一种烷基化反应流出物中离子液体的短流程分离系统转让专利
申请号 : CN201910531603.7
文献号 : CN110305691B
文献日 : 2021-06-18
发明人 : 白志山 , 鲁朝金 , 杜云散 , 张锦威 , 张莹莹
申请人 : 华东理工大学 , 中国石油集团东北炼化工程有限公司
摘要 :
权利要求 :
1.一种烷基化反应流出物中离子液体的短流程分离系统,其特征在于,所述的分离系统包括:烷基化反应器、离子液体储罐、一级聚结分离装置、二级聚结分离装置、闪蒸罐、低温精细聚结分离装置、分馏塔;
所述烷基化反应器设有至少一个进料口、一个流出物排放口和一个离子液体返回口;
所述离子液体储罐进口通过输送管路与一级聚结分离装置、二级聚结分离装置和低温精细聚结分离装置的底流口连通,出口通过输送泵与烷基化反应器返回口连通;
一级聚结分离装置、二级聚结分离装置和低温精细聚结分离装置都设有进液口、底流口、顶流口,一级聚结分离装置进液口与烷基化反应器的流出物排放口通过输送管路连通,一级聚结分离装置顶流口与二级聚结分离装置进液口通过输送管路连通;二级聚结分离装置顶流口通过管路与闪蒸罐进口连通;低温精细聚结分离装置进液口与闪蒸罐出口通过输送管路连通,低温精细聚结分离装置顶流口与分馏塔进料口通过输送管路连通;
分馏塔具有至少一个分馏塔进料口和多个分馏产物排放口,分馏产物通过管路分别连通到各个产物储罐;
其中,所述低温精细聚结分离装置内设置低温精细聚结内件,低温精细聚结内件采用亲离子液体纤维,低温精细聚结内件的孔隙率从80%至70%按5%梯级递减。
2.如权利要求1所述的烷基化反应流出物中离子液体的短流程分离系统,其特征在于,所述烷基化反应器与所述闪蒸罐之间设置多级聚结分离装置;所述烷基化反应器与所述一级聚结分离装置间还设置有至少一组静态混合器。
3.如权利要求1或2所述的烷基化反应流出物中离子液体的短流程分离系统,其特征在于,所述一级聚结分离装置采用立式,并且设置为至少并联一组聚结分离装置;一级聚结分离装置在进液口处设置防冲整流器,中部设置斜板叶片,上部设置一级聚结内件。
4.如权利要求3所述的烷基化反应流出物中离子液体的短流程分离系统,其特征在于,所述一级聚结内件采用前半段为憎离子液体纤维后半段为亲离子液体纤维的组合内件。
5.如权利要求1或2所述的烷基化反应流出物中离子液体的短流程分离系统,其特征在于,所述二级聚结分离装置采用卧式,前端设置波纹板,后端设置二级聚结内件,二级聚结内件分为两段,第一段聚结内件和第二段聚结内件均采用亲离子液体纤维,二级聚结内件的孔隙率从90%至70%按10%梯级递减。
6.如权利要求4所述的烷基化反应流出物中离子液体的短流程分离系统,其特征在于,在一级聚结分离装置中,所述憎离子液体纤维采用聚丙烯纤维或聚四氟乙烯纤维,亲离子液体纤维采用不锈钢纤维或玻璃纤维;在二级聚结分离装置和低温精细聚结分离装置中,所述亲离子液体纤维采用不锈钢纤维或玻璃纤维。
说明书 :
一种烷基化反应流出物中离子液体的短流程分离系统
技术领域
流程分离系统。属于石油化工领域。
背景技术
高辛烷汽油组分需求大幅增多。烷基化汽油为异构烷烃的混合物,与催化汽油和重整汽油
相比具有低硫、氮、芳烃、烯烃,挥发性低、低蒸气压、高辛烷值等优点,是理想的清洁汽油组
分。而新型C4烷基化工艺技术成为众多科研人员的研究重点。
制。液体酸烷基化工艺包括氢氟酸法烷基化、硫酸法烷基化以及离子液体法烷基化工艺。在
