离子液体烷基化反应流出物中烃与催化剂净化分离的方法与装置制造方法及图纸

本公开涉及离子液体烷基化反应流出物中烃与催化剂净化分离的方法与装置，提供了一种离子液体烷基化反应流出物中烃与催化剂净化分离的方法，该方法包括以下步骤：(i)将离子液体烷基化反应流出物送入一级立式填料床聚结器(4‑1)中，使得烷基化反应流出物中超过98％的离子液体被聚结并分离，得到离子液体含量为20‑30mg/kg的烷基化反应流出物；以及(ii)将步骤(i)中得到的离子液体含量为20‑30mg/kg的烷基化反应流出物送入二级卧式填料床聚结器(4‑2)，使得剩余的离子液体被聚结分离，得到离子液体含量为5‑8mg/kg的烷基化反应流出物。还提供了一种离子液体烷基化反应流出物中烃与催化剂净化分离的装置。

【技术实现步骤摘要】
离子液体烷基化反应流出物中烃与催化剂净化分离的方法与装置
本公开属于石油化工领域，涉及离子液体烷基化反应的反应流出物中烃与催化剂净化分离的方法与装置，更具体地说，涉及利用两级填料床聚结器对离子液体作为催化剂的烷基化工艺中两级旋流+沉降后的烃相流出物进行净化分离的方法与装置。
技术介绍
随着汽车技术的发展和汽车尾气排放标准的提高，人们对车用油的辛烷值和清洁度提出了更高的要求，使得烷基化油的重要性日益突出。在各种高辛烷值汽油组分中，烷基化油具有无烯、无芳、低硫、辛烷值高、蒸汽压低等优点，使用数十年来未有异议，为调配清洁汽油的理想组分。在现有的液体酸烷基化技术、固体酸烷基化技术、离子液烷基化技术中，已工业化的烷基汽油生产工艺采用浓硫酸和氢氟酸作为催化剂，存在废酸排放量大，环境污染严重和生产设备腐蚀等问题。可选择的固相催化剂又存在失活和再生的难题，因此，发展新的、环境友好的烷基化催化剂和反应工艺成为重要课题。而离子液体具有不同于一般挥发性有机溶剂的特点：液体状态温度范围宽；蒸气压低，不易挥发；不燃烧，不氧化，稳定性好；溶解范围广，溶解度相对较大；酸性可调节等特点。在烷基化反应中，离子液体既是催化剂又是溶剂，使用离子液体，转化率与选择性提高，催化剂和产品容易分离，而且离子液体几乎没有蒸气压。因此，由于以离子液体作为催化剂所表现出的诸多方面的优势，使得离子液体在催化反应中显示出巨大的潜力和应用前景。目前，工业中离子液体烷基化工艺过程为：反应器──一级旋流+重力沉降──二级旋流+重力沉降──重力沉降──碱洗水洗──干燥系统──分馏；其中普遍采用两级旋流+重力沉降分离的方式对烷基化反应流出物进行分离，分离后的流出物内离子液体含量大于0.5重量％，加大了后续工艺中碱和水的用量，这既对离子液体产生了极大的浪费，又产生了大量的废水，从而制约了以离子液体作为催化剂制备烷基化油剂工艺技术的发展。图1示出了根据现有技术的离子液体烷基化流程。如图1所示，烷基化反应流出物送入一级旋流分流器1-1中进行一级旋流分离，分离得到的离子液体由一级旋流分流器1-1底部出口送至重力沉降罐2-1进行重力沉降后返回烷基化反应器或者外排，分离得到的烷基化反应流出物送入二级旋流分流器1-2进行二级旋流分离；二级旋流分离得到的离子液体由二级旋流分流器1-2底部出口送至重力沉降罐2-2进行重力沉降后返回烷基化反应器或者外排，分离得到的烷基化反应流出物送入重力沉降罐2-3进行重力沉降，得到的离子液体返回烷基化反应器或者外排，得到的烷基化反应流出物送入碱洗塔3-1中用碱水碱洗，用过的碱水外排，得到的烷基化反应流出物送入水洗塔3-2中用工艺水进行水洗，得到的废水外排，产物送入干燥系统。在离子液体烷基化工艺中，为得到更加清洁的烷基化油，减少离子液催化剂的损耗和后续工序碱洗水洗产生的大量废水对环境的污染，有必要对两级旋流+重力沉降后反应流出物中烃和催化剂的进一步精细分离。因此，本领域迫切需要开发出能够有效地对离子液体烷基化工艺中两级旋流+重力沉降后烃相流出物中的催化剂等物质进行精细分离，使烷基化产物达到净化的方法与装置。
