CN107974277B - 一种固体酸烷基化的设备和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及固体酸烷基化领域，公开了一种固体酸烷基化的设备和方法，该设备包括反应装置、分离装置和循环装置，所述反应装置包括至少1个固定床反应器，且至少一个所述固定床反应器设置有至少2个彼此隔开的区域，且每个区域独立地进料和出料，所述分离装置用于将所述反应装置的出料分离为氢气和含烷基化油的物料；所述循环装置用于将来自所述分离装置的部分含烷基化油的物料返回至所述反应装置。本发明的方法在前述设备中实施，采用本发明的方法可以有效减少催化剂高温深度再生的频率，避免由于需要深度再生而导致的反应器的频繁切换，使得烷基化装置能够长时间连续平稳运行，提高了经济性，减少了频繁升温降温所产生的能耗。

Description

一种固体酸烷基化的设备和方法
技术领域
本发明涉及固体酸烷基化领域，具体地，涉及一种固体酸烷基化的设备和方法。
背景技术
烷基化油是一种清洁的高辛烷值汽油调和组分。在强酸的作用下，异构烷烃(主要是异丁烷)和烯烃(C3～C5烯烃)反应可以生成烷基化油。烷基化技术按催化剂形式可以分为液体酸烷基化和固体酸烷基化。液体酸烷基化技术(硫酸法和氢氟酸法)虽然比较成熟，但是也存在很多问题。对于硫酸法而言，其过程耗酸量巨大，大量的废酸在运输和处理上都存在一定的安全隐患；对于氢氟酸法而言，由于氢氟酸具有较强的腐蚀性和毒性，而且容易挥发，会对人体造成很大的伤害。采用固体酸烷基化是一种绿色的烷基化工艺技术，可以避免对环境造成污染，具有很好的发展前景。但是在固体酸烷基化过程中，由于固体酸催化剂容易失活，为了保持一定的反应活性，需要进行频繁的再生操作，因此，开发一种能够实现反应和再生过程连续化的反应器技术，对推动固体酸烷基化技术发展来说是十分重要的。
专利申请US5489732中公开了两种用于固体酸烷基化过程的提升管式流化床反应器。两种反应器都由提升管反应器、沉降区、低温再生区和高温再生罐组成。异丁烷和烯烃混合进入提升管反应器，与催化剂接触反应后，以平推流的流动方式通过提升管反应器后，进入沉降区发生液固分离，液体作为产品抽出，催化剂继续流动进入低温再生区，低温再生后的催化剂重新流入提升管底部与反应物料接触反应，沉降区中的一部分催化剂定期的进入高温再生罐，进行深度再生。该专利申请中提到反应温度在20-50℃，反应器压力在20-30bar，烯烃的质量空速为0.1-5h-1。采用氢气饱和的异丁烷对催化剂进行低温再生，采用氢气和异丁烷在100-250℃条件下对催化剂进行高温再生。催化剂为微球型，平均粒径在0.8mm以下。
专利申请US7875754中公开了一种固定床固体酸烷基化工艺。该工艺中采用两个固定床反应器交替操作，进而实现反应和再生过程的连续化操作。该专利申请中提到的反应温度在50-80℃，压力在18-24bar，烯烃的质量空速为0.1-0.3h-1，烷烯摩尔比为16-32:1，烯烃的转化率达98％左右。反应器和再生器之间的操作周期相同，大致范围在45min-2h，采用氢气对催化剂进行再生，为了防止在反应器和再生器切换期间，烯烃和氢气接触反应，需要在切换期间停止烯烃和氢气的进料，而反应器和再生器之间需要进行物流置换，置换时间大致在4-7min。
上述工艺均难以实现烷基化装置长时间的连续平稳运行，且操作繁琐，能耗高。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术中烷基化装置连续平稳运行时间短且能耗高的缺陷，提供一种固体酸烷基化的设备和方法，采用本发明的方法可以有效减少催化剂高温深度再生的频率，避免由于需要深度再生而导致的反应器的频繁切换，使得烷基化装置能够长时间连续平稳运行，提高了经济性，减少了频繁升温降温所产生的能耗。
为了实现上述目的，第一方面，本发明提供了一种固体酸烷基化的设备，该设备包括反应装置、分离装置和循环装置，所述反应装置包括至少1个固定床反应器，且至少一个所述固定床反应器设置有至少2个彼此隔开的区域，且每个区域独立地进料和出料，
