烷基化反應(yīng)流出物酸洗的方法和裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于烷基化廢酸處理領(lǐng)域，涉及烷基化反應(yīng)中的反應(yīng)流出物酸洗的方法與裝置，更具體地說，涉及對采用硫酸作催化劑的烷基化工藝中反應(yīng)器下游的酸沉降罐烴相流出物進(jìn)行酸洗的方法與裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]當(dāng)前，環(huán)境污染日益嚴(yán)重是中國乃至世界所面臨的一大困局，并對人們的生產(chǎn)、生活造成了極大的影響，因此環(huán)境保護(hù)受到世界各國的普遍重視。根據(jù)近年來中國環(huán)境保護(hù)部公布的《中國環(huán)境狀況公報》的數(shù)據(jù)，各種污染源中車輛尾氣污染占到了 20%左右，同時隨著汽車保有量的增加，汽車尾氣對環(huán)境的污染日趨嚴(yán)重，因而環(huán)境保護(hù)對車用汽油的辛烷值和清潔度提出了更加嚴(yán)苛的要求。在世界清潔汽油的總體標(biāo)準(zhǔn)朝著低硫、低芳、低烯的高清潔度及高辛烷值方向發(fā)展的情況下，烷基化油逐步受到人們的重視。
[0003]烷基化油是異丁烷與C3?C5的輕烯烴在強(qiáng)酸催化劑的作用下反應(yīng)生成的，是一種異構(gòu)烷烴混合物。與催化汽油和重整汽油相比，烷基化油具有辛烷值高、不含烯烴芳烴、硫含量低等特點(diǎn)，將其調(diào)入汽油中可以降低烯烴、芳烴、硫等有害組分的含量，同時提高汽油的辛烷值和抗爆性能，是一種理想的清潔車用汽油組分。因此烷基化油的生產(chǎn)受到煉油工業(yè)的日益重視。
[0004]眾所周知，烷基化工藝主要包括硫酸烷基化和氫氟酸烷基化，本發(fā)明針對的是以硫酸作為催化劑的烷基化工藝。通常地，硫酸烷基化工藝中，將異丁烷和輕烯烴原料及濃度90%以上的合格硫酸催化劑輸送至Stratco反應(yīng)器，在該反應(yīng)器的大功率攪拌器作用下，硫酸與烴相充分分散和混合，形成酸烴乳液從而完成烷基化反應(yīng)，之后酸烴混合乳液進(jìn)入沉降分離器，在相密度差的作用下實(shí)現(xiàn)硫酸和烴相的分離，并獲得烴相反應(yīng)流出物和硫酸。然而，由于烷基化過程中硫酸的高度乳化及生成了硫酸酯等含硫副產(chǎn)物，因此在烴相反應(yīng)流出物中總會攜帶微量的乳化硫酸液滴及硫酸酯，它們會對下游的工藝設(shè)備造成嚴(yán)重的腐蝕破壞，因此必須充分脫除烴相反應(yīng)流出物中的硫酸和硫酸酯雜質(zhì)。
[0005]酸洗是脫除烴相反應(yīng)流出物中雜質(zhì)的第一道工序，后續(xù)還有堿洗、水洗等。然而現(xiàn)有的酸洗方法及設(shè)備無法高效地脫除硫酸及硫酸酯，仍然會造成對下游設(shè)備的腐蝕問題。且現(xiàn)有的酸洗方法中，酸洗硫酸一次性地加入到酸洗罐中，使得部分硫酸還來不及與烷基化產(chǎn)物接觸就排出酸洗罐，沒能充分利用這部分硫酸；同時，現(xiàn)有酸洗方法需要后續(xù)的堿洗等工序，一方面會不必要地增加烷基化油中的無關(guān)組分，另一方面也無法避免對后續(xù)設(shè)備的腐蝕破壞。
[0006]因此，本領(lǐng)域迫切需要開發(fā)出能夠有效地實(shí)現(xiàn)烷基化反應(yīng)流出物脫除硫酸及硫酸酯的方法與裝置，使烷基化烴相產(chǎn)物充分凈化并減少對設(shè)備的腐蝕破壞。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的在于提供一種新穎的烷基化反應(yīng)流出物酸洗的方法與裝置，從而充分凈化烷基化產(chǎn)物，脫除烷基化產(chǎn)物中的硫酸液滴及硫酸酯，減少對系統(tǒng)設(shè)備的腐蝕破壞。本發(fā)明提供了一種方法與裝置，使得酸洗工藝中新加入的硫酸能夠充分地與烴相中的硫酸酯及酸滴接觸，強(qiáng)化相互溶解萃取，并通過分離器中的分離填料促進(jìn)酸烴分離，從而達(dá)到完全脫除烷基化產(chǎn)物中的硫酸酯和硫酸液滴的目的，解決了現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題。
