Способ получения синтетического нефтяного сульфоната

Номер патента: 15421

Опубликовано: 31.08.2011

Авторы: Сенкен Жиль, Харрис Томас В., Кэмпбелл Курт Б.

Скачать PDF файл.

Формула / Реферат

1. Способ получения синтетического нефтяного сульфоната, включающий:

(a) взаимодействие по меньшей мере одного дизамещенного ароматического соединения со смесью олефинов, выбранных из олефинов, имеющих от около 8 до около 100 атомов углерода, где смесь олефинов содержит от 4 до 15% С3258-олефинов, в присутствии кислотного ионного жидкого катализатора, где полученный продукт содержит по меньшей мере около 50 мас.% 1,2,4-тризамещенного ароматического соединения, или 1,2,3-тризамещенного ароматического соединения, или их смесей;

(b) взаимодействие продукта стадии (а) с триоксидом серы, который разбавлен воздухом; и

(c) нейтрализацию продукта стадии (b) гидроксидом щелочного или щелочно-земельного металла.

2. Способ по п.1, где по меньшей мере одно дизамещенное ароматическое соединение выбрано из метаксилола, параксилола, ортоксилола или их смесей.

3. Способ по п.2, где по меньшей мере одно дизамещенное ароматическое соединение является ортоксилолом.

4. Способ по п.3, где смесь олефинов является смесью линейных олефинов, смесью линейных изомеризованных олефинов, смесью разветвленных олефинов, смесью частично разветвленных олефинов или их смесью.

5. Способ по п.4, где смесь олефинов является смесью линейных олефинов.

6. Способ по п.5, где смесь линейных олефинов является смесью нормальных альфа-олефинов.

7. Способ по п.6, где смесь линейных олефинов содержит олефины, полученные при крекинге нефтяного воска или воска Фишера-Тропша.

8. Способ по п.7, где воск Фишера-Тропша гидрообрабатывают перед крекингом.

9. Способ по п.4, где смесь олефинов получена из линейных альфа-олефинов или изомеризованных олефинов, содержащих от около 8 до 100 атомов углерода.

10. Способ по п.9, где смесь олефинов получена из линейных альфа-олефинов или изомеризованных олефинов, содержащих от около 10 до около 80 атомов углерода.

11. Способ по п.10, где смесь олефинов получена из линейных альфа-олефинов или изомеризованных олефинов, содержащих от около 14 до 60 атомов углерода.

12. Способ по п.5, где смесь линейных олефинов является смесью линейных внутренних олефинов, которые получены из реакции обмена олефинов.

13. Способ по п.1, где смесь олефинов является смесью разветвленных олефинов.

14. Способ по п.13, где смесь разветвленных олефинов содержит полиолефиновые соединения, полученные из С3или высших моноолефинов.

15. Способ по п.14, где полиолефиновое соединение является полипропиленом или полибутиленом.

16. Способ по п.15, где полиолефиновое соединение является полипропиленом.

17. Способ по п.14, где полиолефиновое соединение является полибутиленом.

18. Способ по п.1, где кислотный ионный жидкий катализатор содержит первый компонент и второй компонент, указанный первый компонент содержит соединение, выбранное из группы, состоящей из галогенида алюминия, галогенида алкилалюминия, галогенида галлия и галогенида алкилгаллия, и указанный второй компонент содержит соль, выбранную из соли аммония, соли фосфония или соли сульфония.

19. Способ по п.18, где первым компонентом является галогенид алюминия или галогенид алкилалюминия.

20. Способ по п.19, где первым компонентом является трихлорид алюминия.

21. Способ по п.20, где указанный второй компонент выбран из одного или нескольких соединений, таких как галогенид замещенного углеводородным радикалом аммония, галогенид замещенного углеводородным радикалом имидазолия, галогенид замещенного углеводородным радикалом пиридиния, дигалогенид замещенного алкиленом пиридиния или галогенид замещенного углеводородным радикалом фосфония.

22. Способ по п.21, где вторым компонентом является галогенид замещенного алкилом аммония, содержащий одну или несколько алкильных групп, имеющих от около 1 до около 9 атомов углерода.

23. Способ по п.22, где второй компонент содержит, по меньшей мере, гидрохлорид триметиламина.

24. Способ по п.21, где вторым компонентом является замещенный алкилом галогенид имидазолия.

25. Способ по п.24, где второй компонент содержит, по меньшей мере, хлорид 1-этил-3-метилимидазолия.

26. Способ по п.25, где кислотный ионный жидкий катализатор возвращают в оборот.

27. Способ по п.1, где реакция имеет место в непрерывном процессе.

