CN104587925A - 一种微丝接触反应器和一种烷基化反应方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种微丝接触反应器，包括垂直设置的第一筒体和水平设置的第二筒体，第一筒体的内部空间包括直筒段以及设置在直筒段顶部并与直筒段连通的扩大段，第一筒体的下端密封穿过第二筒体的上壁并延伸至第二筒体的内部空间中，第一筒体的底部具有开口将第一筒体的内部空间与第二筒体的内部空间相互连通，第一筒体的直筒段内填充有沿垂直方向设置的微丝束，第一筒体上设置有至少一个物料入口，以将反应物料送入直筒段中，第二筒体上设置有至少一个物料出口，其中，第二筒体内设置有冷却介质输送管。本发明还提供了在所述微丝接触反应器中进行的烷基化反应方法，该方法降低了液体酸的消耗量和操作能耗。

Description

一种微丝接触反应器和一种烷基化反应方法
技术领域
本发明涉及一种微丝接触反应器和一种烷基化反应方法。
背景技术
随着环保法规的日益苛刻，清洁燃料的生产成了广大炼油厂的重中之重。虽然炼油厂有催化裂化（FCC）汽油、重整汽油、烷基化油、异构化油以及醚化汽油等多种汽油调合组分，但烷基化油与其它调合组分相比，具有不含烯烃和芳烃，且硫含量极低等优势，因此得到了极大的重视，烷基化级数也得到不断发展。随着烷基化工艺技术的不断提高，烷基化装置在炼油工业生产中的地位也日益重要。
烷基化是指异构烷烃或芳香族化合物和轻质烯烃在酸性催化剂作用下生产烷基化产物，所述烷基化产物通常具有比原料更高的辛烷值，并且属于汽油馏分。在石油炼制中，该反应通常是指C3-C5烯烃与异丁烷的反应。烷基化催化剂包括液体酸和固体酸，其中，液体酸催化剂主要包括氢氟酸或硫酸。
液体酸催化烷基化反应通常在低温条件下操作，低温有利于减少副反应的发生，并且能够提高产物的选择性。在传统的方法中，将烃类原料分散在连续的酸液中，因此酸用量较大。尽管这种方法需要使用强酸作为催化剂，对设备具有很强的腐蚀性，产生的废渣对环境造成污染，并且氢氟酸还会对人体造成伤害，但目前还没有其它有效方法能够完全代替这种方法，液体酸催化烷基化反应仍然是当前世界上用于生产高辛烷值汽油组分的主要方法。
目前大部分研究主要集中于对液体酸烷基化进行改进和提高，以降低其不利影响。
具体地，催化剂方面包括以下文献。
US5220095公开了一种使用烯烃将烃原料烷基化的液相烷基化方法，包括在烷基化条件下，使烃原料和烷基化试剂通过固定床反应器，所述固定床反应器具有吸附有氟化硫酸催化剂的颗粒化极性材料。
US5420093公开了一种适用于烷基化反应的催化剂，该催化剂含有二氧化硅和以及负载在所述二氧化硅上的酸，其中，所述酸含有5-100重量%的硫酸，所述二氧化硅的比表面积为0.01-1500m2/g，平均颗粒直径为5-150μm，总孔体积为0.005-1.5cm3/g，所述酸占总孔体积的5-100%。
US5444175公开的烷基化反应方法所采用的催化剂为将至少一种硫酸浸渍在有机或矿物性多孔载体上，或者将至少一种铝的卤化物或硼的卤化物以及至少一种季铵卤化物或胺卤盐浸渍在有机或矿物性载体上。
CN1246467A公开的烷基化方法中使用的催化剂由40-95重量%的一种多孔无机载体和负载在该无机载体上的1-60重量%的一种布朗斯泰德酸以及0.3-15重量%的一种路易斯酸组成。
