有内部酸冷却区的烷基化反应器制造技术

本发明专利技术提供了改进的烷基化方法和反应器设备，使用含有立式反应器管、酸沉降器和酸冷却器的容器，烃从立式反应器管下部导入，与酸催化剂混合，经立式反应器管道向上，进入酸沉降器，在酸沉降器中，烷基化物与酸催化剂分离，流出容器。由酸沉降器来的酸催化剂在内部酸冷却器中冷却，再返回立式反应器管的下方区域。（*该技术在2014年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及烃的烷基化，本专利技术的一方面涉及有内部酸冷却器的低存量烷基化反应器。烷基化是烷基添加到有机分子上的反应。因此，异链烷烃可与烯烃反应生成分子量较高的异链烷烃。工业上的概念是根据在酸催化剂的存在下用C2—C5烯烃与异丁烷以生产所谓的烷基化物的反应。此烷基化物在汽油生产中是有价值的调合组分，这不仅是由于它的高辛烷值，也由于其对辛烷促进添加剂的敏感性。在历史上，工业烷基化法是在相对低的温度条件下使用氢氟酸或硫酸催化剂，酸的浓度最好维持在88—94wt％，其方法是不断加入新的酸和不断放出废酸。与烃的催化烷基化有关的一个主要问题是烷基化催化剂的处理，即经过反应和回收系统的各部分的催化剂的输送。酸催化剂特别加重了此问题。如氢氟酸、硫酸等。它们均需考虑环境和安全、酸的消耗和废物处置等共同的固有缺点。催化烷基化的另一问题是烷基化反应产生的热的消散以避免过热和反应物聚合的问题。因此，在烷基化反应中开拓处理烷基化催化剂和反应物的更安全和更有效的方法一直是很重要的。本专利技术的目的是用减少所要求的酸体积并保持反应器中必须的酸浓度以提供较安全的烷基化装置。本专利技术的另一目的是最大程度减小酸漏入大气中的可能性以提供较安全的烷基化方法。本专利技术提供了一种将物料与酸催化剂接触以产生产品的设备，该设备包括有上部和下部的垂直安置的容器；置于该容器中上部的酸沉降器；在该容器内垂直安置并有和所说的下部流体连通的入口和与酸沉降器流体连通的出口的立式反应器管；向该容器底部导入所说物料使所说物料携带容器下部所含的酸催化剂向上流动的装置；在所说容器中位于所说酸沉降器之下的冷却装置，该装置与所说酸沉降器和所说的容器下部流体连通，使所说的酸催化剂从所说的酸沉降器流入冷却装置而被冷却，然后流入所说容器下部。本专利技术另一方面是提供一烷基化方法，该方法包括将异链烷烃和烯烃的烃混合物导入含有分别的流体酸催化剂流的垂直安置的容器下部，使烃混合物与酸催化剂混合并向上流动通过容器中的垂直安置的立式反应器管，在立式反应器管中，异链烷烃在酸存在下与烯烃反应。随后，酸催化剂和反应烃被通入含于容器上部的酸沉降区，在此酸催化剂由于反应烃的密度比酸催化剂小使密度较小的烃向上流、密度较大的酸催化剂向下流而与反应烃分离，接着，酸催化剂被通入含于容器中的至少一个冷却区，在其中酸催化剂不断下流而被冷却剂以间接热交换方式形成冷却的酸催化剂。最后，被冷却的酸催化剂被通入垂直安置的容器的下部作为分别的液体催化剂流。附图说明图1是可用本专利技术的设备的烷基化方法的简化图解说明。图2是本专利技术的反应器部分剖面立视图。图3是沿图2中的3—3线的部分剖面立视图。图4是沿图2中4—4线的设备下部的一部分的横截面图。图5是有四个内部热交换器的本专利技术的设备类似于图4的横截面图。图6的立视图是除去一部分外壳而较清楚地说明内部结构，显示了适用于本专利技术设备的热交换器。图7是沿图6的7—7线的热交换器下部横截面图。参阅图1，异链烷烃、烯烃物料和再循环的异链烷烃经管道12、14和16进入物料再循环混合器。得到的烃混合物通过管20、22、24和26装入烷基化反应器。烃混合物只通过管道22由反应器底部装入烷基化反应器18，或者也可把烃混合物物料流分成两个或更多的物料流，第一物料流经管道22从反应器底部进入烷基化反应器18，其他的物料流在反应器的较高的位置处进入反应器，例如通过图1中的管道24和26进入反应器都是属于本专利技术范围。烃混合物在反应器18中与液体酸催化剂接触，使异链烷烃与烯烃反应生产烷基化物。许多烷基化催化剂都可用作本专利技术的烷基化方法和反应器的酸催化剂，包括熟知的催化剂如硫酸、氢氟酸(HF)、磷酸；金属卤化物如氯化铝、溴化铝等，或其他烷基化催化剂，但优选氢氟酸。