[发明专利]一种用于苯与甲醇烷基化的反应器及进料方式

说明书

技术领域

本发明属于化工设备技术领域，为一种用于苯与甲醇烷基化反应的反应 器及进料方式。

背景技术

苯与甲醇烷基化反应为快速反应。因而，苯与甲醇烷基化生成甲苯、二 甲苯和水的化学反应速率不是反应的控制步骤，其关键操作参数的控制则是 应该极为关注的问题。从化学动力学角度考虑，原料气与催化剂的接触时间 (即停留时间)尽可能越短越好，这对防止深度裂解和结焦极为有利。但 是，如果空速过大，会加速催化剂的老化和失活，导致再生周期缩短，不利 于稳定操作。因此，应该有一个合适反应器来控制停留时间，否则催化剂的 活性和选择性难以保证。

迄今为止，中国专利201210025588.7和200910242740.5都是关于催化 剂方面的研究。

中国专利ZL00135809.X公布了一种由焦化苯合成制备烷基苯的方法。

山西恒扬科技有限公司申请的中国专利200910075173.9主要描述了工 艺设计及其工艺条件对苯、甲醇烷基化反应的影响，仅仅是做了工艺设计和 工艺条件的改变。

中国专利201210233351.8公布了一种苯/甲苯与甲醇烷基化反应产物分 离的方法，是将反应生成的甲苯与未反应的苯一起循环与甲醇进行反应，其 烷基化反应过程中有副产物醋酸生成，并伴有不凝气产生，且仅对工艺进行 了简单说明。

中国专利201210233169.2公布了一种由苯、甲苯与甲醇烷基化制二甲 苯的方法及装置，该反应的原料组成为苯、甲苯和甲醇，反应生产的苯和甲 苯循环参与反应，仅对反应参数进行了说明。

中国发明专利申请CN102464559A，公开了一种用于生产烷基化芳烃的 多床层反应器，从附图2中可以看出，该反应器具有外壳，壳体的顶部有物 料进料口，底部有产物出口，反应器内有多层催化床，在两层催化床层之 间，还有原料的进口。图2中，(1)和(2)分别为惰性材料和催化剂；Ⅰ 代表芳烃原料；Ⅱ、Ⅲ代表烷基化试剂；A则反应得到的气体物流A；B则 反应得到的气体物流B。

在图2中，反应器具有气液两个进料口，芳烃和第一部分烷基化试剂物 流混合后，共同引入反应器液相入口，在反应器的第一层惰性材料区进行气 化分散后，进入第一催化剂床层，进行甲苯甲基化反应，然后反应后的产物 和第二部分烷基化试剂物流，在第二层惰性材料区汽化分散后，进入第二催 化剂床层，发生甲苯甲基化反应，经多段反应后，反应产物经过冷却通入气 液分离器进行分离，液体产物和气体产物可分别取样。

该专利申请的不足之处是在紧急情况下无法控制反应的异常温升。

在目前的专利和文献中都没有对反应中存在的放热问题提出解决办法。

发明内容

本发明的技术方案是为了克服现有技术中存在的在紧急情况下无法控制 反应的异常温升的缺点，而提供一种用于苯与甲醇烷基化反应的反应器及进 料方式，该反应器能够安全、有效的撤走反应产生的热量，防止绝热床层温 度的急剧升高。从而解决苯与甲醇烷基化快速反应过程中，需要综合考虑的 温度控制、物料分布、催化剂装填等多方面因素。

本发明的技术方案：

一种用于苯与甲醇烷基化的反应器，包括：容器本体、在所述容器本体 顶部设置的热原料气体进口，底部设有产物出口；所述容器本体的壳体内部 沿轴向方向设有催化剂床层，每个催化剂床层上下各装填至少一层催化剂； 在每两个催化剂床层之间的所述壳体上设有原料进口；在所述壳体上对应所 述原料进口设有用于防止反应器飞温的高压氮气管线，并连接有氮气分布 线，在所述高压氮气管线上设置开关阀，并通过高温连锁控制启闭，当床层 的某一点温度达到连锁值，则该开关阀立即自动开启，并通过所述氮气分布 线上的喷嘴将氮气喷入整个反应器。

所述的壳体内部沿轴向方向设置的催化剂床层为五层。

所述的原料进口呈轴向对称分布。

所述的原料进口的注入口方向为平行注入。

所述催化剂床层上的催化剂装填厚度各不相同，自上而下逐层增加，每 层的空速一致。

所述催化剂为惰性瓷球。

所述反应器采用逐层冷激方式，具体步骤如下：

所述热原料苯与甲醇通过设在顶部的热原料气体进口进入苯与甲醇烷基 化反应器，通过第一催化剂床层反应后，温度升高到所控制的每个催化剂床 层的温度；