專利名稱：一種固體酸烷基化反應再生方法及裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種反應再生方法及裝置，特別是一種固體酸烷基化反應再生方法及裝置，屬于石油化工領域。
背景技術：
烷基化工藝利用異構烷烴和低分子烯烴進行烷基化反應生產(chǎn)的烷基化油具有辛烷值高、蒸汽壓低、燃燒熱值高、不含硫氮非烴組分的特點，是理想的汽油調(diào)和組分。
傳統(tǒng)的烷基化工藝始于40年代，它以液體酸硫酸或氫氟酸作催化劑，其特點是選擇性好、價格低、可回收并連續(xù)保持活性。但是，氫氟酸毒性大，嚴重危害人體健康；硫酸腐蝕設備，產(chǎn)生的大量酸渣污染環(huán)境。因此，隨著社會環(huán)保意識的日益增強，以硫酸或氫氟酸作催化劑的烷基化工藝的發(fā)展受到了很大限制。
固體酸烷基化工藝是近年來正在開發(fā)的替代液體酸工藝的環(huán)保型工藝過程，國內(nèi)外對其研究已有20年以上的歷史。該工藝的最大特點是環(huán)境友好，不產(chǎn)生環(huán)境污染問題。
目前對于固體酸烷基化工藝的研究主要集中在兩個方面一，固體酸催化劑的研究；二，固體酸烷基化反應器及工藝的研究。近年來，固體酸催化劑的研究取得了重大進展，各種類型的固體酸催化劑不斷涌現(xiàn)，如HX、HY、ZSM-5、USY和REHY等沸石分子篩、含鹵素的陽離子交換樹脂，含鹵素的固體超強酸，SO4-/MXOY型固體超強酸，SO4-/復合氧化物型固體超強酸等。但是，這些催化劑普遍存在初活性好但容易失活的缺點，即烯烴的聚合致使催化劑表面出現(xiàn)積炭結焦進而導致催化劑活性迅速下降。為此，科研人員在不斷改進催化劑性能的同時，又從化學工程角度采用連續(xù)再生工藝保證烷基化反應的連續(xù)順利進行。目前常用的烷基化反應器有漿態(tài)床反應器、固定床反應器、移動床反應器、流化床反應器和循環(huán)流化床等。漿態(tài)床反應器通過排出廢催化劑和加入新鮮催化劑來維持催化劑的活性，但存在混合不充分、不易操作、工藝難于放大等問題。在固定床反應器中，由于催化劑會最終失去活性需要進行再生，因此生產(chǎn)中需要采用多個反應器進行切換以維持連續(xù)生產(chǎn)，因此該工藝也存在著設備投資高、切換頻繁、難于操作的缺點。移動床反應器中，兩相接近平推流流動，接觸充分，反應效率高；缺點是處理量大時，壓降較大。流化床反應器中，顆粒與流體一樣自由流動，因此具有較高的傳質(zhì)傳熱特性。美國UOP公司開發(fā)Alkylene固體酸烷基化工藝核心裝置就是提升管流化床反應器，參加反應后的失活催化劑通過分離器進行分離，然后送入再生器中進行催化劑的再生，通過反應器和再生器的連續(xù)操作，可維持催化劑的活性和高選擇性。其缺點是該反應工藝比固定床反應工藝要復雜的多，催化劑的兩級再生都要臨氫操作，沒有較好解決再生問題。
近年來，循環(huán)流化床反應器因其顆粒處理量大、集成度高、可實現(xiàn)多功能同步操作的優(yōu)點，在固體酸烷基化領域得到重點研究和應用。中國石油化工總公司和清華大學共同開發(fā)的芳烴烷基化及其所用液固循環(huán)流化床(專利申請?zhí)?4105710.0)涉及一種固體酸催化劑催化芳烴或其衍生物的烷基化工藝及液固循環(huán)流化床裝置。該裝置主要由液固并流上行反應器、待生催化劑沉降返洗塔、液固并流上行再生器和再生后催化劑沉降返洗塔四個主要設備組成，實現(xiàn)了反應—再生的連續(xù)進行，保證了催化劑始終在高活性下運轉。該結構的缺點是反應器形式單一，操作彈性有限，對反應和再生過程沒有分別加以考慮。
清華大學韓明漢等針對十二烷基苯生產(chǎn)過程中固體酸催化劑失活速度較快，生產(chǎn)過程不連續(xù)等缺點，開發(fā)了耦合式循環(huán)移動床反應器(CCMB)，并將該反應器用于合成直鏈烷基苯的新工藝(見CN 1087647C)。該工藝由移動床反應器、液固提升管和移動床再生器組成循環(huán)回路，將反應和再生過程耦合起來，實現(xiàn)了催化劑的反應及再生連續(xù)進行。該結構缺點是液固分離問題突出，竄液現(xiàn)象嚴重。
