CN105219428B - 一种硫酸烷基化反应的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种硫酸烷基化反应的方法。本发明方法以浓硫酸为催化剂，以混合碳四和异丁烷为原料，在一定温度和压力下通过特殊设计的双进料喷头对浓硫酸和异丁烷进行预混合，混合后的酸烃混合物再与混合碳四同时进入反应器内部进行烷基化反应。在反应器内部分段布置着具有混合效果的规整填料，酸烃混合物在填料层进行进一步的混合和反应。在进行烷基化反应的同时，通过控制反应器内混合烃类的部分汽化取走烷基化反应产生的热量，以保持反应在较低的温度下进行。本发明方法具有所需反应器的结构简单，反应效率高，反应热的移取方便快捷，反应温度低，反应器内温度分布均匀等优点。

Description

一种硫酸烷基化反应的方法

技术领域

本发明涉及炼油化工领域，具体而言，涉及一种硫酸烷基化反应的方法。

背景技术

烷基化工艺是炼油工业中一种重要的生产清洁汽油的加工技术，其产品烷基化油是非常理想的汽油调和组分，具有无芳烃、无烯烃、低硫、低蒸汽压、高辛烷值(RON 94～96，MON 92～94)等突出优点。目前烷基化汽油在我国汽油池中所占比例与发达国家相比有很大差距，烷基化技术和产业在我国还有很大的发展空间。目前炼油工业上的烷基化工艺是在强酸催化剂(常用浓硫酸，氢氟酸)的催化作用下，异丁烷和低碳烯烃(C3-C5)反应生成C8异构烷烃(TMP为主)的过程，这种烷基化产品是汽油沸程范围内的产物，是一种非常优良的汽油调和组分。目前的主流工艺是液体酸烷基化技术，主要包括硫酸烷基化和氢氟酸烷基化两种。由于氢氟酸具有很强的挥发性和毒性，我国目前运行和在建的全部为硫酸烷基化装置。为了减少副反应，提高产品质量，硫酸烷基化工艺要求在低温下操作，由于低温下硫酸的粘较大，与异丁烷极难互溶，因而酸烃的混合就成为了硫酸烷基化工艺研究的重点方向。目前国内外在新型硫酸烷基化工艺的研究上基本都是以提高酸烃的混合，强化其传质效率为目的，主要手段都是改进酸烃接触方式和如何移取反应热。

美国专利US3759318公开了一种采用机械搅拌方式进行酸烃混合和反应的硫酸烷基化方法，该反应器装有一个大功率的搅拌器和内循环夹套，用以完成酸、烃乳化液的混合和循环。通过叶轮高速搅拌对酸烃进行混合和反应，反应流出物通过盘管部分汽化取走反应热。该技术中，反应原料与硫酸在反应器入口即被充分混合，加速了烷基化反应，生成烷基化油。反应产物经上升管进入酸沉降罐进行酸烃分离，分离的酸作为循环酸返回反应器，上层烃相经过背压控制阀部分轻组分气化，物流降温进入反应器内部的管束取走反应热，控制反应在一个较低的温度环境进行。该方法酸烃混合时叶轮的高速搅拌需要消耗较多能量，产物分离时需进行酸洗、碱洗和水洗，酸耗较高。

美国催化蒸馏技术公司的专利CN101104570A公开了一种采用分散混合器(丝网填充材料)进行酸烃混合及反应的技术，并通过反应产物汽化取走反应热，主要是在脉冲流条件下硫酸和烃类混合体进料到含有分散器的下流反应区内进行反应，该过程烃为连续相。装置分为包含分散器的下流反应区和包含分散器的汽化区。烯烃、烯烃前体或其混合物和异丁烷组成的烃组分进料到反应区，烃类混合物在液态硫酸催化剂的存在下接触、反应，反应产物以近似脉冲流的条件下进料到汽化区中，由于分散器的压降导致反应产物的烃组分部分气化，消耗了反应热并且冷却了反应产物中未气化的部分。其分散混合器含有超过50％的粒间孔隙，采用的填料是有催化惰性的无规或散装蒸馏填料、具有催化活性的无规或散装蒸馏填料、催化惰性的结构性填料、用以支持微粒催化剂的结构性催化蒸馏填料、具有催化惰性或活性的除雾器及共织结构、具有催化惰性或活性的整料，整料是含有独立、垂直多通道的结构，可有多种材料构成。

