烷基化反应系统论文和设计-乔君辉

全文摘要

本实用新型涉及一种烷基化反应系统，包括冷剂空冷器、第一至第三水冷换热器、第一至第二静态混合器、烷基化反应器、酸烃分离装置、HF再蒸塔、HF再生塔、循环泵，冷剂空冷器、第一水冷换热器、第一静态混合器、第二静态混合器、第二水冷换热器、烷基化反应器、酸烃分离装置通过管道顺次相连，HF再蒸塔通过管道与酸烃分离装置的含酸油出口相连，HF再生塔通过管道与酸烃分离装置的循环酸出口相连，酸烃分离装置的循环酸出口通过循环泵连接第一静态混合器的入口，第三水冷换热器的壳程出口接入第二静态混合器的入口，含酸苯输送管道接入第一静态混合器的入口。本系统的结构设计合理，使用安全可靠，产品质量能够得到保障。

主设计要求

1.一种烷基化反应系统，其特征在于：包括冷剂空冷器、第一水冷换热器、第一静态混合器、第二静态混合器、第二水冷换热器、第三水冷换热器、烷基化反应器、酸烃分离装置、HF再蒸塔、HF再生塔、循环泵，冷剂空冷器、第一水冷换热器、第一静态混合器、第二静态混合器、第二水冷换热器、烷基化反应器、酸烃分离装置通过管道顺次相连，HF再蒸塔通过管道与酸烃分离装置的含酸油出口相连，HF再生塔通过管道与酸烃分离装置的循环酸出口相连，酸烃分离装置的循环酸出口通过循环泵连接第一静态混合器的入口，新鲜苯输送管道、循环苯输送管道、烷烯烃输送管道相连接后接入冷剂空冷器的入口，同时循环苯输送管道和烷烯烃输送管道相连接后接入第三水冷换热器的壳程入口，第三水冷换热器的壳程出口接入第二静态混合器的入口，含酸苯输送管道接入第一静态混合器的入口；新鲜苯输送管道、循环苯输送管道、烷烯烃输送管道上均设有压力控制阀，在与第一水冷换热器的壳程出入口相连接的管道上设有球阀，并在冷剂空冷器的出口和第一静态混合器的入口之间增加一条旁路支管，在旁路支管上设有球阀。

设计方案

2.如权利要求1所述的烷基化反应系统，其特征在于，所述烷烯烃输送管道的入口连接脱氢提馏塔，通过脱氢提馏塔生成烷烯烃，在脱氢提馏塔的进料管道上设置一台进料换热器，以确保脱氢提馏塔的进料温度保持在195℃，脱氢提馏塔的底部内置有一个再沸器。

3.如权利要求2所述的烷基化反应系统，其特征在于，所述烷基化反应器采用塔式反应器，塔式反应器包括塔体、封头，封头设置于塔体的顶部，在封头上设有出料口，在塔体的底部设有进料口，在塔体内设有若干层层叠间隔设置的塔盘。

4.如权利要求3所述的烷基化反应系统，其特征在于，所述HF再生塔内设有多个用于监测焦油液位的测温热电偶，所有测温热电偶从下往上依次排列安装于HF再生塔的塔底，所有测温热电偶通过温度变送器连接温度报警器。

5.如权利要求4所述的烷基化反应系统，其特征在于，所述测温热电偶的数量为3-10个。

6.如权利要求5所述的烷基化反应系统，其特征在于，在循环泵出口与第一静态混合器入口之间的管道上设有限流孔板。

7.如权利要求6所述的烷基化反应系统，其特征在于，所述冷剂空冷器包括空冷器、压缩机和冷剂存储罐，空冷器的气相入口通过管道连接压缩机的气相出口，空冷器的出口通过管道连接第四水冷换热器的壳程入口，第四水冷换热器的壳程出口通过管道连接冷剂存储罐的液相入口，第四水冷换热器的管程出口连接溴化锂冷水机组的入口，第四水冷换热器的管程入口连接溴化锂冷水机组的出口。

