CN106943980A - 一种新型塔式烷基化反应装置及其操作方法 - Google Patents

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刘晓敏
周志茂
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王慧
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Abstract

本发明提供了一种新型塔式烷基化反应装置及其操作方法,其中，反应装置包括板式塔壳体，所述壳体的上方设有气体采出口和烷烃进料口，下方设有液体采出口，所述壳体内部设有若干塔板，所述塔板的下方设有喷雾式液体分布器，所述喷雾式液体分布器与烯烃进料口连通，所述液体分布器的下方设有惰性气体进料口。本发明提出的塔式反应器采用了新型的板式塔设计，具有结构简单、混合均匀的特点，应用中体现为烯烃转化率高，处理效率高。

Description

一种新型塔式烷基化反应装置及其操作方法
技术领域：
本发明涉及烷基化油生产领域，具体涉及一种新型的烷基化反应生产装置。
背景技术：
异构烷烃与烯烃的烷基化反应是石化工业重要的工艺过程，其实质是在酸性催化剂的作用下，连接烷烃分子和烯烃分子的有机加成反应。异丁烷与丁烯在强酸催化剂的作用下反应生成的异构烷烃被称为烷基化汽油。烷基化汽油具有高辛烷值，是理想的汽油调和组分。
目前工业上常规的烷基化技术采用浓硫酸或氢氟酸等液体强酸作为催化剂。非常规的烷基化技术采用固体酸烷基化和离子液体为催化剂。目前液体酸催化的烷基化反应工艺仍主要采用卧式搅拌釜，但机械搅拌的反应器面临着工程放大困难，搅拌桨气蚀等问题。
CN 105219428公开了一项烷基化反应器专利，该专利采用双进料喷头预混合浓硫酸和异丁烷，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。该专利中，反应在填料中进行，混合效果缺乏强化，烯烃转化率低。
CN 103242895公开了一项烷基化反应器专利，该专利将液相C4烷烃与浓硫酸在装置外搅拌乳化，与烯烃混合气一起自上而下进入反应器。反应在填料中发生。在反应器的中段，使用喷头实现烯烃多点进料。产品和受热蒸发的蒸汽从反应器底部采出。该专利中液相进料管采用树状分支结构，主管道上开若干小管道，在小管道上开均匀的小孔，实现进料的均匀分布。
以上专利均面临：一、混合效果与搅拌釜相比有差距；二，进料分布不均匀，因此烯烃转化率低。
CN101274249 B公开了一种喷射式烷基化反应器专利，该专利其中喷射式内、外环流反应器利用液体喷射产生的功能、粉碎液体，便能够循环利用的反应液体在反应器内循环流动、良好混合并反应。但该方案由于内部结构复杂，不利于实现大规模应用。
本发明提出的塔式反应器采用了新型的板式塔设计，具有结构简单、混合均匀的特点，应用中体现为相同处理量条件下，烯烃转化为异辛烷的转化率较卧式搅拌槽提升3～5％。
发明内容：
一种新型塔式烷基化反应装置，包括板式塔壳体，所述壳体的上方设有气体采出口和烷烃进料口，下方设有液体采出口，所述壳体内部设有若干塔板，所述塔板的下方设有喷雾式液体分布器，所述喷雾式液体分布器与烯烃进料口连通，所述液体分布器的下方设有惰性气体进料口。
进一步的，所述塔板为筛板塔板、浮阀门式塔板和垂直筛板式塔板中的任意一种。
进一步的，所述喷雾式液体分布器上设有若干喷雾式喷嘴。
进一步的，所述气体采出口与换热器连通，所述换热器的出口与气液分离装置连通，所述气液分离装置的气体出口与位于所述壳体底部的惰性气体进料口连通；
进一步的，所述气液分离装置的液体出口与所述烷烃进料口连通。
进一步的，将烯烃或烯烃混合物的原料通过所述烯烃进料口通入所述液体分布器中；
将液相烷烃和催化剂的混合物乳化后通过所述烷烃进料口通入所述壳体内；
将惰性气体从所述惰性气体进料口通入，从所述壳体上方的气体采出口采出气体混合物；
将反应产物和催化剂从所述液体采出口采出。
进一步的，将烯烃或烯烃混合物的原料通过所述烯烃进料口通入所述液体分布器中；
将乳化后的液相烷烃和催化剂的混合物以及所述气液分离装置分离出的液体通过所述烷烃进料口通入所述壳体内；
将惰性气体以及从所述气液分离器中分离出的气体从所述惰性气体进料口通入，从所述壳体上方的气体采出口采出气体；
