一種烷基化油的生產裝置製造方法

2023-06-15 09:57:51

一種烷基化油的生產裝置製造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種烷基化油的生產裝置。上述烷基化油的生產裝置，包括填料裝置、轉動裝置和殼體，轉動裝置與填料裝置連接；殼體設在填料裝置的外圍，殼體的頂部設有液體進口管、催化劑進口管和氣相出口管，殼體的底部設有液相出料口。採用上述裝置可實現烷基化油的連續生產，且避免了反應過程中烷烴和烯烴的分層；反應瞬時完成，避免了因反應物停留時間過長而引發的副反應；且反應溫度易控制，進一步減免了副反應的發生。
【專利說明】一種烷基化油的生產裝置
【技術領域】
[0001 ] 本實用新型涉及一種烷基化油的生產裝置。
【背景技術】
[0002]在我國的經濟高速發展的同時，日益嚴重的環境問題也隨之而來。汽車尾氣是造成我國空氣汙染的罪魁禍首之一，對減少汽車尾氣中的汙染就成為人們關注的焦點。其主要原因是我國的汽油中硫、氮和芳烴含量高。我國目前的汽油構成中高硫、低辛烷值的催化汽油組分高達76.7%，是歐美等發達國家的2倍左右；催化重整油只佔汽油總量的14.8%，僅為歐洲比例的1/3 ;烷基化油佔汽油總量的比例，美國2008年為14%，有的高達20?25%，我國僅為0.5%。我國汽油主要來至催化裂化和催化重整，而烷基化油幾乎沒有，因此我國石油煉製工業急需解決的問題就是如何生產符合國家日益嚴格的環保標準的清潔汽油，在滿足國內交通和市場需求的對環境危害降至最低。
[0003]通過將異丁烷與丁烯在酸催化下發生烷基化反應得到的以三甲基戊烷(TMP)為主的烷基化油，具有不含有硫、烯烴和芳烴、敏感性小、較低的雷頓蒸汽壓和較高的辛烷值等優點，是一種理想清潔汽油調和組分。
[0004]目前烷基化採用的主要是濃硫酸和氫氟酸為主的液體酸催化劑，濃硫酸烷基化和氫氟酸烷基化工藝是目前世界上能夠規模化生產的成熟的烷基化工藝路線。目前全球投入商業運行的烷基化裝置共計有212套，其中濃硫酸烷基化裝置90套，以氫氟酸烷基化裝置有111套，兩者佔據著全球烷基化產能的90%。
[0005]傳統的濃硫酸烷基化工藝在實施過程中存在著許多問題，主要問題有:1)液相異丁烷和丁烯在濃硫酸中不容易溶解，極易分層，使反應無法正常進行；2)反應物在反應器中停留時間過長，容易發生烯烴聚合等副反應，導致三甲基戊烷含量降低，生產的烷基化汽油辛烷值不高；3)烷基化反應是放熱反應，而異丁烷和丁烯適宜在低溫下反應，因此要及時移除反應熱，否則熱量的積累會導致副反應加劇。因此尋找一種高效經濟的工藝流程成為研究的熱點。
實用新型內容
[0006]本實用新型的目的是提供一種烷基化油的生產裝置。
[0007]為解決上述技術問題，本實用新型的技術方案是:
[0008]一種烷基化油的生產裝置，包括填料裝置、轉動裝置和殼體，轉動裝置與填料裝置連接；殼體設在填料裝置的外圍，殼體的頂部設有液體進口管、催化劑進口管和氣相出口管，殼體的底部設有液相出料口。
[0009]製備時，將轉動裝置開啟，填料裝置在轉動裝置的帶動下轉動，液態烷烴和液態烯烴均從液體進口管加入，濃硫酸從催化劑進口管加入，未反應的氣相物質從氣相出口管排出，生成的物料從液相出料口流出。
[0010]採用上述裝置可實現烷基化油的連續生產，且避免了反應過程中烷烴和烯烴的分層；反應瞬時完成，避免了因反應物停留時間過長而引發的副反應；且反應溫度易控制，進一步減免了副反應的發生。
[0011 ] 為了使反應充分，提高產物的得率和質量，殼體的側壁設有氣相進口管。
[0012]為了能更加準確地控制反應溫度，殼體為雙層中空結構，包括內層殼體和外層殼體，外層殼體側壁的底部設有冷卻水進口管，外層殼體側壁的頂部設有冷卻水出口管。
[0013]為了使反應進行的更加充分，且能使產物及時導出，填料裝置為環形結構，液體進口管和催化劑進口管安裝在填料裝置內側，液體進口管和催化劑進口管均為噴淋管。
[0014]上述填料裝置為環形結構，即中間為空心柱體，液體進口管和催化劑進口管安裝在填料裝置內側亦指插入空心柱體內，這樣更便於物料的噴灑、提高烷基化油的得率並同時保證其質量。
[0015]為了進一步方便產物的導出，殼體底部為凹面結構，液相出料口位於殼體底部的邊緣。
