一种异丁烷/丁烯烷基化反应的方法和系统技术方案

本发明专利技术涉及一种异丁烷/丁烯烷基化反应的方法和系统，一种异丁烷/丁烯烷基化反应方法，将含异丁烷、正丁烷和丁烯的原料分成多股进料物流进入反应段，异丁烷与丁烯在催化剂作用下反应生成碳八烷烃，未反应的异丁烷、丁烷经分离后，与原料混合进入反应段。本发明专利技术可以使丁烯在反应段得到充分稀释，减少其聚合的可能，降低催化剂活性降低的速度，同时降低异丁烷循环比，降低能耗。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种烷基化生产工艺和装置，尤其是采用固体酸为催化剂，分壁反应精馏塔进行烷基化生产的工艺和装置。
技术介绍
异丁烷与丁烯进行烷基化反应可以制备高辛烷值的烷基化油和航空汽油，现有工艺装置主要采用硫酸或者氢氟酸为催化剂，氢氟酸和硫酸对设备腐蚀严重、废酸处理成本高，生产受到了限制。采用固体酸催化剂替代液体酸催化剂进行烷基化可以避免设备的腐蚀以及废酸处理的难题，但固体酸催化剂烷基化时催化剂极易失活，主要是其副反应(烯烃聚合)的生成物附着在催化剂表面，影响了其活性，需要经常再生。为解决这个矛盾，工业上常采用两种思路：第一种方法是用流化床或移动床做反应器，催化剂在连续或间歇排出反应器，去再生装置再生后再返回反应器，中国专利申请CN103421532A公开一种固体酸烷基化反应方法，采用的就是这种装置和工艺，这种工艺催化剂不断再生，损耗大，成本高；另一种方法是加大烷烯比，即加大异丁烷的循环量，降低丁烯在反应体系中的浓度，减少丁烯的聚合，通常烷烯比达到200:1，这种工艺虽然减缓了催化剂失活的速度，但增加了产物分离的能耗，生产成本升高，经济上不合理，不能得到推广使用。
技术实现思路
针对固体酸烷基化现有问题，本专利技术提出了一个可以减少异丁烷循环量，并且利用烷基化反应热，降低能耗的工艺。本专利技术的技术方案为：一种异丁烷/丁烯烷基化反应方法，将含异丁烷、正丁烷和丁烯的原料分成多股进料物流进入反应精馏塔反应段，异丁烷与丁烯在催化剂作用下反应生成碳八烷烃，未反应的异丁烷、丁烷经分离后循环使用，与原料混合进入反应段。优选的是，反应过程中，异丁烷、正丁烷经分离，正丁烷作为副产外送。优选的是，进料物流为2-10股。这种设计可以使丁烯在反应段得到充分稀释，减少其聚合的可能，降低催化剂活性降低的速度，同时降低异丁烷循环比，降低能耗。本专利技术还提供实现上述方法的系统，包括反应精馏塔和丁烷分离塔，反应精馏塔设置多个原料进料口，反应精馏塔顶部和丁烷分离塔顶部分别设置气相采出口。优选的是，反应精馏塔和丁烷分离塔为一分壁精馏塔，分壁精馏塔通过隔板分离成反应精馏塔和丁烷分离塔；分壁精馏塔一侧为反应精馏塔，其中部设置多个反应段，反应精馏塔顶部的气相采出口为丁烷采出口，反应精馏塔底部设置碳八烷烃采出口；分壁精馏塔另一侧为丁烷分离塔，丁烷分离塔顶部的气相采出口为异丁烷采出口，丁烷分离塔底部设置正丁烷采出口；气相采出口均连接至反应精馏塔顶部的原料进料口；反应精馏塔中部设置与丁烷分离塔连通的气相接口。采用分壁精馏塔的设计可以利用烷基化反应热作为产物分离及丁烷分离的热源，减少了能耗。优选的是，反应精馏塔和丁烷分离塔采用一个塔釜，反应精馏塔中部设置多个反应段，反应精馏塔顶部设置异丁烷采出口，异丁烷采出口连接至反应精馏塔顶部的原料进料口；丁烷分离塔顶部设置正丁烷采出口，正丁烷作为副产采出；塔釜设置碳八烷烃采出口。优选的是，反应精馏塔中部设置多个反应段，反应精馏塔顶部设置异丁烷采出口，异丁烷采出口连接至反应精馏塔顶部的原料进料口；反应精馏塔塔釜采出引入丁烷分离塔，丁烷分离塔顶部设置正丁烷采出口，正丁烷作为副产采出，丁烷分离塔塔釜设置碳八烷烃采出口。优选的是，为了使失活的催化剂得到再生，反应段为移动床或者循环流化床，也可以采用固定床，并定期再生。优选的是，反应段中设置催化剂。优选的是，将催化剂移出反应精馏塔再生后再返回使用。附图说明图1是本专利技术实施例1的结构示意图；图2是本专利技术实施例2的结构示意图；图3是本专利技术实施例3的结构示意图。其中：1-反应精馏塔；2-丁烷分离塔；3-反应段；4-原料；5-碳八烷烃；6-正丁烷；7-异丁烷；8-未反应丁烯；9-气相接口；10-丁烷分离塔塔顶异丁烷直接回反应精馏塔管线。具体实施方式实施例1：本专利技术的装置为一个反应精馏塔1和一个丁烷分离塔2所组成的分壁精馏塔，反应精馏塔1设置多个反应段3，设置多个原料进口，如设置2-10个反应段，甚至可以超过10个；来自界区的含异丁烷、正丁烷、烯烃的原料4与来自反应精馏塔塔顶采出的未反应丁烷8和来自丁烷分离塔塔顶采出的异丁烷7混合后，分成多股物流进反应精馏塔1中部的反应段3，异丁烷与丁烯在催化剂的作用下反应生成碳八烷烃(辛烷)，经过精馏分离，在反应精馏塔1塔釜得到碳八烷烃5；在反应精馏塔中部设丁烷分离塔气相进口9，从反应精馏塔分采出部分未发应丁烯气相进丁烷分离塔，在丁烷分离塔内正丁烷与异丁烷得到分离，丁烷分离塔塔釜采出为正丁烷6，作为副产送界区，塔顶采出为异丁烷7与原料进料混合后返回反应精馏塔，异丁烷塔顶采出也可以分出部分直接返回反应精馏塔1上部。反应精馏塔塔板数为40，回流比为9，进料位置为第20块塔板。塔顶压力为1.5MPa，温度为85℃，反应段位置为10到30块塔板，反应段温度86-88℃。原料中异丁烷55％，丁烯35％，正丁烷10％，进料温度为30，塔顶压力为1.5MPa。丁烷分离塔塔塔板数为60，回流比为4，进料位置为第30块塔板。塔顶压力为1.5MPa，温度为86℃。采用选择性3股物流进料，异辛烷选择性比单股物流进料高10％。采用分壁精馏塔能耗比采用普通精馏塔能耗降30％。实施例2：本专利技术的装置为反应精馏塔1和丁烷分离塔2采用一个塔釜，反应精馏塔1中部设置多个反应段，反应精馏塔1顶部设置异丁烷7采出口，异丁烷7采出口连接至反应精馏塔1顶部的原料进料口；丁烷分离塔2顶部设置正丁烷6采出口，正丁烷6作为副产采出；塔釜设置碳八烷烃5采出口。实施例3：本专利技术的反应精馏塔1中部设置多个反应段，反应精馏塔1顶部设置异丁烷7采出口，异丁烷7采出口连接至反应精馏塔1中部的原料进料口；反应精馏塔1塔釜采出引入丁烷分离塔2，丁烷分离2顶部设置正丁烷6采出口，正丁烷6作为副产采出，丁烷分离塔2塔釜设置碳八烷烃5采出口。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种异丁烷/丁烯烷基化反应的方法，其特征在于：将含异丁烷、正丁烷和丁烯的原料分成多股进料物流进入反应精馏塔反应段，异丁烷与丁烯在催化剂作用下反应生成碳八烷烃，未反应的异丁烷、正丁烷经分离后循环使用，与原料混合进入反应段。

