Система и способ алкилирования углеводорода

Есть еще 9 страниц.

Смотреть все страницы или скачать PDF файл.

Формула / Реферат

1. Способ алкилирования углеводорода, содержащего по крайней мере один изопарафин и по крайней мере один олефин, включающий введение жидкого кислотного катализатора и углеводорода в устройство высокой скорости сдвига, образование эмульсии посредством устройства высокой скорости сдвига, содержащей капельки углеводорода, диспергированные в дисперсной кислотной фазе, со средним диаметром указанных капелек менее 5 мкм, введение эмульсии в резервуар, работающий в подходящих для алкилирования условиях, в котором по крайней мере часть изопарафина алкилируется олефином с образованием продукта алкилирования, и выведение потока продукта, содержащего продукт алкилирования, из резервуара.

2. Способ по п.1, в котором по крайней мере один изопарафин содержит от 4 до 8 атомов углерода.

3. Способ по п.1, в котором по крайней мере один олефин содержит от 2 до 12 атомов углерода.

4. Способ по п.2, в котором по крайней мере один изопарафин включает изобутан и по крайней мере один олефин включает бутен.

5. Способ по п.1, в котором подходящими условиями алкилирования являются температура в диапазоне от 0 до 90°С и давление в диапазоне от 345 до 3447 кПа.

6. Способ по п.1, в котором катализатор содержит кислоту, выбранную из группы, включающей серную кислоту, фтороводородную кислоту, BF3, SbF5 и AlCl3.

7. Способ по п.1, в котором средний диаметр капелек углеводорода составляет менее 400 нм.

8. Способ по п.1, в котором средний диаметр капелек углеводорода составляет менее 100 нм.

9. Способ по п.1, в котором при образовании эмульсии перемешивают углеводород и кислоту высокой скоростью сдвига при окружной скорости по крайней мере 22,9 м/с.

10. Способ по п.9, в котором окружная скорость составляет по крайней мере 40 м/с.

11. Способ по п.9, в котором перемешивание высокой скоростью сдвига создает на конце лопатки локальное давление по крайней мере около 1034 МПа.

12. Способ по п.1, в котором при образовании эмульсии воздействуют на смесь, содержащую углеводород и кислоту, скоростью сдвига более чем примерно 20000 с-1.

13. Система алкилирования углеводорода, содержащего по крайней мере один изопарафин и по крайней мере один олефин, включающая по крайней мере одно внешнее перемешивающее устройство высокой скорости сдвига, снабженное по крайней мере одним ротором и по крайней мере одним статором, разделенные сдвиговым зазором, представляющим собой минимальное расстояние между по крайней мере одним ротором и по крайней мере одним статором, и развивающее окружную скорость на конце лопатки по крайней мере одного ротора больше чем 22,9 м/с, насос, выполненный с возможностью подачи сжатого жидкого потока, содержащего жидкий кислотный катализатор, по крайней мере к одному перемешивающему устройству высокой скорости сдвига и резервуар, выполненный с возможностью получения эмульсии из устройства высокой скорости сдвига, причем устройство высокой скорости сдвига выполнено с возможностью получения эмульсии капелек углеводорода со средним диаметром по большей мере 5 мкм, диспергированных в жидкой фазе.

14. Система по п.13, в которой сдвиговый зазор находится в диапазоне от примерно 0,02 до примерно 5 мм.

15. Система по п.13, в которой жидкая фаза содержит кислотный катализатор.

16. Система по п.13, в которой по крайней мере одно перемешивающее устройство высокой скорости сдвига выполнено с возможностью работы при скорости потока по крайней мере 300 л/ч.

17. Система по п.13, в которой по крайней мере одно перемешивающее устройство высокой скорости сдвига включает по крайней мере два ротора и по крайней мере два статора.