其中，所述分离装置用于将所述反应装置的出料分离为氢气和含烷基化油的物料；
所述循环装置用于将来自所述分离装置的部分含烷基化油的物料返回至所述反应装置。
第二方面，本发明提供了一种固体酸烷基化的方法，该方法在包括反应装置、分离装置和循环装置的固体酸烷基化的设备中实施，其中，所述反应装置包括至少1个固定床反应器，且至少一个所述固定床反应器设置有至少2个彼此隔开的区域，且每个区域独立地进料和出料；
该方法包括：将烷基化反应物料供给至所述反应装置中进行烷基化反应，将所述反应装置的出料供给至所述分离装置以分离为氢气和含烷基化油的物料，将部分分离出的含烷基化油的物料通过所述循环装置返回至所述反应装置，
其中，在其中被分隔为多个区域的固定床反应器中，将一个或多个区域作为催化剂浅度再生区进行催化剂浅度再生反应，将一个或多个区域作为烷基化反应区进行烷基化反应，并且当相应的区域完成浅度再生反应后，将该区域由催化剂浅度再生区切换为烷基化反应区，并将其他的一个或多个区域由烷基化反应区切换为催化剂浅度再生区。
本发明的固体酸烷基化的方法中，将至少1个，优选每个固定床反应器分为至少2个彼此隔开的区域，通过阀门开闭等操作，能够在该其中被分隔为多个区域的固定床反应器内同步进行烷基化反应和催化剂浅度再生反应，避免催化剂在较短时间内的彻底失活，延长固定床烷基化反应器的操作周期；而且能够有效减少催化剂高温深度再生的频率，避免由于需要深度再生而导致的反应器的频繁切换，使得烷基化装置能够长时间连续平稳运行，提高经济性，减少频繁升温降温所产生的时间成本和能耗。
本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是本发明的固体酸烷基化的方法的流程示意图。
附图标记说明
1为固定床反应器；2为隔板；3为分离器；4为循环泵；5、6、7为混合器；8、9、10、11、12、13、17、18、19、20、21、22、23、27、28、31、32、33、41、42、43、51、52、53为管线，14、15、16、24、25、26、34、35、36、44、45、46、54、55、56为阀门，I、II、III为区域。
具体实施方式
以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
第一方面，本发明提供了一种固体酸烷基化的设备，该设备包括反应装置、分离装置和循环装置，所述反应装置包括至少1个固定床反应器，且至少一个所述固定床反应器设置有至少2个彼此隔开的区域，且每个区域独立地进料和出料，
其中，所述分离装置用于将所述反应装置的出料分离为氢气和含烷基化油的物料；
所述循环装置用于将来自所述分离装置的部分含烷基化油的物料返回至所述反应装置。
根据本发明的设备，优选情况下，反应装置包括2-3个固定床反应器。
根据本发明的设备，优选情况下，至少一个固定床反应器设置有3-6个彼此隔开的区域。
根据本发明的设备，优选情况下，每个固定床反应器均设置有至少2个进一步优选3-6个彼此隔开的区域。各个区域之间通过隔板等内构件彼此隔开。
根据本发明的设备，在其中被分隔为多个区域的固定床反应器中，对于各个区域的形状没有特别的限定，可以为本领域技术人员能够想到的各种形状，优选情况下，在其中被分隔为多个区域的固定床反应器中，隔开的各个区域为扇形区域。
本发明中，本领域技术人员应该理解的是，“多个”为至少2个。
根据本发明的设备，优选情况下，固体酸烷基化的设备还包括混合装置，所述混合装置用于将氢气与含烷烃物料混合以形成含溶解氢的烷烃物料，并分别与其中被分隔为多个区域的固定床反应器中的各个区域相连。
根据本发明的设备，优选情况下，所述混合装置与所述循环装置相连，使得来自所述循环装置的部分含烷基化油的物料能够进入所述混合装置中与氢气混合。
