本发明专利技术涉及一种新型卧式内置换热管的烷基化搅拌反应器，其特征在于包括由不同内径的筒体组成的卧式容器、安装在卧式容器中并与其对应各段同轴的不同内径的筒体组成的导流筒、安装在导流筒末端且位于导流筒内的强剪切循环流搅拌桨叶、安装在卧式容器末端且被搅拌桨叶的搅拌轴所穿过的改变流体流动方向的端盖封头、以管板与卧式容器的另一端固定连接并安装在导流筒内的另一端的带折流杆的列管束、安装在卧式容器和导流筒的内径变化的变径段的进料分布器及安装在导流筒变径段内壁上的宽度渐变的挡板。本发明专利技术通过对反应器进行全面的考虑，对进料初始分散与分布、剪切与排出流量强化、流场结构规整性、换热构件上湍流扰动等方面采取了强化措施，从而提高了反应器的传热与传质能力。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种酸(浓硫酸)催化烷烃和烯烃反应生产烷基化油所采用的烷基化反应器。具体地说，涉及轻碳(如碳四)烷烃和轻碳(如碳四)烯烃在浓硫酸催化剂的作用下反应生成碳八烷烃及其同系物的烷基化油所采用的新型卧式内置换热管的烷基化搅拌反应器。
技术介绍
轻碳烷烃与烯烃在浓硫酸为催化剂的作用下生成烷基化油的反应，是一种烯烃溶于强酸性催化剂与不互溶的烷烃在液液两相界面发生的反应。反应物可以是碳三 碳五烷烃和烯烃，在浓硫酸催化剂的作用下生成以异辛烷为主的碳八烷烃及其同系物组成的烷基化油。典型的反应为丁烷与丁烯烷基化生成烷基化油的反应，反应物常压下为气态实际反应时为液态，烯烃溶于酸相而与烷烃不互溶，反应的绝热温升大而反应的控制温度低。该反应需要在剪切分散与流动传热效果较好的反应器中进行。影响硫酸法烷基化反应的因素非常复杂，但一般认为决定硫酸烷基化反应速度的控制步骤是异丁烷向酸相的传质步骤，因此，硫酸法烷基化反应中，酸烃乳化的程度、循环内比等相当重要。实践与理论研究均证明，烷基化反应能否顺利进行，取决于分散、接触方式、循环方式等是否处于良好状态，以及反应所放出热能否及时高效地移除。因而，设计一种能够对反应物料产生足够的剪切分散又能使反应放热高效移除的反应器是众多研究者所追求的目标。中国专利200520078557. 3公开了一种卧式烷基化反应器。该卧式烷基化反应器由电机与螺旋桨搅拌器直接相连，在壳体内设有内壳，原料和循环酸通入内壳中，冷却管束安装在内壳中。该专利反应器考虑了分散、混合与换热的同步实施，将其整合在同一设备中，但对不互溶的液液反应体系的剪切分散、混合及流动换热能力考虑不充分。中国专利200880011181. O披露了一种用于烷基化的系统和工艺方法，适用于对含有至少一种异构烷烃和至少一种烯烃的碳氢化合物进行烷基化，该方法首先将液体酸催化剂和碳氢化合物导入高剪切力分散器，使之形成包含在酸连续相中含有碳氢化合物的液滴的乳浊液；然后将乳浊液导入在适当的烷基化条件下运行的容器中发生反应形成烷基化物。由于该专利采用高速乳化机单独对反应物进行乳化操作，因此其分散与反应及移热需要分开实施。中国专利200580042917. 7公开了一种带有沉降器排出物循环的烷基化方法，该法所采用的是多区烷基化的实施方法，该系统和/或方法包括将部分沉降器排出物作为进料送入多区烷基化反应器的第一反应区下游的至少一个反应区中，并且将部分烯经进料送入该多区烷基化反应器以提高反应器内的烷烯比。该专利采用了分区方法以提高烷烯比，但需要复杂的物料输送管路，且未涉及反应必须关注的传质与换热问题。因此开发研究一种新的分散与乳化、流动与循环能力兼备的具有良好传质传热效果的烷基化反应器，是产业部门所迫切期望的。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种分散与乳化、流动与循环能力兼备的具有良好传质传热效果的新型卧式内置换热管的烷基化搅拌反应器。本专利技术采用如下技术方案实现 一种新型卧式内置换热管的烷基化搅拌反应器，其特征在于包括由不同内径的筒体组成的卧式容器、安装在卧式容器中并与其对应各段同轴的不同内径的筒体组成的导流筒、安装在导流筒末端且位于导流筒内的强剪切循环流搅拌桨叶、安装在卧式容器末端且被搅拌桨叶的搅拌轴所穿过的改变流体流动方向的端盖封头、以管板与卧式容器的另一端固定连接并安装在导流筒内的另一端的带折流杆的列管束、安装在卧式容器和导流筒的内径变 化的变径段的进料分布器及安装在导流筒变径段内壁上的宽度渐变的挡板。所述导流筒采用4飞块整体或拼接的轴向导流板与卧式容器连接。所述强剪切循环流桨叶是一种其叶片展开的投影轮廓为扇形、叶片外缘一角以一定曲率半径R沿叶片上一定角度的贯穿线A进行弯曲的新型桨叶，其中所述扇形中心角β为30°、0，所述曲率半径R为桨叶直径的1/Γ3/4，所述贯穿线A的起始位置L位于叶片径向由内向外的1/Γ3/4处，贯穿线与叶片的另一边的夹角Y为10° 45°。