Текст

Смотреть все

Способ алкилирования углеводородов, включающих по крайней мере один изопарафин и по крайней мере один олефин, посредством введения жидкого кислотного катализатора и углеводорода в реактор высокой скорости сдвига, образования эмульсии, содержащей капельки, включающие углеводород, в дисперсной кислотной фазе, в которой капельки имеют средний диаметр менее примерно 5 мкм, введения эмульсии в резервуар, работающий в подходящих для алкилирования условиях, в котором по крайней мере часть изопарафина алкилируется олефином с образованием продукта алкилирования, и выведения потока продукта, включающего продукт алкилирования, из резервуара. Также раскрывается система для выполнения данного способа. 017474 Область техники, к которой относится изобретение Настоящее изобретение в целом относится к алкилированию. Более конкретно настоящее изобретение относится к системе высокой скорости сдвига и способу для ускорения алкилирования исходного материала, содержащего изопарафины и олефины, таким образом, увеличивающему октановое число исходного материала. Сведения о предшествующем уровне техники В области очистки нефти и нефтепродуктов хорошо известно, как каталитически расщепить тяжелые фракции нефти, такие как вакуумный газойль, или, в некоторых случаях, даже остатки атмосферной перегонки для превращения существенной доли этой фракции в широкий спектр фракций нефтепродуктов. Легкие продукты крекинга в водородной среде богаты изобутаном. Изобутан представляет собой основной исходный материал для процесса алкилирования моторного топлива, который дает качественный и экологически благоприятный компонент смешения с топливом. Ранние установки алкилирования создавались совместно с установками для каталитического крекинга среды для использования легких фракций сопутствующих продуктов крекинговых установок: изопарафинов и олефинов. Тогда, когда фракции нефти, подвергающиеся каталитическому крекингу, содержат серу, продукты каталитического крекинга также, вероятно, будут содержать серные примеси. Для удаления нежелательных компонентов, включающих серу и азот, используется гидропереработка. В целом, гидроочистка нефтепродуктов флюид-каталитического крекинга снижает его октановое число. Меньшие молекулы, такие как изобутан и пропилен или бутилены, могут быть добавлены для удовлетворения специфических требований к октановому числу топлива с помощью такой обработки,как алкилирование или, менее обычно, димеризации. Октановое число топлива также может быть улучшено каталитическим риформингом, при котором от углеводородов отщепляется водород и образуются ароматические соединения, которые могут иметь более высокое октановое число. Алкилирование представляет собой процесс реагирования легких олефинов с изобутаном с получением продуктов алкилирования с высоким содержанием изооктана. При алкилировании к органической молекуле (обычно, ароматической или непредельной) добавляется алкильная группа. Таким образом,изопарафин может реагировать с олефином, давая изопарафин более высокого молекулярного веса. В промышленности эта концепция основана на реакции олефинов от С 2 до С 5 с изобутаном в присутствии кислотного катализатора с получением продукта алкилирования. Благодаря своему высокому октановому числу и чувствительности к присадкам для увеличения октанового числа этот продукт алкилирования представляет собой ценный продукт перемешивания при производстве топлива. Такой продукт алкилирования моторного топлива, который является идеальным для получения реформулированного бензина,подходит для перемешивания с топливом из-за своего высокого октанового числа и низкого давления паров. Алкилированные бензины, такие как те, которые производятся способами, обсуждаемыми выше,богаты изопарафинами и практически не содержат серы и ароматических углеводородов. Алкилированые бензины, обычно проявляющие сильную чувствительность к присадкам для увеличения октанового числа, являются первыми кандидатами на перемешивание с моторными бензинами для того, чтобы удовлетворить более строгим экологическим нормативам, которые ограничивают давление паров бензина и содержание ароматических компонентов. Однако эти алкилированные бензины не подходят для применения в качестве исходного материала для перемешивания до тех пор, пока не будут свободны от кислотных компонентов катализатора для алкилирования. В частности, компонент кислоты Льюиса в каталитических комплексах для алкилирования, используемый в обычных процессах, должен быть удален перед тем, как продукт алкилирования может перемешиваться с бензином. Стандартные процессы алкилирования содержат кислотную дисперсионную фазу. Однако патент США 5345027 описывает способ алкилирования, включающий вязкий кислотный катализатор, диспергированный в углеводородной дисперсионной среде. Следовательно, в промышленности существует потребность в усовершенствованных способах и системах для промышленно важного алкилирования изопарафинов. Сущность изобретения Описываются системы высокой скорости сдвига и способы увеличения эффективности алкилирования изопарафинов. В соответствии с определенными вариантами осуществления способ алкилирования углеводородов, содержащих по крайней мере один изопарафин и по крайней мере один олефин,включает введение жидкого кислотного катализатора и углеводорода в реактор высокой скорости сдвига,образование эмульсии, включающей капельки, содержащие углеводород в кислотной дисперсионной среде, в которой капельки обладают средним диаметром менее чем примерно 5 мкм, введение эмульсии в резервуар, эксплуатируемый при подходящих для алкилирования условиях, в результате чего по крайней мере часть изопарафина алкилируется олефином с образованием продукта алкилирования, и выведение потока продукта, включающего продукт алкилирования, из резервуара. Изопарафин может содержать от 4 до 8 атомов углерода. Олефин может содержать от 2 до 12 атомов углерода. В вариантах осуществления по крайней мере один изопарафин включает изобутан и по крайней мере один олефин включает бутен. Подходящие условия алкилирования могут включать температуру от примерно 0 до примерно 90 С-1 017474 и давление в диапазоне от примерно 345 до примерно 3447 кПа. Катализатор может включать кислоту,выбранную из серной кислоты, фтороводородной кислоты, BF3, SbF5 и AlCl3. Капельки эмульсии могут иметь средний диаметр менее 400 или не более 100 нм. Образование эмульсии может включать то, что углеводород и кислота подвергаются перемешиванию высокой скоростью сдвига с окружной скоростью по крайней мере 22,9 или по крайней мере 40 м/с. Перемешивание высокой скоростью сдвига может создавать локальное давление по крайней мере около 1034 МПа на конце лопатки. Образование эмульсии может включать смесь, содержащую углеводород и кислоту, которую подвергают скорости сдвига более чем примерно 20000 с-1. В вариантах осуществления образование эмульсии включает расход энергии по крайней мере 1000 Вт/м 3. Алкилирование может происходить при скорости по крайней мере в 5 раз большей, чем скорость в аналогичном способе, когда углеводород и жидкий кислотный катализатор не подвергаются перемешиванию высокой скорости сдвига. Также раскрывается система алкилирования углеводорода, содержащего по крайней мере один изопарафин и по крайней мере один олефин, включающая по крайней мере одно внешнее перемешивающее устройство высокой скорости сдвига, содержащее по крайней мере один статор, отделенный сдвиговым зазором, в котором сдвиговый зазор представляет собой минимальное расстояние между по крайней мере одним ротором и по крайней мере одним статором и в котором перемешивающее устройство высокой скорости сдвига способно создавать окружную скорость на конце лопатки по крайней мере одного ротора более 22,9 м/с (4500 фут/мин), насос, выполненный для доставки сжатого жидкого потока, включающего жидкий кислотный катализатор по крайней мере к одному перемешивающему устройству высокой скорости сдвига и резервуар, выполненный для получения эмульсии из перемешивающего устройства высокой скорости сдвига. Сдвиговый зазор может находиться в диапазоне от примерно 0,02 до примерно 5 мм. Перемешивающее устройство высокой скорости сдвига может быть выполнено для получения эмульсии, включающей капельки, имеющие средний диаметр менее 1 мкм, в котором эмульсия содержит капельки углеводорода, диспергированные в жидкой дисперсной фазе, включающей кислотный катализатор, или в котором эмульсия содержит капельки, включающие кислотный катализатор, в дисперсной жидкой среде, включающей углеводород. По крайней мере одно перемешивающее устройство высокой скорости сдвига может быть выполнено для работы при скорости потока по крайней мере 300 л/ч. По крайней мере одно перемешивающее устройство высокой скорости сдвига может быть выполнено для обеспечения расхода энергии более чем 1000 Вт/м 3. В вариантах осуществления по крайней мере одно перемешивающее устройство высокой скорости сдвига содержит по крайней мере два ротора и по крайней мере два статора. Процесс использует внешний механический реактор высокой скорости сдвига для обеспечения улучшенных условий по времени, температуре и давлению, приводящих к ускорению химических реакций между многофазными реагентами. В некоторых вариантах осуществления система дополнительно включает насос, выполненный для доставки жидкого потока, включающего кислотный катализатор, к перемешивающему устройству высокой скорости сдвига. В некоторых вариантах осуществления система дополнительно включает резервуар,выполненный для получения эмульсии из перемешивающего устройства высокой скорости сдвига. Некоторые варианты осуществления системы потенциально возможны для алкилирования исходного материала без необходимости в реакторах большого объема за счет применения внешнего реактора высокой скорости сдвига под давлением. Определенные варианты осуществления вышеописанного способа или системы обеспечивают более оптимальные условия по времени, температуре и давлению, чем возможны другим образом, и которые потенциально увеличивают скорость процесса в жидкой/жидкой или жидкой/жидкой/твердой фазе. Определенные варианты осуществления вышеописанных способов или систем обеспечивают снижение общей стоимости путем обработки при более низких температурах и/или давлении, обеспечивая увеличение продукта на единицу потребленного катализатора, уменьшения времени реакции, уменьшения избытка применяемого олефина и/или уменьшенных капитальных и/или эксплуатационных затрат. Эти и другие варианты осуществления и потенциальные преимущества будут очевидны из следующего подробного описания и чертежей. Перечень фигур, чертежей и иных материалов Для более детального описания предпочтительных вариантов осуществления настоящего изобретения будут даны ссылки на прилагаемые чертежи, на которых: фиг. 1 представляет собой схему системы алкилирования в соответствии с вариантом осуществления настоящего описания, включающего внешнее диспергирование с высокой скоростью сдвига; фиг. 2 представляет собой вид продольного сечения многоступенчатого устройства высокой скорости сдвига, которое применяется в вариантах осуществления системы.