CN207357165U - 一种烷基化油制备装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种烷基化油制备装置，包括烷基化反应器(8)、酸烃分离罐(9)、第一热管换热器(12)、第二热管换热器(13)、脱异丁烷塔(24)和烷基化油产品罐(25)。烷基化反应原料通过第一液体分布器(5)和第二液体分布器(29)进入反应区(26)，在第一填料层(7)和第二填料层(31)的分散混合作用下进行烷基化反应，从而酸烃充分混合。换热区(27)的冷却介质和反应区(26)的物流换热，从而取走反应放热。并且，由于第一混合烃相罐(10)通过第一热管换热器(12)进行换热，第二混合烃相罐(11)通过第二热管换热器(13)进行换热，使得混合烃相作为冷却介质，保证烷基化反应器(8)中烷基化反应在恒定低温条件下进行。

Description

一种烷基化油制备装置

技术领域

本申请涉及炼油加工技术领域，尤其涉及一种烷基化油制备装置。

背景技术

随着交通运输业的快速发展，汽车的尾气排放成为空气污染的主要来源。为了减小空气污染，提高汽油质量成为降低尾气排放的重要途径。由低碳烯烃和异烷烃在酸催化作用下发生的烷基化反应得到的烷基化油，具有无硫和高辛烷值等，是理想的高质量清洁汽油的重要调和组分。

烷基化反应中的反应原料低碳烯烃和异烷烃与催化剂溶解性较差。尽管烯烃相比于异丁烷与浓硫酸的溶解性稍好些，但是在10℃以上的情况下，烯烃很容易聚合成高聚合物。并且，由于烷基化反应还是放热反应，如果反应的温度控制不当，就会加剧烯烃聚合的副反应发生。传统技术中酸烃混合的方式为搅拌法，采用卧式搅拌反应器搅拌混合反应物料，冷却束管在反应器内壳，烷基化反应热由冷却束管中的冷却介质移除。

但是，卧式搅拌反应器中的酸耗较高，酸烃两相混合不充分，反应产生的大量废酸会对环境造成严重的污染。并且，反应产物需要酸洗、碱洗以及水洗等精细的加工过程，导致整个烷基化反应产油的工艺流程复杂。

