烷基化多级反应器及烷基化反应方法技术

本公开涉及一种烷基化多级反应器及烷基化反应方法。该反应器包括具有特定结构的混合‑反应元件，在混合‑反应元件内液体催化剂与反应进料分别通过孔道以“对冲喷射”方式进入反应区进行混合反应，能够使反应进料和液体催化剂在反应区内得到充分混合接触，混合和反应效率高，提高了选择性和产品质量；该烷基化多级反应器及烷基化反应方法可实现多级反应，优化烷烯比，提高反应效率，减少反应器投资和占地面积；通过设置外部级间连通管，使液体催化剂和上一级反应产物的混合物经过下一级模块的反应进料区进入发生烷基化反应的第二液体通道，级间反应进料都通过第一液体通道进入第二液体通道，物料流向与反应器内物料的流量比例匹配，更有利于烷基化反应效率的提高。

Alkylation Multistage Reactor and Alkylation Reaction Method

The present disclosure relates to an alkylation multistage reactor and an alkylation reaction method. The reactor consists of mixing and reaction elements with specific structure. In the mixing and reaction elements, liquid catalyst and reaction feed enter the reaction zone through the \counter-jet\ way through the channels respectively for mixing reaction. The reactor can make the reaction feed and liquid catalyst fully mix and contact in the reaction zone. The mixing and reaction efficiency is high, and the selectivity and product quality are improved. Alkylation multistage reactor and alkylation reaction method can realize multistage reaction, optimize alkene ratio, improve reaction efficiency, reduce reactor investment and occupy area; by setting up external interconnection pipe, the mixture of liquid catalyst and upper reaction product can enter the second liquid channel of alkylation reaction through the reaction feed area of the next module, and the feed of interstage reaction. All of them enter the second liquid channel through the first liquid channel. Matching the flow direction of material with the flow rate of material in the reactor is more conducive to the improvement of alkylation reaction efficiency.

【技术实现步骤摘要】
烷基化多级反应器及烷基化反应方法
本公开涉及石油化工领域，具体地，涉及一种烷基化多级反应器及烷基化反应方法。
技术介绍
石油化工行业的烷基化反应器中发生的反应是在催化剂的作用下进行的，催化剂分为固体和液体两种形式，液体催化剂通常为酸性离子液体。由反应机理的研究可知，对于采用液体催化剂的烷基化反应过程，反应主要是在液相催化剂和烃类反应原料两相的界面完成，并且界面的更新速率以及界面附近的烷烃与烯烃的比例(烷烯比)是影响主反应选择性的关键因素。为了达到更高的烷基化产品选择性，烷基化反应需要强烈的液液混合和较高的反应烷烯比。现有液体烷基化技术基本都采用类似静态混合器类反应器，并采用多个反应器多段进料的方式，以提高反应器内部的烷烯比，强化液液混合传质，以达到提高烷基化油的选择性和产品质量的目的。但这种型式的反应器混合效果差，并且需要多台独立的卧式反应器，投资高占地面积大。