-2 017474 Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения При использовании в документе термин "дисперсия" относится к смеси, превращенной в жидкое состояние, которая содержит по крайней мере два различимых вещества (или "фазы"), не являющихся легко перемешиваемыми и растворимыми друг в друге. При использовании в документе "дисперсия" включает "дисперсную" фазу (или "матрицу"), которая содержит в себе дискретные капельки, пузырьки и/или частицы другой фазы или вещества. Термин "дисперсия" может, таким образом, относиться к пенам, включающим пузырьки газа, суспендированным в жидкой дисперсной среде, эмульсиям, в которых капельки первой жидкости диспергированы по всему объему дисперсной фазы, включающей вторую жидкость, с которой первая жидкость не перемешивается, и жидких дисперсных фаз, во всем объеме которых распределены твердые частицы. При упоминании здесь термин "дисперсия" охватывает дисперсные жидкие фазы, во всем объеме которых распределены пузырьки газа, дисперсные жидкие фазы, во всем объеме которых распределены твердые частицы (например, твердый катализатор), дисперсные фазы первой жидкости, во всем объеме которых распределены капельки второй жидкости, которая является практически нерастворимой в дисперсной фазе, и жидкие фазы, во всем объеме которых распределена любая из или комбинация твердых частиц, неперемешивающихся капелек жидкости и пузырьков газа. Следовательно, дисперсия может существовать в некоторых случаях в виде гомогенной смеси (например, фаза жидкость/жидкость) или в виде гетерогенной смеси (например, газ/жидкость, твердое вещество/жидкость или газ/твердое вещество/жидкость) в зависимости от природы материалов, выбранных для комбинации. Обзор. Настоящие способы и системы алкилирования посредством жидкофазной реакции изопарафинов и олефинов с кислотным катализатором включают внешнее механическое устройство высокой скорости сдвига для обеспечения быстрого контактирования и перемешивания химических ингредиентов в контролируемой среде в перемешивающем устройстве высокой скорости сдвига, которое также может служить в качестве реактора. Устройство высокой скорости сдвига уменьшает ограничения на реакцию, связанные с массопереносом, и, таким образом, увеличивают общую скорость реакции. Алкилирование изопарафина (например, изобутана) алкеном с низким молекулярным весом (например, пропиленом и бутиленом) в присутствии катализатора (например, сильного кислотного катализатора, такого как серная кислота или фтороводородная кислота) представляет собой многофазную реакцию. Без перемешивания самопроизвольно выделяются две фазы. Описываемые настоящим изобретением способ и система, в соответствии с которыми кислотная фаза непосредственно перемешивается с углеводородной фазой с образованием эмульсии, увеличивает поверхность контакта между компонентами реакции, увеличивая таким образом скорость реакции. Описываемая система высокой скорости сдвига и способ могут включаться в обычный способ алкилирования, увеличивая таким образом выход алкилированного изопарафина, уменьшая потребность в катализаторе (и тем самым также минимизируя поток удаляемого катализатора) и/или позволяя применять меньший избыток подаваемого изопарафина. Скорость химических реакций, в которых участвуют жидкости, газы и твердые вещества зависит от времени контактирования, температуры и давления. В случаях, когда желательно, чтобы прореагировали два или более необработанных материала в различных фазовых состояниях (например, твердое вещество и жидкость; жидкость и газ; твердое вещество, жидкость и газ), один из ограничивающих факторов, контролирующих скорость реакции, включает время контактирования реагентов. В случае гетерогенно катализируемых реакций существует дополнительный фактор, ограничивающий скорость, а именно удаление продуктов реакции с поверхности катализатора для того, чтобы дать возможность катализатору далее катализировать реагенты. Время контактирования реагентов и/или катализатора часто контролируется перемешиванием, которое обеспечивает контакт с двумя или более реагентами, участвующими в химической реакции. Гомогенные реакции (например, фазы жидкость-жидкость) также могут выигрывать от перемешивания высокой скоростью сдвига, как описывается в данном изобретении, посредством обеспечения, по крайней мере, равномерного распределения температуры внутри реактора и минимизирования потенциальных побочных реакций. Соответственно в некоторых вариантах осуществления способ высокой скорости сдвига, который описывается в документе, усиливает гомогенную реакцию (реакции). Реакторная установка, которая включает внешнее устройство или смеситель высокой скорости сдвига, как описано в документе, делает возможным уменьшить ограничения на массоперенос и тем самым позволяет реакции более тесно приближаться к кинетическим ограничениям. Когда скорость реакции увеличивается, время пребывания может быть уменьшено, увеличивая тем самым получаемую производительность. Выход продукта может быть увеличен как результат применения системы и способа высокой скорости сдвига. Альтернативно, если выход продукта алкилирования в существующем способе является приемлемым, уменьшение требуемого времени пребывания с помощью применения высокой скорости сдвига может дать возможность применить более низкие температуры и/или давление, увеличить количество продукта алкилирования на единицу потребляемого катализатора и/или применение меньшего избытка олефина по сравнению с обычными способами. Более того, не желая ограничиваться теорией, предполагается, что условия высокой скорости сдвига, обеспечиваемые реакторной установкой, которая включает внешнее устройство или смеситель высо-3 017474 кой скорости сдвига, как описано в документе, может позволить алкилирование при общих эксплуатационных режимах, при которых не ожидается, что реакция произойдет в какой-либо значительной степени. Хотя обсуждение системы и способа будет сделано со ссылкой на алкилирование изопарафинов, должно пониматься, что описываемые система и способ могут также быть применимыми к другим реакциям алкилирования и ацилирования. Система алкилирования. Система алкилирования высокой скорости сдвига будет описываться со ссылкой на фиг. 1, которая представляет собой схему варианта осуществления системы 100 высокой скорости сдвига для алкилирования исходного материала, включающего изопарафин, алкеном с низким молекулярным весом (например, пропиленом и бутеном), включающего жидкофазную реакцию в присутствии сильного кислотного катализатора (например, серной кислоты или фтороводородной кислоты). Необходимо отметить, что фиг. 1 представляет собой упрощенную схему и многие детали оборудования, такие как сепараторы, нагреватели и компрессоры, были опущены для ясности. Основные компоненты представленной системы включают внешнее перемешивающее устройство 40 высокой скорости сдвига (HSD), резервуар 10 и насос 5. Как показано на фиг. 1, устройство 40 высокой скорости сдвига расположено снаружи резервуара/реактора 10. Каждой из этих компонентов дополнительно детально описывается ниже. Линия 21 связана с насосом 5 для введения жидкого потока, содержащего жидкий кислотный катализатор. Линия 13 соединяет насос 5 с HSD 40, а линия 18 соединяет HSD 40 с резервуаром 10. Линия 22 может соединяться с линией 13 для введения исходного материала для алкилирования, включающего изопарафин, и алкен. Альтернативно, в вариантах осуществления линия 22 может быть соединена со входным отверстиемHSD 40 или введена в линию 21. Линия 17 может соединяться с резервуаром 10 для выведения удаляемого газа, содержащего пары непрореагировавшего углеводорода и любые другие реакционные газы. Между резервуаром 10 и HSD 40 или перед насосом 5 или HSD 40 при желании могут быть введены дополнительные компоненты или этапы способа, как будет очевидно при прочтении описания способа алкилирования высокой скоростью сдвига, описываемого в документе ниже. Например, при желании, линия 38 может соединяться с линией 13 или линией 21 ниже по направлению движения потока (например, линией 39 из отстойника 30) для обеспечения многократной операции. Перемешивающее устройство высокой скорости сдвига. Внешнее перемешивающее устройство 40 высокой скорости сдвига (HSD), также иногда упоминаемое как устройство высокой скорости сдвига или перемешивающее устройство высокой скорости сдвига, выполнено для получения входящего потока через линию 13, содержащего исходный углеводородный материал и концентрированный кислотный катализатор. Альтернативно, HSD 40 может быть выполнено для получения жидкого катализатора и жидкого углеводорода через раздельные входные линии (не показано). Хотя на фиг. 1 показано только одно устройство высокой скорости сдвига, должно быть понятно, что некоторые варианты осуществления системы могут иметь два или более перемешивающих устройств высокой скорости сдвига, расположенные либо последовательно, либо параллельно.HSD 40 представляет собой механическое устройство, которое использует один или более генератор,содержащий набор ротор/статор, каждый из которых имеет зазор между статором и ротором. Зазор между ротором и статором в каждом генераторе может быть фиксированным, либо регулируемым. HSD 40 выполнено таким образом, что оно способно создавать эмульсию, содержащую частицы, субмикронные(т.е. меньше чем 1 мкм в диаметре) и/или микронные по размеру, содержащую углеводород, диспергированный в дисперсной кислотной среде, текущую через устройство высокой скорости сдвига. Устройство высокой скорости сдвига включает камеру или полость так, что можно контролировать давление и температуру реакционной смеси. Устройства высокой скорости сдвига в целом делятся на три основных класса на основании их способности к перемешиванию текучей среды. Перемешивание представляет собой способ уменьшения размера частиц или неоднородностей внутри текучей среды. Один показатель степени или полноты перемешивания представляет собой плотность энергии на единицу объема, которую генерирует перемешивающее устройство для того, чтобы разрушить частицы текучей среды. Классы различаются на основании плотностей подаваемой энергии. Три класса промышленных смесителей, обладающих достаточной плотностью энергии для последовательно производимых смесей или эмульсий с размером капелек в диапазоне от субмикрона до 50 мкм, включают клапанную систему для гомогенизации, коллоидные мельницы и смесители высокой скорости. В первом классе устройств с высокой энергией, упоминаемых как клапанная система гомогенизации, текучая среда для переработки закачивается под очень высоким давлением через узкозонный клапан в среду с меньшим давлением. Градиент давления в клапане и возникающие турбулентность и кавитация действуют для разрушения любых частиц текучей среды. Такие клапанные системы наиболее часто применяются для гомогенизации молока и могут давать средний размер капелек (глобул) в диапазоне от субмикрона до примерно 1 мкм. На противоположном конце спектра плотности энергии лежит третий класс устройств, упоминаемый как устройства низкой энергии. Эти системы обычно имеют лопаточные или жидкостные роторы,которые поворачиваются с высокой скоростью в резервуаре с текучей средой для переработки, для которых многие из наиболее обычных применений представляют собой пищевые продукты. Эти системы-4 017474 низкой энергии обычно применяют, когда в перерабатываемой текучей среде допустим средний размер частиц больше 20 мкм. Между устройствами низкой энергии и клапанными системами гомогенизации в терминах прилагаемой к текучей среде плотности энергии перемешивания лежат коллоидные мельницы и другие высокоскоростные роторно-статорные устройства, которые классифицируются, как промежуточные по энергии устройства. Типовая конструкция коллоидной мельницы включает конический или дисковый ротор,который отделен от работающего совместно статора, охлаждаемого жидкостью, тщательно контролируемым роторно-статорным зазором, который обычно составляет от 0,0254 до 10,16 мм (0,001-0,40 дюймов). Роторы обычно приводятся в действие электрическим двигателем напрямую или через приводной механизм. Поскольку ротор вращается при высоких скоростях, он закачивает текучую среду между внешней поверхностью ротора и внутренней поверхностью статора, и силы сдвига, генерируемые в зазоре, воздействуют на текучую среду. Многие коллоидные мельницы с соответствующей настройкой достигают при переработке текучей среды со средним размером частиц 0,1-25 мкм. Эти возможности делают коллоидные мельницы подходящими для множества применений, включая переработку коллоидной и маслянисто/водной эмульсии, так как это требуется для создания косметики, майонеза или силиконо/серебряной амальгамы, для перемешивания кровельной мастики. Скорость на конце лопатки представляет собой окружное расстояние, проходимое концом лопатки ротора