实用新型内容

本申请提供了一种烷基化制备设备，以解决酸烃两相混合不充分，反应产生的大量废酸解决的问题。

一种烷基化油制备装置，所述烷基化油制备装置包括烷基化反应器、酸烃分离罐、第一热管换热器、第二热管换热器、脱异丁烷塔和烷基化油产品罐；

所述烷基化反应器内部设有第一填料层和第二填料层；

所述第一填料层顶部设有第一冷却介质分布管；

所述第一填料层底部设有第二冷却介质分布管；

所述第二填料层顶部设有第三冷却介质分布管；

所述第二填料层底部设有第四冷却介质分布管；

所述第一填料层内部和所述第二填料层内部纵向设有若干个反应区和若干个换热区；

所述反应区和所述换热区交替平行排列；

所述第一冷却介质分布管顶部间隔的设有第一液体分布器；

所述第三冷却介质分布管顶部间隔的设有第二液体分布器；

所述第一冷却介质分布管和所述第三冷却介质分布管相连通；

所述第二冷却介质分布管和所述第四冷却介质分布管相连通；

所述第一冷却介质分布管与第二混合烃相罐相连通；

所述第三冷却介质分布管与第二混合烃相罐相连通；

所述第二冷却介质分布管与第一混合烃相罐相连通；

所述第四冷却介质分布管与第一混合烃相罐相连通；

所述第二混合烃相罐通过压缩机和循环异丁烷罐与所述第一液体分布器相连通；

所述第一液体分布器与低碳烯烃罐相连通；

所述第二液体分布器与低碳烯烃罐相连通；

所述第一液体分布器与异烷烃罐相连通；

所述第一液体分布器通过液体酸催化剂罐与补充酸罐相连通；

所述烷基化反应器底部与酸烃分离罐相连通；

所述第一热管换热器的两侧均与所述第一混合烃相罐相连通；

所述第二热管换热器的两侧均与所述第二混合烃相罐相连通；

所述第一热管换热器内部顶端设有第一冷媒入口；

所述第二热管换热器内部顶端设有第二冷媒入口；

所述第一热管换热器中部设有第一隔板；

所述第二热管换热器中部设有第二隔板；

所述第一热管换热器内部纵向设置若干个第一热管元件；

所述第二热管换热器内部纵向设置若干个第二热管元件；

所述第一热管元件与所述第一热管换热器轴线方向平行；

所述第二热管元件与所述第二热管换热器轴线方向平行；

所述第一隔板与所述第一热管元件轴线方向垂直；

所述第二隔板与所述第二热管元件轴线方向垂直；

所述第一热管换热器通过冷媒储罐与冷媒压缩机相连通；

所述第二热管换热器通过所述冷媒储罐与所述冷媒压缩机相连通；

所述第一液体分布器通过脱异丁烷塔与所述第二混合烃相罐相连通；

所述脱异丁烷塔底部与所述烷基化油产品罐相连通。

进一步地，所述反应区为波纹式或为板式；

所述换热区为波纹式或为板式。

进一步地，所述第一填料层和所述第二填料层之间设有间隔。

进一步地，所述第一液体分布器和第二液体分布器是喷射式液体分布器。

进一步地，所述烷基化反应器为圆柱形筒体；

所述反应区轴线与所烷基化反应器轴线平行；

所述换热区轴线与所烷基化反应器轴线平行。

进一步地，所述第一热管换热器一端和所述第一混合烃相罐一侧的上部连接，另一端和所述第一热管换热器一端与所述第一混合烃相罐连接处相同一侧的下部连接；

所述第二热管换热器一端和所述第二混合烃相罐一侧的上部连接，另一端和所述第二热管换热器一端与所述第二混合烃相罐连接处相同一侧的下部连接。

进一步地，所述第一隔板平分所述第一热管换热器内部；

所述第二隔板平分所述第二热管换热器内部。

进一步地，所述第一热管换热器与所述冷媒压缩机相连的一端设于所述第一隔板靠上方向的所述第一热管换热器外部上；

所述第二热管换热器与所述冷媒压缩机相连的一端设于所述第二隔板靠上方向的所述第二热管换热器外部上。

本申请的有益效果是：

由以上技术方案可知，本申请提供一种烷基化油制备装置，包括烷基化反应器、酸烃分离罐、第一热管换热器、第二热管换热器、脱异丁烷塔和烷基化油产品罐。烷基化反应原料通过第一液体分布器和第二液体分布器进入反应区，在第一填料层和第二填料层的分散混合作用下进行烷基化反应，从而酸烃充分混合，降低反应产生的大量废酸，减小对环境造成严重的污染。反应产物无需酸洗、碱洗以及水洗等精细的加工过程，从而使得整个烷基化反应产油的工艺流程简化。换热区的冷却介质和反应区的物流换热，从而取走反应放热。并且，由于第一混合烃相罐通过第一热管换热器进行换热，第二混合烃相罐通过第二热管换热器进行换热，使得混合烃相作为冷却介质，保证烷基化反应器中烷基化反应在恒定低温条件下进行。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请烷基化油制备装置的结构示意图；

图2为本申请烷基化油制备装置中第一填料层的结构示意图。

其中，1-补充酸罐，2-液体酸催化剂罐，3-异烷烃罐，4-低碳烯烃罐，5-第一液体分布器，6-第一冷却介质分布管，7-第一填料层，8-烷基化反应器，9-酸烃分离罐，10-第一混合烃相罐，11-第二混合烃相罐，12-第一热管换热器，13-第二热管换热器，14-第一冷媒入口，15-第二冷媒入口，16-第一隔板，17-第二隔板，18-第一热管元件，19-第二热管元件，20-压缩机，21-循环异丁烷罐，22-冷媒储罐，23-冷媒压缩机，24-脱异丁烷塔，25-烷基化油产品罐，26-反应区，27-换热区，28-第二冷却介质分布管，29-第二液体分布器，30-第三冷却介质分布管，31-第二填料层，32-第四冷却介质分布管。