根据本发明的设备，优选情况下，所述循环装置的出料口与其中被分隔为多个区域的固定床反应器中的各个区域相连，使得来自所述循环装置的部分含烷基化油的物料能够进入其中被分隔为多个区域的固定床反应器中的各个区域。
根据本发明的设备，优选情况下，该设备还包括与其中被分隔为多个区域的固定床反应器中的各个区域各自配套设置的物料进出管线和设置在物料进出管线上的阀门，且与所述其中被分隔为多个区域的固定床反应器中的各个区域各自配套设置的物料进口管线上均设置有混合装置；进一步优选地，阀门为多通阀和/或多组单独的阀门组合。
根据本发明的设备，对于分离装置没有特别的限定，可以为本领域常用的各种分离装置，例如可以为分离器，优选情况下，分离装置为闪蒸罐或蒸馏塔。
根据本发明的设备，对于循环装置没有特别的限定，可以为本领域常用的各种循环装置，优选情况下，循环装置为循环泵。
根据本发明的设备，对于混合装置没有特别的限定，可以为本领域常用的各种混合装置，优选情况下，混合装置为静态混合器、填料塔、鼓泡塔、搅拌釜或混合泵。
第二方面，本发明提供了一种固体酸烷基化的方法，该方法在包括反应装置、分离装置和循环装置的固体酸烷基化的设备中实施，其中，所述反应装置包括至少1个固定床反应器，且至少一个所述固定床反应器设置有至少2个彼此隔开的区域，且每个区域独立地进料和出料；
该方法包括：将烷基化反应物料供给至所述反应装置中进行烷基化反应，将所述反应装置的出料供给至所述分离装置以分离为氢气和含烷基化油的物料，将部分分离出的含烷基化油的物料通过所述循环装置返回至所述反应装置，
其中，在其中被分隔为多个区域的固定床反应器中，将一个或多个区域作为催化剂浅度再生区进行催化剂浅度再生反应，将一个或多个区域作为烷基化反应区进行烷基化反应，并且当相应的区域完成浅度再生反应后，将该区域由催化剂浅度再生区切换为烷基化反应区，并将其他的一个或多个区域由烷基化反应区切换为催化剂浅度再生区。
根据本发明的方法，优选情况下，所述反应装置包括2-3个固定床反应器。
根据本发明的方法，优选情况下，至少一个固定床反应器设置有3-6个彼此隔开的区域。
根据本发明的方法，优选情况下，每个固定床反应器均设置有至少2个进一步优选3-6个彼此隔开的区域。
根据本发明的方法，优选情况下，在其中被分隔为多个区域的固定床反应器中，隔开的各个区域为扇形区域。
根据本发明的方法，实施该方法的设备还包括与其中被分隔为多个区域的固定床反应器中的各个区域各自配套设置的物料进出管线和设置在物料进出管线上的阀门，通过各阀门的开闭来控制催化剂浅度再生区和烷基化反应区之间的切换(即通过各阀门的开闭可以使其中被分隔为多个区域的固定床反应器的各个区域处于烷基化反应状态或者催化剂浅度再生状态)，且与所述其中被分隔为多个区域的固定床反应器中的各个区域各自配套设置的物料进口管线上均设置有混合装置。
根据本发明的方法，实施该方法的设备中的阀门、分离装置、循环装置和混合装置均如本发明前述内容所述，在此不再赘述。
根据本发明的方法，优选情况下，在其中被分隔为多个区域(“多个”为至少2个)的固定床反应器中，将1个区域作为催化剂浅度再生区进行催化剂浅度再生反应，将其他区域作为烷基化反应区进行烷基化反应，并且当相应的区域完成浅度再生反应后，将该区域由催化剂浅度再生区切换为烷基化反应区，并将其他的1个区域由烷基化反应区切换为催化剂浅度再生区。进一步优选地，催化剂浅度再生区与烷基化反应区之间按照一定的方向顺次切换，如在其中被分隔为多个区域的固定床反应器中，隔开的各个区域为扇形区域时，催化剂浅度再生区与烷基化反应区之间按照顺时针或逆时针的方向顺次切换。
根据本发明的方法，优选情况下，烷基化反应的条件包括：反应温度为30-150℃，进一步优选为50-100℃；反应压力为1-3.5MPa，进一步优选为1.5-2.5MPa。
根据本发明的方法，优选情况下，烷基化反应物料含有烷烃和烯烃，且烷烃和烯烃的摩尔比为(50-2000)：1，进一步优选为(100-1000)：1，在其中被分隔为多个区域的固定床反应器中，进入各烷基化反应区的烯烃的质量空速为0.02-0.6hr-1，进一步优选为0.03-0.25hr-1。优选地，所述烷烃为C4和/或C5的异构烷烃，所述烯烃为C3-C5的烯烃。