US5731256公开了一种适用于烷基化反应的催化剂，该催化剂含有多孔有机或矿物性载体，该载体上负载的酸相包括B(OSO2CF3)3以及选自由硫酸和三氟甲磺酸组成的组的至少一种酸。
US5739074公开了一种适用于烷基化反应的催化剂组合物，该催化剂组合物含有难溶性无机氧化物、第一金属卤化物与所述难溶性无机氧化物表面键合的羟基的反应产物、第二金属阳离子以及任选的零价第三金属。
US5346676公开的催化剂为用五氟化锑处理的酸洗二氧化硅，并优选在低温下用烷烃或异构烷烃进行活化。
CN1184797A公开了使用杂多酸盐作为烷基化反应的催化剂。
US4384161公开的烷基化方法中使用的催化剂组合物含有能够吸附2,2,4-三甲基戊烷的大孔分子筛和路易斯酸。
CN1569778A公开的烷基化反应方法使用固体酸催化剂，该固体酸催化剂为一种由SiO2和/或Al2O3与纳米β分子筛组成的复合材料，该复合材料中SiO2和/或Al2O3与纳米β分子筛的重量比为0.2-5：1。
反应器方面包括以下文献。
CN101104570A公开了一种液体酸烷基化方法，该方法包括：将基本上由烯烃、烯烃前体或其混合物和异烷烃组成的烃组分引入到包含分散器的下流反应区中；将汽化区并入包含所述反应区的容器或者并入还包含分散器的单独容器中；在所述烃组分的始沸点操作汽化区，从而通过调节所述汽化区内烃/酸/蒸汽的流量比使得烃的汽化在出口以脉冲流态或接近脉冲流态的形式操作。
US5785933公开了一种硫酸烷基化反应器，该反应器包括：反应器容器，该反应器容器具有垂直的圆筒状壁、顶部、倒置的圆锥形底部以及内部穿孔的挡板；沉降容器，该沉降容器用于将硫酸催化剂从烷基化物中分离出来；输送管，该输送管具有悬浮在所述反应器的中部的垂直部，密封穿过所述反应器的圆筒状壁并与所述沉降容器连通的水平部，该输送管具有设置为朝向所述倒置的圆锥底部的第一端和位于所述沉降容器顶部的第二端；以及切向设置并与所述反应器的内部连通的多个乳液注入管，该乳液注入管用于将反应物注入所述反应容器中。
US4075258公开了一种改进的烷基化反应方法，该方法是基于发现将烷基化介质在高于临界混合强度下进行搅拌能够提高得到的烷基化物的马达法辛烷值，因此该方法所使用的反应器中设置有混合元件。
CN101679143A公开了一种用于对含有至少一种异构烷烃和至少一种烯烃的碳氢化合物进行烷基化的系统，该系统包括：至少一个外部高剪切力混合装置，其含有至少一个转子和至少一个定子，之间隔有剪切间隙，其中剪切间隙是至少一个转子和至少一个定子之间的最小距离，其中高剪切力混合装置能够在至少一个转子的尖端产生大于22.9m/s的叶尖速率；被构造用于将含有液体酸催化剂的加压液流投送到至少一个剪切力混合装置中的泵；以及被构造用于从高剪切力混合装置接收乳浊液的容器。
发明内容
本发明的目的在于降低现有的液体酸催化烷基化反应中存在的液体酸用量大的技术问题，提供一种烷基化反应方法，该方法能够有效降低液体酸的用量，同时还能够获得比较高的产物选择性。
根据本发明的第一个方面，本发明提供了一种微丝接触反应器，该反应器包括垂直设置的第一筒体和水平设置的第二筒体，所述第一筒体的内部空间包括直筒段以及设置在所述直筒段顶部并与直筒段连通的扩大段，所述第一筒体的下端密封穿过所述第二筒体的上壁并延伸至所述第二筒体的内部空间中，所述第一筒体的底部具有开口将所述第一筒体的内部空间与所述第二筒体的内部空间相互连通，所述第一筒体的直筒段内填充有沿垂直方向设置的微丝束，所述第一筒体上设置有至少一个物料入口，以将反应物料送入所述直筒段中，所述第二筒体上设置有至少一个物料出口，其中，所述第二筒体内设置有冷却介质输送管。
