CN104587926B - 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，第一筒体的底部为密封，第一筒体内沿纵向间隔设置有多根管道，管道内沿纵向设置有微丝束，管道密封穿过第一筒体的底部和第二筒体的上壁并向下延伸至第二筒体的内部空间中，管道的下端具有开口将第二筒体的内部空间与管道的内部空间连通，第一筒体上设置有物料入口、冷却介质入口和冷却介质出口，物料入口的设置位置使得物料能够进入管道中，冷却介质入口的设置位置使得冷却介质能够进入管道之间的空间，第二筒体上设置有至少一个物料出口。本发明还提供了使用该反应器的烷基化反应方法，该方法极大地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替代这种方法，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，所述第一筒体的底部为密封，所述第一筒体内沿纵向间隔设置有多根管道，所述管道内沿纵向设置有微丝束，所述管道密封穿过所述第一筒体的底部和第二筒体的上壁并向下延伸至所述第二筒体的内部空间中，所述管道的下端具有开口将所述第二筒体的内部空间与所述管道的内部空间连通，所述第一筒体上设置有物料入口、冷却介质入口和冷却介质出口，所述物料入口的设置位置使得物料能够进入所述管道中，所述冷却介质入口的设置位置使得冷却介质能够进入管道之间的空间，所述第二筒体上设置有至少一个物料出口。
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的存在下，将异构烷烃与烯烃在本发明提供的微丝接触反应器中接触反应，其中，所述接触在所述管道中进行，所述微丝束中的微丝的表面为亲水性，在进行所述接触的过程中，通过所述冷却介质入口送入冷却介质以对所述管道进行冷却。
根据本发明的方法使用本发明提供的微丝接触反应器，接触反应过程中，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用于说明根据本发明的微丝接触反应器。
图2为图1所示的微丝接触反应器的A-A截面示意图。
图3用于说明本发明的烷基化反应方法的一种优选实施方式。
附图标记说明
1：第一筒体 2：第二筒体
3：管道 4：微丝束
5：物料入口 51：第一物料入口
52：第二物料入口 6：冷却介质入口
7：冷却介质出口 8：物料出口
81：第一物料出口 82：第二物料出口
9：液体酸 10：异构烷烃和烯烃
11：回收的液体酸 12：泵
13：液体酸循环输送管道 14：液体酸再生输送管道
15：烃类物质输送管道
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和图2所示，该反应器包括垂直设置的第一筒体1和水平设置的第二筒体2，第一筒体1的底部为密封，第一筒体1内沿纵向间隔设置有多根管道3，管道3内沿纵向设置有微丝束4，管道3密封穿过第一筒体1的底部和第二筒体2的上壁并向下延伸至第二筒体2的内部空间中，管道3的下端具有开口将第二筒体2的内部空间与管道3的内部空间连通，第一筒体1上设置有物料入口5、冷却介质入口6和冷却介质出口7，物料入口5的设置位置使得物料能够进入管道3中，冷却介质入口6的设置位置使得冷却介质能够进入管道3之间的空间，第二筒体2上设置有至少一个物料出口8。
本文中，“垂直设置的第一筒体”是指所述第一筒体的轴线相对于水平面为垂直或基本垂直；“水平设置的第二筒体”是指所述第二筒体的轴线相对于水平面为平行或基本平行。所述第一筒体和所述第二筒体的横截面形状可以为常规选择，例如可以为圆形或方形。一般地，所述第一筒体的横截面形状优选为圆形。
根据本发明的微丝接触反应器，设置有微丝束的管道作为反应区，用于使反应原料在管道中接触反应。所述微丝束优选贯穿管道的整个长度。
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。
所述微丝束在所述第一筒体的管道中的填充率一般可以为50体积%以上。尽管填充更多的微丝束能够获得更高的接触效果，但是，过高的微丝束填充率可能会对处理量产生不利影响。因此，所述微丝束在所述第一筒体中的填充率优选为60-90体积%，这样不仅能够获得比较好的接触效果，而且能够获得令人满意的处理量。所述填充率是指微丝束的体积占管道容积的百分比值。
可以采用常用的各种方法将所述微丝束固定在所述管道中，例如：可以在管道中设置固定基座，将微丝束固定在该固定基座上。
所述管道之间为间隔设置，所述管道之间的空间可以用于容纳冷却介质，以在进行反应的过程中对所述管道进行冷却，从而对管道的温度进行调控。
所述管道在第一筒体中的填充率可以根据反应器的预期处理量以及进行反应的类型进行选择。一般地，所述管道在第一筒体中的填充率可以为30-80体积%，优选为40-60体积%。所述填充率是指同一水平截面上，管道的截面积之和占第一筒体的截面积的百分比。
所述管道延伸至第二筒体的内部空间中，通过设置在管道底部的开口将第二筒体的内部空间与所述管道的内部空间连通，使得在所述管道中得到的混合物能够进入第二筒体中。根据本发明的微丝接触反应器中，所述第二筒体起到沉降区的作用，用于使来自于所述管道的物料进行沉降分离。所述管道中填充的微丝束在第二筒体中还能起到促进物料发生沉降分离的效果。
所述管道在所述第二筒体中延伸长度可以根据所述第二筒体的高度进行选择。一般地，所述管道在所述第二筒体中的延伸长度与所述第二筒体的高度的比值可以为0.6-0.9：1。
所述管道的尺寸可以根据反应器的处理量进行选择。优选地，所述管道的高径比为5-15。所述高径比是指管道的高度与管道的内径的比值。
