一種液體酸烷基化反應(yīng)器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種液體酸烷基化反應(yīng)器。其包括罐體和封頭，罐體內(nèi)設(shè)置U型列管式結(jié)構(gòu)，由管程和殼程組成，管程內(nèi)設(shè)置靜態(tài)混合元件，罐體的一端是預分布區(qū)域和反應(yīng)物流出區(qū)域，由設(shè)置在該端封頭內(nèi)的隔板隔開而不相通，預分布區(qū)域和反應(yīng)物流出區(qū)域與U型列管式結(jié)構(gòu)之間設(shè)置一個多孔擋板，多孔擋板的孔與反應(yīng)區(qū)域的管程一一對應(yīng)，且大小相同，其中U型列管式結(jié)構(gòu)的管程列管以隔板為對稱面對稱分布在隔板的兩側(cè)，對稱的列管通過U型連接形成U型列管，U型連接位于反應(yīng)器罐體的另一端。本發(fā)明適用于異構(gòu)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)，具有結(jié)構(gòu)合理、反應(yīng)效果好和操作彈性大等優(yōu)點。
【專利說明】一種液體酸院基化反應(yīng)器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于石油化工領(lǐng)域，特別涉及一種液體酸烷基化反應(yīng)器。

【背景技術(shù)】
[0002]低碳烯烴和異烷烴在液體酸催化作用下發(fā)生烷基化反應(yīng)，生成高辛烷值烷基化油。烷基化反應(yīng)的原料低碳烯烴和異烷烴與無機液體酸催化劑的互溶性較差，為保證烷基化反應(yīng)的順利進行，必須提高酸烴兩相的混合程度。烷基化反應(yīng)溫度通常控制在10°c以下，因為當反應(yīng)溫度高于10°c時，在液體酸催化作用下，低碳烯烴很容易聚合成C12以上的高聚物，影響烷基化油產(chǎn)品質(zhì)量。此外，低碳烯烴和異烷烴的烷基化反應(yīng)屬于放熱反應(yīng)，如果反應(yīng)溫度控制不當，就會加劇低碳烯烴聚合的副反應(yīng)發(fā)生。因此，液體酸烷基化反應(yīng)器既要實現(xiàn)酸烴兩相的充分混合，還要保證烷基化反應(yīng)在恒定較低的溫度下進行。
[0003]美國專利US3，759，318公開了一種臥式攪拌反應(yīng)器。反應(yīng)原料進到反應(yīng)器葉輪處，在葉輪的強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,但是單個反應(yīng)器的規(guī)模有限，擴大生產(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，工藝流程復雜。
[0004]美國專利US5，443，799公開了一種烷基化反應(yīng)器，該反應(yīng)器分為預混合區(qū)和反應(yīng)區(qū)。在預混合區(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)體積明顯大于預混合區(qū)，異丁烷和硫酸的預混合物進入反應(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]中國專利申請CNlOl 104570A公開了一種烷基化反應(yīng)器，反應(yīng)器內(nèi)部是一個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。
[0006]中國專利CN2790575Y公開了一種臥式烷基化反應(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。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的是提供一種具有靜態(tài)混合功能的新型液體酸烷基化反應(yīng)器，該液體酸烷基化反應(yīng)器適用于異構(gòu)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)，具有結(jié)構(gòu)合理、反應(yīng)效果好和操作彈性大等優(yōu)點。