技术实现思路
本公开的第一方面目的是提供一种烷基化多级反应器，该烷基化多级反应器包括壳体、混合-反应模块、级间隔板、外部级间连通管、第一级反应进料入口、液体催化剂入口、级间反应进料入口以及出料口；所述第一级反应进料入口位于所述壳体顶部，所述出料口位于所述壳体底部，所述壳体内自上而下间隔设置有多级所述混合-反应模块；所述混合-反应模块包括平行间隔设置的上隔板、下隔板以及多个混合-反应元件，所述上隔板和下隔板的端边分别与所述壳体的内壁密封固定连接以在上隔板和下隔板之间形成反应进料区，所述混合-反应元件上下贯穿所述反应进料区并分别与所述上隔板和下隔板密封固定连接，所述液体催化剂入口设置于位于壳体顶端的第一级混合-反应模块的上隔板和下隔板之间的所述壳体上；所述级间隔板沿水平方向设置于相邻两级的所述混合-反应模块之间，所述级间隔板的端边与所述壳体的内壁密封固定连接，以使所述级间隔板与相邻的上隔板和所述壳体内壁形成反应进料分配室，所述级间隔板与相邻的下隔板和所述壳体内壁形成反应产物和液体催化剂收集室，所述外部级间连通管位于所述壳体外部，所述外部级间连通管的两端分别与相邻两级混合-反应模块的反应产物和液体催化剂收集室和反应进料区连通；每个所述反应进料分配室对应的壳体上设置有级间反应进料入口；每一个所述混合-反应元件包括轴向设置的第一管状件和第二管状件；所述第一管状件的内部形成为第一液体通道，所述第二管状件套设在所述第一管状件之外以在二者的管壁之间形成为第二液体通道；所述第一管状件的底端封闭、管壁具有多个第一开孔、顶端具有第一开口；所述第二管状件的管壁具有多个第二开孔、底端具有第二开口、顶端与第一管状件的顶端之间密封连接；上隔板之上的空间仅通过所述第一开口与所述混合-反应元件的内部空间流体连通，所述反应进料区仅通过所述第二开孔与所述第二液体通道流体连通，下隔板之下的空间仅通过所述第二开口与所述混合-反应元件的内部空间流体连通。可选地，所述混合-反应模块的级数为2～12级。可选地，每个所述混合-反应模块包括在所述反应进料区内均匀分布的多个混合-反应元件。可选地，所述第一管状件为上端开口的圆管或锥形管。可选地，所述第二管状件为下端开口的圆管或锥形管。可选地，所述第一开孔的直径为1～10mm，每个所述混合-反应元件中所有所述第一开孔的开孔面积之和占所述第一管状件侧壁面积的1％～60％。可选地，所述第二开孔的直径为1～10mm，每个所述混合-反应元件中所有所述第二开孔的开孔面积之和占所述第二管状件侧壁面积的1％～70％。本公开的第二方面，提供一种采用本公开的第一方面提供的烷基化多级反应器进行烷基化反应的方法，该方法包括如下步骤：使第一级反应进料从所述第一级反应进料入口进入所述烷基化多级反应器，然后经所述第一管状件的第一开口进入第一级的混合-反应模块的所述第一液体通道，再经所述第一开孔进入所述第二液体通道；使液体催化剂从所述液体催化剂入口进入第一级混合-反应模块的所述反应进料区，所述反应进料区内的液体催化剂经所述第二开孔进入所述第二液体通道，与经所述第一开孔进入所述第二液体通道的第一级反应进料以对冲喷射的方式混合并进行烷基化反应，得到的第一级反应产物和液体催化剂混合物从所述第二开口流出进入所述反应产物和液体催化剂收集室，再经所述级间连通管进入第二级的混合-反应模块的反应进料区；使第二级反应进料从所述级间反应进料入口进入反应进料分配室，然后经所述第一管状件的第一开口进入第二级的混合-反应模块的所述第一液体通道，再经所述第一开孔进入所述第二液体通道；所述反应进料区内的第一级反应产物和液体催化剂混合物经所述第二开孔进入所述第二液体通道，与经所述第一开孔进入所述第二液体通道的第二级反应进料以对冲喷射的方式混合并进行烷基化反应，得到的第二级反应产物和液体催化剂混合物从所述第二开口流出，进入所述反应产物和液体催化剂收集室再经所述级间连通管进入第三级的混合-反应模块的反应进料区，或者经所述出料口离开所述烷基化多级反应器。可选地，所述液体催化剂为酸性离子液体催化剂。可选地，所述的反应进料为C2～C6的烯烃与C2～C6的异构烷烃的混合物。