一種液體酸烷基化反應(yīng)器及方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種烷基化反應(yīng)器，所述反應(yīng)器內(nèi)部主要由幾組噴頭及噴頭末端的分布器組成，反應(yīng)物料通過幾組噴頭噴射、混合、反應(yīng)。其特征在于：幾組噴頭在反應(yīng)器內(nèi)部從上到下順序排列，噴頭的組數(shù)通常為1～5組，第一組噴頭與反應(yīng)器頂部相連，噴射方向沿著反應(yīng)器向下。另外幾組噴頭由固定支架固定在反應(yīng)器內(nèi)部。每一組噴頭的數(shù)量通常為1～4個(gè)。每組噴頭由兩個(gè)通道組成，噴頭的第一個(gè)通道貫穿噴頭的中心，第二個(gè)通道呈環(huán)狀，并與第一個(gè)通道相隔。兩個(gè)通道在噴頭底部匯合，與分布器相通。該烷基化反應(yīng)器具有結(jié)構(gòu)簡單、工藝流程簡短、操作彈性大等特點(diǎn)，適用于異烷烴和低碳烯烴在液體酸催化劑作用下生成高辛烷值烷基化油的反應(yīng)。
【專利說明】一種液體酸院基化反應(yīng)器及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于煉油加工【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種烷基化反應(yīng)器及烷基化反應(yīng)方法?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]低碳烯烴和異烷烴在酸催化作用下生成的高辛烷值烷基化油，是理想的汽油調(diào)合組分。烷基化反應(yīng)原料低碳烯烴和異烷烴與液體酸催化劑的溶解性較差，特別是異烷烴和液體酸催化劑很難相溶。盡管低碳烯烴與液體酸催化劑的溶解性相比于異烷烴稍好些，但是在10°C以上、液體酸催化作用下，烯烴很容易聚合成C12以上的高聚物。此外，烷基化反應(yīng)還是放熱反應(yīng)，如果反應(yīng)溫度控制不當(dāng)，就會(huì)加劇烯烴聚合的副反應(yīng)發(fā)生，嚴(yán)重影響烷基化油產(chǎn)品質(zhì)量。因此，液體酸烷基化工藝既要實(shí)現(xiàn)酸烴兩相充分混合，還要保證烷基化反應(yīng)在恒定較低的溫度下進(jìn)行。
[0003]專利說明書US 7，652，187公開了一種烷基化反應(yīng)器，硫酸與混合C4合為一股物料后經(jīng)由一個(gè)或多個(gè)噴射器直接噴射，使異丁烷、丁烯以及硫酸霧化、混合、反應(yīng)。部分烴發(fā)生氣化，烷基化反應(yīng)放出的反應(yīng)熱由氣化的烴組分帶走。
[0004]專利說明書US 5，443，799公開了一種烷基化反應(yīng)器，該反應(yīng)器分為預(yù)混合區(qū)和反應(yīng)區(qū)。在預(yù)混合區(qū)，異丁烷由噴射器噴出與硫酸混合形成乳化液。烯烴在反應(yīng)區(qū)與來自預(yù)混合區(qū)乳化液逆向接觸反應(yīng)。反應(yīng)區(qū)體積明顯大于預(yù)混合區(qū)，異丁烷和硫酸的預(yù)混合物進(jìn)入反應(yīng)區(qū)后，體積驟然增大，絕熱膨脹吸收烷基化反應(yīng)放出的熱量。該反應(yīng)器的反應(yīng)溫度控制在8?20°C，反應(yīng)溫度偏高。
[0005]專利說明書US 5，785，933公開了一種烷基化反應(yīng)器，反應(yīng)原料經(jīng)過兩級(jí)靜態(tài)混合器后形成乳化液，再以足夠大的速度噴射進(jìn)入反應(yīng)器。反應(yīng)產(chǎn)物反應(yīng)放出的熱量由乳化液表面蒸發(fā)的異丁烷帶走。