根据本发明的第二个方面，本发明提供了一种烷基化反应方法，该方法包括在烷基化反应条件下，在作为催化剂的液体酸存在下，将异构烷烃与烯烃接触反应，所述接触在本发明提供的微丝接触反应器中进行，其中，所述微丝束中的微丝表面为亲水性表面，在进行所述接触的过程中，向所述冷却介质输送管中送入冷却介质，以与所述第二筒体中的物料进行换热。
根据本发明的方法使用本发明提供的微丝接触反应器，使液体酸沿微丝束的表面流动，增大了液体酸与异构烷烃和烯烃之间的接触面积，强化了两种液相之间的传质，无需将异构烷烃和烯烃分散在液体酸连续相中也能够获得高的原料转化率从和产物选择性，极大地降低了液体酸的消耗量。
同时，本发明的方法本发明的方法无需提供额外动力将两种液相混合，降低了装置的能耗。
附图说明
附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是用于说明根据本发明的微丝接触反应器。
图2是第二筒体俯视结构示意图。
附图标记说明
1：第一物料入口          2：第二物料入口
3：回收烃输送管道        4：循环液体酸输送管道
5和6：进料泵             7：第一筒体
8：扩大段                9：直筒段
10：第二筒体             11：冷却介质入口
12：冷却介质出口         13：第一物料出口
14：第二物料出口         15：再生液体酸输送管道
16：冷却盘管
具体实施方式
根据本发明的第一个方面，本发明提供了一种微丝接触反应器，如图1所示，该反应器包括垂直设置的第一筒体7和水平设置的第二筒体10。
如图1所示，在第一筒体7的内部空间包括直筒段9以及设置在直筒段9顶部的扩大段8，直筒段9与扩大段8为相互连通，扩大段8用于收集反应过程中气化的物料，并用于缓冲系统压力。所述扩大段的容积可以根据微丝接触反应器的处理量进行选择。一般地，所述扩大段的容积占第一筒体总体积的10-40%。
如图1所示，第一筒体7的直筒段9内填充有微丝束，微丝束沿垂直方向设置。“微丝束沿垂直方向设置”是指微丝束的长度方向与水平面为垂直或基本垂直。所述微丝束的两端分别固定在第一筒体7的直筒段9的上部和下部，优选微丝束的两端分别固定在直筒段9的顶部和第一筒体7底部（也就是，微丝束贯穿第一筒体1除扩大段外的整个长度）。
可以采用常用的各种方法将所述微丝束填充在第一筒体的直筒段中。在一种实施方式中，可以在直筒段中的相应位置设置固定基座，将微丝束的两端固定在所述固定基座上。
所述微丝束在所述第一筒体中的填充率一般可以为50体积%以上，优选为60-90体积%。所述填充率是指微丝束的体积占直筒段的容积的百分比值。
可以将多根微丝捆扎成束从而得到所述微丝束。
所述微丝束中的微丝材质可以根据反应器的具体使用场合进行适当的选择，以微丝不会与反应物或反应生成物发生化学相互作用为准。一般地，所述纤维丝的材质为不锈钢、玻璃或聚合物。
所述微丝束中的微丝的表面性质可以为亲水性的，也可以为疏水性的。优选地，所述微丝束的表面性质随反应原料中用量相对较小的物料的亲疏水性而定。也就是，如果反应原料中用量相对较小的物料为亲水性的，则微丝束中的微丝具有亲水性表面；如果反应原料中用量相对较小的物料为疏水性的，则微丝束中的微丝的表面为疏水性表面。这样反应原料中用量较小的物料能够在微丝束的表面铺展，从而提高该物料的比表面积，强化物料之间的接触，有利于提高反应速率。
