一種烷基化油的生產(chǎn)裝置制造方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種烷基化油的生產(chǎn)裝置。上述烷基化油的生產(chǎn)裝置，包括填料裝置、轉(zhuǎn)動(dòng)裝置和殼體，轉(zhuǎn)動(dòng)裝置與填料裝置連接；殼體設(shè)在填料裝置的外圍，殼體的頂部設(shè)有液體進(jìn)口管、催化劑進(jìn)口管和氣相出口管，殼體的底部設(shè)有液相出料口。采用上述裝置可實(shí)現(xiàn)烷基化油的連續(xù)生產(chǎn)，且避免了反應(yīng)過(guò)程中烷烴和烯烴的分層；反應(yīng)瞬時(shí)完成，避免了因反應(yīng)物停留時(shí)間過(guò)長(zhǎng)而引發(fā)的副反應(yīng)；且反應(yīng)溫度易控制，進(jìn)一步減免了副反應(yīng)的發(fā)生。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種烷基化油的生產(chǎn)裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本實(shí)用新型涉及一種烷基化油的生產(chǎn)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在我國(guó)的經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的同時(shí)，日益嚴(yán)重的環(huán)境問(wèn)題也隨之而來(lái)。汽車(chē)尾氣是造成我國(guó)空氣污染的罪魁禍?zhǔn)字唬瑢?duì)減少汽車(chē)尾氣中的污染就成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。其主要原因是我國(guó)的汽油中硫、氮和芳烴含量高。我國(guó)目前的汽油構(gòu)成中高硫、低辛烷值的催化汽油組分高達(dá)76.7%，是歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家的2倍左右；催化重整油只占汽油總量的14.8%，僅為歐洲比例的1/3 ;烷基化油占汽油總量的比例，美國(guó)2008年為14%，有的高達(dá)20?25%，我國(guó)僅為0.5%。我國(guó)汽油主要來(lái)至催化裂化和催化重整，而烷基化油幾乎沒(méi)有，因此我國(guó)石油煉制工業(yè)急需解決的問(wèn)題就是如何生產(chǎn)符合國(guó)家日益嚴(yán)格的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)的清潔汽油，在滿足國(guó)內(nèi)交通和市場(chǎng)需求的對(duì)環(huán)境危害降至最低。
[0003]通過(guò)將異丁烷與丁烯在酸催化下發(fā)生烷基化反應(yīng)得到的以三甲基戊烷(TMP)為主的烷基化油，具有不含有硫、烯烴和芳烴、敏感性小、較低的雷頓蒸汽壓和較高的辛烷值等優(yōu)點(diǎn)，是一種理想清潔汽油調(diào)和組分。
[0004]目前烷基化采用的主要是濃硫酸和氫氟酸為主的液體酸催化劑，濃硫酸烷基化和氫氟酸烷基化工藝是目前世界上能夠規(guī)?；a(chǎn)的成熟的烷基化工藝路線。目前全球投入商業(yè)運(yùn)行的烷基化裝置共計(jì)有212套，其中濃硫酸烷基化裝置90套，以氫氟酸烷基化裝置有111套，兩者占據(jù)著全球烷基化產(chǎn)能的90%。