за единицу времени. Скорость на конце лопатки, таким образом, является функцией диаметра ротора и частоты вращения. Скорость на конце лопатки (в метрах в минуту, например) может быть вычислена путем умножения окружного расстояния, проходимого концом лопатки ротора, 2R, где R представляет собой радиус ротора (в метрах, например), на частоту оборотов (например, оборотов в минуту,об/мин). Коллоидная мельница, например, может иметь скорость на конце лопатки свыше 22,9 м/с(4500 футов/мин). Применимо к данному описанию термин "высокая скорость сдвига" относится к механическим роторно-статорным устройствам (например, коллоидным мельницам или роторно-статорным диспергаторам), которые способны достигать скорости на конце лопатки свыше 5,1 м/с (1000 футов/мин) и требуют внешнего механически запускаемого источника энергии для передачи энергии в поток продуктов, предназначенных для реакции. Например, в HSD 40 скорость на конце лопатки составляет свыше 22,9 м/с (4500 футов/мин), и она может превышать 40 м/с (7900 футов/мин). В некоторых вариантах осуществления HSD 40 способно доставлять по крайней мере 300 л/ч при скорости на конце лопатки по крайней мере 22,9 м/с (4500 футов/мин). Потребляемая энергия может составлять около 1,5 кВт.HSD 40 объединяет высокую скорость на конце лопатки с очень маленьким сдвиговым зазором,производя значительный сдвиг на перерабатываемом материале. Величина сдвига будет зависеть от вязкости текучей среды. Соответственно во время работы устройства высокой скорости сдвига на конце ротора создается локальная область повышенных давления и температуры. В некоторых случаях локально повышенное давление составляет около 1034,2 МПа (150,000 фунтов на квадратный дюйм). В некоторых случаях локально повышенная температура составляет около 500 С. В некоторых случаях эти локальные повышения давления и температуры могут продолжаться в течение нано- или пикосекунд. Приближенное количество подводимой к текучей среде энергии (кВт/л/мин) можно оценить путем измерения энергии двигателя (кВт) и количества выходящей текучей среды (л/мин). Как упоминалось выше, окружная скорость (скорость конца лопатки) представляет собой скорость (футов/мин или м/с),связанную с концом одного или более вращающихся элементов, которая создает механическое усилие,прилагаемое к реагентам. В вариантах осуществления потребление энергии HSD 40 больше чем 1000 Вт/м 3. В вариантах осуществления потребление энергии HSD 40 находится в диапазоне от приблизительно 3000 до приблизительно 7500 Вт/м 3. Скорость сдвига представляет собой скорость конца лопатки, деленную на величину сдвигового зазора (минимальный зазор между ротором и статором). Скорость сдвига, создаваемая в HSD 40, может быть более 20000 с-1. В некоторых вариантах осуществления скорость сдвига равна по крайней мере 100000 с-1. В некоторых вариантах осуществления скорость сдвига равна по крайней мере 500000 с-1. В некоторых вариантах осуществления скорость сдвига равна по крайней мере 1000000 с-1. В некоторых вариантах осуществления скорость сдвига равна по крайней мере 1600000 с-1. В некоторых вариантах осуществления скорость сдвига, создаваемая в HSD 40, находится в диапазоне от 20000 до 100000 с-1. Например, в одной из заявок скорость на конце лопатки ротора составляет около 40 м/с (7900 футов/мин) и величина сдвигового зазора составляет 0,0254 мм (0,001 дюймов), что дает скорость сдвига 1600000 с-1. В другой заявке скорость на конце лопатки ротора составляет около 22,9 м/с (4500 футов/мин) и величина сдвигового зазора составляет 0,0254 мм (0,001 дюймов), что дает скорость сдвига 901600 с-1.HSD 40 способно сильно эмульгировать углеводород в по большей части жидкую фазу, включающую кислоту, с которой углеводород в норме не перемешивается, в таких условиях, при которых по крайней мере часть небольших олефинов и изопарафинов превращается в большие изопарафины с высоким октановым числом. Хотя это детально не раскрывается в изобретении, должно быть понятно, что в вариантах осуществления может применяться вязкая кислотная фаза и в некоторых случаях, HSD 40 может применяться для образования эмульсии, включающей вязкий кислотный катализатор, диспергиро-5 017474 ванный в дисперсной углеводородной фазе. Таким образом, в вариантах осуществления дисперсная фаза включает кислотный катализатор. В альтернативных вариантах осуществления дисперсная фаза включает углеводород. В вариантах осуществления эмульсия дополнительно включает твердый дисперсный катализатор. В некоторых вариантах осуществления HSD 40 включает коллоидную мельницу. Подходящие коллоидные мельницы производятся, например, IKA Works, Inc. Wilmington, NC и APV North America, Inc. Wilmington, MA. В некоторых случаях HSD 40 включает реактор Dispax Reactor от IKA Works, Inc. Устройство высокой скорости сдвига содержит по крайней мере один вращающийся элемент, который создает механическое усилие, прилагаемое к реагентам. Устройство высокой скорости сдвига включает по крайней мере один статор и по крайней мере один ротор, разделенные зазором. Например, ротор может быть конической или дисковой формы и может отделяться от взаимодополняющего по форме статора. В вариантах осуществления как ротор, так и статор включают группу расположенных на одной окружности зубцов. В некоторых вариантах осуществления статор(ы) является регулируемым для получения желаемого сдвигового зазора между ротором с статором каждого генератора (набор ротор/статор). Пазы между зубцами ротора и/или статора могут чередоваться по направлению в чередующихся ступенях для увеличения турбулентности. Каждый генератор может приводиться в действие любым подходящим приводным устройством, выполненным для обеспечения необходимого вращения. В некоторых вариантах осуществления минимальный зазор (ширина сдвигового зазора) между статором и ротором лежит в диапазоне от примерно 0,0254 мм (0,001 дюйма) до примерно 3,175 мм(0,125 дюйма). В определенных вариантах осуществления минимальный зазор (величина сдвигового зазора) между статором и ротором составляет примерно 1,52 мм (0,060 дюйма). В определенных конструкциях минимальный зазор (величина сдвигового зазора) между статором и ротором составляет по крайней мере 1,78 мм (0,07 дюйма). Скорость сдвига, создаваемая устройством высокой скорости сдвига, может изменяться вместе с продольным положением вдоль направления движения потока. В некоторых вариантах осуществления ротор настроен так, чтобы вращаться со скоростью, соответствующей диаметру ротора и желаемой окружной скоростью. В некоторых вариантах осуществления устройство высокой скорости сдвига имеет фиксированный зазор (величину сдвигового зазора) между статором и ротором. Альтернативно, устройство высокой скорости сдвига имеет регулируемый зазор (величину сдвигового зазора). В некоторых вариантах осуществления HSD 40 содержит одноступенчатую дисперсионную камеру(например, единый набор ротор/статор, единственный генератор). В некоторых вариантах осуществления устройство 40 высокой скорости сдвига представляет собой многоступенчатое поточное диспергирующее устройство и содержит группу генераторов. В определенных вариантах осуществления HSD 40 содержит по крайней мере два генератора. В других вариантах осуществления устройство 40 высокой скорости сдвига содержит по крайней мере 3 генератора высокой скорости сдвига. В некоторых вариантах осуществления устройство 40 высокой скорости сдвига представляет собой многоступенчатый смеситель, в котором скорость сдвига (которая, как упоминалось выше, изменяется пропорционально скорости конца лопатки и обратно пропорционально величине зазора между ротором/статором) изменяется вместе с продольным положением вдоль направления движения потока, как дополнительно описывается в заявке ниже. В некоторых вариантах осуществления каждая ступень внешнего устройства высокой скорости сдвига имеет взаимозаменяемые перемешивающие приспособления, обеспечивая гибкость. Например,DR 2000/4 Dispax Reactor от IKA Works, Inc. Wilmington, NC и APV North America, Inc. Wilmington,MA, содержит трехступенчатый диспергирующий модуль. Этот модуль может содержать до трех наборов ротор/статор (генераторов), с возможностью выбора тонкого, среднего, грубого и супертонкого режима для каждой ступени. Это позволяет сделать эмульсию, обладающую узким распределением капелек желаемого размера (например, капелек углеводорода). В некоторых вариантах осуществления каждая ступень приводится в действие супертонким генератором. В некоторых вариантах осуществления по крайней мере один генератор имеет минимальный зазор между ротором/статором (величину сдвигового зазора) более 5,08 мм (0,20 дюйма). В альтернативных вариантах осуществления по крайней мере один генератор имеет минимальный зазор между ротором/статором более 1,78 мм (0,07 дюйма). Теперь посмотрим на фиг. 2, здесь представлено продольное сечение подходящего устройства 200 высокой скорости сдвига. Устройство 200 высокой скорости сдвига на фиг. 2 представляет собой диспергирующее устройство, включающее три ступени или набора ротор-статор. Устройство 200 высокой скорости сдвига представляет собой диспергирующее устройство, включающее три ступени или набора ротор-статор, 220, 230 и 240. Наборы ротор-статор могут быть известны как генераторы 220, 230, 240 или ступени без ограничения. Три набора ротор/статор или генераторы 220, 230 и 240 располагаются последовательно вдоль входного вала 250. Первый генератор 220 содержит ротор 222 и статор 227. Второй генератор 230 содержит ротор 223 и статор 228. Третий генератор 240 содержит ротор 224 и статор 229. Ротор каждого генератора приводится во вращение входным валом 250 и вращается вокруг оси 260, как показано стрелкой 265. Направление вращения может быть противоположным тому, что обозначено стрелкой 265 (например, по часо-6 017474 вой стрелке или против часовой стрелки вокруг оси вращения 260). Статоры 227, 228 и 229 жестко крепятся к стенке 255 устройства 200 высокой скорости сдвига. Как упоминалось выше в документе, каждый генератор имеет величину сдвигового зазора, которая представляет собой минимальное расстояние между ротором и статором. В варианте осуществления,показанном на фиг. 2, первый генератор 220 содержит первый сдвиговый зазор 225; второй генератор 230 содержит второй сдвиговый зазор 235; и третий генератор 240 содержит третий сдвиговый зазор 245. В вариантах осуществления сдвиговые зазоры 225, 235, 245 имеют ширину в диапазоне от примерно 0,025 до примерно 10,0 мм. Альтернативно, способ включает применение устройства 200 высокой скорости сдвига, в котором зазоры 225, 235, 245 имеют величину в диапазоне от примерно 0,5 до примерно 2,5 мм. В определенных случаях величина сдвигового зазора поддерживается около 1,5 мм. Альтернативно,величина сдвиговых зазоров 225, 235, 245 различна для генераторов 220, 230, 240. В определенных случаях величина сдвигового зазора 225 первого генератора 220 больше величины сдвигового зазора 235 второго генератора 230, которая, в свою очередь, больше величины сдвигового зазора 245 третьего генератора 240. Как упоминалось выше, генераторы каждой ступени могут быть взаимозаменяемыми, обеспечивая гибкость. Устройство 200 высокой скорости сдвига может быть выполнено таким образом, что скорость сдвига будет постепенно увеличиваться вдоль направления движения потока 260. Генераторы 220, 230 и 240 могут включать грубую, среднюю, тонкую и супертонкую характеристики. Роторы 222, 223 и 224 и статоры 227, 228 и 229 могут иметь зубчатую конструкцию. Каждый генератор может содержать два или более набора роторно-статорных зубцов. В вариантах осуществления роторы 222, 223 и 224 содержат более 10 роторных зубцов, расположенных на одной окружности по периметру каждого ротора. В вариантах осуществления статоры 227, 228 и 229 содержат более десяти статорных зубцов, расположенных на одной окружности по периметру каждого статора. В вариантах осуществления внутренний диаметр ротора составляет около 12 см. В вариантах осуществления