一种高通量二段进料高碳烷基化混合反应器及高碳烷基苯制备工艺的制作方法

本发明涉及化工反应器及其使用方法，具体涉及一种高通量二段进料高碳烷基化混合反应器及高碳烷基苯制备工艺。

背景技术：

1、高碳烷基化反应，是在无水氟化氢的作用下，苯与c20~c24长链烯烃进行烷基化反应，该反应的反应温度低（60℃~90℃），反应迅速且反应放热量小，烷基苯是化工生产中的重要中间体，尤其是高碳烷基苯，是生产高附加值烷基化产品的有效手段。它在合成树脂、表面活性剂、润滑油等领域有着广泛的应用。

2、。

3、传统的烷基化工艺存在转化率低、副反应多、能耗高等问题。因此，亟需一种高效、节能、环保的高碳烷基化技术。

技术实现思路

1、为解决上述问题，本发明目的在于提供一种结构简单、效率高、适应性强的高通量二段进料高碳烷基化混合反应器及其制备工艺，以解决现有技术中存在的问题。

2、为达到上述目的，本发明的技术方案如下：

3、一种高通量二段进料高碳烷基化混合反应器，包括中心管道、进料口、出料口，所述中心管道内部靠近进料口依次设有第一混合机构、第二混合机构、波纹板，所述第一混合机构包括第一舌型挡板、第一心型空腔，所述第二混合机构包括第二舌型挡板、第二心型空腔，所述进料口与出料口设于中心管道两侧。

4、作为本发明的一种改进，所述进料口包括氟化氢进料口、一段苯进料口、一段烷烃进料口、二段苯进料口、二段烷烃进料口，所述氟化氢进料口设于中心管道顶部，所述一段苯进料口与一段烷烃进料口对称设置于第一混合机构上方，所述二段苯进料口与二段烷烃进料口对称设置于第二混合机构上方。

5、作为本发明的一种改进，所述波纹板为高密度层级结构。

6、本发明还提供一种高碳烷基苯制备工艺，采用上述提供的任一种高通量二段进料高碳烷基化混合反应器。

7、作为本发明的一种改进，具体步骤为：

8、（1）通过泵将干燥苯和高碳烯烃增压，将增压后的苯和高碳烯烃与氟化氢混合；

9、（2）将步骤（1）得到的混合物送入高通量二段进料高碳烷基化混合反应器进行反应；

10、（3）通过酸分层器将反应产物与氟化氢分离，将分离的氟化氢循环回反应体系；

11、（4）将步骤（3）分离后的反应产物送入氟化氢提馏塔进行提馏，并将氟化氢提馏塔塔顶的氟化氢引至外部处理；

12、（5）将步骤（4）的氟化氢提馏塔塔底物分为两部分，一部分作为冷回流送入脱苯塔，另一部分作为热进料直接送入脱苯塔中段；

13、（6）通过抽真空系统将脱苯塔顶的苯冷却后分离，气体部分经过净化处理后排放；

14、（7）将分液后的液体部分增压，一部分用作脱苯塔顶回流，另一部分送至脱苯塔前与反应产物混合；

15、（8）脱苯塔的塔底物通过产品泵增压换热后送入成品罐。

16、作为本发明的一种改进，所述的高碳烯烃包括c20~c24烯烃、c16烯烃、c18烯烃中任一种或多种。

17、作为本发明的一种改进，所述步骤（1）中苯烯分子摩尔比为5~12:1。

18、作为本发明的一种改进，所述步骤（2）中酸烃体积比为2:1。

19、作为本发明的一种改进，所述步骤（2）中烷基化的反应温度为65~75℃。

20、作为本发明的一种改进，所述步骤（2）中氟化氢含水量<0.5%。

21、本发明的有益效果为：

22、（1）本发明提供的高通量二段进料高碳烷基化混合反应器具有传质效率高、混合时间短、设备体积小的特点，缩短反应时间，强化反应过程，提高反应转化率、选择性。从而显著提高高碳烷基苯工业生产的产品质量和产品收率，创造可观的经济效益。

