[发明专利]一种异丁烷与C3～C5烯烃烷基化方法

说明书

本发明公开了一种异丁烷与C3～C5烯烃烷基化方法，包括如下步骤：S1：含有异丁烷与C3～C5烯烃的原料烃和催化剂硫酸进入液‑液分散装置，形成分散相液滴平均直径小于20μm的酸烃乳液，分散后的异丁烷、C3～C5烯烃和催化剂硫酸接触反应，反应温度为‑5～4℃，在液‑液分散装置出口形成未反应原料烃、反应产物和硫酸混合的反应物料；S2：S1所述反应物料进入搅拌反应器继续反应，反应温度为5～20℃；以及S3：从步骤S2反应后的物料中分离出烷基化油。本发明能延长烷基化在酸烃高度分散状态下的反应时间，降低反应不完全对烷基化产品辛烷值的不利影响，提高烷基化产品辛烷值。

技术领域

本发明涉及烷基化反应方法，特别是用硫酸催化的异丁烷与C3～C5烯烃烷基化反应方法。

背景技术

异丁烷和C3～C5烯烃烷基化所制得的烷基化油具有辛烷值高(研究法辛烷值一般为90～96)，蒸汽压低，芳烃和烯烃含量低，敏感性好等特点，是清洁环保的高辛烷值汽油调合组分。随着环保法规对汽油中烯烃、芳烃、硫含量等限制的日益严格，烷基化油的重要性日益突出。

目前炼油工业中广泛使用以硫酸或氢氟酸为催化剂的液体酸烷基化工艺。液体酸烷基化工艺的特点是选择性好、价格低、可回收并连续保持活性，从而使装置运转周期长。但是，由于氢氟酸是易挥发的剧毒化学品，一旦泄漏危害极大，而硫酸相比氢氟酸危害小，基于安全环保考虑，近年来，新建烷基化装置以硫酸法为主，硫酸法市场占有率目前已超过氢氟酸法。

异丁烷和C3～C5烯烃的硫酸烷基化是酸烃两相反应过程，烃相中的异丁烷向酸相的传质是烷基化反应的控制步骤。增大烃相和酸相的接触面积有利于异丁烷向酸相的传质，提高烷基化产品辛烷值。目前，工业硫酸烷基化反应器大多采用机械搅拌进行酸烃分散，由于反应温度较低，硫酸粘度较高，酸烃分散困难，反应易生成低辛烷值产物，对烷基化产品辛烷值不利。

近年来，新型分散设备被用于硫酸烷基化反应过程的酸烃分散。CN103861533A使用旋转填充床反应器，使酸烃在旋转的填料层中接触、充分混合与反应。该方法虽然能使酸烃较好的混合，但反应物料在旋转填料床内的停留时间极短，易造成反应不充分，对烷基化反应不利。

TW201429545A公开了一种烷基化方法，该方法利用一种用于至少两种液态物料的反应器，包括：封闭式的反应器壳体；进料管，其具有用于分别接受各液态物料的相应入口；分配管，其与进料管连通并延伸到反应器壳体内，并且在延伸到反应器壳体内的区域中设有若干分配孔；空心柱体形式的旋转床，其通过固定机构安装于反应器壳体内，从而将反应器壳体的内腔分成中心区和外侧区，旋转床能够在驱动机构的带动下旋转；以及设于反应器壳体的下部的用于输出反应后物料的出料口。其中，分配管与旋转床的内表面间隔开地伸入到中心区内，使得物料能够从中心区穿过旋转床而进入外侧区，并且经由出料口输出。反应物料必须从中心区径向地穿过处于高速旋转下的旋转床而进入外侧区。由此，在旋转床的旋转所形成的超重力的作用下，各种液态的反应物料被分散。反应物料剧烈撞击到高速转动的旋转床的床层内壁上，实现强化式混合。同时，当流过旋转床的床层时，反应物料不断被各个床层切割，因此在这里反复地实现了分散－聚并过程，显著强化了混合效果。此外，由于在根据本发明的反应器中使用了旋转床而没有使用机械搅拌装置，因此可以采用更低的反应温度，尤其适用于硫酸法烷基化反应。对于硫酸法烷基化反应来说，反应温度低具有众多优点，例如可以提高产品的辛烷值、减少副反应、降低酸耗等。然而，该反应器同样存在停留时间短，反应不完全等问题，对烷基化产品质量带来不利影响，尤其在低温下，反应速度更慢，反应不完全的问题更加突出。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种异丁烷与C3～C5烯烃烷基化方法，以克服现有技术中烷基化反应时间短，反应不完全以及反应产物辛烷值低的问题。

为了达到上述目的，本发明提供的异丁烷与C3～C5烯烃烷基化方法包括如下步骤：