[0005]傳統(tǒng)的濃硫酸烷基化工藝在實(shí)施過(guò)程中存在著許多問(wèn)題，主要問(wèn)題有:1)液相異丁烷和丁烯在濃硫酸中不容易溶解，極易分層，使反應(yīng)無(wú)法正常進(jìn)行；2)反應(yīng)物在反應(yīng)器中停留時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，容易發(fā)生烯烴聚合等副反應(yīng)，導(dǎo)致三甲基戊烷含量降低，生產(chǎn)的烷基化汽油辛烷值不高；3)烷基化反應(yīng)是放熱反應(yīng)，而異丁烷和丁烯適宜在低溫下反應(yīng)，因此要及時(shí)移除反應(yīng)熱，否則熱量的積累會(huì)導(dǎo)致副反應(yīng)加劇。因此尋找一種高效經(jīng)濟(jì)的工藝流程成為研究的熱點(diǎn)。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0006]本實(shí)用新型的目的是提供一種烷基化油的生產(chǎn)裝置。
[0007]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型的技術(shù)方案是:
[0008]一種烷基化油的生產(chǎn)裝置，包括填料裝置、轉(zhuǎn)動(dòng)裝置和殼體，轉(zhuǎn)動(dòng)裝置與填料裝置連接；殼體設(shè)在填料裝置的外圍，殼體的頂部設(shè)有液體進(jìn)口管、催化劑進(jìn)口管和氣相出口管，殼體的底部設(shè)有液相出料口。
[0009]制備時(shí)，將轉(zhuǎn)動(dòng)裝置開(kāi)啟，填料裝置在轉(zhuǎn)動(dòng)裝置的帶動(dòng)下轉(zhuǎn)動(dòng)，液態(tài)烷烴和液態(tài)烯烴均從液體進(jìn)口管加入，濃硫酸從催化劑進(jìn)口管加入，未反應(yīng)的氣相物質(zhì)從氣相出口管排出，生成的物料從液相出料口流出。
[0010]采用上述裝置可實(shí)現(xiàn)烷基化油的連續(xù)生產(chǎn)，且避免了反應(yīng)過(guò)程中烷烴和烯烴的分層；反應(yīng)瞬時(shí)完成，避免了因反應(yīng)物停留時(shí)間過(guò)長(zhǎng)而引發(fā)的副反應(yīng)；且反應(yīng)溫度易控制，進(jìn)一步減免了副反應(yīng)的發(fā)生。
[0011 ] 為了使反應(yīng)充分，提高產(chǎn)物的得率和質(zhì)量，殼體的側(cè)壁設(shè)有氣相進(jìn)口管。
[0012]為了能更加準(zhǔn)確地控制反應(yīng)溫度，殼體為雙層中空結(jié)構(gòu)，包括內(nèi)層殼體和外層殼體，外層殼體側(cè)壁的底部設(shè)有冷卻水進(jìn)口管，外層殼體側(cè)壁的頂部設(shè)有冷卻水出口管。
[0013]為了使反應(yīng)進(jìn)行的更加充分，且能使產(chǎn)物及時(shí)導(dǎo)出，填料裝置為環(huán)形結(jié)構(gòu)，液體進(jìn)口管和催化劑進(jìn)口管安裝在填料裝置內(nèi)側(cè)，液體進(jìn)口管和催化劑進(jìn)口管均為噴淋管。
[0014]上述填料裝置為環(huán)形結(jié)構(gòu)，即中間為空心柱體，液體進(jìn)口管和催化劑進(jìn)口管安裝在填料裝置內(nèi)側(cè)亦指插入空心柱體內(nèi)，這樣更便于物料的噴灑、提高烷基化油的得率并同時(shí)保證其質(zhì)量。
[0015]為了進(jìn)一步方便產(chǎn)物的導(dǎo)出，殼體底部為凹面結(jié)構(gòu)，液相出料口位于殼體底部的邊緣。
[0016]為了避免物料損失，同時(shí)提高產(chǎn)物的產(chǎn)率，氣相出口管內(nèi)設(shè)有捕沫器，氣相出口管與填料裝置同心設(shè)置；殼體內(nèi)側(cè)與填料裝置外側(cè)之間為間隙配合；填料裝置中所用填料為絲網(wǎng)填料。
[0017]上述氣相出口管與殼體可一體成型，也可為拼接而成，當(dāng)為拼接時(shí)，拼接處設(shè)有上端面密封。
[0018]為了方便使用，同時(shí)保證生產(chǎn)裝置的氣密性，轉(zhuǎn)動(dòng)裝置包括電機(jī)和設(shè)在電機(jī)上的轉(zhuǎn)軸，轉(zhuǎn)軸穿過(guò)殼體與填料裝置通過(guò)連接支架連接，轉(zhuǎn)軸與殼體的連接處設(shè)有密封。
