[发明专利]一种烷基化油的生产装置及生产方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种烷基化油的生产装置及生产方法。

背景技术

在我国的经济高速发展的同时，日益严重的环境问题也随之而来。汽车尾气是造成我国空气污染的罪魁祸首之一，对减少汽车尾气中的污染就成为人们关注的焦点。其主要原因是我国的汽油中硫、氮和芳烃含量高。我国目前的汽油构成中高硫、低辛烷值的催化汽油组分高达76.7%，是欧美等发达国家的2倍左右；催化重整油只占汽油总量的14.8%，仅为欧洲比例的1/3；烷基化油占汽油总量的比例，美国2008年为14%，有的高达20～25%，我国仅为0.5%。我国汽油主要来至催化裂化和催化重整，而烷基化油几乎没有，因此我国石油炼制工业急需解决的问题就是如何生产符合国家日益严格的环保标准的清洁汽油，在满足国内交通和市场需求的对环境危害降至最低。

通过将异丁烷与丁烯在酸催化下发生烷基化反应得到的以三甲基戊烷（TMP）为主的烷基化油，具有不含有硫、烯烃和芳烃、敏感性小、较低的雷顿蒸汽压和较高的辛烷值等优点，是一种理想清洁汽油调和组分。

目前烷基化采用的主要是浓硫酸和氢氟酸为主的液体酸催化剂，浓硫酸烷基化和氢氟酸烷基化工艺是目前世界上能够规模化生产的成熟的烷基化工艺路线。目前全球投入商业运行的烷基化装置共计有212套，其中浓硫酸烷基化装置90套，以氢氟酸烷基化装置有111套，两者占据着全球烷基化产能的90%。

传统的浓硫酸烷基化工艺在实施过程中存在着许多问题，主要问题有：1）液相异丁烷和丁烯在浓硫酸中不容易溶解，极易分层，使反应无法正常进行；2）反应物在反应器中停留时间过长，容易发生烯烃聚合等副反应，导致三甲基戊烷含量降低，生产的烷基化汽油辛烷值不高；3）烷基化反应是放热反应，而异丁烷和丁烯适宜在低温下反应，因此要及时移除反应热，否则热量的积累会导致副反应加剧。因此寻找一种高效经济的工艺流程成为研究的热点。

发明内容

本发明的目的是提供一种烷基化油的生产装置及生产方法。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：

一种烷基化油的生产装置，包括填料装置、转动装置和壳体，转动装置与填料装置连接；壳体设在填料装置的外围，壳体的顶部设有液体进口管、催化剂进口管和气相出口管，壳体的底部设有液相出料口。

制备时，将转动装置开启，填料装置在转动装置的带动下转动，液态烷烃和液态烯烃均从液体进口管加入，浓硫酸从催化剂进口管加入，未反应的气相物质从气相出口管排出，生成的物料从液相出料口流出。

采用上述装置可实现烷基化油的连续生产，且避免了反应过程中烷烃和烯烃的分层；反应瞬时完成，避免了因反应物停留时间过长而引发的副反应；且反应温度易控制，进一步减免了副反应的发生。

为了使反应充分，提高产物的得率和质量，壳体的侧壁设有气相进口管。

为了能更加准确地控制反应温度，壳体为双层中空结构，包括内层壳体和外层壳体，外层壳体侧壁的底部设有冷却水进口管，外层壳体侧壁的顶部设有冷却水出口管。

为了使反应进行的更加充分，且能使产物及时导出，填料装置为环形结构，液体进口管和催化剂进口管安装在填料装置内侧，液体进口管和催化剂进口管均为喷淋管。

上述填料装置为环形结构，即中间为空心柱体，液体进口管和催化剂进口管安装在填料装置内侧亦指插入空心柱体内，这样更便于物料的喷洒、提高烷基化油的得率并同时保证其质量。

为了进一步方便产物的导出，壳体底部为凹面结构，液相出料口位于壳体底部的边缘。

为了避免物料损失，同时提高产物的产率，气相出口管内设有捕沫器，气相出口管与填料装置同心设置；壳体内侧与填料装置外侧之间为间隙配合；填料装置中所用填料为丝网填料。

上述气相出口管与壳体可一体成型，也可为拼接而成，当为拼接时，拼接处设有上端面密封。

为了方便使用，同时保证生产装置的气密性，转动装置包括电机和设在电机上的转轴，转轴穿过壳体与填料装置通过连接支架连接，转轴与壳体的连接处设有密封。

利用上述的烷基化油的生产装置生产烷基化油的方法，以浓硫酸为催化剂，在温度为5～20℃的条件下，液态异丁烷和液态丁烯发生烷基化反应；其中，液态异丁烷、液态丁烯的质量和与浓硫酸酸质量之比为1:（2～8），液态异丁烷与液态丁烯的质量比为（5～20）:1；

制备时，将转动装置开启，填料装置在转动装置的带动下转动，液态异丁烷和液态丁烯均从液体进口管加入，浓硫酸从催化剂进口管加入，未反应的气相物质从气相出口管排出，生成的物料从液相出料口流出。