一種立式烷基化反應器制造技術

本發明專利技術的目的是提供一種立式烷基化反應器，包括殼體、導流筒、內套筒、規整填料、硫酸分布器、液烴分布器、氣相C4分布器和冷卻盤管；殼體下封頭的底部設置酸出口，殼體上封頭的上部設置氣體出口；在殼體的下部設置有氣相C4分布器，與氣相C4進口位相連；氣相C4分布器上面依次設置有至少級的導流筒和內套筒，內套筒內部僅設置規整填料，在最下面的內套筒內部設置有液烴分布器和規整填料，液烴分布器與液烴進口相連；殼體上部設有硫酸分布器，與酸進口連接；殼體頂部設置液相出口；冷卻盤管并聯或串聯布置在導流筒和內套筒之間。該反應器使反應烴和催化劑硫酸充分接觸，混合均勻，提供較大的液液接觸面積，達到高的轉化率。

Vertical alkylation reactor

The purpose of this invention is to provide a vertical alkylation reactor, which comprises a shell, a guide cylinder, an inner sleeve, structured packing, sulfuric acid distributor, liquid hydrocarbon distributor, gas distributor and C4 cooling coil; the bottom head shell arranged under the acid export, shell head upper part is provided with a gas outlet on the lower part of the casing; C4 is provided with a gas distributor, a gas phase and C4 is imported; gas phase C4 distributor above are set at least the guide tube and the inner sleeve, the inner sleeve is only provided with internal structured packing, at the bottom of the inner sleeve is arranged inside the liquid distributor and structured packing, liquid distributor and liquid hydrocarbon hydrocarbon the upper part of the shell is provided with inlet connected; sulfuric acid distributor is connected with the acid inlet; liquid outlet is arranged on the top of the shell; the cooling coil is arranged in parallel or in series between the guide cylinder and the inner sleeve. The reactor makes the reaction hydrocarbon and catalyst sulfuric acid fully contacted and mixed evenly to provide larger liquid liquid contact area and achieve high conversion rate.

