烷基催化反应器

技术领域

本发明涉及高碳数烷基生产技术领域，具体涉及烷基催化反应器。

背景技术

石油原料的烷基化反应器主要用于将低碳数烷烃进行转化，生产具有高附加值的高碳数烷烃。该装置的原料一般为石油焦化气、轻油和重油。石油焦化气中含有较高浓度的甲烷和乙烷，可以直接用于生产高碳烷烃。而轻油和重油中主要是烷烃和芳烃，需要通过氢化或加氢裂化等预处理工艺，将其中的芳烃降低至一定含量，然后再进行烷基化反应，生产出高碳数烷烃。

目前，烷基化反应器在进行催化反应的过程中，反应器的催化剂床层易出现压降增加过快的情况而影响催化反应，最主要的原因是由于原料油中具有一定的杂质，杂质与酰胺类、磷系助剂共同作用而形成大量结垢物，且结垢物易堆积载反应器的催化剂载床的顶部，并会向下覆盖在顶部瓷球和顶部催化剂的表面，进而影响催化反应；而结垢物板结严重且硬度较大，不便清理，且清理费时费力；

同时现有的烷基化反应器通过换热的方式对处于反应中以及反应后的催化剂载床收集热量，对催化剂载床内部的热量的收集效果有限。

综上，目前需要方便清理积垢且收集热量更完全的烷基催化反应器。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了烷基催化反应器，解决了背景技术中提到的问题。

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

烷基催化反应器，包括罐体，所述罐体包括中间筒体，中间筒体的顶端和底端分别固设有上封盖、下封盖，中间筒体的内部自下而上依次是预处理区、热交换区、第一分散区、催化反应区、第二分散区，还包括：

催化机构，催化机构位于催化反应区，催化机构包括催化剂载床，催化剂载床与中间筒体的内壁之间设有换热腔，催化剂载床的内部开设有若干个第一反应通道、一个环形腔，第一反应通道的竖截面为弧形，环形腔位于若干个第一反应通道与催化剂载床外侧壁之间，催化剂载床的外侧设有热收集机构，热收集机构包括第一进气管、第二进气管、第一收集管、第二收集管，第一进气管、第二进气管、第一收集管、第二收集管均固定连接于催化剂载床的侧壁上，第一进气管、第一收集管均与环形腔连通，第二进气管、第二收集管均与换热腔来连通，第一进气管的外端口处设有气泵，第一收集管的外端口处固定连通有收集筒，气泵通过第一进气管向环形腔内通入气体，气体通过催化剂载床的若干个第一反应通道后进入收集箱内；

催化剂载床的顶端通过螺栓固定连接有若干个预留盘，预留盘包括若干个隔板和若干个通道板，若干个隔板与若干个通道板之间交错设置且固定连接，通道板上开设有第二反应通道，相邻的两个预留盘上的第二反应通道之间连通，最下方的预留盘上的第二反应通道与对应位置的第一反应通道之间连通；

分散机构，分散机构包括第一上分散盘、第二上分散盘、第一下分散盘、第二下分散盘，第一上分散盘、第一下分散盘均由若干个第一片区和若干个第二片区组成，第二片区上开设有若干个第一过料通道，第二上分散盘、第二下分散盘均由若干个第三片区和若干个第四片区组成，第三片区上开设有若干个第二过料通道，分散机构还包括对称设置的推杆一，推杆一的固定穿过第一上分散盘，推杆一的底端固定连接于第一下分散盘的顶端，推杆一同时带动第一上分散盘、第一下分散盘向下移动并分别与第二上分散盘、第二下分散盘抵紧，使催化机构上下两端均密封。

进一步的，所述预留盘包括对称设置的侧板，两个侧板分别位于预留盘的两端，若干个隔板、若干个通道板、侧板之间通过连接杆固定，若干个隔板、若干个通道板、侧板的上表面均设有凹槽，连接位于凹槽中，连接杆与每个隔板、每个通道板、每个侧板之间均通过螺栓连接。

进一步的，所述催化剂载床的底端固定连接有底网，最上方预留盘的上方设有顶网，顶网的两端对称固设有固定板，顶网通过螺栓与最上方预留盘固定连接，顶网与底网之间、若干个第二反应通道内，若干个第一通道内均充满瓷球、催化剂颗粒，催化剂颗粒位于若干个瓷球之间的缝隙中以及瓷球表面的孔隙内，环形腔中设有环网，环网固定连接于催化剂载床的内壁上，环网位于若干个瓷球的外部。

进一步的，所述推杆一的顶端固设有连接板一，推杆一滑动穿过上封盖的侧壁、中间筒体的筒壁，连接板一的上方设有气缸一，气缸一的活塞杆固定连接于连接板一的顶端中心处；

气缸一通过推杆一带动第一上分散盘、第一下分散盘向下移动至分别与第二上分散盘、第二下分散盘抵紧时，第一上分散盘的若干个第一过料通道被第二上分散盘的第四片区挡住，第二上分散盘的若干个第二过料通道被第一上分散盘的第一片区挡住；第一下分散盘的若干个第一过料通道被第二下分散盘的第四片区挡住，第二下分散盘的若干个第二过料通道被第一下分散盘的第一片区挡住。