可以采用各种方法对微丝表面性质进行调整，以使其能够满足使用要求。例如，在微丝为不锈钢材质时，可以将微丝用酸性高锰酸钾水溶液进行浸泡，这样能够得到为亲水性表面的微丝。所述酸性高锰酸钾溶液的浓度一般可以为0.1-0.3mol/L，pH值1-3。处理温度为60-80℃。所述浸泡的持续时间可以根据高锰酸钾水溶液的温度进行适当的选择，一般可以为0.2-1小时。
所述微丝束中的微丝的直径没有特别限定。从进一步提高反应物料之间的接触的面积的角度出发，所述微丝束中的微丝的直径优选在0.05-3mm的范围内，更优选在0.1-1mm的范围内，进一步优选在0.2-0.6mm的范围内。
根据本发明的微丝接触反应器，所述第一筒体上设置有至少一个物料入口，用于将物料送入直筒段中。所述物料入口的数量可以根据具体的反应类型进行选择。一般地，如图1所述，物料入口包括第一物料入口1和第二物料入口2，第二物料入口2将物料从所述直筒段的顶部送入，以能够直接进入微丝束中。一般将第二物料入口2设置在直筒段9的顶部。第一物料入口1的位置没有特别限定，只要能够将物料送入第一筒体的直筒段中即可。一般地，第一物料入口1可以设置在直筒段9的上部，也可以设置在直筒段9的顶部，优选设置在直筒段9的顶部。根据具体使用场合的需要，还可以在第一筒体上设置其它物料入口，用于将物料送入预定位置。
每个物料入口可以配置相应的物料分配器，以将由该物料入口进入的物料均匀送入直筒段中。在所述物料入口包括前文所述的第一物料入口和第二物料入口时，优选至少所述第二物料入口与物料分配器相接。所述物料分配器可以为常规选择，本文不再详述。
如图1所示，第一筒体7的下端密封穿过第二筒体10的上壁并延伸至第二筒体10的内部空间中，第一筒体7的底部具有开口将第一筒体7的内部空间与第二筒体10的内部空间相互连通。
根据本发明的微丝接触反应器，所述第一筒体内填充有微丝束，用于使反应原料相互接触发生化学相互作用，也就是，可以将第一筒体视为反应区。所述第二筒体用于接收来自所述第一筒体的反应混合物，并使反应混合物发生沉降分离，也就是，可以将第二筒体视为沉降区。所述第二筒体中还设置有冷却介质输送管，用于与第二筒体中的物料进行换热；同时，第一筒体的下部设置在第二筒体中，第二筒体中物料可以起到冷却介质的作用，对第一筒体进行冷却。
所述第一筒体在所述第二筒体中的延伸长度可以根据反应器的具体应用场合进行选择，以能够将第一筒体中的反应热及时移出为准。具体地，在所述反应器用作液体酸催化的异构烷烃与烯烃的烷基化反应时，所述第一筒体在所述第二筒体中的延伸长度与所述第一筒体的高度的比值可以为0.1-0.9：1，优选为0.3-0.6：1。
所述第二筒体内设置有冷却介质输送管，用于输送冷却介质，以与第二筒体内的物料进行换热。如图1所示，冷却介质输送管的冷却盘管16设置在第二筒体10内，冷却介质输送管的两端密封穿过第二筒体，延伸至反应器的外部，各自与冷却介质贮存罐和冷却介质回收罐连通。所述冷却盘管是指冷却介质输送管位于第二筒体内用于换热的部分。
所述冷却介质输送管道在第二筒体中的换热面积以能够将反应器内的温度控制在预定要求内为准，可以根据反应的具体类型以及所使用的冷却介质的种类进行选择。一般地，所述冷却介质输送管的换热盘管的体积与所述第二筒体的容积的比值为0.2-0.8：1，优选为0.4-0.6：1。
