[发明专利]一种碳化硅微通道烷基化反应器及其使用方法

说明书

本发明涉及石油化工领域，公开了一种碳化硅微通道烷基化反应器及其使用方法，反应器壳体上分别设有液体酸循环管（4）、原料进料口（5）、气相抽出口（6）及液相抽出口（7）；壳体内从上至下依次垂直设置微通道反应模块及破沫分离构件（3）；原料进料口（5）置于壳体顶部；液体酸循环管（4）上部端口经壳体顶部的液体酸进料口与壳体内腔相通；气相抽出口（6）设于微通道反应模块下部。本发明以异丁烷和烯烃为原料，以液体酸为催化剂，进行烷基化反应得到目的产物烷基化油。本发明有效解决了烷基化反应器温度分布不均匀的问题，具有原料分布好、温度易于控制，产品质量高等特点。

技术领域

本发明属于石油化工领域，尤其涉及一种碳化硅微通道烷基化反应器及其使用方法。

背景技术

目前烷基化的商业化生产装置中，氢氟酸的环境污染隐患、固体酸催化剂的活性及离子液体固化堵塞等问题制约着相关技术的推广，而硫酸烷基化在安全性与可操作性之间达到了最佳平衡。但工业应用的硫酸烷基化技术存在反应温度高、酸烃乳化不易分离、酸耗大等问题。

CN205815148U公开了一种硫酸烷基化反应产物自取热闪蒸的装置，装置内填充多层不规则微多孔媒介，不规则微多孔媒介为半软性立体多孔网状填料，分散交织成纤维缕组成，纤维缕为PTFE、PP、PE或玻璃纤维中的一种或多种。专利中纤维缕压缩系数较大，影响装置长周期运行的稳定性，此外纤维易断裂，影响烷基化油的产品质量。

CN103007853A公开了碳化硅微通道反应器及其在烃类裂解制低碳烯烃中的应用，反应器内填充有整体泡沫碳化硅材料构成微通道，其外有金属反应器外壳。整体泡沫碳化硅材料具有三维泡沫的微通道结构，通道直径范围在0.1~2mm，用于烃类裂解制取低碳烯烃。专利中反应器不设置进料分布器，且碳化硅通道直径较大，若用于液体酸烷基化过程，酸烃两相不能充分混合，转化率过低。

因此，如何对微通道反应器进行进一步优化，以实现精准控制反应温度分布，使系统安全稳定长周期运行，是本领域技术人员需要解决的突出问题。

发明内容

本发明旨在克服现有技术的不足之处而提供一种高效节能，安全环保，传质传热性能理想，目的产物辛烷值高，可实现精准控制反应温度分布的碳化硅微通道烷基化反应器及其使用方法。

为解决上述技术问题，本发明是这样实现的：

一种碳化硅微通道烷基化反应器，包括壳体；所述壳体上分别设有液体酸循环管、原料进料口、气相抽出口及液相抽出口；所述壳体内腔从上至下依次垂直设置微通道反应模块及破沫分离构件；所述原料进料口置于壳体顶部；所述液体酸循环管上部端口经壳体顶部的液体酸进料口与壳体内腔相通；所述气相抽出口设于微通道反应模块下部；所述液相抽出口设于气相抽出口的下部，且与破沫分离构件相对应。

作为一种优选方案，本发明所述微通道反应模块包括纤维床层及碳化硅床层；所述纤维床层置于碳化硅床层之上。

进一步地，本发明所述碳化硅床层由常压烧结高纯泡沫碳化硅规整填料构成，床层比表面积为300~3000 m²/m³；空隙率为0.35~0.9。

进一步地，本发明所述纤维床层由耐酸纤维材料编织而成，床层比表面积为100~1000 m²/L；空隙率为0.4~0.85；床层高径比为0.1~0.5。

进一步地，本发明所述破沫分离构件包括外壳、格栅、液相引出板、升液管、升气管及液相引出口；所述格栅、液相引出板及升液管分别置于外壳腔体内；所述格栅水平置于外壳腔体底部；所述液相引出板水平置于格栅之上；所述液相引出口水平置于液相引出板之上，且与液相抽出口相接；所述升液管的端口与液相引出板垂直相接；所述升气管位于外壳顶部，其一端口与外壳内腔相通，另一端口开口向下。

进一步地，本发明所述壳体内间隔一定距离设有多个微通道反应模块。