[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

本發明公開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。該裝置包括進液管、撞擊噴嘴、殼體、上、下層填料、冷卻蛇管、冷卻夾套、導流筒、攪拌槳；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；進液管位于殼體上部，撞擊噴嘴位于上層填料內緣；上、下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，下層填料下部設置導流筒，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。本發明實現了混合烴和濃硫酸在低溫條件下高效快速均勻混合，提升了烷基化反應效率，降低酸耗，提高了產品辛烷值。

技術領域

本發明涉及一種烷基化裝置及方法，具體地說是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，屬于烷基化油的制備技術領域。

背景技術

異丁烷和丁烯在酸性催化劑作用下經烷基化反應制得的烷基化油是優質汽油調和組分之一，具有辛烷值高、敏感性低、 蒸汽壓（RVP）低、 不含烯烴、芳烴和硫、燃燒熱值高、燃燒完全、不污染環境等優點。隨著我國油品標準的提高，烷基化油需求將會大幅提升。

目前烷基化油的工業生產以濃硫酸催化法為主，采用Stratco 反應器，該反應器是一個臥式偏心反應器，內部有一個套筒、U 形管束以及攪拌葉輪。濃硫酸和C4原料進入反應器后經葉輪攪拌，沿套筒和殼體的環隙流動，在管束端折流后沿管束重新流向攪拌葉輪，在反應器內形成一個高速循環的物流。由于C4和濃硫酸兩相的密度粘度差異較大，并且相溶性極差，因而該反應器采用葉輪機械攪拌以及高速循環來提升兩相的混合程度。但是由于混合效率不理想，使得工業生產反應時間較長(25~30 min)，生產效率較低；同時由于均勻混合效果差，無法有效排除局部的反應熱點，加劇了C4烯烴的聚合，產物辛烷值降低，烷基化反應是一種快速放熱反應，相間的混合和傳質是總反應速率的控制步驟，因而實現C4和濃硫酸的高效快速混合是提升烷基化反應效率的關鍵。

中國專利CN1907924A公開了一種離子液體催化烷基化反應工藝及反應器裝置，C4和離子液體首先進入旋轉填料床進行預混和反應，后進入下部設置有攪拌槳的儲液罐進行進一步反應。該反應器采用循環物料來進行換熱，不適于放熱較大的硫酸法烷基化反應，并且反應物料的循環操作方式也會增加副產物的生成。中國專利CN104549108A 公開了一種烷基化反應器和烷基化反應工藝，該反應器采用噴射式混合器作為C4和濃硫酸的預混裝置，經預混后形成的酸烴乳液進入旋轉填料床中進行進一步反應，旋轉填料床在徑向設置旋轉和靜止兩層床層，反應體系采用循環冷卻氣用于移出烷基化反應放出的熱量。中國專利CN104549115A 和CN104549110A在CN104549108A公開的烷基化反應器基礎上將旋轉床中的外側固定床層替換為帶冷卻功能的翅片和靜動耦合組件。上述三種具有相似結構的烷基化反應器雖然具有較高的單程轉化率，但反應物料在反應器內的停留時間過短，烷基化反應重整階段反應不夠充分，使得產物中C8含量不高。中國專利CN104667859A和CN104549116A公開的烷基化反應器是在上述三個公開的反應器基礎上，將旋轉填料床由一級拓展為兩級和三級，每一級均添加了不同種類的旋轉組件，這極大增大了反應器的加工難度和成本，并且對于反應物在反應器內的停留時間提升不顯著，烷基化反應的重整反應不充分，產物中C8含量仍然有待進一步提高。中國專利CN106281432A公開了一種利用硫酸為催化劑制備烷基化油的系統裝置及生產方法，該系統主要由反應器單元100、催化劑和烴循環單元200、分離器單元300、異丁烷循環單元500和分餾器單元400組成，反應器采用了至少一臺超重力反應器，反應后混合物部分進入催化劑和烴類循環單元，未反應的C4和催化劑循環進入反應器單元繼續反應，這增加了反應體系內副反應的發生，降低了產品的品質。

發明內容

本發明旨在提供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，以實現混合烴和濃硫酸在低溫條件下高效快速均勻混合，以提升烷基化反應的效率，降低酸耗，提高產品辛烷值。