冷却介质输送管道的冷却盘管在第二筒体中的设置形式可以为常规选择，如冷却介质输送管道的冷却盘管可以设置成“U”形或蛇形。优选地，如图2所示，冷却介质输送管道的冷却盘管16设置成“U”型，并且至少部分冷却盘管16环绕在位于第二筒体10内的第一筒体7的外周。
第二筒体的容积依据物料在该筒体内的停留沉降时间确定，确保物料能充分分离为准。所述第二筒体的优选使得物料在第二筒体中的停留时间为1-4h。可以根据反应器的处理量来选择第二筒体的容积，从而使得物料在第二筒体中的停留时间为1-4h。
本发明的微丝接触反应器可以用作反应原料包括亲水性物料和疏水性物料且亲水性物料与疏水性物料具有密度差的液液反应的反应器，例如：催化剂为亲水性物料，而其余反应原料为疏水性物料，且亲水性物料与疏水性物料具有较大密度差的液液反应。
在将本发明的微丝接触反应器用作使用的催化剂为亲水性物料，而其余反应原料为疏水性物料，且亲水性物料与疏水性物料具有较大密度差的液液反应的反应器时，可以将微丝束的表面调整为与催化剂亲疏水性相同，此时，将反应原料由第一物料入口送入第一筒体中，将催化剂由第二物料入口送入第一筒体中，催化剂基本附着和铺展在微丝束的表面并沿微丝束向第二筒体流动，填充在第一筒体中的反应原料在向第二筒体流动的过程中与附着在微丝束表面的催化剂接触，从而发生反应；反应得到的混合物进入第二筒体中，发生沉降分离，分为上下两相，得到含有催化剂的液相和含有目标产物的液相。
根据本发明的第二个方面，本发明提供了一种烷基化反应方法，该方法包括在烷基化反应条件下，在作为催化剂的液体酸存在下，将异构烷烃与烯烃接触反应，其中，所述接触在本发明提供的微丝接触反应器中进行。
根据本发明的方法，反应器直筒段内微丝束中的微丝的表面为亲水性表面，在所述第一筒体中，液体酸在微丝束的表面铺展开来并向第二筒体流动；异构烷烃和烯烃则填充在第一筒体中同时向第二筒体流动，在流动的过程中，异构烷烃和烯烃与液体酸接触，发生烷基化反应。
根据本发明的方法，将所述液体酸通过第二物料入口送入，将所述异构烷烃和烯烃通过第一物料入口送入。具体地，如图1所示，将作为催化剂的液体酸由进料泵5通过第二物料入口2送入第一筒体7的直筒段9中，将异构烷烃和烯烃由进料泵6通过第一物料入口1送入直筒段9中，进入直筒段9中的液体酸沿微丝束的表面流向第二筒体10，进入第一筒体7的直筒段9中的异构烷烃和烯烃在向第二筒体10流动的过程中与液体酸接触，使所述异构烷烃与所述烯烃发生烷基化反应。在反应过程中，部分烃类原料由于吸收反应热而发生汽化，气体不断向上移动并收集在在扩大段8中，通过调节扩大段8中的气体的量将系统压力维持在所需范围内，多余的气体则排出并通过回收烃输送管道3与新鲜原料混合后重新送入反应器中。第一筒体7输出的混合物为液体酸与烃类物质（包括反应生成物以及未反应的异构烷烃和烯烃），在第二筒体10中，混合物中的液体酸与烃类物质发生相分离，液体酸沉降到第二筒体10的底部，烃类物质则位于液体酸相之上。由第二物料出口14分离出的液体酸根据具体情况可以重新送入反应器中循环使用，也可以将部分回收的液体酸通过再生液体酸输送管道15送入再生单元中进行再生，部分回收的液体酸则可以通过循环液体酸输送管道4送入反应器中循环使用。由第一物料出口13采出的烃类物质则可以送入后续的分离单元中进行分离，并将分离出的未反应的异构烷烃和烯烃作为原料重新送入直筒段中。