綜上所述，現(xiàn)有的固體酸烷基化方法和裝置難以實現(xiàn)催化劑在高活性下連續(xù)運轉。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是解決現(xiàn)有的固體酸烷基化工藝中反應再生過程不能連續(xù)進行的問題，實現(xiàn)催化劑在高活性下連續(xù)運轉。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種固體酸烷基化反應再生方法，該方法包括將充分混合的催化劑顆粒和反應液從一提升管反應器的底部供入，液固兩相在所述提升管反應器中的向上運動過程中發(fā)生烷基化反應，隨后反應混合物經(jīng)一分布器進入一流化床反應器，在所述流化床反應器中繼續(xù)進行烷基化反應；在所述流化床反應器中，由于液速降低而發(fā)生液固兩相分離，待再生催化劑堆積在所述流化床反應器的底部，液相產(chǎn)物和部分所述反應液從所述流化床反應器的頂部離開所述流化床反應器；所述待再生催化劑按照其再生時間的需要分別選擇進入一環(huán)流床再生器、進入一移動床再生器或進入一環(huán)流床和一移動床構成的組合再生器，在所述再生器中與再生液接觸進行再生反應，再生后的催化劑再與反應液混合，使催化劑的反應和再生過程連續(xù)進行。
其中所述提升管反應器中的操作液速為0.1-3米/秒，床層空隙率為3-50％；所述流化床反應器中的操作液速為0.26-7.68×10-2米/秒，床層空隙率為0.48-8％；所述移動床再生器內(nèi)操作液速為0.2-3×10-2米/秒。
其中催化劑再生路線的選擇和催化劑顆粒的反應時間和再生時間密切相關。在提升管反應器和流化床反應器構成的組合反應器中，根據(jù)催化劑顆粒反應時間的要求，通過調(diào)節(jié)提升管反應器液速和流化床反應器內(nèi)料位高度來靈活調(diào)節(jié)催化劑顆粒的停留時間。當催化劑顆粒的再生時間在幾秒到幾十秒之間時，選擇環(huán)流再生器較為合適，并且具有液固接觸充分、反應效率高等優(yōu)點，因此選擇提升管-流化床-環(huán)流床-提升管回路來完成反應再生過程；當催化劑顆粒的再生時間為幾十秒到幾十分鐘之間時，選擇移動床再生器較為合適，具有液固接觸時間長、接觸充分等優(yōu)點，因此選擇提升管-流化床-移動床-提升管回路；環(huán)流床-移動床組合再生器不但進一步延長了顆粒的停留時間，而且結合了環(huán)流床反應高效和移動床接觸充分的特點，因此提升管-流化床-環(huán)流床-移動床-提升管回路也是一個完成反應再生過程的較好的選擇。
本發(fā)明提供的固體酸烷基化反應再生方法，基于提升管、流化床、環(huán)流床、移動床不同的停留時間分布特征，針對不同物性催化劑顆粒、反應液、再生液物性，按照反應時間和再生時間的不同要求，靈活選擇擇適合的反應器、再生器組合方式，使催化劑顆粒短時反應即再生，反應再生連續(xù)進行，達到延長催化劑使用壽命，保持催化劑高活性和高選擇性的目的，使催化劑始終在高活性下運轉。
本發(fā)明還提供了一種固體酸烷基化反應再生裝置，其包括液體分布器，提升管反應器、流化床反應器、環(huán)流床再生器和移動床再生器，其中所述液體分布器與所述提升管反應器的底部連接，所述提升管反應器的頂部與所述流化床反應器的底部連接，所述流化床反應器下部通過帶閥門管道分別與所述環(huán)流床再生器和移動床再生器連接，所述環(huán)流床再生器下部通過帶閥門管道與所述移動床頂部連接，所述環(huán)流床再生器下部和移動床再生器底部還分別通過帶閥門管道與所述液體分布器連接，以構成循環(huán)回路。