烃混合物和催化剂接触后，烷基化反应器18中的烷基化产物和酸催化剂以及其他任何未反应的烃和任何烷基氟化物副产品被送入沉降器，在沉除器中，由重力作用，较轻的烃与较重的酸催化剂分离，使较轻的烃(包括烷基化产物)流向反应器18的顶部，较重的酸催化剂流向反应器18的底部。接着，烷基化物经管道28从反应器顶中取出并进入分馏器30。将未反应的异链烷烃与烷基化物分离。未反应的异链烷从分馏器30顶部蒸出，经过管道16、混合器10和管道20再循环回烷基化反应器18。烷基化产物经管道32从分馏器底部收集。在烷基化反应器18中向下流动的流体酸催化剂被反应器内部的热交热器冷却。冷却剂经管34流出反应器，经冷却器36，通过管38再进入反应器。另外另外，当使用HF催化剂时，HF催化剂可经管40从反应器抽取。管40中的HF催化剂被导入酸再生容器42。酸再蒸容器42的残渣通过管44被除去并经处理产生酸溶油(ASO)产品。HF催化剂从酸再生容器42的顶部放出，并经管46导入烷基化反应器18中的沉降器。另外，需要时可将补充的HF经管48导入管40。现参见图2、3和4，可以看到有反应器内部剖视的立视图。图3是图2沿3—3线切开的反应器18，有部分反应器被切掉以更好地说明其内部结构。反应器18包括垂直安置的容器19，立式反应器管50(竖直安装在容器19内)，沉降器60，热交换器68和70和室58。容器19最好是双壁容器，它具有包括室58的下部分和包括沉降器的60的上部分。立式反应器管50和热交换器68和70包含于容器19内并延伸至容器19的上部分和下部分之间，均与沉降器60和室58流体连通。烃混合经管22进入反应器，也可通过管24和26进入。进入反应器后，由管22进入的烃混合物被置于立式反应器管50下面的室58；烃混合流体最好是通过喷雾或注射装置如喷嘴53置入。附加的烃混合物可经管26和24导入反应器并导入立式反应器管50。进入管24和26的烃混合物最好是用类似于通过管22烃混合物的喷雾或注射装置导入管24和26。通过喷嘴52进入的烃混合物与含于烷基化反应器18下部分(如室58)的酸催化剂混合。由于烃的低密度和喷嘴52给予它的速度，一般将带着室58的酸催化剂经立式反应器管向上流动。烃混合物与酸催化剂经立式反应器管50向上流动，其中的烯烃和链烷烃将发生反应形成烷基化物。另外，喷嘴54和56导入的烃混合物将加到上流的物料中去，其中的异链烷烃和烯烃将起反应形成附加的烷基化物。从立式反应器50来的含烷基化产物、未反应烯烃、异链烷烃和酸催化剂以及副产物的流出物将流入沉降室60。沉降室60含筛盘62以提供自管46的酸的附加接触并有助于酸催化剂与烷基化物的分离。在沉降室60中，反应器流出物中比酸催化剂密度小的烃将趋于流向沉降室60的顶部，经管28流出烷基化反应器18。立式反应器流出物中的酸催化剂和经管46导入的附加酸催化剂将趋于向下流入喷嘴64和66，因为酸催化剂较含于流出物中的烃重。通常，最好在反应器18中保持足够的酸催化剂以使其在沉降器60中的水平保持在立式反应器管50顶部之上。喷嘴64和66中的酸催化剂经短管72和其相连的热交换器端帽74和短管76和其相连的热交换器帽78分别进入热交换器68。酸催化剂将由重力作用经管80和82下流入热交换器68和70。流经热交换器68和70的酸催化剂被流经热交换器壳壁的冷却剂冷却。冷却剂经管38进入热交换器68并从管34流出。相同，冷却剂经管39进入热交本文档来自技高网...

【技术保护点】
使物料与酸催化剂接触以生产产品的设备，该设备包括：分成上部和下部的垂直放置的容器；含于该容器中并位于该上部的酸沉降器；垂直安置在所说容器中的立式反应器管，它具有与所说的下部流体连通的入口和与所说的酸沉降器流体连通的出口；在所 说的下部将所说的物料导入所说下部腔室的第一装置，使所说物料通过所说立式反应器管与所说下部中所含的酸催化剂一起向上移动；在所说容器中位于所说沉降器下方的冷却装置，它与所说酸沉降器和所说的容器下部流体连通，使所说沉降器来的酸催化剂流入所说冷 却装置，在此被冷却并相继流入所说容器的下部。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：MW索姆普森，JS奥尔森，
申请(专利权)人：菲利浦石油公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]