【技術實現步驟摘要】
一種立式烷基化反應器
本專利技術屬于石油化工領域，具體地涉及一種烷基化反應器，特別涉及用硫酸做催化劑的C4烷烴烷基化反應器。
技術介紹
烷基化反應是石油煉制工業的重要過程之一，目前，國際上成熟的烷基化技術有：硫酸法和氫氟酸法兩種，即在硫酸和氫氟酸催化劑的作用下，異丁烷與丁烯反應得到烷基化油。由于硫酸的腐蝕性及對環境的影響要比氫氟酸小，因此硫酸法更有優勢。目前硫酸烷基化技術基本上為國外壟斷，使用最廣泛的美國DUPONT公司硫酸烷基化技術，該技術使用STRATCD反應器為臥式偏心接觸反應器，其內部設有攪拌葉輪、循環套筒和U形冷卻管，循環套筒和冷卻管束平行于反應器壁。酸和烴在接觸反應器內循環，靠葉輪強烈的剪切產生高度的湍流混合，通過與冷卻管束的熱交換移走反應熱。該反應器的反應溫度一般為6～10℃。CDTECH公司開發的CDAlky硫酸烷基化工藝使用的是裝填專用填料的單臺立式塔設備，填料可確保酸和烴之間實現良好的接觸，不需要高能耗攪拌器。同時該反應器采用泡點進料，通過反應器內異丁烷的氣化移走反應熱。這兩種反應器都為目前成熟的專利設備，在國內外有廣泛的應用。美國專利US5443799公開了一種烷基化反應器，該反應器分為預混合區和反應區。在預混合區，異丁烷由噴嘴噴出與硫酸混合形成乳化液。在反應區，噴射的烯烴與來自預混合區的混合物流進入反應區后，由于反應區的體積驟然增大，混合物中的烴組份氣化，絕熱膨脹吸收烷基化反應放出的熱量。該工藝的反應溫度在8～20℃之間，溫度偏高。美國專利US5785933公開了一種硫酸作為催化劑的烷基化反應器系統，反應器內部通過設置擋板和切向高置的多個注射管道入口，使烴類和酸催化劑在反應器內形成混合攪拌，從而取消機械運動部件。該技術利用靜態混合器的原理設計了硫酸催化烷基化反應器，但是混合效果需要進一步提高。中國專利CN101104570A公開了一種烷基化反應器，反應器內部是一個由分散混合器組成的靜態混合體系。分散混合器包含金屬絲網和含有空隙空間大于50％體積的規整填料。反應物依靠填料的自身壓降使烴類氣化維持反應溫度。該專利與US5785933類似，都是采用靜態混合器的原理使得硫酸和烴類混合。專利CN105400544A公開了一種多級循環流反應器，該反應器包括殼體、導流筒、內套筒、油酸分離段、內套筒規整填料和液烴分布器，由于引入了氣相C4，反應器的結構使得內套筒內的氣相C4烴含量遠遠大于內套筒和殼體間的氣相含量，在內套筒內外形成壓力差，使得濃硫酸和液相反應物料隨著氣相C4在內套筒內向上運動，在內套筒與殼體之間向下流通，形成內部循環流。該反應器采用C4蒸發的形式移除反應熱，反應溫度為5～13℃，反應壓力為1.1～2.0bar。雖然DUPONT硫酸烷基化技術和CDAlky硫酸烷基化工藝都是目前生產烷基化油的工藝技術，但STRATCD反應器和裝填專用填料的單臺立式塔設備分別屬于DUPONT公司和CDTECH公司的專利設備，國內企業使用這些反應器需要支付一定的專利費用。另外DUPONT硫酸烷基化技術采用STRATCD反應器需要使用高耗能的電機來攪拌，從而達到酸烴充分混合的目的，因此該設備的能耗很高；CDAlky硫酸烷基化工藝使用的裝填專用填料的單臺立式塔設備采用專用的填料，造價非常高。一種多級循環流反應器與上述兩種反應器相比具有低能耗，低造價的優點，同時和CDAlky硫酸烷基化工藝一樣，由于采用C4蒸發的形式移除反應熱，為了降低副反應必須在較低的壓力下進行，導致反應器單位截面積的處理量較低，壓縮機壓縮烴類氣體的能耗較高。
技術實現思路
本專利技術的目的是提供一種立式烷基化反應器，該反應器可以使反應烴和催化劑硫酸充分接觸，混合均勻，提供較大的液液接觸面積，達到高的轉化率。該反應器具有能耗低，反應器單位截面積處理量大，酸耗低，液-液接觸面積大，轉化率高等特點。本專利技術在CN105400544A公開的多級循環流反應器的基礎上提供一種立式烷基化反應器，其主要結構為殼體、導流筒、內套筒、內套筒規整填料、硫酸分布器、液烴分布器、氣相C4分布器和冷卻盤管。本專利技術的技術方案如下：一種立式烷基化反應器，包括殼體2、導流筒3、內套筒4,、規整填料5、硫酸分布器6、液烴分布器7、氣相C4分布器8和冷卻盤管9；殼體下封頭18的底部設置酸出口10，殼體上封頭19的上部設置氣體出口17；在殼體2的下部設置有氣相C4分布器8，與氣相C4進口11位相連；氣相C4分布器8上面依次設置有至少2級的導流筒3和內套筒4，內套筒4內部僅設置規整填料5，在最下面的內套筒4內部設置有液烴分布器7和規整填料5，液烴分布器7與液烴進口12相連；殼體2上部設有硫酸分布器6，與酸進口13連接；殼體頂部設置液相出口16；，冷卻盤管9并聯或串聯布置在導流筒3和內套筒4之間。所述的冷卻盤管并聯設置，冷卻盤管9并排布置在導流筒3和內套筒4之間；每層的冷卻盤管9單獨設置冷卻劑進口和出口。所述的冷卻盤管串聯設置，冷卻盤管的一端連接在殼體底部的冷卻劑進口14上，從底部的導流筒3開始螺旋上升，穿過內套筒4內部的規整填料5，規整填料5需要為盤管開孔，進入上部的導流筒3并螺旋上升，直到最上面的導流筒3上為止，連接到殼體2上的冷卻劑出口。所述的導流筒3為圓臺式結構，圓臺母線與底面的夾角α為45°～60°，上下底面的直徑比d/D為0.3～0.6，根據反應器的尺寸確定下底面與殼體的間隙σ和高度H的大小推薦的σ為5～30mm，H為50～300mm。所述的內套筒4截面積與殼體截面積的比值為0.25～0.75，高徑比為5～20，數量在2～10個之間，導流筒3和內套筒4間隔布置，導流筒3的個數為內套筒4個數加1。所述的內套筒4內部放置多段規整填料5，規整填料5的高度是內套筒4高度的0.05～0.2倍，相鄰兩塊規整填料交錯90°放置。所述的液烴分布器7采用蓮蓬式液體分布器，蓮蓬頭向上開有的小孔，開孔率在20％～60％。所述的氣相C4分布器8采用金屬燒結制成的多孔性爆氣頭，孔徑在1μm～100μm之間。所述的硫酸分布器6采用排管式液體分布器，排管向下開有的小孔，每平方米反應器殼體截面設有100～600個孔。所述的冷卻盤管9的管徑在DN15～DN20，冷卻盤管9可以并聯或串聯布置在導流筒3和內套筒4之間。當冷卻盤管為串聯設置時，規整填料5需要為盤管開孔，見附圖4。本專利技術提出的反應器適用于烷基化反應，特別適用于硫酸為催化劑的C4烷基化制烷基化油的反應。該反應器具有能耗低，反應器單位截面積處理量大，酸耗低，液-液接觸面積大，轉化率高等特點。附圖說明圖1是本專利技術立式烷基化反應器結構圖A圖2是本專利技術立式烷基化反應器結構圖B。圖3是導流筒立面剖視圖。圖4是規整填料開孔俯視圖。圖5是本專利技術立式烷基化反應器在烷基化工藝中的工藝流程圖其中：1-立式烷基化反應器；2-殼體；3-導流筒；4-內套筒；5-規整填料；6-硫酸分布器；7-液烴分布器；8-氣相C4分布器；9-冷卻盤管；10-酸出口；11-氣相C4進口；12-液烴進口；13-酸進口；14-冷卻劑進口；15-冷卻劑出口；16-液相出口；17-氣相出口18-殼體下封頭；19-殼體上封頭；20-壓縮機；21-閃蒸罐；22-酸沉降罐；23-酸循環泵。具體實施方式下本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種立式烷基化反應器，包括殼體2、導流筒3、內套筒4,、規整填料5、硫酸分布器6、液烴分布器7、氣相C4分布器8和冷卻盤管9；其特征是殼體下封頭18的底部設置酸出口10，殼體上封頭19的上部設置氣體出口17；在殼體2的下部設置有氣相C4分布器8，與氣相C4進口11位相連；氣相C4分布器8上面依次設置有至少2級的導流筒3和內套筒4，內套筒4內部僅設置規整填料5，在最下面的內套筒4內部設置有液烴分布器7和規整填料5，液烴分布器7與液烴進口12相連；殼體2上部設有硫酸分布器6，與酸進口13連接；殼體頂部設置液相出口16；，冷卻盤管9并聯或串聯布置在導流筒3和內套筒4之間。