[0016]為了避免物料損失，同時提高產物的產率，氣相出口管內設有捕沫器，氣相出口管與填料裝置同心設置；殼體內側與填料裝置外側之間為間隙配合；填料裝置中所用填料為絲網填料。
[0017]上述氣相出口管與殼體可一體成型，也可為拼接而成，當為拼接時，拼接處設有上端面密封。
[0018]為了方便使用，同時保證生產裝置的氣密性，轉動裝置包括電機和設在電機上的轉軸，轉軸穿過殼體與填料裝置通過連接支架連接，轉軸與殼體的連接處設有密封。
[0019]利用上述的烷基化油的生產裝置生產烷基化油的方法，以濃硫酸為催化劑，在溫度為5?20°C的條件下，液態異丁烷和液態丁烯發生烷基化反應；其中，液態異丁烷、液態丁烯的質量和與濃硫酸酸質量之比為1: (2?8)，液態異丁烷與液態丁烯的質量比為(5?20):1 ；
[0020]製備時，將轉動裝置開啟，填料裝置在轉動裝置的帶動下轉動，液態異丁烷和液態丁烯均從液體進口管加入，濃硫酸從催化劑進口管加入，未反應的氣相物質從氣相出口管排出，生成的物料從液相出料口流出。
[0021]採用上述方法可實現烷基化油的連續生產，反應易控制，同時保證了產物的收率和純度，大幅度減少了副反應的發生。
[0022]為了使反應能能更加充分，製備時，從氣相進口管中補充氣態異丁烷，其中，補充的氣態異丁烷與濃硫酸的質量比為1: (5?20)。
[0023] 申請人:經研究發現:氣態異丁烷進入後，在旋轉中的填料床層的離心力作用下，沿著反應器殼體與床層之間的環形縫隙進入底部低壓區，低壓區是由於填料床層在高速旋轉中在填料床層中心區域形成，氣態異丁烷進入在圓柱形低壓區後上升與濃硫酸和液相異丁烷/ 丁烯接觸後發生反應，提高了反應區域的異丁烷/ 丁烯比，未完全反應的氣相沿同心布置的氣相出口管採出。
[0024]為了更加準確地控制反應溫度，提高反應效率，反應時，通過冷卻水進口管將殼體的雙層中空結構中通入冷卻水，冷卻水從冷卻水出口管中流出；轉動裝置轉速為80?1800r/min。
[0025]本實用新型烷基化油生產裝置可實現烷基化油的連續生產，反應物料混合的更加均勻，且避免了反應過程中烷烴和烯烴的分層；反應瞬時完成，大幅度縮短了反應物料的停留時間，避免了因反應物停留時間過長而引發的副反應；且反應溫度易控制，進一步減免了副反應的發生；提聞了廣品燒基化油的收率和羊燒值。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0026]圖1為本實用新型烷基化油的生產裝置結構示意圖。
[0027]圖中，I為催化劑進口管，2為液體進口管，3為氣相出口管，4為上端面密封，5為殼體空腔，6為填料裝置，7為氣相進口管，8為冷卻水進口管，9為轉軸，10為密封，11為電機，12為液相出料口，13為冷卻水出口管，14為捕沫器。
【具體實施方式】
[0028]為了更好地理解本實用新型，下面結合實施例進一步闡明本實用新型的相關內容，但本實用新型的內容不僅僅局限於下面的實施例。
[0029]實施例1
[0030]如圖1所示的烷基化油的生產裝置，包括填料裝置、轉動裝置和殼體，轉動裝置與填料裝置連接；殼體設在填料裝置的外圍，殼體的頂部設有液體進口管、催化劑進口管和氣相出口管，殼體的側壁設有氣相進口管，殼體的底部設有液相出料口，殼體底部為凹面結構，液相出料口位於殼體底部的邊緣。
[0031]殼體為雙層中空結構，包括內層殼體和外層殼體(即內層殼體和外層殼體之間形成殼體空腔)，外層殼體側壁的底部設有冷卻水進口管，外層殼體側壁的頂部設有冷卻水出口管。填料裝置為環形結構，液體進口管和催化劑進口管安裝在填料裝置的內側，液體進口管和催化劑進口管均為噴淋管。氣相出口管內設有捕沫器，氣相出口管與填料裝置同心設置；殼體內側與填料裝置外側之間為間隙配合；填料裝置中所用填料為絲網填料。
[0032]轉動裝置包括電機和設在電機上的轉軸，轉軸穿過殼體與填料裝置通過連接支架連接，轉軸與殼體的連接處設有密封。
[0033]採用上述裝置來生產烷基化油，以烷基化油產量為0.6t/h為例，對該工藝進行說明:
[0034]上述殼體內徑為1.75m ;殼體內均勻布置環形絲網填料，其中，填料床層寬度為Im,內徑0.5m，外徑1.5m ;初始進料酸烴比為4:1，液體烷烯比為9:1，補充氣相異丁烷與酸比為1:10,濃硫酸質量流量為40Kg/min,液體異丁燒流量為9Kg/min,液體丁烯流量為IKg/min，補充氣相異丁烷質量流量為4Kg/min。反應溫度10°C左右，轉速為1000r/min。