Текст

Смотреть все

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ЕВРАЗИЙСКОМУ ПАТЕНТУ Дата публикации и выдачи патента СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СИНТЕТИЧЕСКОГО НЕФТЯНОГО СУЛЬФОНАТА Способ получения синтетического нефтяного сульфоната, содержащий (а) взаимодействие по меньшей мере одного ароматического соединения со смесью олефинов, выбранных из олефинов,имеющих от около 8 до около 100 атомов углерода, в присутствии кислотного ионного жидкого катализатора, где полученный продукт содержит по меньшей мере около 50 мас.% 1,2,4-тризамещенного ароматического соединения, или 1,2,3-тризамещенного ароматического соединения, или их смесей; (b) взаимодействие продукта (а) с триоксидом серы, который разбавлен воздухом; и (с) нейтрализацию продукта (b) гидроксидом щелочного или щелочно-земельного металла.(71)(73) Заявитель и патентовладелец: ШЕВРОН ОРОНАЙТ КОМПАНИ ЭлЭлСи (US) 015421 Область техники, к которой относится изобретение Настоящее изобретение относится к способу получения синтетического нефтяного сульфоната, который получают сульфированием ароматического соединения, полученного в процессе алкилирования ароматического соединения смесью олефинов, выбранных из олефинов, имеющих от около 8 до около 100 атомов углерода, в присутствии кислотных ионных жидкостей. Такие сульфонаты показывают превосходные характеристики в качестве усовершенствованных поверхностно-активных веществ для регенерации масла. Уровень техники Хорошо известно катализирование алкилирования ароматических соединений разнообразными катализаторами типа кислот Льюиса и Бронстеда. Типичные коммерческие катализаторы включают фосфорную кислоту/кизельгур, галогениды алюминия, трифторид бора, хлорид сурьмы, хлорид олова, хлорид цинка, ониевый поли(гидрофторид) и фторид водорода. Алкилирование низкомолекулярными олефинами, такими как пропилен, может быть проведено в жидкой или паровой фазе. Процессы алкилирования высшими олефинами, такими как С 16+ олефины, проводят в жидкой фазе обычно в присутствии фторида водорода. Алкилирование бензола высшими олефинами является особенно трудным и требует обработки фторидом водорода. Такой процесс раскрыт Himes в патенте США 4503277 под заголовком"HF регенерация в процессе алкилирования ароматических углеводородов", который включен в настоящее описание в качестве ссылки для всех целей. Применение кислот, таких как фторид водорода, является чрезвычайно коррозионным, поэтому требует специального обращения и оборудования. К тому же применение таких кислот может создавать проблемы с охраной окружающей среды. Другая трудность заключается в том, что применение таких кислот дает менее желательный контроль точного химического состава. Описание уровня техникиAbdul-Sada et al., патент США 5994602, раскрывает процесс алкилирования ароматических соединений путем взаимодействия ароматического углеводорода с олефином в присутствии ионной жидкости, содержащей (а) соединение формулы RnMX3-n, где R означает С 1-С 6-алкильный радикал, М означает алюминий или галлий, X означает атом галогена и n равно 0, 1 или 2, и (b) галогенид замещенного углеводородным радикалом имидазолия, где по меньшей мере один из указанных углеводородных заместителей в галогениде имидазолия является алкильной группой, имеющей 1-18 атомов углерода.Sherif et al., патент США 5824832, раскрывает плавящуюся при низкой температуре ионную жидкую композицию, содержащую смесь галогенида металла и соль гидрогалогенид алкилсодержащего амина, которая может быть использована при получении алкилбензола с линейным алкилом.Sherif et al., патент США 5731101, раскрывает плавящуюся при низкой температуре ионную жидкую композицию, содержащую смесь галогенида металла и соль гидрогалогенид алкилсодержащего амина, которая применима в качестве катализатора и растворителя в реакциях алкилирования, арилирования и полимеризации или в качестве электролита для батарей.Steichen et al., WO 98/50153, раскрывает процесс, относящийся к формированию in situ ионного жидкого катализатора для применения в катализируемой ионной жидкостью химической реакции. Сформированный in situ жидкий катализатор применим для разнообразных катализируемых ионной жидкостью химических реакций, включая, например, алкилирование бензольного или фенольного реагента, олигомеризацию олефина или алкилирование парафина. В наиболее предпочтительной реакции алкилирования изобретение относится к каталитическому алкилированию ароматической молекулы соответствующим алкилирующим реагентом (например, С 2-С 20, таким как С 4-С 14-олефином или галогенированным алканом подобной длины цепи) с использованием в качестве катализатора композиции, которая является жидкой при низких температурах и которую формируют in situ. Сущность изобретения В наиболее широком варианте осуществления изобретения способ получения синтетического нефтяного сульфоната включает:(a) взаимодействие по меньшей мере одного ароматического соединения со смесью олефинов, выбранных из олефинов, имеющих от около 8 до около 100 атомов углерода, в присутствии кислотного ионного жидкого катализатора, где полученный продукт содержит по меньшей мере около 50 мас.% 1,2,4-тризамещенного ароматического соединения, или 1,2,3-тризамещенного ароматического соединения, или их смесей;(c) нейтрализацию продукта (b) гидроксидом щелочного или щелочно-земельного металла. Соответственно настоящее изобретение относится к способу получения сульфированного алкилированного ароматического соединения.