[發明專利]一種液體酸烷基化反應器及其應用方法

有效

• 申請號: 201410342373.7
• 申請日: 2014-07-17
• 公開（公告）號: CN105251433B
• 公開（公告）日: 2017-03-29
• 發明（設計）人: 董明會;溫朗友;宗保寧;慕旭宏;楊克勇;俞芳;喻惠利;郜亮
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司石油化工科學研究院
• 主分類號: B01J19/26
• 分類號: B01J19/26
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種石油化工領域的反應器，更具體地說，涉及一種異構烷烴和烯烴在液體酸催化下進行烷基化反應的反應器。

背景技術

異構烷烴與烯烴的烷基化反應，主要是指異丁烷與丁烯的烷基化反應，其反應的實質是在酸性催化劑的存在下，把烷烴分子加到烯烴分子上的有機加成反應。烷基化反應是石化工業中一個重要的工藝過程。異丁烷與丁烯在強酸催化劑作用下反應生成的異構C₈烷烴，稱為烷基化汽油。烷基化汽油具有高辛烷值(RON94～96)和低Reid蒸汽壓，硫含量、烯烴含量極低，無苯和芳烴，是優良的汽油調和組分。采用新配方汽油作為汽油發動機的燃料，將會大大緩和由于汽油尾氣排放造成的城市空氣污染。就此意義而言，烷基化汽油是一種環境友好的石油化工產品。

目前工業上烷基化反應所采用的催化劑主要為濃硫酸或氫氟酸等液體強酸。典型的烷基化反應工藝仍采用臥式攪拌釜反應器，而異丁烷和丁烯烷基化反應是典型的雙液相反應，相間傳質速率決定了宏觀反應速率。此類反應體系中，在兩相充分分散混合的情況下，烯烴能夠很快實現完全轉化，如果反應時間過長，開始形成的具有高辛烷值的三甲基戊烷(TMP)就會和強酸性的催化劑繼續接觸，會引起TMP向低辛烷值的二甲基己烷(DMH)的異構化。因此，采用常規攪拌反應釜難以實現在獲得高轉化率的同時獲得高辛烷值的產品。

異構烷烴與烯烴的烷基化反應屬于不互溶液-液兩相反應，不互溶液-液兩相的混合效果對液-液反應的轉化率和選擇性具有重要影響。目前已有的液-液兩相混合反應器主要有攪拌釜、靜態混合器、撞擊流混合器以及噴射式混合器等。

CN200520078557.3公開了一種硫酸法烷基化工藝中的臥式反應器，主體是一個臥式壓力容器，有一個內循環套筒、一個列管式取熱管束、一個封頭處的螺旋攪拌槳。反應進料和循環酸進入攪拌槳的吸入側，在攪拌槳的驅動下，反應物料迅速擴散并與酸形成乳化液，乳化液在反應器內不停地高速循環并發生反應。在反應器的排出側，一部分乳化液排出到酸沉降罐，進行酸的分離。酸由于比重較大而沉入沉降罐底部，然后返回到攪拌槳的吸入側。反應物混合過程在整個臥式反應器中完成，混合的空間尺寸為整個反應器，時間適度在20～30分鐘，屬于宏觀混合的范疇。這種反應器內的返混較大，不利于提高反應的選擇性。US6194625B1公開了一種分段進料的烷基化反應器，反應區被分隔成幾個串聯的區段，將新鮮原料分割成幾股分別引入每個反應區段，而循環使用的酸烴乳液則是串流式的，每個反應區段內采用機械攪拌的方式進行混合。這種結構雖然克服了返混較大的問題，但結構過于復雜。另外，這兩種反應器都采用了固定電機驅動攪拌槳，很容易因密封不嚴而反生泄漏。

CN100348559C公開了一種在超重力旋轉裝置中完成離子液體催化異構烷烴與烯烴的液-液相烷基化反應工藝方法。該發明提供的旋轉床反應器裝置包括：反應器殼體，殼體上有加料口及出料口，反應器殼體內裝有由轉子、填料層組成的旋轉填充床，其中有進料管、料液噴頭，旋轉填充床位于殼體上部，殼體下部為儲液罐，在反應器中心裝有攪拌裝置，可對儲液罐的反應物料進行攪拌，儲液罐與料液循環泵連接構成旋轉床循環反應器，循環泵的吸入管入口處連有混合器，在混合器上開有烷烯料液吸入口和離子液體進口，反應后的部分料液和離子液體在混合器混合，循環泵的出料口連接旋轉填充床的進料管，循環泵把混合后的料液送至旋轉填充床進行循環反應，在儲液罐上裝有液位控制計，控制料液的停留時間。這種結構的反應器能夠強化反應物與酸烴乳液間的混合，但結構仍過于復雜，不容易擴大生產規模。

US3281213提出了一種立式烷基化反應器，其主體是一根提升管，提升管與一個臥式罐相連接，臥式罐內裝有酸烴乳液，參與反應的異構烷烴和烯烴通過提升管底部的噴嘴噴入，噴射造成的引力帶動著臥式罐中的酸烴乳液一起進入提升管，反應即在這根提升管反應器中進行。提升管頂端連接有一個分離罐，用于反應產物的分離。分離后的酸烴乳液循環進入提升管底部的臥式罐。這種結構沒有采用機械傳動構件，解決了內置攪拌槳帶來的一系列問題。但是，提升管中酸烴乳液與其他反應物的混合并不能令人滿意，另外，整個反應器系統采用了一個提升管、兩個臥式罐和一根下降管，設備龐大、結構也不夠緊湊。

發明內容

本發明要解決的技術問題之一是提供一種液體酸烷基化反應器用于異構烷烴與烯烴的烷基化反應。

本發明要解決的技術問題之二是提供一種液體酸烷基化反應器的應用方法。