本發(fā)明涉及烷基化生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種碳四硫酸法烷基化裝置。

背景技術(shù)：

隨著國(guó)家對(duì)燃油質(zhì)量指標(biāo)的不斷升級(jí)，環(huán)保要求的越來(lái)越高，烷基化汽油將是未來(lái)汽油的主要調(diào)合組份。輕烯烴和異丁烷經(jīng)過(guò)烷基化反應(yīng)所生成的烷基化汽油是以各種三甲基戊烷（辛烷）為主要成分的汽油餾程的產(chǎn)品，烷基化汽油具有以下特點(diǎn)：①辛烷值高，在內(nèi)燃機(jī)中燃燒后，排氣中煙霧少，不引起振動(dòng)，是清潔汽油理想的高辛烷值調(diào)合組分；②不含烯烴、芳烴，硫含量也很低，將烷基化汽油調(diào)入汽油中通過(guò)稀釋作用可以降低汽油中的烯烴、芳烴、硫等有害組分的含量；③蒸氣壓較低。因此烷基化汽油是清潔汽油最理想的調(diào)合組分。④烷基化油幾乎完全是由飽和的分支鏈烷烴所組成，因此還可以用烷基化油作成各種溶劑油使用。另外生產(chǎn)烷基化油時(shí)副產(chǎn)的正丁烷也是汽油的良好調(diào)合組分。正是由于烷基化汽油的各種優(yōu)點(diǎn)，使得烷基化工藝蓬勃發(fā)展，烷基化反應(yīng)已成為石油加工的主要過(guò)程之一。

硫酸烷基化反應(yīng)是在液相中進(jìn)行，但是烷烴在硫酸中的溶解度很低，正構(gòu)烷烴幾乎不溶于硫酸，異構(gòu)烷烴的溶解度也不大。因此，為了保證硫酸中的烷烴濃度需要使用高濃度的硫酸。但是高濃度的硫酸有很強(qiáng)的氧化作用，能使烯烴氧化，因此為了抑制烯烴的副反應(yīng)，工業(yè)上采用的硫酸濃度為98.0%~99.2%。大多數(shù)原料中的雜質(zhì)在硫酸烷基化反應(yīng)后進(jìn)入酸相，使得硫酸被污染，從而降低了硫酸的催化活性。因此當(dāng)硫酸濃度下降到90%左右時(shí)即被認(rèn)為是必須更新的廢酸。廢酸具有惡臭，對(duì)環(huán)境污染嚴(yán)重。

非均相液-液物系的分離是石油、化工、環(huán)保、紡織及廢水處理等生產(chǎn)中的重要單元操作之一，隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，對(duì)非均相液-液物系的分離的要求也越來(lái)越高，某些傳統(tǒng)的分離方式已經(jīng)不能滿(mǎn)足現(xiàn)代化生產(chǎn)的要求。

對(duì)于非均相液-液物系分離最常用且最經(jīng)濟(jì)的分離方法是重力法，即利用液體的密度不同，使連續(xù)相中分散懸浮的分散相液滴浮升或下降而將其分離。液滴的浮升速度依據(jù)斯托克斯定律。由斯托克斯定律可見(jiàn)，分散相液滴粒徑越小、液液密度差越小、連續(xù)相粘度越大，非均相液-液物系分離越困難。

現(xiàn)有國(guó)內(nèi)碳四硫酸法烷基化生產(chǎn)裝置中反應(yīng)系統(tǒng)、反應(yīng)產(chǎn)物精制系統(tǒng)的非均相液-液物系分離技術(shù)（酸沉降器等）采用重力式沉降分離，工藝設(shè)備內(nèi)流體的流動(dòng)特性不理想，短路流以及死區(qū)的存在導(dǎo)致設(shè)備內(nèi)部空間利用率降低，湍流、渦旋的存在易使液滴產(chǎn)生返混，造成非均相液-液物系分離效率低，裝置的基礎(chǔ)酸耗高，下游工藝設(shè)備和管線易腐蝕?，F(xiàn)有生產(chǎn)裝置酸耗在不考慮原料雜質(zhì)造成的酸耗增加的前提條件下，基礎(chǔ)酸耗（以98.0%新鮮硫酸為基準(zhǔn)）約為85~95kg/t烷基化油；與國(guó)外同類(lèi)裝置相比高約30kg/t烷基化油。暨以20萬(wàn)噸/年同規(guī)模國(guó)內(nèi)外裝置相比，現(xiàn)有國(guó)內(nèi)裝置廢酸多產(chǎn)約6500t/年，使配套的廢酸再生裝置規(guī)模、投資、運(yùn)行費(fèi)用偏高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種有效降低基礎(chǔ)酸耗的碳四硫酸法烷基化裝置。

