一种板式等温烷基化反应器及其使用方法技术

本发明专利技术涉及石油化工领域，公开了一种板式等温烷基化反应器及其使用方法，反应器由反应物产物收集管（1）、拉杆（2）、支架（3）、双层压紧板（4）、取热框（5）、密封垫片（6）、间壁板（7）、反应框（8）、反应原料分布管（9）、换热介质分布管（10）、换热介质收集管（11）和碳化硅泡沫构成。本发明专利技术以异丁烷和烯烃为原料，以液体酸为催化剂，进行烷基化反应得到目的产物烷基化油。本发明专利技术有效解决了烷基化反应器温度分布不均匀的问题，具有原料分布好、传质速率大、温度易于控制，产品质量高等特点。

A Plate Isothermal Alkylation Reactor and Its Application

The invention relates to the field of petrochemical industry, and discloses a plate-type isothermal alkylation reactor and its application method. The reactor consists of a reactant product collection tube (1), a tie rod (2), a support (3), a double-layer compacting plate (4), a heating frame (5), a sealing gasket (6), a wall plate (7), a reaction frame (8), a reactant material distribution tube (9), a heat transfer medium distribution tube (10), and a heat transfer medium distribution tube (10). Heat transfer medium collecting tube (11) and silicon carbide foam. The method takes isobutane and olefin as raw materials, liquid acid as catalyst, and carries out alkylation reaction to obtain the target product alkylated oil. The invention effectively solves the problem of uneven temperature distribution in alkylation reactor, and has the characteristics of good raw material distribution, high mass transfer rate, easy temperature control and high product quality.