具体实施方式

参见图1，为本申请烷基化油制备装置的结构示意图。

一种烷基化油制备装置，所述烷基化油制备装置包括烷基化反应器8、酸烃分离罐9、第一热管换热器12、第二热管换热器13、脱异丁烷塔24和烷基化油产品罐25；

所述烷基化反应器8内部设有第一填料层7和第二填料层31；

所述第一填料层7顶部设有第一冷却介质分布管6；

所述第一填料层7底部设有第二冷却介质分布管28；

所述第二填料层31顶部设有第三冷却介质分布管30；

所述第二填料层31底部设有第四冷却介质分布管32；

参见图2，为本申请烷基化油制备装置中第一填料层的结构示意图。

所述第一填料层7内部和所述第二填料层31内部纵向设有若干个反应区26和若干个换热区27；

所述反应区26和所述换热区27交替平行排列；

所述第一冷却介质分布管6顶部间隔的设有第一液体分布器5；

所述第三冷却介质分布管30顶部间隔的设有第二液体分布器29；

所述第一冷却介质分布管6和所述第三冷却介质分布管30相连通；

所述第二冷却介质分布管28和所述第四冷却介质分布管32相连通；

所述第一冷却介质分布管6与第二混合烃相罐11相连通；

所述第三冷却介质分布管30与第二混合烃相罐11相连通；

所述第二冷却介质分布管28与第一混合烃相罐10相连通；

所述第四冷却介质分布管32与第一混合烃相罐10相连通；

所述第二混合烃相罐11通过压缩机20和循环异丁烷罐21与所述第一液体分布器5相连通；

所述第一液体分布器5与低碳烯烃罐4相连通；

所述第二液体分布器29与低碳烯烃罐4相连通；

所述第一液体分布器5与异烷烃罐3相连通；

所述第一液体分布器5通过液体酸催化剂罐2与补充酸罐1相连通；

所述烷基化反应器8底部与酸烃分离罐9相连通；

所述第一热管换热器12的两侧均与所述第一混合烃相罐10相连通；

所述第二热管换热器13的两侧均与所述第二混合烃相罐11相连通；

所述第一热管换热器12内部顶端设有第一冷媒入口14；

所述第二热管换热器13内部顶端设有第二冷媒入口15；

所述第一热管换热器12中部设有第一隔板16；

所述第二热管换热器13中部设有第二隔板17；

所述第一热管换热器12内部纵向设置若干个第一热管元件18；

所述第二热管换热器13内部纵向设置若干个第二热管元件19；

所述第一热管元件18与所述第一热管换热器12轴线方向平行；

所述第二热管元件19与所述第二热管换热器13轴线方向平行；

所述第一隔板16与所述第一热管元件18轴线方向垂直；

所述第二隔板17与所述第二热管元件19轴线方向垂直；

所述第一热管换热器12通过冷媒储罐22与冷媒压缩机23相连通；

所述第二热管换热器13通过所述冷媒储罐22与所述冷媒压缩机23相连通；

所述第一液体分布器5通过脱异丁烷塔24与所述第二混合烃相罐11相连通；

所述脱异丁烷塔24底部与所述烷基化油产品罐25相连通。

液体酸催化剂罐2中的液体酸催化剂和异烷烃罐3中的异烷烃在连接管道内混合，然后流出物与低碳烯烃罐4中的低碳烯烃一并由第一液体分布器5进入烷基化反应器8内。液体酸催化剂、异烷烃和低碳烯烃通过第二液体分布器29向下方向流经。混合物料在第一填料层7和第二填料层31中的反应区26进行分散、混合和反应。由反应产物、未反应的烃以及未发生反应的酸组成的反应流出物从烷基化反应器8底部流出，进入酸烃分离罐9，从而对酸烃两相进行分离。分离的酸相一部分作为循环酸，进入到补充酸罐1，通过连接管道流经到液体酸催化剂罐2，进而进入烷基化反应器8继续参与烷基化反应。另一部份的酸相以废酸的形式直接排出酸烃分离罐9罐体。分离得到的混合烃相进入到第一混合烃相罐10，第一混合烃相罐10与第一热管换热器12的两侧相连，第一热管换热器12对第一混合烃相罐10中的混合烃相起到降温的作用。