一种流化床反应与再生装置及固体酸烷基化方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种液固流化床反应装置及方法，更具体地说，涉及一种用于固体酸 烷基化反应过程的液固流化床反应与再生装置以及一种固体酸烷基化反应方法。
【背景技术】
[0002] 目前，炼油工业的最主要任务之一是提供运输燃料，汽油作为一种重要的运输燃 料，被广泛的应用于交通运输等行业中。随着汽油消耗量的增加和环保标准的日益严格，围 绕着如何解决汽油清洁化生产的问题成为研究和讨论的热点。
[0003] 在强酸的作用下，以异构烷烃（主要是异丁烷）和烯烃（c3~c5烯烃）为原料生 成烷基化油的技术为汽油的清洁化生产提供了可能。烷基化油具有较高的辛烷值和较低的 蒸汽压，主要由饱和烃组成，且不含硫、氮、烯烃和芳烃等物质，因而被称为清洁化汽油，是 航空汽油和车用汽油理想的调和组分。烷基化技术按催化剂形式可以分为液体酸烷基化和 固体酸烷基化。目前，世界范围内约90%的烷基化产能是由液体酸烷基化技术（硫酸法和 氢氟酸法）提供的，虽然液体酸烷基化技术比较成熟，且具有较好的反应选择性，但是也存 在很多问题，比如液体酸烷基化过程都存在设备腐蚀严重的问题。除此之外，对于硫酸法而 言，其过程耗酸量巨大，大量的废酸在运输和处理上都存在一定的安全隐患，对于氢氟酸法 而言，由于氢氟酸具有较强的腐蚀性和毒性，而且容易挥发，会对人体造成很大的伤害。因 此，与之对比，采用固体酸作为催化剂，不仅不会对环境造成污染，而且不存在设备腐蚀的 问题，可以视为一种绿色的烷基化工艺技术，具有很好的发展前景。但是在固体酸烷基化过 程中，由于固体酸催化剂容易失活，为了保持一定的反应活性，需要进行频繁的再生操作， 因此，开发一种能够实现反应和再生过程连续化的反应器技术，对推动固体酸烷基化技术 发展来说是十分重要的。
[0004] US5489732公开了两种用于固体酸烷基化过程的提升管式流化床反应器。两种反 应器都由提升管反应器、沉降区、低温再生区和高温再生罐组成。异丁烷和烯烃混合进入提 升管反应器，与催化剂接触反应后，以平推流的流动方式通过提升管反应器后，进入沉降区 发生液固分离，液体作为产品抽出，催化剂继续流动进入低温再生区，低温再生后的催化剂 重新流入提升管底部与反应物料接触反应，沉降区中的一部分催化剂定期的进入高温再生 罐，进行深度再生。该专利中提到反应温度在20~50°C，反应器压力在20~30bar，烯烃 的质量空速为〇. 1~5h \采用氢气饱和的异丁烷对催化剂进行低温再生，采用氢气和异 丁烷在100~250°C条件下对催化剂进行高温再生。催化剂为微球型，平均粒径在0. 8_以 下。
[0005] US7875754公开了一种固定床固体酸烷基化工艺。该工艺中采用两个固定床反 应器交替操作，进而实现反应和再生过程的连续化操作。专利中提到的反应温度在50~ 80°C，压力在18~24bar，烯烃的质量空速为0. 1~0. 3h \烷烯比为16:1~32:1，专利中提 到烯烃的转化率达98%左右。反应器和再生器之间的操作周期相同，大致范围在45min~ 2h，采用氢气对催化剂进行再生，为了防止在反应器和再生器切换期间，烯烃和氢气接触反 应，需要在切换期间停止烯烃和氢气的进料，而反应器和再生器之间需要进行物流置换，置 换时间大致在4~7min。
[0006] US5157196中公开了一种流化床固体酸烷基化技术，该工艺技术主要包括反应器、 分离器和洗涤再生器。由异丁烷和催化剂组成的浆液在反应器入口处与烯烃迅速接触反 应，并以平推流式的流动方式通过反应器，在反应器内的停留时间大致在1~30s。从反应 器流出的浆液在分离器内进行液固分离，分离器可以是旋流器等装置。分离出的液体送入 分馏塔，而固体催化剂则进入流化床洗涤再生器，采用异丁烷作为洗涤剂，对催化剂进行逆 流式洗涤，催化剂在洗涤塔内的停留时间大致在30s~5min，经洗涤再生后的催化剂可重 新送入反应器参与反应。
[0007] CN1879956A公开了一种流化床固体酸烷基化技术，该工艺技术主要包括提升管反 应器、流化床反应器、环流再生器和移动床再生器。其中提升管反应器中液速范围在〇. 1~ 3m/s，流化床反应器中液速范围在0. 26~7. 68cm/s。再生过程可根据再生时间来确定再生 反应器的形式，如果再生的时间为几秒到几十秒，可单独采用环流再生器。如果再生时间为 几十秒到几十分钟，可单独采用移动床再生器，并且再生液的液速为0. 2~3cm/s。
