繞管換熱式烷基化反應(yīng)器制造技術(shù)

本實(shí)用新型專利技術(shù)公開(kāi)了一種繞管換熱式烷基化反應(yīng)器，它包括反應(yīng)器罐體，罐體的兩端安裝有上封頭、下封頭，罐體的內(nèi)腔中設(shè)有中心筒，上封頭中安裝有液體酸分布器和烷烴分布器，中心筒中均勻填充有靜態(tài)混合元件，中心筒的外壁與罐體的內(nèi)壁之間設(shè)有數(shù)層環(huán)繞中心筒的換熱管，換熱管的冷卻介質(zhì)入口設(shè)置在罐體的側(cè)壁上部，換熱管的冷卻介質(zhì)出口設(shè)置在罐體的側(cè)壁下部；罐體側(cè)壁上部還設(shè)有反應(yīng)產(chǎn)物出口；下封頭內(nèi)安裝有烯烴分布器。本實(shí)用新型專利技術(shù)兼具液體分散與乳化、傳質(zhì)與換熱的能力，液?液接觸效果好、控溫能力強(qiáng)、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、無(wú)攪拌部件、易實(shí)現(xiàn)大型化，適用于異構(gòu)烷烴和低碳烯烴在液體酸催化劑作用下生成高辛烷值烷基化油的反應(yīng)。

Coil heat exchanger alkylation reactor

The utility model discloses a winding tube for alkylation reactor heating, comprising a reaction tank, the tank is installed at both ends of the head, head, a central cylinder tank in the cavity, a liquid acid distributor and distributor is mounted on head of alkanes, the center of the cylinder in uniform filled with static mixing elements. The number of layer around the center of the cylinder heat transfer pipe is arranged between the inner wall and the outer wall of the central tube, cooling medium entrance heat pipe is arranged on the upper part of the side wall of the tank body, cooling medium outlet of the heat pipe is arranged on the lower side wall of the tank; the tank on the side wall part is also provided with a reaction product export under the head; installation of olefin distributor. The utility model has the advantages of both liquid dispersion and emulsification, mass transfer and heat transfer ability, liquid liquid contact effect, temperature control ability, simple structure, no mixing part, easy to realize large-scale, suitable for heterogeneous alkanes and low carbon olefins in liquid acid catalyst to generate high octane alkylate reaction.

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
繞管換熱式烷基化反應(yīng)器
本技術(shù)涉及烷基化反應(yīng)設(shè)備
，具體的說(shuō)是一種具有靜態(tài)混合功能的繞管換熱式烷基化反應(yīng)器。
技術(shù)介紹