技术实现思路
本公开提供了一种新颖的离子液体烷基化反应流出物中烃与催化剂净化分离的方法与装置，从而解决了现有技术中存在的问题。本专利技术所要解决的技术问题是：离子液体烷基化技术工艺中两级旋流+重力沉降分离精度低，碱洗水洗工艺中碱和水用量大，离子液体损耗大等技术难题。一方面，本公开提供了一种离子液体烷基化反应流出物中烃与催化剂净化分离的方法，该方法包括以下步骤：(i)将离子液体烷基化反应流出物送入一级立式填料床聚结器中，使得烷基化反应流出物中超过98％的离子液体被聚结并分离，得到离子液体含量为20-30mg/kg的烷基化反应流出物；以及(ii)将步骤(i)中得到的离子液体含量为20-30mg/kg的烷基化反应流出物送入二级卧式填料床聚结器，使得剩余的离子液体被聚结分离，得到离子液体含量为5-8mg/kg的烷基化反应流出物。在一个优选的实施方式中，在步骤(i)中，所述离子液体烷基化反应流出物为液态的含有约0.5重量％的离子液体的烷基化反应流出物；离子液体烷基化反应流出物在一级立式填料床聚结器中部的斜板叶片上先进行粗分离，然后在一级立式填料床聚结器上部的纤维填料中使得烃相中的离子液体与纤维接触，发生聚结并分离，即细分离。在另一个优选的实施方式中，在步骤(i)中，流体通过一级立式填料床聚结器的流速不高于0.01m/s，工作压降不超过20kPa，并且经过一级立式填料床聚结器后包含粒径大于15μm的颗粒的离子液体被100％去除。在另一个优选的实施方式中，在步骤(ii)中，流体通过二级卧式填料床聚结器的流速不高于0.005m/s，工作压降不超过10kPa，并且经过二级卧式填料床聚结器后包含粒径大于5μm的颗粒的离子液体被100％去除。在另一个优选的实施方式中，在步骤(ii)中，作为烃相的烷基化反应流出物进入二级卧式填料床聚结器后，先经过其中的波纹板以加强分离效果，使混合物的流动更加均匀稳定；然后在其中的纤维填料中使得剩余的离子液体被聚结分离，得到离子液体含量为5-8mg/kg的烷基化反应流出物，即精细分离。在另一个优选的实施方式中，该方法还包括以下步骤：步骤(i)中经过聚结并分离后得到的离子液体作为重相沉降下来至一级立式填料床聚结器底部，富集后返回至烷基化反应器或者外排；以及步骤(ii)中聚结分离得到的离子液体沉降至二级卧式填料床聚结器底部，富集后返回至烷基化反应器或者外排，得到的离子液体含量为5-8mg/kg的烷基化反应流出物经上出口送至储油罐或者下一级工艺。另一方面，本公开提供了一种离子液体烷基化反应流出物中烃与催化剂净化分离的装置，该装置包括：一级立式填料床聚结器，用于将离子液体烷基化反应流出物送入其中，使得烷基化反应流出物中超过98％的离子液体被聚结并分离，得到离子液体含量为20-30mg/kg的烷基化反应流出物；以及与一级立式填料床聚结器连接的二级卧式填料床聚结器，用于将得到的离子液体含量为20-30mg/kg的烷基化反应流出物送入其中使得剩余的离子液体被聚结分离，得到离子液体含量为5-8mg/kg的烷基化反应流出物。在一个优选的实施方式中，所述一级立式填料床聚结器包括：位于中部的斜板叶片，用于强化粒径在35μm以上的大颗粒离子液体液滴的分离，同时加强烃相中的小颗粒离子液体液滴在斜板叶片中的碰撞和粘附，从而增大液滴直径；以及位于上部的纤维填料，用于使得烷基化反应流出物中的离子液体液滴和纤维充分接触并聚结成大液滴，在重力的作用下沉降分离；其中，所述斜板叶片采用短片与长片以45°或60°折角相连方式，并且叶片上开有圆孔；所述纤维填料的孔隙率为80-90％，厚度为100-300mm，由亲离子液体的玻璃纤维与304不锈钢丝以(2～3):1的体积比编织，其中玻璃纤维直径小于30μm，比表面积大于6.06×10-2m2/g，不锈钢丝直径为0.1-0.3mm。