-1 015421 Подробное описание изобретения Несмотря на то что изобретение допускает различные модификации и альтернативные формы, конкретные варианты его осуществления описаны здесь подробно. Следует понимать, однако, что описание конкретных вариантов осуществления в настоящем документе не предназначено для ограничения изобретения конкретными раскрытыми формами, напротив, изобретение охватывает все модификации, эквиваленты и альтернативы, не выходящие за пределы сущности и сферы действия изобретения, которая определена прилагаемой формулой изобретения. Определения. Термин "олефины" относится к классу ненасыщенных алифатических углеводородов, имеющих одну или несколько углерод-углеродных двойных связей, полученных различными процессами. Те из них,которые содержат одну двойную связь, называются моноалкенами и те, которые имеют две двойные связи, называются диенами, алкилдиенами или диолефинами. Альфа-олефины являются особенно реакционноспособными, потому что двойная связь находится между первым и вторым атомами углерода. Примерами являются 1-октен и 1-октадецен, которые применимы в качестве исходного пункта для биоразложимых средой поверхностно-активных веществ. Линейные и разветвленные олефины также включены в определение олефинов. Термин "линейные олефины", который включает нормальные альфа-олефины и линейные альфаолефины, относится к олефинам, которые являются углеводородами с прямой неразветвленной цепью по меньшей мере с одной углерод-углеродной двойной связью, присутствующей в цепи. Термин "изомеризуемые по двойной связи линейные олефины" относится к классу линейных олефинов, содержащих более чем 5% олефинов, в которых углерод-углеродная двойная связь является не концевой (т.е. двойная связь не находится между первым и вторым атомами углерода цепи). Термин "частично разветвленные линейные олефины" относится к классу линейных олефинов, содержащих менее одной алкильной боковой цепи на прямую цепь, содержащую двойную связь, где алкильная боковая цепь может быть метильной группой или выше. Частично разветвленные линейные олефины могут также содержать изомеризуемый по двойной связи олефин. Термин "разветвленные олефины" относится к классу олефинов, содержащих одну или несколько алкильных боковых цепей на линейную прямую цепь, содержащую двойную связь, где алкильная боковая цепь может быть метильной группой или выше."С 12-С 30+ нормальные альфа-олефины" - этот термин определяет фракцию нормальных альфаолефинов, где углеродные числа ниже 12 удалены перегонкой или другими способами фракционирования. Одним вариантом осуществления настоящего изобретения является способ получения алкилированного ароматического соединения, где указанный способ содержит взаимодействие по меньшей мере одного ароматического соединения со смесью олефинов, выбранных из олефинов, имеющих от около 8 до около 100 атомов углерода, в присутствии кислотного ионного жидкого катализатора, где полученный продукт содержит по меньшей мере около 50 мас.% 1,2,4-тризамещенного ароматического соединения,или 1,2,3-тризамещенного ароматического соединения, или их смесей. Ароматическое соединение. По меньшей мере одно ароматическое соединение или смесь ароматических соединений могут быть использованы для реакции алкилирования по настоящему изобретению. Предпочтительно по меньшей мере одно ароматическое соединение или смесь ароматических соединений содержит по меньшей мере одно моноциклическое ароматическое соединение, такое как бензол, толуол, ксилол или их смесь. По меньшей мере одно ароматическое соединение или смесь ароматических соединений может также содержать бициклические и полициклические ароматические соединения, такие как нафталины. Более предпочтительно по меньшей мере одно ароматическое соединение или смесь ароматических соединений является ксилолом, включая все изомеры (т.е. мета-, орто- и пара-), рафинат изомеризации ксилола и их смеси. Наиболее предпочтительно по меньшей мере одно ароматическое соединение является ортоксилолом. Источники ароматического соединения. По меньшей мере одно ароматическое соединение или смесь ароматических соединений, используемые в настоящем изобретении, получают способами, хорошо известными в технике. Олефины. Источники олефинов. Олефины, используемые в настоящем изобретении, могут быть линейными, разветвленными или частично разветвленными линейными. Олефином может служить смесь линейных олефинов, смесь изомеризованных линейных олефинов, смесь разветвленных олефинов, смесь частично разветвленных линейных или смесь любых из предшествующих. Олефины могут быть получены из разнообразных источников. Такие источники включают нормальные альфа-олефины, изомеризованные линейные альфа-олефины, димеризованные и олигомеризованные олефины и олефины, полученные из реакции обмена олефинов. Другим источником, из которого олефины могут быть получены, является крекинг нефти или воска Фишера-Тропша. Воск Фишера-2 015421 Тропша может быть гидрообработан перед крекингом. Другие коммерческие источники включают олефины, полученные при дегидрогенизации парафина и олигомеризации этилена и других олефинов в процессах метанол-в-олефин (метанольная крекинг-установка) и т.п. Олефины могут быть также замещенными другими функциональными группами, такими как гидроксигруппы, карбоксильные кислотные группы, гетероатомы и т.п., при условии, что такие группы не взаимодействуют с кислотным ионным жидким катализатором. Смесь олефинов выбрана из олефинов с углеродными числами в пределах от около 8 до около 100 атомов углерода. Предпочтительно смесь олефинов выбрана из олефинов с углеродными числами в пределах от около 10 до около 80 атомов углерода, более предпочтительно от около 14 до около 60 атомов углерода. В другом варианте осуществления предпочтительно смесь олефинов выбрана из линейных альфаолефинов или изомеризованных олефинов, содержащих от около 8 до около 100 атомов углерода. Предпочтительно смесь олефинов выбрана из линейных альфа-олефинов или изомеризованных олефинов,содержащих от около 10 до около 80 атомов углерода. Наиболее предпочтительно смесь олефинов выбрана из линейных альфа-олефинов или изомеризованных олефинов, содержащих от около 14 до около 60 атомов углерода. Более того в предпочтительном варианте осуществления смесь олефинов содержит распределение атомов углерода, которое содержит от около 40 до около 90% С 12-С 20 и от около 4 до около 15% С 32-С 58. Более предпочтительно распределение атомов углерода содержит от около 50 до около 80% С 12-С 20 и от около 4 до около 15% С 32-С 58. Смесь разветвленных олефинов предпочтительно выбрана из полиолефинов, которые могут быть получены из С 3 или высших моноолефинов (например, олигомеры пропилена, олигомеры бутиленов или со-олигомеры и т.