一种异丁烷与C3~C5烯烃的烷基化方法技术

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，包括如下步骤：含有异丁烷与C3～C5烯烃的原料烃和催化剂硫酸进入液‑液分散装置，使原料烃和硫酸接触后开始烷基化反应，在液‑液分散装置出口形成由未反应原料烃、反应产物和硫酸混合形成的酸烃乳液；所述酸烃乳液进入搅拌反应器继续烷基化反应；所述搅拌反应器中的酸烃乳液进入酸烃分离器分离为硫酸和液体烃，所述液体烃进入蒸馏塔分离出烷基化油。本发明专利技术能减小搅拌反应器内反应物料液位波动，使产品烷基化油辛烷值稳定。此外，本发明专利技术不受液位测量和控制仪表对搅拌反应器容积的要求，可在小型装置上实现本发明专利技术的烷基化方法。

A METHOD FOR ALKYLATION OF ISOBUTANE WITH C 3~C 5 OLEFINS

【技术实现步骤摘要】
一种异丁烷与C3～C5烯烃的烷基化方法
本专利技术涉及一种烷基化反应，特别是一种用硫酸催化的异丁烷与C3～C5烯烃的烷基化方法。
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(研究法辛烷值一般为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。由于氢氟酸是易挥发的剧毒化学品，一旦泄漏危害极大，而硫酸相比氢氟酸危害小，因此，近年来新建烷基化装置以硫酸烷基化为主。但是，硫酸烷基化由于反应温度较低(一般为4～10℃之间)，硫酸粘度较高，因此，存在硫酸和原料烃(异丁烷和C3～C5烯烃)之间的分散困难，对烷基化油辛烷值不利的问题。为了提高原料烃在硫酸中的分散程度，新型液-液分散装置被用于硫酸烷基化，如CN103861533A的旋转填充床反应器，TW201429545A的用于至少两种液态物料的反应器。上述液-液分散装置虽然能使原料烃在硫酸中较好的分散，但酸烃在装置内的停留时间极短，导致反应时间短，会造成反应不充分，对烷基化反应不利。CN101679143A公开了一种克服液-液分散装置内酸烃停留时间短对烷基化反应不利的方法，是在液-液分散装置之后串联搅拌反应器，以增加反应时间。由于烷基化油辛烷值受到反应时间的影响，因此需对酸烃在搅拌反应器内的停留时间进行控制，即对搅拌反应器内酸烃液位进行控制。通常的液位控制方法是液位与进出搅拌釜物料流量进行联锁控制，这种控制方式不可避免地存在液位波动，加上搅拌对液位有扰动，液位控制精度差，造成烷基化油辛烷值波动，不利于烷基化油辛烷值控制。此外，当搅拌反应器容积较小时，液位测量和控制的相对精度会更差，甚至当搅拌反应器容积小到一定程度时(如小于5L或3L)，现有液位测量设备无法使用，传统的液位控制方法无法实现。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术提供一种异丁烷与C3～C5烯烃的烷基化方法。该方法不受反应器容积限制，可以灵活应用于大容积烷基化反应器或小容积烷基化反应器上，并且能够解决现有采用液位自动控制应用于上述方法时液位测量误差大和控制精度低等问题。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烯烃的原料烃和催化剂硫酸进入液-液分散装置，使原料烃和硫酸接触后开始烷基化反应，在液-液分散装置出口形成由未反应原料烃、反应产物和硫酸混合形成的酸烃乳液；S2：所述酸烃乳液进入搅拌反应器继续烷基化反应；S3：所述搅拌反应器中的酸烃乳液进入酸烃分离器分离为硫酸和液体烃，所述液体烃进入蒸馏塔分离出烷基化油；所述酸烃分离器为气-液-液三相分离器，所述搅拌反应器中设置有溢流管，所述搅拌反应器中的酸烃乳液通过溢流管，在重力作用下进入酸烃分离器。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，所述液-液分散装置优选为旋转填充床或定-转子反应器。本专利技术所述的异丁烷与C3～C5烯烃的烷基化方法，其中，优选的是，所述酸烃分离器中的气相与所述搅拌反应器中的气相相连通。本专利技术所述的异丁烷与C3～C5烯烃的烷基化方法，其中，优选的是，所述酸烃分离器中的气相与所述搅拌反应器中的气相通过气相连通管相连通。本专利技术所述的异丁烷与C3～C5烯烃的烷基化方法，其中，优选的是，所述溢流管从搅拌反应器内部的底部插入搅拌反应器的内壁后，将所述溢流管的底部固定并密封在搅拌反应器的内壁里。本专利技术所述的异丁烷与C3～C5烯烃的烷基化方法，其中，优选的是，所述溢流管的底部通过卡套固定并密封在搅拌反应器的内壁里。本专利技术所述的异丁烷与C3～C5烯烃的烷基化方法，其中，优选的是，所述搅拌反应器的上部设置有充气管。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C3～C5烯烃优选选自丙烯、丁烯和戊烯中的至少一种。本专利技术所述的异丁烷与C3～C5烯烃的烷基化方法，其中，所述原料烃中异丁烷与C3～C5烯烃的摩尔之比优选为5～200:1。本专利技术所述的异丁烷与C3～C5烯烃的烷基化方法，其中，步骤S1中，所述反应的温度优选为-5～4℃，压力优选为0.1～1MPa。本专利技术所述的异丁烷与C3～C5烯烃的烷基化方法，其中，步骤S2中，所述反应的温度优选为5-20℃，压力优选为0.1～1MPa，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，所述搅拌反应器的容积可以小于5L，进一步可以小于3L。本专利技术的异丁烷与C3～C5烯烃的烷基化方法，具体包括如下步骤：(1)含有异丁烷与C3～C5烯烃的原料烃和催化剂硫酸进入液-液分散装置，原料烃和硫酸接触，开始反应，在液-液分散装置(旋转填充床或定-转子反应器)的出口形成未反应原料烃、反应产物和硫酸混合的酸烃乳液；(2)步骤(1)所述酸烃乳液进入搅拌反应器继续反应；(3)步骤(2)所述搅拌反应器中的酸烃乳液进入酸烃分离器(气-液-液三相分离器)分离为硫酸和液体烃，所述液体烃进入蒸馏塔分离出烷基化油；步骤(3)中，所述搅拌反应器中的酸烃乳液通过设置于搅拌反应器的溢流管，由重力作用进入酸烃分离器。综上所述，本专利技术的有益效果为：1、酸烃分离器采用气-液-液三相分离器，使搅拌反应器的物料可以通过设置于搅拌反应器和分离器之间的溢流管，在重力作用下进入酸烃分离器，能减小搅拌反应器内物料液位波动导致的烷基化油辛烷值波动。并且，本专利技术克服了现有采用液位自动控制应用于上述方法时液位测量误差大和控制精度低等问题。2、本专利技术不受液位测量和控制仪表对搅拌反应器容积的要求，因此，本专利技术可在小型装置(其容积可以小于5L，进一步可以小于3L)上实现的上述烷基化方法。3、通过将酸烃分离器中的气相与搅拌反应器中的气相相通，可以使反应过程中生成的烷基化油的辛烷值更加稳定。4、通过将溢流管从搅拌反应器的底部插入搅拌反应器的内壁，通过卡套密封固定并密封在搅拌反应器的内壁里，可以方便地通过调节溢流管高度来调节搅拌反应器液位，实现烷基化油质量调控。附图说明图1是本专利技术的实施例1的装置流程图。图2是本专利技术的实施例3的装置流程图。图3是本专利技术的实施例4的装置流程图。图4是本专利技术的对比例1的装置流程图。其中：1、旋转填充床；2、搅拌反应器；3、蒸馏塔；4、原料烃进料管；5、硫酸进料管；6、搅拌反应器电机；7、旋转填充床出口；8、硫酸排出管；9、液体烃排出管；10、蒸馏塔底管；11、蒸馏塔侧线管；12、蒸馏塔顶管；13、酸烃分离器；14、挡板；15、旋转填充床填料；16、充气管；17、溢流管；18、气相连通管；19、反应物料流出管；20、调节阀；21、液位控制器；22、液位计。具体实施方式以下对本专利技术的实施例作详细说明：本实施例在以本专利技术技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和过程，但本专利技术的保护范围不限于下述的实施例，下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件。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，含有异丁烷与C3～C本文档来自技高网...