所述管道的底部的开口用于将第二筒体的内部空间与所述管道的内部空间连通。可以在为管道的为密封的底部开设孔来作为所述开口。在所述管道中的微丝束的填充率为50体积%以上时，即使所述管道的底部为敞开，也能确保管道内的反应物料按预定速率向第二筒体流动，因此，此时所述管道的底部优选为敞开。
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。
所述第一筒体与所述第二筒体可以为间隔设置，也可以使所述第二筒体的底部与所述第二筒体的外壁相接。优选地，所述第一筒体的底部与所述第二筒体的外壁为相接，这样能够使反应器的结构更为紧凑。
根据本发明的微丝接触反应器，设置在第一筒体上的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所示，物料入口5包括第一物料入口51和第二物料入口52，其中，第一物料入口51的设置位置使得由该入口进入的物料能够直接进入微丝束中，以沿微丝束向第二筒体流动；第二物料入口52的设置位置只要能够确保将物料送入所述管道中即可。一般地，第一物料入口51设置在第一筒体1的顶部，第二物料入口52设置在第一筒体1的上部侧壁上。
还可以在第一筒体上与物料入口相应的位置设置物料分配器，以使由所述物料入口进入的物料能够均匀地进入管道中。所述物料分配器的类型可以为常规选择，没有特别限定。
所述冷却介质入口和冷却介质出口分别用于将冷却介质引入和导出第一筒体，这样能够在第一筒体内的管道之间的空间中形成冷却介质循环流，在反应过程中对管道进行冷却，从而将管道内的温度控制在预定范围之内。所述冷却介质出口和所述冷却介质出口的在第一筒体上的设置位置可以根据预定的冷却介质的流动形式进行选择。一般地，所述冷却介质与所述管道中的物流的流动方向为逆向流动，这样能够获得较高的冷却效果。因此，所述冷却介质入口优选设置在所述第一筒体的下部，所述冷却介质出口优选设置在所述第一筒体的上部。
所述第二筒体上的物料出口用于将第二筒体中的物料取出。由于物料在第二筒体中发生沉降分离，成为两相，因此如图1所示，物料出口8优选包括第一物料出口81和第二物料出口82，其中，第一物料出口81设置在第二筒体2的底部，第二物料出口82设置在第二筒体2的顶部，以及时将两相从第二筒体2中取出。
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，将催化剂和反应原料送入管道中时，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，填充在管道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。
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的存在下，将异构烷烃与烯烃在本发明的微丝接触反应器中接触反应。
根据本发明的方法，反应器中的微丝束中的微丝的表面为亲水性表面，在所述管道中，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管道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。
从使液体酸更好地在微丝束表面铺展的角度出发，所述物料入口优选包括前文所述的第一物料入口和第二物料入口，其中，液体酸通过第一物料入口送入所述管道中，所述异构烷烃和烯烃通过所述第二物料入口送入所述管道中。
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液体物料量。
根据本发明的方法，在所述接触的过程中，通过冷却介质入口向第一筒体内管道之间的空间中送入冷却介质，以对所述管道进行冷却。
所述冷却介质可以为各种低温流体，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。
一般地，以表压计，所述管道内的压力可以为0.01-2MPa，优选为0.05-1MPa。更优选地，将管道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。所述冷却的条件以能够确保管道内的温度能够满足烷基化反应条件为准。一般地，所述冷却的条件使得所述管道内的温度处于-20℃至100℃的范围之内，优选使得所述管道内的温度处于-10℃至50℃的范围之内。可以通过调节冷却介质的种类以及冷却介质的通入量来对冷却条件进行调整。
根据本发明的方法，异构烷烃和烯烃在管道中与液体酸接触发生烷基化反应，得到的反应混合物进入第二筒体中，并在第二筒体中发生沉降分离，成为酸相和烃类物质相并分别将酸相和烃类物质从第二筒体中取出。取出的酸相根据具体情况可以循环回反应器中，也可以送入再生单元中进行再生；取出的烃类物质则可以送入后续的分离单元中作进一步分离纯化，其中，未反应的异构烷烃和烯烃可以循环回反应器中。
图3示出了本发明的方法的一种优选实施方式。在该优选实施方式中，第一筒体1上设置有第一物料入口51和第二物料入口52，其中，第一物料入口51设置在第一筒体1的顶部，第二物料入口52设置在第一筒体1的上部侧壁上；第二筒体1上设置有第一物料出口81和第二物料出口82，其中，第一物料出口81设置在第二筒体2的底部，第二物料出口82设置在第二筒体2的顶部。
将液体酸9由第一物料入口51送入管道3中，将异构烷烃和烯烃10由第二物料入口52送入管道3中，以使液体酸与异构烷烃和烯烃在向第二筒体2移动的过程中进行接触，发生烷基化反应。接触得到的混合物进入第二筒体2中发生沉降分离，成为液体酸相以及烃类物质相，将液体酸相从第一物料出口81取出，将烃类物质相从第二物料出口82取出。取出的液体酸相11经泵12，根据具体情况，或者通过液体酸循环输送管道13送入反应器中，或者通过液体酸再生输送管道14送入再生单元中。取出的烃类物质通过烃类物质输送管道15送入后续的分离单元中。
