CN1028091C - 烷基化催化剂的分离和装置 - Google Patents

Abstract

烷基化过程中分离催化剂的方法和装置。保持在许多个烷基化反应器中的氟化氢(HF酸)催化剂与烃之比合乎要求所需的HF酸催化剂量系装在共用沉降器的下部，该过程的改进之处包括：将共用沉降器下部分隔成可容纳所需HF酸催化剂量的许多室，以使许多个反应器中的一个发生影响催化剂处理系统的泄漏时，只会泄漏掉一个室中所装的液态HF酸量，不会影响不泄漏室中体HF酸的液面。

Description

本发明一般涉及处理液体的方法和装置。一方面，本发明涉及用于烷基化过程中的处理液体的装置;另一方面，本发明涉及烷基化过程在泄漏时用于减少酸性质泄漏量的方法。

石油工业中制造高辛烷值发动机燃料的通常做法是，在有催化剂存在下用烯烃使异构烷烃烷基化，所用的催化剂最好是液态氢氟酸或氟化氢（HF）。这种做法通称为HF烷基化过程，或只称为烷基化过程。从烷基化反应器中出来的流出物含有烃和酸，通常是将这种流出物在沉降器长度方向的中点引入一立式沉降器。在沉降器中流出物分成为烃相和酸相，烃相在沉降器上部，酸相在沉降器下部。因此在沉降器内形成在酸相和烃相之间的液-液界面。当用于这里时，液-液界面系位于沉降器高度方向的某一位置，在该位置上沉降器内物质的酸浓度比由反应器供给沉降器的烷基化产物的酸浓度高出预定量。烃相经分馏，可以烷基化产物中分出低沸点烃，同时使酸相冷却和循环到烷基化反应器，供烷基化过程重新使用。需要时，可从系统中抽出酸催化剂，进行纯化。需要时，可将纯化过的酸催化剂和补充的新鲜酸催化剂一道送入烷基化反应器。

大家都知道，改善烷基化过程经济性的方法是，用二个或更多个烷基化反应器和使各烷基化产物进入共用沉降器，从而在该器的下部形成共用的酸催化剂池。然后将从共用池中抽出的酸催化剂加入向各烷基化反应器去的各物流中。虽然采用多反应器烷基化系统和共用的酸催化剂池这种做法只要维持好各反应器所需要的烃与催化剂之比便可效地降低设备费用，以及有效地增加高品质汽油沸程物 质的产量，但是该系统有一些需要考虑的安全问题。例如，在用一个共用的催化剂池的情况下，一个反应器池泄漏可能导致供许多反应器用的整个催化剂池的泄漏。

烷基化过程的酸催化剂液处理系统应考虑设计成不泄漏催化剂液的处理系统。但是为了提高安全性，宜尽可能减少泄漏量，因为发生泄漏时会有损于液态酸催化剂。

因此，本发明的一个目的是提高烷基化过程的操作安全性。

本发明的再一目的是提高石油加工过程和其中所用装置的安全性。

本发明的另一目的是提供有关烷基化过程的酸催化剂处理系统在泄漏时减少酸催化剂泄漏量的装置和方法。

根据本发明的一个方面，在共用酸沉降器的底部内设置许多个装置催化剂的室。所设的室数至少与向共用沉降器提供烷基化产物的有关反应器的数目相一致。此外，还要为各反应器分离各自的酸返回物流，以使一个反应器或与其相连的酸冷却器泄漏时所导致的液体泄漏量不会超过与该反应器相联的共用沉降器室中所拥有的酸催化剂量。

根据本发明的另一方面，共用沉降器需在较低的压力和有液、气两种烃相的情况下操作，以使由反应器泄漏造成的泄漏速度降到最低程度。

在本发明的一个最佳实施方案中，在共用沉降器的下部设置至少一块从一壁一直延续到另一壁的挡板，该挡板的上端紧靠着或超过在共用沉降器中的液态酸催化剂相和液态烃相之间的界面。这种挡板把沉降器下部分隔成二个或更多个室，并防止装在各室中的和要循环到各自反应器的各股液态酸催化剂彼此相混。位于共用沉降器下部的各室均设置有各自的出口，以供酸催化剂返回到各自的反应器和有关的冷却器之用。