所述强剪切循环流桨叶的叶片为3飞片，其安装于桨叶轮毂上的根部轮廓投影线与所述轮毂的中轴线的夹角α为10° 10°。所述强剪切循环流桨叶的直径与安装所在位置处的导流筒内径相同。所述端盖封头由法兰、弯曲体和带轴孔的密封构件组成，其中所述弯曲体由三段圆弧面连接而成，各圆弧面的曲率半径与所述端盖封头的内径D的比值为R1/D=0. 406 O. 813、R2/D=0. 166 O. 250、R3/D=0. 144 O. 194 ;对应的圆心角取值α 1=12° 40°、α2=36° 101°、α 3=34° 120°。所述带折流杆的列管束是指若干个折流杆均匀布置在所述列管束的轴向方向上，上述折流杆是由若干个相互平行的条杆及固定条杆的圆环组成，相邻所述折流杆上的所述条杆成90°夹角布置，所述圆环通过拉杆固定在管板上。所述列管束为U形列管束，其按正方形直列形式平行并对称固定在所述管板的中间部位。所述折流杆间的间距为100mnT400mm。当所述列管束很长时，以4 一 8个紧密排布的折流杆为一组，均匀布置在列管束的轴向方向上，组间间距为折流杆直径的4 一 6倍。所述条杆的截面形状为圆形或菱形，其中截面为圆形时，所述条杆直径与所述列管束的间距相同；所述条杆的截面为菱形时，所述条杆的一对角线长度与所述列管束的间距相同。所述具有渐变宽度的挡板，其宽度为所述导流筒变径段各横向截面直径的1/12 1/8 倍。所述挡板为4 8，均匀布置。所述挡板是离壁安装的，其离壁距离为所述导流筒变径段各横向截面直径的1/120^1/80 倍。本专利技术具有以下技术特点I、具有适宜盘面比和弯曲叶片的强剪切循环流桨叶，通过叶片结构及其在轮毂上的安装角度的匹配有效控制桨叶的剪切分散及循环驱动功率的分配，可使其对物料进行强烈剪切分散的同时产生较高的轴向排出流量，保证多相体系的分散稳定及换热流速需求。 2、以一定规则布置在换热列管束上的折流杆，不改变流体主体的流动方向，不会产生明显的流动阻力，因而对流速和反应器的功耗影响不大，但却可以对流体产生强烈的局部湍流扰动，强化了流动换热的效果，同时还通过适当组合发挥其对列管束的支撑固定作用。3、多个垂直于导流筒变径段内壁面且与导流筒内壁面留有间隙的具有渐变宽度的挡板，既避免了循环流体在变径段的实心体旋转运动，又对进料产生了初步剪切分散与混合作用，有利于物料分散体系的形成，从而满足反应的要求。4、具有多段圆弧设计的端盖封头，剔除了轴向流桨叶的排出流部位的低速流动区，使其产生稳定的规整流场，保证了流体的高速循环流动。综上所述，本专利技术通过对反应器进行全面的考虑，在结构设计及部件设计上充分考虑反应需求，提供了足够的分散与乳化、流动与循环等的结构保障，包括叶轮形式、端盖封头、换热列管束上的扰流构件、变径段的变宽挡板等，对进料初始分散与分布、剪切与排出流量强化、流场结构规整性、换热构件上湍流扰动等方面采取了强化措施，从而提高了反应器的传热与传质能力。附图说明图I为本专利技术的烷基化反应器的总体结构示意图2为强剪切循环流桨叶立体结构示意图3为轮毂及叶片安装结构示意图4为叶片展开结构示意图5为叶片弯曲结构立体示意图6为端盖封头尺寸结构示意图7为换热列管束总体结构示意图8为换热列管束管板侧视结构示意图9为本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种新型卧式内置换热管的烷基化搅拌反应器，其特征在于包括由不同内径的筒体组成的卧式容器（1）、安装在卧式容器（1）中并与其对应各段同轴的不同内径的筒体组成的导流筒（2）、安装在导流筒（2）末端且位于导流筒内的强剪切循环流搅拌桨叶（3）、安装在卧式容器（1）末端且被搅拌桨叶（3）的搅拌轴所穿过的改变流体流动方向的端盖封头（4）、以管板（5）与卧式容器（1）的另一端固定连接并安装在导流筒（2）内的另一端的带折流杆（23）的列管束（6）、安装在卧式容器（1）和导流筒（2）的内径变化的变径段的进料分布器（7）及安装在导流筒（2）变径段内壁上的宽度渐变的挡板（8）。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：沈春银，李瑞秋，戴干策，王珍璀，赵玲，奚桢浩，沈阳，张宝坤，叶新国，王艳，
申请(专利权)人：宁夏宝塔石化集团有限公司，华东理工大学，宁夏宝塔石化集团设计院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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