[实用新型]一种烷基化反应器

说明书

技术领域

本实用新型属于石油化工领域，涉及一种烷基化反应器，特别是涉及用于硫酸催化C₄烷基化反应器及反应方法。

背景技术

在石油炼制领域，硫酸法烷基化是异构烷烃在浓硫酸催化剂的存在条件下，与烯烃发生反应生成烷基化产物的过程。影响硫酸法烷基化反应的因素及其复杂，一般认为觉得硫酸烷基化反应速度的控制步骤是异丁烷向硫酸相的传质速率。理论与实践研究表明：硫酸烷基化能否顺利进行取决于酸烃分散、接触、循环方式等是否良好，以及反应热能否及时高效地移除。因此，硫酸烷基化反应既要实现酸烃两相的充分混合，又要保证烷基化反应在较低的温度条件下进行。

美国专利US 3759318公开的一种用于硫酸法烷基化工艺中的卧式反应器。主体结构为一个卧式压力容器，内设有循环管、换热管束和螺旋搅拌浆。反应原料进到反应器的螺旋搅拌浆的吸入侧，在叶轮的强力搅拌下反应物料迅速扩散并与酸形成乳化液，乳化液在反应器内不断地循环并发生反应，烷基化反应热通过换热管束移除，部分乳化液经上升管进入沉降器，进行酸烃分离。该专利反应器与专利US 3759318类似。

美国专利US 6194625 B1公开了一种分段进料的烷基化反应器，反应区被分隔成多个串联的区段，将新鲜原料分成多股引入每个反应区段，而循环使用的硫酸则是串流式的，每个反应区段内采用机械搅拌的方式进行混合。这种结构虽然克服了返混较大的问题，但结构过于复杂。另外，这种采用固定转速电动机驱动的搅拌桨，在中、高压操作条件下易因密封不严而发生泄漏。

中国专利CN 101679143 A公开了一种烷基化的系统和工艺方法，包括了一个高剪切分散器，利用所述高剪切分散器将硫酸和烃类形成酸为连续相、烃为分散相的混合乳化液，所述乳化液在适当的烷基化条件下导入烷基化反应器中，在叶轮的强力搅拌下完成烷基化反应。由于该专利采用高速剪切分散器单独对反应物烷烃与催化剂硫酸进行乳化操作，因此其分散与反应需分开实施，同时高剪切分散器的功率较大，能耗较高。

中国专利CN 101104570 A公开了一种烷基化反应器，反应器为静态混合反应器。静态混合器内填充金属丝网和空隙率大于50％的接触性结构的填料。烯烃与异丁烷组成的烃类混合物进入反应器，与硫酸催化剂接触、乳化反应。反应物料依靠填料自身压降使轻烃组分气化吸收反应热。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。此外，静态混合器还存在压降过大等缺点。

美国专利US 5443799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，异丁烷由喷嘴喷出与硫酸混合形成乳化液。在反应区，喷射的烯烃与来自预混合区的乳化液接触、反应。该反应器的反应区的体积大于预混合区，来自于预混合区的混合物进入反应区后，由于反应区的体积骤然增大，混合物中的轻组分气化，绝热膨胀吸收烷基化反应放出的热量。该工艺的反应温度在8～20℃，反应温度偏高。

实用新型内容

本实用新型公开了一种烷基化反应器，该反应器可以将较低粘度的反应液体破碎成很小的液滴分散在高粘度酸相液体中，使其与高粘度酸相在很短的时间内均匀混合、乳化，提供较大的液-液接触面积，达到很高的转化率。该反应器具有结构简单，液-液接触面积大，操作方便，生产效率高等特点。

本实用新型提供一种烷基化反应器，包括液体分布器、液体上升管和烯烃分布管，其特征在于：液体上升管由上部筒形封头、中部圆筒形筒体和下部倒置圆台面形筒体组成，筒形封头顶部设置气体出口管，筒形封头上部的侧面设置液体出口管，中部圆筒形筒体内设置烯烃分布管和填料，液体分布器位于液体上升管底部，所述液体分布器由烷烃进料管、液体酸进料管、主体管及出口喷嘴组成，所述烷烃进料管从液体分布器的底部插入主体管，其轴线与主体管轴线重合，主体管与烷烃进料管之间形成混合腔，液体酸进料管从主体管切线进入混合腔。

本实用新型进一步技术特征在于：所述烷烃进料管末端为锥形，锥顶点到主体管顶部距离h₁为烷烃进料管的外径d₁的2～5倍。

本实用新型进一步技术特征在于：所述液体分布器为2个，液体分布器上主体管的外径为d，液体上升管中的圆筒形筒体的外径为D，D为d的3～6倍。

本实用新型进一步技术特征在于：所述烷烃进料管上360°范围内布置有孔径为1～5mm的小孔，开孔率为15％～50％(以烷烃进料管外表面为基准)。