[0019]利用上述的烷基化油的生產(chǎn)裝置生產(chǎn)烷基化油的方法，以濃硫酸為催化劑，在溫度為5?20°C的條件下，液態(tài)異丁烷和液態(tài)丁烯發(fā)生烷基化反應(yīng)；其中，液態(tài)異丁烷、液態(tài)丁烯的質(zhì)量和與濃硫酸酸質(zhì)量之比為1: (2?8)，液態(tài)異丁烷與液態(tài)丁烯的質(zhì)量比為(5?20):1 ；
[0020]制備時(shí)，將轉(zhuǎn)動(dòng)裝置開(kāi)啟，填料裝置在轉(zhuǎn)動(dòng)裝置的帶動(dòng)下轉(zhuǎn)動(dòng)，液態(tài)異丁烷和液態(tài)丁烯均從液體進(jìn)口管加入，濃硫酸從催化劑進(jìn)口管加入，未反應(yīng)的氣相物質(zhì)從氣相出口管排出，生成的物料從液相出料口流出。
[0021]采用上述方法可實(shí)現(xiàn)烷基化油的連續(xù)生產(chǎn)，反應(yīng)易控制，同時(shí)保證了產(chǎn)物的收率和純度，大幅度減少了副反應(yīng)的發(fā)生。
[0022]為了使反應(yīng)能能更加充分，制備時(shí)，從氣相進(jìn)口管中補(bǔ)充氣態(tài)異丁烷，其中，補(bǔ)充的氣態(tài)異丁烷與濃硫酸的質(zhì)量比為1: (5?20)。
[0023] 申請(qǐng)人:經(jīng)研究發(fā)現(xiàn):氣態(tài)異丁烷進(jìn)入后，在旋轉(zhuǎn)中的填料床層的離心力作用下，沿著反應(yīng)器殼體與床層之間的環(huán)形縫隙進(jìn)入底部低壓區(qū)，低壓區(qū)是由于填料床層在高速旋轉(zhuǎn)中在填料床層中心區(qū)域形成，氣態(tài)異丁烷進(jìn)入在圓柱形低壓區(qū)后上升與濃硫酸和液相異丁烷/ 丁烯接觸后發(fā)生反應(yīng)，提高了反應(yīng)區(qū)域的異丁烷/ 丁烯比，未完全反應(yīng)的氣相沿同心布置的氣相出口管采出。
[0024]為了更加準(zhǔn)確地控制反應(yīng)溫度，提高反應(yīng)效率，反應(yīng)時(shí)，通過(guò)冷卻水進(jìn)口管將殼體的雙層中空結(jié)構(gòu)中通入冷卻水，冷卻水從冷卻水出口管中流出；轉(zhuǎn)動(dòng)裝置轉(zhuǎn)速為80?1800r/min。
[0025]本實(shí)用新型烷基化油生產(chǎn)裝置可實(shí)現(xiàn)烷基化油的連續(xù)生產(chǎn)，反應(yīng)物料混合的更加均勻，且避免了反應(yīng)過(guò)程中烷烴和烯烴的分層；反應(yīng)瞬時(shí)完成，大幅度縮短了反應(yīng)物料的停留時(shí)間，避免了因反應(yīng)物停留時(shí)間過(guò)長(zhǎng)而引發(fā)的副反應(yīng)；且反應(yīng)溫度易控制，進(jìn)一步減免了副反應(yīng)的發(fā)生；提聞了廣品燒基化油的收率和羊燒值。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0026]圖1為本實(shí)用新型烷基化油的生產(chǎn)裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
[0027]圖中，I為催化劑進(jìn)口管，2為液體進(jìn)口管，3為氣相出口管，4為上端面密封，5為殼體空腔，6為填料裝置，7為氣相進(jìn)口管，8為冷卻水進(jìn)口管，9為轉(zhuǎn)軸，10為密封，11為電機(jī)，12為液相出料口，13為冷卻水出口管，14為捕沫器。
【具體實(shí)施方式】
[0028]為了更好地理解本實(shí)用新型，下面結(jié)合實(shí)施例進(jìn)一步闡明本實(shí)用新型的相關(guān)內(nèi)容，但本實(shí)用新型的內(nèi)容不僅僅局限于下面的實(shí)施例。
[0029]實(shí)施例1
[0030]如圖1所示的烷基化油的生產(chǎn)裝置，包括填料裝置、轉(zhuǎn)動(dòng)裝置和殼體，轉(zhuǎn)動(dòng)裝置與填料裝置連接；殼體設(shè)在填料裝置的外圍，殼體的頂部設(shè)有液體進(jìn)口管、催化劑進(jìn)口管和氣相出口管，殼體的側(cè)壁設(shè)有氣相進(jìn)口管，殼體的底部設(shè)有液相出料口，殼體底部為凹面結(jié)構(gòu)，液相出料口位于殼體底部的邊緣。