[0035]液相異丁烷/ 丁烯與98%的濃硫酸分別從液體進口管、催化劑進口管進入，兩進口管均採用開縫噴淋管結構類型，在兩支噴淋管相鄰一側分別利用線切割打開一個狹長噴口，將濃硫酸和液相異丁烷/ 丁烯均勻的噴在高速旋轉的填料床中，在離心力作用下自內向外通過填料，使液體高度分散，傳質過程得到明顯強化，使得液相烴類和濃硫酸達到常規反應器無法達到的混合程度；與此同時，氣相異丁烷進入後，在旋轉的填料床層的離心力作用下，沿著反應器殼體與床層之間的環形縫隙進入底部低壓區，低壓區是由於填料床層在高速旋轉中在填料床層中心區域形成，氣相異丁烷進入在圓柱形低壓區後上升與濃硫酸和液相異丁烷/ 丁烯接觸後發生反應，提高了反應區域的異丁烷/ 丁烯比，在高速旋轉的填料床層的帶動下，使氣液膜變薄，傳質阻力減小，增強了濃硫酸、異丁烷和丁烯的傳質速率。在高速旋轉的填料床層中，異丁烷和丁烯在濃硫酸催化下，發生烷基化反應，生成的以三甲基戊烷為主的烷基化油，烷基化油和硫酸通過反應器底部的液相出口管採出，未反應完全的氣相物質通過反應器頂部的氣相出口管採出後循環使用；反應過程產生的熱量由殼體雙層中空結構內的冷卻水及時帶出。
[0036]上述工藝，烷基化油收率為98%，辛烷值RON為98，與傳統工藝相比，收率提高5%，辛烷值提高2R0N。
[0037]實施例2
[0038]採用上述裝置來生產烷基化油，以烷基化油產量為lt/h為例，對該工藝進行說明:
[0039]上述殼體內徑為2m ;殼體內均勻布置環形絲網填料，其中，填料床層寬度為1.5m,內徑0.75m，外徑1.75m ;初始進料酸烴比為3:1，液態烷烯比為10:1，補充氣相異丁烷與酸比為1:8，濃硫酸質量流量為51Kg/min，液態異丁烷和液態丁烯流量之和為17Kg/min，補充氣相異丁烷流量為6.38Kg/min。反應溫度15°C左右，轉速為1200r/min。
[0040]上述工藝，烷基化油收率為97%，辛烷值RON為97.5，與傳統工藝相比，收率提高4%，辛烷值提高1.5R0N。
[0041]實施例3
[0042]採用上述裝置來生產烷基化油，以烷基化油產量為2t/h為例，對該工藝進行說明:
[0043]上述殼體內徑為2m ;殼體內均勻布置環形絲網填料，其中，填料床層寬度為
1.75m,內徑0.5m，外徑1.75m ;初始進料酸烴比為2:1，液態烷烯比為10:1，補充氣相異丁烷與酸比為1:10，濃硫酸質量流量為60Kg/min，液態異丁烷和液態丁烯流量之和為30Kg/min，補充氣相異丁烷流量為6Kg/min。反應溫度20°C左右，轉速為1500r/min。
[0044]上述工藝，烷基化油收率為96%，辛烷值RON為97.5，與傳統工藝相比，收率提高3%，辛烷值提高1.5R0N。
【權利要求】
1.一種烷基化油的生產裝置，其特徵在於:包括填料裝置、轉動裝置和殼體，轉動裝置與填料裝置連接；殼體設在填料裝置的外圍，殼體的頂部設有液體進口管、催化劑進口管和氣相出口管，殼體的底部設有液相出料口。
2.如權利要求1所述的烷基化油的生產裝置，其特徵在於:殼體的側壁設有氣相進口管。
3.如權利要求1或2所述的烷基化油的生產裝置，其特徵在於:殼體為雙層中空結構，包括內層殼體和外層殼體，外層殼體側壁的底部設有冷卻水進口管，外層殼體側壁的頂部設有冷卻水出口管。
4.如權利要求1或2所述的烷基化油的生產裝置，其特徵在於:填料裝置為環形結構，液體進口管和催化劑進口管安裝在填料裝置內側，液體進口管和催化劑進口管均為噴淋管。
5.如權利要求4所述的烷基化油的生產裝置，其特徵在於:氣相出口管內設有捕沫器，氣相出口管與填料裝置同心設置；殼體內周側與填料外周側之間為間隙配合；填料裝置中所用填料為絲網填料。
6.如權利要求1或2所述的烷基化油的生產裝置，其特徵在於:殼體底部為凹面結構，液相出料口位於殼體底部的邊緣。
7.如權利要求1或2所述的烷基化油的生產裝置，其特徵在於:轉動裝置包括電機和設在電機上的轉軸，轉軸穿過殼體與填料裝置通過連接支架連接，轉軸與殼體的連接處設有密封。
【文檔編號】C07C9/21GK203803476SQ201420131345
【公開日】2014年9月3日 申請日期:2014年3月21日 優先權日:2014年3月21日
【發明者】嶽昌海, 黃益平, 陸曉詠, 徐義明 申請人:中建安裝工程有限公司