一种异丁烷与C3～C5烯烃的烷基化方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种异丁烷与C3～C5烯烃的烷基化方法及装置，包括以下步骤：反应物料含有异丁烷与C3～C5烯烃的原料和液体烷基化催化剂进入旋转填充床反应器，开始烷基化反应；然后所述反应物料进入填料床反应器的填料反应段继续反应，调节压力控制反应温度，使反应物料以混合的气/液相通过填料反应段；最后从所述反应物料中分离出催化剂、液体烃和气相组分，从液体烃中分离出烷基化产品。本发明专利技术不仅能充分利用旋转填充床对反应原料和液体烷基化催化剂的分散效果，而且能及时撤出反应热，提高烷基化油质量，降低催化剂消耗。本发明专利技术流程简单，操作方便，易于实施。

Method and device for alkylation of isobutane and C3 to C5 olefins

The invention discloses a Isobutane Alkylation with C3 ~ C5 olefin and device, which comprises the following steps: the reaction materials containing isobutane and C3 ~ C5 olefin alkylation catalyst and liquid material into the rotating packed bed reactor, start the alkylation reaction; reaction and the reaction of filler material into the packed bed the reactor and reaction pressure regulator control the reaction temperature, the reaction materials in mixed gas / liquid phase through the packed reaction section; finally, from the reaction material separating catalyst, liquid hydrocarbon and gaseous components separated from alkylation products from liquid hydrocarbons. The invention can make full use of the dispersion effect of the rotating packed bed on the reaction material and the liquid alkylation catalyst, and can withdraw the reaction heat in time, improve the quality of the alkylated oil and reduce the consumption of the catalyst. The invention has the advantages of simple process, convenient operation and easy implementation.