美国专利US 5,443,799公开了一种喷射式反应器进行烷基化反应的技术，该反应器分为预混合区和反应区。在预混合区，异丁烷由喷射器喷出与硫酸混合形成乳化液。在反应区，烯烃喷射与来自预混合区乳化液逆向接触反应。传统的反应进料顺序是异丁烷与烯烃合为一股物料与硫酸混合，该专利打破了这一传统，异丁烷和硫酸先混合再与烯烃接触反应。该反应器的反应区体积明显大于预混合区，异丁烷和硫酸的预混合物自预混合区进入反应区，体积骤然增大，绝热膨胀吸收烷基化反应放出的热量。该工艺的反应温度控制在8～20℃，反应温度偏高。

美国专利US 5,785,933公开了一种采用静态混合器进行硫酸烷基化反应的方法，异丁烷和硫酸在管线中合为一股物料，经过一级静态混合器后与烯烃合为一股物流，再经过二级静态混合器后形成乳化液。乳化液以足够大的速度喷射进入反应器，喷出的乳化液在固定隔板的作用下，进一步剪切、混合。反应产物反应放出的热量由乳化液表面蒸发的异丁烷带走。在反应器内沉降分层，下层的酸相排出作为循环酸返回进料，烃相通过连通管进入分离罐再次沉降分离，气相从反应器顶部排出。

美国专利US 7,652,187公开了一种硫酸烷基化工艺，该专利是一种带有喷射器的反应器，该专利以喷射器代替机械搅拌，硫酸与混合C4合为一股物料后经由一个或多个喷射器直接喷射，使异丁烷、丁烯以及硫酸雾化、混合、反应。部分烃发生气化，烷基化反应放出的反应热由气化的烃组分带走。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的目的在于提供一种硫酸烷基化反应的方法，所述的硫酸烷基化反应的方法具有反应效率高，反应热的移取方便快捷，反应温度低，反应器内温度分布均匀等优点。

为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：

一种硫酸烷基化反应的方法，包括如下步骤：

(1)异丁烷和浓硫酸催化剂两股物料以对向上下分别进料的方式进入双进料喷嘴内部进行旋流混合，混合后的酸烃混合物自喷嘴向下喷出；

(2)混合碳四经过喷头喷出后与步骤(1)所得混合物料下行在反应区上部接触，并同时下行进入反应区域内，在反应区内异丁烷、丁烯在硫酸的催化作用下充分接触进行烷基化反应；优选的，所述反应区为静态混合结构的填料空隙。

在反应过程中，由于压降的存在，轻烃部分汽化吸热，中和反应产生的热量，控制反应温度在较低的范围；

本发明采用喷头进行酸烃预混合，然后再经过静态混合结构的规整填料内进行反应，取代常规的叶轮搅拌混合方式，具有所需反应器的结构简单，反应效率高，反应热的移取方便快捷，反应温度低，反应器内温度分布均匀等优点。

所述方法还包括：从反应区出来的流出物和硫酸催化剂一起进入酸烃分离器，分离出的硫酸打回反应器循环使用，烷基化油去产品分离系统，异丁烷循环进入反应器，轻烃去气压机系统进行分离，异丁烷冷却后返回反应器做循环冷剂，丙烷排出系统。

步骤(1)中异丁烷为自循环致冷工段而来的循环冷剂和脱异丁烷塔来的循环异丁烷混合物，其中异丁烷含量不小于85％，催化剂为浓度不小于90％的循环硫酸或新酸。

硫酸和异丁烷以一定的比例和温度在位于反应器上部预混合器内的喷嘴进行酸烃预混合，再通过喷嘴后形成雾状向下喷射，达到硫酸和异丁烷充分混合的目的。采用异丁烷和硫酸先进行预混合可避免烯烃与硫酸接触引起聚合反应，减少副反应的发生。

混合碳四与异丁烷和硫酸在从喷嘴喷出后进行接触，并同时进入反应区内部的规整填料间隙，一起下行通过规整填料进一步混合并发生烷基化反应。

酸烃混合物在混合反应的过程中会释放反应热，此热量会导致部分轻烃汽化，同时通过填料层时产生的压降也会引起部分轻烃汽化，导致反应器的压力有上升趋势，通过引走部分汽化产物，控制反应器的压力，可控制轻烃的汽化量，进而控制反应区的温度。

