CN106190224B - 一种对硫酸烷基化反应流出物进行闪蒸取热的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种对硫酸烷基化反应产物进行闪蒸取热的方法，反应流出物进入闪蒸取热罐后，自上而下通过内件过程中压力逐渐降低，当压力低于烃类饱和蒸气压的情况下会气化，从而对烷基化反应混合物取热降温；内件由亲酸纤维和表面改性金属丝组成，亲酸纤维可以使硫酸湿润其表面形成酸膜并不断的脱落更新，提高硫酸冷却的比表面积，极大地增加了硫酸与气化烯烃的接触几率，强化热量传递过程。本方法具有取热效果好、取热后温度均匀的特点，也可广泛应用于化工行业的其他闪蒸过程。
Description
技术领域
本发明涉及一种对硫酸烷基化反应产物进行闪蒸取热的方法，尤其涉及反应流出物自上而下通过内件过程中压力逐渐降低发生气化，从而对烷基化反应混合物取热降温的方法。
背景技术
随着汽车技术的发展和汽车尾气排放标准的提高，烷基化油的重要性日愈突出。由于发动机压缩比的不断提高，要求汽油具有更高的辛烷值。目前汽油的辛烷值主要来源于烯烃、芳烃、异构烷烃以及含氧添加剂(抗爆剂)。烯烃和芳烃是欧III、欧IV规格汽油严格限制的组分。MTBE一度被认为是理想的汽油抗爆剂，但近年来发现其泄漏而对饮用水和地下水资源造成污染，在美国已开始被限使用。乙醇也是一种辛烷值很高的抗爆添加剂，但最近的研究显示乙醇汽油的使用会增加NOx和VOC排放并造成臭氧的超标。在各种高辛烷值汽油组分中，烷基化油具有无烯、无芳、低硫、辛烷值高、蒸汽压低等优点，使用数十年来未有异议，为调配清洁汽油的理想组分。
由于硫酸在安全性方面好于氢氟酸，世界上近20年新建烷基化装置绝大部分采用硫酸工艺，因此对于硫酸工艺改进的研究工作也很活跃。目前，硫酸烷基化主要有STRATCO反应流出物制冷式工艺和低温硫酸烷基化CDAlky工艺，2012年中国石化石油化工科学研究院在中国石化支持下，依托石家庄炼化分公司开发了新的硫酸烷基化工艺。
为了减少反应副产物的生成，硫酸烷基化反应需要在较低温度下进行。在硫酸烷基化反应中，大部分的反应流出物(硫酸和烃类)最终被循环送回反应器继续参加烷基化反应。烷基化反应是一个放热过程，在生成辛烷值较高的烷基化物时也产生大量的热，这些热量通过反应流出物带出。为了使硫酸烷基化反应在较低温度下进行，硫酸和烃类在在返回反应器前应该进行取热降温。
目前烷基化流出物的取热冷却大多采用混合物中烃类自气化来取热，但常常存在取热效果不好、取热后混合物温度不均匀的问题，亟需开发新型的闪蒸取热技术。
发明内容
本发明的发明人在经过了广泛而深入的研究之后发现，采用新型内件对硫酸烷基化反应产物进行闪蒸取热，具有取热效果好、取热后混合物温度均匀的特点。从而解决了现有技术中存在的问题。
本发明的技术构思如下：硫酸烷基化反应流出物是酸、烃的混合物，硫酸含量在45-50％(体积比)之间。反应流出物进入闪蒸取热罐后，自上而下通过内件，内件由亲酸纤维和表面改性金属丝组成，金属丝表面改性后具有憎酸性，硫酸湿润亲酸纤维表面形成酸膜并不断的脱落更新。通过内件过程中压力逐渐降低，当压力低于烃类饱和蒸气压的情况下部分烃类气化。烃类气化后吸收反应流出物的反应热，将酸和未气化的烃类冷却，由于酸均匀铺展在亲酸纤维表面，具有较大的比表面积，所以酸能够得到均匀、快速冷却。本发明使离开内件的混合物温度均匀。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种对硫酸烷基化反应产物进行闪蒸取热的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
1)硫酸烷基化反应流出物进入立式闪蒸取热罐，进口压力为0.07-0.10MPa，自上而下通过闪蒸取热罐的内件；
其中，所述的硫酸烷基化反应流出物为硫酸和烃类的混合物，硫酸含量按体积比占混合物的45-50％，
所述的内件为填充于闪蒸取热罐内筒的亲酸纤维和改性金属丝，
所述亲酸纤维为聚丙烯纤维，改性金属丝为改性涂层与酸的接触角大于120°的不锈钢金属丝，其改性过程包括：将不锈钢金属丝浸入硅溶胶4-6min，于350℃下煅烧2.5小时；
2)硫酸烷基化反应流出物通过内件过程中压力逐渐降低，内件上部和底部压力差控制在0.04-0.1MPa；
3)当压力低于烃类饱和蒸气压，部分烃类汽化，部分气化后的烃类吸收反应流出物的反应热，将酸和未气化的烃类冷却，完成取热。
所述内件中亲酸纤维和改性金属丝的体积比为0.5-1∶1。
所述的改性金属丝直径为0.18-0.5mm。