[0008]本發(fā)明提供一種具有靜態(tài)混合功能的新型液體酸烷基化反應(yīng)器，包括罐體和封頭，其特征在于:罐體內(nèi)設(shè)置U型列管式結(jié)構(gòu)，由管程和殼程組成，管程內(nèi)設(shè)置靜態(tài)混合元件，管程為反應(yīng)區(qū)域，殼程為換熱區(qū)域，罐體的一端是預分布區(qū)域和反應(yīng)物流出區(qū)域，由設(shè)置該端封頭內(nèi)的隔板隔開而不相通，預分布區(qū)域和反應(yīng)物流出區(qū)域與U型列管式結(jié)構(gòu)之間設(shè)置一個多孔擋板，多孔擋板的孔與反應(yīng)區(qū)域的管程一一對應(yīng)，且大小相同，其中U型列管式結(jié)構(gòu)的管程列管以隔板為對稱面對稱分布在隔板的兩側(cè)，對稱的列管通過U型連接形成U型列管，U型連接位于反應(yīng)器罐體的另一端，反應(yīng)物流出區(qū)域設(shè)置有反應(yīng)物流出口，預分布區(qū)域設(shè)置有反應(yīng)原料進口，所述罐體的兩側(cè)分別設(shè)置有均與殼程相通的冷卻介質(zhì)進口和冷卻介質(zhì)出口。
[0009]本發(fā)明進一步技術(shù)特征在于:所述管程的每一根列管內(nèi)均充滿靜態(tài)混合元件。
[0010]本發(fā)明進一步技術(shù)特征在于:所述反應(yīng)原料進口處設(shè)置有分布器。
[0011]本發(fā)明進一步技術(shù)特征在于:所述多孔擋板將預分布區(qū)域、反應(yīng)區(qū)域以及反應(yīng)流出物區(qū)域三者依次連通，并將上述三個區(qū)域與換熱區(qū)域隔開。
[0012]本發(fā)明進一步技術(shù)特征在于:所述反應(yīng)器內(nèi)管程的排列方式為正三角形。
[0013]本發(fā)明進一步技術(shù)特征在于:所述冷卻介質(zhì)進口和冷卻介質(zhì)出口對稱分布在罐體的兩側(cè)。
[0014]本發(fā)明進一步技術(shù)特征在于:所述反應(yīng)器的放置方式為臥式或立式兩種。
[0015]本發(fā)明進一步技術(shù)特征在于:所述反應(yīng)器的放置方式為臥式時，反應(yīng)器中的隔板與反應(yīng)器的放置平面平行，則預分布區(qū)域與反應(yīng)流出物區(qū)域的相對位置有兩種，一種是預分布區(qū)域在隔板下方，反應(yīng)流出物區(qū)域在隔板上方，另一種是預分布區(qū)域在隔板上方，反應(yīng)流出物區(qū)域在隔板下方。
[0016]本發(fā)明進一步技術(shù)特征在于:所述反應(yīng)器的放置方式為立式時，反應(yīng)器的多孔擋板與反應(yīng)器的放置平面平行，則預分布區(qū)域和反應(yīng)流出物區(qū)域的分布位置有兩種，一種是兩個區(qū)域在多孔擋板的上方，另一種是兩個區(qū)域在多孔擋板的下方。
[0017]本發(fā)明的具有靜態(tài)混合功能的烷基化反應(yīng)器，反應(yīng)區(qū)域的管程是內(nèi)部帶有靜態(tài)混合元件的U型列管。常見的用于中等粘度流體、液-液混合的靜態(tài)混合元件在這里都可以使用。靜態(tài)混合元件充滿管程的每一根列管，靜態(tài)混合元件的長度與管程列管的長度一致。
[0018]本發(fā)明的具有靜態(tài)混合功能的新型烷基化反應(yīng)器，殼程是反應(yīng)器的換熱區(qū)域，冷卻介質(zhì)從殼程一側(cè)的冷卻介質(zhì)進口進入，從另一側(cè)的冷卻介質(zhì)出口排出。冷卻介質(zhì)進口和冷卻介質(zhì)出口對稱分布在反應(yīng)器罐體的兩側(cè)。冷卻介質(zhì)進口、冷卻介質(zhì)出口以及反應(yīng)器軸心線在同一個平面上。殼程和管程之間的物料不接觸，不發(fā)生物質(zhì)傳遞，僅發(fā)生熱量傳遞與交換。
[0019]反應(yīng)流出物區(qū)域是中空結(jié)構(gòu)，反應(yīng)流出物從反應(yīng)區(qū)域流出，在反應(yīng)流出物區(qū)域匯集，然后離開反應(yīng)器。
[0020]本發(fā)明的具有靜態(tài)混合功能的新型烷基化反應(yīng)器，該反應(yīng)器有兩股物流，一股物流是反應(yīng)物流，沿反應(yīng)器軸向流通。反應(yīng)原料首先進入反應(yīng)器的預分布區(qū)域，然后進入反應(yīng)區(qū)域，在反應(yīng)區(qū)域管程內(nèi)靜態(tài)混合元件的反復分散、剪切、混合作用下，充分反應(yīng)之后，生成的反應(yīng)產(chǎn)物以及未反應(yīng)物流離開反應(yīng)區(qū)域進入反應(yīng)流出物區(qū)域，最后從反應(yīng)流出物區(qū)域排出；另一股物流是冷卻介質(zhì)，沿反應(yīng)器的徑向流通。冷卻介質(zhì)從殼程一側(cè)的冷卻介質(zhì)進口進入反應(yīng)器換熱區(qū)域，與管程物料發(fā)生熱量傳遞和交換，然后從殼程另一側(cè)的冷卻介質(zhì)出口排出。常用的冷卻介質(zhì)在這里都可以使用。
