CN203295447U - 一种生成高辛烷值烷基化油的烷基化反应器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种生成高辛烷值烷基化油的烷基化反应器，所述反应器是一个两端带圆顶的圆柱型罐体，罐体中间部分是列管式结构，由管程和壳程组成。管程为反应区域，壳程为换热区域，罐体两端分别是预分布区域和反应物流出区域，罐体两端和中间圆柱型部分由两个多孔挡板隔开，多孔挡板将罐体两端与中间圆柱型部分的管程连通，与壳程隔开，从而将预分布区域、反应区域以及反应流出物区域三者依次连通，并将上述三个区域与换热区域隔开。该烷基化反应器适用于异烷烃和低碳烯烃在液体酸催化剂作用下生成高辛烷值烷基化油的反应，具有结构巧妙、反应效果好、操作弹性大等特点。

Description

一种生成高辛烷值烷基化油的烷基化反应器

技术领域

本实用新型属于石油化工领域，特别涉及一种烷基化反应器。

背景技术

低碳烯烃和异烷烃在液体酸催化作用下发生烷基化反应，生成高辛烷值烷基化油。烷基化反应的原料低碳烯烃和异烷烃与无机液体酸催化剂的互溶性较差，为保证烷基化反应的顺利进行，必须提高酸烃两相的混合程度。烷基化反应温度通常控制在10℃以下，因为当反应温度高于10℃时，在液体酸催化作用下，低碳烯烃很容易聚合成C12以上的高聚物，影响烷基化油产品质量。此外，低碳烯烃和异烷烃的烷基化反应属于放热反应，如果反应温度控制不当，就会加剧低碳烯烃聚合的副反应发生。因此，液体酸烷基化反应器既要实现酸烃两相的充分混合，还要保证烷基化反应在恒定较低的温度下进行。

专利说明书US3,759,318公开了一种卧式搅拌反应器。反应原料进到反应器叶轮处，在叶轮的强力搅拌下形成酸烃乳化液。乳化液与反应器内部的换热管束接触，换热管束的冷却介质取走烷基化反应热。Stratco卧式搅拌反应器已大量工业化，但是单个反应器的规模有限，扩大生产规模只能依靠反应器数量的增加；反应器的酸耗较高，产生的大量废酸带来了很大的环保压力；反应产物需要酸洗、碱洗以及水洗等精制过程，工艺流程复杂。

专利说明书US5,443,799公开了一种烷基化反应器，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。烯烃在反应区与来自预混合区乳化液逆向接触反应。反应区体积明显大于预混合区，异丁烷和硫酸的预混合物进入反应区后，体积骤然增大，绝热膨胀吸收烷基化反应放出的热量。该反应器的反应温度控制在8～20℃，反应温度偏高。

专利说明书CN101104570A公开了一种烷基化反应器，反应器内部是一个由分散混合器组成的静态混合体系。分散混合器包含金属丝网和含有空隙空间大于50％体积的接触性结构的填料。反应物料依靠填料自身压降，使轻烃组分气化，消耗掉反应热。该专利反应器的反应热移除方式是轻烃气化，为维持较低的反应温度，反应器需要大量的气化空间。

专利说明书CN2790575Y公开了一种卧式搅拌反应器，反应器采用搅拌桨搅拌混合反应物料，冷却管束在反应器内壳，烷基化反应热由冷却管束的冷却介质移除。该专利反应器与专利US3,759,318类似。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种具有静态混合功能的新型烷基化反应器，该烷基化反应器适用于异烷烃和低碳烯烃在液体酸催化剂作用下生成高辛烷值烷基化油的反应，具有结构巧妙、反应效果好、操作弹性大等特点。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种烷基化反应器，其特征在于：所述反应器罐体中间部分是列管式结构，由管程和壳程组成。管程为反应区域，壳程为换热区域，反应器罐体一端是预分布区域，反应器罐体另一端是反应物流出区域。罐体两端和中间部分由两个多孔挡板隔开，多孔挡板的孔与反应区域的管程一一对应，且大小相同。多孔挡板将罐体两端与中间部分的管程连通，与壳程隔开，从而将预分布区域、反应区域以及反应流出物区域三者依次连通，并将上述三个区域与换热区域隔开。

本实用新型的具有静态混合功能的烷基化反应器，其进一步特征在于：反应区域的管程是内部带有静态混合元件的列管。常见的用于中等粘度流体、液-液混合的静态混合元件在这里都可以使用。静态混合元件充满管程的每一根列管，静态混合元件的长度与管程列管的长度一致。静态混合元件的长度由反应器的处理量、管程列管数量以及静态混合元件的类型等参数确定。

本实用新型的具有静态混合功能的新型烷基化反应器，其进一步特征在于：壳程是反应器的换热区域，冷却介质从壳程的一端入口进入，从另一端出口排出。冷却介质的入口端和出口端分布在反应器的两侧。冷却介质入口端、出口端以及反应器轴心线在同一个平面上。壳程冷却介质与管程反应物流的流向为错流或者顺流。壳程和管程之间的物料不接触，不发生物质传递，仅发生热量传递与交换。