為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明所述的一種碳四硫酸法烷基化裝置，包括酸沉降器、烷基化反應(yīng)器和閃蒸罐，其特征在于：所述酸沉降器的一端設(shè)有乳化液入口Ⅰ，其頂部設(shè)有烴相出口Ⅰ，其底部設(shè)有兩個(gè)酸相出口，其內(nèi)沿乳化液流動(dòng)方向分別設(shè)有呈縱向布置的液體分布器Ⅰ、一級(jí)分離內(nèi)件Ⅰ、二級(jí)分離內(nèi)件Ⅰ；所述乳化液入口Ⅰ與所述烷基化反應(yīng)器的出口Ⅰ相連，該烷基化反應(yīng)器的入口Ⅰ與所述酸相出口相連；所述烴相出口Ⅰ與所述閃蒸罐的入口Ⅱ相連，該出口Ⅱ經(jīng)管線Ⅰ依次連有反應(yīng)產(chǎn)物精制系統(tǒng)。

所述兩個(gè)酸相出口之間設(shè)有擋板，該擋板垂直固定于所述酸沉降器內(nèi)壁。

所述反應(yīng)產(chǎn)物精制系統(tǒng)由內(nèi)部沿乳化液流動(dòng)方向均分別設(shè)有呈縱向布置的液體分布器Ⅱ、一級(jí)分離內(nèi)件Ⅱ、二級(jí)分離內(nèi)件Ⅱ的酸洗罐、堿洗罐Ⅰ、水洗罐串聯(lián)而成；所述酸洗罐的一端設(shè)有乳化液入口Ⅱ，其頂部設(shè)有烴相出口Ⅱ，其底部設(shè)有酸出口；所述堿洗罐Ⅰ的一端設(shè)有乳化液入口Ⅲ，其頂部設(shè)有烴相出口Ⅲ，其底部設(shè)有堿出口Ⅰ；所述水洗罐的一端設(shè)有乳化液入口Ⅳ，其頂部設(shè)有反應(yīng)產(chǎn)物出口Ⅰ，其底部設(shè)有水出口；所述乳化液入口Ⅱ、酸出口分別經(jīng)管線Ⅰ與所述出口Ⅱ相連；所述烴相出口Ⅱ經(jīng)管線Ⅱ分別與所述乳化液入口Ⅲ、堿出口Ⅰ相連；所述烴相出口Ⅲ經(jīng)管線Ⅲ分別與所述乳化液入口Ⅳ、水出口相連。

所述烴相出口Ⅰ內(nèi)設(shè)有三級(jí)分離內(nèi)件Ⅱ。

所述反應(yīng)產(chǎn)物精制系統(tǒng)包括內(nèi)部沿乳化液流動(dòng)方向分別設(shè)有呈縱向布置的液體分布器Ⅲ、一級(jí)分離內(nèi)件Ⅲ、二級(jí)分離內(nèi)件Ⅲ的堿洗罐Ⅱ；所述堿洗罐Ⅱ的一端設(shè)有乳化液入口Ⅴ，其頂部設(shè)有反應(yīng)產(chǎn)物出口Ⅱ，其底部設(shè)有堿出口Ⅱ；所述反應(yīng)產(chǎn)物出口Ⅱ內(nèi)設(shè)有三級(jí)分離內(nèi)件Ⅲ；所述乳化液入口Ⅴ、堿出口Ⅱ分別經(jīng)管線Ⅰ與所述出口Ⅱ相連。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1、本發(fā)明通過(guò)設(shè)置液體分布器、一級(jí)分離內(nèi)件、二級(jí)分離內(nèi)件或三級(jí)分離內(nèi)件對(duì)烴相進(jìn)行分級(jí)分離，從而提高了酸烴、堿烴、水烴乳化液的液-液分離效率，使得現(xiàn)有烷基化生產(chǎn)裝置基礎(chǔ)酸耗降低至（以98.0%新鮮硫酸為基準(zhǔn)）55~65kg/t烷基化油。

2、本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉。

附圖說(shuō)明

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。

圖1為本發(fā)明的第一種結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明中第一種結(jié)構(gòu)中酸沉降器示意圖。