[0021]本發(fā)明所述的液體酸烷基化反應(yīng)器適用于異構(gòu)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)。其與現(xiàn)有烷基化反應(yīng)器相比，本發(fā)明的效果主要有以下方面:①能耗低。采用靜態(tài)混合器混合反應(yīng)原料，大大減少了裝置能耗；②酸烴混合效果好。反應(yīng)原料首先經(jīng)過預分布實現(xiàn)粗混合，然后在靜態(tài)混合元件中反復分散、剪切，達到酸烴兩相充分混合；③反應(yīng)低溫控制效果好。通過調(diào)節(jié)冷卻介質(zhì)的溫度和流量，殼程冷卻介質(zhì)與管程反應(yīng)物流換熱，使反應(yīng)器維持在最佳反應(yīng)溫度范圍。
[0022]下面用附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步的詳細說明，但并不限制本發(fā)明的范圍。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]圖1是本發(fā)明一種烷基化反應(yīng)器的簡單結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖2是圖1的A-A’剖視圖。
[0025]圖中所示附圖標記為:1-罐體，2-管程，3-殼程，4-預分布區(qū)域，5-反應(yīng)物流出區(qū)域，6-靜態(tài)混合元件，7-分布器，8-隔板，9-多孔擋板，10-反應(yīng)原料進口，11-反應(yīng)物流出口，12-冷卻介質(zhì)進口，13-冷卻介質(zhì)出口，14-反應(yīng)區(qū)域，15-換熱區(qū)域，16、17-封頭。

【具體實施方式】
[0026]如圖1所示，一種液體酸烷基化反應(yīng)器，包括罐體1、封頭16和封頭17，罐體I內(nèi)設(shè)置U型列管式結(jié)構(gòu)，U型列管式結(jié)構(gòu)由管程2和殼程3組成，管程2內(nèi)設(shè)置靜態(tài)混合元件6，管程2為反應(yīng)區(qū)域14，殼程3為換熱區(qū)域15，其中罐體I的一端是預分布區(qū)域4和反應(yīng)物流出區(qū)域5，由設(shè)置在該端封頭17內(nèi)的隔板8隔開而不相通，預分布區(qū)域4和反應(yīng)物流出區(qū)域5與U型列管式結(jié)構(gòu)之間設(shè)置一個多孔擋板9，多孔擋板9的孔與反應(yīng)區(qū)域的管程
2—一對應(yīng)，且大小相同，即多孔擋板9的孔徑與管程2的管徑大小相等，其中U型列管式結(jié)構(gòu)的管程2列管以隔板8為對稱面對稱分布在隔板8的兩側(cè)對稱的列管通過U型連接形成U型列管，U型連接位于反應(yīng)器罐體I的另一端，反應(yīng)物流出區(qū)域5設(shè)置有反應(yīng)物流出口11，預分布區(qū)域4設(shè)置有反應(yīng)原料進口 10，反應(yīng)原料進口 10處設(shè)置有分布器7。多孔擋板9將預分布區(qū)域4、反應(yīng)區(qū)域14以及反應(yīng)流出物區(qū)域5三者依次連通，并將上述三個區(qū)域與換熱區(qū)域15隔開。所述罐體I的兩側(cè)分別設(shè)置有冷卻介質(zhì)進口 12和冷卻介質(zhì)出口 13，冷卻介質(zhì)進口 12和冷卻介質(zhì)出口 13均與殼程3相通。
[0027]所述靜態(tài)混合元件6充滿了整個管程2。
[0028]圖1所示反應(yīng)器的放置方式為臥式，反應(yīng)器中的隔板8與反應(yīng)器的放置平面平行，預分布區(qū)域4在隔板下方，反應(yīng)流出物區(qū)域5在隔板上方。
[0029]所述反應(yīng)原料經(jīng)反應(yīng)原料進口 10由分布器7進入反應(yīng)器的預分布區(qū)域4，然后均勻流入管程2。反應(yīng)原料在管程2中靜態(tài)混合元件6的反復分散、剪切、混合作用下充分反應(yīng)，生成的反應(yīng)產(chǎn)物以及未反應(yīng)物料離開反應(yīng)區(qū)域14進入反應(yīng)流出物區(qū)域5，最后從反應(yīng)流出物區(qū)域5的反應(yīng)物流出口 11離開反應(yīng)器。