根据本发明的方法，催化剂浅度再生反应的条件与烷基化反应的条件相同，即，优选情况下，催化剂浅度再生反应的条件包括：反应温度为30-150℃，进一步优选为50-100℃；反应压力为1-3.5MPa，进一步优选为1.5-2.5MPa；浅度再生时间为0.5-10h，进一步优选为0.5-5h。本领域技术人员应该理解的是，当催化剂浅度再生区完成浅度再生反应之后，便可进行烷基化反应，而另选其他区域进行催化剂浅度再生反应。
根据本发明的方法，优选情况下，进行催化剂浅度再生反应的物料包括含溶解氢的烷烃物料，溶解氢与烷烃的摩尔比为(0.003-0.02)：1，进一步优选为(0.005-0.015)：1。
本发明的方法中，本领域技术人员应该理解的是，催化剂浅度再生反应可以使得催化剂在未完全失活之前进行条件温和的再生过程，以恢复足够的活性进行烷基化反应。固定床反应器内，催化剂浅度再生区的温度、压力条件与烷基化反应区的温度、压力条件相同。通过浅度再生反应，可以使催化剂的活性在较温和的条件下和较短的时间内得到较好的恢复，避免了催化剂在反应器运行周期内的彻底失活。
根据本发明的方法，将进行烷基化反应的固定床反应器的各个区域(含烷基化反应区和催化剂浅度再生区)排出的物料混合之后供给至分离装置，分离得到氢气和含烷基化油的物料。其中，优选情况下，将分离得到的含烷基化油的物料分为两部分，一部分作为循环烷烃物料返回至反应装置，另一部分作为分离用烷烃物料进行分离处理以得到烷基化油产品，所述循环烷烃物料与所述分离用烷烃物料的重量比为(1-15)：1，进一步优选为(3-10)：1。
根据本发明的方法，优选情况下，循环烷烃物料包括进入烷基化反应区的物料，所述进入烷基化反应区的物料与含烯烃的新鲜烷烃物料的重量比为(5-50)：1，进一步优选为(15-35)：1。
根据本发明的方法，优选情况下，将循环烷烃物料分为进入烷基化反应区的物料和用于溶解氢的物料，所述用于溶解氢的物料与氢气混合后形成含溶解氢的烷烃物料被供给至所述催化剂浅度再生区进行催化剂浅度再生反应。
根据本发明的方法，优选情况下，将至少1台固定床反应器用于同步进行烷基化反应和催化剂浅度再生反应，且当相应的固定床反应器中烯烃的转化率不大于95％时，将该固定床反应器进行催化剂深度再生反应。
在本发明的方法中，保证至少有1个固定床反应器进行烷基化反应，而其他固定床反应器能够进行必要的催化剂深度再生过程，使得催化剂的活性能够完全恢复。催化剂深度再生反应的温度比浅度再生反应高，因而催化剂的活性可以完全恢复，但是频繁的深度再生过程需要反应器频繁的升温、降温，这对于工业化大规模反应器而言，显著改变反应器温度需要花费较长的时间，而且操作成本也会增加较多，因此深度再生过程不宜频繁进行。一般情况下，固定床反应器运行一段时间(如4-30天)之后，可以进行该反应器的催化剂深度再生反应。优选情况下，催化剂深度再生反应的条件包括：再生介质为氢气，再生温度为100-450℃，进一步优选为180-300℃；再生压力为0.1-10MPa，进一步优选为0.3-3MPa；时间为0.5-40h，进一步优选为3-24h。
根据本发明的方法，对于该方法中使用的固体酸催化剂没有特别的限定，可以为本领域常用的各种固体酸催化剂，优选情况下，该方法中使用的固体酸催化剂含有分子筛和金属组分，所述分子筛为FAU结构沸石、BETA结构沸石、MFI结构沸石及前述各沸石的改性产物中的至少一种，进一步优选为FAU结构沸石和/或BETA结构沸石，所述金属组分为Pt和/或Pd。其中，以固体酸催化剂的重量为基准，金属组分的含量为0.3-10重量％。
实施例
以下将通过实施例对本发明进行详细描述，但并不因此限制本发明。
实施例1