п.). Предпочтительно смесь разветвленных олефинов представлена или олигомерами пропилена, или олигомерами бутиленов или их смесями. Нормальные альфа-олефины. Предпочтительно смесь линейных альфа-олефинов, которая может быть использована для реакции алкилирования, является смесью нормальных альфа-олефинов, выбранных из олефинов, имеющих от около 8 до около 100 атомов углерода на молекулу. Более предпочтительно смесь нормальных альфаолефинов выбрана из олефинов, имеющих от около 10 до около 80 атомов углерода на молекулу. Наиболее предпочтительно смесь нормальных альфа-олефинов выбрана из олефинов, имеющих от около 12 до около 60 атомов углерода на молекулу. Особенно предпочтительным диапазоном является от около 14 до около 60. В одном варианте осуществления настоящего изобретения нормальные альфа-олефины изомеризуют с использованием одного из двух типов кислотных катализаторов, твердого или жидкого. Твердый катализатор предпочтительно имеет по меньшей мере один оксид металла и средний размер пор менее чем 5,5 . Более предпочтительно твердый катализатор является молекулярным ситом с системой одномерных пор, таким как SM-3, МАРО-11, SAPO-11, SSZ-32, ZSM-23, MAPO-39, SAPO-39, ZSM-22 илиSSZ-20. Другие возможные кислотные твердые катализаторы, применимые для изомеризации, включаютZSM-35, SUZ-4, NU-23, NU-87 и натуральные или синтетические ферриериты. Такие молекулярные сита хорошо известны в технике и обсуждаются в публикации Rosemarie Szostak "Handbook of MolecularSieves" (New York, Van Nostrand Reinhold, 1992), которая приобщена к сему ссылкой для всех целей. Жидкий тип катализатора изомеризации, который может быть использован, представлен пентакарбонилом железа (Fe(CO)5). Процесс изомеризации нормальных альфа-олефинов может быть проведен в периодическом или непрерывном режиме. Температура процесса может находиться в пределах от около 50 до около 250 С. При периодическом режиме типичным используемым средством является автоклав с мешалкой или стеклянная колба, которая может быть нагрета до желательной температуры реакции. Непрерывный процесс наиболее эффективно проводят как процесс с неподвижным слоем. Объемные скорости в процессе с неподвижным слоем могут находиться в пределах от 0,1 до 10 или более объемно-массовой скорости в час. В процессе с неподвижным слоем катализатор изомеризации загружают в реактор и активируют или сушат при температуре по меньшей мере 150 С в вакууме или в токе инертного сухого газа. После активации температуру катализатора изомеризации доводят до желательной температуры реакции и поток олефина вводят в реактор. Выходящий из реактора поток, содержащий частично разветвленные изомеризованные олефины, собирают. Полученные частично разветвленные изомеризованные олефины имеют различное распределение олефинов (т.е. альфа-олефина, бета-олефина, внутреннего олефина, тризамещенного олефина и винилиден-олефина) и содержание разветвлений, так что неизомеризованный олефин и условия выбирают, чтобы добиться желательного распределения олефинов и степени разветвления.-3 015421 Кислотный ионный жидкий катализатор. Кислотный ионный жидкий катализатор составляют из двух компонентов, которые образуют комплекс. Первый компонент катализатора обычно будет содержать соединение, выбранное из группы, состоящей из галогенида алюминия, галогенида алкилалюминия, галогенида галлия и галогенида алкилгаллия. Особенно предпочтительным для первого компонента является галогенид алюминия или галогенид алкилалюминия. В частности, трихлорид алюминия может быть использован в качестве первого компонента для приготовления катализатора, используемого при осуществлении на практике настоящего изобретения. Второй компонент, пополняющий ионный жидкий катализатор, является органической солью или смесью солей. Эти соли могут быть охарактеризованы формулой Q+A-, где Q+ означает катион аммония,фосфония или сульфония и А- означает отрицательно заряженный ион, такой как Cl-, Br-, ClO4-, NO3-,BF4-, BCl4-, PF6-, SbF6-, AlCl4-, ArF6-, TaF6-, CuCl2-, FeCl3-, SO3CF3-, SO3C7- и 3-сульфуртриоксифенил. Предпочтительными для применения в качестве второго компонента являются галогениды четвертичного аммониевого основания, содержащие одну или несколько алкильных групп, имеющих от около 1 до около 9 атомов углерода, такие как, например, гидрохлорид триметиламина, метилтрибутиламмоний и 1-бутилпиридиний, или галогениды замещенного углеводородным радикалом имидазолия, такие как,например, хлорид 1-этил-3-метилимидазолия. Присутствие первого компонента будет придавать ионной жидкости характер кислоты Льюиса. Как правило, чем больше молярное отношение первого компонента ко второму компоненту, тем больше кислотность ионной жидкой смеси. Когда трихлорид алюминия и гидрохлорид триметиламина используют в качестве первого и второго компонентов соответственно кислотного ионного жидкого катализатора,они предпочтительно будут присутствовать в молярном отношении от более чем около 1:1 до около 2:1. Процесс алкилирования может быть проведен как периодический или непрерывный процесс. Кислотный ионный жидкий катализатор может быть возвращен в оборот, когда его используют в непрерывном процессе или в периодическом процессе. Способ получения алкилированного ароматического соединения. В одном варианте осуществления настоящего изобретения процесс алкилирования проводят путем загрузки углеводородного сырья, содержащего ароматическое соединение или смесь ароматических соединений, смесь олефиновых соединений и кислотный ионный жидкий катализатор, в реакционную зону, в которой поддерживают перемешивание. Полученную смесь удерживают в зоне алкилирования в условиях алкилирования в течение времени, достаточного для осуществления существенного превращения олефина (т.