共製造モードのＣ４反応器と比較して、はるかに高い温度及び低い酸強度で運転することが好ましい。
【0036】
未使用イソパラフィンフィード１４、リサイクルイソパラフィン４２／４６／５０及び粗オレフィン１０／１０Ａ／１０Ｂに関連するフローシステムによって、それぞれの留分の混合、Ｃ５反応器へのＣ４オレフィン又はイソパラフィンの供給、Ｃ４反応器へのＣ５オレフィン又はイソパラフィンの供給、あるいは製品製造においてさらなる柔軟性を提供するための他の組み合わせを可能とすることができる。
【0037】
図４～６に関して説明したＣ４／Ｃ５アルキル化プロセスの実施形態では、Ｃ４反応器内の酸強度が８７～９５％の範囲、Ｃ５反応器内の酸強度が８０～９５％の範囲であってもよい。イソパラフィンは、Ｃ４及びＣ５反応器の両方に戻してリサイクルしてもよい。
【0038】
両反応器における全リサイクルイソパラフィン／オレフィン比は１：１～２０：１の範囲であってもよい。ガソリン最大化モードでは、２つの反応器に戻る全リサイクルイソパラフィン中のイソブタン濃度は８０～１００％の範囲である。ジェット燃料最大化モードでは、２つの反応器に戻る全リサイクルイソパラフィン中のイソブタン濃度は０～８０％の範囲である。ジェット燃料モードでの運転温度は、ガソリンモードの時と同じ又はそれよりも高くてもよい。同様に、酸強度はジェット燃料モードにおいて同じ又はそれより低くてもよく、空間速度は要求と同じ又はそれより速くてもよい。
【0039】
共製造モードでは、Ｃ４反応器に戻る全リサイクルイソパラフィン中のイソブタン濃度は８０～１００％の範囲であってもよく、Ｃ５反応器に戻る全リサイクルイソパラフィン中のイソブタン濃度は０～８０％の範囲であってもよい。Ｃ４反応器は、Ｃ５反応器と同じ又はそれより高い酸強度を有してもよく、Ｃ４反応器は、Ｃ５反応器と同じ又はそれより低い温度を有してもよい。
【0040】
次に図７を参照すると、本明細書の１つ以上の実施形態に係るアルキル化ゾーンの簡略化されたプロセス図が示されている。アルキル化ゾーンは、反応ゾーン及び分離ゾーンを含んでもよい。アルキル化ゾーン１００は、例えば、上部反応セクション１００ａ及び下部分離セクション１００ｂを含んでもよい。オレフィン１０４、イソパラフィン１０６及び硫酸１０８の密接な接触を促進するために、接触構造体１０２を上部セクション１００ａに配置してもよい。
【0041】
アルキル化ゾーン１００の条件は、上述したように、オレフィンの少なくとも一部又は全部がイソパラフィンと反応してアルキレートを形成するように維持してもよい。次いで、得られた反応混合物を、例えば下部セクション１００ｂでデカンテーションすることで分離して、アルキレート、未反応イソパラフィン及び存在する場合には未反応オレフィンを含む炭化水素留分１２０と、使用済み又は部分的に使用済みの酸留分１２２とを回収してもよい。
【0042】
接触構造体を使用する場合、硫酸、イソパラフィン及びオレフィンフィードストリームと接触するためにアルキル化反応器１００の上部セクション１００ａに配置してもよい。いくつかの実施形態では、本明細書に記載の実施形態で使用される接触構造体又は分散器は、少なくとも５０％のボイドスペース、他の実施形態では少なくとも６０％のボイドスペース、他の実施形態では少なくとも７０％のボイドスペース、他の実施形態では少なくとも８０％のボイドスペース、さらに他の実施形態では最大９９％のボイドスペースを含んでもよい。例えば、いくつかの実施形態では、接触構造体は、共編みワイヤーメッシュ、分散器又は他の好適な接触構造体等、マルチフィラメント要素及び構造要素を含んでもよい。例えば、米国特許第６，７７４，２７５号（参照により本明細書に組み込まれる）に記載される接触構造体を使用できる。
【0043】