диаметр ротора составляет около 6 см. В вариантах осуществления внешний диаметр статора составляет около 15 см. В вариантах осуществления диаметр статора составляет около 6,4 см. В некоторых вариантах осуществления диаметры роторов составляют 60 мм и диаметры статоров составляют 64 мм, обеспечивая зазор около 4 мм. В определенных вариантах осуществления каждая из трех ступеней приводится в действие супертонким генератором, содержащим сдвиговый зазор между примерно 0,025 мм и примерно 4 мм. Для заявок, в которых через устройство 200 высокой скорости сдвига проходят твердые частицы,может быть выбрана соответствующая величина сдвигового зазора (минимальный зазор между ротором и статором) для подходящего уменьшения размера частиц и увеличения площади поверхности частиц. В вариантах осуществления это может быть благоприятным для увеличения поверхности катализатора с помощью сдвигания и диспергирования частиц. Устройство 200 высокой скорости сдвига выполнено для получения из линии 13 потока реагентов на входном отверстии 205. Реакционная смесь включает кислотный катализатор в качестве диспергируемой фазы и жидкий углеводород в качестве дисперсной фазы. Питающий поток может дополнительно включать компонент дисперсного твердого катализатора. Питающий поток, поступающий на входное отверстие 205, периодически прокачивается через генераторы 220, 230, а затем 240, так что образуется эмульсия продукта. Эмульсия продукта выходит из устройства 200 высокой скорости сдвига через выходное отверстие 210 (и линию 18 фиг. 1). Роторы 222, 223, 224 каждого генератора вращаются с высокой скоростью относительно неподвижных статоров 227, 228, 229, обеспечивая высокую скорость сдвига. Вращение роторов накачивает текучую среду так, что поток материала входит во входное отверстие 205, снаружи через сдвиговые зазоры (и, если есть, через пространства между зубцами ротора и пространства между зубцами статора), создавая локализованные условия высокой скорости сдвига. Большие сдвигающие усилия, прилагаемые к текучей среде в сдвиговых зазорах 225, 235 и 245 (и, если есть, в пространствах между зубцами ротора и пространствах между зубцами статора), через которые текучая среда проходит, перерабатывает текучую среду и создает эмульсию продукта. Эмульсия продукта выходит из устройства 200 высокой скорости сдвига через выходное отверстие 210 (и линию 18 фиг. 1). Эмульсия продукта, включающая капельки в жидкой дисперсной фазе, может упоминаться в документе, как дисперсия или эмульсия. Эмульсия продукта обладает средним размером капелек, меньшим,чем примерно 5 мкм. В вариантах осуществления HSD 40 создает эмульсию, обладающую средним размером капелек менее чем примерно 1,5 мкм. В вариантах осуществления HSD 40 создает эмульсию, обладающую средним размером капелек менее чем 1 мкм, предпочтительно диаметр капельки составляет менее 1 мкм. В определенных случаях средний размер капельки составляет от примерно 0,1 до примерно 1,0 мкм. В вариантах осуществления HSD 40 создает эмульсию, обладающую средним размером капелек менее чем 400 нм. В вариантах осуществления HSD 40 создает эмульсию, обладающую средним размером капелек менее чем 100 нм. Устройство 200 высокой скорости сдвига создает эмульсию, включающую диспергированные капельки, способные оставаться в дисперсном состоянии при атмосферном давлении по крайней мере около 10 мин или по крайней мере около 15 мин. В определенных случаях устройство 200 высокой скорости сдвига включает Dispax Реактор отIKA Works, Inc. Wilmington, NC и APV North America, Inc. Wilmington, MA. Доступны несколько моде-7 017474 лей, имеющих различные соединения входного/выходного отверстий, мощности в лошадиных силах,окружные скорости, обороты на выходе и скорость потока. Выбор устройства высокой скорости сдвига будет зависеть от требований производительности и желаемого размера капелек или глобул в эмульсии в линии 18 (фиг. 1), покидающей выходное отверстие 210 устройства 200 высокой скорости сдвига. IKA модели DR 2000/4, например, включает приводной ремень, 4 М генератор, ПТФЭ уплотнительное кольцо,входной фланцевый 25,4 мм (1 дюйм) санитарный хомут, выходной фланцевый 19 мм (3/4 дюйма) санитарный хомут, мощность 1,5 кВт (2 л.с.), скорость на выходном валу 7900 об/мин, пропускная способность (воды) приблизительно 300-700 л/ч (в зависимости от генератора), окружная скорость от 9,4-41 м/с(1850 до 8070 футов/мин). Резервуар. Эмульсия в линии 18 поступает в реактор 10, в котором продолжается алкилирование. Резервуар или реактор 10 представляет собой резервуар любого типа, в котором может проходить многофазная реакция алкилирования. Резервуар 10 может представлять собой любой подходящий резервуар, например проточный реактор с мешалкой, такой, который обычно применяется при алкилировании серной кислоты, или трубчатый подъемный реактор, такой, который обычно применяется при алкилировании фтороводородной кислоты. Резервуар 10 может представлять собой, например, непрерывный или полунепрерывный реактор с мешалкой, или могут применяться один или более порционный реактор, установленный последовательно или параллельно. В некоторых заявках резервуар 10 может представлять собой башенный реактор и в других заявках - трубчатый реактор или многотрубчатый реактор. Одна или более линии 15 могут соединяться с резервуаром 10 для введения кислотного катализатора или для впрыскивания воды или других материалов (например, твердого катализатора). Реакции алкилирования будут происходить всякий раз, когда достигнуты подходящие временные,температурные условия и давление. В этом смысле алкилирование может происходить в любой точке схемы на фиг. 1, при подходящих режимах температуры и давления. Резервуар 10 может включать один или более из следующих компонентов: систему перемешивания,возможность контроля температуры, прибор для измерения давления, прибор для измерения температуры, одну или более точку нагнетания и регулятор уровня (не показан), как известно в области конструирования реакционных резервуаров. Например, система перемешивания может включать приводной смеситель 3, как обозначено на фиг. 1. Прибор для температурного контроля может включать, например,теплообменник. Альтернативно, поскольку в некоторых вариантах осуществления внутри HSD может происходить именно алкилирование, резервуар 10 в некоторых случаях может служить, в первую очередь, как резервуар для хранения. Хотя в общем случае менее желательно, в некоторых заявках резервуар 10 может быть опущен, особенно если составные устройства высокой скорости сдвига/реакторы применяются последовательно, как дополнительно описывается ниже. Линия 16 соединяется с резервуаром 10 для отвода или выведения продуктов реакции, содержащих продукт алкилирования. В некоторых вариантах осуществления разделяющая емкость 30 может соединяться с резервуаром 10 посредством линии 16 для отделения углеводорода от кислотного катализатора,который может при желании рециркулироваться в HSD 40. Линия 17 может соединяться с резервуаром 10 для отведения удаляемого газа. В вариантах осуществления резервуар 10 включает множество линий 16 продуктов реактора. Теплообменники. В дополнение к вышеупомянутым нагревательным/охлаждающим возможностям резервуара 10, в вариантах осуществления, проиллюстрированных на фиг. 1, также предусмотрены другие внешние или внутренние теплообменники для нагревания или охлаждения перерабатываемого потока. Например, если реакция является экзотермической, тепло реакции может быть убрано от резервуара 10 с помощью любого из способов, известных специалистам в этой области. Также предусмотрено применение внешних теплообменных устройств нагревания и/или охлаждения. Некоторые подходящие месторасположения для одного или более таких теплообменников находятся между насосом 5 и HSD 40, между HSD 40 и резервуаром 10 и между резервуаром 10 и насосом 5, когда система 100 работает в многопроходном режиме. Некоторые неограничивающие примеры таких теплообменников представляют собой кожух, трубку,пластину и индукционную катушку, которые известны в области техники. Насосы. Насос 5 выполнен либо для непрерывной, либо для полунепрерывной работы и может представлять собой любое подходящее насосное устройство, которое способно обеспечить давление больше 202,65 кПа (2 атм), предпочтительно больше 303,975 кПа (3 атм), для того чтобы дать возможность контролировать поток через HSD 40 и систему 100. Например, Roper Type 1 шестеренчатый насос, Roper(Niles, IL) представляет собой один из подходящих насосов. Предпочтительно, чтобы все соприкасающиеся части насоса были выполнены из нержавеющей стали или, когда будут прокачиваться коррозионные вещества, такие как концентрированная кислота, соприкасающиеся поверхности могут быть покрыты золотом. В некоторых вариантах осуществления системы насос 5 способен обеспечивать давление более чем примерно 2026,5 кПа (20 атм). В дополнение к насосу 5 в систему, проиллюстрированную на-8 017474 фиг. 1, может быть включен один или более дополнительных насосов высокого давления (не показаны). Например, насос высокого давления, который может быть аналогичным насосу 5, может быть включен между HSD 40 и резервуаром 10 для повышения давления в резервуаре 10. В качестве другого примера дополнительный питающий насос, который может быть аналогичным насосу 5, может быть включен для введения сильной кислоты, воды или дополнительных реагентов или твердого катализатора в резервуар 10. Хотя это не показано на фиг. 1, отводящий трубопровод может соединять резервуар 10 с линией 21 для введения кислотного катализатора в HSD 40 через насос 5 и линию 13. Способ алкилирования. Теперь обсудим работу системы 100 алкилирования высокой скорости сдвига со ссылкой на фиг. 1. При алкилировании потока углеводорода, включающего изопарафин, диспергируемый поток углеводородного материала вводится в систему 100 через линию 22 и объединяется в линии 13 с жидким потоком линии 21, включающим кислотный катализатор. Углеводородный поток исходных материалов в линии 22, включает по крайней мере один олефин и парафин для алкилирования. В вариантах осуществления изопарафиновый реагент, применяемым в настоящем способе алкилирования, содержит от примерно 4 до примерно 8 атомов углерода. Характерные примеры таких изопарафинов включают изобутан, изопентан, 3-метилгексан, 2-метилгексан, 2,3 диметилбутан и 2,4-диметилгексан. В вариантах осуществления изопарафин представляет собой изобутен. Олефиновый компонент в исходном материале включает по крайней мере один олефин, содержащий от 2 до 12 атомов углерода. Характерные примеры таких олефинов включают, например, бутен-2, изобутилен, бутен-1, пропилен, этилен, гексен, октен и гептен. Наиболее предпочтительными олефинами могут быть C3 и С 4 олефины, например пропилен, бутен-1, бутен-2, изобутилен или смесь двух или более из этих олефинов. В вариантах осуществления углеводородный поток исходного материала в линии 22 включает олефин, выбранный из пропиленов, бутиленов, пентиленов и их комбинации. В вариантах осуществления углеводородный поток исходного материала в линии 22 выходит из устройства псевдоожиженного каталитического крекинга. Соотношение изопарафина к олефину обычно поддерживается высоким во время алкилирования изопарафинов для того, чтобы предотвратить/минимизировать побочные реакции, которые могут снизить октановое число продукта. В вариантах осуществления общее молярное отношение изопарафина к олефину в углеводородном материале находится в диапазоне от 1:1 до 100:1, предпочтительно между примерно 5:1 и примерно 20:1. Применение описываемой системы высокой скорости сдвига и способа может сделать возможным алкилирование при более низком, чем обычно, соотношении изопарафина к олефину. В вариантах осуществления катализатор представляет собой жидкий катализатор. В вариантах осуществления катализатор представляет собой твердый катализатор. В вариантах осуществления катализатор представляет собой комбинацию жидкого и твердофазного катализаторов. В вариантах осуществления диспергируемый реагент в линии 21 включает жидкий кислотный катализатор. В вариантах осуществления диспергируемый катализатор в линии 21 включает кислоту Брэнстеда. В вариантах осуществления катализатор в линии 21 включает кислоту Брэнстеда, выбранную из фтороводородной кислоты и серной кислоты. Поскольку фтороводородный и серный кислотные катализаторы постепенно расходуются при непрерывном алкилировании, в линию 21 может постоянно вводиться свежая кислота для того, чтобы поддерживать кислотность, скорость реакции и качество получаемого продукта алкилирования. На качество продукта алкилирования влияет кислотность, и доли в свежей кислоты и/или скорость регенерации могут контролироваться вместе с другими переменными параметрами способа, такими как температура и объемная скорость, для того, чтобы качество продукта алкилирования соответствовало спецификации. Обычно, более концентрированные кислотные катализаторы делают выход изопарафинов максимальным и подавляют нежелательные побочные реакции олигомеризации олефинов. В вариантах осуществления линия 21 катализатора включает кислоту Льюиса. Кислота Льюиса может включать BF3 или аддукты BF3:H3PO4. Концентрация кислоты в этих способах алкилирования, катализируемых жидкой кислотой, предпочтительно поддерживается на уровне от 88 до 94 мас.