将反应产物和催化剂从所述液体采出口采出。
其中，所述的惰性气体包括但不限于氮气，氩气。
进一步的，控制反应器内轻烃部分汽化。
附图说明：
图1：塔式烷基化装置主装置示意图；
图2：烯烃进料分布装置示意图；
图3：塔式烷基化反应装置主体与气体循环系统连接示意图。
1-气体采出口；2-烷烃进料口；3-烯烃进料口；4-液相采出口；5-惰性气体进料口；6-塔板；7-喷雾式喷嘴；8-冷凝器；9-气液分离器；10-液体泵；11-气体泵。
具体实施方式：
实施例1
一种烷基化反应生产装置，采用塔式结构，如图1所示，塔顶设置气相采出口1和烷烃进料口2，塔板下设置烯烃进料口3，塔底设置液相采出口4和惰性气相进料口5，板式塔壳体内设有塔板6。
塔板下的液体分布器呈环状管路，在环状管路上有朝向圆心的喷嘴7。喷嘴7朝向可以为但不限于水平，如图2所示，烯烃喷雾被气体裹挟带入分布器上的塔板。
板式塔反应器塔径为0.5m，高度为5m，有4块筛板塔板，溢流堰高度为0.05m，底隙为0.03m。
以离子液体[Bmin]BF4为催化剂，异丁烷与离子液体催化剂在装置外通过搅拌装置乳化，其中离子液体占质量分数的45％，异丁烷占质量分数的55％。经烷烃进料口2进入装置，控制进料温度在5℃-10℃之间，压力为5.5bar,流量为0.05ton/hr。
混合烯烃进料中异丁烯质量含量为50％，异丁烷质量含量为30％，正丁烷质量含量为20％。流量为25kg/hr，进料温度为5℃，压力为5.8bar。烯烃通过烯烃进料口3进入装置，在循环氮气的带动下，进入塔板6。
循环惰性气体从管路5进入，其温度为5℃，压力为5.8bar。
气体循环量为0.3m3/s。板式塔上湍动剧烈，能够使各种物质均匀分布，从而提升烯烃选择性。烯烃采用多点进料，以实现均匀分布。烷基化油与液相的催化剂从塔底管道4流出。
含有氮气、异丁烷、丁烷等物质的气体混合物从塔顶采出后，经换热器8冷却至5℃，在气液分离器9中进行气液分离，分离后的气体经气体泵11加压至5.8bar后，经过惰性气体进料口5进入塔底；冷凝下来的液体与烷烃进料混合后经液体泵10加压至5.8bar，再次进入塔中。反应器中产生的热量被蒸发的C4烷烃以潜热形式带出，这部分蒸发的烷烃又在换热器8中冷却，实现外部移热。由于搅拌剧烈，异丁烷等受热后会快速汽化，使塔内温度稳定在5～15℃。
实际操作中，丁烯至异辛烷的转化率为95％，卧式搅拌槽工艺提升5％。
实施例2
一种烷基化反应生产装置，采用塔式结构，如图1所示，塔顶设置气相采出口1和烷烃进料口2，塔板下设置烯烃进料口3，塔底设置液相采出口4和惰性气相进料口5，板式塔壳体内设有塔板6。
塔板下的液体分布器呈环状管路，在环状管路上有朝向圆心的喷嘴7。喷嘴7朝向为水平偏上15°，烯烃喷雾被气体裹挟带入分布器上的塔板。
板式塔反应器塔径为0.25m，高度为6m，有5块筛板塔板，溢流堰高度为0.06m，底隙为0.02m。
以氯铝酸型离子液体为催化剂，异丁烷与离子液体催化剂在装置外通过搅拌装置乳化，经烷烃进料口2进入装置，控制进料温度在5℃-8℃之间，压力为6bar,流量为0.1ton/hr，其中异丁烷质量分数为80％，离子液体质量分数为20％。
混合烯烃进料中，异丁烯质量含量为30％，异丁烷质量含量为40％，正丁烷含量为30％。流量为20kg/hr，温度为5℃，压力为6bar。烯烃通过烯烃进料口3进入装置，在循环氮气的带动下，进入塔板6。
循环惰性气体从管路5进入，其温度为5℃，压力为6.1bar。气体循环量为0.15m3/s。板式塔上湍动剧烈，能够使各种物质均匀分布，从而提升烯烃选择性。烯烃采用多点进料，以实现均匀分布。烷基化油与液相的催化剂从塔底管道4流出。
含有氮气、异丁烷、丁烷等物质的气体混合物从塔顶采出后，经换热器8冷却至5℃，在气液分离器9中进行气液分离，分离后的气体经气体泵11加压至6.1bar后，经过惰性气体进料口5进入塔底；冷凝下来的液体与烷烃进料混合后，经液体泵10再次进入塔中。反应器中产生的热量被蒸发的C4烷烃以潜热形式带出，这部分蒸发的烷烃又在换热器8中冷却，由于搅拌剧烈，异丁烷等受热后会迅速汽化，从而使塔内温度稳定在5～15℃。
实际操作中，相同处理量条件下，丁烯至异辛烷的转化率为94.5％，较卧式搅拌槽工艺提升4.5％。

