一种以离子液体为催化剂的烷基化反应方法及反应器技术

本发明专利技术公开一种以离子液体为催化剂的烷基化反应方法及反应器。反应器包括：反应器，设置多个物料进口和一个物料出口，物料出口与分离罐连接；分离罐，其上设有入口和出口，入口与反应器的物料出口连接，出口经循环泵与反应器的物料入口连接；循环泵，设在分离罐和反应器之间的循环回路或反应器本体上，使物料进行循环反应；冷却器，设在分离罐和管式反应器之间的循环回路或反应器本体上，取走反应过程产生的热量。反应方法包括：将初始物料液态异丁烷和液态烯烃原料以及离子液体催化剂按比例投入权利要求１所述的反应器，在所述的反应器内进行烷基化反应。所述反应器降低了进料反应时循环异丁烷的流量，可降低能耗并更有效抑制不利的副反应。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种烷基化反应方法和反应器，特别是涉及用离子液体作为催化剂的烷基化反应方法及反应器，属于石油化工领域。
技术介绍
由异丁烷和烯烃烷基化反应得到的烷基化汽油是一种高辛烷值的产品，尤其是高马达法辛烷值。烷基化汽油硫含量、烯烃含量极低，无苯和芳烃，是优良的汽油调合组分。目前工业上异丁烷和烯烃烷基化反应所采用的催化剂主要为浓硫酸或氢氟酸等液体强酸。这些强酸具有腐蚀性强、生产操作困难、产物后处理麻烦，废酸的处理易造成严重的环境污染。离子液体是一种在室温下以液体形式存在的盐，它具有许多特殊的性质，如饱和蒸气压极低，能溶解许多有机物和无机物，近年来将其作为催化剂应用于烷基化反应中有许多专利提出。US20060264642公开了一种离子液体的制备，但没有提及应用，更没有提及应用于烷基化反应中及所用的反应器。CN1500764A公开了一种复合离子液体的制备，并将其应用于烷基化反应，但选用的反应器为常规高压釜，缺少工业应用价值。CN1432627A公开了一种应用于烷基化反应的离子液体催化剂，但选用的反应器也为常规的高压釜。CN1184284C、CN1203032C和CN1836780A等专利均公开了一种应用于烷基化反应的离子液体催化剂，但未涉及反应器的选用。CN1907924A公开了离子液体催化烷基化反应中的反应器装置，该反应器为一旋转床反应器，旋转床中转子速度为100～2500rpm，物料在反应器中的平均停留时间控制在运1～10min，反应器构造较为复杂。从上述对现有烷基化反应方法和离子液体介绍中，专利技术人认为上述离子-->液体烷基化技术存在反应器多采用常规的高压釜或反应器的结构过于复杂，使反应效率低，导致其缺少工业应用价值。
技术实现思路
本专利技术提供了一种以离子液体为催化剂的烷基化反应方法及反应器，该反应方法利用管式反应器，降低进料反应时异丁烷的循环量，保证了反应后产品具有高辛烷值，同时降低装置的能耗。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：本专利技术实施方式提供了一种以离子液体为催化剂的烷基化反应使用的反应器，包括：反应器，设置多个物料进口和一个物料出口，物料出口与分离罐连接；分离罐，其上设有入口和出口，入口与反应器的物料出口连接，出口经循环泵与反应器的物料入口连接；循环泵，设在分离罐和反应器之间的循环回路或反应器本体上，使物料进行循环反应；冷却器，设在分离罐和反应器之间的循环回路或反应器本体上，取走反应过程产生的热量。所述反应器包括：一个或多个直管式反应器。所述的多个直管式反应器采用串联、并联或串、并联混合的方式连接成一个整体反应器。所述的反应器包括：环状管式反应器；或者，所述的反应器采用环状管式反应器时，循环泵设置在环状管式反应器的本体上。所述的反应器内设有混合装置。本专利技术实施方式提供了一种以离子液体为催化剂的烷基化反应方法，包括：将初始物料液态异丁烷和液态烯烃原料以及离子液体催化剂按比例投入-->上述权利要求1所述的反应器，在所述的反应器内进行烷基化反应。所述方法进一步包括：所述初始物料液态异丁烷与液态烯烃原料的烷/烯摩尔比为2∶1～15∶1，反应过程中保持反应物料中总的烷/烯摩尔比为50∶1～200∶1，所述反应器进料中离子液体与烷烯烃的体积比控制在0.5∶1～2.0∶1，反应温度为5℃～30℃，反应压力为0.2MPa～1.2MPa，物料在所述反应器内的停留时间控制在1～55秒，所述的初始物料中的液态烯烃包括：丙烯、丁烯、戊烯或它们的混合物。所述物料在反应器内采用循环反应方式进行反应，循环反应时保持总的反应物料中烷/烯摩尔比为50∶1～200∶1。所述循环反应方式采用内循环，反应后的部分物料从反应器引出，其余循环回反应器继续与新鲜的反应物料混合并反应。循环反应方式采用外循环，反应后的全部物料从反应器引出，分离离子液体和反应物料，将离子液体循环回反应器，反应产物分出一部分进后续部分，其余循环与新鲜的反应物料混合，进入反应器继续反应。由上述本专利技术实施例提供的技术方案可以看出，本专利技术实施方式的反应器采用管式结构和循环泵的设置反应后的物料再进行循环反应，抑制副反应的进行，从而在保证反应后产品具有高辛烷值的前提下降低了进入物料中的异丁烷的循环量，降低装置的能耗，具有很强的工业实用性。附图说明图1为本专利技术实施例的反应器的结构示意图；图2为本专利技术另一实施例的反应器的结构示意图。具体实施方式本专利技术提供了一种以离子液体为催化剂的烷基化反应方法及反应器，其中反应器采用管式结构，并通过分离罐和循环泵，使所反应的物料形成循环-->反应，并通过设置的换热器将反应过程中的热量取走，其结构简单，可充分抑制副反应的进行。以离子液体作为催化剂使液态异丁烷和液态烯烃原料在所述的反应器中进行反应，并使未反应的异丁烷循环，在保证了高辛烷值的前提下同时降低异丁烷的循环量，从而降低能耗。上述的物料循环方式可采用外循环，也可采用内循环。所指外循环，即：反应后的全部物料从反应器引出，分离离子液体和反应物料，将离子液体循环回反应器，反应产物分出一部分进后续部分，其余循环与新鲜的反应物料混合，进入反应器继续反应。所指内循环，即：管式反应器为环状结构，在反应器上可有1～50个进料口，在环状反应器结构中有换热器冷却以取走反应热，有循环泵将反应物料和离子液体循环，形成内循环。上述本专利技术提供的烷基化反应方法具体是：液相的反应原料和离子液体催化剂按比例进入管式反应器，其中离子液体催化剂可以为CN1203032C和CN1836780A中公开的离子液体催化剂，反应器内可以设置混合内构件作为混合装置，如搅拌装置等，使反应物料与离子液体充分混合，进料中离子液体与烷烯烃的体积比控制在0.5∶1～2.0∶1，最佳为1.0∶1～15∶1，要保持离子液体为连续相；反应过程中要保持反应物料中总的烷/烯摩尔比为50∶1～200∶1，最佳为80∶1～150∶1，使反应中副反应减少到最低程度，使产品有高的辛烷值和安定性；反应温度为5℃～30℃，最佳为10℃～25℃，既要使流体保持好的流动状态和高的反应速度，又要使产品有高的辛烷值；反应压力为0.20Pa～1.2MPa，要保持反应物料为液相。物料在管式反应器中停留时间控制在1～55秒，反应后第一步将产品和未反应烃类与离子液体分离，第二步再将产品与未反应短类分离。物料在管式反应器中停留时间控制在1～55秒，...