% с помощью постоянного прибавления свежей кислоты в линию 21 и постоянному выведению отработанной кислоты. В вариантах осуществления отработанная кислота выводится из системы 100 высокой скорости сдвига через линию 38 для отработанной кислоты, часть которой может быть возвращена в устройство 40 высокой скорости сдвига путем,например, введения ее в кислотную линию 21 через линию 39 рециркуляции кислоты. Кислота, возвращенная в HSD 40 через линию 21, может подвергаться дополнительной обработке перед введением ее вHSD 40. В вариантах осуществления свежий катализатор входит в систему 100 высокой скорости сдвига,находящуюся выше устройства 40 высокой скорости сдвига. В вариантах осуществления свежий кислотный катализатор вводится в систему 100 алкилирования высокой скоростью сдвига через подводящую линию 15. В вариантах осуществления отработанная кислота выводится из системы 100 высокой скорости сдвига через линию 37 отработанной кислоты. В вариантах осуществления система 100 высокой скорости сдвига включает подходящий твердый катализатор, как описано в области. В вариантах осуществления реакция алкилирования, проводимая с помощью системы 100 высокой скорости сдвига, представляет собой гетерогенную каталитическую ре-9 017474 акцию, в которой принимает участие твердый катализатор. В вариантах осуществления, в которых применяется твердый катализатор, реактор 10 может включать, например, стационарный слой или слой взвешенного осадка. В вариантах осуществления реактор 10 включает твердый катализатор. Например, в вариантах осуществления катализатор включает одну или более окись алюминия в переходном состоянии, обработанную по крайней мере одной кислотой Льюиса,предпочтительно BF3. В процессе также может применяться некоторое количество свободной кислоты Льюиса для получения продукта алкилирования с высоким октановым числом. В вариантах осуществления твердый катализатор включает крупнопористый цеолит ZSM-4, ZSM-20, ZSM-3, ZSM-18, цеолит Бета, фожазит, морденит, цеолит Y и содержащие редкоземельные металлы формы цеолита Y и кислоту Льюиса, такую как BF3, SbF5 или AlCl3. В вариантах осуществления катализатор включает кислоту Льюиса и твердый компонент, содержащий слоистый силикат и вкрапления оксида, разделяющие слои силиката. Подходящий твердый катализатор может включать кислотные цеолиты, оксид алюминия, алюмосиликат, силикат, оксиды бора, оксиды фосфора, оксид титана, оксид циркония, хром, оксид цинка,оксид магния, оксид кальция, цирконий-алюмосиликат, алюмохромовый катализатор, алюмоборный оксидный катализатор, циркониево-силикатный катализатор, алюмофосфатные молекулярные сита, силикоалюмофосфатные молекулярные сита, твердые полимерные ионообменные смолы, фосфонаты четырехвалентных металлов с боковой кислотной группой, сульфатные оксиды металлов (таких, как оксид алюминия) и т.п. Эти катализаторы могут быть обработаны или образовывать комплекс с кислотой Льюиса. Все они являются кислотными и функционируют как катализаторы превращения углеводородов. Если в некоторых вариантах осуществления для ускорения реакции алкилирования применяется твердый катализатор, то он может вводиться в резервуар 10 через линию 15 в виде водной или неводной суспензии или потока. Альтернативно или дополнительно, катализатор может добавляться где-либо еще в системе 100. Например, суспензия катализатора может впрыскиваться в линию 21. В некоторых вариантах осуществления катализатор добавляется постоянно в резервуар 10 через линию 15. Не ограничиваясь какой-либо теорией, думается, что частицы субмикронного размера или пузырьки, диспергированные в жидкости, двигаются в первую очередь благодаря эффектам броуновского движения. Капельки в эмульсии продукта, создаваемой в HSD 40, могут обладать большей подвижностью через граничные поверхности частичек твердого катализатора, таким образом, облегчая и ускоряя каталитическую реакцию путем увеличения транспортировки реагентов. Поток концентрированной жидкой кислоты вводится в линию 21 и прокачивается через линию 13 вHSD 40. В линии 13 кислотная смесь объединяется с жидким углеводородом, вводимым в линию 13 через линию 22. Альтернативно, углеводород может подаваться прямо в HSD 40, или объединяться с кислотой перед насосом 5, а не объединяться с кислотой в линии 13. Насос 5 работает для прокачки кислоты через линию 21 и для создания давления и подачи материала в HSD 40, обеспечивая контролируемый поток на всем протяжении смесителя 40 высокой скорости сдвига (HSD) и системы 100. В некоторых вариантах осуществления насос 5 увеличивает давление в потоке входящего материала в HSD до более чем 345 кПа (50 манометрическое давление, фунт на квадратный дюйм). В некоторых вариантах осуществления насос 5 увеличивает давление в потоке до более чем 3447 кПа (500 манометрическое давление,фунт на квадратный дюйм). В некоторых вариантах осуществления насос 5 увеличивает давление в потоке до более чем 202,65 кПа (29 манометрическое давление, фунт на квадратный дюйм) или до более чем примерно 303,975 кПа (44 манометрическое давление, фунт на квадратный дюйм). Таким образом,система 100 высокой скорости сдвига может объединять высокую скорость сдвига с давлением для увеличения тщательности перемешивания реагентов в реакционной смеси. Таким образом, внешнее устройство 40 высокой скорости сдвига создает эмульсию диспергированного реагента из линии 22 в дисперсной фазе, вводимой через линию 21. В противоположность другим системам описываемая настоящим изобретением система 100 высокой скорости сдвига включает встроенное внешнее перемешивающее устройство 40 высокой скорости сдвига для образования эмульсии (и/или глобул с размером меньше микрона) углеводорода в кислотном катализаторе (или кислотного катализатора в углеводороде). Как в деталях обсуждалось выше в данном документе, внешнее устройство 40 высокой скорости сдвига представляет собой механическое устройство, которое использует, например, статор-роторную перемешивающую головку с фиксированным зазором между статором и ротором. Диспергированный катализатор и жидкие углеводороды вводятся раздельно или в виде смешиваемого потока в HSD 40. Результат перемешивания представляет собой эмульсию диспергированного катализатора в капельках микронного или субмикронного размера. Таким образом, выводящая линия 18 смесителя высокой скорости сдвига включает эмульсию глобул микронного и/или субмикронного размера, как обсуждалось выше. В некоторых вариантах осуществления углеводородный материал непрерывно подается в линию 13 с образованием потока материала к HSD 40. Вода также может вводиться вместе с кислотой или может вводиться независимо. Действительное соотношение сырых материалов зависит от желаемой селективности и действующих температур и давления. После закачивания углеводородный и кислотный реагенты перемешиваются в HSD 40, который- 10017474 служит для получения тонкой дисперсии или эмульсии углеводорода в концентрированной кислотной смеси. В HSD 40 углеводород и концентрированный кислотный катализатор тщательно диспергируются с образованием эмульсии. Эмульсия может представлять собой наноэмульсию. Эмульсия или наноэмульсия иногда упоминаются в данном изобретении как "дисперсия". Для целей данного описания наноэмульсия представляет собой эмульсию неперемешивающихся жидких фаз, в которой размер капелек(глобул) в дисперсной фазе составляет менее 1000 нм (т.е. меньше 1 мкм). Например, диспергатор IKA модель DR 2000/4 высокой скорости сдвига представляет собой трехступенчатое диспергирующее устройство, выполненное с тремя наборами ротор/статор, расположенными последовательно, для создания эмульсии углеводорода в жидкой среде, включающей концентрированный кислотный катализатор. Наборы ротор/статор могут быть выполнены, например, как показано на фиг. 2. Объединенные реагенты поступают в смеситель высокой скорости сдвига через линию 13 и поступают на первую ступень набора ротор/статор, имеющей расположенные на одной окружности сдвигающие отверстия первой ступени. Грубая эмульсия, выходящая из первой ступени, поступает на вторую ротор/статорную ступень, имеющую вторую ступень сдвигающих отверстий. Эмульсия с меньшими размерами капелек, получающаяся на второй ступени, поступает на третью ступень набора ротор/статор, имеющей третью ступень сдвигающих отверстий. Эмульсия выходит из смесителя высокой скорости сдвига через линию 18. В некоторых вариантах осуществления скорость сдвига увеличивается ступенчато вдоль продольного направления потока. Например, в некоторых вариантах осуществления скорость сдвига на первой ротор/статорной ступени больше, чем скорость сдвига на последующей ступени (ступенях). В других вариантах осуществления скорость сдвига практически постоянна вдоль направления движения потока, сохраняясь одной и той же от ступени к ступени. Если смеситель высокой скорости сдвига включает ПТФЭ прокладку, например, прокладка может охлаждаться с использованием любой подходящей технологии,которая известна в области. Например, поток реагента, текущий по линии 13, может использоваться для охлаждения прокладки и при этом предварительно нагреваться до желаемой степени перед поступлением в смеситель высокой скорости сдвига. Ротор HSD 40 устанавливается для вращения со скоростью, соизмеримой с диаметром ротора и желаемой окружной скоростью. Как описывалось выше, смеситель высокой скорости сдвига (например,коллоидная мельница) имеет либо фиксированный зазор между статором и ротором, либо переменный регулируемый зазор. HSD 40 служит для тщательного перемешивания углеводорода и концентрированной кислоты. В некоторых вариантах осуществления способа сопротивление переноса реагентов уменьшается при эксплуатации смесителя высокой скорости сдвига, так что скорость реакции увеличивается больше чем примерно в 5 раз. В некоторых вариантах осуществления скорость реакции увеличивается по крайней мере в 10 раз. В некоторых вариантах осуществления скорость увеличивается в диапазоне от примерно 10 до примерно 100 раз. В некоторых вариантах осуществления HSD 40 создает поток по крайней мере 300 л/ч с потребляемой мощностью 1,5 кВт при номинальной окружной скорости по крайней мере 22,9 м/с (4500 футов/мин), которая может превышать 40 м/с (7900 футов/мин). В некоторых вариантах осуществления смесь подвергается воздействию скорости сдвига, большей чем 20000 с-1. Хотя измерение мгновенной температуры и давления на конце лопатки вращающегося устройства высокой скорости сдвига или вращающегося элемента в HSD 40 является трудным, оценивается, что локализованная температура, наблюдаемая при тщательно перемешиваемых реагентах, превышает 500 С при давлении, превышающем 49030 кПа (500 кг/см 2) в условиях кавитации. Перемешивание высокой скоростью сдвига приводит к формированию эмульсии или наноэмульсии, в которой дисперсные углеводородсодержащие капельки/глобулы представляют собой частицы субмикронного размера (т.