烷基化反應(yīng)是煉油加工領(lǐng)域一個(gè)重要的工藝過(guò)程。由異構(gòu)烷烴和低碳烯烴在酸催化作用下生成的烷基化油，辛烷值高、揮發(fā)性小、有毒物含量少、燃燒清凈性好，是理想的汽油調(diào)合組分，可以有效緩和汽油尾氣排放所造成的大氣污染。工業(yè)上廣泛采用的烷基化催化劑有硫酸和氫氟酸，二者在基建投資、生產(chǎn)成本、產(chǎn)品收率和產(chǎn)品質(zhì)量等方面十分接近，長(zhǎng)期共存。近年來(lái)，隨著環(huán)保法規(guī)日益嚴(yán)格，因氫氟酸的劇毒特性，新建反應(yīng)器多采用硫酸烷基化工藝。烷基化反應(yīng)原料異構(gòu)烷烴和低碳烯烴與液體酸催化劑的互溶性較差，特別是異構(gòu)烷烴在硫酸中的溶解度非常小，雖然低碳烯烴在液體酸中的溶解性略優(yōu)于異構(gòu)烷烴，但若低碳烯烴的點(diǎn)濃度較高，則易發(fā)生疊合和酯化反應(yīng)，導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量下降，酸耗增加。因此，為保證烷基化反應(yīng)的順利進(jìn)行，必須提高酸烴兩相的微觀混合程度。此外，烷基化反應(yīng)屬?gòu)?qiáng)放熱反應(yīng)，若不及時(shí)移除反應(yīng)熱，會(huì)加劇烯烴副反應(yīng)的發(fā)生，直接影響反應(yīng)產(chǎn)物的選擇性和收率。綜上所述，烷基化反應(yīng)器的優(yōu)劣取決于酸烴分散、接觸、循環(huán)方式等是否良好，以及反應(yīng)熱能否及時(shí)高效地移除。專利US3759318公開(kāi)了一種臥式攪拌反應(yīng)器，內(nèi)設(shè)有循環(huán)管、換熱管束和螺旋攪拌漿。通過(guò)葉輪的強(qiáng)力攪拌形成酸烴乳化液，并利用換熱管束移除烷基化反應(yīng)熱。Stratco臥式攪拌反應(yīng)器已大量工業(yè)化，但是單個(gè)反應(yīng)器的規(guī)模有限，擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模只能依靠反應(yīng)器數(shù)量的增加。專利CN204320310U、CN204996455U和CN105536676A對(duì)Stratco臥式攪拌反應(yīng)器進(jìn)行了局部改進(jìn)，提高了裝置的穩(wěn)定性和酸烴的混合效果。專利CN105664826A和CN105642217A公開(kāi)了一種外循環(huán)式烷基化反應(yīng)器，包括乳化器和換熱器，保證了烷基化反應(yīng)中的分散乳化傳質(zhì)、反應(yīng)移熱和流體循環(huán)流動(dòng)三種功能的穩(wěn)定性和可調(diào)控性。但此類反應(yīng)器內(nèi)具有循環(huán)物料，部分物料停留時(shí)間較長(zhǎng)，副反應(yīng)增加，酸耗較大，對(duì)產(chǎn)品辛烷值的提高不利。專利CN103861545A和CN103865570A公開(kāi)了一種噴射式烷基化反應(yīng)器，反應(yīng)器內(nèi)部主要由幾組噴頭及噴頭末端的分布器組成。不相溶的異烷烴和液體酸催化劑經(jīng)過(guò)多級(jí)分散而充分混合，為異烷烴和低碳烯烴在酸催化劑作用下發(fā)生烷基化反應(yīng)提供了有力保證。該反應(yīng)器可通過(guò)壓力調(diào)節(jié)控制反應(yīng)器的溫度，但設(shè)置了過(guò)多的物料入口管路，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜、流動(dòng)阻力大，不利于制造、生產(chǎn)及維護(hù)。現(xiàn)有液體酸烷基化工藝中酸烴的混合方式主要有攪拌、靜態(tài)混合以及噴射等，烷基化反應(yīng)熱的去熱方式包括與冷介質(zhì)換熱和異丁烷氣化。但攪拌式反應(yīng)器密封困難，且存在循環(huán)物料，產(chǎn)品酸耗大，產(chǎn)品質(zhì)量低，噴射式反應(yīng)器管路布置復(fù)雜、流動(dòng)阻力大，不利于制造、生產(chǎn)及維護(hù)，靜態(tài)混合式反應(yīng)器通常采用異丁烷氣化去熱，空間利用率低。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