いくつかの実施形態では、アルキル化反応器１００の反応ゾーンにパルスフローレジームを使用することもできる。パルスは、大きな物質及び熱伝達率によって特徴付けることができる。接触構造体の濡れの増加や、平行に流れる細流間の連続的な混合によって、流れの偏在を減少させることができる。加えて、局所的なホットスポットの形成を抑制でき、より本質的に安全なプロセスとなる。パルスによって、停滞した液ホールドアップをその停滞性がなくなるまで継続的に動員できる。停滞したホールドアップはトリクルフロー運転における全液ホールドアップの１０～３０％を占めるため、パルスフローレジームの動的特性によって、半径方向の混合の改善などから反応器性能を向上できる。
【0044】
アルキル化ゾーンから回収された部分的に使用済みの酸留分１２２の一部又は全部は、上述のように、別のアルキル化ゾーン（図示せず）に供給されてもよい。いくつかの実施形態では、第１のアルキル化反応器１００内の所望の酸濃度を維持することなどを目的として、酸留分１５８の一部１２４を同じアルキル化反応器１００にリサイクルすることもできる。残りの酸は、使用済み酸留分１２６として回収してもよいし、これを異なる反応器に送ってもよく、あるいは使用済み酸回収のために回収してもよい。
【0045】
加えて、反応熱によっていくらか蒸気１４０が生成される場合があり、これを除去してもよい。所望であれば、これらの蒸気は、圧縮機１４２等を用いて凝縮又は圧縮し、回収された液体炭化水素留分１２０と組み合わせて炭化水素留分１４４を形成してもよい。いくつかの実施形態では、回収された炭化水素留分１４４は、下流のアルキル化ゾーン又は製品回収ゾーンに送られる第１の部分１５０に分割してもよく、所望のオレフィンフィード濃度の維持及び／又は温度制御などを目的として、第２の部分１５２を同じアルキル化反応器１００にリサイクルしてもよい。
【実施例】
【0046】
パイロットプラントのテストランでは、ＦＣＣのＣ４カット及びイソブタンを、図３に示すものと同様なプロセスのフィードストックとして使用した。生成物分布を変えるために運転条件を調節した。そして、カットポイントを慎重に選ぶことで、全アルキレートを軽質アルキレート及び重質アルキレートへと蒸留した。図８に示すように、重質アルキレートの沸点範囲はジェット燃料範囲である。軽質アルキレートは、航空用ガソリン又は自動車用ガソリンのいずれかの混合成分として使用できる。図９は、軽質アルキレート及び重質アルキレートの炭素数分布を表す。蒸留後、Ｃ１１＋製品のほとんどが重質アルキレートに含まれることがわかる。
【0047】
テストランでは、運転条件を変更して異なるジェット燃料収率を得た。ジェット燃料収率が高くなると、軽質アルキレートのアルキレート品質（オクタン価）が低くなる傾向にあり、酸総消費量が高くなる傾向にある。したがって、オレフィン種やガソリンとジェット燃料との価格差によっては、ガソリン及びジェット燃料を共製造して、収益を最大化するか、又は市場の需要を満たすための最適な運転条件が存在する。
【0048】
上述したように、本明細書の実施形態は、ガソリン及びジェット燃料を柔軟に製造するためのシステム及びプロセスを提供する。Ｃ５オレフィンを直接ガソリンプールに混合する場合と比較して、全体的なＲＶＰが低下し、体積収率及びオクタン価が増加することから、Ｃ５アルキル化への関心が高まっている。一方、Ｃ５アルキル化のための運転酸強度ははるかに低いので、既存のＣ４アルキル化反応器からＣ５反応器への酸カスケードが可能である。有利なことには、本明細書の実施形態は、ガソリン収率の最大化、ジェット燃料収率の最大化又は両者の最適な共製造という様々な目標のためにＣ４オレフィン及びＣ５オレフィンを共製造するプロセススキームを提供する。
【0049】
本開示には限られた数の実施形態しか含まれていないが、本開示の範囲を逸脱しない他の実施形態も考えられることが、本開示の利益を享受する当業者には理解できるであろう。したがって、本範囲は添付の特許請求の範囲のみにより限定されるべきである。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【手続補正書】
【提出日】2022-01-20
【手続補正1】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図7】
【国際調査報告】