[发明专利]烷基化反应装置及烷基化反应分离方法

说明书

一种烷基化反应装置及烷基化反应分离方法，所述的装置由烷基化反应单元和烷基化反应产物分离单元组成，所述烷基化反应产物分离单元包括依次连通的第一分馏塔和第二分馏塔，第一分馏塔设置烷基化反应产物入口，第一分馏塔塔顶蒸汽出口连通气体压缩机入口，气体压缩机出口经第一分馏塔中段再沸器、塔顶回流罐与第一分馏塔塔顶回流入口连通；所述的第一分馏塔中段液相馏分出口经所述的中段再沸器在所述的中段液相馏分出口之上的位置返回第一分馏塔，所述的第一分馏塔设置塔底再沸器，塔底物料出口连通所述的第二分馏塔的原料入口。本发明通过利用脱异丁烷塔塔顶气相液化时的相变热，大幅度降低烷基化装置的总中段液相馏分出口能耗。

技术领域

本发明涉及一种化工反应装置和应用方法，更具体地说，涉及一种烷基化反应装置，以及一种烷基化反应分离方法。

背景技术

异丁烷与烯烃在酸性催化剂的作用下发生烷基化反应，通过烷基化反应得到的烷基化汽油不含硫、氮等杂质，不含芳烃和烯烃，且具有较高的辛烷值，是理想的清洁汽油调和组分。

丙烯、丁烯和戊烯均能与异丁烷发生烷基化反应并生成烷基化汽油，丁烯与异丁烷反应得到的烷基化汽油的辛烷值高于丙烯或戊烯与异丁烷反应生成的烷基化汽油的辛烷值，丙烯是重要的化工原料，戊烯是轻汽油组分且本身具有较高的辛烷值，因此，工业上的烷基化装置主要是以异丁烷与丁烯为原料来生产烷基化汽油。

目前工业上广泛采用的异丁烷与丁烯烷基化技术为硫酸法烷基化技术和氢氟酸法烷基化技术。虽然硫酸法和氢氟酸法烷基化技术经过几十年的不断改进已经十分成熟，但其本身所面临的安全和环保等问题是无法避免的，因此，科研人员一直致力于开发环境友好的烷基化技术，其中发展较快的有固体酸烷基化技术和离子液体烷基化技术。固体酸烷基化技术是以具有酸性的固体催化材料为催化剂，烷基化反应在催化剂表面的酸性中心上进行，固体酸催化剂与反应产物容易分离，不具有腐蚀性，设备材质要求低，不存在酸泄漏的安全与环境风险，也不需要考虑在线补酸、废酸再生和酸溶油处理等问题，因此，固体酸烷基化技术是一种替代常规液体酸烷基化技术的较好选择；离子液体烷基化技术是以常温下为液态的称为离子液体的熔融盐为催化剂，离子液体由无机阴离子和有机阳离子组成，经过适当改性后，在烷基化反应中表现出较好的活性和选择性，又由于离子液体具有挥发性低、热稳定性好、表现为液态的温度范围较宽和易于与反应产物分离等优点，因此，离子液体烷基化技术也是替代常规液体酸烷基化技术的一种选择。

不论是常规液体酸烷基化技术，还是固体酸烷基化技术或离子液体烷基化技术，采用较高的异丁烷与烯烃的摩尔比(或称烷烯比)均可以提高烷基化反应的选择性，得到品质更好的烷基化汽油产品，烷烯比有内部烷烯比和外部烷烯比之分，内部烷烯比是指反应活性中心处的烷烯比，通常通过搅拌或物料内部循环等措施可以使内部烷烯比具有较高的数值，外部烷烯比是指原料与循环异丁烷混合物流中的烷烯比，主要由产物分离单元得到的异丁烷循环回烷基化反应单元来保证，不同烷基化技术采用的外部烷烯比略有不同，硫酸法烷基化技术的外部烷烯比较低，固体酸烷基化技术的外部烷烯比较高，烷基化技术的外部烷烯比的范围为(5～30):1。

为了保证烷基化技术所需的较高的外部烷烯比，有较大量的循环异丁烷由产物分离单元分离出来，并循环回烷基化反应单元，循环异丁烷的流量为烷基化反应原料流量的数倍，分离循环异丁烷所需的能耗占烷基化装置总能耗的比例达到60％以上，是造成烷基化装置能耗偏高的主要原因，因此，降低循环异丁烷分离过程的能耗就能够有效降低烷基化装置的能耗。降低烷基化装置的外部烷烯比，减小循环异丁烷的流量，是降低循环异丁烷分离过程所需能耗的有效方法，但外部烷烯比的降低往往受到一定的限制，当外部烷烯比低于7:1时，烷基化反应的选择性就会受到明显的影响，因此，在尽可能降低外部烷烯比的情况下，开发其它节能技术是十分必要的。

发明内容

本发明要解决的技术问题之一是提供一种烷基化反应装置。

本发明要解决的技术问题之二是提供一种烷基化反应分离方法。