【技術特征摘要】
1.一種立式烷基化反應器，包括殼體2、導流筒3、內套筒4,、規整填料5、硫酸分布器6、液烴分布器7、氣相C4分布器8和冷卻盤管9；其特征是殼體下封頭18的底部設置酸出口10，殼體上封頭19的上部設置氣體出口17；在殼體2的下部設置有氣相C4分布器8，與氣相C4進口11位相連；氣相C4分布器8上面依次設置有至少2級的導流筒3和內套筒4，內套筒4內部僅設置規整填料5，在最下面的內套筒4內部設置有液烴分布器7和規整填料5，液烴分布器7與液烴進口12相連；殼體2上部設有硫酸分布器6，與酸進口13連接；殼體頂部設置液相出口16；，冷卻盤管9并聯或串聯布置在導流筒3和內套筒4之間。2.如權利要求1所述的反應器，其特征是所述的冷卻盤管并聯設置，冷卻盤管9并排布置在導流筒3和內套筒4之間；每層的冷卻盤管9單獨設置冷卻劑進口和出口。3.如權利要求1所述的反應器，其特征是冷卻盤管串聯設置，冷卻盤管的一端連接在殼體底部的冷卻劑進口14上，從底部的導流筒3開始螺旋上升，穿過內套筒4內部的規整填料5，規整填料5需要為盤管開孔，進入上部的導流筒3并螺旋上升，直到最上面的導流筒3上為止，連接到殼體2上的冷卻劑出口。4.如權利要求1所述的反應器，其特征...

【專利技術屬性】
技術研發人員：劉春江，謝省賓，劉輝，成潔，董倩，
申請(專利權)人：天津大學，
類型：發明
國別省市：天津,12