一種烷基化反應器的制造方法
【技術(shù)領域】
[0001]本實用新型屬于石油化工領域，涉及一種烷基化反應器，特別是涉及用于硫酸催化C4烷基化反應器及反應方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在石油煉制領域，硫酸法烷基化是異構(gòu)烷烴在濃硫酸催化劑的存在條件下，與烯烴發(fā)生反應生成烷基化產(chǎn)物的過程。影響硫酸法烷基化反應的因素及其復雜，一般認為覺得硫酸烷基化反應速度的控制步驟是異丁烷向硫酸相的傳質(zhì)速率。理論與實踐研宄表明:硫酸烷基化能否順利進行取決于酸烴分散、接觸、循環(huán)方式等是否良好，以及反應熱能否及時高效地移除。因此，硫酸烷基化反應既要實現(xiàn)酸烴兩相的充分混合，又要保證烷基化反應在較低的溫度條件下進行。
[0003]美國專利US 3759318公開的一種用于硫酸法烷基化工藝中的臥式反應器。主體結(jié)構(gòu)為一個臥式壓力容器，內(nèi)設有循環(huán)管、換熱管束和螺旋攪拌漿。反應原料進到反應器的螺旋攪拌漿的吸入側(cè)，在葉輪的強力攪拌下反應物料迅速擴散并與酸形成乳化液，乳化液在反應器內(nèi)不斷地循環(huán)并發(fā)生反應，烷基化反應熱通過換熱管束移除，部分乳化液經(jīng)上升管進入沉降器，進行酸烴分離。該專利反應器與專利US 3759318類似。
[0004]美國專利US 6194625 BI公開了一種分段進料的烷基化反應器，反應區(qū)被分隔成多個串聯(lián)的區(qū)段，將新鮮原料分成多股引入每個反應區(qū)段，而循環(huán)使用的硫酸則是串流式的，每個反應區(qū)段內(nèi)采用機械攪拌的方式進行混合。這種結(jié)構(gòu)雖然克服了返混較大的問題，但結(jié)構(gòu)過于復雜。另外，這種采用固定轉(zhuǎn)速電動機驅(qū)動的攪拌槳，在中、高壓操作條件下易因密封不嚴而發(fā)生泄漏。
[0005]中國專利CN 101679143 A公開了一種烷基化的系統(tǒng)和工藝方法，包括了一個高剪切分散器，利用所述高剪切分散器將硫酸和烴類形成酸為連續(xù)相、烴為分散相的混合乳化液，所述乳化液在適當?shù)耐榛瘲l件下導入烷基化反應器中，在葉輪的強力攪拌下完成烷基化反應。由于該專利采用高速剪切分散器單獨對反應物烷烴與催化劑硫酸進行乳化操作，因此其分散與反應需分開實施，同時高剪切分散器的功率較大，能耗較高。
[0006]中國專利CN 101104570 A公開了一種烷基化反應器，反應器為靜態(tài)混合反應器。靜態(tài)混合器內(nèi)填充金屬絲網(wǎng)和空隙率大于50%的接觸性結(jié)構(gòu)的填料。烯烴與異丁烷組成的烴類混合物進入反應器，與硫酸催化劑接觸、乳化反應。反應物料依靠填料自身壓降使輕烴組分氣化吸收反應熱。該專利反應器的反應熱移除方式是輕烴氣化，為維持較低的反應溫度，反應器需要大量的氣化空間。此外，靜態(tài)混合器還存在壓降過大等缺點。
[0007]美國專利US 5443799公開了一種烷基化反應器，該反應器分為預混合區(qū)和反應區(qū)。在預混合區(qū)，異丁烷由噴嘴噴出與硫酸混合形成乳化液。在反應區(qū)，噴射的烯烴與來自預混合區(qū)的乳化液接觸、反應。該反應器的反應區(qū)的體積大于預混合區(qū)，來自于預混合區(qū)的混合物進入反應區(qū)后，由于反應區(qū)的體積驟然增大，混合物中的輕組分氣化，絕熱膨脹吸收烷基化反應放出的熱量。該工藝的反應溫度在8?20°C，反應溫度偏高?！緦嵱眯滦蛢?nèi)容】