е. средний диаметр менее 1 мкм). В некоторых вариантах осуществления полученная эмульсия имеет средний размер капелек, меньший чем примерно 1,5 мкм. В некоторых вариантах осуществления средний размер капельки лежит в диапазоне от примерно 0,4 до примерно 1,5 мкм. В некоторых вариантах осуществления эмульсия представляет собой наноэмульсию, в которой средний диаметр капелек менее 1 мкм по размеру. В некоторых вариантах осуществления средний размер капельки менее примерно 400 нм, в диапазоне от примерно 200 до примерно 400 нм или в некоторых случаях может быть около 100 нм. Соответственно эмульсия, выходящая из HSD 40 через линию 18, включает капельки микронного и/или субмикронного размера. Во многих вариантах осуществления эмульсия способна оставаться в дисперсном состоянии при атмосферном давлении по крайней мере в течение 15 мин. После диспергирования полученная эмульсия выходит из HSD 40 через линию 18 и поступает в резервуар 10, как показано на фиг. 1. Алкилирование изопарафина будет происходить всякий раз, когда создаются подходящие условия по времени, температуре и давлению. В этом смысле реакция может происходить в любой точке пути между HSD 40, резервуаром 10 и насосом 5, как показано на фиг. 1, если условия температуры и давления являются благоприятными. В результате тщательного перемешивания реагентов перед поступлением в резервуар 10, существенная часть химической реакции может иметь место в HSD 40. Обычно, однако, является желательным дискретный реактор для того, чтобы допустить более эффективное перемешивание и нагревание и/или охлаждение больших объемов реагентов, и увеличенное время пребывания, если это допустимо. Соответственно в некоторых вариантах осуществления- 11017474 резервуар 10 может применяться, в первую очередь, для начального введения катализатора и/или отделения продукта. Альтернативно, или дополнительно, резервуар может служить в качестве первичного реакционного сосуда, где получается большая или некоторая часть от суммарного продукта алкилирования. В любом случае, химическая реакция включает реакцию жидкость/жидкость (или жидкость/жидкость/твердое вещество или жидкость/твердое вещество в присутствии твердого катализатора), в которой реагенты находятся в форме очень тонкой эмульсии. Реагенты (например, углеводород и кислота) включают двухфазную эмульсия или наноэмульсию. Конкретные условия работы, применяемые в настоящем способе, будут зависеть от специфической реакции алкилирования, к которой они приложены. Условия способа, такие как температура, давление,объемная скорость и молярное соотношение реагентов, будет влиять на характеристики получаемого продукта алкилирования и могут подбираться в описанных пределах специалистом в области всего с минимальными исследованиями и ошибками. Среднюю объемную или общую эксплуатируемую температуру реагентов желательно поддерживать ниже их точки воспламенения. Температура и давление системы 100 высокой скорости сдвига меняются в зависимости от поступающего материала, типа применяемого катализатора и степени алкилирования, которую желательно достичь в способе. Типично, алкилирование проводится при умеренных температурах. Способ промышленного алкилирования исторически применяет фтороводородный или серно-кислотный катализаторы при относительно низких температурных условиях. Реакция алкилирования с применением серной кислоты особенно чувствительна к температуре, при этом низкая температура благоприятствует минимизации побочной реакции полимеризации олефина. Настоящий способ алкилирования приемлемо проводить при температуре от примерно -40 до примерно 500 С, предпочтительно от ниже примерно 40 С для того, чтобы избежать нежелательных побочных реакций и наиболее предпочтительно от примерно 0 до примерно 20 С. В вариантах осуществления алкилирование проводится при температуре от примерно 0 до примерно 30 С. В вариантах осуществления алкилирование проводится при температуре от примерно 0 до примерно 90 С. Более низкие температуры реакции предпочтительны для получения максимального октанового числа. Рабочее давление контролируется для поддерживания реагентов в жидкой фазе и приемлемо от примерно 345 кПа (50 манометрическое давление, фунт/кв.дюйм) до примерно 34,5 МПа (5000 манометрическое давление, фунт/кв.дюйм), предпочтительно от примерно 345 кПа (50 манометрическое давление, фунт/кв.дюйм) до примерно 10,3 МПа (1500 манометрическое давление, фунт/кв.дюйм) и более предпочтительно от примерно 552 кПа (80 манометрическое давление, фунт/кв.дюйм) до примерно 1379 кПа (200 манометрическое давление, фунт/кв.дюйм). Среднечасовая скорость подачи материала находится в диапазоне от примерно 0,01 до примерно 100 ч-1 на основании суммарной подачи олефина в реакционную зону. Наиболее предпочтительная среднечасовая скорость подачи материала варьируется в пределах этих границ как функция от температуры реакции и композиции входящего материала. Среднечасовая скорость подачи материала может легко оптимизироваться для достижения заданного спецификацией октанового числа с минимальными исследованиями и ошибкой. При желании, эмульсия может дополнительно обрабатываться перед подачей в резервуар 10. Содержимое резервуара 10 постоянно или полунепрерывно перемешивается, температура реагентов контролируется (например, с использованием теплообменника) и уровень текучей среды внутри резервуара 10 регулируется с использованием стандартных технологий. Продукт алкилирования может производиться непрерывно, полунепрерывно или партиями, как желается. Любой выделяющийся реакционный газ может отводиться из резервуара 10 через газовую линию 17. Этот поток газа может включать, например, летучие продукты. Газ, удаляемый через линию 17, может дополнительно обрабатываться и выпускаться, либо, при желании, компоненты могут быть рециклизованы. Поток продукта реакции, включающий непрореагировавший углеводород, продукт алкилирования и любые производные и побочные продукты выходят из резервуара 10 через линию 16. Продукт алкилирования может включать высокооктановую смесь, разветвленные парафиновые углеводороды. В вариантах осуществления продукт алкилирования включает, в первую очередь, изопентан и изооктан. В вариантах осуществления поток продукта алкилирования в линии 16 может являться подходящим материалом для перемешивания при получении бензина с высоким октановым числом с антидетонационными свойствами и свойством полного сгорания. После выведения из реактора 10 продукт в линии 16 может проходить через усовершенствованную систему для дополнительной переработки, которая известна специалистам в данной области. В вариантах осуществления, которые показаны на фиг. 1, продукт в линии 16 поступает в жидкостной сепаратор 30. Сепаратор 30 может представлять собой, например, декантатор или отстойник. В сепараторе 30 более плотный слой жидкого кислотного катализатора алкилирования быстро осаждается на дне сепаратора, в то время как продукт алкилирования и непрореагировавший углеводород всплывает на поверхность отстойника. Жидкий катализатор 38 выводится через дно отстойника и может отделяться- 12017474 через линию 37 отработанной кислоты и/или вводиться через линию 39 в линию 21 свежего катализатора для повторного введения в HSD 40. Части каталитической жидкости могут непрерывно или периодически выводиться из системы 100 высокой скорости сдвига через, например, линию 37 отработанной кислоты, для переработки в установке регенерации или удаляться в подходящую установку (не показано). Катализатор для рециклизации может быть регенерирован перед введением в линию 21. Например,в некоторых вариантах осуществления катализатор в линии 38 поступает в охладитель катализатора (не показан на фиг. 1) перед возвращением в систему 100 высокой скорости сдвига. Реакция алкилирования обычно является экзотермической и по этой причине катализатор может быть предварительно охлажден перед своим возвращением в HSD 40 для поддержания температуры реакции алкилирования в предпочтительных границах. Как отмечалось выше, температурный контроль в зоне реакции алкилирования влияет на качество продукта алкилирования и, следовательно, представляет собой учет важного контролирования процесса. Подходящая охлаждающая среда отводит тепло от жидкого кислотного катализатора предпочтительно путем непрямого контакта раствора катализатора по мере протекания охлаждающей среды через трубки кожухотрубчатого теплообменного аппарата. Может применяться любая охлаждающая среда, известная специалистам в данной области, например холодная вода или раствор этиленгликоля в воде. Более легкая углеводородная фаза, содержащаяся в реакторе для алкилирования, загружаемая в сепаратор 30, легко образует дискретную углеводородную фазу в верхней секции сепаратора 30. Эта углеводородная фаза, включающая не только продукт алкилирования, но также непрореагировавший углеводород, а также небольшие количества кислотного катализатора, выгружается из сепаратора через линию 35 продукта. Продукт алкилирования может транспортироваться по трубопроводу на ступень химической нейтрализации, например в щелочной скруббер, в котором углеводородный продукт контактирует с водным раствором щелочи (NaOH) для удаления остаточной кислоты. Поскольку углеводородная фаза и водная щелочная фаза практически не перемешиваются, две жидкости легко разделяются, при этом отработанная щелочь и (практически) свободный от кислоты углеводород отводятся раздельными потоками из резервуара химической нейтрализации. Свободный от катализатора продукт может подвергаться дополнительной переработке, и часть линии 35 может рециркулироваться. Например, система 100 высокой скорости сдвига может дополнительно включать установку для отделения пропана (не показан на фиг. 1), из которой пропан может отводиться для перепродажи или использования в качестве топлива, и/или установку для отделения изобутана (не показана на фиг. 1), из которой может удаляться изобутан. Часть возвращенного непрореагировавшего изобутана может быть возвращена в устройство 40 высокой скорости сдвига, например, через линию 20 рециркуляции изопарафинов. Установки для отделения изобутана и пропана могут включать любые подходящие способы отделения, известные специалистам в данной области, например обычная ректификационная колонна с большим количеством тарелок с ребойлерами и парциальными конденсаторами. В вариантах осуществления кислотный катализатор включает твердый кислотный катализатор, в частности цеолиты или окись алюминия, обработанные кислотами Льюиса, и продукты алкилирования,которые, как считается, дают низкий уровень полимера или олигомера. В таких вариантах осуществления для удаления этих побочных продуктов может применяться экстракция растворителем. Многопроходная обработка. Как показано на фиг. 1, система выполнена для однопроходной или многопроходной обработки, в которой после введения жидких реагентов и начала способа выходное отверстие из линии 16 резервуара 10 ведет прямо на извлечение продукта алкилирования или на дополнительную переработку. В некоторых вариантах осуществления может быть желательным, чтобы содержимое линии 16, или его жидкая фракция, прошло через HSD 40 во время второго прохода. В этом случае, по крайней мере часть продукта в линии 16 может быть возвращена в HSD 40, с или без вмешательства в способ, для дополнительных эмульгирования и реакции. Дополнительная кислота или вода могут вводиться через линию 21 в линию 13 или могут добавляться непосредственно в смеситель высокой скорости сдвига (не показано), если это необходимо. В некоторых вариантах осуществления два или более устройства высокой скорости сдвига, подобных HSD 40, или выполненных по-другому, располагаются последовательно и применяются для дополнительного