為了提高酸烴兩相的微觀混合程度，有效移除反應(yīng)熱，使烷基化反應(yīng)在較低的溫度下進(jìn)行，同時(shí)降低酸耗，提高反應(yīng)器的操作彈性，本技術(shù)提供了一種繞管換熱式烷基化反應(yīng)器。為達(dá)到上述目的，本技術(shù)所采取的技術(shù)方案為：一種繞管換熱式烷基化反應(yīng)器，它包括反應(yīng)器罐體，罐體的兩端安裝有上封頭、下封頭，罐體的內(nèi)腔中設(shè)有中心筒，所述上封頭中安裝有液體酸分布器和烷烴分布器，上封頭與罐體頂端的連接處設(shè)有環(huán)形平板結(jié)構(gòu)的上支撐板；所述中心筒中均勻填充有靜態(tài)混合元件，中心筒的外壁與罐體的內(nèi)壁之間設(shè)有數(shù)層環(huán)繞中心筒的換熱管，換熱管的冷卻介質(zhì)入口設(shè)置在罐體的側(cè)壁上部，換熱管的冷卻介質(zhì)出口設(shè)置在罐體的側(cè)壁下部；罐體側(cè)壁上部還設(shè)有反應(yīng)產(chǎn)物出口；所述下封頭與罐體底端的連接處設(shè)有均布通孔的下支撐板，下封頭內(nèi)安裝有烯烴分布器。優(yōu)選的，相鄰所述換熱管之間安裝有隔條。優(yōu)選的，所述中心筒體積小于罐體內(nèi)腔體積的二分之一。優(yōu)選的，所述中心筒與上支撐板、下支撐板同軸設(shè)置，上支撐板中心孔的直徑與中心筒的內(nèi)徑相等。優(yōu)選的，所述中心筒的上下兩端分別安裝有填料壓緊裝置和填料支承裝置，中心筒內(nèi)填充的靜態(tài)混合元件為規(guī)整填料或者散裝填料。優(yōu)選的，所述液體酸分布器、烷烴分布器、烯烴分布器的形狀為管狀或者槽狀或者盤(pán)狀，設(shè)有至少一個(gè)物料進(jìn)口，設(shè)有數(shù)個(gè)物料出口，物料出口的形狀為圓形或者多邊形。優(yōu)選的，所述下支撐板為多孔篩板或者格柵板。本技術(shù)在使用時(shí)，液體酸和烷烴分別由液體酸分布器和烷烴分布器進(jìn)入上封頭處的預(yù)分布區(qū)，初步混合后，經(jīng)上支撐板的中心孔進(jìn)入中心筒內(nèi)的混合區(qū)，在靜態(tài)混合元件的反復(fù)分散、剪切作用下碰撞、混合，形成以液體酸為連續(xù)相、烷烴為分散相的酸烴乳化液。酸烴乳化液繼續(xù)下行，流出中心筒，在下封頭處與由烯烴分布器進(jìn)入的烯烴快速接觸混合后，經(jīng)下支撐板向上流動(dòng)，進(jìn)入中心筒外壁與罐體內(nèi)壁之間的反應(yīng)區(qū)，并持續(xù)向上流動(dòng)。烯烴和酸烴乳化液經(jīng)過(guò)環(huán)繞在中心筒外壁的換熱管和隔條的切割、擾動(dòng)作用下充分混合、接觸，使得烷烴和烯烴在液體酸的催化作用下進(jìn)行烷基化反應(yīng)，生成烷基化油。烷基化反應(yīng)所產(chǎn)生的大量的反應(yīng)熱與換熱管內(nèi)的冷卻介質(zhì)進(jìn)行換熱移除，從而使反應(yīng)物流維持在最佳烷基化反應(yīng)溫度范圍內(nèi)。反應(yīng)產(chǎn)物由設(shè)置的罐體側(cè)壁上部的反應(yīng)產(chǎn)物出口排出反應(yīng)器，進(jìn)入分離系統(tǒng)。本技術(shù)具有如下的有益效果：（1）酸烴混合效果好，上封頭處的液體酸分布器、烷烴分布器可以實(shí)現(xiàn)酸烴的初步混合；中心筒內(nèi)的靜態(tài)混合元件具有反復(fù)分散、剪切的作用，使難于相溶的異烷烴和液體酸催化劑充分混合；反應(yīng)區(qū)內(nèi)環(huán)繞在中心筒外壁上的換熱管和隔條對(duì)流體具有擾動(dòng)作用，加劇了酸烴兩相的分散、乳化和混合，強(qiáng)化了傳質(zhì)和傳熱，提高了酸烴兩相的微觀混合水平；（2）去熱效果好，采用繞管式的換熱結(jié)構(gòu)，不存在流動(dòng)死區(qū)，單位容積傳熱面積較大，在冷熱流體溫差較小時(shí)仍能保證較高的傳熱效率，去熱效果好，使烷基化反應(yīng)在最佳的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行，降低了副反應(yīng)發(fā)生的幾率；上下支撐板和中心筒將反應(yīng)器劃分為預(yù)分布區(qū)、混合區(qū)和反應(yīng)區(qū)，混合區(qū)的體積小于反應(yīng)區(qū)的體積，無(wú)循環(huán)物料，酸耗低，產(chǎn)品質(zhì)量高；（3）能耗低，裝置穩(wěn)定性強(qiáng)，利用靜態(tài)混合元件提高酸烴的混合接觸效果，避免了攪拌反應(yīng)釜內(nèi)液體與壁面撞擊的能量損耗，能量利用率高；反應(yīng)器內(nèi)構(gòu)件少，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，全部采用靜密封，避免了傳統(tǒng)攪拌式反應(yīng)器中旋轉(zhuǎn)部件削弱密封性能的缺點(diǎn)，裝置穩(wěn)定性更好，運(yùn)行周期更長(zhǎng)；（4）結(jié)構(gòu)緊湊，反應(yīng)器空間利用率高，操作彈性大，裝置容易實(shí)現(xiàn)大型化，可減少設(shè)備數(shù)量。