圖3為本發(fā)明中第一種結(jié)構(gòu)中酸/堿/水洗罐示意圖。

圖4為本發(fā)明的第二種結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5為本發(fā)明中第二種結(jié)構(gòu)中酸沉降器示意圖。

圖6為本發(fā)明中第二種結(jié)構(gòu)中堿洗罐示意圖。

圖中：1—酸沉降器 11—乳化液入口Ⅰ 12—烴相出口Ⅰ13—酸相出口14—液體分布器Ⅰ 15—一級(jí)分離內(nèi)件Ⅰ 16—二級(jí)分離內(nèi)件Ⅰ 17—擋板18—三級(jí)分離內(nèi)件Ⅱ 2—烷基化反應(yīng)器 3—閃蒸罐 4—酸洗罐41—乳化液入口Ⅱ 42—烴相出口Ⅱ 43—酸出口 5—堿洗罐Ⅰ 51—乳化液入口Ⅲ 52—烴相出口Ⅲ 53—堿出口Ⅰ 6—水洗罐61—乳化液入口Ⅳ 62—反應(yīng)產(chǎn)物出口Ⅰ 63—水出口 7—液體分布器Ⅱ 8—一級(jí)分離內(nèi)件Ⅱ9—二級(jí)分離內(nèi)件Ⅱ10—堿洗罐Ⅱ101—液體分布器Ⅲ 102—一級(jí)分離內(nèi)件Ⅲ 103—二級(jí)分離內(nèi)件Ⅲ 104—乳化液入口Ⅴ105—反應(yīng)產(chǎn)物出口Ⅱ 106—堿出口Ⅱ 107—三級(jí)分離內(nèi)件Ⅲ。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1 如圖1~3所示，一種碳四硫酸法烷基化裝置，包括酸沉降器1、烷基化反應(yīng)器2和閃蒸罐3。

酸沉降器1的一端設(shè)有乳化液入口Ⅰ11，其頂部設(shè)有烴相出口Ⅰ12，其底部設(shè)有兩個(gè)酸相出口13，其內(nèi)沿乳化液流動(dòng)方向分別設(shè)有呈縱向布置的液體分布器Ⅰ14、一級(jí)分離內(nèi)件Ⅰ15、二級(jí)分離內(nèi)件Ⅰ16；乳化液入口11與烷基化反應(yīng)器2的出口Ⅰ相連，該烷基化反應(yīng)器2的入口Ⅰ與酸相出口13相連；烴相出口12與閃蒸罐3的入口Ⅱ相連，該出口Ⅱ經(jīng)管線Ⅰ依次連有反應(yīng)產(chǎn)物精制系統(tǒng)。

兩個(gè)酸相出口13之間設(shè)有擋板17，該擋板17垂直固定于酸沉降器1內(nèi)壁。

反應(yīng)產(chǎn)物精制系統(tǒng)由內(nèi)部沿乳化液流動(dòng)方向均分別設(shè)有呈縱向布置的液體分布器Ⅱ7、一級(jí)分離內(nèi)件Ⅱ8、二級(jí)分離內(nèi)件Ⅱ9的酸洗罐4、堿洗罐Ⅰ5、水洗罐6串聯(lián)而成；酸洗罐4的一端設(shè)有乳化液入口Ⅱ41，其頂部設(shè)有烴相出口Ⅱ42，其底部設(shè)有酸出口43；堿洗罐Ⅰ5的一端設(shè)有乳化液入口Ⅲ51，其頂部設(shè)有烴相出口Ⅲ52，其底部設(shè)有堿出口Ⅰ53；水洗罐6的一端設(shè)有乳化液入口Ⅳ61，其頂部設(shè)有反應(yīng)產(chǎn)物出口Ⅰ62，其底部設(shè)有水出口63；乳化液入口Ⅱ41、酸出口43分別經(jīng)管線Ⅰ與出口Ⅱ相連；烴相出口Ⅱ42經(jīng)管線Ⅱ分別與乳化液入口Ⅲ51、堿出口Ⅰ53相連；烴相出口Ⅲ52經(jīng)管線Ⅲ分別與乳化液入口Ⅳ61、水出口63相連。