所述混合碳四包括裂解碳四、醚后碳四、FCC碳四、甲醇制烯烃碳四和丁烷脱氢碳四中的一种或多种，优选为醚后碳四或FCC碳四中的一种或两种。

所述混合碳四的成分包括丙烷、异丁烷、正丁烷、丁烯-1、反-2-丁烯、顺-2-丁烯和丁二烯中的一种或多种。

不同混合碳四其主要成分相似，但其各组分的含量不尽相同。混合碳四中的1,3-丁二烯会导致酸耗增加，要尽量除去。

所述循环异丁烷根据工艺条件和原料不同主要包括异丁烷、正丁烷和丙烷中的一种或多种。

通过喷嘴混合的浓硫酸和异丁烷的酸烃摩尔比为1:0.6-1:1，优选为1:0.7-1:0.9，进一步优选为1:0.8。保持酸过量有利于烃在酸中的溶解，提高酸烃混合效果。

进入反应区的待反应烃类混合物中烷烯摩尔比为5:1-20:1，优选为6:1-15:1，进一步优选为7:1-8:1。

采用特定浓度的酸烃摩尔比和烷烯摩尔比，有助于保证反应充分进行，减少反应副产物的生成。

反应区内的填料层为多段布置，以利于控制反应区各段温度的均匀和减少反应副产物的产生。

反应区内部混合碳四进料方式为分层进料或顶部进料。

反应区温度控制在0-15℃，优选为3-10℃，进一步优选为4-7℃。

反应压力(反应器顶部)为0.4-0.6MPa，每段填料的压降为0.2-1.0KPa。反应压力(反应器顶部)优选为0.5MPa，每段填料的压降优选为0.2-0.6KPa。

采用特定反应温度和反应压力，有助于保证反应充分进行，减少反应副产物的生成。

本发明采用雾化喷嘴，硫酸和异丁烷从喷嘴两侧对向喷出，在喷嘴内旋流混合向下喷出，该喷嘴可达到对异丁烷和硫酸进行高效和快速混合的目的；雾化后的酸烃混合物在向下喷射的过程中与混合碳四进行接触，并立刻进入到静态混合结构的规整填料空隙中，在其中进行多次的折流传质，达到充分的混合接触，同时发生烷基化反应。这里静态混合内构件的布置方式可以根据反应的处理量和温度控制要求被设计成分段布置，这样做的好处是可以控制反应的速度，减少副反应的发生，同时有利于降低反应过程中的压降，更重要的目的是保持整个反应区内部各个部位的温度在一个合适的范围，减少径向和轴向温差；依靠反应混合物通过填料层时自身压降和利用反应放出的热量使部分轻烃汽化，带走反应产生的热量，保持反应器各段的温度维持在一个合适的范围。可在每段填料之间的混合碳四进料分布管之上设置一个气体引出管线，并安装一个压力控制阀，排出的轻烃主要是丙烷和部分气化的异丁烷。排出气体引入气压机入口，压缩后的异丁烷可再经过冷却做为循环冷剂返回反应器，丙烷排出装置。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明硫酸烷基化反应的方法具有反应效率高，反应热的移取方便快捷，反应温度低，反应器内温度分布均匀等优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明喷嘴结构示意图，图1A为单喷嘴结构示意图，图1B为多喷嘴侧面结构示意图，图1C为多喷嘴的俯视结构示意图；

图2为本发明反应器内部结构图；

图3为本发明硫酸烷基化反应的工艺流程图；

附图标记：

1-循环冷剂； 2-循环异丁烷； 3-循环浓硫酸；

4-外排废硫酸； 5-补充新酸； 6-混合碳四进料；

7-反应器排出的酸烃混合物； 8-反应器排放的轻烃； 9-外排丙烷；

10-反应流出物； 11-正丁烷； 12-烷基化油产品；

13-外排异丁烷； 14-反应器； 15-酸烃分离罐；

16-产品分馏塔； 17-气压机； 18-压缩气体冷凝罐；

19-喷嘴； 20-混合碳四进料分布管；21-规整填料层；

22-中心分配系统。23-圆环分配系统；

具体实施方式

下面将结合附图和具体实施方式对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，但是本领域技术人员将会理解，下列所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明提供了一种硫酸烷基化反应的方法，此处的液体酸特指硫酸。在本发明中，硫酸和异丁烷通过喷嘴进行初步的混合，然后与经分布管喷出的混合碳四经原料在反应区上部接触，并同时下行进入布置着规整填料的反应区域内，在反应区内异丁烷、丁烯在硫酸的催化作用下充分接触进行烷基化反应，生成烷基化混合产物和硫酸一起流入酸烃分离罐，分离罐底部分出硫酸循环使用，中间的反应流出物去产品处理。