[0006]專利說明書US3，759，318公開了一種臥式攪拌反應(yīng)器。反應(yīng)原料進(jìn)到反應(yīng)器葉輪處，在葉輪的強(qiáng)力攪拌下形成酸烴乳化液。乳化液與反應(yīng)器內(nèi)部的換熱管束接觸，換熱管束的冷卻介質(zhì)取走燒基化反應(yīng)熱。Stratco臥式攪拌反應(yīng)器已大量工業(yè)化,但是單個(gè)反應(yīng)器的規(guī)模有限，擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模只能依靠反應(yīng)器數(shù)量的增加；反應(yīng)器的酸耗較高，產(chǎn)生的大量廢酸帶來了很大的環(huán)保壓力；反應(yīng)產(chǎn)物需要酸洗、堿洗以及水洗等精制過程，工藝流程復(fù)雜。
[0007]專利說明書CN101104570A公開了一種烷基化反應(yīng)器，反應(yīng)器內(nèi)部是一個(gè)由分散混合器組成的靜態(tài)混合體系。分散混合器包含金屬絲網(wǎng)和含有空隙空間大于50%體積的接觸性結(jié)構(gòu)的填料。反應(yīng)物料依靠填料自身壓降，使輕烴組分氣化，消耗掉反應(yīng)熱。該專利反應(yīng)器的反應(yīng)熱移除方式是輕烴氣化，為維持較低的反應(yīng)溫度，反應(yīng)器需要大量的氣化空間。
[0008]專利說明書CN2790575Y公開了一種臥式攪拌反應(yīng)器，反應(yīng)器采用攪拌槳攪拌混合反應(yīng)物料，冷卻管束在反應(yīng)器內(nèi)殼，烷基化反應(yīng)熱由冷卻管束的冷卻介質(zhì)移除。該專利反應(yīng)器與專利US3，759，318類似。
[0009]綜上所述，現(xiàn)有液體酸烷基化工藝的酸烴混合方式主要有攪拌、靜態(tài)混合以及噴射，維持烷基化反應(yīng)器低溫的技術(shù)有與冷介質(zhì)換熱和異丁烷氣化。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明的目的是提供一種烷基化反應(yīng)器，該烷基化反應(yīng)器具有結(jié)構(gòu)簡單、操作彈性大等特點(diǎn)，適用于異烷烴和低碳烯烴在液體酸催化劑作用下生成高辛烷值烷基化油的反應(yīng)。
[0011]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:本發(fā)明的烷基化反應(yīng)器內(nèi)部主要由幾組噴頭及噴頭末端的分布器組成，反應(yīng)物料通過幾組噴頭進(jìn)行噴射、混合、反應(yīng)。其特征在于:所述幾組噴頭在反應(yīng)器內(nèi)部從上到下順序排列，噴頭的組數(shù)通常為I?4組，優(yōu)選2組。第一組噴頭與反應(yīng)器頂部相連，噴射方向沿著反應(yīng)器向下。另外幾組噴頭由固定支架固定在反應(yīng)器內(nèi)部。每一組噴頭的數(shù)量通常為I?4個(gè)。每個(gè)噴頭由兩個(gè)通道組成，噴頭的第一通道貫穿噴頭的中心，第二通道呈環(huán)狀，并與第一通道相隔。兩個(gè)通道在噴頭底部匯合，與分布器相通。反應(yīng)原料在每組噴頭的兩個(gè)通道內(nèi)完成混合并反應(yīng)。
[0012]本發(fā)明的一種烷基化反應(yīng)器，其進(jìn)一步特征在于:噴頭第一通道物料是異烷烴和低碳烯烴，第二通道物料是液體酸催化劑，或者兩個(gè)通道物料互換。
[0013]第一組噴頭噴射方向沿著反應(yīng)器向下，最后一組噴頭噴射方向沿著反應(yīng)器向上，中間幾組噴頭的噴射方向可以一致向上或一致向下，也可以有的向上，有的向下，優(yōu)選一致向上。
