[发明专利]一种移动床反应器、固体酸烷基化反应系统及固体酸烷基化反应方法

说明书

一种移动床反应器、固体酸烷基化反应系统及固体酸烷基化反应方法，移动床反应器包括反应器壳体、流体分配器、固体颗粒分配器和进料系统，所述的反应器壳体内部空间自下而上分为颗粒收集区、反应区、颗粒沉降区，所述的流体分配器设置于反应区内，其底部与流体进料口连通，所述的固体颗粒分配器位于反应区上部，其顶部与催化剂进口连通；所述的颗粒收集区底部设置催化剂出口。本发明提供的移动床反应器适用于固体酸烷基化反应，烷基化原料在反应区内与催化剂错流、逆流接触反应，增加反应过程中异构烷与烃烯烃的比例，避免烯烃间发生加成反应，提高目的产物的选择性。

技术领域

本发明属于石油化工领域，涉及一种移动床反应器及其应用，更具体地说，涉及一种移动床反应器及其在固体酸烷基化反应中的应用。

背景技术

目前，炼油工业的最主要任务之一是提供运输燃料，汽油作为一种重要的运输燃料，被广泛的应用于交通运输等行业中。据资料显示，到2030年，全球的汽油需求量将增长22％。因此随着汽油消耗量的增加和环保标准的日益严格，围绕着如何解决汽油清洁化生产的问题逐渐成为研究和讨论的热点。

在强酸的作用下，以异构烷烃和烯烃为原料生成烷基化油的技术为汽油的清洁化生产提供了可能。这种烷基化油具有较高的辛烷值和较低的Reid蒸汽压，其主要由饱和烃组成，且不含硫、氮、烯烃和芳烃等物质，因而被称为清洁化汽油，是航空汽油和车用汽油理想的调和组分。烷基化技术按催化剂形式可以分为液体酸烷基化和固体酸烷基化。目前，世界范围内约90％的烷基化产能是由液体酸烷基化技术提供的，虽然液体酸烷基化技术比较成熟，且具有较好的反应选择性，但是也存在很多问题，比如液体酸烷基化过程都存在设备腐蚀严重的问题。除此之外，对于硫酸法而言，其过程耗酸量巨大，大量的废酸在运输和处理上都存在一定的安全隐患，对于氢氟酸法而言，由于氢氟酸具有较强的腐蚀性和毒性，而且容易挥发，会对人体造成很大的伤害。因此，与之对比，采用固体酸作为催化剂，不仅不会对环境造成污染，而且不存在设备腐蚀的问题，可以视为一种绿色的烷基化工艺技术，具有很好的发展前景。但是在固体酸烷基化过程中，由于固体酸催化剂容易失活，为了保持一定的反应活性，需要进行频繁的再生操作，因此，开发一种能够实现反应和再生过程连续化的反应器技术，对推动固体酸烷基化技术发展来说是十分重要的。

在强酸的作用下，以异构烷烃和烯烃为原料生成烷基化油，由于烯烃相对比较活泼易于在催化剂的作用下发生加成反应，生成非目的产物。为避免烯烃间发生加成反应，一般增加进料中异构烷烃的比例，这必然造成对产物进行分离得到未反应的异构烷烃，因分离异构烷烃造成大量能量的消耗。

US5489732公开了两种用于固体酸烷基化过程的提升管式流化床反应器。两种反应器都由提升管反应器、沉降区、低温再生区和高温再生罐组成。异丁烷和烯烃混合进入提升管反应器，与催化剂接触反应后，以平推流的流动方式通过提升管反应器后，进入沉降区发生液固分离，液体作为产品抽出，催化剂继续流动进入低温再生区，低温再生后的催化剂重新流入提升管底部与反应物料接触反应，沉降区中的一部分催化剂定期的进入高温再生罐，进行深度再生。该专利中提到反应温度在20～50℃，反应器压力在20～30bar，烯烃的质量空速为0.1～5h^-1。采用氢气饱和的异丁烷对催化剂进行低温再生，采用氢气和异丁烷在100～250℃条件下对催化剂进行高温再生。催化剂为微球型，平均粒径在0.8mm以下。

US7875754公开了一种固定床固体酸烷基化工艺。该工艺中采用两个固定床反应器交替操作，进而实现反应和再生过程的连续化操作。专利中提到的反应温度在50～80℃，压力在18～24bar，烯烃的质量空速为0.1～0.3h^-1，烷烯比为16:1～32:1，烯烃的转化率达98％左右。反应器和再生器之间的操作周期相同，大致范围在45min～2h，采用氢气对催化剂进行再生，为了防止在反应器和再生器切换期间，烯烃和氢气接触反应，需要在切换期间停止烯烃和氢气的进料，而反应器和再生器之间需要进行物流置换，置换时间大致在4～7min。