[发明专利]一种用于烷基化反应的装置和工艺方法

说明书

本发明公开了一种用于烷基化反应的装置和工艺方法，烷基化反应器内烷基化反应区包括竖直装填的填料管束和雾化冷剂微气泡分散管束，填料管束包括外部筒体和内部填料，内部填料为规整的编织填料，编织填料为纤维丝束编织而成，纤维丝束至少包括亲油疏水或亲水疏油的纤维丝束；雾化冷剂微分散管束设置于填料管束的周围，雾化冷剂微分散管束将冷剂循环抽吸器均匀雾化的气液冷剂混合物分散为微气泡。本发明反应工艺和装置用于烷基化反应时能够促进反应物料的均匀混合，使反应过程中维持微观尺度上的温度均一，提高烷基化反应的选择性和反应产率，因此具有反应效率高、副反应少等优点。

技术领域

本发明属于石油化工领域，具体为一种烷基化反应装置和工艺方法，特别是以硫酸为催化剂异构烷烃与烯烃烷基化反应的反应器和烷基化反应方法。

背景技术

烷基化工艺是炼油工艺中一种重要的清洁汽油加工技术，产品烷基化油是非常理想的汽油调和组分，具有无芳烃、无烯烃、低硫、低蒸汽压、高辛烷值（RON 94～96，MON 92～94）等优点。目前的主流工艺是液体酸烷基化技术，主要包括硫酸烷基化和氢氟酸烷基化两种，其中由于氢氟酸具有很强的挥发性和毒性，我国目前运行和在建的全部为硫酸烷基化方法。为了减少副反应，提高产品质量，硫酸烷基化工艺要求在低温下操作，由于低温下硫酸粘度大，与异丁烷极难混溶，因而酸烃的混合就成了硫酸烷基化工艺的重点研究方向。

US5443799提出了一种喷射式反应器进行烷基化反应的技术，进料方式为异丁烷与硫酸先混合再与烯烃接触反应，即异丁烷由喷射器喷出与硫酸混合形成乳化液，烯烃再与该乳化液进行逆向接触反应，但由于其接触效果等原因使得反应温度（8～20℃）偏高，副反应严重。

CN203295447U提出了一种列管式烷基化反应器，管程为反应区域，壳程为换热区域，管体两端分别为预分布区域和反应物流出区域，该反应器适用于异构烷烃和低碳烯烃在液体酸催化剂作用下生成高辛烷值烷基化油的反应，由于该方法为常规的列管反应器，存在设备结构复杂、生产效率低、管内物料副反应严重等诸多问题。

填料式反应器是一种新型烷基化反应器，如CN201410175970.5、CN201310140601.8 、CN201510738217.7、CN201210100634.5等。以CN201210100634.5为例，该文献公开了一种烷基化反应器，反应器内由一段以上带有空腔结构的规整填料组成，填料的空腔两端设置有冷却介质分布管，空腔内形成换热区，空腔与空腔间形成反应区，反应区和换热区在反应器径向交替排列，且反应区和换热区不相通。现有填料式烷基化反应器虽然在某些技术环节具有一定的提升，但综合性能仍需进一步提高。

从目前国内外烷基化技术现状来看，烷基化反应工艺仍然存在以下问题：（1）由于烷基化反应是放热反应，物料分布不均（包含径向物料分布和轴向物料分布）会加剧烯烃聚合的副反应发生，影响烷基化油的产品质量；（2）由于酸烃不互溶，且酸的粘度大，是的烷基化反应过程中的界面传质阻力大、传质及反应速率低，因此需要提供酸烃反应的表面积同时，提供反应物料的传质推动力也十分重要；（3）反应过程中的反应热（包含径向反应热和轴向反应热）需要及时移走，否则会出现局部热点、发生副反应而降低反应效率，比较理想的方式是反应器始终维持初始状态的恒温反应过程，但实际上只能是无限接近而无法达到。

综上所述，对于现有烷基化反应工艺来说，开发一种沿反应器径向和轴向温度均一、反应效率高、副反应少的新型反应工艺和反应装置，以克服现有技术的不足，对于改进烷基化反应技术的先进性和高效性具有重要意义。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种用于烷基化反应的装置和工艺方法，烷基化反应器内使用填料管束和雾化冷剂微气泡分散管束，可以提高烷基化反应的选择性和反应产率，减少副反应。