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2-丁烯为主，其组成在表1中列出。
表1
本实施例采用图3所示的方法进行，其中：
（1）管道在第一筒体中的填充率为50体积%，管道在第二筒体中的延伸长度与第二筒体的高度的比值可以为0.7：1，单根管道的高径比为10；
（2）所用微丝为不锈钢材质，微丝直径在0.3-0.5mm的范围内，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%。
具体操作流程如下。
将作为液体酸的浓硫酸（质量浓度为94%）从第一物料入口送入管道中，将异构烷烃和烯烃从第二物料入口送入管道中；同时通过冷却介质入口向管道之间的空间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为2：1），冷却介质的入口温度为-5℃。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，管道内的温度在6-15℃的范围内变动；以表压计，管道内的压力为0.4MPa；以烯烃计，液体物料的体积空速为0.3h-1。
从第一筒体中的管道输出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而下层为液体酸的液相，其中，液体酸从位于第二筒体底部的第一物料出口取出，烃类物质从位于第二筒体顶部的第二物料出口取出。取出的液体酸泵送入反应器中循环使用。
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，冷却介质的通入量的保持不变，第一筒体内的温度在28-36℃的范围内变动；以表压计，管道内的压力为0.6MPa；以烯烃计，液体物料的体积空速为0.6h-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，控制管道内的压力为0.9MPa（即，烃原料在5℃时的泡点压力），冷却介质的通入量与实施例1相同，第一筒体内的温度在5-8℃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，能够将管道内的温度控制为更低且温度范围更窄（实施例1的温差为9℃，实施例3为3℃）；相应的实施例3的TMP/DMH值比实施例1提高了27%。
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 (13)

1.一种烷基化反应方法，该方法包括在烷基化反应条件下，在作为催化剂的液体酸的存在下，将异构烷烃与烯烃在微丝接触反应器中接触反应，
所述反应器包括垂直设置的第一筒体和水平设置的第二筒体，所述第一筒体的底部为密封，所述第一筒体内沿纵向间隔设置有多根管道，所述管道内沿纵向设置有微丝束，所述管道密封穿过所述第一筒体的底部和第二筒体的上壁并向下延伸至所述第二筒体的内部空间中，所述管道的下端具有开口将所述第二筒体的内部空间与所述管道的内部空间连通，所述第一筒体上设置有物料入口、冷却介质入口和冷却介质出口，所述物料入口的设置位置使得物料能够进入所述管道中，所述冷却介质入口的设置位置使得冷却介质能够进入管道之间的空间，所述第二筒体上设置有至少一个物料出口；
其中，所述接触在所述管道中进行，所述微丝束中的微丝的表面为亲水性表面，在进行所述接触的过程中，通过所述冷却介质入口送入冷却介质以对所述管道进行冷却，所述冷却的条件使得所述管道内的反应温度处于-20℃至100℃的范围之内；
所述反应器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。
2.根据权利要求1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。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述物料入口包括第一物料入口和第二物料入口，所述第一物料入口设置在所述第一筒体的顶部，所述第二物料入口设置在所述第一筒体的上部侧壁上，所述液体酸通过所述第一物料入口送入所述管道中，所述异构烷烃和所述烯烃通过所述第二物料入口送入所述管道中。
4.根据权利要求1或2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。
5.根据权利要求1或2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。
6.根据权利要求1或2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。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述冷却的条件使得所述管道内的反应温度处于-10℃至50℃的范围之内。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述微丝束在所述管道中的填充率为60-90体积％。
9.根据权利要求1所述的方法，其中，所述微丝束中的微丝的材质为不锈钢、玻璃或聚合物。
10.根据权利要求1或8所述的方法，其中，所述微丝束中的微丝的直径在0.05-3mm的范围内。
11.根据权利要求1所述的方法，其中，所述管道在所述第一筒体中的填充率为30-80体积％。
12.根据权利要求1所述的方法，其中，所述管道在所述第二筒体中的延伸长度与所述第二筒体的高度的比值为0.6-0.9：1。
13.根据权利要求1、8、11和12中任意一项所述的方法，其中，所述管道的高径比为5-15。
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