【技术实现步骤摘要】
一种异丁烷与C3～C5烯烃的烷基化方法及装置
本专利技术涉及一种异丁烷与C3～C5烯烃烷基化的方法及装置，属于石油炼制领域。
技术介绍
异丁烷和C3～C5烯烃烷基化所制得的烷基化油具有辛烷值高(RON值一般为90～96)，蒸汽压低，芳烃和烯烃含量低，敏感性好等特点，是清洁环保的高辛烷值汽油调合组分。随着环保法规对汽油中烯烃、芳烃、硫含量等限制的日益严格，烷基化油的重要性日益突出。目前炼油工业中广泛使用以硫酸或氢氟酸为催化剂的液体酸烷基化工艺。液体酸烷基化工艺的特点是选择性好、价格低、可回收并连续保持活性，从而使装置运转周期长。但是，液体酸烷基化所使用的液体酸会对设备造成腐蚀，并且产生大量酸渣或废酸。尽管液体酸烷基化对环境不友好，而且操作危险，但是目前还没有技术能将其取代，因此，它仍是全世界烷基化油生产的主要技术。硫酸烷基化产品的辛烷值较低，酸耗较大，废酸处理成本高。改进硫酸烷基化工艺，提高产品辛烷值，降低酸耗，受到炼油界关注。硫酸催化的异丁烷和C3～C5烯烃的烷基化反应过程属于液-液反应过程，异丁烷向酸相的传质步骤是烷基化反应的控制步骤。增大烃相和酸相的接触面积有利于异丁烷向酸相的传质，增大烷基化反应速率，抑制副反应，提高烷基化产品质量，降低酸耗。目前的硫酸烷基化反应器大部分采用叶轮搅拌来混合酸烃，对酸烃分散效果较差，功率消耗大。近年来，新型混合设备被用于硫酸烷基化反应过程的酸烃混合。CN103861533A使用旋转填充床反应器，使酸烃在旋转的填料层中接触、充分混合与反应。该方法虽然能使酸烃较好的混合，但反应物料在旋转填料床内的停留时间极短，易造成反应不充分，对烷基化反应不利。离子液体是一种在室温下以液体形式存在的一种盐，与传统的有机溶剂和电解质相比，离子液体具有以液态存在的温度范围宽、不燃烧、不氧化、化学稳定性好等一系列突出的优点，近年来将其作为催化剂或溶剂在烷基化反应中的应用取得很好的效果。离子液体催化的异丁烷与烯烃的烷基化反应是典型的双液相反应，相间传质速率决定了宏观反应速率。CN100348559C采用旋转填充床反应器，使两相充分分散，经过旋转填充床分散后的物料进入储液罐反应。为了防止物料在储液罐中聚集，储液罐安装搅拌浆对物料进行搅拌，一定程度上会造成超重力填充床生成的乳化液小液滴加速聚集成大液滴。同时，反应热通过反应器外的换热器撤出，反应器内反应热撤出不及时，对烷基化反应不利。
技术实现思路
本专利技术提供一种异丁烷与C3～C5烯烃的烷基化方法及装置，该方法不仅能充分利用旋转填充床对反应原料和液体烷基化催化剂的分散效果，延长烷基化反应在反应原料和催化剂良好分散情况下的反应时间，而且能及时撤出反应热，对烷基化反应有利，提高烷基化油质量，降低催化剂消耗。为达到上述目的，本专利技术提供一种异丁烷与C3～C5烯烃的烷基化方法，包括如下步骤：S1：含有异丁烷与C3～C5烯烃的原料和液体烷基化催化剂进入旋转填充床反应器，开始烷基化反应，在旋转填充床反应器出口形成未反应原料、产物和液体烷基化催化剂混合的反应物料；S2：然后所述反应物料进入填料床反应器的填料反应段继续反应，调节压力控制反应温度，使反应物料以混合的气/液相通过填料反应段；S3：最后从通过步骤S2中的填料反应段的反应物料中分离出催化剂、液体烃和气相组分，从液体烃中分离出烷基化产品。本专利技术所述的异丁烷与C3～C5烯烃的烷基化方法，步骤S1中，所述原料中异丁烷与烯烃摩尔比优选为10:1～300:1。本专利技术所述的异丁烷与C3～C5烯烃的烷基化方法，步骤S1中，原料中异丁烷与烯烃的摩尔比优选为1.1:1～20:1，步骤S3中，优选的是，分离出的所述液体烃部分循环回旋转填充床反应器，使得循环液体烃与原料组成的混合液中异丁烷与烯烃的摩尔比为10:1～300:1。本专利技术所述的异丁烷与C3～C5烯烃的烷基化方法，其中，所述液体烷基化催化剂优选为质量浓度89％～99.8％的硫酸，反应温度优选为-5～20℃，旋转填充床反应器的转子的转速优选为100～2500rpm，反应物料在填料反应段的停留时间优选为1～60min。本专利技术所述的异丁烷与C3～C5烯烃的烷基化方法，其中，所述液体烷基化催化剂优选为离子液体，反应温度优选为8～40℃，旋转填充床反应器的转子的转速优选为100～2500rpm，反应物料在填料反应段的停留时间优选为1～60min。本专利技术所述的异丁烷与C3～C5烯烃的烷基化方法，步骤S2中，优选的是，所述反应物料在填料反应段是气相连续的。本专利技术所述的异丁烷与C3～C5烯烃的烷基化方法，步骤S2中，所述填料反应段的填料优选为拉西环、鲍尔环或波纹网填料。本专利技术所述的异丁烷与C3～C5烯烃的烷基化方法，步骤S1和S2中，原料中的液体烃与液体烷基化催化剂的体积比优选为5:1～1:1。本专利技术还提供一种异丁烷与C3～C5烯烃烷基化的装置，其是上述异丁烷与C3～C5烯烃的烷基化方法的专用装置，包括反应器壳体，所述反应器壳体内由上至下依次设有旋转填充床、填料反应段和沉降段，所述旋转填充床由转子和填料层组成，所述填料层的中部设有料液喷头，所述料液喷头与伸出反应器壳体的原料进料管和催化剂进料管连接，所述沉降段的壳体上设有气相物料出口、液体烃出口和液体催化剂出口。采用本专利技术，具有如下的有益效果：本专利技术将旋转填充床反应器内原料和液体催化剂形成的乳化液导入填料反应段，乳化液在填料表面继续在较好分散的状态下继续反应，能充分利用旋转填充床对反应物和催化剂的分散效果，有利于异丁烷向液体催化剂的传质，提高烷基化油质量，降低催化剂消耗；在填料反应段中，可以方便地通过控制反应体系压力调节反应温度，及时、均匀地撤出反应热，防止体系温度升高或形成热点对反应造成的不利影响。此外，本专利技术流程简单，操作方便，易于实施。附图说明图1是本专利技术的异丁烷与C3～C5烯烃的烷基化方法实施例1的装置流程图；图2是本专利技术的异丁烷与C3～C5烯烃的烷基化方法实施例7的装置流程图；图3是本专利技术的异丁烷与C3～C5烯烃的烷基化专用的装置图。其中：1、旋转填充床反应器，2、填料床反应器，3、蒸馏塔，4、输料管，5、催化剂循环管，6、气相排出管，7、催化剂补充管，8、催化剂排出管，9、液相排出管，10、蒸馏塔底管，11、蒸馏塔侧线管，12、蒸馏塔顶管，13、填料反应段，14、沉降段，15、烃循环管，16、转子，17、填料层，18、原料进料管，19、催化剂进料管，20、料液喷头，21、气相物料出口，22、液体烃出口，23、液体催化剂出口，24、反应器壳体，25、旋转填充床。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步详细的说明。实施例1参见图1所示，本专利技术的反应装置包括：旋转填充床反应器1、填料床反应器2和蒸馏塔3。填料床反应器2上下分为为填料反应段13和沉降段14。原料和液体烷基化催化剂分别经输料管4和催化剂循环管5进入旋转填充床反应器1，在旋转填充床反应器1的填料层中开始烷基化反应。原料和液体烷基化催化剂随旋转填充床反应器1的填料层旋转时在离心力作用下被甩出旋转填充床反应器1，在旋转填充床反应器1出口形成未反应原料、产物和液体烷基化催化剂混合的反应物料，反应物料流入填料床反应器2，在填料床反应器2的填料反应段本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种异丁烷与C3～C5烯烃的烷基化方法，其特征在于，包括如下步骤：S1：含有异丁烷与C3～C5烯烃的原料和液体烷基化催化剂进入旋转填充床反应器，开始烷基化反应，在旋转填充床反应器出口形成未反应原料、产物和液体烷基化催化剂混合的反应物料；S2：然后所述反应物料进入填料床反应器的填料反应段继续反应，调节压力控制反应温度，使反应物料以混合的气/液相通过填料反应段；S3：最后从通过步骤S2中的填料反应段的反应物料中分离出催化剂、液体烃和气相组分，从液体烃中分离出烷基化产品。