氢氟酸法烷基化、硫酸法烷基化中,由于氢氟酸和浓硫酸作为传统工业离子液体,其强腐蚀
性造成对设备与操作员工的潜在安全隐患,并有较大产量的废酸渣作为副产品生成。在现
有技术中,对于该类固体废弃物一般选择废酸再生装置进行循环再利用,但该装置的使用
条件非常苛刻,能耗及设备投资极大,而且也会造成气态污染物(SO2、NOx)的排放,经济与环
境效益较差。
液体在产品质量及收率、离子液体利用效率、操作安全性、环境友好性以及操作便利性等多
方面表现出较传统离子液体更为优异的特性。但在离子液体烷基化工艺中,为得到更加清
洁的烷基化油,如何将烷基化反应物中离子液体彻底的分离以减少离子液离子液体的损耗
和去除后续碱洗水洗工序已成为工业难题。
中进行一级旋流分离和沉降,重力沉降后的离子液体返回到烷基化反应器或者外排,沉降
后上清液和溢流口旋流分离得到的烷基化反应流出物送入二级旋流分流器+重力沉降罐中
进行二级旋流分离和沉降;重力沉降后的离子液体返回到烷基化反应器或者外排,沉降后
上清液和溢流口旋流分离得到的烷基化反应流出物送入重力沉降罐进行再次重力沉降,重
力沉降罐底部的离子液体返回烷基化反应器或者外排,上部的较为清洁的烷基化反应流出
物送入闪蒸罐闪蒸,之后进入碱洗塔中碱洗,用过的碱水外排,而碱洗后的烷基化反应流出
物送入水洗塔中用工艺水进行水洗,用过的废水外排,水洗后的产物送入干燥系统,最后送
入分馏塔进行分馏。
运行成本高,并且后续碱洗水洗工序中会产生的大量废水,对环境产生污染。
发明内容
所设定的处理工艺(利用多级聚结分离装置和低温精细聚结分离装置对离子液体作为催化
剂的烷基化工艺中反应器流出物进行净化分离),有效解决了离子液体回收困难的问题,去
除了碱洗、水洗、干燥等生产工艺过程,实现了无废水和其他污染物的排放。
低温精细聚结分离装置、分馏塔;
连通,一级聚结分离装置顶流口与二级聚结分离装置进液口通过输送管路连通;二级聚结
分离装置顶流口通过管路与闪蒸罐进口连通;低温精细聚结分离装置进液口与闪蒸罐出口
通过输送管路连通,低温精细聚结分离装置顶流口与分馏塔进料口通过输送管路连通;
级聚结内件,所述一级聚结内件采用前半段为憎离子液体纤维后半段为亲离子液体纤维的
组合内件。
纤维,二级聚结内件的孔隙率从90%至70%按10%梯级递减。
不锈钢纤维或玻璃纤维。
聚结分离”的形式,能克服其分离不彻底,环境污染等问题,去除了碱洗、水洗、干燥工艺,减
少了投资,节省了能耗。
工艺更加环保,从而促进了更清洁催化工艺的工业化推广。
附图说明
置的防冲整流器、斜板叶片、一级聚结内件;3‑1、3‑2、3‑3分别为二级聚结分离装置的进液
口、顶流口、底流口,3‑4、3‑5、3‑6分别为二级聚结分离装置的波纹板、第一段聚结内件、第
二段聚结内件;4‑1、4‑2分别为闪蒸罐的进料口、出口;5‑1、5‑2、5‑3分别为低温精细聚结分
离装置的进液口、顶流口、底流口,5‑4为低温精细聚结分离装置的低温精细聚结内件;6‑1、
6‑2分别为分馏塔的进料口、排放口;7‑1、7‑2分别为离子液体储罐的进口、出口。
具体实施方式
温精细聚结分离装置205、分馏塔206和离子液体储罐207。在本实例中液态异丁烷、丁烯等
原料首先要先经过分子筛或干燥去除其中的水,含水量达到低于20ppm后,再通入烷基化反
应器201中与离子液体进行烷基化反应,完全反应后送往主要流程进行处理;
基化反应器201返回口1‑3连通;