8.如权利要求1-7任一项所述的烷基化反应系统，其特征在于，在与第二和第三水冷换热器的壳程出入口相连接的管道上设有球阀，并在第二静态混合器的出口和烷基化反应器的入口之间以及在循环苯输送管道和烷烯烃输送管道的结合部与第二静态混合器的入口之间增加一条旁路支管，而且在旁路支管上设有球阀。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及烷基化反应设备技术领域，尤其涉及一种烷基化反应系统。

背景技术

目前，国内生产烷基苯的烷基化反应装置主要是采用氢氟酸烷基化法。由于烷基化反应的原料物质大多为易燃、易爆及有毒物质，加之作为催化剂的氢氟酸是剧毒有强烈腐蚀性物质，整个反应过程是在高温高压强腐蚀下进行，如操作失误、设备泄漏或安全控制不当都极易引起火灾爆炸及中毒事故。现有的烷基化反应系统由于采用两台烷基化反应器及其附属泵阀和管线，长期使用时因设备及管线多且受腐蚀破坏，存在物料泄漏而造成环境污染及火灾爆炸等问题，生产危险性高。因此，有必要设计一套安全性能高的烷基化反应系统以确保烷基苯产品的安全生产。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种结构紧凑、安全性能高的烷基化反应系统。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为，一种烷基化反应系统，包括冷剂空冷器、第一水冷换热器、第一静态混合器、第二静态混合器、第二水冷换热器、第三水冷换热器、烷基化反应器、酸烃分离装置、HF（氢氟酸）再蒸塔、HF（氢氟酸）再生塔、循环泵，冷剂空冷器、第一水冷换热器、第一静态混合器、第二静态混合器、第二水冷换热器、烷基化反应器、酸烃分离装置通过管道顺次相连，HF再蒸塔通过管道与酸烃分离装置的含酸油出口相连，HF再生塔通过管道与酸烃分离装置的循环酸出口相连，酸烃分离装置的循环酸出口通过循环泵连接第一静态混合器的入口，新鲜苯输送管道、循环苯输送管道、烷烯烃输送管道相连接后接入冷剂空冷器的入口，同时循环苯输送管道和烷烯烃输送管道相连接后接入第三水冷换热器的壳程入口，第三水冷换热器的壳程出口接入第二静态混合器的入口，含酸苯输送管道接入第一静态混合器的入口；新鲜苯输送管道、循环苯输送管道、烷烯烃输送管道上均设有压力控制阀，在与第一水冷换热器的壳程出入口相连接的管道上设有球阀，并在冷剂空冷器的出口和第一静态混合器的入口之间增加一条旁路支管，在旁路支管上设有球阀。

作为本实用新型的一种改进，在与第二和第三水冷换热器的壳程出入口相连接的管道上设有球阀，并在第二静态混合器的出口和烷基化反应器的入口之间以及在循环苯输送管道和烷烯烃输送管道的结合部与第二静态混合器的入口之间增加一条旁路支管，而且在旁路支管上设有球阀。

作为本实用新型的一种改进，所述烷烯烃输送管道的入口连接脱氢提馏塔，通过脱氢提馏塔生成烷烯烃，在脱氢提馏塔的进料管道上设置一台进料换热器，以确保脱氢提馏塔的进料温度保持在195℃，脱氢提馏塔的底部内置有一个再沸器。

作为本实用新型的一种改进，所述烷基化反应器采用塔式反应器，塔式反应器包括塔体、封头，封头设置于塔体的顶部，在封头上设有出料口，在塔体的底部设有进料口，在塔体内设有若干层层叠间隔设置的塔盘。

作为本实用新型的一种改进，所述HF再生塔内设有多个用于监测焦油液位的测温热电偶，所有测温热电偶从下往上依次排列安装于HF再生塔的塔底，所有测温热电偶通过温度变送器连接温度报警器。

作为本实用新型的一种改进，所述测温热电偶的数量为3-10个。

作为本实用新型的一种改进，在循环泵出口与第一静态混合器入口之间的管道上设有限流孔板。

作为本实用新型的一种改进，所述冷剂空冷器包括空冷器、压缩机和冷剂存储罐，空冷器的气相入口通过管道连接压缩机的气相出口，空冷器的出口通过管道连接第四水冷换热器的壳程入口，第四水冷换热器的壳程出口通过管道连接冷剂存储罐的液相入口，第四水冷换热器的管程出口连接溴化锂冷水机组的入口，第四水冷换热器的管程入口连接溴化锂冷水机组的出口。

