[发明专利]一种液体酸烷基化反应器及方法

说明书

技术领域

本发明属于炼油加工技术领域，特别涉及一种烷基化反应器及烷基化反应方法。

背景技术

低碳烯烃和异烷烃在酸催化作用下生成的高辛烷值烷基化油，是理想的汽油调合组分。烷基化反应原料低碳烯烃和异烷烃与液体酸催化剂的溶解性较差，特别是异烷烃和液体酸催化剂很难相溶。尽管低碳烯烃与液体酸催化剂的溶解性相比于异烷烃稍好些，但是在10℃以上、液体酸催化作用下，烯烃很容易聚合成C12以上的高聚物。此外，烷基化反应还是放热反应，如果反应温度控制不当，就会加剧烯烃聚合的副反应发生，严重影响烷基化油产品质量。因此，液体酸烷基化工艺既要实现酸烃两相充分混合，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US 7,652,187公开了一种烷基化反应器，硫酸与混合C4合为一股物料后经由一个或多个喷射器直接喷射，使异丁烷、丁烯以及硫酸雾化、混合、反应。部分烃发生气化，烷基化反应放出的反应热由气化的烃组分带走。

专利说明书US 5,443,799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US 5,785,933公开了一种烷基化反应器，反应原料经过两级静态混合器后形成乳化液，再以足够大的速度喷射进入反应器。反应产物反应放出的热量由乳化液表面蒸发的异丁烷带走。

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。

综上所述，现有液体酸烷基化工艺的酸烃混合方式主要有搅拌、静态混合以及喷射，维持烷基化反应器低温的技术有与冷介质换热和异丁烷气化。

发明内容

本发明的目的是提供一种烷基化反应器，该烷基化反应器具有结构简单、操作弹性大等特点，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。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：本发明的烷基化反应器内部主要由几组喷头及喷头末端的分布器组成，反应物料通过几组喷头进行喷射、混合、反应。其特征在于：所述几组喷头在反应器内部从上到下顺序排列，喷头的组数通常为1～4组，优选2组。第一组喷头与反应器顶部相连，喷射方向沿着反应器向下。另外几组喷头由固定支架固定在反应器内部。每一组喷头的数量通常为1～4个。每个喷头由两个通道组成，喷头的第一通道贯穿喷头的中心，第二通道呈环状，并与第一通道相隔。两个通道在喷头底部汇合，与分布器相通。反应原料在每组喷头的两个通道内完成混合并反应。

本发明的一种烷基化反应器，其进一步特征在于：喷头第一通道物料是异烷烃和低碳烯烃，第二通道物料是液体酸催化剂，或者两个通道物料互换。

第一组喷头喷射方向沿着反应器向下，最后一组喷头喷射方向沿着反应器向上，中间几组喷头的喷射方向可以一致向上或一致向下，也可以有的向上，有的向下，优选一致向上。

本发明的一种烷基化反应器，其进一步特征在于：每组喷头的数量通常为1～4个。当每组喷头只有一个喷头时，喷头位于反应器的中心线上；当每组喷头有两个以上喷头时，所述喷头在反应器内部沿中心线均匀分布。

每个喷头由两个通道组成，如附图2和附图3所示。喷头的第一通道贯穿喷头的中心，第二通道呈环状，并与第一通道相隔。两个通道在喷头底部汇合，与分布器相通。