床层由不锈钢丝网填料构成，不锈钢丝网填 料的床层空隙率为〇. 95,比表面积为4000m2/m3,金属丝直径为1mm，旋转床层体积占旋转床 反应器总容积的45%。静止床层采用与旋转床层相同的丝网填料，静止床层的厚度为旋转床 层厚度的50%。以质量浓度为95%的浓硫酸为催化剂，以异丁烷和丁烯为原料进行烷基化反 应。
[0037] 异丁烷与丁烯的摩尔比为1 :1?300 :1，优选为3 :1?50 :1。酸烃体积比为 0? 1:广5:1，优选为0? 5:f1. 5:1。反应温度为-20?15°C，优选为-10?10°C，最优选 为-5?5°C。反应压力为0.2?1.5MPa，优选为0.3?0.8MPa。旋转床的转速一般为50? 5000转/分（rpm)，优选为150?2000rpm。反应物料在反应器内停留时间一般为2?600 秒，优选为10?100秒。
[0038] 本发明烷基化反应中，循环冷却气采用氮气，循环气冷却罐使用冷媒为乙醇。
[0039] 具体操作条件见表1，反应结果见表2。
[0040] 比较例 采用常规的内部设置制冷管束的卧式机械搅拌反应器(结构参见刘志刚等《天然气与 石油》2002年02期第"异丁烷与丁烯烷基化的工艺装置综述"一文图2所示)，反应条件 参见表1 (本领域最优化的工业操作条件)，反应结果参见表2。
[0041] 表1实施例和比较例烷基化反应主要条件
【主权项】
1. 一种烷基化反应器，其特征在于：所述反应器包括反应器筒体，封头，旋转床，进料 管，进料分布管，出料口，循环冷却气入口，循环冷却气出口，循环气冷却罐；反应器筒体和 封头构成封闭反应器壳体，旋转床垂直设置在壳体内中部，旋转床通过旋转轴与驱动装置 连接，旋转床中心为空筒结构，进料分布管设置在旋转床中心的空筒结构内，进料分布管与 进料管连通，出料口设置在反应器壳体下部；旋转床径向外侧设置静止床层，静止床层与旋 转床之间具有适宜间隙；旋转床上部与反应器壳体之间设置密封构件，旋转床上部与密封 构件之间为可转动连接，循环冷却气入口和循环冷却气出口分别设置在密封构件上侧和下 侧的反应器壳体上，循环气冷却罐设置在循环冷却气入口和循环冷却气出口之间；所述循 环气冷却罐包括壳体和冷却气相盘管，冷却气相盘管设置在壳体内中部。
2. 根据权利要求1所述的反应器，其特征在于：烷基化反应器中，进料管一端与进料分 布管连通，进料管另一端与喷射式混合器的出口连通。
3. 根据权利要求2所述的反应器，其特征在于：喷射式混合器包括对撞室和进料喷射 口，对撞室内设置位置相对的两个进料喷射口，两个进料喷射口之间形成喷射混合区，实现 物料的预混合。
4. 根据权利要求1所述的反应器，其特征在于：烷基化反应器中，反应器筒体为圆柱形 筒体，封头包括上封头和下封头，圆柱形反应器垂直设置。
5. 根据权利要求1所述的反应器，其特征在于：烷基化反应器中，旋转床采用耐腐蚀框 架和床层构成，床层采用耐腐蚀金属丝网或填料构成；旋转床外形为圆柱筒形，旋转床与反 应器壳体之间设置适宜空隙，形成环状空间；旋转床中心为圆柱形空筒，进料分布管设置在 该圆柱形空筒中，进料分布管与旋转床之间具有适宜空隙，形成环状空间；进料分布管上设 置适宜的物料分布孔，物料分布管的长度与旋转床的轴向长度对应；旋转轴与旋转床一端 固定板固定连接，旋转轴垂直设置；旋转轴通过封头与反应器外上部或下部设置的驱动装 置连接。
6. 根据权利要求1所述的反应器，其特征在于：循环冷却气入口和循环冷却气出口设 置位置为以下两种之一 ：（1)以旋转床上部与反应器壳体之间设置的密封构件为界，循环 冷却气入口设置在密封构件上部的壳体上，循环冷却气出口设置在密封构件下部的壳体 上；（2)以旋转床上部与反应器壳体之间设置的密封构件为界，循环冷却气入口设置在密 封构件下部的壳体上，循环冷却气出口设置在密封构件上部的壳体上。
7. 根据权利要求1所述的反应器，其特征在于：设置循环冷却气输送动力装置。