相对于现有技术，本实用新型的整体结构设计巧妙，结构合理稳定，体积紧凑，通过使用两个静态混合器、一个烷基化反应器、一个酸烃分离装置及多个冷却设备大大简化了系统的管线复杂度，有效降低了物料泄漏的概率，提高了生产的安全性能，同时，通过分别在第一至第三水冷换热器的壳程出入口上的管道中增设球阀以及水冷换热器的壳程出入口之间增设一旁路支管，可在不影响生产进度的前提下，实现对第一至第三水冷换热器的维护及清洗工作，有效解决第一至第三水冷换热器发生泄漏的问题。此外，通过使用多个测温热电偶来替代现有的放射源液位开关进行检测焦油液位，既节约了成本，也减少了放射源管理的各种手续和放射源危害，同时热电偶的维护量也远远低于放射源液位开关。

附图说明

图1为本实用新型的烷基化反应系统结构示意图。

图中：1-冷剂空冷器，2-第一水冷换热器，3-第一静态混合器，4-第二静态混合器，5-第二水冷换热器，6-烷基化反应器，7-酸烃分离装置，8-循环泵，9-第三水冷换热器，10-新鲜苯输送管道，11-循环苯输送管道，12-烷烯烃输送管道，13-含酸苯输送管道，14- HF再蒸塔，15- HF再生塔，16-压缩机，17-第四水冷换热器，18-冷剂存储罐，19-溴化锂冷水机组，20-球阀，21-旁路支管，22-压力控制阀，23-限流孔板，24-脱氢提馏塔，25-进料换热器。

具体实施方式

为了加深对本实用新型的理解和认识，下面结合附图对本实用新型作进一步描述和介绍。

如图1所示，为一种烷基化反应系统，包括冷剂空冷器1、第一水冷换热器2、第一静态混合器3、第二静态混合器4、第二水冷换热器5、第三水冷换热器9、烷基化反应器6、酸烃分离装置7、HF再蒸塔14、HF再生塔15、循环泵8，冷剂空冷器1的气相出口、第一水冷换热器2的壳程出入口、第一静态混合器3的物料出入口、第二静态混合器4的物料出入口、第二水冷换热器5的壳程出入口、烷基化反应器6的物料出入口以及酸烃分离装置7的物料入口通过管道顺次相连。HF再蒸塔14通过管道与酸烃分离装置7的含酸油出口相连，HF再生塔15通过管道与酸烃分离装置7的循环酸出口相连，酸烃分离装置7的循环酸出口通过循环泵8连接第一静态混合器3的入口，循环泵8将从酸烃分离装置7中产出的循环酸再次送入第一静态混合器3中使用。新鲜苯输送管道10、循环苯输送管道11、烷烯烃输送管道12三者相连接后将新鲜苯、循环苯和烷烯烃进行初步混合后送入冷剂空冷器1的入口，通过冷剂空冷器1对混合物料进行初步冷却，然后进一步由第一水冷换热器2进行换热冷却以使得进入第一静态混合器3的物料满足静态混合反应的温度要求。含酸苯输送管道13接入第一静态混合器3的入口，将含酸苯送入第一静态混合器3中循环利用以实现废料回收的同时降低环境污染。同时循环苯输送管道11和烷烯烃输送管道12进一步相连接后将循环苯和烷烯烃进行再次混合并接入第三水冷换热器9的壳程入口，第三水冷换热器9的壳程出口接入第二静态混合器4的入口，通过第三水冷换热器9对混合的物料进行换热冷却后送至第二静态混合器4中与第一静态混合器3产生的反应产物进行静态混合反应。新鲜苯输送管道10、循环苯输送管道11、烷烯烃输送管道12上均设有压力控制阀22，以实现实时控制管道中的物料压力，确保安全生产。

