CN208944060U

CN208944060U - 立管进料分布器及烷基化反应器

Info

Publication number: CN208944060U
Application number: CN201821493263.0U
Authority: CN
Inventors: 李玉新; 孙丽丽; 吴德飞; 蒋荣兴; 张立新
Original assignee: Sinopec Engineering Inc; Sinopec Engineering Group Co Ltd
Current assignee: Sinopec Engineering Inc; Sinopec Engineering Group Co Ltd
Priority date: 2018-09-12
Filing date: 2018-09-12
Publication date: 2019-06-07
Anticipated expiration: 2028-09-12

Abstract

本公开涉及一种立管进料分布器及烷基化反应器。所述立管进料分布器包括连通的径向分布部和轴向分布部，所述径向分布部与所述轴向分布部的管路延伸方向互相垂直；所述径向分布部设有原料入口，所述轴向分布部包括进料立管(3.3)，所述进料立管(3.3)的一端与所述径向分布部连通、另一端为自由端，所述进料立管(3.3)的管壁设有分布孔(3.4)。该立管进料分布器能使原料在轴向和径向两个维度均匀分布，且轴向分布部的进料立管间隔设有多个进料分布孔，进料能够通过分布孔以错流方式喷射进入另一股进料中，实现多股进料的均匀分布和充分接触。该进料分布器能够设置于烷基化反应器内，可提高反应器内的烷烯比，减少反应器投资和占地面积。

Description

立管进料分布器及烷基化反应器

技术领域

本公开涉及石油化工液体酸烷基化技术领域，具体地，涉及一种立管进料分布器及烷基化反应器。

背景技术

烷基化反应器是在酸性催化剂作用下，将炼油厂催化裂化、加氢裂化等装置液化气产品中的C₄反应生成高辛烷值的烷基化油。与其他汽油调和组分相比，烷基化油具有高辛烷值，且不含芳烃、烯烃、硫、氧等杂质，被视为理想的汽油调和组分。

C₄烷基化反应为快反应过程，需要酸、烃两相间的接触面积较大；且生成烷基化油的主反应速率低于C₄烯烃叠合反应速率。因此，液体酸烷基化反应器既需要强化液液混合过程，还要保证反应进料中有较高的烷烯比(异丁烷与丁烯进料摩尔比)。

专利文件CN103357369A公开了一种烷基化反应装置及方法，该装置及方法主要通过反应区和换热区的设置，以实现硫酸烷基化反应的混合和取热。该专利目标是实现酸烃混合效果好、反应低温控制效果好，但并未对反应关键条件之一的烷烯比进行控制。

专利文件US2005/0250972A1公开了一种异丁烷烷基化方法，该方法通过采用注入管将烯烃输送到多孔管，向周围烷烃提供烯烃进料。该技术特征的作用是通过扩散作用，实现烷烃与烯烃的混合，烷烯混合后在处于反应器边壁的催化剂作用下发生反应。该技术特征并未控制反应烷烯比，亦未实现强制混合。

专利文件CN105771810A、CN203183988U通过多段进料提高反应烷烯比。专利文件CN106318460A通过全混流提高反应烷烯比。

上述现有的烷基化反应器在提高烷烯比和液液混合效率但仍然存在优化空间。

实用新型内容

本公开的目的是提供一种立管进料分布器及烷基化反应器，该立管进料分布器分配混合效果好，将其用于烷基化反应器能够有效促进烷基化反应，抑制副反应。

为了实现上述目的，本公开提供一种立管进料分布器，所述立管进料分布器包括连通的径向分布部和轴向分布部，所述径向分布部与所述轴向分布部的管路延伸方向互相垂直；所述径向分布部设有原料入口，所述轴向分布部包括进料立管，所述进料立管的一端与所述径向分布部连通、另一端为自由端，所述进料立管的管壁设有分布孔。

可选地，所述径向分布部包括依次连通的进料主管和进料支管，所述进料主管和所述进料支管在同一平面内延伸，所述进料立管的一端与所述进料支管连通；或者

所述径向分布部包括进料盘管，所述进料盘管在垂直于所述进料立管的平面内螺旋盘绕，所述进料立管的一端与所述进料盘管连通。

可选地，所述径向分布部包括一个所述进料主管和分别与所述进料主管连通的多个所述进料支管，多个所述进料支管均匀分布。

可选地，所述进料主管形成为直管，多个所述进料支管分别在所述进料主管两侧平行间隔设置，且所述进料支管沿垂直于所述进料主管的方向延伸，相邻两个所述进料支管的间距为100～1000nm；或者，