所述液体酸可以为各种对异构烷烃与烯烃的烷基化反应具有催化作用的液体酸，其具体实例可以为但不限于氢氟酸、硫酸、BF3、SbF5和AlCl3中的一种或多种，优选为硫酸和/或氢氟酸。
所述异构烷烃是指支链烷烃，可以为C3-C7的异构烷烃中的一种或多种，例如可以为异丁烷和/或异戊烷，优选为异丁烷。
所述烯烃是指分子结构中含有碳碳双键（-C=C-）的有机化合物，优选为单烯烃，更优选为C3-C6的单烯烃，例如可以为丙烯、1-丁烯和2-丁烯中的一种或多种，优选为1-丁烯和/或2-丁烯。
本发明的方法通过使用根据本发明的微丝接触反应器，无需将异构烷烃和烯烃分散在作为连续相的液体酸中，能够明显降低液体酸的用量，同时仍然能够获得高的原料转化率和产物选择性。因此，根据本发明的方法，所述液体酸的体积与所述异构烷烃和烯烃的总体积比值可以为0.01-2：1，优选为0.02-0.5：1，更优选为0.1-0.5：1。所述液体酸的浓度可以为常规选择，一般可以为80-99重量%，优选为85-95重量%。
根据本发明的方法，所述异构烷烃与烯烃之间的相对比例可以为常规选择。一般地，所述异构烷烃与所述烯烃的体积比可以为2-30：1，优选为3-20：1，更优选为10-15：1。
根据本发明的方法，以烯烃计，进料的液时体积空速可以为0.1-1h-1，优选为0.2-0.6h-1。本文中，所述液时体积空速是指单位时间内通过单位体积的微丝束的液体物料量。
根据本发明的方法，在反应过程中，向物料输送管中送入冷却介质，以与第二筒体中物料进行换热，降低第二筒体中的物料的温度，同时还能够降低第一筒体中的温度。所述冷却介质可以为各种能够低温流体，可以根据具体的反应条件进行选择，一般可以为液氨、液体丙烷、乙二醇和水中的一种或多种。
以表压计，直筒段内的压力可以为0.01-2MPa，优选为0.05-1MPa。更优选地，将直筒段内的压力控制为烃原料（即，异构烷烃与烯烃的混合物）在反应温度下的泡点压力，这样在其余条件相同的情况下，能有效地将反应温度控制在更低且更窄的范围内，避免反应过程中出现飞温现象，进而能获得更高的产物选择性。所述换热的条件以能够实现将直筒段内的温度控制在预定范围之内为准。一般地，所述换热的条件使得异构烷烃和烯烃与液体酸的接触在-20℃至100℃的温度下进行，优选在-10℃至50℃的温度下进行。可以通过选择冷却介质的种类以及冷却介质的通入量来使所述接触在上述温度下进行。根据预定的温度来选择冷却介质的种类以及冷却介质的通入量是本领域技术人员通过有限次的实验即可确定的，本文不再详述。
以下结合实施例详细说明本发明。
实施例1-3用于说明本发明。
实施例1
本实施例中，作为异构烷烃的原料以异丁烷为主，其组成在表1中列出；作为烯烃的原料以丁烯为主，其组成在表1中列出。
表1
本实施例采用图1所示的方法进行，其中：
微丝接触反应器的第一筒体的高径比为8；第一筒体在第二筒体中的延伸长度与第一筒体的高度的比值为0.4：1；
第一筒体中微丝束的填充率为80体积%，所用微丝为不锈钢材质，微丝直径在0.3-0.5mm的范围内，微丝表面经浓度为0.2mol/L的酸性高锰酸钾溶液（pH值为2）在70℃浸泡0.5小时，形成亲水性表面，微丝束在管道中的填充率为70体积%；
扩大段体积占第一筒体总体积的10%；
冷却介质输送管的换热盘管与第二筒体的容积的比值为0.5：1。