[0014]本發(fā)明的一種烷基化反應(yīng)器，其進(jìn)一步特征在于:每組噴頭的數(shù)量通常為I?4個(gè)。當(dāng)每組噴頭只有一個(gè)噴頭時(shí)，噴頭位于反應(yīng)器的中心線上；當(dāng)每組噴頭有兩個(gè)以上噴頭時(shí)，所述噴頭在反應(yīng)器內(nèi)部沿中心線均勻分布。
[0015]每個(gè)噴頭由兩個(gè)通道組成，如附圖2和附圖3所示。噴頭的第一通道貫穿噴頭的中心，第二通道呈環(huán)狀，并與第一通道相隔。兩個(gè)通道在噴頭底部匯合，與分布器相通。
[0016]第一通道的進(jìn)料口位于噴頭頂部的中心，進(jìn)料方向沿第一通道方向。第二通道的進(jìn)料口位于噴頭的側(cè)面，進(jìn)料方向與第二通道相垂直。其中第一通道的直徑dl與第二通道寬度d2比值在2.5?5范圍內(nèi)，噴頭的直徑Dl與第二通道寬度d2的比值在5?10范圍內(nèi)。噴頭的直徑D1、第一通道的直徑dl以及第二通道的寬度d2三個(gè)尺寸的大小由反應(yīng)器的規(guī)模及操作條件確定。
[0017]本發(fā)明的分布器是一個(gè)中空的圓柱體，分布器的分布端有許多分布孔，分布孔的形狀為小圓孔，分布孔的排列方式為正三角形或正四邊形。
[0018]使用本發(fā)明一種烷基化反應(yīng)器，不相溶的烷基化反應(yīng)原料通過噴頭多級(jí)分散，增大了接觸面積，加大了接觸時(shí)間，為異烷烴和低碳烯烴在液體酸催化劑作用下發(fā)生烷基化反應(yīng)提供了有力保證，提聞了燒基化反應(yīng)效率和效果。
[0019]本發(fā)明的一種烷基化反應(yīng)方法，其特征在于:由以上所述的烷基化反應(yīng)器實(shí)現(xiàn)烷基化反應(yīng)。烷基化反應(yīng)原料異烷烴和低碳烯烴以及液體酸催化劑分別進(jìn)入烷基化反應(yīng)器內(nèi)噴頭的第一通道和第二通道內(nèi)，在噴頭底部的分布器內(nèi)反應(yīng)原料混合反應(yīng)后噴射出去。其中，所述低碳烯烴包括丁烯、丙稀、戊烯中的一種以上。
[0020]異烷烴和低碳烯烴的烷基化反應(yīng)在低溫條件下是比較理想的，通常溫度控制在5?10°C，溫度過高則烯烴聚合等副反應(yīng)增加，影響烷基化油產(chǎn)品的質(zhì)量。此外，異烷烴和低碳烯烴的烷基化反應(yīng)是放熱反應(yīng)，因此控制烷基化反應(yīng)器的溫度顯得格外重要。將反應(yīng)器內(nèi)部的壓力控制在一定范圍內(nèi)，反應(yīng)原料異烷烴由噴頭噴射后，由于較大的壓降而導(dǎo)致異烷烴部分氣化。異烷烴氣化吸收大量的熱量，從而降低了反應(yīng)器內(nèi)溫度，減少了烷基化副反應(yīng)的發(fā)生，保證烷基化油產(chǎn)品質(zhì)量。
[0021]與現(xiàn)有烷基化工藝相比，本發(fā)明的突出效果主要體現(xiàn)在以下方面:①酸烴混合效果好。不相溶的烷基化反應(yīng)原料經(jīng)過多級(jí)分散，增大了接觸面積，加大了接觸時(shí)間，酸烴混合效果好；②反應(yīng)低溫控制效果好。異烷烴從噴頭噴射之后產(chǎn)生較大的壓降，從而導(dǎo)致部分異烷烴發(fā)生氣化，反應(yīng)器內(nèi)溫度降低。將反應(yīng)器內(nèi)部的壓力控制在一定范圍，從而保證反應(yīng)器維持在低溫環(huán)境；
【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]圖1:本發(fā)明一種液體酸烷基化反應(yīng)器示意圖；
[0023]圖2:噴頭主視剖面圖；
[0024]圖3:噴頭俯視剖面圖；
[0025]圖4:分布器結(jié)構(gòu)示意圖。