該工藝流程如下：

烷基化反應(yīng)器內(nèi)硫酸與原料、反應(yīng)產(chǎn)物處于良好的乳化狀態(tài)。酸烴乳化液進(jìn)入酸沉降器1的乳化液入口Ⅰ11經(jīng)聚結(jié)沉降分離，由酸沉降器1頂部的烴相出口Ⅰ12排出烴，底部酸相出口13排出酸。經(jīng)閃蒸罐3閃蒸后得到反應(yīng)產(chǎn)物。反應(yīng)產(chǎn)物與硫酸混合洗滌后進(jìn)入酸洗罐4的乳化液入口Ⅱ41經(jīng)聚結(jié)沉降分離，由酸洗罐4頂部的烴相出口Ⅱ42排出反應(yīng)產(chǎn)物，底部酸出口43排出酸；反應(yīng)產(chǎn)物與堿液混合洗滌后進(jìn)入堿洗罐Ⅰ5的乳化液入口Ⅲ51經(jīng)聚結(jié)沉降分離，由堿洗罐Ⅰ5頂部的烴相出口Ⅲ52排出反應(yīng)產(chǎn)物，底部堿出口Ⅰ53排出堿液；反應(yīng)產(chǎn)物與水混合洗滌后進(jìn)入水洗罐6的乳化液入口Ⅳ61經(jīng)聚結(jié)沉降分離，由水洗罐6頂部的反應(yīng)產(chǎn)物出口Ⅰ62排出反應(yīng)產(chǎn)物，底部水出口63排出水。精制后的反應(yīng)產(chǎn)物送下游設(shè)備生產(chǎn)出烷基化油。

其中：乳化液經(jīng)過(guò)酸沉降器1的乳化液入口Ⅰ11由液體分布器Ⅰ14進(jìn)入一級(jí)分離內(nèi)件Ⅰ15，將烴相中大于60~80μm的液滴分離出來(lái)；繼續(xù)進(jìn)入二級(jí)分離內(nèi)件Ⅰ16除去烴相中大于30~40μm的液滴，再經(jīng)過(guò)一定的停留時(shí)間沉降，由酸沉降器1頂部的烴相出口Ⅰ12排出烴，底部酸相出口13排出酸。

乳化液經(jīng)過(guò)酸洗罐4、堿洗罐Ⅰ5、水洗罐6中的乳化液入口Ⅱ41、乳化液入口Ⅲ51、乳化液入口Ⅳ61由液體分布器Ⅱ7進(jìn)入一級(jí)分離內(nèi)件Ⅱ8，將烴相中大于60~80μm的液滴分離出來(lái)；繼續(xù)進(jìn)入二級(jí)分離內(nèi)件Ⅱ9除去烴相中大于30~40μm的液滴，再經(jīng)過(guò)一定的停留時(shí)間沉降，由酸洗罐4頂部的烴相出口Ⅱ42排出反應(yīng)產(chǎn)物，底部酸出口43排出酸；由堿洗罐Ⅰ5頂部的烴相出口Ⅲ52排出反應(yīng)產(chǎn)物，底部堿出口Ⅰ53排出堿液；由水洗罐6頂部的反應(yīng)產(chǎn)物出口Ⅰ62排出反應(yīng)產(chǎn)物，底部水出口63排出水。

實(shí)施例2 如圖4~6所示，一種碳四硫酸法烷基化裝置，包括酸沉降器1、烷基化反應(yīng)器2和閃蒸罐3。

酸沉降器1的一端設(shè)有乳化液入口Ⅰ11，其頂部設(shè)有烴相出口Ⅰ12，其底部設(shè)有兩個(gè)酸相出口13，其內(nèi)沿乳化液流動(dòng)方向分別設(shè)有呈縱向布置的液體分布器Ⅰ14、一級(jí)分離內(nèi)件Ⅰ15、二級(jí)分離內(nèi)件Ⅰ16；乳化液入口11與烷基化反應(yīng)器2的出口Ⅰ相連，該烷基化反應(yīng)器2的入口Ⅰ與酸相出口13相連；烴相出口12與閃蒸罐3的入口Ⅱ相連，該出口Ⅱ經(jīng)管線Ⅰ依次連有反應(yīng)產(chǎn)物精制系統(tǒng)。

兩個(gè)酸相出口13之間設(shè)有擋板17，該擋板17垂直固定于酸沉降器1內(nèi)壁。烴相出口Ⅰ12內(nèi)設(shè)有三級(jí)分離內(nèi)件Ⅱ18。