其中上述的液體分布器由管式分布器和套管構成，所述套管設有變徑段，在所述變徑段側向設有顆粒循環(huán)管線，所述顆粒循環(huán)管線與所述套管的連接采用V型閥，在所述V型閥的底部設有松動液噴嘴，在所述變徑段和所述套管的一次反應液入口之間設有二次反應液入口。該管式分布器的出口總面積為所述提升管反應器截面積的5-30％，變徑段直徑為提升管反應器直徑的1.2-1.5倍，變徑段高度為套管高度的30-55％，V型閥的夾角為40-100度。本發(fā)明的液體分布器與現(xiàn)有分布器相比，不但降低了壓力波動，還大大提高了顆粒循環(huán)強度，明顯改善了顆粒單向進料造成的偏流現(xiàn)象。
上述流化床反應器下部設有蓮蓬頭型分布器，該蓮蓬頭型分布器由倒錐段和直管段構成，直管段與提升管反應器的頂部出口相通；倒錐段的表面設有開孔，開孔直徑為6-30mm，開孔率為5-20％。
上述移動床再生器的下部設有排料錐，所述排料錐由多個排料單錐和上下各一塊固定板構成，所述固定板在與所述排料單錐的內(nèi)部通道連接處設有開孔，上下固定板的開孔分別與內(nèi)部通道上下內(nèi)徑相同。在每個所述排料單錐側方開有多個條形槽，總開槽面積為側面積的30-70％；所述移動床再生器底部的帶閥門管道與所述排料錐的內(nèi)部通道相通，所述移動床再生器的下部設有再生液入口，所述再生液入口與所述排料錐的外部空間相通。通過該排料錐的設置，實現(xiàn)了移動床再生器中催化劑顆粒和再生液的連續(xù)穩(wěn)定逆向接觸和反應。
上述環(huán)流床再生器的中部設有催化劑入口與連接流化床反應器和環(huán)流床再生器的帶閥門管道相通；催化劑入口下方設有篩板，篩板的斜邊與垂直方向的夾角為20-60度，開孔率為5-30％；篩板下方與下料管相連，在篩板的正下方設有環(huán)流筒，下料管伸入環(huán)流筒的長度為環(huán)流筒總長的60-90％；環(huán)流筒高度為0.7-1.5米，直徑為環(huán)流床再生器內(nèi)徑的60-90％。
采用本發(fā)明提供的固體酸烷基化反應再生裝置，可通過靈活選擇組合方式，在較寬的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)停留時間，最大程度滿足不同性能固體酸催化劑的應用。


圖1是本發(fā)明固體酸烷基化反應再生裝置示意圖。
圖2是本發(fā)明液體分布器的管式分布器結構示意圖。
圖3是本發(fā)明液體分布器的套管之一的結構示意圖。
圖4是本發(fā)明液體分布器的套管之二的結構示意圖。
圖5是本發(fā)明排料錐的排料單錐的結構示意圖。
圖6是本發(fā)明排料錐的俯視圖。
圖7是本發(fā)明排料錐的仰視圖。
圖8是本發(fā)明固體酸烷基化反應再生方法實施例一的流程示意圖。
圖9是本發(fā)明固體酸烷基化反應再生方法實施例二的流程示意圖。
圖10是本發(fā)明固體酸烷基化反應再生方法實施例三的流程示意圖。
具體實施例方式
以下結合附圖對本發(fā)明的固體酸烷基化反應再生方法和裝置做詳細地說明。
本發(fā)明提供的固體酸烷基化反應再生裝置如圖1所示，其主要由五個部分構成液體分布器1、提升管反應器2、流化床反應器3、環(huán)流床再生器4和移動床再生器5。提升管反應器2下部設有液體分布器1；提升管反應器2頂部與流化床反應器3底部相通；流化床反應器3可以靈活選擇與環(huán)流床再生器4、移動床再生器5單獨相連構成循環(huán)回路，或與它們的串聯(lián)構成循環(huán)回路；提升管反應器2和流化床反應器3組成組合反應器；環(huán)流床再生器4可與移動床再生器5組成組合再生器。
