一种硫酸烷基化反应的方法技术

本发明专利技术提供了一种硫酸烷基化反应的方法。本发明专利技术方法以浓硫酸为催化剂，以混合碳四和异丁烷为原料，在一定温度和压力下通过特殊设计的双进料喷头对浓硫酸和异丁烷进行预混合，混合后的酸烃混合物再与混合碳四同时进入反应器内部进行烷基化反应。在反应器内部分段布置着具有混合效果的规整填料，酸烃混合物在填料层进行进一步的混合和反应。在进行烷基化反应的同时，通过控制反应器内混合烃类的部分汽化取走烷基化反应产生的热量，以保持反应在较低的温度下进行。本发明专利技术方法具有所需反应器的结构简单，反应效率高，反应热的移取方便快捷，反应温度低，反应器内温度分布均匀等优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术设及炼油化工领域，具体而言，设及。
技术介绍
烷基化工艺是炼油工业中一种重要的生产清洁汽油的加工技术，其产品烷基化油 是非常理想的汽油调和组分，具有无芳控、无締控、低硫、低蒸汽压、高辛烧值（RON94~ 96，M0N92~94)等突出优点。目前烷基化汽油在我国汽油池中所占比例与发达国家相比 有很大差距，烷基化技术和产业在我国还有很大的发展空间。目前炼油工业上的烷基化工 艺是在强酸催化剂（常用浓硫酸，氨氣酸）的催化作用下，异下烧和低碳締控（C3-C5)反应 生成C8异构烧控（TMP为主）的过程，运种烷基化产品是汽油沸程范围内的产物，是一种非 常优良的汽油调和组分。目前的主流工艺是液体酸烷基化技术，主要包括硫酸烷基化和氨 氣酸烷基化两种。由于氨氣酸具有很强的挥发性和毒性，我国目前运行和在建的全部为硫 酸烷基化装置。为了减少副反应，提高产品质量，硫酸烷基化工艺要求在低溫下操作，由于 低溫下硫酸的粘较大，与异下烧极难互溶，因而酸控的混合就成为了硫酸烷基化工艺研究 的重点方向。目前国内外在新型硫酸烷基化工艺的研究上基本都是W提高酸控的混合，强 化其传质效率为目的，主要手段都是改进酸控接触方式和如何移取反应热。 美国专利US3759318公开了一种采用机械揽拌方式进行酸控混合和反应的硫酸 烷基化方法，该反应器装有一个大功率的揽拌器和内循环夹套，用W完成酸、控乳化液的混 合和循环。通过叶轮高速揽拌对酸控进行混合和反应，反应流出物通过盘管部分汽化取走 反应热。该技术中，反应原料与硫酸在反应器入口即被充分混合，加速了烷基化反应，生成 烷基化油。反应产物经上升管进入酸沉降罐进行酸控分离，分离的酸作为循环酸返回反应 器，上层控相经过背压控制阀部分轻组分气化，物流降溫进入反应器内部的管束取走反应 热，控制反应在一个较低的溫度环境进行。该方法酸控混合时叶轮的高速揽拌需要消耗较 多能量，产物分离时需进行酸洗、碱洗和水洗，酸耗较高。 美国催化蒸馈技术公司的专利CN101104570A公开了一种采用分散混合器（丝网 填充材料）进行酸控混合及反应的技术，并通过反应产物汽化取走反应热，主要是在脉冲 流条件下硫酸和控类混合体进料到含有分散器的下流反应区内进行反应，该过程控为连续 相。装置分为包含分散器的下流反应区和包含分散器的汽化区。締控、締控前体或其混合物 和异下烧组成的控组分进料到反应区，控类混合物在液态硫酸催化剂的存在下接触、反应， 反应产物W近似脉冲流的条件下进料到汽化区中，由于分散器的压降导致反应产物的控组 分部分气化，消耗了反应热并且冷却了反应产物中未气化的部分。其分散混合器含有超过 50 %的粒间孔隙，采用的填料是有催化惰性的无规或散装蒸馈填料、具有催化活性的无规 或散装蒸馈填料、催化惰性的结构性填料、用W支持微粒催化剂的结构性催化蒸馈填料、具 有催化惰性或活性的除雾器及共织结构、具有催化惰性或活性的整料，整料是含有独立、垂 直多通道的结构，可有多种材料构成。 美国专利US5, 443, 799公开了一种喷射式反应器进行烷基化反应的技术，该反 应器分为预混合区和反应区。在预混合区，异下烧由喷射器喷出与硫酸混合形成乳化液。在 反应区，締控喷射与来自预混合区乳化液逆向接触反应。传统的反应进料顺序是异下烧与 締控合为一股物料与硫酸混合，该专利打破了运一传统，异下烧和硫酸先混合再与締控接 触反应。该反应器的反应区体积明显大于预混合区，异下烧和硫酸的预混合物自预混合区 进入反应区，体积骤然增大，绝热膨胀吸收烷基化反应放出的热量。该工艺的反应溫度控制 在8~20°C，反应溫度偏高。 