如图1所示，固体酸烷基化的设备包括反应装置、分离装置、循环装置和混合装置，所述反应装置包括2个固定床反应器1，且每个固定床反应器通过隔板2设置有3个彼此隔开的扇形区域(I、II和III)，且每个区域独立地进料和出料；分离装置包括分离器3，用于将反应装置的出料分离为氢气和含烷基化油的物料；循环装置包括循环泵4，用于将来自分离器3的部分含烷基化油的物料返回至所述反应装置。其中，循环泵4的出料口与区域I、II和III相连，使得来自循环泵4的部分含烷基化油的物料能够进入区域I、II和III；混合装置包括混合器5、6、7，与循环泵4相连，使得来自循环泵4的部分含烷基化油的物料作为含烷烃物料进入相应混合器中与氢气混合以形成含溶解氢的烷烃，并分别与区域I、II和III相连。该设备还包括与区域I、II和III各自配套设置的物料进出管线和设置在物料进出管线上的阀门，且与区域I、II和III各自配套设置的物料进口管线上均设置有混合器。
固体酸烷基化的方法包括：固定床反应器1通过隔板2形成的3个区域I、II和III中，区域I和区域II为烷基化反应区，区域III为催化剂浅度再生区。此时与各区域连接的管线上的阀门状态为：阀门14、15、24、25、26、34、35、36、46、54、55和56为开启状态，阀门16、44和45为关闭状态。来自管线9的异丁烷和来自管线8的丁烯以30：1的摩尔比混合形成管线28内的新鲜反应物料。来自管线28的新鲜反应物料进入管线11，随后与来自管线31的循环烷烃物料混合(新鲜反应物料与循环烷烃物料的重量比为1：30)并经区域I的入口管线21进入区域I进行烷基化反应。同理新鲜反应物料进入管线12与来自管线32的循环烷烃物料混合(新鲜反应物料与循环烷烃物料的重量比为1：30)后，经区域II的入口管线22进入区域II进行烷基化反应。来自管线10的氢气进入管线43，并与来自管线33的循环烷烃物料在混合器5内充分混合完全溶解于烷烃物料中形成含溶解氢的循环烷烃物料(溶解氢与烷烃的摩尔比为0.015：1)，该含溶解氢的烷烃的循环烷烃物料通过区域III的入口管线23进入区域III进行催化剂浅度再生反应。
由固定床反应器1内区域I排出的经过烷基化反应的物料进入管线51，由区域II排出的经过烷基化反应的物料进入管线52，由区域III排出的经催化剂浅度再生反应的物料进入管线53。上述3股物料混合后经管线17进入分离器3，分离器3为蒸馏塔。经分离器3，溶解氢被分离出来，并在塔顶由管线19排出。塔底含烷基化油的物料由管线18排出。管线18中的物料分为两个部分，一部分作为循环烷烃物料进入管线20，由循环泵4输送至固定床反应器1的入口管线处。另一部分含烷基化油的物料由管线27进入后续分离设备，实现烷基化油产物与烷烃的分离，得到的烷基化油产物产品。管线20与管线27中的物料的重量比为8：1。
经过2个小时，固定床反应器1的区域III内的催化剂完成了浅度再生过程，进行烷基化反应。通过阀门切换，区域I成为催化剂浅度再生区，区域II和区域III为烷基化反应区。此时与各区域连接的管线上的阀门状态为：阀门15、16、24、25、26、34、35、36、44、54、55和56为开启状态，阀门14、45和46为关闭状态。来自管线28的新鲜反应物料进入管线12，随后与来自管线20的循环烷烃物料混合(新鲜反应物料与循环烷烃物料的重量比为1：30)并经区域II的入口管线22进入区域II进行烷基化反应。同理新鲜反应物料进入管线13与来自管线20的循环烷烃物料混合(新鲜反应物料与循环烷烃物料的重量比为1：30)后经过管线23进入区域III进行烷基化反应。来自管线10的氢气进入管线41与来自管线31的循环烷烃物料在混合器7中充分混合并完全溶解，形成含溶解氢的循环烷烃物料(溶解氢与烷烃的摩尔比为0.015：1)，并经管线21进入区域I进行催化剂浅度再生反应。
