[发明专利]一种立式烷基化反应器

说明书

技术领域

本发明属于石油化工领域，具体地涉及一种烷基化反应器，特别涉及用硫酸做催化剂的C4烷烃烷基化反应器。

背景技术

烷基化反应是石油炼制工业的重要过程之一，目前，国际上成熟的烷基化技术有：硫酸法和氢氟酸法两种，即在硫酸和氢氟酸催化剂的作用下，异丁烷与丁烯反应得到烷基化油。由于硫酸的腐蚀性及对环境的影响要比氢氟酸小，因此硫酸法更有优势。

目前硫酸烷基化技术基本上为国外垄断，使用最广泛的美国DUPONT公司硫酸烷基化技术，该技术使用STRATCD反应器为卧式偏心接触反应器，其内部设有搅拌叶轮、循环套筒和U形冷却管，循环套筒和冷却管束平行于反应器壁。酸和烃在接触反应器内循环，靠叶轮强烈的剪切产生高度的湍流混合，通过与冷却管束的热交换移走反应热。该反应器的反应温度一般为6～10℃。CDTECH公司开发的CDAlky硫酸烷基化工艺使用的是装填专用填料的单台立式塔设备，填料可确保酸和烃之间实现良好的接触，不需要高能耗搅拌器。同时该反应器采用泡点进料，通过反应器内异丁烷的气化移走反应热。这两种反应器都为目前成熟的专利设备，在国内外有广泛的应用。

美国专利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混合物流进入反应区后，由于反应区的体积骤然增大，混合物中的烃组份气化，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℃之间，温度偏高。

美国专利US5785933公开了一种硫酸作为催化剂的烷基化反应器系统，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，使烃类和酸催化剂在反应器内形成混合搅拌，从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催化烷基化反应器，但是混合效果需要进一步提高。

中国专利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％体积的规整填料。反应物依靠填料的自身压降使烃类气化维持反应温度。该专利与US5785933类似，都是采用静态混合器的原理使得硫酸和烃类混合。

专利CN105400544A公开了一种多级循环流反应器，该反应器包括壳体、导流筒、内套筒、油酸分离段、内套筒规整填料和液烃分布器，由于引入了气相C4，反应器的结构使得内套筒内的气相C4烃含量远远大于内套筒和壳体间的气相含量，在内套筒内外形成压力差，使得浓硫酸和液相反应物料随着气相C4在内套筒内向上运动，在内套筒与壳体之间向下流通，形成内部循环流。该反应器采用C4蒸发的形式移除反应热，反应温度为5～13℃，反应压力为1.1～2.0bar。

虽然DUPONT硫酸烷基化技术和CDAlky硫酸烷基化工艺都是目前生产烷基化油的工艺技术，但STRATCD反应器和装填专用填料的单台立式塔设备分别属于DUPONT公司和CDTECH公司的专利设备，国内企业使用这些反应器需要支付一定的专利费用。另外DUPONT硫酸烷基化技术采用STRATCD反应器需要使用高耗能的电机来搅拌，从而达到酸烃充分混合的目的，因此该设备的能耗很高；CDAlky硫酸烷基化工艺使用的装填专用填料的单台立式塔设备采用专用的填料，造价非常高。一种多级循环流反应器与上述两种反应器相比具有低能耗，低造价的优点，同时和CDAlky硫酸烷基化工艺一样，由于采用C4蒸发的形式移除反应热，为了降低副反应必须在较低的压力下进行，导致反应器单位截面积的处理量较低，压缩机压缩烃类气体的能耗较高。

发明内容

本发明的目的是提供一种立式烷基化反应器，该反应器可以使反应烃和催化剂硫酸充分接触，混合均匀，提供较大的液液接触面积，达到高的转化率。该反应器具有能耗低，反应器单位截面积处理量大，酸耗低，液-液接触面积大，转化率高等特点。

本发明在CN105400544A公开的多级循环流反应器的基础上提供一种立式烷基化反应器，其主要结构为壳体、导流筒、内套筒、内套筒规整填料、硫酸分布器、液烃分布器、气相C4分布器和冷却盘管。

本发明的技术方案如下：