本实用新型的具有静态混合功能的新型烷基化反应器，其进一步特征在于：反应器罐体的两端为半球体状，一端是预分布区域，另一端是反应流出物区域。在预分布区域，半球体内侧顶部有一个分布器，它将反应原料分布在预分布区域内。反应器罐体另一端的反应流出物区域是中空结构，反应流出物从反应区域流出，在反应流出物区域汇集，然后离开反应器。

本实用新型的具有静态混合功能的新型烷基化反应器，其进一步特征在于：该反应器有两股物流，一股物流是反应物流，沿反应器轴向流通。反应原料首先进入反应器的预分布区域，然后进入反应区域，在反应区域管程内静态混合元件的反复分散、剪切、混合作用下，充分反应之后，生成的反应产物以及未反应物流离开反应区域进入反应流出物区域，最后从反应流出物区域排出；另一股物流是冷却介质，沿反应器的径向流通。冷却介质从壳程的一端入口进入反应器换热区域，与管程物料发生热量传递和交换，然后从壳程另一端出口排出。常用的冷却介质在这里都可以使用。冷却介质的流量、温度由反应器的处理量、烷基化反应热以及冷却介质的种类确定。

与现有烷基化反应器相比，本发明的有益效果主要体现在以下方面：①能耗低。采用静态混合器混合反应原料，大大减少了装置能耗；②酸烃混合效果好。反应原料首先经过预分布实现粗混合，然后在静态混合元件中反复分散、剪切，达到酸烃两相充分混合；③反应低温控制效果好。通过调节冷却介质的温度和流量，壳程冷却介质与管程反应物流换热，使反应器维持在最佳反应温度范围。

附图说明

图1：本实用新型烷基化反应器示意图；

图2：烷基化反应器管程布置图。

图中所示附图标记为：1-反应器外壳，2-管程，3-壳程，4-预分布区域，5-反应物流出区域，6-静态混合元件，7-分布器，8-多孔挡板，9-冷却介质进口，10-冷却介质出口，11-反应原料，12-反应流出物，13-冷却介质，14-反应区域，15-换热区域。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具有静态混合功能的新型烷基化反应器作进一步详细描述，但本实用新型并不因此而受到任何限制。

本实用新型的具有静态混合功能的新型烷基化反应器具有预分布区域4、反应区域14、换热区域15以及反应流出物区域5，壳程3组成了换热区域15，而管程2组成了反应区域14，静态混合元件6充满了整个管程2。多孔挡板8将预分布区域4、反应区域14以及反应流出物区域5连通，并将4、14、5与换热区域15隔开。

本实用新型的具有静态混合功能的新型烷基化反应器，反应原料11经由分布器1进入反应器的预分布区域4，然后均匀流入管程2。反应原料11在管程2中静态混合元件6的反复分散、剪切、混合作用下充分反应，生成的反应产物以及未反应物料离开反应区域14进入反应流出物区域15，最后从反应流出物区域15离开反应器。

本实用新型的具有静态混合功能的新型烷基化反应器，冷却介质13从冷却介质进口9进入反应器的壳程3，在换热区域15内与反应区域14的物料发生热量传递和交换，从冷却介质出口10排出。换热区域15的冷却介质13与反应区域14的反应物料的流动方式为错流。

如附图2所示，本实用新型反应器内管程2的排列方式为正三角形，以反应器轴心线上的一支列管为中心，向四周呈正三角形排列。由管程2组成了反应区域14，壳程3组成了换热区域15。

Claims (7)

1.一种生成高辛烷值烷基化油的烷基化反应器，所述反应器罐体中间部分是列管式结构，由管程和壳程组成，管程为反应区域，壳程为换热区域，反应器罐体一端是预分布区域，反应器罐体另一端是反应物流出区域；其特征是：所述罐体两端和中间部分由两个多孔挡板隔开，多孔挡板的孔与反应区域的管程一一对应，且大小相同；多孔挡板将罐体两端与中间部分的管程连通，与壳程隔开，从而将预分布区域、反应区域以及反应流出物区域三者依次连通，并将上述三个区域与换热区域隔开。 

2.根据权利要求1所述的一种烷基化反应器，其特征在于：所述反应区域的管程是内部带有静态混合元件的列管。 

3.根据权利要求2所述的一种烷基化反应器，其特征在于：所述静态混合元件的长度与管程列管的长度一致。 

4.根据权利要求1所述的一种烷基化反应器，其特征在于：所述壳程是反应器的换热区域，冷却介质从壳程的一端入口进入，从另一端出口排出，冷却介质的入口端和出口端分布在反应器的两侧。 

5.根据权利要求4所述的一种烷基化反应器，其特征在于：所述冷却介质入口端、出口端以和反应器轴心线在同一个平面上。 

6.根据权利要求1所述的一种烷基化反应器，其特征在于：所述反应器罐体的两端为半球体状，一端是预分布区域，另一端是反应流出物区域。 

7.根据权利要求6所述的一种烷基化反应器，其特征在于：在所述预分布区域半球体内侧顶部有一个分布器，将反应原料分布在预分布区域内。 

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