经过2个小时后，区域I的催化剂完成浅度再生反应，进行烷基化反应。通过阀门切换，区域II成为催化剂浅度再生区，区域I和III成为烷基化反应区。此时与各区域连接的管线上的阀门状态为：阀门14、16、24、25、26、34、35、36、45、54、55和56为开启状态，阀门15、44和46为关闭状态。来自管线28的新鲜反应物料按照1：30的重量比与来自管线20的循环烷烃物料混合后，分别经过管线21和23进入区域I和III进行烷基化反应。来自管线10的氢气进入管线42与来自管线32的循环烷烃物料在混合器6中充分混合并完全溶解，形成含溶解氢的循环烷烃物料(溶解氢与烷烃的摩尔比为0.015：1)，并经管线22进入区域II进行催化剂浅度再生反应。
再经过2个小时，区域II的催化剂完成浅度再生过程，进行烷基化反应。此时区域III重新成为催化剂浅度再生区，区域I和II成为烷基化反应区。如此通过周期性的阀门切换，实现了固定床反应器1内不同区域催化剂的轮流浅度再生。由于浅度再生可以很好的恢复催化剂的活性，避免了催化剂在短时间内的彻底失活，有效地延长了反应器的操作周期。
在固定床反应器运行20天后，其中一个固定床反应器1中烯烃的转化率为95％，进行该固定床反应器的催化剂深度再生反应。先将固定床反应器1中的物料排空，并通入氮气置换干净残留的反应物料后，进行深度再生反应。深度再生反应采用氢气在260℃、3MPa下对床层内的催化剂进行深度再生，再生时间为3h，再生后对床层进行冷却，而后再采用异丁烷物料对床层内的催化剂洗涤20min，以除去残留在床层内的氢气。当反应器温度和压力调整至烷基化反应所需的温度和压力时，进行烷基化反应过程。
其中，进入固定床反应器1各个烷基化反应区中的烯烃的质量空速为0.035h-1，固定床反应器的温度为70℃，压力为2.5MPa。催化剂为FAU结构的分子筛催化剂，活性金属组分为Pt，以催化剂的重量为基准，Pt含量为0.3wt％(催化剂的制备方法包括：采用中国石化催化剂有限公司生产的FAU结构的NaY型分子筛，通过离子交换等步骤将金属Pt负载到分子筛上；然后将分子筛与氧化铝以70：30的重量比混合均匀，在滚球成型设备上边喷水边滚动成球，进一步经干燥、焙烧制得)。蒸馏塔的压力为2.5MPa，塔底温度为110℃。所得烷基化油产物的性质如表1所示。
表1
RON MON 烯烃C5+收率 TMP/DMH C9+产物wt％
94.1 91.2 1.96 3.22 6.89
实施例2
按照实施例1的方法，不同的是，异丁烷和丁烯以50：1的摩尔比混合形成新鲜反应物料，进入各烷基化反应区的烯烃的质量空速为0.05hr-1；固定床反应器的温度为90℃，压力为1.5Mpa，每次烷基化反应或催化剂浅度再生反应的时间为2.5h；管线20与管线27中的物料的重量比为5：1；含溶解氢的烷烃物料中溶解氢与烷烃的摩尔比为0.01：1；新鲜反应物料与循环烷烃物料的重量比为1：20；在固定床反应器运行21天之后，固定床反应器1中烯烃的转化率为95％，进行该固定床反应器的催化剂深度再生反应，深度再生反应的温度为200℃，压力为2Mpa，时间为4h。
所得烷基化油产物的性质如表2所示。
表2
RON MON 烯烃C5+收率 TMP/DMH C9+产物wt％
94.0 91.1 1.92 2.95 6.03
实施例3
按照实施例1的方法，不同的是，异丁烷和丁烯以45：1的摩尔比混合形成新鲜反应物料，进入各烷基化反应区的烯烃的质量空速为0.1hr-1；固定床反应器的温度为60℃，压力为2Mpa，每次烷基化反应或催化剂浅度再生反应的时间为3h；管线20与管线27中的物料的重量比为4：1；含溶解氢的烷烃物料中溶解氢与烷烃的摩尔比为0.007：1；新鲜反应物料与循环烷烃物料的重量比为1：18；在固定床反应器运行22天之后，固定床反应器1中烯烃的转化率为95％，进行该固定床反应器的催化剂深度再生反应，深度再生反应的温度为280℃，压力为1Mpa，时间为5h。
所得烷基化油产物的性质如表3所示。
表3
RON MON 烯烃C5+收率 TMP/DMH C9+产物wt％
94.8 91.7 1.98 3.78 7.78