本发明中所用的催化剂硫酸为工业浓硫酸，新鲜浓硫酸浓度为99.2％，在循环使用过程中催化剂硫酸的浓度会逐渐降低，当浓度小于90％时排出部分废硫酸，补充部分新鲜酸以保持反应体系内的硫酸浓度大于90％。

本发明中所用的异丁烷和碳四来自于混合碳四原料，此处的混合碳四原料可以是裂解碳四、醚后碳四、FCC碳四、甲醇制烯烃碳四、丁烷脱氢碳四等，其主要成分是丙烷、异丁烷、正丁烷、丁烯-1、反-2-丁烯、顺-2-丁烯等，不同混合碳四其主要成分相似，但其各组分的含量不尽相同。混合碳四进入反应器前需进行原料精制，以除去丁二烯和调整烷烯摩尔比，此部分工艺为已有成熟工艺，本发明在此不做要求，可采用合适的现有工艺。

本发明涉及到的酸烃分离和产品精制与现有烷基化装置的相似，可采用现有的工艺流程。

下面通过附图进一步说明本发明所提供的方法，但本发明并不因此而受到任何限制。

如图1所示，浓硫酸催化剂03和来自产品精馏塔的循环异丁烷02与来自压缩气体冷凝罐18的循环冷剂01一起进入喷嘴19，两股物料进入喷嘴为对向上下分别进料，在喷嘴内部旋流混合，从下部的出口和喉管中呈雾状以一定的喷射角喷出。如图2所示，混合碳四进料从反应器侧面进入反应器14，通过混合碳四分布管20在整个规整填料层21的上部向下喷出，与喷嘴喷出的酸烃混合物一起进入填料层进行烷基化反应。反应产物和催化剂以及未反应的异丁烷一起向下流动，在每个填料层上与分段进入反应器的碳四进料进行进一步的反应。在混合物料向下流动通过填料层的过程中，由于填料层的压降和反应放热导致部分异丁烷和丙烷气化，通过轻烃排出口08排出部分轻烃，采用压力控制设备控制反应压力在合适的范围可调节轻烃气化量，进而控制反应温度在合适的范围。反应后的混合物07从反应器排出后进入酸烃分离罐15，酸烃分离罐15底部的酸相打回反应器循环使用，中部反应流出物去产品精馏塔16，精馏塔16底部抽出烷基化油12出装置，正丁烷11从塔中部抽出，顶部异丁烷返回反应器做循环异丁烷02，部分异丁烷13外排。酸烃分离罐15顶部的轻烃和自反应器来的轻烃排放08一起至气压机入口，经压缩冷凝后进入冷凝罐，罐底部的低温异丁烷返回反应器做循环冷剂01，顶部的丙烷09外排出装置。

下面的实施例将对本发明提供的方法予以进一步的说明。

实施例1

该实施例说明了采用单个喷嘴进行酸烃混合，采用醚后碳四为烯烃原料进行烷基化反应的工艺方法。实验装置采用中石化SEG研发中心的烷基化中试装置。实验所用原料性质见表1和表2；

实验主要工艺条件如下：反应温度为3℃，烷烯摩尔比为7:1，酸烃摩尔比为1:1，反应压力为0.5MPa，采用单个喷嘴进行酸烃混合，反应器采用三段填料，总压降为1-1.5KPa。循环异丁烷和硫酸按0.8:1的比例进入单个喷嘴，混合后在反应器上部向下喷出。在此与第一层混合碳四进料接触，此处异丁烷与混合碳四的流量比为3-4:1，可保证反应器填料层内的烷烯摩尔比为6-8:1，满足反应的要求。反应过程中由于放热会导致反应温度有升高的趋势，此热量会引起轻烃部分汽化吸收部分反应热，不足部分由轻烃排放口排出部分轻烃至气压机入口，进一步汽化部分轻烃取走多余反应热，以保持反应填料层温度均匀。通过第一个填料层的反应混合物继续向下流动，在此处与第二层混合碳四进料接触，一起进入第二个填料层继续反应，反应完成后进入第三个填料层反应，然后反应混合物从反应器压出至酸烃分离罐，进行酸烃分离。