在另一个优选的实施方式中，所述二级卧式填料床聚结器包括：位于前端的波纹板，用于加强分离，增大液滴碰撞聚结机率；以及位于后端的纤维填料，用于使得烷基化反应流出物中的离子液体液滴和纤维充分接触聚结沉降；其中，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种离子液体烷基化反应流出物中烃与催化剂净化分离的方法，该方法包括以下步骤：(i)将离子液体烷基化反应流出物送入一级立式填料床聚结器(4‑1)中，使得烷基化反应流出物中超过98％的离子液体被聚结并分离，得到离子液体含量为20‑30mg/kg的烷基化反应流出物；以及(ii)将步骤(i)中得到的离子液体含量为20‑30mg/kg的烷基化反应流出物送入二级卧式填料床聚结器(4‑2)，使得剩余的离子液体被聚结分离，得到离子液体含量为5‑8mg/kg的烷基化反应流出物。

【技术特征摘要】
1.一种离子液体烷基化反应流出物中烃与催化剂净化分离的方法，该方法包括以下步骤：(i)将离子液体烷基化反应流出物送入一级立式填料床聚结器(4-1)中，使得烷基化反应流出物中超过98％的离子液体被聚结并分离，得到离子液体含量为20-30mg/kg的烷基化反应流出物；以及(ii)将步骤(i)中得到的离子液体含量为20-30mg/kg的烷基化反应流出物送入二级卧式填料床聚结器(4-2)，使得剩余的离子液体被聚结分离，得到离子液体含量为5-8mg/kg的烷基化反应流出物。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(i)中，所述离子液体烷基化反应流出物为液态的含有0.5重量％的离子液体的烷基化反应流出物；离子液体烷基化反应流出物在一级立式填料床聚结器(4-1)中部的斜板叶片(3)上先进行粗分离，然后在一级立式填料床聚结器(4-1)上部的纤维填料(4)中使得烃相中的离子液体与纤维接触，发生聚结并分离，即细分离。3.如权利要求1-2中任一项所述的方法，其特征在于，在步骤(i)中，流体通过一级立式填料床聚结器(4-1)的流速不高于0.01m/s，工作压降不超过20kPa，并且经过一级立式填料床聚结器(4-1)后包含粒径大于15μm的颗粒的离子液体被100％去除。4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(ii)中，流体通过二级卧式填料床聚结器(4-2)的流速不高于0.005m/s，工作压降不超过10kPa，并且经过二级卧式填料床聚结器(4-2)后包含粒径大于5μm的颗粒的离子液体被100％去除。5.如权利要求1-2中任一项所述的方法，其特征在于，在步骤(ii)中，作为烃相的烷基化反应流出物进入二级卧式填料床聚结器(4-2)后，先经过其中的波纹板(5)以加强分离效果，使混合物的流动更加均匀稳定；然后在其中的纤维填料(6)中使得剩余的离子液体被聚结分离，得到离子液体含量为5-8mg/kg的烷基化反应流出物，即精细分离。6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法还包括以下步骤：步骤(i)中经过聚结并分离后得到的离子液体作为重相沉降下来至一级立式填料床聚结器(4-1)底部，富集后返回至烷基化反应器或者外排；以及步骤(ii)中聚结分离得到的离子液体沉降至二级卧式填料床聚结器(4-2)底部，富集后返回至烷基化反应器或者外排，得到的离子液体含量为5-8mg/kg的烷基化反应流出物经上出口送至储油罐或者下一级工艺。7.一种离子液体...

【专利技术属性】
技术研发人员：白志山，鲁朝金，蒋涛，胡自强，
申请(专利权)人：华东理工大学，
类型：发明
国别省市：上海,31