美国专利US5, 785, 933公开了一种采用静态混合器进行硫酸烷基化反应的方 法，异下烧和硫酸在管线中合为一股物料，经过一级静态混合器后与締控合为一股物流，再 经过二级静态混合器后形成乳化液。乳化液W足够大的速度喷射进入反应器，喷出的乳化 液在固定隔板的作用下，进一步剪切、混合。反应产物反应放出的热量由乳化液表面蒸发的 异下烧带走。在反应器内沉降分层，下层的酸相排出作为循环酸返回进料，控相通过连通管 进入分离罐再次沉降分离，气相从反应器顶部排出。 美国专利US7, 652, 187公开了一种硫酸烷基化工艺，该专利是一种带有喷射器 的反应器，该专利W喷射器代替机械揽拌，硫酸与混合C4合为一股物料后经由一个或多个 喷射器直接喷射，使异下烧、下締W及硫酸雾化、混合、反应。部分控发生气化，烷基化反应 放出的反应热由气化的控组分带走。[000引有鉴于此，特提出本专利技术。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供，所述的硫酸烷基化反应的方 法具有反应效率高，反应热的移取方便快捷，反应溫度低，反应器内溫度分布均匀等优点。 为了实现本专利技术的上述目的，特采用W下技术方案： ，包括如下步骤： (1)异下烧和浓硫酸催化剂两股物料W对向上下分别进料的方式进入双进料喷嘴 内部进行旋流混合，混合后的酸控混合物自喷嘴向下喷出； (2)混合碳四经过喷头喷出后与步骤（1)所得混合物料下行在反应区上部接触， 并同时下行进入反应区域内，在反应区内异下烧、下締在硫酸的催化作用下充分接触进行 烷基化反应；优选的，所述反应区为静态混合结构的填料空隙。 在反应过程中，由于压降的存在，轻控部分汽化吸热，中和反应产生的热量，控制 反应溫度在较低的范围； 本专利技术采用喷头进行酸控预混合，然后再经过静态混合结构的规整填料内进行反 应，取代常规的叶轮揽拌混合方式，具有所需反应器的结构简单，反应效率高，反应热的移 取方便快捷，反应溫度低，反应器内溫度分布均匀等优点。 所述方法还包括：从反应区出来的流出物和硫酸催化剂一起进入酸控分离器，分 离出的硫酸打回反应器循环使用，烷基化油去产品分离系统，异下烧循环进入反应器，轻控 去气压机系统进行分离，异下烧冷却后返回反应器做循环冷剂，丙烷排出系统。 步骤（1)中异下烧为自循环致冷工段而来的循环冷剂和脱异下烧塔来的循环异 下烧混合物，其中异下烧含量不小于85%，催化剂为浓度不小于90%的循环硫酸或新酸。 硫酸和异下烧W-定的比例和溫度在位于反应器上部预混合器内的喷嘴进行酸 控预混合，再通过喷嘴后形成雾状向下喷射，达到硫酸和异下烧充分混合的目的。采用异下 烧和硫酸先进行预混合可避免締控与硫酸接触引起聚合反应，减少副反应的发生。 混合碳四与异下烧和硫酸在从喷嘴喷出后进行接触，并同时进入反应区内部的规 整填料间隙，一起下行通过规整填料进一步混合并发生烷基化反应。 酸控混合物在混合反应的过程中会释放反应热，此热量会导致部分轻控汽化，同 时通过填料层时产生的压降也会引起部分轻控汽化，导致反应器的压力有上升趋势，通过 引走部分汽化产物，控制反应器的压力，可控制轻控的汽化量，进而控制反应区的溫度。 所述混合碳四包括裂解碳四、酸后碳四、FCC碳四、甲醇制締控碳四和下烧脱氨碳 四中的一种或多种，优选为酸后碳四或FCC碳四中的一种或两种。 所述混合碳四的成分包括丙烷、异下烧、正下烧、下締-1、反-2-下締、顺-2-下締 和下二締中的一种或多种。 不同混合碳四其主要成分相似，但其各组分的含量不尽相同。混合碳四中的 1，3-下二締会导致酸耗增加，要尽量除去。 所述循环异下本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种硫酸烷基化反应的方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)异丁烷和浓硫酸催化剂两股物料以对向上下分别进料的方式进入双进料喷嘴内部进行旋流混合，混合后的酸烃混合物自喷嘴向下喷出；(2)混合碳四经过喷头喷出后与步骤(1)所得混合物料下行在反应区上部接触，并同时下行进入反应区域内，在反应区内异丁烷、丁烯在硫酸的催化作用下充分接触进行烷基化反应；优选的，所述反应区为静态混合结构的填料空隙。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：岳建伟，王宝石，郭巧玲，胡汉国，刘金龙，
申请(专利权)人：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