【技术特征摘要】
2016.05.06 CN 20161029381141.一种异丁烷/丁烯烷基化反应的方法，其特征在于：将含异丁烷、正丁烷和丁烯的原料分成多股进料物流进入反应精馏塔反应段，异丁烷与丁烯在催化剂作用下反应生成碳八烷烃，未反应的异丁烷、正丁烷经分离后循环使用，与原料混合进入反应段。2.如权利要求1所述一种异丁烷/丁烯烷基化反应的方法，其特征在于：反应过程中，异丁烷、正丁烷经分离，正丁烷作为副产外送。3.如权利要求1所述一种异丁烷/丁烯烷基化反应的方法，其特征在于：进料物流为2-10股。4.实现如权利要求1-3任一所述方法的系统，其特征在于：包括反应精馏塔和丁烷分离塔，反应精馏塔设置多个原料进料口，反应精馏塔顶部和丁烷分离塔顶部分别设置气相采出口。5.如权利要求4所述的系统，其特征在于：反应精馏塔和丁烷分离塔为一分壁精馏塔，分壁精馏塔通过隔板分离成反应精馏塔和丁烷分离塔；分壁精馏塔一侧为反应精馏塔，其中部设置多个反应段，反应精馏塔顶部的气相采出口为丁烷采出口，反应精馏塔底部设置碳八烷烃采出口；...

【专利技术属性】
技术研发人员：任万忠，田敬浩，郝肖，王文华，房德仁，陈小平，许文友，赵旗，
申请(专利权)人：烟台大学，
类型：发明
国别省市：山东;37