第一热管换热器12中的循环冷却气不断对第一混合烃相罐10中的混合烃相进行降温，从而经过降温的混合烃相能够作为冷却介质由第二冷却介质分布管28和第四冷却介质分布管32进入到换热区27内。第一热管换热器12的两端连接管和第二热管换热器13两端连接管道中流通循环冷却气，循环冷却气作为冷热源的载体。循环冷却气采用不与反应系统中物料反应的任意气体，优选为氮气、氢气、惰性气体、一氧化碳、二氧化碳、甲烷、乙烷等，最优选为氮气或甲烷。循环冷却气与第一热管元件18和第二热管元件19进行换热，同时第一热管元件18和第二热管元件19与冷媒经过换热后，热管元件温度降低，达到一定温度后最终完成对连接的第一混合烃相罐10和第二混合烃相罐11反应温度的调节。与热管元件换热后的冷媒经冷媒压缩机23压缩后进入冷媒储罐22。冷媒储罐22内采用的冷媒为液氨、干冰、低温盐水、乙醇等。换热后的混合烃相主要由液相烷基化油、液相异丁烷以及气相异丁烷等组成。随后，混合烃相通过第一冷却介质分布管6和第三冷却介质分布管30进入到第二混合烃相罐11。第二混合烃相罐11与第二热管换热器13的两侧相连，第二混合烃相罐11中的气相烃经过压缩机20压缩之后，作为循环异丁烷进入到循环异丁烷罐21，进而再进入烷基化反应器8中进行反应。第二混合烃相罐11中的液相烃进入到脱异丁烷塔24进行分馏处理。脱异丁烷塔24塔顶的馏分异丁烷与经压缩机20压缩的循环异丁烷一并进入烷基化反应器8。脱异丁烷塔24塔底馏分出的产物烷基化油输入到烷基化油产品罐25。

由以上技术方案可知，本申请提供一种烷基化油制备装置，包括烷基化反应器8、酸烃分离罐9、第一热管换热器12、第二热管换热器13、脱异丁烷塔24和烷基化油产品罐25。烷基化反应原料通过第一液体分布器5和第二液体分布器29进入反应区26，在第一填料层7和第二填料层31的分散混合作用下进行烷基化反应，从而酸烃充分混合。换热区27的冷却介质和反应区26的物流换热，从而取走反应放热。并且，由于第一混合烃相罐10通过第一热管换热器12进行换热，第二混合烃相罐11通过第二热管换热器13进行换热，使得混合烃相作为冷却介质，保证烷基化反应器8中烷基化反应在恒定低温条件下进行。

进一步地，所述反应区26为波纹式或为板式；

所述换热区27为波纹式或为板式。

烷基化反应器8中的第一填料层7和第二填料层31均带有空腔结构，任意两个不相通区间的填料层都能够使用，这里优先采用带有空腔结构的波纹式和版式。装填的填料层可以一个、两个或者为多个，但是为了使烷基化反应的处理量大，能够选择多个填料层进行烷基化反应。

进一步地，所述第一填料层7和所述第二填料层31之间设有间隔。

第一填料层7和第二填料层31之间设有间隔，从而保证在间隔空间内液体酸催化剂、异烷烃和低碳烯烃进行初步混合，随后通过第二液体分布器29进入第二填料层31的反应区26。

进一步地，所述第一液体分布器5和第二液体分布器29是喷射式液体分布器。

烷基化反应中所需液体酸催化剂、异烷烃和低碳烯烃原料通过第一液体分布器5和第二液体分布器29分别进入到第一填料层7和第二填料层31中的反应区26。由于烷基化反应的液体酸催化剂粘度较大，因此第一液体分布器5和第二液体分布器29首选采用喷射式液体分布器。

进一步地，所述烷基化反应器8为圆柱形筒体；

所述反应区26轴线与所烷基化反应器8轴线平行；

所述换热区27轴线与所烷基化反应器8轴线平行。

烷基化反应器8优选为圆柱形筒体，圆柱形筒体优选纵向放置，烷基化反应原料纵向由烷基化反应器8上部流向下部，因此反应区26的轴线和换热区27的轴线均与烷基化反应器8的轴线平行，保证纵向上烷基化反应中原料接触面积大，混合更加充分。