本發(fā)明的液體分布器1由管式分布器和套管組成；圖2是管式分布器結構示意圖，其包括分布管110、固定擋板120、緩沖段130和一次再生液入口14。分布管110作用可均勻分布一次再生液。在固定擋板120上設有螺栓孔，便于分布器整體與套管連接和安裝。另外，固定擋板120還可密封套管底部出口。緩沖段130用于保證一次再生液平穩(wěn)連續(xù)進料。管式分布器的出口總面積與提升管反應器2的截面積比為5-30％。圖3和圖4分別為套管的兩具體例的結構示意圖。其設有變徑段34，變徑段34高度與套管總高度比0.3-0.55，變徑段34直徑為提升管反應器2直徑的1.2-1.5倍；變徑段34側向設有顆粒循環(huán)管線33，該循環(huán)管線33與套管的連接采用V型閥結構，V型閥結構的夾角為40-100°，在V型閥的底部設有松動液噴嘴16，通過調(diào)節(jié)松動液的流量可改變循環(huán)管線33的顆粒流率；變徑段34與一次反應液入口14之間設有二次反應液入口15。考慮到本發(fā)明各種裝置在空間上的排列，可在選擇提升管-流化床-移動床-提升管或提升管-流化床-環(huán)流床-移動床-提升管回路時，使用圖3所示的套管連接移動床再生器和提升管反應器；選擇提升管-流化床-環(huán)流床-提升管回路時，使用圖4所示的套管連接環(huán)流床反應器和提升管反應器。當然，如果空間上允許，上述不同的回路也可以共用圖3或圖4的套管。該液體分布器1與現(xiàn)有分布器相比，不但降低了壓力波動，還大大提高了顆粒循環(huán)強度，明顯改善了顆粒單向進料造成的偏流現(xiàn)象。
參見圖1，本發(fā)明的提升管反應器2采用液固并流上行床。在流化床反應器3下部設置蓮蓬頭型分布器8，分布器8由上部倒錐段和下部直管段組成，分布器下部直管段與提升管反應器2出口相連；分布器8倒錐段上表面開孔，開孔直徑為6-30mm，開孔率為5-20％；流化床反應器3底部為倒錐形，正下方設有反應液入口17與提升管反應器2出口相通，錐體部分設有催化劑出口18與環(huán)流再生器4或移動床再生器5相通；流化床反應器3上部設有液相產(chǎn)物出口19。
在環(huán)流床再生器4中部設有催化劑入口21與流化床反應器3底部催化劑出口18管線相通；催化劑入口21下方設有傾斜式篩板9，篩板9斜邊與垂直方向夾角根據(jù)顆粒物性及排料要求的不同為20-60°，篩板9開孔率為5-30％；篩板9下方與下料管10相連，篩板9正下方設有環(huán)流筒11，下料管伸入環(huán)流筒位置為h/H＝60-90％，其中h為下料管伸入環(huán)流桶的距離，H為環(huán)流桶高度；環(huán)流桶高度為0.7-1.5米，直徑環(huán)流床再生器直徑比d/D＝60-90％；環(huán)流床再生器4下部設有蓮蓬頭型再生液分布器12，由上部倒錐段和下部直管段組成，分布器倒錐段上表面開孔，開孔直徑為10-30mm，開孔率為5-20％；分布器下部直管段與再生液入口23相通；環(huán)流床再生器4底部為倒錐形，錐底正下方設有再生液入口23；與錐體部分斜邊成60-120°方向設有催化劑出口22與移動床再生器5或顆粒循環(huán)管線33相通；環(huán)流床頂部設有再生液出口20。
在移動床再生器5內(nèi)部設有排料錐13，見圖5-7，排料錐13由多個排料單錐60和上下各一塊固定板61、63構成，排料單錐側方開有多個條形槽62，總開槽面積與側面積百分比為30-70％；每個排料單錐60外側覆蓋不銹鋼濾網(wǎng)(圖中未示出)；移動床再生器5底部設有催化劑出口27，與排料錐13內(nèi)部空間相通；移動床再生器5下部與筒體成90°方向設有再生液入口26，與排料錐外部空間相通；移動床再生器5頂部分別設有再生液出口24和催化劑入口管線25，催化劑入口管線25插入移動床再生器5內(nèi)部長度視料位高度而定，一般為移動床高度的1/3-1/2。
本發(fā)明中，各反應、再生設備可以根據(jù)反應和再生過程停留時間的要求，靈活調(diào)節(jié)組成三個不同回路，分別為提升管-流化床-環(huán)流床-提升管回路、提升管-流化床-移動床-提升管回路、提升管-流化床-環(huán)流床-移動床-提升管回路。