通过上述技术方案，本公开的烷基化多级反应器包括具有特定结构的混合-反应元件，在混合-反应元件内液体催化剂与反应进料分别通过相对设置的第一开孔和第二开孔以“对冲喷射”方式进入第二液体通道内的反应区进行混合反应，能够使反应进料和液体催化剂在反应区内得到充分混合接触，混合和反应效率高，提高了选择性和产品质量；该烷基化多级反应器及使用其进行烷基化反应的方法可在一个反应器中实现多级反应，优化烷烯比，提高反应效率，减少反应器投资和占地面积；同时，本公开的烷基化多级反应器中，通过设置外部级间连通管，使得上一级模块流出的液体催化剂和反应产物混合物都经过下一级模块的上下隔板之间的反应进料区进入发生烷基化反应的第二液体通道，级间反应进料都通过混合-反应元件的第一液体通道进入第二液体通道，这种物料流向与反应器内物料的流量比例匹配，更有利于烷基化反应效率的提高。本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。附图说明附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：图1是本公开提供的烷基化多级反应器的一种具体实施方式的结构示意图。图2是本公开提供的烷基化多级反应器的一种具体实施方式的混合-反应模块结构示意图。图3是本公开提供的烷基化多级反应器的一种具体实施方式的混合-反应模块的俯视示意图(即图2的AA剖面示意图)。图4是本公开提供的烷基化多级反应器的一种具体实施方式的混合-反应元件结构示意图。图5是本公开提供的烷基化多级反应器的另一种具体实施方式的混合-反应元件结构示意图。图6是本公开提供的烷基化多级反应器的一种具体实施方式的混合-反应元件内液体流向示意图。图7是本公开提供的烷基化多级反应器的一种具体实施方式的反应器内液体流向示意图。附图标记说明1壳体2上部封头3下部封头4混合-反应模块6反应产物和液体催化剂收集室7反应进料分配室8级间隔板9外部级间连通管10第一级反应进料入口11液体催化剂入口12级间反应进料入口13出料口14混合-反应元件15上隔板16下隔板17第本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种烷基化多级反应器，其特征在于，该烷基化多级反应器包括壳体(1)、混合‑反应模块(4)、级间隔板(8)、外部级间连通管(9)、第一级反应进料入口(10)、液体催化剂入口(11)、级间反应进料入口(12)以及出料口(13)；所述第一级反应进料入口(10)位于所述壳体(1)顶部，所述出料口(13)位于所述壳体(1)底部，所述壳体(1)内自上而下间隔设置有多级所述混合‑反应模块(4)；所述混合‑反应模块(4)包括平行间隔设置的上隔板(15)、下隔板(16)以及多个混合‑反应元件(14)，所述上隔板(15)和下隔板(16)的端边分别与所述壳体(1)的内壁密封固定连接以在上隔板(15)和下隔板(16)之间形成反应进料区(22)，所述混合‑反应元件(14)上下贯穿所述反应进料区(22)并分别与所述上隔板(15)和下隔板(16)密封固定连接，所述液体催化剂入口(11)设置于位于壳体(1)顶端的第一级混合‑反应模块(4)的上隔板(15)和下隔板(16)之间的所述壳体(1)上；所述级间隔板(8)沿水平方向设置于相邻两级的所述混合‑反应模块(4)之间，所述级间隔板(8)的端边与所述壳体(1)的内壁密封固定连接，以使所述级间隔板(8)与相邻的上隔板(15)和所述壳体(1)内壁形成反应进料分配室(7)，所述级间隔板(8)与相邻的下隔板(16)和所述壳体(1)内壁形成反应产物和液体催化剂收集室(6)，所述外部级间连通管(9)位于所述壳体(1)外部，所述外部级间连通管(9)的两端分别与相邻两级混合‑反应模块(4)的反应产物和液体催化剂收集室(6)和反应进料区(22)连通；每个所述反应进料分配室(7)对应的壳体(1)上设置有级间反应进料入口(12)；每一个所述混合‑反应元件(14)包括轴向设置的第一管状件(17)和第二管状件(18)；所述第一管状件(17)的内部形成为第一液体通道，所述第二管状件(18)套设在所述第一管状件(17)之外以在二者的管壁之间形成为第二液体通道(19)；所述第一管状件(17)的底端封闭、管壁具有多个第一开孔、顶端具有第一开口(20)；所述第二管状件(18)的管壁具有多个第二开孔、底端具有第二开口(21)、顶端与第一管状件(17)的顶端之间密封连接；上隔板(15)之上的空间仅通过所述第一开口(20)与所述混合‑反应元件(14)的内部空间流体连通，所述反应进料区(22)仅通过所述第二开孔与所述第二液体通道(19)流体连通，下隔板(16)之下的空间仅通过所述第二开口(21)与所述混合‑反应元件(14)的内部空间流体连通。...