綜上所述，本技術(shù)兼具液體分散與乳化、傳質(zhì)與換熱的能力，液-液接觸效果好、控溫能力強(qiáng)、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、無(wú)攪拌部件、易實(shí)現(xiàn)大型化，適用于異構(gòu)烷烴和低碳烯烴在液體酸催化劑作用下生成高辛烷值烷基化油的反應(yīng)。附圖說(shuō)明圖1為本技術(shù)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為圖1中液體分布管的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為圖1中上支撐板的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為圖1中下支撐板的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中：1、上封頭，2、冷卻介質(zhì)入口，3、罐體，4、中心筒，5、冷卻介質(zhì)出口，6、下封頭，7、液體酸分布器，8、烷烴分布器，9、上支撐板，10、反應(yīng)產(chǎn)物出口，11、靜態(tài)混合元件，12、換熱管，13、隔條，14、下支撐板，15、烯烴分布器。具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖對(duì)本技術(shù)進(jìn)一步詳細(xì)描述。如圖1至圖4所示的一種繞管換熱式烷基化反應(yīng)器，它包括反應(yīng)器罐體（3），罐體（3）的兩本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種繞管換熱式烷基化反應(yīng)器，它包括反應(yīng)器罐體（3），罐體（3）的兩端安裝有上封頭（1）、下封頭（6），罐體（3）的內(nèi)腔中設(shè)有中心筒（4），其特征在于：所述上封頭（1）中安裝有液體酸分布器（7）和烷烴分布器（8），上封頭（1）與罐體（3）頂端的連接處設(shè)有環(huán)形平板結(jié)構(gòu)的上支撐板（9）；所述中心筒（4）中均勻填充有靜態(tài)混合元件，中心筒（4）的外壁與罐體（3）的內(nèi)壁之間設(shè)有數(shù)層環(huán)繞中心筒（4）的換熱管（12），換熱管（12）的冷卻介質(zhì)入口（2）設(shè)置在罐體（3）的側(cè)壁上部，換熱管（12）的冷卻介質(zhì)出口（5）設(shè)置在罐體（3）的側(cè)壁下部；罐體（3）側(cè)壁上部還設(shè)有反應(yīng)產(chǎn)物出口（10）；所述下封頭（6）與罐體（3）底端的連接處設(shè)有均布通孔的下支撐板（14），下封頭（6）內(nèi)安裝有烯烴分布器（15）。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種繞管換熱式烷基化反應(yīng)器，它包括反應(yīng)器罐體（3），罐體（3）的兩端安裝有上封頭（1）、下封頭（6），罐體（3）的內(nèi)腔中設(shè)有中心筒（4），其特征在于：所述上封頭（1）中安裝有液體酸分布器（7）和烷烴分布器（8），上封頭（1）與罐體（3）頂端的連接處設(shè)有環(huán)形平板結(jié)構(gòu)的上支撐板（9）；所述中心筒（4）中均勻填充有靜態(tài)混合元件，中心筒（4）的外壁與罐體（3）的內(nèi)壁之間設(shè)有數(shù)層環(huán)繞中心筒（4）的換熱管（12），換熱管（12）的冷卻介質(zhì)入口（2）設(shè)置在罐體（3）的側(cè)壁上部，換熱管（12）的冷卻介質(zhì)出口（5）設(shè)置在罐體（3）的側(cè)壁下部；罐體（3）側(cè)壁上部還設(shè)有反應(yīng)產(chǎn)物出口（10）；所述下封頭（6）與罐體（3）底端的連接處設(shè)有均布通孔的下支撐板（14），下封頭（6）內(nèi)安裝有烯烴分布器（15）。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的繞管換熱式烷基化反應(yīng)器，其特征在于：相鄰所述換熱管（12）之間安裝有隔條（13）...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：王密，王振元，范飛，周晴晴，申玲，管峰，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：蘭州蘭石集團(tuán)有限公司，蘭州蘭石能源裝備工程研究院有限公司，
類型：新型
國(guó)別省市：甘肅,62