23、（2）本发明提供的高通量二段进料高碳烷基化混合反应器通过舌型挡板、心型空腔的内部结构设计，构建高湍流混合通道（雷诺数＞50000），实现反应物料的充分混合，从而保证反应物料之间的精准苯/烯烃摩尔比、氟化氢/总烃体积比。同时，通过两段进料设计，在确保氟化氢/总烃体积比的同时，能进一步提高反应器处理能力，压缩反应器体积。

24、（3）本发明利用高密度波纹板填料，增加了反应体系的比表面积，提供了更多的反应界面，使得剩余未反应的物质能够在通过填料过程中得到进一步的混合和反应，从而将烷基化率提高至99.9%。

25、（4）本发明提供的高碳烷基苯制备工艺根据烷基化反应的特性，通过控制最优的反应温度范围（65~75℃），兼顾了反应动力学和热力学需求，既加快了反应速率，又抑制了副反应和不必要的物料消耗。并通过精确控制苯烯分子比和酸烃体积比，确保了原料的高效利用，减少了过量或不足导致的副产品生成。同时选择合适的苯烯分子比和酸烃体积比，以及控制氟化氢的含水量，既保证了反应的高效进行，又避免了对设备的腐蚀，延长了设备的使用寿命。

26、（5）本发明提供的高碳烷基苯制备工艺通过改进的分离和提馏步骤，实现了氟化氢的循环利用和苯的有效回收，减少了化学品的排放，符合绿色化学和可持续发展的原则。

技术特征：

1.一种高通量二段进料高碳烷基化混合反应器，其特征在于：包括中心管道、进料口、出料口，所述中心管道内部靠近进料口依次设有第一混合机构、第二混合机构、波纹板，所述第一混合机构包括第一舌型挡板、第一心型空腔，所述第二混合机构包括第二舌型挡板、第二心型空腔，所述进料口与出料口设于中心管道两侧。

2.根据权利要求1所述的一种高通量二段进料高碳烷基化混合反应器，其特征在于：所述进料口包括氟化氢进料口、一段苯进料口、一段烷烃进料口、二段苯进料口、二段烷烃进料口，所述氟化氢进料口设于中心管道顶部，所述一段苯进料口与一段烷烃进料口对称设置于第一混合机构上方，所述二段苯进料口与二段烷烃进料口对称设置于第二混合机构上方。

3.根据权利要求1所述的一种高通量二段进料高碳烷基化混合反应器，其特征在于：所述波纹板为高密度层级结构。

4.一种高碳烷基苯制备工艺，其特征在于，采用权利要求1至3任一所述的高通量二段进料高碳烷基化混合反应器。

5.根据权利要求4所述的一种高碳烷基苯制备工艺，其特征在于，具体步骤为：

6.根据权利要求5所述的一种高碳烷基苯制备工艺，其特征在于：所述的高碳烯烃包括c20~c24烯烃、c16烯烃、c18烯烃中任一种或多种。

7.根据权利要求5所述的一种高碳烷基苯制备工艺，其特征在于：所述步骤（1）中苯烯分子摩尔比为5~12:1。

8.根据权利要求5所述的一种高碳烷基苯制备工艺，其特征在于：所述步骤（2）中酸烃体积比为2:1。

9.根据权利要求5所述的一种高碳烷基苯制备工艺，其特征在于：所述步骤（2）中烷基化的反应温度为65~75℃。

10.根据权利要求5所述的一种高碳烷基苯制备工艺，其特征在于：所述步骤（2）中氟化氢含水量<0.5%。

技术总结本发明公开了一种高通量二段进料高碳烷基化混合反应器及高碳烷基苯制备工艺，该反应器结构包括中心管道，以及设置于管道内的第一和第二混合机构，每个机构都由舌型挡板和心型空腔组成，以及后端的高密度波纹板。这种设计实现了进料的高效混合和反应，提高了转化率和选择性。工艺流程涉及将干燥苯和高碳烯烃与氟化氢在优化的温度（65~75℃）和精确控制的原料比例下进行烷基化反应。反应后的物质通过提馏和分离步骤，有效回收氟化氢，提高了原料利用率和产品质量，具有显著的经济和环境效益。技术研发人员：蔡圣杰受保护的技术使用者：江苏金桐表面活性剂有限公司技术研发日：技术公布日：2024/8/5