[发明专利]一种微通道反应器

说明书

本发明公开了一种微通道反应器，在反应器壳体内设置微通道反应区，微通道反应区至少设置一个管式微通道反应区和一个面式微通道反应区，管式微通道反应区由管式微通道构件构成；面式微通道反应区由面式微通道构件构成，面式微通道构件为多组板式结构，两板之间通道间隙为0.1～10mm，该间隙构成面式微通道；管式微通道反应区的管式微通道垂直于水平面设置，面式微通道反应区的面式微通道与水平面垂直设置。本发明反应器最适用于烷基化反应，具有可在低温下进行，反应原料无需预混合，床层压降小，节能效果好，产品质量高等特点，可实现高效节能、安全、低碳和环保的连续化生产。

技术领域

本发明属于石油化工领域，公开了一种新型微通道反应器，特别是用于烷基化反应的微通道反应器。

背景技术

目前世界上各个国家对汽油指标的要求越来越严格，高品质汽油的生产工艺成为目前的关注重点，烷基化工艺是生产高品质汽油调和组分，即烷基化油的常规且成熟的方法。烷基化反应即异丁烷与C3-C5烯烃在酸催化剂作用下生成具有高辛烷值汽油组分的反应，反应产物具有低硫且不含芳烃或烯烃等特点。目前烷基化反应主要应有的酸催化剂为硫酸和氢氟酸。

现有的微通道反应器为管式微通道反应器，微通道反应器内部反应床层中填料具有管式微通道结构，该微结构使其具有极大的比表面积，可达搅拌釜比表面积的几百倍甚至上千倍。而且微通道反应器具有极好的传热和传质能力，传质效率是釜式反应釜的10到100倍以上，可极大的提高反应物的混合效率，可以实现物料的瞬间均匀混合和高效的传热，能迅速达到稳定状态。与传统方法相比，减少了反应时间和物料消耗。有利于强放热反应的平稳控制。但现有的管式微通道结构反应器在某些反应中如前述烷基化反应，反应效果需要进一步提升，反应器结构需进一步优化。

CN 1953804 A公开了微通道中分级添加烯烃的烷基化方法和系统。利用微通道具有的良好传热和传质，获得更高的温度控制。依靠微通道反应技术精确控制温度使低聚反应最小化，而且分级的烯烃引入降低了局部烯烃浓度，增加了酸烃分散体的相界面面积，更加精准的调节温度，与传统工艺相比，提高烷基化产物的辛烷值，改善了烷基化物的品质。但是该专利中链烷烃物料流大量进料，会造成不良的初始分布，微通道本身具有较小的径向扩散系数，仅仅依靠微通道很难达到自然流分布，导致反应效率急剧下降，容易造成局部温度过高，反应区域会产生温差，使得烷基化率不均衡。

发明内容

针对目前烷基化使用反应器结构的不足，本发明公开了一种新型微通道反应器，该反应器使反应物和液体酸催化剂的混合十分均匀，可减少副反应，提高了反应物与催化剂的传质效率，进而提高了反应产物的质量和产率，可同时实现节约能耗的目的。在降低成本的同时，也降低了对环境的影响、以及所生产的产品性能的不稳定性，实现高效节能、安全、低碳和环保的连续化生产。

为解决上述技术问题，本发明是这样实现的：

本发明微通道反应器，在反应器壳体内设置微通道反应区，所述微通道反应区至少设置一个管式微通道反应区和一个面式微通道反应区，管式微通道反应区由管式微通道构件构成；面式微通道反应区由面式微通道构件构成，面式微通道构件为多组板式结构，两板之间通道间隙为0.1～10mm，该间隙构成面式微通道；管式微通道反应区的管式微通道垂直于水平面设置，面式微通道反应区的面式微通道与水平面垂直设置。

其中所述管式微通道反应区和面式微通道反应区在反应器壳体内纵向交替串联设置；所述管式微通道反应区的个数为2～10；所述面式微通道反应区的个数为1～10。

其中所述微通道反应器为以异丁烷和烯烃为原料、以液体酸为催化剂的烷基化反应器。

其中所述管式微通道反应区与面式微通道反应区占据的空间体积比为0.5：1～10：1，优选为2:1～5:1。

其中所述的管式微通道反应区的管式微通道构件的微通道孔道平均直径为0.05～10mm，优选0.1~5mm。