如果由于泄漏的原因造成一个室中酸催化剂液面较低，那末从其上相应地降低烃相得来的液态烃就会占据酸催化剂所损失的体积，并因此为不泄漏室中的酸催化剂提供了液封，此外，沸点高于和密度低于酸催化剂的物质也可用来代替所泄漏的酸催化剂和提供液封。

在本发明的一个最佳实施方案中，采用四个反应器，每个反应器均连有冷却器。二个提升管反应器相对置于立式沉降器的两侧。沉降器一侧的二个反应器的烷基化产物流在或高于沉降器入口的高度合并，以混合物流的形式进入沉降器。另一侧的二个反应器的烷基化产物可按同样的方式合并并以单一流的形式进入沉降器。为将从沉降器出来的酸催化剂通过四个相应的酸冷却器返回四个相应的提升管反应器而提供四个单独的物流。

下面通过对附图的解析对本发明的最佳实施方案作详细的说明，从这些详细的说明中还可以看出本发明的其它目的和优点。

图1为按适宜于实现本发明而设置的提升管反应器、沉降器和冷却器的正视示意图。

图2为图1的2-2线侧视图。

图3为图1的3-3线侧视图。

图4为图1的4-4线剖面图。

下面对本发明的最佳实施方案作详细说明。

在以下的讨论中，诸附图中不止出现一次的器件，在各图中均用同一标记数字表示该器件。现在请参阅附图，特别是参阅图1、2和3。标记数字10、11、12和13表示四个向上的长管式反应器（以下称为提升管反应器）。其顶端通过导管16、17、18和19，与一般的立式沉降器14相通。沉降器14实际为立式长形分离区，其中有上部、下部和中部。沉降器14是用来分离含有轻、重液体的混合物的设备。由反应器10、11、12和13出口流出的烷基化产物与酸催化剂一道通过导管16、17、18和19进入沉降器14的下部。虽然附图1～4中所示的反应器是四个，但是本发明实际上可用任何数量的反应器。

提升管反应器10、11、12和13的下端，通过液体分别与冷却器20、21、22和23相通。烃进料通过导管24，与补充新鲜酸一道进入内有冷却过的循环的或重复使用的酸催化剂的冷却器20、21、22和23，形成烃与酸催化剂的混合物。此烃与酸催化剂的混合物向上通过冷却器20、21、22和23，分别进入提升管反应器10、11、12和13的入口。

在共用沉降器14的底上，从沉降器14向下伸出的出口管26、27、28和29是为引出供循环用的液态酸催化剂而设置的。导管26、27、28和29的底部分别通过相应的导管30、31、32和33与冷却器20、21、22和23相连。在沉降器14长 度向中间位置上的出口是为引走分出的液烃产物而设置的。

在操作过程中，含有低沸点烯烃之类的烷基化剂（例如丁烯）和低沸点异构烷烃之类的可烷基化烃（例如异丁烷）的混合物的液态烃进料混合物，与补充的新鲜酸催化剂一道通过导管24送入。进料混合物以高速分散在装有冷却过的液态酸催化剂的冷却器20、21、22和23的壳程中，这样便可通过由沉降器14来的沉降酸和混有补充新鲜酸催化剂的烃进料之间的密度差使酸催化剂循环到烃进料混合物内。如此便可通过液态烃进料混合物的流动作用混入酸催化剂。象众所周知的工艺一样，烃进料混合物和冷却过的循环酸催化剂混合物，以并流形式通过反应器10、11、12和13，使得生成高辛烷值的高分子量烃物质或烷基化产物。

含烷基化产物（即烃产物）、催化剂和未反应进料烃的反应流出物由反应器10、11、12和13流出，并通过导管16、17、18和19进入沉降器14。在沉降器14中，由反应器10、11、12和13出来的流出物分离成下部的液态酸相和上部的液态烃相。但是，根据本发明，沉降器14最好是如图1所示的在有液烃相和气烃相的情况下操作。

液-液界面是在沉降器14的位置36上的。这种界面呈现在下部的重质酸相38和较轻烃相40之间的液面处。当用于这里时，介面36被认为是共用沉降器14中的室的垂直长度向上的这样位置处，在该位置处沉降于沉降器14下部物质的酸浓度是等于通过导管17和19供给共用沉降器的反应流出物中酸浓度或比该浓度高出预定值。