【技术实现步骤摘要】
一种板式等温烷基化反应器及其使用方法
本专利技术属于石油化工领域，尤其涉及一种板式等温烷基化反应器及其使用方法。
技术介绍
目前烷基化的商业化生产装置中，氢氟酸的环境污染隐患、固体酸催化剂的活性及离子液体固化堵塞等问题制约着相关技术的推广，而硫酸烷基化在安全性与可操作性之间达到了最佳平衡。但工业应用的硫酸烷基化技术存在反应温度高、酸烃乳化不易分离、酸耗大等问题。中国专利CN205815148U公开了一种硫酸烷基化反应产物自取热闪蒸的装置，装置内填充多层不规则微多孔媒介，不规则微多孔媒介为半软性立体多孔网状填料，分散交织成纤维缕组成，纤维缕为PTFE、PP、PE或玻璃纤维中的一种或多种。专利中纤维缕压缩系数较大，影响装置长周期运行的稳定性，此外纤维易断裂，影响烷基化油的产品质量。中国专利CN102688725A公开了一种用于化工生产中流体催化反应和传热过程的热板式反应器。热板单元竖直安装在反应器壳体内的卡槽上，上连接冷却介质分配管，下连接冷却介质收集管；在壳体的上方设有气体出口，在壳体下方设有气体进口；在壳体上部设有催化剂装填孔，下部设有催化剂卸载孔。该反应器适用于气固催化反应过程，低温硫酸粘度大，流动性差，导热系数小，热阻大，因此该反应器不适用于低温硫酸烷基化反应。综上所述，如何对微通道反应器进行进一步优化，以实现精准控制反应温度分布，使系统安全稳定长周期运行，是本领域技术人员需要解决的突出问题。
技术实现思路
本专利技术旨在克服现有技术的不足之处而提供一种高效节能，安全环保，传质传热性能理想，目的产物辛烷值高，可实现精准控制反应温度分布的板式等温烷基化反应器及其使用方法。为解决上述技术问题，本专利技术是这样实现的：一种板式等温烷基化反应器，包括反应原料分布管、换热介质分布管、拉杆、支架、双层压紧板、取热框、间壁板、反应框、反应物产物收集管、换热介质收集管及碳化硅泡沫；所述取热框与反应框交替置于支架之上，且平行设于双层压紧板内；所述间壁板固定设于取热框与反应框之间；所述双层压紧板、取热框、间壁板及反应框经拉杆固接成一体，从而依次交替形成热交换腔室及反应腔室；所述碳化硅泡沫分别置于热交换腔室及反应腔室之内；所述反应原料分布管的端口与反应框的反应原料入口相通；所述换热介质分布管的端口与取热框的换热介质入口相通；所述反应物产物收集管的端口与反应框的反应物产物出口相通；所述换热介质收集管的端口与取热框的换热介质出口相通。作为一种优选方案，本专利技术在所述双层压紧板四周设置压紧密封凸台；在双层压紧板上横向设有压紧填料支撑筋；在所述取热框上四周对应压紧密封凸台位置设置取热密封凹槽；在所述取热框内横向设有取热填料支撑板；在所述间壁板上对应取热密封凹槽位置设置密封凸台；在所述反应框上对应密封凸台位置设置反应密封凹槽；在所述反应框内横向设有反应填料支撑板。进一步地，本专利技术在所述取热框与间壁板之间以及间壁板与反应框之间分别设有密封垫片。进一步地，本专利技术所述拉杆采用螺栓螺母；所述螺栓螺母与压紧板上设置螺孔紧固配合。进一步地，本专利技术所述碳化硅泡沫由常压烧结高纯碳化硅规整填料构成，比表面积为300~3000m2/m3；空隙率为0.35~0.9。进一步地，本专利技术所述取热框由碳化硅或碳钢材质构成，其厚度为5~50mm；所述取热框上设置取热支耳；所述取热框经取热支耳置于板框支撑筋之上。进一步地，本专利技术所述间壁板由碳化硅材质构成，其厚度为1~10mm；所述间壁板上设置支耳；所述间壁板经支耳置于板框支撑筋之上。进一步地，本专利技术所述反应框由碳化硅或碳钢材质构成，其厚度为5~50mm；所述反应框上设置反应支耳；所述反应框经反应支耳置于板框支撑筋之上。进一步地，本专利技术所述双层压紧板包括静压紧板及动压紧板；所述静压紧板及动压紧板分别垂直设于支架的两端；所述动压紧板与支架中的板框支撑筋水平活动相接；所述静压紧板与支架固定相接。上述板式等温烷基化反应器的使用方法，系以异丁烷和C3~C5烯烃为原料，以液体硫酸为催化剂，进行烷基化反应；所述异丁烷与烯烃的摩尔比为3~10:1；所述液体酸与烯烃的体积比为0.5~2:1；烯烃停留时间为1~30min，反应温度为-3~3℃；反应压力为0.1~0.4MPa。本专利技术采用板式等温反应器完成烷基化反应，并使用碳化硅材料作为间壁板与框内填料，改善了传统烷基化反应器内的温度分布，可有效的实现低温烷基化反应，具有操作条件缓和，反应易于控制，产品质量高等特点，可实现高效节能、安全、低碳和环保的连续化生产。试验结果表明，板式等温烷基化反应器生成的烷基化油辛烷值高，低硫，不含芳烃和烯烃。附图说明下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步说明。本专利技术的保护范围不仅局限于下列内容的表述。图1为本专利技术板式等温烷基化反应器结构示意图。图2为本专利技术支架与压紧板结构示意图。图3为本专利技术取热框结构示意图。图4为本专利技术间壁板结构示意图。图5为本专利技术反应框结构示意图。图中：1、反应产物收集管；2、螺栓螺母；3、支架；4、双层压紧板；5、取热框；6、密封垫片；7、间壁板；8、反应框；9、反应原料分布管；10、换热介质分布管；11、换热介质收集管；3-1、底板；3-2、立柱；3-3、板框支撑筋；4-1、螺孔；4-2、压紧填料支撑筋；4-3、压紧密封凸台；4-4、静压紧板；4-5、动压紧板；5-1、换热介质出口；5-2、支耳；5-3、换热介质入口；5-4、取热密封凹槽；5-5、取热填料支撑板；7-1、填料支撑筋；7-2、支耳；7-3、密封凸台；8-1、反应产物出口；8-2、反应支耳；8-3、反应原料入口；8-4、框内分布管；8-5、反应密封凹槽；8-6反应填料支撑板。具体实施方式如图所示，板式等温烷基化反应器，包括反应原料分布管9、换热介质分布管10、拉杆2、支架3、双层压紧板4、取热框5、间壁板7、反应框8、反应物产物收集管1、换热介质收集管11及碳化硅泡沫；所述取热框5与反应框8交替置于支架3之上，且平行设于双层压紧板4内；所述间壁板7固定设于取热框5与反应框8之间；所述双层压紧板4、取热框5、间壁板7及反应框8经拉杆2固接成一体，从而依次交替形成热交换腔室及反应腔室；所述碳化硅泡沫分别置于热交换腔室及反应腔室之内；所述反应原料分布管9的端口与反应框8的反应原料入口8-3相通；所述换热介质分布管10的端口与取热框5的换热介质入口5-3相通；所述反应物产物收集管1的端口与反应框8的反应物产物出口8-1相通；所述换热介质收集管11的端口与取热框5的换热介质出口5-1相通。参见图2～5所示，本专利技术在所述双层压紧板4四周设置压紧密封凸台4-3；在双层压紧板4上横向设有压紧填料支撑筋4-2；在所述取热框5上四周对应压紧密封凸台4-3位置设置取热密封凹槽5-4；在所述取热框5内横向设有取热填料支撑板5-5；在所述间壁板7上对应取热密封凹槽5-4位置设置密封凸台7-3；在所述反应框8上对应密封凸台7-3位置设置反应密封凹槽8-5；在所述反应框8内横向设有反应填料支撑板8-6。参见图1所示，本专利技术在所述取热框5与间壁板7之间以及间壁板7与反应框8之间分别设有密封垫片6。参见图1所示，本专利技术所述拉杆2采用螺栓螺母；所述螺栓螺母与压紧板4上设置螺孔4-1紧固配合。本专利技术所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种板式等温烷基化反应器，其特征在于：包括反应原料分布管（9）、换热介质分布管（10）、拉杆（2）、支架（3）、双层压紧板（4）、取热框（5）、间壁板（7）、反应框（8）、反应物产物收集管（1）、换热介质收集管（11）及碳化硅泡沫；所述取热框（5）与反应框（8）交替置于支架（3）之上，且平行设于双层压紧板（4）内；所述间壁板（7）固定设于取热框（5）与反应框（8）之间；所述双层压紧板（4）、取热框（5）、间壁板（7）及反应框（8）经拉杆（2）固接成一体，从而依次交替形成热交换腔室及反应腔室；所述碳化硅泡沫分别置于热交换腔室及反应腔室之内；所述反应原料分布管（9）的端口与反应框（8）的反应原料入口（8‑3）相通；所述换热介质分布管（10）的端口与取热框（5）的换热介质入口（5‑3）相通；所述反应物产物收集管（1）的端口与反应框（8）的反应物产物出口（8‑1）相通；所述换热介质收集管（11）的端口与取热框（5）的换热介质出口（5‑1）相通。