本发明的固体酸烷基化的方法，能够在固定床反应器内同步进行烷基化反应和催化剂浅度再生反应，避免催化剂在较短时间内的彻底失活，延长固定床烷基化反应器的操作周期；而且能够有效减少催化剂高温深度再生的频率，避免由于需要深度再生而导致的反应器的频繁切换，使得烷基化装置能够长时间连续平稳运行，提高经济性，减少频繁升温降温所产生的时间成本和能耗。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (32)

1.一种固体酸烷基化的设备，该设备包括反应装置、分离装置和循环装置，其特征在于，所述反应装置包括至少1个固定床反应器，且至少一个所述固定床反应器设置有至少2个彼此隔开的区域，且每个区域独立地进料和出料，
其中，所述分离装置用于将所述反应装置的出料分离为氢气和含烷基化油的物料；
所述循环装置用于将来自所述分离装置的部分含烷基化油的物料返回至所述反应装置，所述循环装置的出料口与其中被分隔为多个区域的固定床反应器中的各个区域相连，使得来自所述循环装置的部分含烷基化油的物料能够进入其中被分隔为多个区域的固定床反应器中的各个区域；
该设备还包括与其中被分隔为多个区域的固定床反应器中的各个区域各自配套设置的物料进出管线和设置在物料进出管线上的阀门，通过各阀门的开闭来控制催化剂浅度再生区和烷基化反应区之间的切换，且与所述其中被分隔为多个区域的固定床反应器中的各个区域各自配套设置的物料进口管线上均设置有混合装置。
2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述反应装置包括2-3个固定床反应器。
3.根据权利要求1所述的设备，其中，至少一个所述固定床反应器设置有3-6个彼此隔开的区域。
4.根据权利要求1所述的设备，其中，每个所述固定床反应器设置有至少2个彼此隔开的区域。
5.根据权利要求4所述的设备，其中，每个所述固定床反应器设置有3-6个彼此隔开的区域。
6.根据权利要求1所述的设备，其中，所述固体酸烷基化的设备还包括混合装置，所述混合装置用于将氢气与含烷烃物料混合以形成含溶解氢的烷烃物料，并分别与其中被分隔为多个区域的固定床反应器中的各个区域相连。
7.根据权利要求1-6中任意一项所述的设备，其中，在其中被分隔为多个区域的固定床反应器中，隔开的各个区域为扇形区域。
8.根据权利要求6所述的设备，其中，所述混合装置与所述循环装置相连，使得来自所述循环装置的部分含烷基化油的物料能够进入所述混合装置中与氢气混合。
9.一种固体酸烷基化的方法，其特征在于，该方法在包括反应装置、分离装置和循环装置的固体酸烷基化的设备中实施，其中，所述反应装置包括至少1个固定床反应器，且至少一个所述固定床反应器设置有至少2个彼此隔开的区域，且每个区域独立地进料和出料；该设备还包括与其中被分隔为多个区域的固定床反应器中的各个区域各自配套设置的物料进出管线和设置在物料进出管线上的阀门，通过各阀门的开闭来控制催化剂浅度再生区和烷基化反应区之间的切换，且与所述其中被分隔为多个区域的固定床反应器中的各个区域各自配套设置的物料进口管线上均设置有混合装置；所述循环装置的出料口与其中被分隔为多个区域的固定床反应器中的各个区域相连，使得来自所述循环装置的部分含烷基化油的物料能够进入其中被分隔为多个区域的固定床反应器中的各个区域；
该方法包括：将烷基化反应物料供给至所述反应装置中进行烷基化反应，将所述反应装置的出料供给至所述分离装置以分离为氢气和含烷基化油的物料，将部分分离出的含烷基化油的物料通过所述循环装置返回至所述反应装置，
其中，在其中被分隔为多个区域的固定床反应器中，将一个或多个区域作为催化剂浅度再生区进行催化剂浅度再生反应，将一个或多个区域作为烷基化反应区进行烷基化反应，并且当相应的区域完成浅度再生反应后，将该区域由催化剂浅度再生区切换为烷基化反应区，并将其他的一个或多个区域由烷基化反应区切换为催化剂浅度再生区。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述反应装置包括2-3个固定床反应器。