具体操作流程如下。
将异构烷烃和烯烃从第一物料入口送入第一筒体的直筒段中，将作为液体酸的浓硫酸（质量浓度为94%）从第二物料入口送入第一筒体的直筒段中；同时向冷却介质输送管中送入作为冷却介质的乙二醇和水的混合物（其中，乙二醇和水的体积比2：1），冷却介质的入口温度为-10℃。其中，异构烷烃与烯烃的体积比为10：1；液体酸的体积与异构烷烃和烯烃的总体积的比值为0.2：1，反应过程中，冷却介质的通入量保持不变，第一筒体内的温度在5-15℃的范围内变动；以表压计，反应器内的压力为0.4MPa；以烯烃计，液体物料的体积空速为0.4h-1。
从第一筒体得到的反应混合物进入第二筒体中进行沉降分离（沉降分离时间为2小时），得到上层为烃类物质，下层为液体酸的两相，其中，液体酸从位于第二筒体底部的第二物料出口取出，烃类物质从位于第二筒体上部的第一物料出口取出。取出的液体酸通过循环液体酸输送管道送入第一筒体的直筒段中循环使用。
用气相色谱分析仪对取出的烃类物质进行分析，发现取出的烃类物质中不含丁烯，说明丁烯完全转化。根据气相色谱分析结果确定烷基化产物的组成，结果在表2中列出。
以作为烷基化产物的三甲基戊烷（TMP）和二甲基己烷（DMH）的摩尔比TMP/DMH来评价反应的选择性，结果在表2中列出。由于三甲基戊烷具有较高的辛烷值，因此TMP/DMH的比值越大，说明选择性越好。
实施例2
采用与实施例1相同的方法进行烷基化反应，不同的是，液体酸为质量浓度为88%的氢氟酸，异构烷烃与烯烃的体积比为15：1，液体酸的体积与异构烷烃和烯烃的总体积的比值为0.4：1；使用常温（为25℃）的水作为冷却介质，反应过程中，冷却介质的通入量保持不变，第一筒体内的温度在30-36℃的范围内变动；以表压计，反应器内的压力为0.6MPa；以烯烃计，液体物料的体积空速为0.5h-1。
用气相色谱分析仪对取出的烃类物质进行分析，发现取出的烃类物质中不含丁烯，说明丁烯完全转化。根据气相色谱分析结果确定烷基化产物的组成，结果在表2中列出。
实施例3
采用与实施例1相同的方法进行烷基化反应，不同的是，扩大段体积占第一筒体总体积的30%，控制直筒段内的压力为0.1MPa（即，异构烷烃和烯烃的混合物在6℃时的泡点压力），反应过程中，冷却介质的通入量与实施例1相同，直筒段内的温度在5-10℃的范围内变动。
用气相色谱分析仪对取出的烃类物质进行分析，发现取出的烃类物质中不含丁烯，说明丁烯完全转化。根据气相色谱分析结果确定烷基化产物的组成，结果在表2中列出。
对比例1
采用传统的连续搅拌釜式反应器，将异构烷烃、烯烃以及液体酸送入连续搅拌釜式反应器中，进行反应。其中，异构烷烃和烯烃的组成如表1所示，催化剂为质量浓度94%的浓硫酸，异构烷烃与烯烃的体积比为10：1，液体酸的体积与异构烷烃和烯烃的总体积的比值为0.5：1，反应器的入口温度5℃，反应器的出口温度为28℃，反应器内的压力0.4MPa。根据气相色谱分析结果确定烷基化产物的组成，结果在表2中列出。
表2
与对比例1相比，实施例1的液体酸的用量降低60%，但是仍然能够使反应进行完全，并且能够获得更高的产物选择性。这表明，采用本发明的方法进行烷基化反应，能够明显降低液体酸的用量，并能获得更高的产物选择性。