【技术特征摘要】
2018.01.11 CN 20181002522841.一种板式等温烷基化反应器，其特征在于：包括反应原料分布管（9）、换热介质分布管（10）、拉杆（2）、支架（3）、双层压紧板（4）、取热框（5）、间壁板（7）、反应框（8）、反应物产物收集管（1）、换热介质收集管（11）及碳化硅泡沫；所述取热框（5）与反应框（8）交替置于支架（3）之上，且平行设于双层压紧板（4）内；所述间壁板（7）固定设于取热框（5）与反应框（8）之间；所述双层压紧板（4）、取热框（5）、间壁板（7）及反应框（8）经拉杆（2）固接成一体，从而依次交替形成热交换腔室及反应腔室；所述碳化硅泡沫分别置于热交换腔室及反应腔室之内；所述反应原料分布管（9）的端口与反应框（8）的反应原料入口（8-3）相通；所述换热介质分布管（10）的端口与取热框（5）的换热介质入口（5-3）相通；所述反应物产物收集管（1）的端口与反应框（8）的反应物产物出口（8-1）相通；所述换热介质收集管（11）的端口与取热框（5）的换热介质出口（5-1）相通。2.根据权利要求1所述的板式等温烷基化反应器，其特征在于：在所述双层压紧板（4）四周设置压紧密封凸台（4-3）；在双层压紧板（4）上横向设有压紧填料支撑筋（4-2）；在所述取热框（5）上四周对应压紧密封凸台（4-3）位置设置取热密封凹槽（5-4）；在所述取热框（5）内横向设有取热填料支撑板（5-5）；在所述间壁板（7）上对应取热密封凹槽（5-4）位置设置密封凸台（7-3）；在所述反应框（8）上对应密封凸台（7-3）位置设置反应密封凹槽（8-5）；在所述反应框（8）内横向设有反应填料支撑板（8-6）。3.根据权利要求2所述的板式等温烷基化反应器，其特征在于：在所述取热框（5）与间壁板（7）之间以及间壁板（7）与反应框（8）之间分别设有密封垫片（...

【专利技术属性】
技术研发人员：龙文宇，王海彦，刘进博，封瑞江，张健，白金，
申请(专利权)人：辽宁石油化工大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21