一种微丝接触反应器和一种烷基化反应方法技术

本发明专利技术提供了一种微丝接触反应器，包括垂直设置的第一筒体和水平设置的第二筒体，第一筒体的内部空间包括直筒段以及设置在直筒段顶部并与直筒段连通的扩大段，第一筒体的下端密封穿过第二筒体的上壁并延伸至第二筒体的内部空间中，第一筒体的底部具有开口将第一筒体的内部空间与第二筒体的内部空间相互连通，第一筒体的直筒段内填充有沿垂直方向设置的微丝束，第一筒体上设置有至少一个物料入口，以将反应物料送入直筒段中，第二筒体上设置有至少一个物料出口，其中，第二筒体内设置有冷却介质输送管。本发明专利技术还提供了在所述微丝接触反应器中进行的烷基化反应方法，该方法降低了液体酸的消耗量和操作能耗。

【技术实现步骤摘要】
一种微丝接触反应器和一种烷基化反应方法
本专利技术涉及一种微丝接触反应器和一种烷基化反应方法。
技术介绍
随着环保法规的日益苛刻，清洁燃料的生产成了广大炼油厂的重中之重。虽然炼油厂有催化裂化（FCC）汽油、重整汽油、烷基化油、异构化油以及醚化汽油等多种汽油调合组分，但烷基化油与其它调合组分相比，具有不含烯烃和芳烃，且硫含量极低等优势，因此得到了极大的重视，烷基化级数也得到不断发展。随着烷基化工艺技术的不断提高，烷基化装置在炼油工业生产中的地位也日益重要。烷基化是指异构烷烃或芳香族化合物和轻质烯烃在酸性催化剂作用下生产烷基化产物，所述烷基化产物通常具有比原料更高的辛烷值，并且属于汽油馏分。在石油炼制中，该反应通常是指C3-C5烯烃与异丁烷的反应。烷基化催化剂包括液体酸和固体酸，其中，液体酸催化剂主要包括氢氟酸或硫酸。液体酸催化烷基化反应通常在低温条件下操作，低温有利于减少副反应的发生，并且能够提高产物的选择性。在传统的方法中，将烃类原料分散在连续的酸液中，因此酸用量较大。尽管这种方法需要使用强酸作为催化剂，对设备具有很强的腐蚀性，产生的废渣对环境造成污染，并且氢氟酸还会对人体造成伤害，但目前还没有其它有效方法能够完全代替这种方法，液体酸催化烷基化反应仍然是当前世界上用于生产高辛烷值汽油组分的主要方法。目前大部分研究主要集中于对液体酸烷基化进行改进和提高，以降低其不利影响。具体地，催化剂方面包括以下文献。US5220095公开了一种使用烯烃将烃原料烷基化的液相烷基化方法，包括在烷基化条件下，使烃原料和烷基化试剂通过固定床反应器，所述固定床反应器具有吸附有氟化硫酸催化剂的颗粒化极性材料。US5420093公开了一种适用于烷基化反应的催化剂，该催化剂含有二氧化硅和以及负载在所述二氧化硅上的酸，其中，所述酸含有5-100重量%的硫酸，所述二氧化硅的比表面积为0.01-1500m2/g，平均颗粒直径为5-150μm，总孔体积为0.005-1.5cm3/g，所述酸占总孔体积的5-100%。US5444175公开的烷基化反应方法所采用的催化剂为将至少一种硫酸浸渍在有机或矿物性多孔载体上，或者将至少一种铝的卤化物或硼的卤化物以及至少一种季铵卤化物或胺卤盐浸渍在有机或矿物性载体上。CN1246467A公开的烷基化方法中使用的催化剂由40-95重量%的一种多孔无机载体和负载在该无机载体上的1-60重量%的一种布朗斯泰德酸以及0.3-15重量%的一种路易斯酸组成。US5731256公开了一种适用于烷基化反应的催化剂，该催化剂含有多孔有机或矿物性载体，该载体上负载的酸相包括B(OSO2CF3)3以及选自由硫酸和三氟甲磺酸组成的组的至少一种酸。US5739074公开了一种适用于烷基化反应的催化剂组合物，该催化剂组合物含有难溶性无机氧化物、第一金属卤化物与所述难溶性无机氧化物表面键合的羟基的反应产物、第二金属阳离子以及任选的零价第三金属。US5346676公开的催化剂为用五氟化锑处理的酸洗二氧化硅，并优选在低温下用烷烃或异构烷烃进行活化。CN1184797A公开了使用杂多酸盐作为烷基化反应的催化剂。US4384161公开的烷基化方法中使用的催化剂组合物含有能够吸附2,2,4-三甲基戊烷的大孔分子筛和路易斯酸。CN1569778A公开的烷基化反应方法使用固体酸催化剂，该固体酸催化剂为一种由SiO2和/或Al2O3与纳米β分子筛组成的复合材料，该复合材料中SiO2和/或Al2O3与纳米β分子筛的重量比为0.2-5：1。反应器方面包括以下文献。CN101104570A公开了一种液体酸烷基化方法，该方法包括：将基本上由烯烃、烯烃前体或其混合物和异烷烃组成的烃组分引入到包含分散器的下流反应区中；将汽化区并入包含所述反应区的容器或者并入还包含分散器的单独容器中；在所述烃组分的始沸点操作汽化区，从而通过调节所述汽化区内烃/酸/蒸汽的流量比使得烃的汽化在出口以脉冲流态或接近脉冲流态的形式操作。US5785933公开了一种硫酸烷基化反应器，该反应器包括：反应器容器，该反应器容器具有垂直的圆筒状壁、顶部、倒置的圆锥形底部以及内部穿孔的挡板；沉降容器，该沉降容器用于将硫酸催化剂从烷基化物中分离出来；输送管，该输送管具有悬浮在所述反应器的中部的垂直部，密封穿过所述反应器的圆筒状壁并与所述沉降容器连通的水平部，该输送管具有设置为朝向所述倒置的圆锥底部的第一端和位于所述沉降容器顶部的第二端；以及切向设置并与所述反应器的内部连通的多个乳液注入管，该乳液注入管用于将反应物注入所述反应容器中。US4075258公开了一种改进的烷基化反应方法，该方法是基于发现将烷基化介质在高于临界混合强度下进行搅拌能够提高得到的烷基化物的马达法辛烷值，因此该方法所使用的反应器中设置有混合元件。CN101679143A公开了一种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的系统，该系统包括：至少一个外部高剪切力混合装置，其含有至少一个转子和至少一个定子，之间隔有剪切间隙，其中剪切间隙是至少一个转子和至少一个定子之间的最小距离，其中高剪切力混合装置能够在至少一个转子的尖端产生大于22.9m/s的叶尖速率；被构造用于将含有液体酸催化剂的加压液流投送到至少一个剪切力混合装置中的泵；以及被构造用于从高剪切力混合装置接收乳浊液的容器。
技术实现思路
本专利技术的目的在于降低现有的液体酸催化烷基化反应中存在的液体酸用量大的技术问题，提供一种烷基化反应方法，该方法能够有效降低液体酸的用量，同时还能够获得比较高的产物选择性。根据本专利技术的第一个方面，本专利技术提供了一种微丝接触反应器，该反应器包括垂直设置的第一筒体和水平设置的第二筒体，所述第一筒体的内部空间包括直筒段以及设置在所述直筒段顶部并与直筒段连通的扩大段，所述第一筒体的下端密封穿过所述第二筒体的上壁并延伸至所述第二筒体的内部空间中，所述第一筒体的底部具有开口将所述第一筒体的内部空间与所述第二筒体的内部空间相互连通，所述第一筒体的直筒段内填充有沿垂直方向设置的微丝束，所述第一筒体上设置有至少一个物料入口，以将反应物料送入所述直筒段中，所述第二筒体上设置有至少一个物料出口，其中，所述第二筒体内设置有冷却介质输送管。根据本专利技术的第二个方面，本专利技术提供了一种烷基化反应方法，该方法包括在烷基化反应条件下，在作为催化剂的液体酸存在下，将异构烷烃与烯烃接触反应，所述接触在本专利技术提供的微丝接触反应器中进行，其中，所述微丝束中的微丝表面为亲水性表面，在进行所述接触的过程中，向所述冷却介质输送管中送入冷却介质，以与所述第二筒体中的物料进行换热。根据本专利技术的方法使用本专利技术提供的微丝接触反应器，使液体酸沿微丝束的表面流动，增大了液体酸与异构烷烃和烯烃之间的接触面积，强化了两种液相之间的传质，无需将异构烷烃和烯烃分散在液体酸连续相中也能够获得高的原料转化率从和产物选择性，极大地降低了液体酸的消耗量。同时，本专利技术的方法本专利技术的方法无需提供额外动力将两种液相混合，降低了装置的能耗。附图说明附图是用来提供对本专利技术的进一步理解，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专利技术，但并不构成对本专利技术的限制。在附图中：图1是用于说明根据本专利技术的微丝接触本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种微丝接触反应器，该反应器包括垂直设置的第一筒体和水平设置的第二筒体，所述第一筒体的内部空间包括直筒段以及设置在所述直筒段顶部并与直筒段连通的扩大段，所述第一筒体的下端密封穿过所述第二筒体的上壁并延伸至所述第二筒体的内部空间中，所述第一筒体的底部具有开口将所述第一筒体的内部空间与所述第二筒体的内部空间相互连通，所述第一筒体的直筒段内填充有沿垂直方向设置的微丝束，所述第一筒体上设置有至少一个物料入口，以将反应物料送入所述直筒段中，所述第二筒体上设置有至少一个物料出口，其中，所述第二筒体内设置有冷却介质输送管。

