[發(fā)明專利]一種強(qiáng)化輸送的外循環(huán)式烷基化反應(yīng)器及烷基化反應(yīng)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610173051.3
• 申請(qǐng)日: 2016-03-24
• 公開（公告）號(hào): CN105642217B
• 公開（公告）日: 2019-02-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 沈春銀;戴干策;潘敏
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華東理工大學(xué)
• 主分類號(hào): B01J19/18
• 分類號(hào): B01J19/18;B01J19/20;F28D7/16;C10G50/00
• 代理公司: 上海專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 31100
• 代理人: 陳靜

本發(fā)明涉及一種強(qiáng)化輸送的外循環(huán)式烷基化反應(yīng)器及烷基化反應(yīng)方法。所述反應(yīng)器包括乳化器和換熱器；所述乳化器包括：乳化器殼體；攪拌驅(qū)動(dòng)電機(jī)；攪拌軸，其由攪拌驅(qū)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)；第一軸流式槳葉，其位于攪拌軸上；第二軸流式槳葉，其位于攪拌軸上；徑流式槳葉，其位于攪拌軸上第一軸流式槳葉和第二軸流式槳葉之間；擋板；組分分布器；進(jìn)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(zhì)進(jìn)口；換熱介質(zhì)出口；物料入口；物料出口和產(chǎn)物出口。所述反應(yīng)器還包括乳化器與換熱器之間的第一連接管和第二連接管。本發(fā)明的裝置可保證烷基化反應(yīng)中的分散乳化傳質(zhì)、反應(yīng)移熱和流體循環(huán)流動(dòng)三種功能的穩(wěn)定性和可調(diào)控性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于化工設(shè)備領(lǐng)域，更具體地，本發(fā)明涉及一種強(qiáng)化輸送的外循環(huán)式烷基化反應(yīng)器及烷基化反應(yīng)方法。

背景技術(shù)

烷基化反應(yīng)是指有機(jī)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(yīng)。一種典型的烷基化反應(yīng)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(yīng)。該硫酸烷基化反應(yīng)中，丁烯溶于濃硫酸中作為反應(yīng)體系的連續(xù)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(yīng)發(fā)生在兩相界面上。為了提高反應(yīng)效率，需要強(qiáng)化其傳質(zhì)面積，而將烷烴有效分散在濃硫酸連續(xù)相中是強(qiáng)化其傳質(zhì)的重要途徑之一。但因產(chǎn)物異辛烷及其相應(yīng)的異構(gòu)化產(chǎn)物在濃硫酸中的溶解度均較低，且為提高烯烴的轉(zhuǎn)化率采用了高的烷烯比而有大量未反應(yīng)的烷烴，因此烷烴和產(chǎn)物都需要盡快與催化劑濃硫酸分離，以提高生產(chǎn)效率。這就要求烷烴在濃硫酸中分散乳化無(wú)需均質(zhì)化，而是適宜可控的。同時(shí)，濃硫酸催化丁烷與丁烯的烷基化反應(yīng)是強(qiáng)放熱反應(yīng)，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(zhì)中的分散過(guò)程。

專利CN204107349U公開了一種新型硅油乳化反應(yīng)器，在反應(yīng)器內(nèi)安裝了錨槳、盤管和高剪切乳化機(jī)，通過(guò)加熱降低硅油粘度、在高速乳化機(jī)內(nèi)添加更多的槳葉并提高轉(zhuǎn)速等措施來(lái)提高產(chǎn)品乳化均勻性。專利CN204685014U公開了一種高剪切乳化裝置，通過(guò)裝置夾套加熱后內(nèi)部多層鋸齒形圓盤高速剪切作用來(lái)強(qiáng)化乳化品質(zhì)。專利201410184576.8公開了一種乳化攪拌裝置，通過(guò)多軸框式與葉式攪拌的配合促進(jìn)上下流動(dòng)混合以改善效果。專利CN201603524U公開了一種乳化裝置，采用設(shè)有通孔的攪拌葉對(duì)物料進(jìn)行循環(huán)乳化來(lái)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(lì)驅(qū)動(dòng)圓盤上的旋轉(zhuǎn)葉片實(shí)現(xiàn)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(shí)現(xiàn)了混合力較小的乳化過(guò)程。專利102961987A提供了一種具有預(yù)混合的連續(xù)化高粘硅油乳化工藝及其設(shè)備，采用了包含預(yù)混合螺桿泵、靜態(tài)混合器、乳化攪拌釜等設(shè)備來(lái)獲得高粘硅油乳化產(chǎn)品，其乳化攪拌釜中使用的是不同葉片數(shù)量的斜葉槳。專利CN204247083U提供了一種乳化裝置，在乳化罐內(nèi)的乳化機(jī)轉(zhuǎn)軸上安裝有兩個(gè)反推輪，可以有效提高乳化能力，使乳化更徹底和更細(xì)膩。專利CN204582987U提供了一種乳化機(jī)，在攪拌軸上設(shè)有多個(gè)上下層疊的攪拌葉輪與定子配合，同時(shí)通過(guò)側(cè)部超聲波發(fā)生器和底部超聲波發(fā)生器使得介質(zhì)在機(jī)械乳化的基礎(chǔ)上可進(jìn)行超聲波乳化，乳化后的介質(zhì)直徑更小，乳化效果更佳。上述專利中，目標(biāo)產(chǎn)物為長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定的乳液產(chǎn)品，沒有產(chǎn)物分相分離要求，且不含化學(xué)反應(yīng)，不適合作為存在化學(xué)反應(yīng)、應(yīng)用催化劑的反應(yīng)體系、例如硫酸催化的烷基化反應(yīng)體系的分散乳化。

專利CN104667856A、CN104549086A、CN104549115A、CN104549108A、CN104549116A、CN104549111A、CN104549110A、CN104549109A、CN104549087A、CN104549114A等在反應(yīng)器內(nèi)設(shè)置噴射混合構(gòu)件及在反應(yīng)器內(nèi)安裝旋轉(zhuǎn)床或內(nèi)外旋轉(zhuǎn)床，以實(shí)現(xiàn)催化劑與反應(yīng)物的分散混合。這類反應(yīng)器中實(shí)現(xiàn)反應(yīng)體系分散乳化的組件過(guò)多、安裝復(fù)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(yīng)器，采用螺旋槳將分散、混合與換熱整合在同一設(shè)備中同步實(shí)施，但對(duì)不互溶的液-液反應(yīng)體系的剪切分散、混合及流動(dòng)換熱能力考慮不充分。