[发明专利]一种用于烷基化反应的喷射式列管反应器及其反应方法

说明书

本发明公开了一种用于烷基化反应的喷射式列管反应器及其反应方法，本发明的反应器包括垂直反应器筒体，上封头、下封头、上管板和下支撑板，其中，上管板和下支撑板之间构成反应区，下支撑板与下封头之间构成汽化分离区，在反应区内竖直分布着多根列管每根列管管壁上分布有小孔，上管板上设有圆孔，圆孔孔径与列管管径相同，在反应区内，列管外侧填充有填料。通过列管的小孔喷射作用和填料的剪切作用，可实现反应物料的充分混合；通过将未反应的异丁烷进行汽化取热，并经过压缩冷却后循环至反应器进料的方式，既保证了反应在低温、适宜的烷烯比条件下进行，又避免了因采用间接冷却方法而带来的取热效果差、引入新的制冷剂、制冷剂泄露等问题。

技术领域

本发明涉及烷基化反应技术领域，尤其涉及一种用于烷基化反应的喷射式列管反应器及其反应方法。

背景技术

由低碳烯烃和异丁烷在浓硫酸催化作用下生产的烷基化油，具有较高的辛烷值，是理想的汽油调和组分。但由于反应原料异丁烷与催化剂浓硫酸的互溶性较差，反应原料与催化剂浓硫酸的混合效果成为烷基化反应的关键影响因素之一。此外，烷基化反应是放热反应，若不能及时有效地移走反应热，就会加剧烯烃聚合副反应的发生，因此，硫酸烷基化工艺既要实现酸烃两相充分混合，又要保证烷基化反应在恒定较低的温度下进行。现有的烷基化反应器种类主要包括喷射式反应器、搅拌式反应器、填料反应器等。

专利US5443799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。在反应器的预混合区，异丁烷经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的乳化液逆向接触进行反应。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只能控制在8～20℃，反应温度偏高。

专利US3759318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。

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。且该反应器结构构造复杂，成本较高。

专利CN103357369A公开了一种带有空腔结构的规整填料烷基化反应装置，反应原料通过液体分布设备进入反应器，反应器内填料的空腔两端设置有冷却介质分布管，空腔内形成换热区，空腔与空腔间形成反应区，反应区和换热区在反应器径向交替排列，且反应区和换热区不相通，反应物料进入反应区后在规整填料的切割、分散作用下，酸烃进行充分混合，通过冷却介质带走反应热。该方法需要引入新的冷却介质，且存在因冷却介质泄露而严重影响反应效果的风险。

发明内容

本发明的目的在于针对上述的不足而提供一种用于烷基化反应的喷射式列管反应器及其反应方法。

为解决以上技术问题，本发明采用的技术方案是：一种用于烷基化反应的喷射式列管反应器，包括一个垂直反应器筒体，与所述垂直反应器筒体连接的上、下封头，设置于所述垂直反应器筒体内部的上管板和下支撑板，所述上管板和下支撑板之间构成反应区，下支撑板和下封头之间构成汽化分离区，所述上管板上开设有圆孔，在所述反应区内竖直分布有多根列管，所述列管的管壁上分布有小孔，所述上管板上圆孔的孔径与列管的管径相同，所述列管一端与上管板的圆孔连接固定并相通，另一端为盲端，与所述下支撑板连接固定，所述反应区内的列管外侧填充有填料，所述上封头的顶部设置有进料口，所述反应区内的垂直反应器筒体侧面设置有侧线进料口，所述汽化分离区的上部筒体上设置有气相采出口，下部设置有侧线采出口，在所述下封头上设置有底部采出口。