參見圖1，以下將說明本發(fā)明提供的固體酸烷基化反應再生方法。按反應配比混合好的反應液分兩路分別由一次反應液入口14和二次反應液入口15由計量泵泵入，由一次反應液入口進入的反應液流使催化劑顆粒處于循環(huán)床狀態(tài)，由二次反應液入口進入的反應液流則用來改變催化劑入口端的阻力從而調(diào)節(jié)催化劑的循環(huán)量。催化劑顆粒在液體分布器1中和反應液充分混合后，液固兩相并流向上進入提升管反應器2底部并在向上運動過程中發(fā)生烷基化反應。提升管反應器2中，操作液速為0.1-3米/秒，床層空隙率控制在3-50％，催化劑在液速為1-15倍于催化劑顆粒終端沉降速度的反應物和產(chǎn)物的載帶下在反應器內(nèi)自下向上運動，最后離開提升管反應器2，經(jīng)蓮蓬頭型分布器8進入流化床反應器2。流化床反應器中，液速控制在0.26-7.68×10-2m/s，床層空隙率控制在0.48-8％。反應物流和催化劑顆粒經(jīng)分布器8開孔噴出后繼續(xù)發(fā)生烷基化反應，由于反應器直徑的增大液速迅速降低，同時由于密度差的原因，液固兩相分離，催化劑顆粒在向上運動一段距離后落回反應器底部堆積，堆積高度由流化床底部出口閥29或28控制，分離的液相產(chǎn)物和部分反應液繼續(xù)向上運動并從反應器頂部出口19離開裝置。至此，反應過程完成。
催化劑顆粒離開流化床反應器后，可以按照催化劑顆粒再生時間的需要選擇單獨進入環(huán)流床再生器3、或移動床再生器4，也可以串聯(lián)進入環(huán)流床+移動床組合再生器。當催化劑顆粒再生時間為幾秒—幾十秒鐘時，催化劑顆?？梢赃x擇單獨進入環(huán)流床再生器3。催化劑進入環(huán)流床再生器后，催化劑顆粒在傾斜式篩板9上與自下向上從篩孔經(jīng)過的再生液短時間接觸進行再生反應后，經(jīng)下料管10進入環(huán)流筒11中心。在由環(huán)流床底蓮蓬頭型分布器12噴出的新鮮再生液的曳力作用下，顆粒被再生液曳帶上升至環(huán)流桶頂部，然后在內(nèi)外環(huán)密度差作用下進入環(huán)隙空間，下落顆粒穿過環(huán)隙空間后落回環(huán)流床底部，其中部分顆粒重新進入環(huán)流桶內(nèi)部進行循環(huán)流動。再生液向上由環(huán)流床再生器頂部出口20離開。床底催化劑顆粒從環(huán)流床底部出口22離開，經(jīng)顆粒循環(huán)管線回到液體分布器1。從松動液噴嘴16噴出的松動液有助于催化劑顆粒進入液體分布器中心，從而完成催化劑顆粒在反應器和再生器中的循環(huán)流動。
當催化劑顆粒再生時間為幾十秒—幾十分鐘時，催化劑顆?？梢赃x擇單獨進入移動床再生器5。移動床再生器5內(nèi)液速為0.2～3cm/s。催化劑顆粒進入移動床后，與逆流上行的新鮮再生液接觸進行再生反應。顆粒下落至床層后繼續(xù)緩慢向下移動，直至到達反應器底部穿過排料錐13中心通道，在移動床底部堆積。再生液從移動床底部入口26進入，穿過排料錐外側開縫進入排料錐中心通道，并與催化劑顆粒逆流接觸進行再生反應。再生后液體從移動床頂部出口24離開，移動床底部顆粒從底部出口27離開，經(jīng)顆粒循環(huán)管線33回到液體分布器1。松動液噴嘴16噴出的松動液有助于催化劑顆粒進入液體分布器中心，從而完成催化劑顆粒在反應器和再生器中的循環(huán)流動。
催化劑顆粒也可以選擇進入環(huán)流床+移動床組合再生器。催化劑顆粒依次進入環(huán)流再生器4和移動床再生器5進行兩級再生，再生后顆粒經(jīng)顆粒循環(huán)管線顆粒循環(huán)管線33回到液體分布器1。松動液噴嘴16噴出的松動液有助于催化劑顆粒進入液體分布器中心，從而完成催化劑顆粒在反應器和再生器中的循環(huán)流動。
本發(fā)明提供的固體酸烷基化裝置實現(xiàn)了固體酸催化劑反應—再生過程的連續(xù)進行，由于反應—再生過程是在循環(huán)流態(tài)化狀態(tài)下進行的，因而可以保證催化劑始終在高活性下運轉。在本裝置中，由于反應液和再生液均有各自獨立的回路進出裝置，因此通過調(diào)節(jié)兩路物料的進料量比例即可控制反應器和再生器中的總物料量和催化劑的濃度，進而控制反應的轉化率和待生催化劑的再生效率。此外，流化床反應器、環(huán)流床再生器和移動床再生器在催化劑出口都設置有控制閥門，可以控制各反應器中催化劑料位高度，因而可以有效地控制催化劑顆粒在各反應器中的停留時間。