8. 根据权利要求1所述的反应器，其特征在于：静止床层至少设置半周以上，优选设置 一周，静止床层与旋转床同轴线设置。
9. 根据权利要求1或8所述的反应器，其特征在于：静止床层由耐腐蚀筛网、耐腐蚀丝 网或耐腐蚀填料制成。
10. 根据权利要求1或8所述的反应器，其特征在于：静止床层的高度与旋转床同高。
11. 根据权利要求1或8所述的反应器，其特征在于：静止床层与旋转床之间的间隙距 离为 IOmm ?700mm,优选 50mm ?200mm。
12. 根据权利要求1或8所述的反应器，其特征在于：静止床层的厚度为旋转床厚度的 0. 2倍?1. 5倍，优选0. 5倍?0. 8倍。
13. 根据权利要求1所述的反应器，其特征在于：所述循环气冷却罐上设置有气体入 口、气体出口、冷媒入口和冷媒出口。
14. 根据权利要求13所述的反应器，其特征在于：冷媒入口设置在循环气冷却罐顶部， 冷媒出口设置在循环气冷却罐底部。
15. 根据权利要求13所述的反应器，其特征在于：气体入口和气体出口分别设置在循 环气冷却罐壳体上，其中气体入口与循环冷却气出口连接，气体出口与循环冷却气入口连 接。
16. -种烷基化方法，以异丁烷和C3?C5烯烃为原料，以硫酸为催化剂，进行烷基化反 应得到烷基化油，其特征在于：使用权利要求1至15任一权利要求所述的烷基化反应器。
17. 根据权利要求16所述的方法，其特征在于：烷基化反应中，将异丁烷和C3?C5烯 烃混合为混合烃原料，异丁烷与C3?C5烯烃的摩尔比为摩尔比为I : 1?300 :1，优选为3 : 1 ?50 :1。
18. 根据权利要求16所述的方法，其特征在于：烷基化反应中，催化剂硫酸为浓 硫酸，浓硫酸与异丁烷和C3?C5烯烃的混合烃的酸烃体积比为0. 1:1~5:1，优选为 0. 5:1?1. 5:1 ;浓硫酸的质量浓度为90%?97%，优选为93%?96%。
19. 根据权利要求16或18所述的方法，其特征在于：烷基化反应中，反应温度为-20? 15°C，优选为-10?KTC，最优选为-5?5°C;反应压力以维持在反应温度下混合烃为液相 的压力，优选为〇· 2?I. 5MPa，最优选为0· 3?0· 8MPa。
20. 根据权利要求16所述的方法，其特征在于：烷基化反应器旋转床的转速为50? 5000转/分，优选为150?2000转/分。
21. 根据权利要求16所述的方法，其特征在于：反应物料在反应器内停留时间为2? 600秒，优选为10?100秒。
22. 根据权利要求16所述的方法，其特征在于：烷基化反应中，采用循环冷却气控制反 应温度，循环冷却气采用不与反应系统中物料反应的任意气体。
23. 根据权利要求22所述的方法，其特征在于：循环冷却气为氮气、氢气、惰性气体、一 氧化碳、二氧化碳、甲烷或乙烷。
【专利摘要】本发明公开了一种烷基化反应器和烷基化反应方法，反应器包括反应器筒体，封头，旋转床，进料管，进料分布管，出料口，循环冷却气入口，循环气冷却罐，循环冷却气出口；反应器筒体和封头构成封闭反应器壳体，旋转床垂直位于壳体内中部；旋转床径向外侧设置静止床层，静止床层与旋转床间有适宜间隙；旋转床上部与反应器壳体之间设置密封构件，旋转床上部与密封构件为可转动连接，循环冷却气入口和循环冷却气出口分别设置在密封构件上侧和下侧壳体上，循环气冷却罐位于循环冷却气入口和循环冷却气出口之间。本发明烷基化方法以浓硫酸为催化剂，以异丁烷和烯烃为原料进行烷基化反应。本发明烷基化反应可在低温下进行，酸耗低，设备规模小。
【IPC分类】B01J19-26, C10G50-00
【公开号】CN104549108
【申请号】CN201310503471
【发明人】李欣, 彭德强, 陈建兵, 孟凡飞, 王璐瑶, 陈新, 齐慧敏, 王岩
【申请人】中国石油化工股份有限公司, 中国石油化工股份有限公司抚顺石油化工研究院
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2013年10月24日