所述进料主管形成为环管，多个所述进料支管分别连通于所述进料主管的外侧且呈放射状设置，相邻两个所述进料支管延伸方向的夹角为10°～45°。

可选地，每个所述进料支管等间隔地连接有1～10个所述进料立管，所有所述进料立管连接于所述进料支管的同一侧，相邻两个所述进料立管之间的间距为100～1000mm；或者，

所述进料盘管的一侧连接有2～50个所述进料立管，相邻两个所述进料立管之间的间距为100～1000mm。

可选地，所述进料主管的直径D与所述进料支管的直径d₁满足所述进料支管的直径d₁与所述进料立管的直径d₂满足其中，n为所述进料支管的总数，m为所述进料立管的总数。

可选地，所述进料立管的管壁沿轴向间隔设有多个分布孔组，每个所述分布孔组内包括多个所述分布孔，多个所述分布孔沿所述进料立管的周向均匀分布。

可选地，所述分布孔的孔径为2～10mm，所述分布孔的开孔方向与进料立管的轴向的夹角为30°～90°。

本公开第二方面提供一种烷基化反应器，该反应器包括本公开第一方面所述的立管进料分布器。

可选地，该烷基化反应器还包括混合反应区，所述混合反应区内设有混合元件，所述进料立管的自由端沿所述反应器的轴向延伸至所述混合反应区内部，且所述进料立管的管壁沿轴向间隔设有多个所述分布孔。

通过上述技术方案，本公开的立管进料分布器具有径向分布部和轴向分布部，能使原料在轴向和径向两个维度均匀分布，且轴向分布部的进料立管间隔设有多个进料分布孔，进料能够通过分布孔以错流方式喷射进入另一股进料中，实现多股进料的均匀分布和充分接触。该进料分布器能够设置于烷基化反应器内，可提高反应器内的烷烯比，减少反应器投资和占地面积，在烷基化过程中具有广阔应用前景。

本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：

图1是本公开的一种立管进料分布器的一种具体实施方式的结构示意图。

图2是本公开的一种立管进料分布器的一种具体实施方式的俯视图。

图3是本公开的烷基化反应器的一种具体实施方式的结构示意图。

附图标记说明

1-液体酸入口 2-烃入口

3.1-进料主管 3.2-进料支管

3.3-进料立管 3.4-分布孔

5-酸烃出口 7-预混单元

8-混合单元

具体实施方式

以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。

在本公开中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下”通常是指装置在正常使用状态下的上和下，具体可参照图1的图面方向。“内、外”是针对装置本身的轮廓而言的。“径向”和“轴向”是相对进料立管的延伸方向而言的，其中进料立管的管路延伸方向为轴向，垂直于进料立管的管路延伸的方向为径向。

如图1所示，本公开第一方面提供一种立管进料分布器，立管进料分布器包括连通的径向分布部和轴向分布部，径向分布部与轴向分布部的管路延伸方向互相垂直；径向分布部设有原料入口，轴向分布部包括进料立管3.3，进料立管3.3的一端与径向分布部连通、另一端为自由端，进料立管的管壁设有分布孔3.4。

本公开的立管进料分布器具有径向分布部和轴向分布部，能使原料在轴向和径向两个维度均匀分布，且轴向分布部的进料立管间隔设有多个进料分布孔，进料能够通过分布孔以错流方式喷射进入另一股进料中，实现多股进料的均匀分布和充分接触。该进料分布器能够设置于烷基化反应器内，可提高反应器内的烷烯比，减少反应器投资和占地面积，在烷基化过程中具有广阔应用前景。

为了保证烃原料在反应器的径向截面上分布均匀，在本公开的一种具体实施方式中，径向分布部可以包括依次连通的进料主管和进料支管，进料主管和进料支管优选在同一平面内延伸，进料立管的一端可以与进料支管连通。在这一实施方式中，原料可以经径向分布部的原料入口进入立管进料分布器中，依次进入进料主管、进料支管然后进入各进料立管，并从进料立管的分布孔中喷出，以与进料分布器外的其他反应物料接触混合。

在另一种具体实施方式中，径向分布部可以包括进料盘管，进料盘管可以在垂直于进料立管的平面内螺旋盘绕，进料立管的一端可以与进料盘管连通。进一步地，螺旋盘绕的进料立管优选具有相等的螺距，以使烃原料均匀分布。

在其他实施方式中，径向分布部可以包括蛇形盘管或放射状管组。

在径向分布部包括进料主管和进料支管的实施方式中，为了保证原料均匀分布，径向分布部可以包括一个进料主管3.1和分别与进料主管3.1连通的多个进料支管3.2，多个进料支管3.2可以在平面内均匀分布。

