[發明專利]一種用于硫酸烷基化法制備烷基化汽油的反應裝置和方法

有效

• 申請號: 201910572480.1
• 申請日: 2019-06-28
• 公開（公告）號: CN110339796B
• 公開（公告）日: 2021-04-02
• 發明（設計）人: 劉有智;張巧玲;張超;梁麗娜
• 申請（專利權）人: 中北大學
• 主分類號: B01J19/18
• 分類號: B01J19/18;B01J19/02;B01J19/00;C10G50/00
• 代理公司: 太原市科瑞達專利代理有限公司 14101
• 代理人: 申艷玲

1.一種用于硫酸烷基化法制備烷基化汽油的反應方法，其特征在于：包括以下步驟：

（1）撞擊混合反應：

異丁烷和C4烯烴的混合烴和濃硫酸兩股物料分別從反應器頂部的進料管進入，經進料管底部的噴嘴噴出，同軸相向撞擊，形成垂直于射流方向的撞擊扇面，兩股物料完成了初步的混合和反應；

（2）旋轉混合反應：

撞擊扇面外緣的液體進入上層旋轉填料的內緣，在強大的離心力作用下，物料沿填料空隙向外緣流動，在此期間物料被多次切割和分散，在填料內完成了進一步混合和反應，從填料外緣甩出的物料與冷卻蛇管和夾套碰撞接觸，將反應產生的熱量移出；從冷卻蛇管和夾套流下的物料由導流板引入下層填料內緣，在下層旋轉填料中完成了烯烴的完全轉化，從下層填料甩出的物料同樣被蛇管和夾套冷卻，之后進入導流筒中；

（3）重整反應：

導流筒中的物料在攪拌槳的作用下繼續進行重整反應，進一步提升C8組分的比例；

完成重整反應后的物料由溢流管經出液口流出反應器，至此完成烷基化反應過程；

用于實施上述方法的硫酸烷基化法制備烷基化汽油的反應裝置，包括：進液管、撞擊噴嘴、殼體、上層填料、下層填料、冷卻蛇管、冷卻夾套、冷卻介質進口、冷卻介質出口、導流筒、攪拌槳、出液口；

導流板為圓錐形，用于將上層填料甩出的液體導入到下層填料內緣，導流板上端與殼體內壁相連，下端與下層填料內緣處轉軸相連；

進液管位于殼體上部，撞擊噴嘴位于上層填料內緣；上層填料位于殼體中上部，下層填料位于殼體中部，兩層填料通過旋轉軸與磁驅動裝置連接，在旋轉填料層外緣與殼體之間設有冷卻蛇管；在殼體外側設有冷卻夾套，冷卻夾套位于殼體直筒部位外側；冷卻蛇管和冷卻夾套均設置有冷卻介質進口和出口；下層填料下部設置導流筒，導流筒用于收集下層填料甩出的液體，并進行進一步反應，導流筒與殼體底部相連，導流筒中部磁力轉軸上設置兩層攪拌槳，兩層攪拌槳與磁驅動裝置連接，導流筒上部與出液口相連。

2.根據權利要求1所述的用于硫酸烷基化法制備烷基化汽油的反應方法，其特征在于：磁驅動裝置包括磁力轉軸及其底部的變頻電機；上、下層填料與磁力轉軸相連，磁力轉軸在變頻電機驅動下轉動；兩層攪拌槳固定在磁力轉軸上，靠磁力轉軸帶動旋轉。

3.根據權利要求1所述的用于硫酸烷基化法制備烷基化汽油的反應方法，其特征在于：所述導流筒為圓筒結構，上、下部均為喇叭口，上端連接殼體內壁，下端連接殼體底部的內壁。

4.根據權利要求3所述的用于硫酸烷基化法制備烷基化汽油的反應方法，其特征在于：所述導流筒主體的內徑與填料層的直徑相等。

5.根據權利要求1所述的用于硫酸烷基化法制備烷基化汽油的反應方法，其特征在于：冷卻蛇管上端連接蛇管冷卻介質出口，下端連接蛇管冷卻介質入口；冷卻蛇管的高度與上層填料上端到下層填料下端的距離相同。

6.根據權利要求1所述的用于硫酸烷基化法制備烷基化汽油的反應方法，其特征在于：冷卻夾套與殼體直筒部位高度一致。

7.根據權利要求1所述的用于硫酸烷基化法制備烷基化汽油的反應方法，其特征在于：步驟（1）中，進液管下端與撞擊噴嘴相連，兩股進料從噴嘴噴出，進行開放式撞擊，所形成的撞擊扇面的外緣進入上層填料內緣；步驟（2）中，導流板將上層填料流出的液體導入下層填料內緣，導流筒位于下層填料下部，用于收集從下層填料甩出的液體；從兩層旋轉填料甩出的液體與冷卻蛇管和夾套接觸進行冷卻，冷卻后的液體進入導流筒。

8.根據權利要求1所述的用于硫酸烷基化法制備烷基化汽油的反應方法，其特征在于：以異丁烷和C4烯烴為原料，以濃硫酸為催化劑，進行烷基化反應制備烷基化汽油；在烷基化反應中，異丁烷和C4烯烴的摩爾比為1:1~20:1；催化劑濃硫酸的質量濃度為92%~99%；濃硫酸與異丁烷和C4烯烴的混合烴的體積比為0.5:1~1：1；烷基化反應溫度為-10~20 ^oC；反應器轉軸轉速為100~2000 rpm。

9.根據權利要求8所述的用于硫酸烷基化法制備烷基化汽油的反應方法，其特征在于：在烷基化反應中，異丁烷和C4烯烴的摩爾比為4:1~10:1；催化劑濃硫酸的質量濃度為95%~99%；濃硫酸與異丁烷和C4烯烴的混合烴的體積比為0.6:1~0.8：1；烷基化反應溫度為-4~8^oC；反應器轉軸轉速為500~1500 rpm。