[0008] CN1113906A公开了一种流化床固体酸芳烃烷基化工艺技术，该工艺过程主要包 括液固上行反应器、待生催化剂沉降返洗塔、液固并流向上再生器、再生后催化剂沉降返洗 塔。其中要求所用的催化剂粒径在〇. 05~0. 8mm，反应器和再生器中能够携带催化剂向上 流动的液体液速是颗粒终端沉降速度的1~15倍，在沉降返洗塔内，采用自下向上流动的 洗涤液对催化剂进行洗涤再生，洗涤液的流速为颗粒终端沉降速度的〇. 5~5倍。
【发明内容】
[0009] 本发明要解决的技术问题是提供一种用于固体酸烷基化过程中的液固流化床反 应与再生设备及实现反应与再生连续化的方法。
[0010] 本发明提供的流化床反应与再生装置，包括依次相通的上流式流化床反应器、液 固分离器和液相再生器，液相再生器底部与上流式流化床反应器的底部相通，所述的液相 再生器内部设置隔离筒或隔离挡板，在液相再生器内分隔为并流再生区和逆流再生区，所 述的液固分离器底部的引流管道伸入所述的并流再生区底部。
[0011] -种固体酸烷基化反应方法，其特征在于，液态原料进入上流式流化床反应器， 与固体酸催化剂接触反应，并携带固体酸催化剂上升进入液固分离器中，液体产品从液固 分离器顶部排出，富集催化剂颗粒的浓浆物料经液固分离器底部的引流管道进入液相再生 器；在液相再生器中，浓浆物料首先在并流再生区内与第一路再生介质接触，催化剂初步再 生后的浓浆物料越过并流再生区与逆流再生区之间的围堰进入逆流再生区与来自逆流再 生区底部的第二路再生介质逆流接触再生，并继续向下流动至不含氢的隔离段，最终返回 上流式流化床反应器底部继续参与反应；来自液固分离器的部分浓浆物料经失活催化剂出 口流至待生催化剂接收器，经沉降、脱除液相后流入深度再生器；在深度再生器中，利用高 温再生介质对失活催化剂进行深度再生；再生后的催化剂流入再生催化剂接收器，并在再 生催化剂接收器中配浆后返回上流式流化床反应器参与反应。
[0012] 本发明提供的流化床反应与再生装置和固体酸烷基化反应方法的有益效果为：
[0013] 通过本发明提供的流化床反应与再生装置，实现了烷基化反应与失活催化剂再生 的连续平稳运行，有效的维持了催化剂的平衡活性，提高了目标产物的选择性，降低了催化 剂高温深度再生的频率，大大提高了装置操作运行的经济性。
【附图说明】
[0014] 图1为流化床反应与再生装置一种实施方式的流程示意图；
[0015] 图2为流化床反应与再生装置第二种实施方式的流程示意图；
[0016] 图3为流化床反应与再生装置第三种实施方式的流程示意图；
[0017] 图4为流化床反应与再生装置中液相再生器的一种结构形式的结构示意图。
[0018] 其中：1-上流式流化床反应器；2-液固分离器；3-液相再生器；4-隔离筒或隔离 板；5-引流管道；6-第一路再生介质分布器；7-第二路再生介质分布器；8-隔离介质分布 器；9-颗粒流量调节器；10-上流式流化床反应器底部原料入口； 11-上流式流化床反应器 中部原料入口；12-液相产品出口；14-隔离介质入口；15-第二路再生介质入口；16-第一 路再生介质入口； 17-再生介质出口； 18,19, 28-阀或接口；20-深度再生器；21-再生催化 剂接收器；22-换热器；23-新鲜催化剂添加口；13、24、25、26-管线，27-待生催化剂接收 器。
【具体实施方式】
[0019] 以下说明本发明的【具体实施方式】：
[0020] 本发明提供的流化床反应与再生装置，包括依次相通的上流式流化床反应器、液 固分离器和液相再生器，液相再生器底部与上流式流化床反应器的底部相通，所述的液相 再生器内部设置隔离筒或隔离挡板，在液相再生器内分隔为并流再生区和逆流再生区，所 述的液固分离器底部的引流管道伸入所述的并流再生区底部。
[0021] 本发明提供的流化床反应与再生装置中，所述的液固分离器底部还设置失活催化 剂出口，失活催化剂出口经流量调节阀、待生催化剂接收器与催化剂深度再生器连通，催化 剂深度再生器经流量调节阀、再生催化剂接收器、换热器与上流式流化床反应器底部连通。
[0022] 本发明提供的流化床反应与再生装置中，所述的上流式流化床反应器上设置反应 原料入口，其中，所述的反应原料入口可以设置在上流式流化床反应器底部，或者在上流式 流化床反应器中部设置一段或多段的进料入口。进入上流式流化床反应器的反应物与来自 颗粒流量调节器9的催化剂颗粒相接触，发生反应的同时，携带催化剂颗粒向上流动，在完 成反应后离开上流式流化床反应器，进入液固分离器2。
[0023] 本发明提供的流化床反应与再生装置中，所述的液固分离器2为沉降分离器或旋 液分离器，在所述的液固分离器内，固体酸催化剂颗粒与液体产品分离，固体酸催化剂颗粒 在液固分离器底部被提浓并依靠重力通过引流管道5送入液相再生器3内进行再生。所述 的液固分离器顶部设置产品出口，液相分离器顶部分离出的液相产品通