所述的内件孔隙率控制在70-95％，自上而下孔隙率逐渐增大，内件上部和底部孔隙率差控制在10％以内。
所述的烃类包括辛烷、正丁烷、异丁烷及丁烯。
所述的不锈钢可以为316L型不锈钢。
有益效果
本发明的主要优点在于：
(1)取热后，内件底部温度和闪蒸取热罐底部冷却后反应混合物的温差不超过1℃，混合物温度均匀；
(2)取热效果好，闪蒸取热罐底部冷却后反应混合物的温度可以降低到-4℃以下。
附图说明：
图1是闪蒸取热罐简图。
其中，1-进料口；2-内件；3-气相出口；4-烃出口；5-酸出口，6-冷却后的反应混合物。
具体实施方式
以下，结合附图进一步阐述本发明。
图1给出了闪蒸取热罐简图，反应流出物通过进料口1进入闪蒸取热罐后，自上而下通过内件2，内件2由亲酸纤维和表面改性金属丝组成，金属丝表面改性后具有憎酸性，硫酸湿润亲酸纤维表面形成酸膜并不断的脱落更新。通过内件2过程中压力逐渐降低，当压力低于烃类饱和蒸气压的情况下部分烃类气化。烃类气化后吸收反应流出物的反应热，将酸和未气化的烃类冷却，使离开内件2的混合物温度均匀。
实施例
下面结合实例按照上述实施方式操作进一步阐明本发明的内容，但这些实例并不限制本发明的保护范围。
实施例1
1.1物料性质
反应流出物为硫酸和烃类的混合物，其中烃类主要含辛烷、正丁烷、异丁烷及丁烯，反应流出物流量：1050-1200m3/h，温度：3℃，含酸量：正常45％(体积比)，最大50％(体积比)，进口压力0.07MPa。
1.2应用及效果
反应流出物进入闪蒸取热罐并自上而下通过闪蒸取热罐的内件，控制内件上部和底部压力差在0.04MPa-0.05MPa之间，应用本技术后，闪蒸取热罐底部冷却后反应混合物的温度为-4.5℃，内件底部温度和闪蒸取热罐底部冷却后反应混合物的温差不超过1℃。
实施例2
2.1物料性质
反应流出物为硫酸和烃类的混合物，其中烃类主要有辛烷、正丁烷、异丁烷及丁烯，反应流出物流量：550-600m3/h，温度：3℃，含酸量：正常50％(体积比)，最大55％(体积比)，进口压力0.08MPa。
2.2应用效果
反应流出物进入闪蒸取热罐并自上而下通过闪蒸取热罐的内件，控制内件上部和底部压力差在0.05-0.06MPa；应用本技术后，闪蒸取热罐底部冷却后反应混合物的温度为-4℃，内件底部温度和闪蒸取热罐底部冷却后反应混合物的温差不超过1℃。
实施例3
3.1物料性质
反应流出物为硫酸和烃类的混合物，其中烃类主要有辛烷、正丁烷、异丁烷及丁烯，反应流出物流量：2m3/h，温度：3.2℃，含酸量：正常50％(体积比)，最大55％(体积比)，进口压力0.10MPa。
3.2应用效果
反应流出物进入闪蒸取热罐并自上而下通过闪蒸取热罐的内件，控制内件上部和底部压力差在0.06-0.08MPa；应用本技术后，闪蒸取热罐底部冷却后反应混合物的温度为-4.2℃，内件底部温度和闪蒸取热罐底部冷却后反应混合物的温差不超过1℃。
Claims (5)
1.一种对硫酸烷基化反应产物进行闪蒸取热的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
1)硫酸烷基化反应流出物进入立式闪蒸取热罐，进口压力为0.07-0.10MPa，自上而下通过闪蒸取热罐的内件；
其中，所述的硫酸烷基化反应流出物为硫酸和烃类的混合物，硫酸含量按体积比占混合物的45-50％，
所述的内件为填充于闪蒸取热罐内筒的亲酸纤维和改性金属丝，
所述亲酸纤维为聚丙烯纤维，改性金属丝为改性涂层与酸的接触角大于120°的金属丝，其改性过程包括：将不锈钢金属丝浸入硅溶胶4-6min，于350℃下煅烧2.5小时；
2)硫酸烷基化反应流出物通过内件过程中压力逐渐降低，内件上部和底部压力差控制在0.04-0.1MPa；
3)当压力低于烃类饱和蒸气压，部分烃类汽化，部分气化后烃类吸收反应流出物的反应热，将酸和未气化的烃类冷却，完成取热。
2.如权利要求1所述的对硫酸烷基化反应产物进行闪蒸取热的方法，其特征在于，所述方法步骤1)中，组成所述内件的亲酸纤维和改性金属丝的体积比为0.5-1∶1。
3.如权利要求1所述的对硫酸烷基化反应产物进行闪蒸取热的方法，其特征在于，所述的内件孔隙率控制在70-95％，自上而下孔隙率逐渐增大，内件上部和底部孔隙率差控制在10％以内。
4.如权利要求1所述的对硫酸烷基化反应产物进行闪蒸取热的方法，其特征在于，所述的改性金属丝直径为0.18-0.5mm。
5.如权利要求1所述的对硫酸烷基化反应产物进行闪蒸取热的方法，其特征在于，所述的烃类包括辛烷、正丁烷、异丁烷及丁烯。
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