[0030]所述冷卻介質(zhì)從冷卻介質(zhì)進口 12進入反應(yīng)器的殼程3，在換熱區(qū)域15內(nèi)與反應(yīng)區(qū)域14的物料發(fā)生熱量傳遞和交換，之后從冷卻介質(zhì)出口 13排出。換熱區(qū)域15的冷卻介質(zhì)與反應(yīng)區(qū)域14的反應(yīng)物料的流動方式為順流。圖1中所示冷卻介質(zhì)進口 12在罐體I下方，冷卻介質(zhì)出口 13在罐體I上方。冷卻介質(zhì)進口 12和冷卻介質(zhì)出口 13與反應(yīng)器軸心線在同一個平面上。
[0031]如圖2所示，反應(yīng)器內(nèi)管程2的排列方式為正三角形。由管程2組成了反應(yīng)區(qū)域14，殼程3組成了換熱區(qū)域15。
【權(quán)利要求】
1.一種液體酸烷基化反應(yīng)器，包括罐體和封頭，其特征在于:罐體內(nèi)設(shè)置U型列管式結(jié)構(gòu)，由管程和殼程組成，管程內(nèi)設(shè)置靜態(tài)混合元件，管程為反應(yīng)區(qū)域，殼程為換熱區(qū)域，罐體的一端是預分布區(qū)域和反應(yīng)物流出區(qū)域，由設(shè)置在該端封頭內(nèi)的隔板隔開而不相通，預分布區(qū)域和反應(yīng)物流出區(qū)域與U型列管式結(jié)構(gòu)之間設(shè)置一個多孔擋板，多孔擋板的孔與反應(yīng)區(qū)域的管程一一對應(yīng)，且大小相同，其中U型列管式結(jié)構(gòu)的管程列管以隔板為對稱面對稱分布在隔板的兩側(cè)，對稱的管程列管通過U型連接形成U型列管，U型連接位于反應(yīng)器罐體的另一端，反應(yīng)物流出區(qū)域設(shè)置有反應(yīng)物流出口，預分布區(qū)域設(shè)置有反應(yīng)原料進口，所述罐體的兩側(cè)分別設(shè)置有均與殼程相通的冷卻介質(zhì)進口和冷卻介質(zhì)出口。
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:所述管程的每一根列管內(nèi)均充滿靜態(tài)混合元件。
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:所述反應(yīng)原料進口處設(shè)置有分布器。
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:所述多孔擋板將預分布區(qū)域、反應(yīng)區(qū)域以及反應(yīng)流出物區(qū)域三者依次連通，并將上述三個區(qū)域與換熱區(qū)域隔開。
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:所述反應(yīng)器內(nèi)管程的排列方式為正三角形。
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:所述冷卻介質(zhì)進口和冷卻介質(zhì)出口對稱分布在罐體的兩側(cè)。
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:所述反應(yīng)器的放置方式為臥式或立式兩種。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的液體酸烷基化反應(yīng)器，其特征在于:所述反應(yīng)器的放置方式為臥式時，反應(yīng)器中的隔板與反應(yīng)器的放置平面平行，則預分布區(qū)域與反應(yīng)流出物區(qū)域的相對位置有兩種，一種是預分布區(qū)域在隔板下方，反應(yīng)流出物區(qū)域在隔板上方，另一種是預分布區(qū)域在隔板上方，反應(yīng)流出物區(qū)域在隔板下方。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的液體酸烷基化反應(yīng)器，其特征在于:所述反應(yīng)器的放置方式為立式時，反應(yīng)器的多孔擋板與反應(yīng)器的放置平面平行，則預分布區(qū)域和反應(yīng)流出物區(qū)域的分布位置有兩種，一種是兩個區(qū)域在多孔擋板的上方，另一種是兩個區(qū)域在多孔擋板的下方。
【文檔編號】C07C2/62GK104174343SQ201310206780
【公開日】2014年12月3日 申請日期:2013年5月22日 優(yōu)先權(quán)日:2013年5月22日
【發(fā)明者】焦云, 左世偉, 李網(wǎng)章, 郝代軍, 劉金龍, 岳建偉, 郭巧玲, 高有飛, 趙敏潔, 李宏偉 申請人:中石化洛陽工程有限公司, 中石化煉化工程（集團）股份有限公司