該裝置的有點是各反應、再生設備可以靈活組合成多個回路，可以根據(jù)不同催化劑顆粒、反應液、再生液物性靈活選擇反應—再生回路，從而靈活調(diào)整催化劑顆粒在反應器和再生器中的停留時間，最大程度滿足不同物性固體酸催化劑顆粒的應用，保證產(chǎn)品質(zhì)量符合要求。同時，本發(fā)明的液體分布器同現(xiàn)有提升管的液體分布器相比，去掉了多孔篩板分布器，增加了變徑段，可以在大幅度提高顆粒循環(huán)強度的同時，保證顆粒分布的均勻性。
以下通過具體實施例對本發(fā)明的方法和裝置作進一步的詳細說明實施例一參見圖8，本實施例的固體酸烷基化反應再生方法主要利用液體分布器1、提升管反應器2、流化床反應器3和環(huán)流床再生器4構成的回路，通過打開圖8中控制閥29和控制閥31，關閉控制閥28、控制閥30和控制閥32(參見圖1)即可將本發(fā)明裝置設為此回路運行。具體流程是，按反應配比混合好的反應液分兩路分別由一次反應液入口14和二次反應液入口15由計量泵泵入液體分布器1，由一次反應液入口進入的反應液流使催化劑顆粒處于循環(huán)床狀態(tài)，由二次反應液入口進入的反應液流則用來改變催化劑入口端的阻力從而調(diào)節(jié)催化劑的循環(huán)量。催化劑顆粒在液體分布器1中和反應液充分混合后，液固兩相并流向上進入提升管反應器2底部，并在向上運動過程中發(fā)生烷基化反應。提升管反應器中，操作液速為0.1-3米/秒，床層空隙率為3-50％，催化劑在液速為1-15倍于催化劑顆粒終端沉降速度的反應液曳帶下在反應器內(nèi)自下向上運動。催化劑顆粒和反應液上升至提升管反應器出口，由流化床底部入口17經(jīng)蓮蓬頭型分布器8進入流化床反應器3。流化床反應器3中，液速控制在0.26-7.68cm/s，床層空隙率控制在0.48-8％，反應液流和催化劑顆粒經(jīng)分布器開孔噴出后繼續(xù)發(fā)生烷基化反應。由于反應器直徑的增大液速迅速降低，同時由于密度差的原因，催化劑顆粒與反應液分離，催化劑顆粒在向上運動一段距離后減速為零并在重力作用下開始向下運動，逐漸落回反應器底部堆積，堆積高度由流化床底部出口閥29控制，分離的液相產(chǎn)物和部分反應液繼續(xù)向上運動并從反應器頂部出口19離開裝置。至此，固體酸催化劑反應過程完成。
再生過程中，流化床反應器3底部堆積的催化劑顆粒在重力作用下由流化床反應器3底部出口18離開，經(jīng)控制閥29從環(huán)流床再生器3中部入口21進入環(huán)流床再生器4。進入環(huán)流床再生器4后，催化劑顆粒在傾斜式篩板9上與自下向上從篩孔經(jīng)過的再生液短時間接觸進行再生反應后，經(jīng)下料管10進入環(huán)流筒11中心。在由環(huán)流床再生器4底部分布器12噴出的新鮮再生液的作用下，顆粒被再生液懸浮并上升至環(huán)流桶1頂部，然后在內(nèi)外環(huán)密度差作用下進入環(huán)隙空間，下落顆粒穿過環(huán)隙空間后落回環(huán)流床再生器4底部，其中部分顆粒重新進入環(huán)流桶內(nèi)部進行循環(huán)流動。再生液向上由環(huán)流床再生器4頂部出口20離開。再生后的催化劑顆粒從環(huán)流床再生器4底部出口22離開，在控制閥31的控制下經(jīng)顆粒循環(huán)管線33回到液體分布器1。松動液噴嘴16噴出的松動液有助于催化劑顆粒進入液體分布器中心，從而完成催化劑顆粒在反應器和再生器中的循環(huán)流動。