[0008]—方面，本發(fā)明提供了一種烷基化反應(yīng)流出物酸洗的方法，該方法包括以下步驟:
[0009](i)將含有硫酸液滴和硫酸酯的烷基化產(chǎn)物與混合新硫酸通過形成液膜強(qiáng)化接觸；以及
[0010](ii)使用分離填料強(qiáng)化硫酸液滴的破乳聚并，促進(jìn)烷基化反應(yīng)流出物與硫酸的分離，使烷基化反應(yīng)流出物中的硫酸酯和硫酸液滴完全脫除。
[0011]在一個優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述步驟(ii)中分離出來的硫酸一部分參與烷基化反應(yīng)，另一部分返回與新硫酸混合，且參與烷基化反應(yīng)的硫酸的量等于返回與新硫酸混合的硫酸的量。
[0012]在另一個優(yōu)選的實(shí)施方式中，將混合新硫酸分為多股流分別與烷基化產(chǎn)物接觸，其中，所述混合新硫酸為新硫酸和次新硫酸的混合液體，所述新硫酸為外加的濃度不低于98%的液體硫酸，所述次新硫酸為所述步驟(ii)中分離出來的返回的參與過酸洗的硫酸。
[0013]在另一個優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述分離填料采用親水和疏水的纖維材料交錯編織而成，其中纖維直徑為80?500μπι，孔隙率為70?85%;所述分離填料的厚度為200?400mm。
[0014]另一方面，本發(fā)明提供了一種烷基化反應(yīng)流出物酸洗的裝置，該裝置包括:
[0015]與混合器連接的、包括酸洗段和分離段的酸洗罐，其中，所述酸洗段中設(shè)置微通道絲網(wǎng)，以將含有硫酸液滴和硫酸酯的烷基化產(chǎn)物與混合新硫酸在微通道絲網(wǎng)上通過形成液膜強(qiáng)化接觸;所述分離段中設(shè)置分離填料，以強(qiáng)化硫酸液滴的破乳聚并，促進(jìn)烷基化反應(yīng)流出物與硫酸的分離，使烷基化反應(yīng)流出物中的硫酸酯和硫酸液滴完全脫除。
[0016]在一個優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述微通道絲網(wǎng)設(shè)置為多段，每段以一定比例加入混合新硫酸，使流向上硫酸的量逐段增大;所述微通道絲網(wǎng)采用聚合物纖維或者金屬纖維制得，所述纖維按照不規(guī)則的排列方式進(jìn)行編織，從而形成不規(guī)則的微通道;所述微通道絲網(wǎng)的厚度為300?500mm，所采用的纖維直徑為20?ΙΟΟμπι，孔隙率為50?75%，且每段絲網(wǎng)之間的距離不小于200mm。
[0017]在另一個優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述酸洗段包括烷基化反應(yīng)流出物入口、混合新硫酸入口、反應(yīng)流出物液體分布器、混合新硫酸液體分布器和微通道絲網(wǎng);所述分離段包括分離填料、烴相凈流出物出口和硫酸出口。
[0018]在另一個優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述混合新硫酸入口的數(shù)量為2個或更多個，間距由微通道絲網(wǎng)的厚度確定。
