一种流化床固体酸烷基化反应与再生装置及应用方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种固体酸烷基化的反应装置及应用方法，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设备以及实现反应与再生连续化的方 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。据资料显示，到2030年，全球的汽油需求量将增长 22%。因此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 产的问题逐渐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。这种烷基化油具有较高的辛烷值和较 低的Reid蒸汽压，其主要由饱和烃组成，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中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中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中提出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 0. 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中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。专利中要求所用的催化剂粒径在〇. 05~0. 8_，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之一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。
[0010] 本发明要解决的技术问题之二是提供一种固体酸烷基化反应与再生方法
[0011] 一种流化床固体酸烷基化反应与再生装置，包括依次连通的上流式流化床反应 器、液固分离器和颗粒料引流管，颗粒料引流管底部连通上流式流化床反应器底部；所述液 固分离器底部设置待生催化剂出口，所述的待生催化剂出口经流量调节阀与深度再生器连 通，所述深度再生器底部经流量调节阀与上流式流化床反应器底部连通。
[0012] 优选地，所述的液固分离器底部还经待生催化剂接收器与深度再生器连通，深度 再生器经再生催化剂接收器与上流式流化床反应器底部连通。
[0013] -种固体酸烷基化反应与再生方法，含有烯烃和烷烃的液相原料进入上流式流化 床反应器，与固体酸催化剂颗粒接触反应，并携带催化剂颗粒上升直到液固分离器；在液固 分离器中，液相产品从液相产品出口排出，液固分离器底部富集催化剂颗粒的浓浆料一部 分经颗粒料引流管返回上流式流化床反应器继续参与反应，另一部分送至深度再生器中， 利用再生介质对催化剂进行高温深度再生；再生后的催化剂颗粒经过配浆形成催化剂浆料 流入上流式流化床反应器参与反应。
[0014] 本发明提供的固体酸烷基化反应与再生装置及应用方法的有益效果为：
[0015] 本发明提供的固体酸烷基化反应与再生装置及应用方法，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，大大提高了装置操作运行的经济性。
【附图说明】
[0016] 图1 一种流化床固体酸烷基化反应与再生装置的流程示意图；
[0017] 图2为一种流化床固体酸烷基化反应与再生装置的另一种实施方式的流程示意 图。
[0018] 其中：1-上流式流化床反应器；2-液固分离器；3-深度再生器；4-换热器；5-颗 粒料引流管；6-上流式流化床反应器底部原料入口；7-液相产品出口；8-再生介质入口； 9_再生介质出口；10-新鲜催化剂添加口；13-颗粒流量调节器；14-待生催化剂接收器； 15-再生催化剂接收器；16-上流式流化床反应器中部原料入口；11、12、19、20-流量阀； 17、18、21_进料或出料管线。
【具体实施方式】
[0019] 以下详细说明本发明提供的流化床固体酸烷基化反应与再生装置及其应用方法 的【具体实施方式】。
[0020] 一种流化床固体酸烷基化反应与再生装置，包括依次连通的上流式流化床反应 器、液固分离器和颗粒料引流管，颗粒料引流管底部连通上流式流化床反应器底部；所述液 固分离器底部设置待生催化剂出口，所述的待生催化剂出口经流量调节阀与深度再生器连 通，所述深度再生器底部经流量调节阀与上流式流化床反应器底部连通。
[0021] 优选地，所述的液固分离器底部还经待生催化剂接收器与深度再生器连通，深度 再生器经再生催化剂接收器与上流式流化床反应器底部连通。
[0022] 优选地，所述的上流式流化床反应器上设置一段或多段反应原料入口，所述的液 固分离器顶部设置反应产品出口，所述的深度再生器上设置新鲜