е. чтобы прореагировало по меньшей мере 80 мол.% олефина) в ароматический алкилат. По истечении желательного времени реакционную смесь удаляют из зоны алкилирования и подают в сепаратор для отделения жидкости от жидкости, чтобы дать возможность углеводородным продуктам отделиться от кислотного ионного жидкого катализатора. Кислотный ионный жидкий катализатор возвращают в оборот в реактор в цикле замкнутого контура. Углеводородный продукт дополнительно обрабатывают, чтобы удалить избыток непрореагировавших ароматических соединений и необязательно олефиновых соединений из желательного алкилатного продукта. Избыток ароматических соединений также возвращают в реактор. Многие типы конфигураций реактора могут быть использованы для реакторной зоны. Они включают, но без ограничения, реакторы с мешалкой периодического и непрерывного действия, реакторные конфигурации с восходящим потоком, реакторы с псевдоожиженным слоем и другие реакторные конфигурации, которые хорошо известны в технике. Многие такие реакторы известны специалистам в этой области и применимы для реакции алкилирования. Перемешивание важно для реакции алкилирования и может быть обеспечено вращающимися импеллерами с перегородками или без них, статическими смесителями, кинетическим перемешиванием в восходящих потоках или другими устройствами для перемешивания, которые хорошо известны в технике. Процесс алкилирования может быть проведен при температурах от около 0 до около 100 С. Процесс проводят под достаточным давлением, так что существенная часть подаваемых компонентов остается в жидкой фазе. Обычно избыточное давление от 0 до 150 фунтов/кв.дюйм является удовлетворительным для поддержания сырья и продуктов в жидкой фазе. Время пребывания в реакторе является временем, которое достаточно для превращения существенной части олефина в алкилатный продукт. Необходимое время от около 30 с до около 30 мин. Более точное время пребывания может быть определено специалистами в этой области с использованием реакторов периодического действия с мешалкой, чтобы измерить кинетику процесса алкилирования. По меньшей мере одно ароматическое соединение или смесь ароматических соединений и смесь олефинов могут быть введены раздельно в реакционную зону или могут быть смешаны перед введением. Могут быть использованы как единственная, так и многочисленные реакционные зоны с впрыскиванием ароматических соединений и смеси олефинов в одну, несколько или во все реакционные зоны. Реакционные зоны нет необходимости поддерживать при одних и тех же технологических условиях. Углеводородное сырье для процесса алкилирования может содержать смесь ароматических соединений и смешанных олефинов, в которой молярное отношение ароматических соединений к олефинам от-4 015421 0,5:1 до около 50:1 или более. В случае когда молярное отношение ароматических соединений к олефину 1,0, имеется избыток ароматических соединений. Предпочтительно избыток ароматических соединений используют для увеличения скорости реакции и усовершенствования селективности продукта. Когда используют избыток ароматических соединений, избыток непрореагировавших ароматических соединений в отходящем из реактора потоке может быть отделен, например, перегонкой и возвращен в реактор. Одним вариантом осуществления настоящего изобретения является непрерывный процесс с возвращением катализатора в оборот по замкнутому контуру. Углеводородное сырье, содержащее ароматическое соединение (соединения) или смесь ароматических соединений и смесь олефина (олефинов), загружают непрерывно и нагнетают в реактор. В качестве варианта, ароматическое соединение (соединения) и смесь олефина (олефинов) могут быть загружены по отдельным линиям и могут быть перекачены насосом в другую линию. При начале процесса свежий кислотный ионный жидкий катализатор загружают и перекачивают насосом в реактор. Углеводородное сырье и кислотный ионный жидкий катализатор удерживают в реакторе с перемешиванием в условиях процесса алкилирования в течение достаточного времени для того, чтобы существенное количество смеси олефинов в сырьевой загрузке прореагировало и образовало ароматическое алкилатное соединение. Давление в реакторе поддерживают клапаном обратного давления. Отходящий из реактора поток пропускают через клапан обратного давления в сепаратор по линии. В сепараторе несмешивающийся углеводород и ионный жидкий катализатор разделяют на две фазы. Так как кислотный ионный жидкий катализатор является более плотным, чем углеводородная фаза, кислотный ионный жидкий катализатор оседает на дне сепаратора. Когда имеется в распоряжении достаточный объем кислотного ионного жидкого катализатора, чтобы заполнить линию и дно сепаратора, приток свежего катализатора по линии прекращают и "использованный" или "возвращаемый в оборот" катализатор возвращают в реактор из сепаратора по линии. Основную часть этого процесса осуществляют, таким образом, в условиях возвращения в оборот катализатора, при которых никакого свежего катализатора не добавляют или добавляют только небольшое количество пополняющего катализатора. Поток углеводородного продукта, содержащий ароматическое алкилатное соединение и избыток непрореагировавших ароматических соединений, загружают в секцию разделения продукта по линии. При разделении продукта избыток ароматических соединений отгоняют и возвращают в реактор, оставляя тризамещенное алкилированное ароматическое соединение. Тризамещенное алкилированное ароматическое соединение. Продуктом по настоящему изобретению является тризамещенное алкилированное ароматическое соединение. Предпочтительно полученный продукт содержит по меньшей мере около 50 мас.