【技术特征摘要】
1.一种烷基化多级反应器，其特征在于，该烷基化多级反应器包括壳体(1)、混合-反应模块(4)、级间隔板(8)、外部级间连通管(9)、第一级反应进料入口(10)、液体催化剂入口(11)、级间反应进料入口(12)以及出料口(13)；所述第一级反应进料入口(10)位于所述壳体(1)顶部，所述出料口(13)位于所述壳体(1)底部，所述壳体(1)内自上而下间隔设置有多级所述混合-反应模块(4)；所述混合-反应模块(4)包括平行间隔设置的上隔板(15)、下隔板(16)以及多个混合-反应元件(14)，所述上隔板(15)和下隔板(16)的端边分别与所述壳体(1)的内壁密封固定连接以在上隔板(15)和下隔板(16)之间形成反应进料区(22)，所述混合-反应元件(14)上下贯穿所述反应进料区(22)并分别与所述上隔板(15)和下隔板(16)密封固定连接，所述液体催化剂入口(11)设置于位于壳体(1)顶端的第一级混合-反应模块(4)的上隔板(15)和下隔板(16)之间的所述壳体(1)上；所述级间隔板(8)沿水平方向设置于相邻两级的所述混合-反应模块(4)之间，所述级间隔板(8)的端边与所述壳体(1)的内壁密封固定连接，以使所述级间隔板(8)与相邻的上隔板(15)和所述壳体(1)内壁形成反应进料分配室(7)，所述级间隔板(8)与相邻的下隔板(16)和所述壳体(1)内壁形成反应产物和液体催化剂收集室(6)，所述外部级间连通管(9)位于所述壳体(1)外部，所述外部级间连通管(9)的两端分别与相邻两级混合-反应模块(4)的反应产物和液体催化剂收集室(6)和反应进料区(22)连通；每个所述反应进料分配室(7)对应的壳体(1)上设置有级间反应进料入口(12)；每一个所述混合-反应元件(14)包括轴向设置的第一管状件(17)和第二管状件(18)；所述第一管状件(17)的内部形成为第一液体通道，所述第二管状件(18)套设在所述第一管状件(17)之外以在二者的管壁之间形成为第二液体通道(19)；所述第一管状件(17)的底端封闭、管壁具有多个第一开孔、顶端具有第一开口(20)；所述第二管状件(18)的管壁具有多个第二开孔、底端具有第二开口(21)、顶端与第一管状件(17)的顶端之间密封连接；上隔板(15)之上的空间仅通过所述第一开口(20)与所述混合-反应元件(14)的内部空间流体连通，所述反应进料区(22)仅通过所述第二开孔与所述第二液体通道(19)流体连通，下隔板(16)之下的空间仅通过所述第二开口(21)与所述混合-反应元件(14)的内部空间流体连通。2.根据权利要求1所述的烷基化多级反应器，其特征在于，所述混合-反应模块(4)的级数为2～12级。3.根据权利要求1所述的烷基化多级反应器，其特征在于，每个所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁忠勋，
申请(专利权)人：中国石化工程建设有限公司，中石化炼化工程集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11