[发明专利]有内部酸冷却区的烷基化反应器

说明书

本发明涉及烃的烷基化，本发明的一方面涉及有内部酸冷却器的低存量烷基化反应器。

烷基化是烷基添加到有机分子上的反应。因此，异链烷烃可与烯烃反应生成分子量较高的异链烷烃。工业上的概念是根据在酸催化剂的存在下用C₂—C₅烯烃与异丁烷以生产所谓的烷基化物的反应。此烷基化物在汽油生产中是有价值的调合组分，这不仅是由于它的高辛烷值，也由于其对辛烷促进添加剂的敏感性。

在历史上，工业烷基化法是在相对低的温度条件下使用氢氟酸或硫酸催化剂，酸的浓度最好维持在88—94wt％，其方法是不断加入新的酸和不断放出废酸。

与烃的催化烷基化有关的一个主要问题是烷基化催化剂的处理，即经过反应和回收系统的各部分的催化剂的输送。酸催化剂特别加重了此问题。如氢氟酸、硫酸等。它们均需考虑环境和安全、酸的消耗和废物处置等共同的固有缺点。催化烷基化的另一问题是烷基化反应产生的热的消散以避免过热和反应物聚合的问题。因此，在烷基化反应中开拓处理烷基化催化剂和反应物的更安全和更有效的方法一直是很重要的。

本发明的目的是用减少所要求的酸体积并保持反应器中必须的酸浓度以提供较安全的烷基化装置。

本发明的另一目的是最大程度减小酸漏入大气中的可能性以提供较安全的烷基化方法。

本发明提供了一种将物料与酸催化剂接触以产生产品的设备，该设备包括有上部和下部的垂直安置的容器；置于该容器中上部的酸沉降器；在该容器内垂直安置并有和所说的下部流体连通的入口和与酸沉降器流体连通的出口的立式反应器管；向该容器底部导入所说物料使所说物料携带容器下部所含的酸催化剂向上流动的装置；在所说容器中位于所说酸沉降器之下的冷却装置，该装置与所说酸沉降器和所说的容器下部流体连通，使所说的酸催化剂从所说的酸沉降器流入冷却装置而被冷却，然后流入所说容器下部。

本发明另一方面是提供一烷基化方法，该方法包括

将异链烷烃和烯烃的烃混合物导入含有分别的流体酸催化剂流的垂直安置的容器下部，使烃混合物与酸催化剂混合并向上流动通过容器中的垂直安置的立式反应器管，在立式反应器管中，异链烷烃在酸存在下与烯烃反应。随后，酸催化剂和反应烃被通入含于容器上部的酸沉降区，在此酸催化剂由于反应烃的密度比酸催化剂小使密度较小的烃向上流、密度较大的酸催化剂向下流而与反应烃分离，接着，酸催化剂被通入含于容器中的至少一个冷却区，在其中酸催化剂不断下流而被冷却剂以间接热交换方式形成冷却的酸催化剂。最后，被冷却的酸催化剂被通入垂直安置的容器的下部作为分别的液体催化剂流。

图1是可用本发明的设备的烷基化方法的简化图解说明。

图2是本发明的反应器部分剖面立视图。

图3是沿图2中的3—3线的部分剖面立视图。

图4是沿图2中4—4线的设备下部的一部分的横截面图。

图5是有四个内部热交换器的本发明的设备类似于图4的横截面图。

图6的立视图是除去一部分外壳而较清楚地说明内部结构，显示了适用于本发明设备的热交换器。

图7是沿图6的7—7线的热交换器下部横截面图。

参阅图1，异链烷烃、烯烃物料和再循环的异链烷烃经管道12、14和16进入物料再循环混合器。得到的烃混合物通过管20、22、24和26装入烷基化反应器。烃混合物只通过管道22由反应器底部装入烷基化反应器18，或者也可把烃混合物物料流分成两个或更多的物料流，第一物料流经管道22从反应器底部进入烷基化反应器18，其他的物料流在反应器的较高的位置处进入反应器，例如通过图1中的管道24和26进入反应器都是属于本发明范围。烃混合物在反应器18中与液体酸催化剂接触，使异链烷烃与烯烃反应生产烷基化物。

许多烷基化催化剂都可用作本发明的烷基化方法和反应器的酸催化剂，包括熟知的催化剂如硫酸、氢氟酸(HF)、磷酸；金属卤化物如氯化铝、溴化铝等，或其他烷基化催化剂，但优选氢氟酸。

烃混合物和催化剂接触后，烷基化反应器18中的烷基化产物和酸催化剂以及其他任何未反应的烃和任何烷基氟化物副产品被送入沉降器，在沉除器中，由重力作用，较轻的烃与较重的酸催化剂分离，使较轻的烃(包括烷基化产物)流向反应器18的顶部，较重的酸催化剂流向反应器18的底部。接着，烷基化物经管道28从反应器顶中取出并进入分馏器30。将未反应的异链烷烃与烷基化物分离。未反应的异链烷从分馏器30顶部蒸出，经过管道16、混合器10和管道20再循环回烷基化反应器18。烷基化产物经管道32从分馏器底部收集。