进一步地，所述第一热管换热器12一端和所述第一混合烃相罐10一侧的上部连接，另一端和所述第一热管换热器12一端与所述第一混合烃相罐10连接处相同一侧的下部连接；

所述第二热管换热器13一端和所述第二混合烃相罐11一侧的上部连接，另一端和所述第二热管换热器13一端与所述第二混合烃相罐11连接处相同一侧的下部连接。

第一热管换热器12是对第一混合烃相罐10进行降温处理，将循环冷却气管道设置在同侧能够保证循环冷却气充分高效进入第一混合烃相罐10，从而对第一混合烃相罐10内部的横向和纵向进行降温。同理，第二热管热管换热器13是对第二混合烃相罐11进行降温处理，将循环冷却气管道设置在同侧能够保证循环冷却气充分高效进入第二混合烃相罐11，从而对第一混合烃相罐11内部的横向和纵向进行降温。

进一步地，所述第一隔板16平分所述第一热管换热器12内部；

所述第二隔板17平分所述第二热管换热器13内部。

第一隔板16将第一热管换热器12内部分成上下两个密封部分。第二隔板17将第二热管换热器13内部分成上下两个密封部分。优先地，第一隔板16平分第一热管换热器12内部，保证第一热管换热器12内部的上半部和下半部具有的恒定低温彼此更接近。同理，第二隔板17平分第二热管换热器13内部，保证第二热管换热器13内部的上半部和下半部具有的恒定低温彼此更加接近。

进一步地，所述第一热管换热器12与所述冷媒压缩机23相连的一端设于所述第一隔板16靠上方向的所述第一热管换热器12外部上；

所述第二热管换热器13与所述冷媒压缩机23相连的一端设于所述第二隔板17靠上方向的所述第二热管换热器13外部上。

烷基化反应器8中，第一冷媒入口14设置在第一热管换热器12的顶端，第二冷媒入口15设置在第二热管换热器13的顶端。将第一热管换热器12与冷媒压缩机23相连的一端设于第一隔板16靠上方向的第一热管换热器12外部上，能够保证第一隔板16上的第一热管元件18和冷媒的换热过程不干扰第一隔板16下的第一热管元件18与循环冷却气的换热过程，并保证冷媒不会进入到反应物料内。同理，将第二热管换热器13与冷媒压缩机23相连的一端设于第二隔板17靠上方向的第二热管换热器13外部上，能够保证第二隔板17上的第二热管元件19和冷媒的换热过程不干扰第二隔板17下的第二热管元件18与循环冷却气的换热过程，并保证冷媒不会进入到反应物料内。

由以上技术方案可知，本申请提供一种烷基化油制备装置，包括烷基化反应器8、酸烃分离罐9、第一热管换热器12、第二热管换热器13、脱异丁烷塔24和烷基化油产品罐25。烷基化反应原料通过第一液体分布器5和第二液体分布器29进入反应区26，在第一填料层7和第二填料层31的分散混合作用下进行烷基化反应，从而酸烃充分混合。换热区27的冷却介质和反应区26的物流换热，从而取走反应放热。并且，由于第一混合烃相罐10通过第一热管换热器12进行换热，第二混合烃相罐11通过第二热管换热器13进行换热，使得混合烃相作为冷却介质，保证烷基化反应器8中烷基化反应在恒定低温条件下进行。

Claims (8)

1.一种烷基化油制备装置，其特征在于，所述烷基化油制备装置包括烷基化反应器(8)、酸烃分离罐(9)、第一热管换热器(12)、第二热管换热器(13)、脱异丁烷塔(24)和烷基化油产品罐(25)；

