[发明专利]一种固定床异构烷烃合成反应器及其多段进料设备和合成异构烷烃的方法

说明书

本发明涉及一种固定床异构烷烃合成反应器及其多段进料设备和合成异构烷烃的方法，该多段进料设备包括上床层支撑部件、下床层流体分布部件、进料分配管、设置于所述上床层支撑部件和下床层流体分布部件之间的流体收集板和流体分布板，所述流体收集板位于所述流体分布板上方；所述流体收集板中贯穿固定有流体混合室，所述流体混合室设置有从上至下贯穿所述流体混合室并固定于所述流体分布板上的固定轴，所述流体混合室的固定轴上固定有螺旋叶片。本发明提供的多段进料设备能使流体充分混合，提高流体分布均匀性，延长催化剂寿命，降低过程能耗，优化合成异构烷烃的产物分布。

技术领域

本发明涉及一种固定床异构烷烃合成反应器及其多段进料设备和合成异构烷烃的方法。

背景技术

目前，炼油工业的最主要任务之一是提供清洁高效的运输燃料。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，围绕着如何解决生产清洁化和高效的汽油的问题成为研究和讨论的热点。

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，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。与之对比，采用固体酸催化剂，不仅不会对环境造成污染，而且不存在设备腐蚀的问题，是一种绿色的烷基化技术，具有很好的发展前景。

石油化工领域中，在含有固体粒子的容器中进行的流体与固体粒子接触的过程被广泛用于诸如催化反应等操作中。由于设备形式简单，操作简便，固体酸烷基化反应通常在固定床中进行。但是在固定床固体酸烷基化过程中，由于固体酸催化剂非常容易失活，开工周期一般不会维持很长时间。经过研究，催化剂失活的最主要原因是生成的大分子烃类堵塞催化剂孔道。为了延长反应周期，需要在较大的烷烯比条件下操作，降低烯烃自身叠合几率，减少催化剂孔道堵塞的比例。但是较大的烷烯比，会增加过程的能耗，同时也会影响反应的选择性。研究发现，固定床反应器中的催化剂失活不是同时发生的，而是随物料流动方向逐层失活的。因此，开发一种多段固定床多段进料设备，使新鲜的烯烃原料分段进入反应器的不同位置与异构烷烃反应，就能每段催化剂床层内保持较大的烷烯比的情况下，降低整个反应器内的烷烯比，对于延长催化剂的寿命，降低操作能耗，提高固体酸烷基化技术的经济性具有重要意义。

综上所述，目前使用的固定床异构烷烃合成设备和技术存在以下问题需要改进：(1)单段进料，反应器内烷烯比过高，能耗大；(2)催化剂易失活，反应器运行周期短；(3)多段进料设备混合和分配效果一般。

发明内容

本发明的目的是提供一种固定床异构烷烃合成反应器及其多段进料设备和合成异构烷烃的方法，本发明提供的多段进料设备能使流体充分混合，提高流体分布均匀性，延长催化剂寿命，降低过程能耗，优化合成异构烷烃的产物分布。

为了实现上述目的，本发明提供一种用于固定床异构烷烃合成反应器的多段进料设备，该多段进料设备包括上床层支撑部件、下床层流体分布部件、进料分配管、设置于所述上床层支撑部件和下床层流体分布部件之间的流体收集板和流体分布板，所述流体收集板位于所述流体分布板上方；

所述上床层支撑部件与流体收集板之间形成上层空间，所述流体收集板与所述流体分布板之间形成中层空间，所述流体分布板与所述下床层流体分布部件之间形成下层空间，且所述中层空间和下层空间通过流体分布板连通；

所述进料分配管的入口端用于连通外部进料管线，出口端设置于所述上层空间中；