【技术保护点】
一种以离子液体为催化剂的烷基化反应使用的反应器，其特征在于，包括：　　　　反应器，设置多个物料进口和一个物料出口，物料出口与分离罐连接；　　　　分离罐，其上设有入口和出口，入口与反应器的物料出口连接，出口经循环泵与反应器的物料入口连接；　　　　循环泵，设在分离罐和反应器之间的循环回路或反应器本体上，使物料进行循环反应；　　　　冷却器，设在分离罐和反应器之间的循环回路或反应器本体上，取走反应过程产生的热量。

【技术特征摘要】
1、一种以离子液体为催化剂的烷基化反应使用的反应器，其特征在于，
包括：
反应器，设置多个物料进口和一个物料出口，物料出口与分离罐连接；
分离罐，其上设有入口和出口，入口与反应器的物料出口连接，出口经
循环泵与反应器的物料入口连接；
循环泵，设在分离罐和反应器之间的循环回路或反应器本体上，使物料
进行循环反应；
冷却器，设在分离罐和反应器之间的循环回路或反应器本体上，取走反
应过程产生的热量。
2、根据权利要求1所述的反应器，其特征在于，所述反应器包括：一个
或多个直管式反应器。
3、根据权利要求2所述的反应器，其特征在于，所述的多个直管式反应
器采用串联、并联或串、并联混合的方式连接成一个整体反应器。
4、根据权利要求1所述的反应器，其特征在于，所述的反应器包括：环
状管式反应器；或者，所述的反应器采用环状管式反应器时，循环泵设置在
环状管式反应器的本体上。
5、根据权利要求1或2或4所述的反应器，其特征在于，所述的反应器内
设有混合装置。
6、一种以离子液体为催化剂的烷基化反应方法，其特征在于，包括：将
初始物料液态异丁烷和液态烯烃原料以及离子液体催化剂按比例投入上述权
利要求1所述的反应器，在所述的反应器内进行烷基化...

【专利技术属性】
技术研发人员：李家栋，刘植昌，何敬成，陆贵根，曾兴元，
申请(专利权)人：北京华福工程有限公司，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]