口1‑2通过输送管路连通,顶流口2‑2与二级聚结分离装置203的进液口3‑1通过输送管路连
通;二级聚结分离装置203的顶流口3‑2通过管路与闪蒸罐204进口4‑1连通;低温精细聚结
分离装置205的进液口5‑1与闪蒸罐204出口4‑2通过输送管路连通,顶流口5‑2与分馏塔206
进料口6‑1通过输送管路连通;
率的梯级主动控制,提高防堵能力。
处理。
反应流出物;
反应流出物;
含量低于5mg/kg的烷基化反应流出物;
液体,即经过烷基化反应器后反应物中离子液体的含量为4500‑6000mg/kg。
参与烷基化反应的离子液体(即离子液体)以及一些固态杂质;然后将含有烷基化油和离子
液体的烷基化产物送入一级聚结分离装置202中聚结并分离;在一级聚结分离装置202中先
经过下部的斜板叶片发生聚结并分离,然后在上部的聚结填料进行细分离;得到离子液体
含量为20‑30mg/kg的烷基化产物;聚结分离后的离子液体作为重相沉降下来至一级聚结分
离装置202底部,富集后送至离子液体储罐207。所得离子液体含量为20‑30mg/kg的烷基化
产物从一级聚结分离装置202的顶流口被送至二级聚结分离装置203中,先经过前端设置的
波纹板发生聚结并分离,然后在后端设置的聚结内件上,微量的离子液体被聚结分离,得到
离子液体含量为5‑8mg/kg的烷基化产物;分离出来的离子液体沉降至二级聚结分离装置
203底部,富集后送至离子液体储罐207;离子液体储罐207中的离子液体经泵输运到烷基化
反应器201中进行循环处理;所得离子液体含量为5‑8mg/kg的烷基化产物经二级聚结分离
装置203的顶流口送至闪蒸罐204闪蒸,闪蒸后的烷基化产物送入低温精细聚结分离装置
205中进行低温精细聚结分离;在低温精细聚结分离装置205中烷基化产物先在低温下冷却
到5℃以下,然后在内部的聚结填料进行精细分离,得到离子液体含量低于5mg/kg的烷基化
产物;最终所得离子液体含量低于5mg/kg的烷基化产物送入分馏塔205中在进行其他组分
的分馏。
态异丁烷、丁烯等原料的含水量。
流程进行分离;同时为防止分离装置堵塞,在本发明的分离系统中一级聚结分离装置采用
立式,并联另一台聚结分离装置,当一台聚结分离装置堵塞时,分离在并联的另一台聚结分
离装置中进行。
0.5‑1.5Mpa。
0.2‑1.0Mpa。
内部压力稳定在0.2‑1.0Mpa,得到离子液体含量低于5mg/kg的烷基化反应流出物。
就会在重力以及流场的作用下脱离聚结材料表面形成大液滴,并沉降到下游,从而实现离
子液体和烷油的快速分离。所述低温精细聚结分离过程,利用低温下离子液体粘度变大、烃
中离子液体的饱和度变小,极微小的离子液体液滴更易在其亲性聚结材料表面汇聚合并,
使得分离精度更高。
去除粒径在35μm以上的大颗粒离子液体液滴,同时加强烃相中的小颗粒离子液体液滴在斜
板叶片中的碰撞和粘附,从而增大液滴直径;在二级聚结分离装置前端设置波纹板,来强化
分离,增大液滴碰撞聚结机率;一级聚结内件选用聚丙烯纤维、聚四氟乙烯纤维等憎离子液
体纤维材料和不锈钢纤维、玻璃纤维等亲离子液体纤维材料的组合,二级聚结内件和低温
精细聚结内件选用不锈钢纤维、玻璃纤维等亲离子液体纤维或改性后亲离子液体纤维;在
低温精细分离装置中将流体冷却到5℃以下,来增大离子液体粘度,降低饱和度,以提高分
离精度。
他污染物的排放,并且处理过的烷基化产物中离子液体的含量极低低,不需要工艺中的碱
洗塔、水洗塔和干燥系统,符合绿色环保工艺。