进一步地，在一种具体实施方式中，如图1和图2所示，进料主管3.1可以形成为直管，例如，进料主管3.1可以为沿垂直于轴向的反应器截面的直径分布的直管，多个进料支管3.2可以分别间隔设置于该进料主管3.1的两侧，优选等间隔设置，进料支管3.2与进料主管3.1之间的夹角可以为30～90°，优选夹角为90°，即进料支管3.2沿垂直于进料主管3.1的方向延伸；优选进料支管3.2的长度延伸至烷基化反应器径向截面的边缘，进一步优选地，相邻两个进料支管3.2的间距可以为100～1000nm。

在另一种具体实施方式中，进料主管可以形成为环管，多个进料支管3.2可以分别与该环形进料主管连通，优选地，多个进料支管3.2连接于环形进料主管的外侧且呈放射状设置，优选进料支管3.2的长度延伸至烷基化反应器径向截面的边缘，进一步优选地，相邻两个进料支管3.2延伸方向的夹角可以为10°～45°。

为了保证原料分布均匀，在径向分布部包括进料主管和进料支管的实施方式中，如图2所示，每个进料支管3.2的底部可以连接有1～10个、优选2～3个进料立管3.3，优选进料立管3.3等间隔分布，所有进料立管可以连接于进料支管的同一侧，进一步优选地，相邻两个进料立管3.3之间的间距可以为100～1000mm。

为了保证反应器内适宜的原料流量，进一步地，进料主管3.1的直径D与进料支管3.2的直径d₁满足进料支管3.2的直径d₁与进料立管3.3的直径d₂满足其中，n为进料支管3.2的总数，m为每个进料支管3.2上连接的进料立管3.3的个数。例如在一种实施方式中，进料支管3.2的总数为12个，则D优选为d₁的3.46～5.54倍，每个进料支管上连接的进料立管的个数为3个，则d₁优选为d₂的1.73～2.60倍。

在径向分布部包括进料盘管的实施方式中，进料盘管的底部可以连接有2～50个、优选12～30个进料立管，相邻两个进料立管之间的间距可以为100～1000mm。

根据本公开，进料立管上设有分布孔能够使其中的原料沿垂直于进料立管的方向喷出，便于与进料分布器外部的其他原料错流接触混合；进一步地，为了使原料在进料立管方向上不同位置喷出实现多段进料和立管方向上的均匀分布，进料立管上可以设有多个分布孔3.4，多个分布孔3.4可以沿进料立管的延伸方向(即轴向)间隔分布，优选等间隔地均匀分布，具体地，

在一种实施方式中，如图1所示，进料立管3.3上可以沿轴向间隔设有多个分布孔，进一步地进料立管3.3上可以沿轴向间隔设有多个分布孔组，例如2～15组、优选2～6组分布孔组；进一步地，为了保证原料在垂直于进料立管的截面(即径向截面)上均匀分布，在本公开的一种具体实施方式中，每个分布孔组内可以包括一个或多个分布孔3.4，多个分布孔3.4可以沿进料立管3.3的周向均匀分布，例如，每个分布孔组可以包括4～18个分布孔；为了促进进料立管中的原料与反应器内其他物料混合，进一步优选地，分布孔3.4的孔径可以为2～10mm，分布孔3.4的开孔方向与进料立管3.3的轴向垂直或斜向朝向径向分布部，分布孔3.4的开孔方向与进料立管3.3的轴向的夹角可以为30°～90°，优选为45°～90°。

本公开第二方面提供一种烷基化反应器，该反应器包括本公开第一方面的立管进料分布器。

根据本公开，该烷基化反应器还可以包括混合反应区，以使原料烃与液体酸催化剂在混合反应区内接触反应，进一步地，为了促进反应物充分接触混合，混合反应区内可以设有混合元件。

为了保证混合反应区内原料分布均匀，进料立管的径向分布部可以设置于混合反应区上方，进料立管的自由端可以沿反应器的轴向延伸至混合反应区内部，且进料立管的管壁可以沿轴向间隔设有多个分布孔，以使立管进料分布器内的原料在轴向的不同位置进入混合反应区，实现多段进料，保证混合反应区的高烷烯比，从而促进烷基化反应进行。