[0031]殼體為雙層中空結(jié)構(gòu)，包括內(nèi)層殼體和外層殼體(即內(nèi)層殼體和外層殼體之間形成殼體空腔)，外層殼體側(cè)壁的底部設(shè)有冷卻水進(jìn)口管，外層殼體側(cè)壁的頂部設(shè)有冷卻水出口管。填料裝置為環(huán)形結(jié)構(gòu)，液體進(jìn)口管和催化劑進(jìn)口管安裝在填料裝置的內(nèi)側(cè)，液體進(jìn)口管和催化劑進(jìn)口管均為噴淋管。氣相出口管內(nèi)設(shè)有捕沫器，氣相出口管與填料裝置同心設(shè)置；殼體內(nèi)側(cè)與填料裝置外側(cè)之間為間隙配合；填料裝置中所用填料為絲網(wǎng)填料。
[0032]轉(zhuǎn)動(dòng)裝置包括電機(jī)和設(shè)在電機(jī)上的轉(zhuǎn)軸，轉(zhuǎn)軸穿過(guò)殼體與填料裝置通過(guò)連接支架連接，轉(zhuǎn)軸與殼體的連接處設(shè)有密封。
[0033]采用上述裝置來(lái)生產(chǎn)烷基化油，以烷基化油產(chǎn)量為0.6t/h為例，對(duì)該工藝進(jìn)行說(shuō)明:
[0034]上述殼體內(nèi)徑為1.75m ;殼體內(nèi)均勻布置環(huán)形絲網(wǎng)填料，其中，填料床層寬度為Im,內(nèi)徑0.5m，外徑1.5m ;初始進(jìn)料酸烴比為4:1，液體烷烯比為9:1，補(bǔ)充氣相異丁烷與酸比為1:10,濃硫酸質(zhì)量流量為40Kg/min,液體異丁燒流量為9Kg/min,液體丁烯流量為IKg/min，補(bǔ)充氣相異丁烷質(zhì)量流量為4Kg/min。反應(yīng)溫度10°C左右，轉(zhuǎn)速為1000r/min。
[0035]液相異丁烷/ 丁烯與98%的濃硫酸分別從液體進(jìn)口管、催化劑進(jìn)口管進(jìn)入，兩進(jìn)口管均采用開(kāi)縫噴淋管結(jié)構(gòu)類(lèi)型，在兩支噴淋管相鄰一側(cè)分別利用線切割打開(kāi)一個(gè)狹長(zhǎng)噴口，將濃硫酸和液相異丁烷/ 丁烯均勻的噴在高速旋轉(zhuǎn)的填料床中，在離心力作用下自內(nèi)向外通過(guò)填料，使液體高度分散，傳質(zhì)過(guò)程得到明顯強(qiáng)化，使得液相烴類(lèi)和濃硫酸達(dá)到常規(guī)反應(yīng)器無(wú)法達(dá)到的混合程度；與此同時(shí)，氣相異丁烷進(jìn)入后，在旋轉(zhuǎn)的填料床層的離心力作用下，沿著反應(yīng)器殼體與床層之間的環(huán)形縫隙進(jìn)入底部低壓區(qū)，低壓區(qū)是由于填料床層在高速旋轉(zhuǎn)中在填料床層中心區(qū)域形成，氣相異丁烷進(jìn)入在圓柱形低壓區(qū)后上升與濃硫酸和液相異丁烷/ 丁烯接觸后發(fā)生反應(yīng)，提高了反應(yīng)區(qū)域的異丁烷/ 丁烯比，在高速旋轉(zhuǎn)的填料床層的帶動(dòng)下，使氣液膜變薄，傳質(zhì)阻力減小，增強(qiáng)了濃硫酸、異丁烷和丁烯的傳質(zhì)速率。在高速旋轉(zhuǎn)的填料床層中，異丁烷和丁烯在濃硫酸催化下，發(fā)生烷基化反應(yīng)，生成的以三甲基戊烷為主的烷基化油，烷基化油和硫酸通過(guò)反應(yīng)器底部的液相出口管采出，未反應(yīng)完全的氣相物質(zhì)通過(guò)反應(yīng)器頂部的氣相出口管采出后循環(huán)使用；反應(yīng)過(guò)程產(chǎn)生的熱量由殼體雙層中空結(jié)構(gòu)內(nèi)的冷卻水及時(shí)帶出。
[0036]上述工藝，烷基化油收率為98%，辛烷值RON為98，與傳統(tǒng)工藝相比，收率提高5%，辛烷值提高2R0N。
[0037]實(shí)施例2
[0038]采用上述裝置來(lái)生產(chǎn)烷基化油，以烷基化油產(chǎn)量為lt/h為例，對(duì)該工藝進(jìn)行說(shuō)明:
[0039]上述殼體內(nèi)徑為2m ;殼體內(nèi)均勻布置環(huán)形絲網(wǎng)填料，其中，填料床層寬度為1.5m,內(nèi)徑0.75m，外徑1.75m ;初始進(jìn)料酸烴比為3:1，液態(tài)烷烯比為10:1，補(bǔ)充氣相異丁烷與酸比為1:8，濃硫酸質(zhì)量流量為51Kg/min，液態(tài)異丁烷和液態(tài)丁烯流量之和為17Kg/min，補(bǔ)充氣相異丁烷流量為6.38Kg/min。反應(yīng)溫度15°C左右，轉(zhuǎn)速為1200r/min。
[0040]上述工藝，烷基化油收率為97%，辛烷值RON為97.5，與傳統(tǒng)工藝相比，收率提高4%，辛烷值提高1.5R0N。
[0041]實(shí)施例3
[0042]采用上述裝置來(lái)生產(chǎn)烷基化油，以烷基化油產(chǎn)量為2t/h為例，對(duì)該工藝進(jìn)行說(shuō)明:
[0043]上述殼體內(nèi)徑為2m ;殼體內(nèi)均勻布置環(huán)形絲網(wǎng)填料，其中，填料床層寬度為
1.75m,內(nèi)徑0.5m，外徑1.75m ;初始進(jìn)料酸烴比為2:1，液態(tài)烷烯比為10:1，補(bǔ)充氣相異丁烷與酸比為1:10，濃硫酸質(zhì)量流量為60Kg/min，液態(tài)異丁烷和液態(tài)丁烯流量之和為30Kg/min，補(bǔ)充氣相異丁烷流量為6Kg/min。反應(yīng)溫度20°C左右，轉(zhuǎn)速為1500r/min。
[0044]上述工藝，烷基化油收率為96%，辛烷值RON為97.5，與傳統(tǒng)工藝相比，收率提高3%，辛烷值提高1.5R0N。
【權(quán)利要求】
1.一種烷基化油的生產(chǎn)裝置，其特征在于:包括填料裝置、轉(zhuǎn)動(dòng)裝置和殼體，轉(zhuǎn)動(dòng)裝置與填料裝置連接；殼體設(shè)在填料裝置的外圍，殼體的頂部設(shè)有液體進(jìn)口管、催化劑進(jìn)口管和氣相出口管，殼體的底部設(shè)有液相出料口。
2.如權(quán)利要求1所述的烷基化油的生產(chǎn)裝置，其特征在于:殼體的側(cè)壁設(shè)有氣相進(jìn)口管。
3.如權(quán)利要求1或2所述的烷基化油的生產(chǎn)裝置，其特征在于:殼體為雙層中空結(jié)構(gòu)，包括內(nèi)層殼體和外層殼體，外層殼體側(cè)壁的底部設(shè)有冷卻水進(jìn)口管，外層殼體側(cè)壁的頂部設(shè)有冷卻水出口管。
4.如權(quán)利要求1或2所述的烷基化油的生產(chǎn)裝置，其特征在于:填料裝置為環(huán)形結(jié)構(gòu)，液體進(jìn)口管和催化劑進(jìn)口管安裝在填料裝置內(nèi)側(cè)，液體進(jìn)口管和催化劑進(jìn)口管均為噴淋管。
5.如權(quán)利要求4所述的烷基化油的生產(chǎn)裝置，其特征在于:氣相出口管內(nèi)設(shè)有捕沫器，氣相出口管與填料裝置同心設(shè)置；殼體內(nèi)周側(cè)與填料外周側(cè)之間為間隙配合；填料裝置中所用填料為絲網(wǎng)填料。
6.如權(quán)利要求1或2所述的烷基化油的生產(chǎn)裝置，其特征在于:殼體底部為凹面結(jié)構(gòu)，液相出料口位于殼體底部的邊緣。
7.如權(quán)利要求1或2所述的烷基化油的生產(chǎn)裝置，其特征在于:轉(zhuǎn)動(dòng)裝置包括電機(jī)和設(shè)在電機(jī)上的轉(zhuǎn)軸，轉(zhuǎn)軸穿過(guò)殼體與填料裝置通過(guò)連接支架連接，轉(zhuǎn)軸與殼體的連接處設(shè)有密封。
【文檔編號(hào)】C07C9/21GK203803476SQ201420131345
【公開(kāi)日】2014年9月3日 申請(qǐng)日期:2014年3月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月21日
【發(fā)明者】岳昌海, 黃益平, 陸曉詠, 徐義明 申請(qǐng)人:中建安裝工程有限公司