улучшения реакции. Их работа может производиться либо в пакетном, либо в непрерывном режиме. В некоторых случаях, в которых желателен один проход или один рабочий цикл, последовательное применение составных устройств высокой скорости сдвига также может давать преимущество. В некоторых вариантах осуществления, когда последовательно работают составные устройства высокой скорости сдвига, резервуар 10 может быть опущен. Когда последовательно работают составные устройства 40 высокой скорости сдвига, дополнительный реагент(ы) может впрыскиваться во входящий поток исходного материала каждого устройства. В некоторых вариантах осуществления составные устройства 40 высокой скорости сдвига работают параллельно, и выходящая из них эмульсия поступает в один или более резервуар 10. В вариантах осуществления применение описанных системы и способа, включающего перемешивание реагентов посредством внешнего устройства 40 высокой скорости сдвига, позволяет использовать- 13017474 меньше кислотного катализатора и/или меньший избыток изопарафина в системе 100 высокой скорости сдвига, чем это допускалось ранее. В вариантах осуществления внешнее устройство 40 высокой скорости сдвига встраивается в налаженный процесс, позволяя, таким образом, увеличить производительность(большая выработка) по сравнению с процессом, работающим без устройства 40 высокой скорости сдвига. В вариантах осуществления большая доля реакции происходит внутри устройства 40 высокой скорости сдвига. В вариантах осуществления уменьшается использование катализатора по сравнению с алкилированием в отсутствие внешнего устройства 40 высокой скорости сдвига. В вариантах осуществления избыток количества олефина уменьшается по сравнению с алкилированием в отсутствие внешнего устройства 40 высокой скорости сдвига. В вариантах осуществления система и способ настоящего изложения предусматривает более высокий выход продукта алкилирования изопарафинового материала, чем обычные системы и способы алкилирования, в которых отсутствует внешний смеситель высокой скорости сдвига. В вариантах осуществления система алкилирования высокой скорости сдвига и способ согласно настоящему описанию позволяют получать продукт алкилирования, имеющий более высокое октановое число, чем продукт алкилирования, получаемый в реакторе алкилирования в отсутствие устройства 40 высокой скорости сдвига. В вариантах осуществления применение настоящей системы и способа для алкилирования изопарафинов делает экономически осуществимым применение меньшего количества олефина и/или катализатора путем повышения скорости алкилирования и т.д. В некоторых вариантах осуществления более эффективное перемешивание делает возможным увеличение пропускной способности перерабатываемого потока. В противоположность некоторым существующим способам, которые делают попытку увеличить степень алкилирования с помощью увеличения давления в реакторе, лучшее растворение и/или эмульгирование, обеспечиваемое внешним диспергатором высокой скорости сдвига, может во многих случаях позволить снизить общее рабочее давление, одновременно сохраняя или даже увеличивая скорость реакции. Не углубляясь в конкретную теорию, думается, что уровень или степень перемешивания высокой скоростью сдвига является достаточным для увеличения скоростей массопереноса и также может создавать локальные неидеальные условия, позволяющие протекать реакции, которая по-другому не должна была бы происходить на основании предсказаний свободной энергии Гиббса. Считается, что локальные неидеальные условия осуществляются внутри устройства высокой скорости сдвига, приводя к повышенным температурам и давлениям, при этом считается, что наиболее существенное увеличение происходит из-за локального давления. Увеличение давления и температуры внутри устройства высокой скорости сдвига является мгновенным и локальным и быстро возвращается назад к средним объемным или средним системным условиям, существующим в устройстве высокой скорости сдвига. В некоторых случаях перемешивающее устройство высокой скорости сдвига вызывает кавитацию значительной интенсивности для диссоциации одного или более реагентов на свободные радикалы, которые могут ускорить химическую реакцию или позволить реакции происходить при менее жестких условиях, чем потребовалось бы в другом случае. Кавитация может также увеличить скорости транспортных процессов путем создания локальной турбулентности и жидкостной микроциркуляции (акустического ветра). Обзор приложений феномена кавитации к химическим/физическим приложениям по переработке дается Gogate и соавт., "Кавитации: Технология на горизонте", Current Science 91 (No. 1): 35-46 (2006). Перемешивающее устройство высокой скорости сдвига определенных вариантов осуществления настоящей системы и способов эффективно оперирует при тех условиях, которые принято называть условиями кавитации, для диссоциации реагентов на свободные радикалы, которые затем преобразуются в продукт алкилирования. В некоторых вариантах осуществления система и способы, описываемые в изобретении, позволяют создать меньший и/или менее капиталоемкий процесс, чем это было ранее возможно без применения внешнего смесителя 40 высокой скорости сдвига. Потенциальные преимущества определенных вариантов осуществления раскрываемого способа представляют собой сниженные эксплуатационные расходы и более высокую производительность по сравнению с существующими способами. Определенные варианты осуществления описываемых способов дополнительно предлагают преимущество сниженных капитальных затрат на дизайн новых процессов. Потенциальные преимущества некоторых вариантов осуществления данной системы и способов алкилирования включают более короткое время производительного цикла, увеличенную производительность, более высокую степень конверсии, уменьшенные эксплуатационные расходы и/или уменьшенные капитальные затраты из-за возможности конструировать меньшие реакторы и/или проведение способов алкилирования при более низких температуре и/или давлении, но не ограничиваются ими. Хотя предпочтительные варианты осуществления изобретения были показаны и описаны, специалистами в этой области могут быть сделаны модификации без отступления от сущности и подхода изобретения. Варианты осуществления, описанные в патенте, являются лишь иллюстрациями и не предполагают ограничений. Возможны многие вариации и модификации изобретения, описанного здесь, которые попадают в границы изобретения. Там, где численные диапазоны и ограничения оговорены специально, должно пониматься, что эти определенные диапазоны и ограничения включают итеративные диапазоны и ограничения подобной величины, попадающие в специально оговоренные диапазоны или огра- 14017474 ничения (например, от примерно 1 до примерно 10 включает 2, 3, 4 и т.д.; больше чем 0,10 включает 0,11, 0,12, 0,13 и т.д.). Применение термина "необязательно" по отношению к любому элементу или пункту формулы изобретения должно означать, что требуется или, альтернативно, не требуется подчиненный элемент. Обе альтернативы подразумеваются включенными в границы пункта формулы изобретения. Должно пониматься, что применение более широких терминов, таких как включает, имеющий и т. д. предлагает поддержку более узким терминам, таким как состоящий из, состоящий в основном из, состоящий практически из и т.п. Соответственно границы защиты не ограничиваются описаниями, изложенными выше, но ограничиваются только формулой изобретения, которая следует, так что границы включают все эквиваленты предмета изобретения. Каждый пункт и вся формула изобретения включена в описание как вариант осуществления настоящего изобретения. Таким образом, формула изобретения представляет собой дополнительное описание и существует в дополнение к предпочтительным вариантам осуществления настоящего изобретения. Описание всех патентов, заявок на патент и публикаций, цитируемых в патенте, включены посредством ссылок в той степени, что они предлагают иллюстрирующие, процедурные или другие детали, дополнительные к тем, которые изложены в патенте. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ алкилирования углеводорода, содержащего по крайней мере один изопарафин и по крайней мере один олефин, включающий введение жидкого кислотного катализатора и углеводорода в устройство высокой скорости сдвига, образование эмульсии посредством устройства высокой скорости сдвига, содержащей капельки углеводорода, диспергированные в дисперсной кислотной фазе, со средним диаметром указанных капелек менее 5 мкм, введение эмульсии в резервуар, работающий в подходящих для алкилирования условиях, в котором по крайней мере часть изопарафина алкилируется олефином с образованием продукта алкилирования, и выведение потока продукта, содержащего продукт алкилирования, из резервуара. 2. Способ по п.1, в котором по крайней мере один изопарафин содержит от 4 до 8 атомов углерода. 3. Способ по п.1, в котором по крайней мере один олефин содержит от 2 до 12 атомов углерода. 4. Способ по п.2, в котором по крайней мере один изопарафин включает изобутан и по крайней мере один олефин включает бутен. 5. Способ по п.1, в котором подходящими условиями алкилирования являются температура в диапазоне от 0 до 90 С и давление в диапазоне от 345 до 3447 кПа. 6. Способ по п.1, в котором катализатор содержит кислоту, выбранную из группы, включающей серную кислоту, фтороводородную кислоту, BF3, SbF5 и AlCl3. 7. Способ по п.1, в котором средний диаметр капелек углеводорода составляет менее 400 нм. 8. Способ по п.1, в котором средний диаметр капелек углеводорода составляет менее 100 нм. 9. Способ по п.1, в котором при образовании эмульсии перемешивают углеводород и кислоту высокой скоростью сдвига при окружной скорости по крайней мере 22,9 м/с. 10. Способ по п.9, в котором окружная скорость составляет по крайней мере 40 м/с. 11. Способ по п.9, в котором перемешивание высокой скоростью сдвига создает на конце лопатки локальное давление по крайней мере около 1034 МПа. 12. Способ по п.1, в котором при образовании эмульсии воздействуют на смесь, содержащую углеводород и кислоту, скоростью сдвига более чем примерно 20000 с-1. 13. Система алкилирования углеводорода, содержащего по крайней мере один изопарафин и по крайней мере один олефин, включающая по крайней мере одно внешнее перемешивающее устройство высокой скорости сдвига, снабженное по крайней мере одним ротором и по крайней мере одним статором, разделенные сдвиговым зазором, представляющим собой минимальное расстояние между по крайней мере одним ротором и по крайней мере одним статором, и развивающее окружную скорость на конце лопатки по крайней мере одного ротора больше чем 22,9 м/с, насос, выполненный с возможностью подачи сжатого жидкого потока, содержащего жидкий кислотный катализатор, по крайней мере к одному перемешивающему устройству высокой скорости сдвига и резервуар, выполненный с возможностью получения эмульсии из устройства высокой скорости сдвига, причем устройство высокой скорости сдвига выполнено с возможностью получения эмульсии капелек углеводорода со средним диаметром по большей мере 5 мкм, диспергированных в жидкой фазе. 14. Система по п.13, в которой сдвиговый зазор находится в диапазоне от примерно 0,02 до примерно 5 мм. 15. Система по п.13, в которой жидкая фаза содержит кислотный катализатор. 16. Система по п.13, в которой по крайней мере одно перемешивающее устройство высокой скорости сдвига выполнено с возможностью работы при скорости потока по крайней мере 300 л/ч. 17. Система по п.13, в которой по крайней мере одно перемешивающее устройство высокой скорости сдвига включает по крайней мере два ротора и по крайней мере два статора.

МПК / Метки

МПК: C07C 2/58, C07C 2/62, B01J 14/00, B01F 7/26

Метки: способ, система, углеводорода, алкилирования

Код ссылки

<a href="http://easpatents.com/17-17474-sistema-i-sposob-alkilirovaniya-uglevodoroda.html" rel="bookmark" title="База патентов Евразийского Союза">Система и способ алкилирования углеводорода</a>

Похожие патенты