与实施例1相比，实施例3将管道内的压力控制为烃原料在反应温度下的泡点压力，在同等的冷却介质输入量下，能够将直筒段内的温度控制为更低且温度范围更窄（实施例1的温差为10℃，实施例3为5℃），使得实施例3的TMP/DMH值比实施例1提高了18%。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (16)

1.一种微丝接触反应器，该反应器包括垂直设置的第一筒体和水平设置的第二筒体，所述第一筒体的内部空间包括直筒段以及设置在所述直筒段顶部并与直筒段连通的扩大段，所述第一筒体的下端密封穿过所述第二筒体的上壁并延伸至所述第二筒体的内部空间中，所述第一筒体的底部具有开口将所述第一筒体的内部空间与所述第二筒体的内部空间相互连通，所述第一筒体的直筒段内填充有沿垂直方向设置的微丝束，所述第一筒体上设置有至少一个物料入口，以将反应物料送入所述直筒段中，所述第二筒体上设置有至少一个物料出口，其中，所述第二筒体内设置有冷却介质输送管。
2.根据权利要求1所述的微丝接触反应器，其中，所述物料入口包括第一物料入口和第二物料入口，所述第一物料入口将物料从直筒段的上部送入所述直筒段中，所述第二物料入口将物料从所述直筒段的顶部送入。
3.根据权利要求1或2所述的微丝接触反应器，其中，所述第一筒体在所述第二筒体中的延伸长度与所述第一筒体的高度的比值为0.1-0.9：1。
4.根据权利要求1所述的微丝接触反应器，其中，所述微丝束在所述第一筒体中的填充率为60-90体积%。
5.根据权利要求1或4所述的微丝接触反应器，其中，所述微丝束中的微丝表面为亲水性表面或疏水性表面。
6.根据权利要求1或4所述的微丝接触反应器，其中，所述微丝束中的微丝的直径在0.05-3mm的范围内。
7.根据权利要求1所述的微丝接触反应器，其中，所述冷却介质输送管的换热盘管的体积与所述第二筒体的容积的比值为0.2-0.8：1。
8.根据权利要求1所述的微丝接触反应器，其中，所述扩大段的容积占所述第一筒体的总容积的10-40%。
9.一种烷基化反应方法，该方法包括在烷基化反应条件下，在作为催化剂的液体酸存在下，将异构烷烃与烯烃接触反应，其特征在于，所述接触在权利要求1-4和6-8中任意一项所述的微丝接触反应器中进行，其中，所述微丝束中的微丝表面为亲水性表面，在进行所述接触的过程中，向所述冷却介质输送管中送入冷却介质，以与所述第二筒体中的物料进行换热。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述液体酸的体积与所述异构烷烃和烯烃的总体积比值为0.01-2：1。
11.根据权利要求9或10所述的方法，其中，将所述液体酸通过第二物料入口送入，将所述异构烷烃和烯烃通过第一物料入口送入。
12.根据权利要求9或10所述的方法，其中，所述异构烷烃与所述烯烃的体积比为2-30：1。
13.根据权利要求9或10所述的方法，其中，所述烯烃为C3-C6的单烯烃，所述异构烷烃为C3-C7的异构烷烃。
14.根据权利要求9或10所述的方法，其中，所述液体酸为氢氟酸、硫酸、BF3、SbF5和AlCl3中的一种或多种。
15.根据权利要求9所述的方法，其中，所述换热的条件使得第一筒体内的反应温度处于-20℃至100℃的范围之内，以表压计，所述直筒段内的压力为0.01MPa至2MPa。
16.根据权利要求15所述的方法，其中，所述直筒段内的压力为异构烷烃与烯烃的混合物在反应温度下的泡点压力。
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