【技术保护点】
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烯烃的原料烃和催化剂硫酸进入液‑液分散装置，使原料烃和硫酸接触后开始烷基化反应，在液‑液分散装置出口形成由未反应原料烃、反应产物和硫酸混合形成的酸烃乳液；S2：所述酸烃乳液进入搅拌反应器继续烷基化反应；S3：所述搅拌反应器中的酸烃乳液进入酸烃分离器分离为硫酸和液体烃，所述液体烃进入蒸馏塔分离出烷基化油；所述酸烃分离器为气‑液‑液三相分离器，所述搅拌反应器中设置有溢流管，所述搅拌反应器中的酸烃乳液通过溢流管，在重力作用下进入酸烃分离器。

【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烯烃的原料烃和催化剂硫酸进入液-液分散装置，使原料烃和硫酸接触后开始烷基化反应，在液-液分散装置出口形成由未反应原料烃、反应产物和硫酸混合形成的酸烃乳液；S2：所述酸烃乳液进入搅拌反应器继续烷基化反应；S3：所述搅拌反应器中的酸烃乳液进入酸烃分离器分离为硫酸和液体烃，所述液体烃进入蒸馏塔分离出烷基化油；所述酸烃分离器为气-液-液三相分离器，所述搅拌反应器中设置有溢流管，所述搅拌反应器中的酸烃乳液通过溢流管，在重力作用下进入酸烃分离器。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，所述液-液分散装置为旋转填充床或定-转子反应器。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，所述酸烃分离器中的气相与所述搅拌反应器中的气相相连通。4.根据权利要求3所述的异丁烷与C3～C5烯烃的烷基化方法，其特征在于，所述酸烃分离器中的气相与所述搅拌反应器中的气相通过气相连通管相连通。5.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...

【专利技术属性】
技术研发人员：何涛波，高飞，王若欣，周华群，李应文，刘奕隆，时文，李玮，
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