【技术特征摘要】
1.一种烷基化反应方法，该方法包括在烷基化反应条件下，在作为催化剂的液体酸存在下，将异构烷烃与烯烃接触反应，其特征在于，所述接触在微丝接触反应器中进行，所述微丝接触反应器包括垂直设置的第一筒体和水平设置的第二筒体，所述第一筒体的内部空间包括直筒段以及设置在所述直筒段顶部并与直筒段连通的扩大段，所述第一筒体的下端密封穿过所述第二筒体的上壁并延伸至所述第二筒体的内部空间中，所述第一筒体的底部具有开口将所述第一筒体的内部空间与所述第二筒体的内部空间相互连通，所述第一筒体的直筒段内填充有沿垂直方向设置的微丝束，所述第一筒体上设置有至少一个物料入口，以将反应物料送入所述直筒段中，所述第二筒体上设置有至少一个物料出口，其中，所述第二筒体内设置有冷却介质输送管，其中，所述微丝束中的微丝表面为亲水性表面，在进行所述接触的过程中，向所述冷却介质输送管中送入冷却介质，以与所述第二筒体中的物料进行换热，所述第二筒体中的物料对第一筒体进行冷却；所述换热的条件使得第一筒体内的反应温度处于-20℃至100℃的范围之内，所述直筒段内的压力为异构烷烃与烯烃的混合物在反应温度下的泡点压力。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述液体酸的体积与所述异构烷烃和烯烃的总体积比值为0.01-2：1。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，将所述液体酸通过第二物料入口送入，...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁清，侯栓弟，毛俊义，黄涛，唐晓津，秦娅，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司石油化工科学研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11