11.根据权利要求9所述的方法，其中，至少一个所述固定床反应器设置有3-6个彼此隔开的区域。
12.根据权利要求9所述的方法，其中，每个所述固定床反应器设置有至少2个彼此隔开的区域。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，每个所述固定床反应器设置有3-6个彼此隔开的区域。
14.根据权利要求9所述的方法，其中，在其中被分隔为多个区域的固定床反应器中，隔开的各个区域为扇形区域。
15.根据权利要求9-14中任意一项所述的方法，其中，所述烷基化反应的条件包括：反应温度为30-150℃；反应压力为1-3.5MPa。
16.根据权利要求15所述的方法，其中，所述烷基化反应的条件包括：反应温度为50-100℃；反应压力为1.5-2.5MPa。
17.根据权利要求9-14中任意一项所述的方法，其中，所述烷基化反应物料含有烷烃和烯烃，且烷烃和烯烃的摩尔比为(50-2000)：1，在其中被分隔为多个区域的固定床反应器中，进入各烷基化反应区的烯烃的质量空速为0.02-0.6hr-1。
18.根据权利要求17所述的方法，其中，烷烃和烯烃的摩尔比为(100-1000)：1。
19.根据权利要求17所述的方法，其中，在其中被分隔为多个区域的固定床反应器中，进入各烷基化反应区的烯烃的质量空速为0.03-0.25hr-1。
20.根据权利要求17所述的方法，其中，所述烷烃为C4和/或C5的异构烷烃，所述烯烃为C3-C5的烯烃。
21.根据权利要求9-14中任意一项所述的方法，其中，所述催化剂浅度再生反应的条件包括：反应温度为30-150℃；反应压力为1-3.5MPa；浅度再生时间为0.5-10h。
22.根据权利要求21所述的方法，其中，所述催化剂浅度再生反应的条件包括：反应温度为50-100℃；反应压力为1.5-2.5MPa；浅度再生时间为0.5-5h。
23.根据权利要求9-14中任意一项所述的方法，其中，进行催化剂浅度再生反应的物料包括含溶解氢的烷烃物料，溶解氢与烷烃的摩尔比为(0.003-0.02)：1。
24.根据权利要求23所述的方法，其中，溶解氢与烷烃的摩尔比为(0.005-0.015)：1。
25.根据权利要求9-14中任意一项所述的方法，其中，将分离得到的含烷基化油的物料分为两部分，一部分作为循环烷烃物料返回至反应装置，另一部分作为分离用烷烃物料进行分离处理以得到烷基化油产品，所述循环烷烃物料与所述分离用烷烃物料的重量比为(1-15)：1。
26.根据权利要求25所述的方法，其中，述循环烷烃物料与所述分离用烷烃物料的重量比为(3-10)：1。
27.根据权利要求25所述的方法，其中，所述循环烷烃物料包括进入烷基化反应区的物料，所述进入烷基化反应区的物料与含烯烃的新鲜烷烃物料的重量比为(5-50)：1。
28.根据权利要求27所述的方法，其中，所述进入烷基化反应区的物料与含烯烃的新鲜烷烃物料的重量比为(15-35)：1。
29.根据权利要求25所述的方法，其中，将所述循环烷烃物料分为进入烷基化反应区的物料和用于溶解氢的物料，所述用于溶解氢的物料与氢气混合后形成含溶解氢的烷烃物料被供给至所述催化剂浅度再生区进行催化剂浅度再生反应。
30.根据权利要求9-14中任意一项所述的方法，其中，将至少1台固定床反应器用于同步进行烷基化反应和催化剂浅度再生反应，且当相应的固定床反应器中烯烃的转化率不大于95％时，将该固定床反应器进行催化剂深度再生反应。
31.根据权利要求30所述的方法，其中，所述催化剂深度再生反应的条件包括：再生介质为氢气，再生温度为100-450℃；再生压力为0.1-10MPa；时间为0.5-40h。
32.根据权利要求31所述的方法，其中，所述催化剂深度再生反应的条件包括：再生介质为氢气，再生温度为180-300℃；再生压力为0.3-3MPa；时间为3-24h。
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