[0008]本實用新型公開了一種烷基化反應器，該反應器可以將較低粘度的反應液體破碎成很小的液滴分散在高粘度酸相液體中，使其與高粘度酸相在很短的時間內(nèi)均勻混合、乳化，提供較大的液-液接觸面積，達到很高的轉(zhuǎn)化率。該反應器具有結(jié)構(gòu)簡單，液-液接觸面積大，操作方便，生產(chǎn)效率高等特點。
[0009]本實用新型提供一種烷基化反應器，包括液體分布器、液體上升管和烯烴分布管，其特征在于:液體上升管由上部筒形封頭、中部圓筒形筒體和下部倒置圓臺面形筒體組成，筒形封頭頂部設置氣體出口管，筒形封頭上部的側(cè)面設置液體出口管，中部圓筒形筒體內(nèi)設置烯烴分布管和填料，液體分布器位于液體上升管底部，所述液體分布器由烷烴進料管、液體酸進料管、主體管及出口噴嘴組成，所述烷烴進料管從液體分布器的底部插入主體管，其軸線與主體管軸線重合，主體管與烷烴進料管之間形成混合腔，液體酸進料管從主體管切線進入混合腔。
[0010]本實用新型進一步技術(shù)特征在于:所述烷烴進料管末端為錐形，錐頂點到主體管頂部距離hi為烷烴進料管的外徑d 2?5倍。
[0011]本實用新型進一步技術(shù)特征在于:所述液體分布器為2個，液體分布器上主體管的外徑為d，液體上升管中的圓筒形筒體的外徑為D，D為d的3?6倍。
[0012]本實用新型進一步技術(shù)特征在于:所述烷烴進料管上360°范圍內(nèi)布置有孔徑為I?5mm的小孔，開孔率為15%?50% (以烷烴進料管外表面為基準)。
[0013]本實用新型進一步技術(shù)特征在于:所述填料采用單段、兩段或多段，優(yōu)選多段填料，段數(shù)為2?5段，每段填料高度為液體上升管高度H的0.05?0.2倍。
[0014]本實用新型進一步技術(shù)特征在于:所述烯烴分布管采用樹狀分支結(jié)構(gòu)，在分支管道上360°范圍內(nèi)布置有孔徑為I?1mm的小孔，開孔率為10%?50% (以烯烴分布管外表面為基準)，優(yōu)選20 %?40 %。
[0015]本實用新型適用于烷基化反應，特別適用于高粘度硫酸為催化劑的烷基化反應。
[0016]下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本實用新型作進一步詳細的說明。
【附圖說明】
:
[0017]圖1是本實用新型一種烷基化反應器結(jié)構(gòu)圖；
[0018]圖2是圖1中的A-A剖視圖；
[0019]圖3為圖1中的B-B剖視圖；
[0020]圖4為圖1中的C-C剖視圖；
[0021]圖5是本實用新型一種烷基化反應器在烷基化反應中應用的工藝流程圖。
[0022]圖中所示附圖標記:
[0023]1-燒基化反應器；2_液體分布器；3_液體上升管；4-稀徑分布管；5_氣體出口管；6_液體出口管；7_填料；8_烷烴進料管；9_液體酸進料管；10_主體管；11-出口噴嘴；12-沉降器；13-液體酸泵；14_閃蒸罐；15-壓縮機；16-脫異丁烷塔；17-倒置圓臺面形筒體；18_圓筒形筒體；19_筒形封頭。
【具體實施方式】
[0024]如圖1所示，一種烷基化反應器1，包括液體分布器2、液體上升管3和烯烴分布管4，液體上升管3由上部筒形封頭19、中部圓筒形筒體18和下部倒置圓臺面形筒體17組成，筒形封頭19頂部設置氣體出口管5，筒形封頭19上部的側(cè)面設置液體出口管6，液體分布器2位于液體上升管3底部，所述液體分布器2由烷烴進料管8、液體酸進料管9