象图4非常清楚地表明的那样，共用沉降器14的下部设置有挡板50和52，其将沉降器14的下部分隔成四个室54、56、58和60。象图1、2和3非常清楚地表明的那样，挡板50和52从沉降器14底至少延伸到紧靠界面36处。这样，由沉降器14一侧的一对反应器供给沉降器14的酸催化剂大部分沿着沉降器14的壁沉降，大部分返回各自的提升管反应器。

象诸附图所示的那种烷基化装置可在室54、56、58和60各室中的界面不同的情况下操作。所以挡板50和52向上延伸到接近一个室的界面，但却明显高过邻室的界面。因此，挡板50和52可为所需要的任何高度，如果需要，也可大大地延伸到烃沉降区40中。对挡板50和52的要求是，其延伸的高度应足以保证在沉降器14下部中的室54、56、58和60基本上可容纳全部的酸催化剂。

如图4所示的，酸催化剂是分别通过出口62、64、66和68从室54、56、58和60引出的。这些出口都设置在共用沉降器14的底下，以液流的形式分别与导管28、26、27和29相通，和将酸催化剂通过诸冷却器和内部连接管循环到提升管反应器。

象工艺上常见的和众所周知的那些过程一样，本发明不靠特殊的反应条件或反应剂。但是，如前所述，最好是在不完全是液态和低压的操作条件下操作共用沉降器，以便在不正常时使泄漏速率降到最低程度。

为简便起见，上述说明没有述及对说明本发明无作用的通用辅助设备（例如泵）、辅助进料管线、辅助换热器、测量计器和控制仪器等。

本发明可广泛适用于沉降器中装有液体的过程。根据前面所作的说明和所附的权利要求书可以作出本发明的各种改进（例如设置酸催化剂污染物辅助室），这类改进和变动都作为专利权包括在本发明的范围之内。

Claims (6)

1、一种分离烷基化催化剂的装置，该装置包括：

一个立式长形装置，该装置限定具有下部、中部和上部的一个分离区以分离含较重和较轻液体的混合物，所说的较重液体包括液态氟化氢催化剂，所说的较轻液体包括液态烃产品；

将含有较重液体和较轻液体的混合物导入所说分离区以在该分离区中形成液-液界面的装置，所说的界面出现在所说较重液体和所说较轻液体之间的液面处，其中所说的较重液体在所说的分离区的所说的下部；所说的导入装置包括：

在氟化氢催化剂存在下使烯烃与异构烷烃反应的多个反应器装置和

使包括液态氟化氢催化剂和液态烃产品的反应流出物从所说的多个反应器装置送入所说的分离区的装置；以及

设置在所说容量内以将所说分离区的所说下部分成多个室以容纳至少大部分所说较重液体的装置，其中所说的多个室中之一个泄漏时将不会影响非泄漏室内的重液液面，并且其中所说的分隔装置包括：

一个从所说分离区的所说下部之低向上延伸至接近所说界面的位置的挡板，也可以延伸到所说分离区的中部。

2、权利要求1的装置，该装置还包括：

用以从各室中抽出液态氟化氢催化剂的与所说多室中各室相连的装置和

用于将从上述各室中抽出的液态氟化氢催化剂循环到相应的一个所说的提升管反应器装置的装置。

3、一种在发生泄漏致使从上述分离区下部泄漏液体的情况下减少从具有上部、下部和中部的立式长形分离区下部泄漏液体的方法，该方法包括以下步骤：

使分离区内含较重液体和较轻液体的混合物分离，所说的较重液体包括液态氟化氢催化剂，较轻液体包括液态烃产品，从而在分离区中形成该较重液体与该较轻液体之间的液-液界面;和

将上述分离区下部分隔成至少可容纳大部分上述较重液体的许多室，从而使许多室中的一个室泄漏时不影响不泄漏室的液面。

4、根据权利要求3所述的方法，其中所述的分隔该下部的步骤包括设置从上述分离区下部之底向上到接近液-液界面位置的挡板。

5、根据权利要求3所述的方法，其中所述的分隔该下部的步骤包括设置从上述分离区下部之底向上到该分离区中部的挡板。

6、根据权利要求3所述的方法，其中所述的较重液体包含液态氟化氢催化剂，所述的较轻液体包含液态烃产品。

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