进一步的，所述中间筒体的侧壁上固定连通有加氢管，加氢管位于第一分散区与热交换区之间，中间筒体的侧壁上开设有门洞，上封盖上固定连通有产物出口管，下封盖上固定连通有原料进口管。

进一步的，所述中间筒体上设有检修机构，检修机构包括密封门，密封门位于门洞中，密封门的顶端两侧固设有推杆二，推杆二的顶端固定连接有连接板二，推杆二滑动穿过上封盖的侧壁、中间筒体的筒壁，连接板二的上方设有气缸二，气缸二的活塞杆的端部固定连接于连接板二的顶端中心处。

进一步的，所述预处理区自下而上设有第一脱附室、第二脱附室。

进一步的，所述热交换区设有热交换机构，热交换机构包括上固定盘、下固定盘，上固定盘、下固定盘之间均匀设有若干个换热管，上固定盘、下固定盘均固定连接于中间筒体的内侧壁上，换热管的顶端和底端分别固定穿过上固定盘、下固定盘，换热管使预处理区与第一分散区连通。

进一步的，所述罐体的下方设有底座，底座的顶端两侧固定连接有支撑杆，支撑杆的内壁上固定连接有若干个支撑板，罐体的外部固定连接有若干个固定环，每个固定环与对应位置的支撑板固定连接，收集筒、气泵分别放置于对应位置的支撑板上，气缸一的缸体、气缸二的缸体均固定连接于最上方支撑板上。

进一步的，所述收集筒的出口端固定连通有热料进口管，热料进口管的内端固定伸入中间筒体内，中间筒体的下端固定连通有冷料出口管，热料进口管位于上固定盘和下固定盘之间的上端，冷料出口管位于上固定盘和下固定盘之间的下端，加氢管、第一收集管、第二收集管、热料进口管、第一进气管、第二进气管上均安装有阀门。

本发明提供了烷基催化反应器。与现有技术相比，具备以下有益效果：

催化剂载床顶端通过螺栓固定连接有若干个预留盘，预留盘与催化剂载床之间可拆卸，当顶端的预留盘结垢时，将顶端的预留盘拆卸下来并通过门洞取出，同时将顶端一层瓷球从门洞中取出，此时最顶端的瓷球以及预留盘上没有结垢，即可继续使用，取出的预留盘也可方便清洗；催化反应进行时，气泵向第二进气管通入气体，气体通过第二进气管后进入换热腔内，经过催化剂载床外壁加热后，高热气体通过第二收集管进入收集筒内，从而对催化反应时产生的热进行收集；催化反应结束后，气泵向第一进气管通入气体，气体通过第一进气管后进入环形腔内，气体通过环网进入若干个第一反应通道中，气体将催化剂载床内部的热量均带至收集筒内，使热量收集的更加完全，避免热量的浪费。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出了本发明的烷基催化反应器的整体结构剖视图；

图2示出了图1中A处的放大图；

图3示出了本发明的整体结构前视图；

图4示出了本发明的催化机构的分解图；

图5示出了本发明的催化剂载床的横剖示意图；

图6示出了本发明的催化剂载床的竖剖示意图；

图7示出了本发明的预留盘的俯视图；

图8示出了本发明的预留盘的分解图。

图中所示：1、罐体；11、中间筒体；111、预处理区；112、热交换区；113、第一分散区；114、催化反应区；115、第二分散区；116、加氢管；117、门洞；118、换热腔；12、上封盖；121、产物出口管；13、下封盖；131、原料进口管；2、催化机构；21、催化剂载床；211、环形腔；212、第一反应通道；22、环网；23、预留盘；231、隔板；232、通道板；2321、第二反应通道；233、侧板；234、连接杆；235、凹槽；24、顶网；241、固定板；25、底网；26、瓷球；27、催化剂颗粒；3、分散机构；31、第一上分散盘；311、第一片区；312、第二片区；3121、第一过料通道；32、第二上分散盘；321、第三片区；3211、第二过料通道；322、第四片区；33、第一下分散盘；34、第二下分散盘；35、推杆一；36、连接板一；37、气缸一；4、检修机构；41、密封门；42、推杆二；43、连接板二；44、气缸二；5、热交换机构；51、上固定盘；52、下固定盘；53、换热管；54、冷料出口管；6、热收集机构；61、收集筒；62、第一收集管；63、热料进口管；64、第一进气管；65、第二进气管；66、第二收集管；67、气泵；7、第一脱附室；8、第二脱附室；9、底座；91、支撑杆；92、支撑板；93、固定环；100、阀门。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