实施例2

该实施例说明了采用单个喷嘴进行酸烃混合，采用FCC液化气(FCC碳四)为烯烃原料进行烷基化反应的工艺方法。实验装置采用中石化SEG研发中心的烷基化中试装置。实验所用原料性质见表1和表2；

实验主要工艺条件如下：反应温度为4-7℃，烷烯摩尔比为6-8:1，酸烃摩尔比为1:1，反应压力为0.5MPa，采用单个喷嘴进行酸烃混合，反应器采用三段填料，总压降为1-1.5KPa。循环异丁烷和硫酸按0.9:1的比例进入单个喷嘴，混合后在反应器上部向下喷出。在此与第一层混合碳四进料接触，由于FCC液化气的异丁烷含量较小，因而需要保持稍低的混合碳四进料，此处异丁烷与混合碳四的流量比为4-5:1，可保证反应器填料层内的烷烯摩尔比为6-8:1，满足反应的要求。反应过程中由于放热会导致反应温度有升高的趋势，此热量会引起轻烃部分汽化吸收部分反应热，不足部分由轻烃排放口排出部分轻烃至气压机入口，进一步汽化部分轻烃取走多余反应热，以保持反应填料层温度均匀。混合物料顺序通过三层规整填料后从反应器压出至酸烃分离罐，进行酸烃和气相分离。

实施例3

该实施例说明了采用单个喷嘴进行酸烃混合，采用醚后碳四为烯烃原料进行烷基化反应的工艺方法。实验装置采用中石化SEG研发中心的烷基化中试装置。实验所用原料性质见表1和表2；

实验主要工艺条件如下：反应温度为7℃，烷烯摩尔比为8:1，酸烃摩尔比为1:1，反应压力为0.5MPa，工艺流程同实例1。

实施例4

该实施例说明了采用单个喷嘴进行酸烃混合，采用醚后碳四为烯烃原料进行烷基化反应的工艺方法。实验装置采用中石化SEG研发中心的烷基化中试装置。实验所用原料性质见表1和表2；

实验主要工艺条件如下：反应温度为10℃，烷烯摩尔比为6:1，酸烃摩尔比为1:0.6，反应压力为0.5MPa，工艺流程同实例1。

实施例5

该实施例说明了采用单个喷嘴进行酸烃混合，采用醚后碳四为烯烃原料进行烷基化反应的工艺方法。实验装置采用中石化SEG研发中心的烷基化中试装置。实验所用原料性质见表1和表2；

实验主要工艺条件如下：反应温度为15℃，烷烯摩尔比为10:1，酸烃摩尔比为1:0.7，反应压力为0.5MPa，工艺流程同实例1。

实施例6

该实施例说明了采用单个喷嘴进行酸烃混合，采用醚后碳四为烯烃原料进行烷基化反应的工艺方法。实验装置采用中石化SEG研发中心的烷基化中试装置。实验所用原料性质见表1和表2；

实验主要工艺条件如下：反应温度为6℃，烷烯摩尔比为12:1，酸烃摩尔比为1:0.9，反应压力为0.5MPa，工艺流程同实例1。

实施例7

该实施例说明了采用单个喷嘴进行酸烃混合，采用醚后碳四为烯烃原料进行烷基化反应的工艺方法。实验装置采用中石化SEG研发中心的烷基化中试装置。实验所用原料性质见表1和表2；

实验主要工艺条件如下：反应温度为4℃，烷烯摩尔比为15:1，酸烃摩尔比为1:0.9，反应压力为0.5MPa，工艺流程同实例1。

实施例8

该实施例说明了采用单个喷嘴进行酸烃混合，采用醚后碳四为烯烃原料进行烷基化反应的工艺方法。实验装置采用中石化SEG研发中心的烷基化中试装置。实验所用原料性质见表1和表2；

实验主要工艺条件如下：反应温度为0℃，烷烯摩尔比为5:1，酸烃摩尔比为1:0.8，反应压力为0.5MPa，工艺流程同实例1。

实施例9

该实施例说明了采用单个喷嘴进行酸烃混合，采用醚后碳四为烯烃原料进行烷基化反应的工艺方法。实验装置采用中石化SEG研发中心的烷基化中试装置。实验所用原料性质见表1和表2；

