专利名称：碳4烷基化生产方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明属于石油炼制领域，涉及到一种C4烷基化生产方法及装置。
背景技术：
随着我国国民经济的发展，汽车排放尾气对空气的污染问题越来越引起关注。最近京津地区的雾霾天气让这一问题成为了人们关注的焦点。其主要原因是我国生产汽油中含有较高含量的硫氮化合物，而硫氮化合物除了石油中无法脱出的部分物质，更多来自于石油调和组分(降低汽油辛烷值的成分)。因此，如何生产负荷国家日益严格的环保标准的洁净石油调和组分，成为石油炼制行业的重大的课题。异丁烷与小分子烯烃生成的烷基化油为C5 C9的异构烷烃混合物，其中以富含各种三甲基戊烷的C8为主要成分，是理想的高辛烷值清洁汽油组分。烷基化油具有以下特点:(1)辛烷值高，在内燃机中燃烧后，排气烟雾少，不引起爆震，是清洁汽油理想的高辛烷值调合组分；(2)不含烯烃、芳烃，硫含量也很低，将烷基化汽油调入汽油中通过稀释作用可以降低汽油中的烯烃、芳烃、硫等有害组分的含量；(3)蒸气压较低；(4)烷基化油几乎完全是由饱和的分支链烷烃所组成，因此还可以用烷基化油作成各种溶剂油使用。正是由于烷基化汽油的各种优点，使得烷基化工艺蓬勃发展。以浓硫酸为催化剂生产烷基化油作为当今主要的生产工艺，实施过程中存在着选多问题，主要有以下两方面:(O液相C4烷烯烃在浓硫酸中不易溶解，极易分层，使反应无法正常进行；(2)烷基化反应为放热反应，而液相C4烷烯烃烷基化反应在低温下进行，热量的积累影响反应的进行，并会发生许多副反应。因此，寻找一种高效经济的工艺流程成为一项重要的研究课题。
发明内容
本发明在于提出一种以液态硫酸为催化剂的新型C4烷基化的生产工艺及其相应的反应器，较其他工艺，本发明能够使硫酸和C4烷烃烯烃得到更好的混合，使得烷基化反应能够更加充分的进行。由于烷基化反应为放热反应，本发明利用烷烃烯烃的蒸发带走反应热量，是反应在适宜条件下进行，同时节约了制冷装置的费用。本发明技术如下:一种C4烷基化生产方法，以浓硫酸为催化剂，在400_500KPa的压力和2_18°C的条件下实现C4烯烃与C4烷烃的烷基化反应；烷烯比为2:1 16:1，酸烃比为1:1 4:1。本发明的一种C4烷基化生产装置，采用塔式反应装置，塔内分段装入填料，塔顶分别设置气相进料管2、液相进料管1，填料段之间设置液相进料管4，塔底设置C4烷烯烃气相出口 6、液相出口管7 ;塔内自混合装置5安装在填料段之间，流体在混合装置呈横向的波动流。
所述每段填料段高度为0.2m 2m，塔内段数为2 10段。
所述液相进料管，采用树状分支8结构，在主管道上开若干小管道，在小管道上开均匀的小孔9，采用喷头式进料管。本发明的C4烷基化生产装置的操作方法，液相C4烷烃与98%浓硫酸在装置外利用搅拌装置充分乳化，保持温度为2-10°C经原料泵自塔顶液相进料管I进入装置；温度为2-10°C，压力为的500-600KPa气相C4烷烯烃自塔顶气相进料管2进入装置，随液相一起向下流动，经过填料3段酸烃分层；塔式反应器填料段之间采用喷头式进料管4加入新鲜液相C4烷烯烃，温度为2-10°C ;气液相经过填料段之间的自混合装置5，保持塔内温度2-18°C ；塔顶进入的高压气体与反应过程受热而蒸发出的气相C4烷烯烃自塔底管道6流出，反应后的烷基化油与浓硫酸自塔底管道7流出。本发明的优点在于:利用塔内喷射进料和自混合装置，保证了整个反应器内酸烃的乳化程度，保证反应顺利进行；同时利用液相C4烷烯烃在反应过程中的自蒸发带走反应热量，使反应处于适宜的温度，并节约了换热装置的投资。
图1-烷基化塔式反应器；图2-喷头式进料管；其中:1-液相C4烷烃与浓硫酸混合物进料管；2-C4烷烯烃气相进料管；3_填料；4-填料段间液相C4烷烯烃进料管；5_自混合器；6_(；烷烯烃气相出口 ；7_烷基化油与硫酸出口 ；8-分支；9-开孔。
具体实施例方式下面结合附图 进行说明:以浓硫酸为催化剂，在400_500KPa的压力和2_18°C的条件下实现C4烯烃与C4烷烃的烷基化反应；烷烯比为2:1 16:1，酸烃比为1:1 4:1。C4烷基化生产装置，采用塔式反应装置、自蒸发取热技术和塔内自混合装置。反应的主要装置为塔式反应器，塔内分段装入填料3，每段填料段高度为0.2m 2m，塔内段数为2 10段。塔顶分别设置气相进料管2、液相进料管1，填料段之间设置液相进料管4，塔底设置(；烷烯烃气相出口 6、液相出口管7 ;所有液相进料管，均采用喷头式进料管，其采用树状分支8结构，在主管道上开若干小管道，在小管道上开均匀的小孔9，安装高压喷嘴。塔内自混合装置5安装在填料段之间，流体在该混合装置呈横向的波动流，达到使液相再乳化的目的。