[0026]圖中所示附圖標(biāo)記I是烷基化反應(yīng)器，2是第一組噴頭，3是第二組噴頭，4是低碳烯烴和異烷烴，5是液體酸催化劑，6是反應(yīng)流出物過濾網(wǎng)，7是過濾后的反應(yīng)流出物，8是酸相，9是循環(huán)酸，10是補(bǔ)充酸，11是廢酸，12是氣相經(jīng)，13是濾網(wǎng)，14是支架，15是噴頭，16是噴頭第一通道，17是噴頭第二通道，18是噴頭第二通道進(jìn)料口，19是噴頭頂部，20是分布器，21是分布孔。
【具體實(shí)施方式】
[0027]下面結(jié)合附圖進(jìn)一步說明本發(fā)明。
[0028]本發(fā)明是將低碳烯烴和異烷烴以及酸催化劑進(jìn)料到反應(yīng)器，低碳烯烴包括丁烯、丙稀、戊烯或者烯烴混合物。優(yōu)選丁烯、異丁烷以及濃硫酸為反應(yīng)原料。
[0029]下面通過附圖進(jìn)一步說明本發(fā)明所提供的方法，但本發(fā)明并不因此而受到任何限制。
[0030]如附圖1所示，反應(yīng)器采用兩組噴頭，每組噴頭包含兩個(gè)噴頭，第一組噴頭2的噴射方向沿著反應(yīng)器向下，第二組噴頭3的噴射方向與第一組噴頭2相向。反應(yīng)原料異烷烴和低碳烯烴4以及液體酸催化劑5分別分兩路進(jìn)入第一組噴頭和第二組噴頭，異烷烴和低碳烯烴進(jìn)入噴頭的第一通道16，液體酸催化劑從噴頭側(cè)方入口 18進(jìn)入第二通道17，異烷烴、低碳烯烴以及液體酸催化劑通過噴頭噴射，并由噴頭底部的分布器20均勻分散，兩組噴頭噴射的酸烴混合物逆向相遇，以霧化狀態(tài)接觸、反應(yīng)，反應(yīng)后的物料在反應(yīng)器下部沉降，分層為酸相和烴相，烴相經(jīng)過濾網(wǎng)6過濾后從側(cè)面引出，過濾后的反應(yīng)流出物7依次去精制處理、分餾，酸相8由反應(yīng)器底部排出，一部分作為循環(huán)酸9與補(bǔ)充酸10 —并作為液體酸催化劑進(jìn)入反應(yīng)器，另一部分作為廢酸11排掉。
【權(quán)利要求】
1.一種液體酸烷基化反應(yīng)器，所述烷基化反應(yīng)器內(nèi)部主要由幾組噴頭及噴頭末端的分布器組成，其特征在于:所述幾組噴頭在反應(yīng)器內(nèi)部從上到下順序排列，第一組噴頭與反應(yīng)器頂部相連，噴射方向沿著反應(yīng)器向下；另外幾組噴頭由固定支架固定在反應(yīng)器內(nèi)部；每個(gè)噴頭由兩個(gè)通道組成，噴頭的第一通道貫穿噴頭的中心，第二通道呈環(huán)狀，并與第一通道相隔，兩個(gè)通道在噴頭底部匯合，與分布器相通；反應(yīng)原料在每組噴頭的兩個(gè)通道內(nèi)完成混合并反應(yīng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液體酸烷基化反應(yīng)器，其特征在于:噴頭的組數(shù)為I~4組，每一組噴頭的數(shù)量為I~4個(gè)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液體酸烷基化反應(yīng)器，其特征在于:所述噴頭的組數(shù)為2組。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液體酸烷基化反應(yīng)器，其特征在于:所述第一組噴頭噴射方向沿著反應(yīng)器向下，中間及最后一組噴頭噴射方向沿著反應(yīng)器向上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液體酸烷基化反應(yīng)器，其特征在于:所述噴頭第一通道物料是異烷烴和低碳烯烴，第二通道是液體酸催化劑。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液體酸烷基化反應(yīng)器，其特征在于:所述噴頭第一通道物料是液體酸催化劑，第二通道是異烷烴和低碳烯烴。