[发明专利]一种分段进料烷基化反应方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种烷基化反应方法，具体地说是一种采用异丁烷和C3～C5烯烃催化烷基化反应的烷基化反应方法。 

背景技术

随着经济发展，特别是交通运输业的快速发展，车辆尾气的排放是空气污染的主要来源之一，提高汽油质量是降低车辆尾气污染的最主要途径。异丁烷与C3～C5烯烃的烷基化反应得到的烷基化油，具有无硫、高辛烷值高、研究法辛烷值与马达法辛烷值差值小等特点，是高质量清洁汽油的重要调和组分。 

烷基化反应是石油炼制领域的传统技术，主要有硫酸法烷基化技术和氢氟酸法烷基化技术，在催化剂（硫酸或氢氟酸）的作用下，异丁烷与烯烃反应得到异构烷烃。硫酸法烷基化和氢氟酸法烷基化相比，在工艺上各具特点，从基建投资、生产成本、产品收率和产品质量等方面也都十分接近，因此这两种方法能长期共存，均被广泛采用。总体来说，从烷基化装置的数量和烷基油的产量来看，目前氢氟酸烷基化装置占优，但近年来随着环保法规要求的日益严格以及氢氟酸的剧毒特性原因，新建装置多采用硫酸烷基化工艺。 

硫酸法烷基化技术中，反应在相对较低的温度下进行，反应装置需要具有制冷功能。氢氟酸法烷基化技术中，反应温度相对较高，一般采用水冷即可以满足反应要求。因此，两者的反应器系统相差较大。传统的硫酸法烷基化反应器结构种类较多，目前使用较多的有两种，一种是阶梯式硫酸烷基化反应装置，一种是Stratco式反应器（即内部设置取热管束的间接制冷反应器）。 

阶梯式硫酸烷基化装置的反应器一般由若干个反应段组成，各反应段间用溢流挡板隔开，每一反应段均设有搅拌器，反应产物和硫酸最后进入沉降段进行分离，分离出来的硫酸用循环泵送入反应段重新使用。采用反应物异丁烷自蒸发致冷，该反应系统的优点是每个反应段中的烷烯比高、动力消耗小、不需另加制冷剂。但由于烷烃与烯烃没有预先混合，从而降低了烷基化油的质量、增加了酸耗量。并且各反应段之间相互影响，一个反应段操作不正常，整个反应器都受到影响。 

内部设置取热管束的间接制冷反应器的一种具体结构是采用是卧式偏心反应器，反应器的外壳是一个卧式的压力容器，内部装有一个大功率的搅拌器、内循环套筒以及取热管束，烃类原料由上下两个进料管进入反应器，在搅拌叶轮前汇合后向着叶轮喷入反应器，高速运转的叶轮处在反应器缩径处，使反应器内部的物流由于叶轮吸力、管束阻力、线速度差等而造成一些流液的空穴，从而使硫酸与烃类获得比较好的分散和混合。酸烃乳液在反应器头部再折返进入套筒内部，重新流向搅拌叶片，形成一个高速循环的物流。该反应器内具有循环物料，部分物料的反应时间较长，副反应会增加，酸耗较大，对产品辛烷值的提高不利。 

公开了一种C3-C5烯烃与异丁烷的硫酸烷基化反应过程，取消传统的机械搅拌方式，采用喷射器对反应物料进行混合进而进行反应，但硫酸烷基化反应过程中，硫酸与烃类物料的密度差较大，喷射混合方式的效果需进一步提高。US5,785,933公开了一种硫酸催化烷基化反应器系统，反应器内部通过设置挡板和切向高置的多个注射管道入口，使反应物料在反应器内形成混合搅拌，进而取消机械运动部件。该技术利用静态混合器的原理设计了硫酸烷基化反应器，但混合效果需要进一步提高。 

CN1907924A公开了一种离子液体催化反应工艺及反应装置，烃类原料和离子液体催化剂在旋转床反应器中进行反应，旋转床设置在反应器内上部，反应器下部为储液罐，反应器中心设置搅拌装置，储液罐与料液循环泵连接构成旋转床循环反应器。该反应器不适用于硫酸法烷基化反应过程，因为采用的换热方式是循环物料取热方式，不适宜于放热较大的硫酸法烷基化反应，反应器下部的储液罐和采用反应物料循环操作方式会增加副反应。 

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种分段进料的烷基化反应方法，提高催化剂与烃类反应原料的接触效率，降低硫酸催化剂的酸耗，降低反应温度，提高产品质量。 

一种烷基化反应方法，包括如下步骤： 

（1） 浓硫酸和异丁烷进入胶体磨，充分混合形成乳化液；

（2） 步骤（1）得到的乳化液与包含C3～C5烯烃和异丁烷的混合烃进入烷基化反应器进行反应；