本发明的物料反应流程如下:液相C4烷烃与98%浓硫酸在装置外利用搅拌装置充分乳化，保持温度为2-10°C经原料泵自塔顶液相进料管I进入装置；温度为2-10°C，压力为500-600KPa气相C4烷烯烃自塔顶气相进料管2进入装置，随液相一起向下流动，经过填料3段缓解酸烃分层；塔式反应器填料段之间采用喷头式进料管4加入新鲜液相C4烷烯烃，温度为2-10°C，均匀喷入液相混合物，使其充分乳化；气液相经过填料段之间的自混合装置5时，在气相扰动和自混合装置的作用下，实现再乳化；气液相向下流动时发生烷基化反应，反应产生的热量使烷、烯烃蒸发，蒸发所需的汽化热将反应热量带走，保持塔内温度2-18°C;塔顶进入的高压气体与反应过程受热而蒸发出的气相C4烷烯烃自塔底管道6流出，反应后的烷基化油与浓硫酸自塔底管道7流出。塔内自混合装置5，安装在填料段之间流体在该混合装置呈横向的波动流，在气相扰动和自混合装置的作用下，达到使液相再乳化的目的。塔式反应器填料3段之间采用喷头式进料管4加入新鲜液相C4烷烯烃，均匀喷入液相混合物，使其充分乳化。所述烧基化生产方法,气液相向下流动时发生烧基化反应，反应产生的热量使烧、烯烃蒸发，蒸发所需的汽化热将反应热量带走，保持塔内温度恒定。代表例:以烷基化油产量8t/h为例对该工艺进行说明:核心反应器塔设备高度2.5m,直径lm。塔式反应器内分段装入填料3，填料段分为3层，每段填料高度为0.5m。液相C4烷烃与98%浓硫酸在装置外利用搅拌装置充分乳化，温度控制在4°C左右，烷烯比为8:1，酸烃比为1:0.5，经原料泵自塔顶进料管I高速进入装置，进料量为15t/h。高压气相C4烷烯烃自塔顶气相进料管2进入，随液相一起向下高速流动进入填料3。填料3段之间采用喷头式进料管4加入新鲜液相C4烷烯烃，进料量为1.6t/h，温度4°C左右，均匀喷入液相混合物，使其充分乳化。塔顶进入的高压气体与反应过程受热而蒸发出的气相C4烷烯烃自塔底管道6流出，反应后的烷基化油与浓硫酸自塔底管道7流出，蒸发出的气相带走反应产生的热量，维持塔内温度恒定。
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采用本发明的C4烷基化反应工艺，烷基化油的收率为97%，较其它工艺收率提高5% ;由于采用新型自蒸发式取热方式，节约制冷装置投资10%。
权利要求
1.一种C4烷基化生产方法，其特征是以浓硫酸为催化剂，在400-500KPa的压力和2-18°C的条件下实现C4烯烃与C4烷烃的烷基化反应；烷烯比为2:1 16:1，酸烃比为1:1 4:1 ο
2.一种(；烷基化生产装置，其特征是采用塔式反应装置，塔内分段装入填料，塔顶分别设置气相进料管(2)、液相进料管(I )，填料段之间设置液相进料管(4)，塔底设置C4烷烯烃气相出口( 6 )、液相出口管(7 );塔内自混合装置(5 )安装在填料段之间，流体在混合装置呈横向的波动流。
3.如权利要求2所述的装置，其特征是每段填料段高度为0.2m 2m，塔内段数为2 10段。
4.如权利要求2所述的装置，其特征是所述液相进料管，采用树状分支(8)结构，在主管道上开若干小管道，在小管道上开均匀的小孔(9)，采用喷头式进料管。
5.权利要求2的装置的操作方法，其特征是液相C4烷烃与98%浓硫酸在装置外利用搅拌装置充分乳化，保持温度为2 -10°C经原料泵自塔顶液相进料管(I)进入装置；温度为2-10°C，压力为500-600KPa气相C4烷烯烃自塔顶气相进料管(2)进入装置，随液相一起向下流动，经过填料(3)段酸烃分层；塔式反应器填料段之间采用喷头式进料管(4)加入新鲜液相C4烷烯烃，温度为2-10°C ;气液相经过填料段之间的自混合装置(5)，保持塔内温度2-18°C ;塔顶进入的高压气体与反应过程受热而蒸发出的气相C4烷烯烃自塔底管道(6)流出，反应后的烷基化油与浓硫酸自塔底管道(7)流出。
全文摘要
本发明本发明的C4烷基化生产装置的操作方法，液相C4烷烃与浓硫酸在装置外利用搅拌装置充分乳化，保持温度为2-10℃经原料泵自塔顶液相进料管进入装置；温度2-10℃，压力500-600KPa气相C4烷烯烃自塔顶进入装置，随液相一起向下流动，经过填料段酸烃分层；塔式反应器填料段之间采用喷头式进料管加入新鲜液相C4烷烯烃；气液相经过填料段之间的自混合装置，保持塔内温度2-18℃；塔顶进入的气体与反应过程受热而蒸发的气相C4烷烯烃自塔底管道流出，反应后的烷基化油与浓硫酸自塔底管道流出。保证了整个反应器内酸烃的乳化程度；利用液相C4烷烯烃在反应过程中的自蒸发带走反应热量，使反应处于适宜的温度，节约投资。
文档编号C10G50/00GK103242895SQ20131014060
公开日2013年8月14日 申请日期2013年4月22日 优先权日2013年4月22日
发明者刘春江, 全晓宇, 袁希钢 申请人:天津大学