實施例二參見圖9，本實施例的固體酸烷基化反應再生方法主要利用由液體分布器1、提升管反應器2、流化床反應器3和移動床再生器5構成的回路，通過打開圖9中的控制閥28和控制閥32，關閉控制閥29、控制閥30和控制閥31(參見圖1)即可將本發(fā)明裝置設為此回路運行。具體流程中，催化劑顆粒在提升管反應器2和流化床反應器3中進行烷基化反應的部分與實施例一相同。不同的是，催化劑顆粒從流化床底部出口18流出后，經(jīng)控制閥28通過連接管線進入移動床再生器5內(nèi)催化劑床層。需要注意的是，催化劑顆粒入口管線25插入移動床內(nèi)部長度視料位高度的需要控制在移動床總高度1/3-1/2?？刂拼呋瘎┤肟诠芫€插入料位高度是為了保證催化劑顆粒平穩(wěn)下料，防止剛進入再生器的顆粒被逆流而上的再生液揚起并帶出移動床。移動床再生器5內(nèi)液速為0.2-3cm/s。催化劑顆粒隨移動床層緩慢向下移動，并在移動床底部通過排料錐13的內(nèi)部通道。新鮮再生液經(jīng)移動床再生器5底部側向入口26進入排料錐13外部空間并通過排料單錐側向開縫進入移動床再生器5內(nèi)部，與床層催化劑顆粒逆流接觸進行再生反應。再生后的再生液經(jīng)移動床再生器5頂部出口24離開裝置。再生后的催化劑顆粒從移動床底部出口27離開，在控制閥32的控制下經(jīng)顆粒循環(huán)管線33回到液體分布器1。松動液噴嘴16噴出的松動液有助于催化劑顆粒進入液體分布器中心，從而完成催化劑顆粒在反應器和再生器中的循環(huán)流動。
實施例三參見圖10，本實施例的固體酸烷基化反應再生方法主要利用液體分布器1、提升管反應器2、流化床反應器3、環(huán)流床再生器4和移動床再生器5構成的回路。通過打開圖10中的控制閥29、控制閥30和控制閥32，關閉控制閥28和控制閥31(參見圖1)即可將本發(fā)明裝置設為此回路運行。具體流程中，催化劑顆粒在提升管反應器2和流化床反應器3中進行烷基化反應的反應部分與實施例一相同。再生過程中，流化床反應器3底部待生催化劑顆粒從流化床底部出口18離開，經(jīng)控制閥29從環(huán)流床再生器4中部入口21進入環(huán)流床再生器4。環(huán)流再生器4內(nèi)催化劑顆粒再生過程與實施例一再生過程相同。環(huán)流再生器底部催化劑顆粒從環(huán)流床底部出口22離開，經(jīng)控制閥30從移動床頂部入口管線25進入移動床再生器5內(nèi)部。移動床移動床再生器5內(nèi)部催化劑顆粒再生過程與實施例二相同。再生后的催化劑顆粒從移動床底部出口27離開，在控制閥32控制下經(jīng)顆粒循環(huán)管線33回到液體分布器1。松動液噴嘴16噴出的松動液有助于催化劑顆粒進入液體分布器中心，從而完成催化劑顆粒在反應器和再生器中的循環(huán)流動。
最后應說明的是以上實施例僅用以說明本發(fā)明而并非限制本發(fā)明所描述的技術方案；因此，盡管本說明書參照上述的各個實施例對本發(fā)明已進行了詳細的說明，但是，本領域的普通技術人員應當理解，仍然可以對本發(fā)明進行修改或者等同替換；而一切不脫離本發(fā)明的精神和范圍的技術方案及其改進，其均應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍中。
權利要求
1.一種固體烷基化反應再生方法，包括將充分混合的催化劑顆粒和反應液從一提升管反應器的底部供入，液固兩相在所述提升管反應器中的向上運動過程中發(fā)生烷基化反應，隨后反應混合物經(jīng)一分布器進入一流化床反應器，在所述流化床反應器中繼續(xù)進行烷基化反應；在所述流化床反應器中，由于液速降低而發(fā)生液固兩相分離，待再生催化劑堆積在所述流化床反應器的底部，液相產(chǎn)物從所述流化床反應器的頂部離開所述流化床反應器；所述待再生催化劑按照其再生時間的需要分別選擇進入一環(huán)流床再生器、進入一移動床再生器或進入一環(huán)流床和一移動床構成的組合再生器，在所述再生器中與再生液接觸進行再生反應，再生后的催化劑再與反應液混合，使催化劑的反應和再生過程連續(xù)進行。
2.根據(jù)權利要求1所述的固體烷基化反應再生方法，其中所述提升管反應器中的操作液速為0.1-3米/秒，床層空隙率為3-50％。
3.根據(jù)權利要求1所述的固體烷基化反應再生方法，其中所述流化床反應器中的操作液速為0.26-7.68×10-2米/秒，床層空隙率為0.48-8％。
