[發明專利]一種外循環式烷基化反應器及烷基化反應方法

有效

• 申請號: 201610171433.2
• 申請日: 2016-03-24
• 公開（公告）號: CN105664826B
• 公開（公告）日: 2018-11-16
• 發明（設計）人: 沈春銀;戴干策;潘敏
• 申請（專利權）人: 華東理工大學
• 主分類號: B01J19/18
• 分類號: B01J19/18;B01J19/20;F28D7/16;C10G50/00
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 陳靜

本發明涉及一種外循環式烷基化反應器及烷基化反應方法。公開了一種外循環式烷基化反應器，包括乳化器和換熱器；所述的乳化器包括：乳化器殼體，攪拌驅動電機，攪拌軸，軸流式槳葉，徑流式槳葉，擋板，組分分布器，進料管和出料口；所述的換熱器包括：換熱器殼體，換熱列管，換熱介質進口，換熱介質出口，物料入口，物料出口和產物出口；乳化器與換熱器通過第一連接管和第二連接管連接。所述的乳化器可以在高密度粘性介質中實現低密度低粘物質的適宜分散乳化和適當控溫，換熱器強化了反應控溫并與乳化器中的軸流式槳葉協同驅動物料循環，保證了烷基化反應中的分散乳化傳質、反應移熱和流體循環流動三種功能的穩定性和可調控性。

技術領域

本發明屬于化工設備領域，更具體地，本發明涉及一種外循環式烷基化反應器及烷基化反應方法。

背景技術

烷基化反應是指有機化合物分子中連在碳、氧和氮上的氫原子被烷基所取代的反應。一種典型的烷基化反應是丁烷與丁烯在濃硫酸的催化作用下生成異辛烷的烷基化反應。該硫酸烷基化反應中，丁烯溶于濃硫酸中作為反應體系的連續相，而不容易濃硫酸的丁烷則為分散相，丁烷與丁烯的烷基化反應發生在兩相界面上。為了提高反應效率，需要強化其傳質面積，而將烷烴有效分散在濃硫酸連續相中是強化其傳質的重要途徑之一。但因產物異辛烷及其相應的異構化產物在濃硫酸中的溶解度均較低，且為提高烯烴的轉化率采用了高的烷烯比而有大量未反應的烷烴，因此烷烴和產物都需要盡快與催化劑濃硫酸分離，以提高生產效率。這就要求烷烴在濃硫酸中分散乳化無需均質化，而是適宜可控的。同時，濃硫酸催化丁烷與丁烯的烷基化反應是強放熱反應，體系需要控制低溫條件，而低溫下的濃硫酸的粘度又較高，因此這一乳化是包含了傳熱要求的粘性介質中的分散過程。

專利CN204107349U公開了一種新型硅油乳化反應器，在反應器內安裝了錨槳、盤管和高剪切乳化機，通過加熱降低硅油粘度、在高速乳化機內添加更多的槳葉并提高轉速等措施來提高產品乳化均勻性。專利CN204685014U公開了一種高剪切乳化裝置，通過裝置夾套加熱后內部多層鋸齒形圓盤高速剪切作用來強化乳化品質。專利201410184576.8公開了一種乳化攪拌裝置，通過多軸框式與葉式攪拌的配合促進上下流動混合以改善效果。專利CN201603524U公開了一種乳化裝置，采用設有通孔的攪拌葉對物料進行循環乳化來改善乳化效果。專利204447838U公開了一種硅油乳化裝置，采用電磁激勵驅動圓盤上的旋轉葉片實現了力度溫和的均勻攪拌。專利202446992U提供了一種硅油乳化攪拌裝置，以同軸固定的圓盤間的攪拌柱實現了混合力較小的乳化過程。專利102961987A提供了一種具有預混合的連續化高粘硅油乳化工藝及其設備，采用了包含預混合螺桿泵、靜態混合器、乳化攪拌釜等設備來獲得高粘硅油乳化產品，其乳化攪拌釜中使用的是不同葉片數量的斜葉槳。專利CN204247083U提供了一種乳化裝置，在乳化罐內的乳化機轉軸上安裝有兩個反推輪，可以有效提高乳化能力，使乳化更徹底和更細膩。專利CN204582987U提供了一種乳化機，在攪拌軸上設有多個上下層疊的攪拌葉輪與定子配合，同時通過側部超聲波發生器和底部超聲波發生器使得介質在機械乳化的基礎上可進行超聲波乳化，乳化后的介質直徑更小，乳化效果更佳。上述專利中，目標產物為長時間穩定的乳液產品，沒有產物分相分離要求，且不含化學反應，不適合作為存在化學反應、應用催化劑的反應體系、例如硫酸催化的烷基化反應體系的分散乳化。

專利CN104667856A、CN104549086A、CN104549115A、CN104549108A、CN104549116A、CN104549111A、CN104549110A、CN104549109A、CN104549087A、CN104549114A等在反應器內設置噴射混合構件及在反應器內安裝旋轉床或內外旋轉床，以實現催化劑與反應物的分散混合。這類反應器中實現反應體系分散乳化的組件過多、安裝復雜，不便于裝備的高效制造。

專利CN200520078557.3公開了一種臥式烷基化反應器，采用螺旋槳將分散、混合與換熱整合在同一設備中同步實施，但對不互溶的液-液反應體系的剪切分散、混合及流動換熱能力考慮不充分。