如图3所示，在一种具体实施方式中，采用本公开的烷基化反应器进行烷基化反应的方法可以包括：使液体酸物料从液体酸入口1进入反应器的混合反应区，烷基化反应原料烃从烃入口2进入立管进料分布器，依次进入进料主管3.1和进料支管3.2以在径向截面上分布均匀，随后原料烃从各进料支管3.2进入各进料立管3.3中，进料立管3.3中的原料烃沿管流动并依次从由上至下的分布孔组喷射至预混单元，具体地，进入进料立管3.3的原料烃首先从最上方的分布孔组流入最上方的第一个预混单元7中分布均匀，与经上部液体酸入口进入反应器的液体酸初步混合后一同进入第一个预混单元下方的第一个混合单元8进行接触混合，混合物料继续向下流动至第二个预混单元，进料立管3.3中的部分原料烃从第二个分布孔组中进入第二个预混单元中分布均匀，并与来自第一混合单元的物料一同进入第二混合单元进行充分接触反应，以此类推，在最下部的混合单元底部得到经过多段反应得到的烷基化油，并从底部酸烃出口5流出。

以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。

Claims

1.一种立管进料分布器，其特征在于，所述立管进料分布器包括连通的径向分布部和轴向分布部，所述径向分布部与所述轴向分布部的管路延伸方向互相垂直；所述径向分布部设有原料入口，所述轴向分布部包括进料立管(3.3)，所述进料立管(3.3)的一端与所述径向分布部连通、另一端为自由端，所述进料立管(3.3)的管壁设有分布孔(3.4)。

2.根据权利要求1所述的立管进料分布器，其特征在于，所述径向分布部包括依次连通的进料主管(3.1)和进料支管(3.2)，所述进料主管(3.1)和所述进料支管(3.2)在同一平面内延伸，所述进料立管(3.3)的一端与所述进料支管(3.2)连通；或者

所述径向分布部包括进料盘管，所述进料盘管在垂直于所述进料立管(3.3)的平面内螺旋盘绕，所述进料立管(3.3)的一端与所述进料盘管连通。

3.根据权利要求2所述的立管进料分布器，其特征在于，所述径向分布部包括一个所述进料主管(3.1)和分别与所述进料主管(3.1)连通的多个所述进料支管(3.2)，多个所述进料支管(3.2)均匀分布。

4.根据权利要求3所述的立管进料分布器，其特征在于，所述进料主管(3.1)形成为直管，多个所述进料支管(3.2)分别在所述进料主管(3.1)两侧平行间隔设置，且所述进料支管(3.2)沿垂直于所述进料主管(3.1)的方向延伸，相邻两个所述进料支管(3.2)的间距为100～1000nm；或者，

所述进料主管(3.1)形成为环管，多个所述进料支管(3.2)分别连通于所述进料主管(3.1)的外侧且呈放射状设置，相邻两个所述进料支管(3.2)延伸方向的夹角为10°～45°。

5.根据权利要求2所述的立管进料分布器，其特征在于，每个所述进料支管(3.2)等间隔地连接有1～10个所述进料立管(3.3)，所有所述进料立管(3.3)连接于所述进料支管(3.2)的同一侧，相邻两个所述进料立管(3.3)之间的间距为100～1000mm；或者，

所述进料盘管的一侧连接有2～50个所述进料立管(3.3)，相邻两个所述进料立管(3.3)之间的间距为100～1000mm。

6.根据权利要求5所述的立管进料分布器，其中，所述进料主管(3.1)的直径D与所述进料支管(3.2)的直径d₁满足所述进料支管(3.2)的直径d₁与所述进料立管(3.3)的直径d₂满足其中，n为所述进料支管(3.2)的总数，m为所述进料立管(3.3)的总数。

7.根据权利要求1所述的立管进料分布器，其中，所述进料立管(3.3)的管壁沿轴向间隔设有多个分布孔组，每个所述分布孔组内包括多个所述分布孔(3.4)，多个所述分布孔(3.4)沿所述进料立管(3.3)的周向均匀分布。

8.根据权利要求1或7所述的立管进料分布器，其中，所述分布孔(3.4)的孔径为2～10mm，所述分布孔(3.4)的开孔方向与所述进料立管(3.3)的轴向的夹角为30°～90°。

9.一种烷基化反应器，其特征在于，该反应器包括权利要求1～8中任意一项所述的立管进料分布器。

10.根据权利要求9所述的烷基化反应器，其中，该烷基化反应器还包括混合反应区，所述混合反应区内设有混合元件，所述进料立管(3.3)的自由端沿所述反应器的轴向延伸至所述混合反应区内部，且所述进料立管(3.3)的管壁沿轴向间隔设有多个所述分布孔(3.4)。