4.根據(jù)權利要求1所述的固體烷基化反應再生方法，其中所述移動床再生器內(nèi)操作液速為0.2-3×10-2米/秒。
5.一種固體烷基化反應再生裝置，包括液體分布器，提升管反應器、流化床反應器、環(huán)流床再生器和移動床再生器，其中所述液體分布器與所述提升管反應器的底部連接，所述提升管反應器的頂部與所述流化床反應器的底部連接，所述流化床反應器下部通過帶閥門管道分別與所述環(huán)流床再生器和移動床再生器連接，所述環(huán)流床再生器下部通過帶閥門管道與所述移動床頂部連接，所述環(huán)流床再生器下部和移動床再生器底部還分別通過帶閥門管道與所述液體分布器連接，以構成循環(huán)回路。
6.根據(jù)權利要求5所述的固體烷基化反應再生裝置，其中所述液體分布器由管式分布器和套管構成，所述套管設有變徑段，在所述變徑段側向設有顆粒循環(huán)管線，所述顆粒循環(huán)管線與所述套管的連接采用V型閥，在所述V型閥的底部設有松動液噴嘴，在所述變徑段和所述套管底部的一次反應液入口之間設有二次反應液入口。
7.根據(jù)權利要求6所述的固體烷基化反應再生裝置，其中所述管式分布器的出口總面積為所述提升管反應器截面積的5-30％，所述變徑段直徑為所述提升管反應器直徑的1.2-1.5倍，所述變徑段高度為所述套管高度的30-55％，所述V型閥的夾角為40-100度。
8.根據(jù)權利要求5所述的固體烷基化反應再生裝置，其中所述流化床反應器下部設有蓮蓬頭型分布器，所述蓮蓬頭型分布器由倒錐段和直管段構成，所述直管段與所述提升管反應器的頂部出口相通；所述倒錐段的表面設有開孔，開孔直徑為6-30mm，開孔率為5-20％。
9.根據(jù)權利要求5所述的固體烷基化反應再生裝置，其中所述移動床再生器的下部設有排料錐，所述排料錐由多個排料單錐和上下各一塊固定板構成，所述固定板在與所述排料單錐的內(nèi)部通道連接處設有開孔，在每個所述排料單錐側方開有多個條形槽，總開槽面積為側面積的30-70％；所述移動床再生器底部的帶閥門管道與所述排料錐的內(nèi)部通道相通，所述移動床再生器的下部設有再生液入口，所述再生液入口與所述排料錐的外部空間相通。
10.根據(jù)權利要求5所述的固體烷基化反應再生裝置，其中所述環(huán)流床再生器的中部設有催化劑入口與連接所述流化床反應器和環(huán)流床再生器的帶閥門管道相通；所述催化劑入口下方設有篩板，所述篩板的斜邊與垂直方向的夾角為20-60度，開孔率為5-30％；所述篩板下方與下料管相連，所述篩板的正下方設有環(huán)流筒，所述下料管伸入所述環(huán)流筒的長度為所述環(huán)流筒總長的60-90％；所述環(huán)流筒高度為0.7-1.5米，直徑為所述環(huán)流床再生器內(nèi)徑的60-90％。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種固體烷基化反應再生裝置，該裝置包括液體分布器，提升管反應器、流化床反應器、環(huán)流床再生器和移動床再生器，其中液體分布器與提升管反應器的底部連接，提升管反應器的頂部與流化床反應器的底部連接，流化床反應器下部通過帶閥門管道分別與環(huán)流床再生器和移動床再生器連接，環(huán)流床再生器下部通過帶閥門管道與移動床頂部連接，環(huán)流床再生器下部和移動床再生器底部還分別通過帶閥門管道與液體分布器連接，構成循環(huán)回路。本發(fā)明還提供了一種固體烷基化反應再生方法，根據(jù)不同催化劑顆粒、反應液、再生液物性靈活選擇反應—再生回路，靈活調(diào)整催化劑顆粒在反應器和再生器中的停留時間，最大程度滿足不同物性固體酸催化劑顆粒的應用。
文檔編號C07C5/00GK1879956SQ200610078559
公開日2006年12月20日 申請日期2006年5月10日 優(yōu)先權日2006年5月10日
發(fā)明者盧春喜, 聶向鋒, 時銘顯 申請人:中國石油大學(北京)