在与第一水冷换热器2的壳程出入口相连接的管道上设有球阀20，并在冷剂空冷器1的出口和第一静态混合器3的入口之间增加一条旁路支管21，在旁路支管21上设有球阀20。同时，在与第二和第三水冷换热器9的壳程出入口相连接的管道上设有球阀20，并在第二静态混合器4的出口和烷基化反应器6的入口之间以及在循环苯输送管道11和烷烯烃输送管道12的结合部与第二静态混合器4的入口之间增加一条旁路支管21，而且在旁路支管21上设有球阀20。这样能够通过关闭第一至第三水冷换热器9壳程出入口管道上的球阀20，与此同时，打开设置于旁路支管21上的球阀20，在不影响生产进度的前提下，实现对第一至第三水冷换热器9的维护及清洗工作，有效避免第一至第三水冷换热器9发生泄漏的缺陷。

具体的，所述烷烯烃输送管道12的入口连接脱氢提馏塔24，由脱氢提馏塔24生成烷烯烃通过烷烯烃输送管道12向本系统进行输送，在脱氢提馏塔24的进料管道上设置一台进料换热器25，以确保脱氢提馏塔24的进料温度保持在195℃，以保障泡点状态进料，脱氢提馏塔24的进料温度设计在195℃，若进料温度低于该温度值，则该塔进料无法达到泡点状态，并在脱氢提馏塔24的底部内置有一个再沸器，以确保物料温度始终满足提馏反应要求，确保该塔具备良好的处理能力。

进一步地，所述烷基化反应器6采用塔式反应器，塔式反应器包括塔体、封头，封头设置于塔体的顶部，在封头上设有出料口，在塔体的底部设有进料口，在塔体内设有若干层层叠间隔设置的塔盘。烷基化反应的物料在第一和第二静态混合器4中充分混合并发生烷基化反应后，进一步进入该反应器中，在多层塔盘的充分搅动下，使得极少部分未反应完全的烷烯烃再次充分反应，使烷烯烃尽可能反应完全。

更进一步地，所述HF再生塔15内设有3-10个用于监测焦油液位的测温热电偶，所有测温热电偶从下往上依次排列安装于HF再生塔15的塔底，所有测温热电偶通过温度变送器连接温度报警器。优选采用7个测温热电偶设置于HF再生塔15底，在HF再生塔15内，焦油产生于HF再生塔15的塔底，并且焦油为唯一的以液相形式存在的氢氟酸再生的残留物，焦油为粘稠状液体，其液位测量一般液位检测仪表无法使用，在其它烷基苯装置一般采用放射源液位开关来检测塔底液位的高低报警，由于放射源的危害性以及管理审批的复杂性，在仪表与工艺的共同探讨下，利用测温热电偶代替了放射源液位开关进行检测，随着焦油液位的上升，7个测温热电偶所检测的温度也随之从下往上依次上升，当下面6个测温热电偶达到同一温度时，温度报警器进行报警，表明焦油的液位已到上限，从而工作人员进行排塔底焦油的操作。在排焦油过程中，7个测温热电偶的温度自上而下依次下降，当上面6个热电偶的温度也降到温度相当时，说明液位已到低限，此时停止排油，以此7个热电偶实现了现有放射源液位计的作用。既节约了成本，也减少了放射源管理的各种手续和放射源危害，同时热电偶的维护量也远远低于放射源液位开关。

更进一步地，在循环泵8出口与第一静态混合器3入口之间的管道上设有限流孔板23，用于控制循环酸的流量。

更进一步地，所述冷剂空冷器1包括空冷器、压缩机16和冷剂存储罐18，空冷器的气相入口通过管道连接压缩机16的气相出口，空冷器的出口通过管道连接第四水冷换热器17的壳程入口，第四水冷换热器17的壳程出口通过管道连接冷剂存储罐18的液相入口，第四水冷换热器17的管程出口连接溴化锂冷水机组19的入口，第四水冷换热器17的管程入口连接溴化锂冷水机组19的出口。通过将冷剂空冷器1与第四水冷换热器17与溴化锂冷水机组19组合使用，可有效确保冷剂存储罐18中的冷剂温度始终恒温，而不受外部环境温度的影响。

本实用新型方案所公开的技术手段不仅限于上述实施方式所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本实用新型的保护范围。

设计图

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