[0019]在另一個優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述反應(yīng)流出物液體分布器和混合新硫酸液體分布器具有相同的結(jié)構(gòu)，包括排管式、螺旋式、三叉式或者網(wǎng)格式。
[0020]在另一個優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述分離段包括一段或者多段分離填料，在分離段底部即酸洗罐底部設(shè)置硫酸出口，在分離段上距離底部至少400mm的地方設(shè)置烴相凈流出物出口。
[0021]有益效果:
[0022]本發(fā)明的有益效果主要包括兩個方面:一是在酸洗罐的酸洗段中分段加入新硫酸，通過形成液膜，強(qiáng)化新硫酸與烷基化油中的硫酸液滴和硫酸酯的混合接觸，使硫酸液滴和硫酸酯被新硫酸充分地萃取;二是酸洗罐的分離段使得未被萃取的酸滴充分聚結(jié)，強(qiáng)化破乳，促進(jìn)硫酸和烷基化油的分離。具體地說:
[0023](I)液體分布器使新硫酸和烷基化反應(yīng)流出物在酸洗罐的橫截面上充分地均勻分布，并且在每段微通道絲網(wǎng)的上部一定空間內(nèi)，可以使新硫酸與烷基化反應(yīng)流出物預(yù)先混合，然后再同時流向微通道絲網(wǎng)。
[0024](2)在所述微通道絲網(wǎng)中，由于烴相和硫酸對絲網(wǎng)材料的親疏性不同，其中一相在絲網(wǎng)上形成液膜，可以增加兩相的接觸時間，增大兩相的接觸面積，提高新硫酸的萃取效率;在該微通道絲網(wǎng)上99%以上的硫酸液滴被萃取，同時硫酸酯被完全萃取進(jìn)入硫酸中。
[0025](3)本發(fā)明增加了次新硫酸的回流部分，所述次新硫酸為從分離段酸相出口排出的參與過酸洗的硫酸，這些次新硫酸是酸洗系統(tǒng)的酸相流出物，其輸出濃度都在96%以上；所述混合新硫酸是新硫酸與次新硫酸混合而來的；由于次新硫酸的回流和混合新硫酸的形成，提高了硫酸的利用效率。
[0026](4)所述酸洗罐的分離段是烷基化產(chǎn)物與硫酸分離的裝置，所述分離段中的分離填料采用親水和疏水性的纖維材料交錯編制而成，可以促進(jìn)硫酸液滴的聚并，使得經(jīng)過酸洗之后烷基化產(chǎn)物中尚存的硫酸液滴聚結(jié)，強(qiáng)化破乳，提高酸烴的分離效率，使烷基化產(chǎn)物中的烷基化油與硫酸酯和硫酸液滴完全地分離，得到凈化的烷基化油。
【附圖說明】
[0027]附圖是用以提供對本發(fā)明的進(jìn)一步理解的，它只是構(gòu)成本說明書的一部分以進(jìn)一步解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的限制。
[0028]圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施方式的烷基化反應(yīng)流出物酸洗工藝流程示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0029]本申請的發(fā)明人經(jīng)過廣泛而深入的研究，針對傳統(tǒng)的酸洗罐及其酸洗方法并不能很好地解決含有硫酸液滴和硫酸酯的烷基化產(chǎn)物對下游設(shè)備的腐蝕破壞，并且一旦在酸洗罐中不能有效地脫除硫酸液滴和硫酸酯等雜質(zhì)，則在后續(xù)的堿洗環(huán)節(jié)將會增大堿液的用量，且不易將雜質(zhì)脫除干凈的問題，將酸洗罐分為酸洗段和分離段，在酸洗段內(nèi)設(shè)置為多段的微通道絲網(wǎng)，這些微通道絲網(wǎng)采用聚合物纖維或者金屬纖維不規(guī)則地編織而成，由于烷基化油和硫酸液體對微通道絲網(wǎng)的親疏性不同，使得在微通道絲網(wǎng)上形成液膜，由此強(qiáng)化硫酸對烷基