% 1,2,4 тризамещенного ароматического соединения, или 1,2,3-тризамещенного ароматического соединения, или их смесей. Более предпочтительно полученный продукт содержит по меньшей мере около 80 мас.%, даже более предпочтительно по меньшей мере около 95 мас.% 1,2,4-тризамещенного ароматического соединения, или 1,2,3-тризамещенного ароматического соединения, или их смесей. Наиболее предпочтительно полученный продукт содержит по меньшей мере около 98 мас.% 1,2,4-тризамещенного ароматического соединения, или 1,2,3-тризамещенного ароматического соединения, или их смесей. Также предпочтительно, чтобы отношение 1,2,4-тризамещенного ароматического соединения к 1,2,3-тризамещенному ароматическому соединению было по меньшей мере 50:50. Более предпочтительно отношение по меньшей мере 80:20. Еще более предпочтительно отношение по меньшей мере 95:5. И наиболее предпочтительно отношение по меньшей мере 98:2. В литературе были сообщения о том, что изомеризация и диспропорционирование орто-, мета- и параксилола к параксилолу с использованием смеси хлорида алюминия и хлорида водорода в качестве катализатора имеют результатом образование некоторого количества 1,3,5-триметилбензола в продуктовой смеси, см. Collins et al., Applied Catalysis, 7, (1983), 272-288. Эти авторы также сообщают о том, что 1,3,5-триметилбензол образует pi-комплекс с хлоридом алюминия, результатом чего является снижение каталитической активности катализатора на основе хлорида алюминия. Принимая во внимание предшествующий опыт, можно предположить, что во время реакций ароматического алкилирования с хлоралюминатными ионными жидкими катализаторами (т.е. такими ионными жидкостями, которые содержат AlCl3 в качестве компонента катализатора) могут образовываться 1,3,5-триалкилбензолы. Конкретно, во время ароматического алкилирования ксилолов с использованием хлоралюминатных ионных жидких катализаторов согласно предшествующему уровню техники можно ожидать образования 1,3,5-триметилбензола путем диспропорционирования ксилола и изомеризации полученного триметилбензола. Как показано в цитируемых публикациях предшествующего уровня техники, специалист в этой области должен был бы прийти к предположению, что в условиях алкилирования ксилола может образовываться pi-комплекс с 1,3,5-триалкилбензолом и приводить к дезактивации катализатора. В противоположность этому, настоящее изобретение приводило к неожиданным результатам, когда ароматическое соединение, такое как о-ксилол, алкилировали смесью олефинов в присутствии кислотной ионной жидкости, включающей хлоралюминатные ионные жидкие катализаторы. Неожиданно было обнаружено, что алкилирование ароматического соединения, такого как о-ксилол, могло быть проведено с использованием смеси олефинов, имеющей углеродный диапазон от около C12 до около С 30+ нормальных-5 015421 альфа-олефинов, в условиях возвращения в оборот катализатора в течение суммарного производственного времени около 300 ч. В отличие от прежнего опыта не было очевидного снижения скорости реакции(т.е. дезактивации катализатора) в процессе по настоящему изобретению. Получение алкилароматического сульфоната. В одном варианте осуществления настоящего изобретения продукт, полученный описанным здесь процессом (т.е. алкилированный ортоксилол, 1,2,4-тризамещенный алкилбензол или 1,2,3 тризамещенный алкилбензол и их смеси), далее подвергают реакции для образования сульфоната. Сульфирование. Сульфирование алкилароматического соединения, такого как алкилортоксилол, может быть осуществлено по какому-либо способу, известному специалисту в этой области. Реакцию сульфирования обычно проводят в трубчатом реакторе с падающей пленкой (жидкости), поддерживаемом при около 55 С. Алкилортоксилол помещают в реактор вместе с триоксидом серы, разбавленным воздухом, серной кислотой, хлорсульфоновой кислотой или сульфаминовой кислотой, образуя тем самым алкилортоксилоловую сульфокислоту. Предпочтительно алкилортоксилол сульфируют триоксидом серы, разбавленным воздухом. Загрузочное молярное отношение триоксида серы к алкилату поддерживают от около 0,8 до 1,1:1. Нейтрализация алкилароматической сульфокислоты. Нейтрализация алкилароматической сульфокислоты, такой как алкилортоксилоловая сульфокислота, может быть проведена в непрерывном или периодическом процессе каким-либо способом, известным специалисту в этой области, чтобы получить алкилароматические сульфонаты. Обычно алкилароматическую сульфокислоту нейтрализуют источником щелочного или щелочно-земельного металла. Предпочтительно алкилароматическую сульфокислоту нейтрализуют гидроксидом щелочно-земельного металла,таким как, но без ограничения, гидроксид кальция или гидроксид магния. Другие варианты осуществления должны быть очевидны для специалистов в этой области. Следующие примеры представлены для пояснения конкретных вариантов осуществления настоящего изобретения и не должны рассматриваться каким-либо образом как ограничивающие сущность изобретения. Примеры Пример 1. Получение метилтрибутиламмониевого хлоралюминатного ионного жидкого катализатора. Безводный трихлорид алюминия и хлорид метилтрибутиламмония сушили в течение ночи в вакууме при 100 С. Ионный жидкий катализатор готовили в сухом боксе. 550,6 г хлорида метилтрибутиламмония добавляли в стакан, который был снабжен магнитной стержневой мешалкой. 