[发明专利]一种微化工系统多段进料生产烷基化油的方法

说明书

本发明公开了属于化学反应技术领域的一种微化工系统多段进料生产烷基化油的方法，该方法借助微化工系统中微反应器具有优异的传热传质性能及其安全性，采用多段进料，浓硫酸在第一段反应装置内和第一段烃类的反应物料通过微反应器进行混合，混合的反应物料经过该段散热器换热后，依次进入后面各段反应装置，各段烃类的反应物料通过各段反应装置的微反应器在较低温度和一定压力下实现烃类的反应的物料混合反应，通过多段进料生产得到高品质的烷基化油。碳八组分的选择性高于90％。各微反应器有效的强化了烷基化过程的分散和传质；通过多段进料实现反应过程的烷烯比、酸烃比有效调控，具有操作弹性大、运行成本低、安全可控、易集成放大的优势。

技术领域

本发明属于化学反应技术领域，特别涉及一种微化工系统多段进料生产烷基化油的方法。

背景技术

烷基化反应广泛应用于工业过程，异构烷烃和烯烃在催化剂作用下会发生烷基化反应，其中异丁烷和丁烯反应得到烷基化油就是典型的烷基化过程，烷基化油具有无芳烃、烯烃、低硫、低雷德蒸汽压以及高辛烷值的特点，是汽油调和剂的理想组成成分。由于烷基化油具有以上诸多优良性质，烷基化油生产工艺迅速发展，成为一种高品质汽油生产的重要过程。其需求不断增加，产能增长迅速，2017年产能比2016年增加112万吨，预计2018产能将增长350万吨。

目前，工业上主要采用浓硫酸和氢氟酸作为催化剂，该过程具有技术成熟，产品质量高的特点。但由于氢氟酸危险性太高，近年来新建的烷基化装置多以硫酸法为主。硫酸为催化剂的烷基化工艺是目前新建装置的主流。但硫酸法的不足在于产生废酸较多，后处理困难。因此如何改进硫酸烷基化工艺，降低酸耗，一直是国内外研究者研究的重点。

硫酸催化的烷基化反应过程是硫酸和烃类接触后，烷烃和烯烃传质到硫酸中发生反应，得到产物。该反应是一个快反应，但由于烷烃在硫酸中的溶解度低，因此该过程中烷烃向硫酸的传质是整个过程的控制步骤，强化烷烃向硫酸相的传质是提高反应性能的关键。此外，该反应是一个放热反应，随着温度增高，副反应增强，因此促进该反应的传热有利于提高主反应产物选择性。提高烃相在硫酸中的分散传质以及传热性能可以有效降低副反应的发生，减低酸耗。目前工业上大多采用搅拌方式进行混合，问题在于能耗高，硫酸粘度大导致混合效果并不理想，以及存在局部温度过高的现象。工业上通常采用插件、管束、分布器等方式强化传质和传热，但是强化的效果有限且不易放大。

发明内容

本发明的目的是提出一种微化工系统多段进料生产烷基化油的方法，其特征在于，所述微化工系统多段进料生产烷基化油包括以下步骤：

(1)首先建立微化工系统，该系统包括第一段烃相通过微反应器与散热器连接组成第一段反应装置，并第一段反应装置至第n-1段反应装置依次串联；然后与第n段反应装置连接，组成n段反应装置；其中第n段反应装置的微反应器出口连接背压阀，背压阀再连接分相罐；在第一段反应装置的微反应器入口连接硫酸容器，完成微化工系统的建立；

(2)在上述微化工系统中，浓硫酸在第一段反应装置内和第一段烃类的反应物料通过微反应器进行混合，混合的反应物料经过该段散热器换热后，依次进入后面各段反应装置，后面各段烃类的反应物料通过各段反应装置的微反应器进行混合；

(3)第n段反应装置输出混合后的反应物料通过在在第n段反应装置的背压阀在与其连接的延迟管道中停留一定的时间，以完成反应，实现高品质烷基化油的生产；

(4)反应完的产物进入到分相罐，实现快速分相。

所述微化工系统采用多段烃相进料。

所述烃类的反应物料为烷烃：丁烷、辛烷；混合烷烃：丁烷和辛烷的混合物；烷烯混合物料：烷烯比为(8:1)-(200:1)。

所述的混合反应中酸烃比为0.05-20。

所述混合反应中反应温度为-6℃到20℃，体系压力为0.3-1MPa。