实验主要工艺条件如下：反应温度为5℃，烷烯摩尔比为20:1，酸烃摩尔比为1:0.6，反应压力为0.5MPa，工艺流程同实例1。

实施例10

该实施例说明了采用组合喷嘴(见图1B、图1C)进行酸烃混合，采用FCC液化气为烯烃原料进行烷基化反应的工艺方法。

循环浓硫酸03通过中心分配系统22进入位于反应器顶部的圆环分布管中部，然后等间隔角度进入三个支管，每个支管之间的夹角为120度，分成三股物流进入三个喷嘴的内侧上部。循环异丁烷02和循环冷剂01混合后的通过圆环分配系统23进入位于反应器顶部的圆环分布管外侧，等角度(间隔120度)引出三个连接管连接喷嘴的外侧下部，以保证每个喷嘴的酸烃进料是对向喷射。循环异丁烷和硫酸按0.9:1的比例进入圆环非配系统和中心分配系统，在三个喷嘴内部混合后在反应器上部向下喷出。后续反应条件与实施例2相同。

尽管已用具体实施例来说明和描述了本发明，然而应意识到，在不背离本发明的精神和范围的情况下可以作出许多其它的更改和修改。因此，这意味着在所附权利要求中包括属于本发明范围内的所有这些变化和修改。

表1混合碳四组成成分表

表2异丁烷组成

名称	异丁烷/体积分数
		C6+	0.16％
丙烷	0.019％
		丙烯	0.057％
异丁烷	96.04％
		正丁烷	0.006％

Claims (9)

1.一种硫酸烷基化反应的方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)异丁烷和浓硫酸催化剂两股物料以对向上下分别进料的方式进入双进料喷嘴内部进行旋流混合，通过喷嘴混合的浓硫酸和异丁烷的酸烃摩尔比为1:0.7-1:0.9，混合后的酸烃混合物自喷嘴向下喷出；所述异丁烷包括循环异丁烷和补充异丁烷，所述循环异丁烷为自循环致冷工段而来的循环冷剂和脱异丁烷塔来的循环异丁烷混合物，其中所述循环异丁烷中异丁烷的体积分数不小于85％，催化剂为浓度不小于90％的循环硫酸或新酸；

(2)混合碳四经过喷头喷出后与步骤(1)所得混合物料下行在反应区上部接触，并同时下行进入反应区域内，进入所述反应区的待反应烃类混合物中烷烯摩尔比为6:1-15:1，在反应区内异丁烷、丁烯在硫酸的催化作用下充分接触进行烷基化反应；所述反应区温度控制在4-7℃；

在混合物料向下流动通过填料层的过程中，由于填料层的压降和反应放热导致部分异丁烷和丙烷气化，通过轻烃排出口排出部分轻烃，采用压力控制设备控制反应压力在合适的范围，调节轻烃气化量，进而控制反应温度在合适的范围。

2.根据权利要求1所述的一种硫酸烷基化反应的方法，其特征在于，所述反应区为静态混合结构的填料空隙。

3.根据权利要求1所述的一种硫酸烷基化反应的方法，其特征在于，所述方法还包括：从反应区出来的流出物和硫酸催化剂一起进入酸烃分离器，分离出的硫酸打回反应器循环使用，烷基化油去产品分离系统，异丁烷循环进入反应器，轻烃去气压机系统进行分离，异丁烷冷却后返回反应器做循环冷剂，丙烷排出系统。

4.根据权利要求1所述的一种硫酸烷基化反应的方法，其特征在于，所述混合碳四包括裂解碳四、醚后碳四、FCC碳四、甲醇制烯烃碳四和丁烷脱氢碳四中的一种或多种。

5.根据权利要求4所述的一种硫酸烷基化反应的方法，其特征在于，所述混合碳四为醚后碳四或FCC碳四中的一种或两种。

6.根据权利要求1所述的一种硫酸烷基化反应的方法，其特征在于，通过喷嘴混合的浓硫酸和异丁烷的酸烃摩尔比1:0.8。

7.根据权利要求1所述的一种硫酸烷基化反应的方法，其特征在于，进入所述反应区的待反应烃类混合物中烷烯摩尔比为7:1-8:1。

8.根据权利要求1所述的一种硫酸烷基化反应的方法，其特征在于，所述反应区内的填料层为多段布置。

9.根据权利要求1所述的一种硫酸烷基化反应的方法，其特征在于，所述反应区内部混合碳四进料方式为分层进料或顶部进料。