622,7 г безводного хлорида аммония добавляли во второй стакан. С активированным магнитным перемешиванием небольшие порции твердого хлорида алюминия медленно добавляли в стакан с хлоридом метилтрибутиламмония. Когда добавляли хлорид алюминия, имело место выделение тепла и реакционная смесь начинала становиться "вязкой" и затем частично жидкой. Скорость добавления хлорида алюминия замедляли, чтобы сдержать повышение температуры в стакане. По мере добавления хлорида алюминия образовывалось все больше жидкости, и, в конце концов, реакционная смесь начинала перемешиваться свободно. После добавления всего количества трихлорида алюминия реакционной смеси давали возможность остыть до температуры окружающей среды и перемешивали в течение ночи. На следующее утро реакционную смесь фильтровали через синтетический стеклянный фильтр, который был высушен при 130 С. Конечный отфильтрованный ионный жидкий катализатор хранили в атмосфере азота в стеклянной бутылке. Пример 2. Алкилирование ортоксилола С 12-С 30+ нормальными альфа-олефинами. Ароматическое алкилирование ортоксилола (т.е. о-ксилол) смесью олефинов проводили в технологической установке. Сырье для алкилирования состояло из смеси о-ксилола и C12-С 30+ нормальных альфа-олефинов с молярным отношением ксилол/олефин=5,0. Олефином, использованным для получения указанного сырья, была коммерческая фракция С 12+ нормального альфа-олефина (нао). Смесь C12-C30+ нао содержала 79 мас.% С 12-С 20-олефинов и 4 мас.% С 32-С 58-олефинов. При самой низкой температуре кипения перегонкой удаляли 20 мас.% олефина перед приготовлением сырой смеси для алкилирования. Сырую смесь сушили молекулярными ситами 4 и сохраняли в атмосфере сухого азота во время применения. По причине воскового характера альфа-олефина сырую смесь для алкилирования нагревали до 50 С с перемешиванием, чтобы перевести весь олефин в раствор. о-Ксилол также сушили молекулярными ситами 4 и сохраняли в атмосфере сухого азота во время применения. Смесь 300 мл ионного жидкого катализатора примера 1 и 400 мл о-ксилола готовили и сохраняли в атмосфере сухого азота во время применения. Чтобы начать каталитическую обработку, о-ксилол нагнетали насосом при номинальной скорости 120 г/ч в реактор через регулятор обратного давления в сепаратор для разделения жидкостей и, наконец,в резервуар углеводородного продукта. о-Ксилол перемешивали в реакторе при 600 об/мин и нагревали-6 015421 до 40 С. Давление повышали посредством регулятора обратного давления до около 50 фунт/кв.дюйм изб. Когда температуру и давление выравнивали, смесь ионный жидкий катализатор/ксилол нагнетали насосом в реактор при номинальной скорости 20 г/ч. В это же время приток о-ксилола прекращали и сырую смесь для алкилирования нагнетали в реактор при приблизительно 120 г/ч. Когда достаточное количество катализатора накапливалось на дне сепаратора для разделения жидкостей и в линии возвращения катализатора в оборот, ведущей к впускному отверстию насоса катализатора, приток свежего катализатора прекращали и запускали поток возвращаемого в оборот катализатора при той же номинальной скорости потока катализатора. Это время отмечали как начало обработки. Во время обработки образцы продукта отбирали двумя путями. Первым малые образцы получали периодически из клапана для отбора образцов, размещенного на линии, отходящей от регулятора обратного давления. Вторым объемный жидкий продукт собирали в большие банки для продукта, каждую из которых заменяли через 12 ч работы. Продукты анализировали газовой хроматографией и превращение измеряли по исчезновению олефина на газовых хроматограммах продуктов. Во время обработки каталитическую операцию время от времени останавливали для технического обслуживания насосов или для добавления новых контейнеров сырья для алкилирования. При исключении времени, когда работу временно приостанавливали для технического обслуживания, установка работала для производства ароматического алкилата с замкнутым контуром возвращения в оборот катализатора в целом 297 ч. В течение всего курса обработки все образцы углеводородного продукта показывали превращение олефина 99%, свидетельствуя об устойчивости кислотного ионного жидкого катализатора в условиях возвращения его в оборот. Пример 3. Периодическое ионное жидкостное алкилирование о-ксилола C12-C30+ нормальными альфаолефинами. В сухой 3-литровый стеклянный реактор, снабженный механической лопастной мешалкой, капельной воронкой и конденсатором флегмы, в атмосфере азота добавляли 36,6 мл (около 42 г или 0,12 моль) ионной жидкости, полученной при взаимодействии одного эквивалента гидрохлоридной соли триметиламмония с двумя эквивалентами хлорида алюминия. К ионной жидкости при 22 С добавляли по каплям смесь С 12-С 30+ нормальных альфа-олефинов (нао) в течение 18 мин с перемешиванием. Смесь С 12-С 30+ нао содержала 75 мас.% C12-C20 нао и 5 мас.% С 32-С 58 нао. Температуру реакционной смеси повышали до 78 С. Перемешивание реакционной смеси продолжали в течение дополнительных 2 ч, за это время температура смеси снижалась до 24 С. Ионный жидкий катализатор отделяли от реакционной смеси в делительной воронке и органический слой промывали три раза холодной водой. Органический слой затем сушили над безводным MgSO4, фильтровали и непрореагировавший о-ксилол удаляли перегонкой при пониженном давлении, получая желтую жидкость, состоящую приблизительно из 1,6 мас.% 3-алкил-оксилола (1,2,3-тризамещенный изомер) и 98,4 мас.% 4-алкил-о-ксилола (1,2,4-тризамещенный изомер). Пример 4. Периодическое ионное жидкостное алкилирование о-ксилола С 14-С 30+ нормальными альфаолефинами. В сухую трехгорлую круглодонную стеклянную колбу на 250 мл, снабженную механической мешалкой, термометром, охлаждаемым водой конденсатором, воронкой для добавления жидкости под покровом сухого азота, добавляли 5,1 г ионной жидкости (приблизительно 10 ммоль хлоралюмината метилтрибутиламмония), а затем 20 г (189 ммоль) о-ксилола. Туда же добавляли смесь 50 г С 14-С 30+ нормальных альфа-олефинов (нао) (приблизительно 186 ммоль), растворенных в 80 г (755 ммоль) о-ксилола,по каплям в течение 15 мин с перемешиванием. Смесь олефинов содержала 71 мас.% C12-С 20 нао и 5 мас.