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液體酸烷基化反應(yīng)器，其特征在于:所述每組噴頭只有一個(gè)噴頭時(shí)，噴頭位于反應(yīng)器的中心線上；當(dāng)每組噴頭有兩個(gè)以上噴頭時(shí)，所述噴頭在反應(yīng)器內(nèi)部沿中心線均勻分布。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所 述的液體酸烷基化反應(yīng)器，其特征在于:所述第一通道的進(jìn)料口位于噴頭頂部中心，進(jìn)料方向沿第一通道方向；第二通道的進(jìn)料口位于噴頭的側(cè)面，進(jìn)料方向與第二個(gè)通道相垂直。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液體酸烷基化反應(yīng)器，其特征在于:所述分布器是一個(gè)中空的圓柱體，分布器的分布端有許多分布孔，分布孔的形狀為小圓孔，分布孔的排列方式為正三角形或正四邊形。
10.一種液體酸烷基化反應(yīng)方法，其特征在于:烷基化反應(yīng)原料異烷烴和低碳烯烴以及液體酸催化劑分別進(jìn)入烷基化反應(yīng)器內(nèi)噴頭的第一通道和第二通道內(nèi)，在噴頭底部的分布器內(nèi)反應(yīng)原料混合反應(yīng)后噴射出去。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的液體酸烷基化反應(yīng)方法，其特征在于:反應(yīng)溫度控制在5~10°C，所述低碳烯烴包括丁烯、丙稀、戊烯中的一種以上。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的液體酸烷基化反應(yīng)方法，其特征在于:所述噴頭由兩個(gè)通道組成，噴頭的第一個(gè)通道貫穿噴頭的中心，第二個(gè)通道呈環(huán)狀，并與第一個(gè)通道相隔，兩個(gè)通道在噴頭底部匯合，與分布器相通；反應(yīng)原料在每組噴頭的兩個(gè)通道內(nèi)完成混合并反應(yīng)。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的液體酸烷基化反應(yīng)方法，其特征在于:烷基化反應(yīng)器內(nèi)噴頭的組數(shù)為I~4組,每一組噴頭的數(shù)量為I~4個(gè)。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的液體酸烷基化反應(yīng)方法，其特征在于:所述第一組噴頭噴射方向沿著反應(yīng)器向下，中間及最后一組噴頭噴射方向沿著反應(yīng)器向上。
15.根據(jù)權(quán)利要求10所述的液體酸烷基化反應(yīng)方法，其特征在于:所述第一通道的進(jìn)料口位于噴頭頂部中心，進(jìn)料方向沿第一通道方向；第二通道的進(jìn)料口位于噴頭的側(cè)面，進(jìn)料方向與第二個(gè)通道相垂直。
16.根據(jù)權(quán)利要求10所述的液體酸烷基化反應(yīng)方法，其特征在于:所述噴頭第一通道物料是異烷烴和低碳烯烴，第二通道是液體酸催化劑。
17.根據(jù)權(quán)利要求10所述的液體酸烷基化反應(yīng)方法，其特征在于:所述噴頭第一通道物料是液體酸催化劑，第二通道是異`烷烴和低碳烯烴。
【文檔編號(hào)】C07C2/62GK103861545SQ201210552392
【公開日】2014年6月18日 申請(qǐng)日期:2012年12月11日 優(yōu)先權(quán)日:2012年12月11日
【發(fā)明者】左世偉, 焦云, 李網(wǎng)章, 郝代軍, 劉金龍, 岳建偉, 高有飛, 郭巧玲, 趙敏潔, 李宏偉, 孫大力 申請(qǐng)人:中國石油化工集團(tuán)公司, 中石化洛陽工程有限公司