所述烷基化反应器(8)内部设有第一填料层(7)和第二填料层(31)；

所述第一填料层(7)顶部设有第一冷却介质分布管(6)；

所述第一填料层(7)底部设有第二冷却介质分布管(28)；

所述第二填料层(31)顶部设有第三冷却介质分布管(30)；

所述第二填料层(31)底部设有第四冷却介质分布管(32)；

所述第一填料层(7)内部和所述第二填料层(31)内部纵向设有若干个反应区(26)和若干个换热区(27)；

所述反应区(26)和所述换热区(27)交替平行排列；

所述第一冷却介质分布管(6)顶部间隔的设有第一液体分布器(5)；

所述第三冷却介质分布管(30)顶部间隔的设有第二液体分布器(29)；

所述第一冷却介质分布管(6)和所述第三冷却介质分布管(30)相连通；

所述第二冷却介质分布管(28)和所述第四冷却介质分布管(32)相连通；

所述第一冷却介质分布管(6)与第二混合烃相罐(11)相连通；

所述第三冷却介质分布管(30)与第二混合烃相罐(11)相连通；

所述第二冷却介质分布管(28)与第一混合烃相罐(10)相连通；

所述第四冷却介质分布管(32)与第一混合烃相罐(10)相连通；

所述第二混合烃相罐(11)通过压缩机(20)和循环异丁烷罐(21)与所述第一液体分布器(5)相连通；

所述第一液体分布器(5)与低碳烯烃罐(4)相连通；

所述第二液体分布器(29)与低碳烯烃罐(4)相连通；

所述第一液体分布器(5)与异烷烃罐(3)相连通；

所述第一液体分布器(5)通过液体酸催化剂罐(2)与补充酸罐(1)相连通；

所述烷基化反应器(8)底部与酸烃分离罐(9)相连通；

所述第一热管换热器(12)的两侧均与所述第一混合烃相罐(10)相连通；

所述第二热管换热器(13)的两侧均与所述第二混合烃相罐(11)相连通；

所述第一热管换热器(12)内部顶端设有第一冷媒入口(14)；

所述第二热管换热器(13)内部顶端设有第二冷媒入口(15)；

所述第一热管换热器(12)中部设有第一隔板(16)；

所述第二热管换热器(13)中部设有第二隔板(17)；

所述第一热管换热器(12)内部纵向设置若干个第一热管元件(18)；

所述第二热管换热器(13)内部纵向设置若干个第二热管元件(19)；

所述第一热管元件(18)与所述第一热管换热器(12)轴线方向平行；

所述第二热管元件(19)与所述第二热管换热器(13)轴线方向平行；

所述第一隔板(16)与所述第一热管元件(18)轴线方向垂直；

所述第二隔板(17)与所述第二热管元件(19)轴线方向垂直；

所述第一热管换热器(12)通过冷媒储罐(22)与冷媒压缩机(23)相连通；

所述第二热管换热器(13)通过所述冷媒储罐(22)与所述冷媒压缩机(23)相连通；

所述第一液体分布器(5)通过脱异丁烷塔(24)与所述第二混合烃相罐(11)相连通；

所述脱异丁烷塔(24)底部与所述烷基化油产品罐(25)相连通。

2.如权利要求1所述的烷基化油制备装置，其特征在于，所述反应区(26)为波纹式或为板式；

所述换热区(27)为波纹式或为板式。

3.如权利要求1所述的烷基化油制备装置，其特征在于，所述第一填料层(7)和所述第二填料层(31)之间设有间隔。

4.如权利要求1所述的烷基化油制备装置，其特征在于，所述第一液体分布器(5)和第二液体分布器(29)是喷射式液体分布器。

5.如权利要求1所述的烷基化油制备装置，其特征在于，所述烷基化反应器(8)为圆柱形筒体；

所述反应区(26)轴线与所烷基化反应器(8)轴线平行；

所述换热区(27)轴线与所烷基化反应器(8)轴线平行。

6.如权利要求1所述的烷基化油制备装置，其特征在于，所述第一热管换热器(12)一端和所述第一混合烃相罐(10)一侧的上部连接，另一端和所述第一热管换热器(12)一端与所述第一混合烃相罐(10)连接处相同一侧的下部连接；

所述第二热管换热器(13)一端和所述第二混合烃相罐(11)一侧的上部连接，另一端和所述第二热管换热器(13)一端与所述第二混合烃相罐(11)连接处相同一侧的下部连接。

7.如权利要求1所述的烷基化油制备装置，其特征在于，所述第一隔板(16)平分所述第一热管换热器(12)内部；

所述第二隔板(17)平分所述第二热管换热器(13)内部。

8.如权利要求1所述的烷基化油制备装置，其特征在于，所述第一热管换热器(12)与所述冷媒压缩机(23)相连的一端设于所述第一隔板(16)靠上方向的所述第一热管换热器(12)外部上；

所述第二热管换热器(13)与所述冷媒压缩机(23)相连的一端设于所述第二隔板(17)靠上方向的所述第二热管换热器(13)外部上。