Claims (7)

1.一种新型塔式烷基化反应装置,其特征在于：包括板式塔壳体，所述壳体的上方设有气体采出口和烷烃进料口，下方设有液体采出口，所述壳体内部设有若干塔板，所述塔板的下方设有喷雾式液体分布器，所述喷雾式液体分布器与烯烃进料口连通，所述液体分布器的下方设有惰性气体进料口。
2.如权利要求1所述的新型塔式烷基化反应装置,其特征在于：所述塔板为筛板塔板、浮阀门式塔板和垂直筛板式塔板中的任意一种。
3.如权利要求1所述的新型塔式烷基化反应装置,其特征在于：所述喷雾式液体分布器上设有若干喷雾式喷嘴。
4.如权利要求1所述的新型塔式烷基化反应装置,其特征在于：
所述气体采出口与换热器连通，所述换热器的出口与气液分离装置连通，所述气液分离装置的气体出口与位于所述壳体底部的惰性气体进料口连通；
所述气液分离装置的液体出口与所述烷烃进料口连通。
5.如权利要求1所述的新型塔式烷基化反应装置的操作方法,其特征在于：
将烯烃或烯烃混合物的原料通过所述烯烃进料口通入所述液体分布器中；
将液相烷烃和催化剂的混合物乳化后通过所述烷烃进料口通入所述壳体内；
将惰性气体从所述惰性气体进料口通入，从所述壳体上方的气体采出口采出气体；
将反应产物和催化剂从所述液体采出口采出。
6.如权利要求4中任一项所述的新型塔式烷基化反应装置的操作方法,其特征在于：
将烯烃或烯烃混合物的原料通过所述烯烃进料口通入所述液体分布器中；
将乳化后的液相烷烃和催化剂的混合物以及所述气液分离装置分离出的液体通过所述烷烃进料口通入所述壳体内；
将惰性气体以及从所述气液分离器中分离出的气体从所述惰性气体进料口通入，从所述壳体上方的气体采出口采出气体混合物；
将反应产物和催化剂从所述液体采出口采出。
7.如权利要求5或6所述的新型塔式烷基化反应装置的操作方法,其特征在于：控制反应器内轻烃部分汽化。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110891678A (zh) * 2017-10-26 2020-03-17 雪佛龙美国公司 离子液体催化的烃转化的集成反应器系统

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB838489A (en) * 1957-11-05 1960-06-22 Universal Oil Prod Co Process for extractive alkylation
US4014953A (en) * 1975-02-05 1977-03-29 Phillips Petroleum Company Method for purifying HF catalyst in an isoparaffin-olefin alkylation
CN101784507A (zh) * 2007-08-22 2010-07-21 埃克森美孚化学专利公司 仲丁基苯的制备方法
CN105985800A (zh) * 2015-01-29 2016-10-05 中国石油化工股份有限公司 一种固体酸催化的烷基化方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB838489A (en) * 1957-11-05 1960-06-22 Universal Oil Prod Co Process for extractive alkylation
US4014953A (en) * 1975-02-05 1977-03-29 Phillips Petroleum Company Method for purifying HF catalyst in an isoparaffin-olefin alkylation
CN101784507A (zh) * 2007-08-22 2010-07-21 埃克森美孚化学专利公司 仲丁基苯的制备方法
CN105985800A (zh) * 2015-01-29 2016-10-05 中国石油化工股份有限公司 一种固体酸催化的烷基化方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110891678A (zh) * 2017-10-26 2020-03-17 雪佛龙美国公司 离子液体催化的烃转化的集成反应器系统

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