% С 32-С 58 нао. Температуру реакционной смеси повышали от 20 до 53 С и давали возможность остыть до 31 С с перемешиванием. Реакционную смесь переносили в делительную воронку и ионный жидкий катализатор отделяли от органической смеси. Органическую смесь затем промывали дважды приблизительно 50 мл воды, сушили над безводным MgSO4, фильтровали и избыток о-ксилола удаляли перегонкой при пониженном давлении на роторном испарителе, получая желтое масло, состоящее приблизительно из 1,3 мас.% 3-алкил-о-ксилола (1,2,3-тризамещенный изомер) и 98,7 мас.% 4-алкил-оксилола (1,2,4-тризамещенный изомер). Пример 5. Сульфирование С 12-30+-алкилата о-ксилола. С 12-30+-алкилат о-ксилола, подобный тому, который получен в примерах 2-4 выше, сульфировали сходящимся потоком триоксида серы (SO3) и воздуха в трубчатом реакторе (длина приблизительно 2 м,внутренний диаметр 1 см) в нисходящем потоке, используя следующие условия:SO3 образовывался при пропускании смеси кислорода и диоксида серы (SO2) через каталитическую горелку, содержащую оксид ванадия (V2O5). При этих условиях полученная сырая С 12-30+ о-ксилоловая сульфокислота имела следующие свойства: 3,95 мас.% Са как сульфоната и 0,82 мас.% H2SO4. Понятно, что, хотя модификации и вариации изобретения могут быть сделаны, не выходя за пределы его сущности и сферы действия, только такие ограничения могут быть установлены, которые указаны в прилагаемой формуле изобретения. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ получения синтетического нефтяного сульфоната, включающий:(a) взаимодействие по меньшей мере одного дизамещенного ароматического соединения со смесью олефинов, выбранных из олефинов, имеющих от около 8 до около 100 атомов углерода, где смесь олефинов содержит от 4 до 15% С 32-С 58-олефинов, в присутствии кислотного ионного жидкого катализатора, где полученный продукт содержит по меньшей мере около 50 мас.% 1,2,4-тризамещенного ароматического соединения, или 1,2,3-тризамещенного ароматического соединения, или их смесей;(b) взаимодействие продукта стадии (а) с триоксидом серы, который разбавлен воздухом; и(c) нейтрализацию продукта стадии (b) гидроксидом щелочного или щелочно-земельного металла. 2. Способ по п.1, где по меньшей мере одно дизамещенное ароматическое соединение выбрано из метаксилола, параксилола, ортоксилола или их смесей. 3. Способ по п.2, где по меньшей мере одно дизамещенное ароматическое соединение является ортоксилолом. 4. Способ по п.3, где смесь олефинов является смесью линейных олефинов, смесью линейных изомеризованных олефинов, смесью разветвленных олефинов, смесью частично разветвленных олефинов или их смесью. 5. Способ по п.4, где смесь олефинов является смесью линейных олефинов. 6. Способ по п.5, где смесь линейных олефинов является смесью нормальных альфа-олефинов. 7. Способ по п.6, где смесь линейных олефинов содержит олефины, полученные при крекинге нефтяного воска или воска Фишера-Тропша. 8. Способ по п.7, где воск Фишера-Тропша гидрообрабатывают перед крекингом. 9. Способ по п.4, где смесь олефинов получена из линейных альфа-олефинов или изомеризованных олефинов, содержащих от около 8 до 100 атомов углерода. 10. Способ по п.9, где смесь олефинов получена из линейных альфа-олефинов или изомеризованных олефинов, содержащих от около 10 до около 80 атомов углерода. 11. Способ по п.10, где смесь олефинов получена из линейных альфа-олефинов или изомеризованных олефинов, содержащих от около 14 до 60 атомов углерода. 12. Способ по п.5, где смесь линейных олефинов является смесью линейных внутренних олефинов,которые получены из реакции обмена олефинов. 13. Способ по п.1, где смесь олефинов является смесью разветвленных олефинов. 14. Способ по п.13, где смесь разветвленных олефинов содержит полиолефиновые соединения, полученные из С 3 или высших моноолефинов. 15. Способ по п.14, где полиолефиновое соединение является полипропиленом или полибутиленом. 16. Способ по п.15, где полиолефиновое соединение является полипропиленом. 17. Способ по п.14, где полиолефиновое соединение является полибутиленом. 18. Способ по п.1, где кислотный ионный жидкий катализатор содержит первый компонент и второй компонент, указанный первый компонент содержит соединение, выбранное из группы, состоящей из галогенида алюминия, галогенида алкилалюминия, галогенида галлия и галогенида алкилгаллия, и указанный второй компонент содержит соль, выбранную из соли аммония, соли фосфония или соли сульфония. 19. Способ по п.18, где первым компонентом является галогенид алюминия или галогенид алкилалюминия. 20. Способ по п.19, где первым компонентом является трихлорид алюминия. 21. Способ по п.20, где указанный второй компонент выбран из одного или нескольких соединений,таких как галогенид замещенного углеводородным радикалом аммония, галогенид замещенного углеводородным радикалом имидазолия, галогенид замещенного углеводородным радикалом пиридиния, дига-8 015421 логенид замещенного алкиленом пиридиния или галогенид замещенного углеводородным радикалом фосфония. 22. Способ по п.21, где вторым компонентом является галогенид замещенного алкилом аммония,содержащий одну или несколько алкильных групп, имеющих от около 1 до около 9 атомов углерода. 23. Способ по п.22, где второй компонент содержит, по меньшей мере, гидрохлорид триметиламина. 24. Способ по п.21, где вторым компонентом является замещенный алкилом галогенид имидазолия. 25. Способ по п.24, где второй компонент содержит, по меньшей мере, хлорид 1-этил-3 метилимидазолия. 26. Способ по п.25, где кислотный ионный жидкий катализатор возвращают в оборот. 27. Способ по п.1, где реакция имеет место в непрерывном процессе.

МПК / Метки

МПК: C07C 303/06

Метки: синтетического, нефтяного, получения, способ, сульфоната

Код ссылки

<a href="https://eas.patents.su/10-15421-sposob-polucheniya-sinteticheskogo-neftyanogo-sulfonata.html" rel="bookmark" title="База патентов Евразийского Союза">Способ получения синтетического нефтяного сульфоната</a>

Похожие патенты