【技术特征摘要】
1.一种异丁烷与C3～C5烯烃的烷基化方法，其特征在于，包括如下步骤：S1：含有异丁烷与C3～C5烯烃的原料和液体烷基化催化剂进入旋转填充床反应器，开始烷基化反应，在旋转填充床反应器出口形成未反应原料、产物和液体烷基化催化剂混合的反应物料；S2：然后所述反应物料进入填料床反应器的填料反应段继续反应，调节压力控制反应温度，使反应物料以混合的气/液相通过填料反应段；S3：最后从通过步骤S2中的填料反应段的反应物料中分离出催化剂、液体烃和气相组分，从液体烃中分离出烷基化产品。2.根据权利要求1所述的异丁烷与C3～C5烯烃的烷基化方法，其特征在于，步骤S1中，所述原料中异丁烷与烯烃摩尔比为10:1～300:1。3.根据权利要求1所述的异丁烷与C3～C5烯烃的烷基化方法，其特征在于，步骤S1中，原料中异丁烷与烯烃的摩尔比为1.1:1～20:1，步骤S3中，分离出的所述液体烃部分循环回旋转填充床反应器，使得循环液体烃与原料组成的混合液中异丁烷与烯烃的摩尔比为10:1～300:1。4.根据权利要求2或3所述的异丁烷与C3～C5烯烃的烷基化方法，其特征在于，所述液体烷基化催化剂为质量浓度89％～99.8％的硫酸，反应温度为-5～20℃，旋转填充床反应器的转子的转速为100～2500rpm，反应物料在填料反...

【专利技术属性】
技术研发人员：何涛波，高飞，董卫刚，胡雪生，张兆前，王若欣，王苑，
申请(专利权)人：中国石油天然气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11