反應(yīng)產(chǎn)物精制系統(tǒng)包括內(nèi)部沿乳化液流動(dòng)方向分別設(shè)有呈縱向布置的液體分布器Ⅲ101、一級(jí)分離內(nèi)件Ⅲ102、二級(jí)分離內(nèi)件Ⅲ103的堿洗罐Ⅱ10；堿洗罐Ⅱ10的一端設(shè)有乳化液入口Ⅴ104，其頂部設(shè)有反應(yīng)產(chǎn)物出口Ⅱ105，其底部設(shè)有堿出口Ⅱ106；反應(yīng)產(chǎn)物出口Ⅱ105內(nèi)設(shè)有三級(jí)分離內(nèi)件Ⅲ107；乳化液入口Ⅴ104、堿出口Ⅱ106分別經(jīng)管線Ⅰ與出口Ⅱ相連。

該工藝流程如下：

烷基化反應(yīng)器內(nèi)硫酸與原料、反應(yīng)產(chǎn)物處于良好的乳化狀態(tài)。酸烴乳化液進(jìn)入酸沉降器1的乳化液入口Ⅰ11經(jīng)聚結(jié)沉降分離，由酸沉降器1頂部的烴相出口Ⅰ12排出烴，底部酸相出口13排出酸。經(jīng)閃蒸罐3閃蒸后得到反應(yīng)產(chǎn)物。反應(yīng)產(chǎn)物與堿液混合洗滌后進(jìn)入堿洗罐Ⅱ10的乳化液入口Ⅴ104經(jīng)聚結(jié)沉降分離，由堿洗罐Ⅱ10頂部的反應(yīng)產(chǎn)物出口Ⅱ105排出反應(yīng)產(chǎn)物，底部堿出口Ⅱ106排出堿液。精制后的反應(yīng)產(chǎn)物送下游設(shè)備生產(chǎn)出烷基化油。

其中：乳化液經(jīng)過(guò)酸沉降器1的乳化液入口Ⅰ11由液體分布器Ⅰ14進(jìn)入一級(jí)分離內(nèi)件Ⅰ15，將烴相中大于60~80μm的液滴分離出來(lái)；繼續(xù)進(jìn)入二級(jí)分離內(nèi)件Ⅰ16除去烴相中大于30~40μm的液滴，再經(jīng)過(guò)一定的停留時(shí)間沉降，由酸沉降器1底部酸相出口13排出酸；酸沉降器1頂部的烴相經(jīng)過(guò)三級(jí)分離內(nèi)件Ⅱ18除去烴相中大于15~20μm的液滴后由烴相出口Ⅰ12排出烴。

乳化液經(jīng)過(guò)堿洗罐Ⅱ10的乳化液入口Ⅴ104由液體分布器Ⅲ101進(jìn)入一級(jí)分離內(nèi)件Ⅲ102，將烴相中大于60~80μm的液滴分離出來(lái)；繼續(xù)進(jìn)入二級(jí)分離內(nèi)件Ⅲ103除去烴相中大于30~40μm的液滴；再經(jīng)過(guò)一定的停留時(shí)間沉降，由堿洗罐Ⅱ10底部堿出口Ⅱ106排出堿液；堿洗罐Ⅱ10頂部的烴相經(jīng)過(guò)三級(jí)分離內(nèi)件Ⅲ107除去烴相中大于15~20μm的液滴后由反應(yīng)產(chǎn)物出口Ⅱ105排出反應(yīng)產(chǎn)物。

上述實(shí)施例1~2中，一級(jí)分離內(nèi)件Ⅰ15、一級(jí)分離內(nèi)件Ⅱ8、一級(jí)分離內(nèi)件Ⅲ102均采用平行板、波紋板（錯(cuò)搭、開(kāi)孔、網(wǎng)狀）等，除去烴相中大于60~80μm的酸/堿/水液滴。

二級(jí)分離內(nèi)件Ⅰ16、二級(jí)分離內(nèi)件Ⅱ9、二級(jí)分離內(nèi)件Ⅲ103均采用編織類(lèi)結(jié)構(gòu)件，包括金屬/非金屬絲網(wǎng)，除去烴相中大于30~40μm的酸/堿/水液滴。

三級(jí)分離內(nèi)件Ⅱ18、三級(jí)分離內(nèi)件Ⅲ107均采用非編織類(lèi)結(jié)構(gòu)件，包括金屬/非金屬聚結(jié)濾芯，除去烴相中大于15~20μm的酸/堿液滴。