为解决背景技术中的技术问题，给出如下的烷基催化反应器：

结合图1-图8所示，本发明包括罐体1，罐体1包括中间筒体11，中间筒体11的顶端和底端分别固设有上封盖12、下封盖13，中间筒体11的侧壁上固定连通有加氢管116，加氢管116位于第一分散区113与热交换区112之间，中间筒体11的侧壁上开设有门洞117，上封盖12上固定连通有产物出口管121，下封盖13上固定连通有原料进口管131，中间筒体11的内部自下而上依次是预处理区111、热交换区112、第一分散区113、催化反应区114、第二分散区115；

罐体1的下方设有底座9，底座9的顶端两侧固定连接有支撑杆91，支撑杆91的内壁上固定连接有若干个支撑板92，罐体1的外部固定连接有若干个固定环93，每个固定环93与对应位置的支撑板92固定连接，收集筒61、气泵67分别放置于对应位置的支撑板92上，气缸一37的缸体、气缸二44的缸体均固定连接于最上方支撑板92上。

还包括：第一脱附室7、第二脱附室8，第一脱附室7、第二脱附室8自下而上位于预处理区111，第一脱附室7用于去除石油原料中的硫、氮等有害物质，第二脱附室8用于去除石油原料中的水以及其他杂质；

热交换区112设有热交换机构5，热交换机构5包括上固定盘51、下固定盘52，上固定盘51、下固定盘52之间均匀设有若干个换热管53，上固定盘51、下固定盘52均固定连接于中间筒体11的内侧壁上，换热管53的顶端和底端分别固定穿过上固定盘51、下固定盘52，换热管53使预处理区111与第一分散区113连通，热交换机构5将液体石油原料加热成气体，气体通过若干个换热管53向上流动；

分散机构3，分散机构3包括第一上分散盘31、第二上分散盘32、第一下分散盘33、第二下分散盘34，第一上分散盘31、第二上分散盘32位于第二分散区115，第一下分散盘33、第二下分散盘34位于第一分散区113，第一下分散盘33、第二下分散盘34用于对热交换后的气体原料进行两次分散，保证气体原料可均匀的向上流动进入催化机构2；

气体原料流进入催化机构2反应后继续向上流动，第一上分散盘31、第二上分散盘32用于对催化反应后的气体物料进行两次分散，便于对气体物料进行后续的分离操作；

催化机构2，催化机构2位于催化反应区114，催化机构2包括催化剂载床21，催化剂载床21内设有催化剂颗粒27，催化剂颗粒27用于催化低碳烷烃与甲醇等反应成高碳烷烃。

流进催化剂载床21的气体原料经过催化剂颗粒27的催化反应成高碳烷烃并向上流出。

上述技术方案中，石油原料通过原料进口管131进入下封盖13内，石油原料的液位不断升高，石油原料通过第一脱附室7而去除其中的硫、氮等有害物质，通过第二脱附室8而去除石油原料中的水以及其他杂质；石油原料液位继续上升，进入若干个换热管53中，热料进口管63内通入热物料，热物料进入上固定盘51与下固定盘52之间，热物料将换热管53内的石油原料加热成气体，气体原料从换热管53的上端口流出并向上流动至第一分散区113；通过加氢管116，向中间筒体11内加入氢气，氢气与气体原料均依次通过第一下分散盘33、第二下分散盘34进行两次分散，分散后的混合气体原料进入催化机构2中，经过催化颗粒进行催化后生成气体高碳烷烃，气体高碳烷烃继续向上流动经过第一上分散盘31、第二上分散盘32进行两次分散后通过产物出口管121流出。

实施例二

如图1和图4-图8所示，在上述实施例的基础上，本实施例进一步给出如下内容：

为分别收集催化反应过程中以及催化反应完成后的热量，本实施例给出如下设计：催化剂载床21的侧壁的上端和下端均与中间筒体11的内壁固定连接，催化剂载床21的内部开设有若干个第一反应通道212、一个环形腔211，环形腔211位于若干个第一反应通道212与催化剂载床21外侧壁之间，催化剂载床21与中间筒体11的内壁之间设有换热腔118，第一反应通道212的竖截面为弧形，弧形的第一反应通道212保证气体原料进入第一反应通道212内的流动路径为弧形，从而保证气体原料能够与第一反应通道的通道壁上的催化剂颗粒27的接触更多；

催化剂载床21的外侧设有热收集机构6，热收集机构6包括第一进气管64、第二进气管65、第一收集管62、第二收集管66，第一进气管64、第二进气管65、第一收集管62、第二收集管66均固定连接于催化剂载床21的侧壁上，第一进气管64、第一收集管62均与环形腔211连通，第二进气管65、第二收集管66均与换热腔118来连通，第一进气管64的外端口处设有气泵67，第一收集管62的外端口处固定连通有收集筒61；

收集筒61的出口端固定连通有热料进口管63，热料进口管63的内端固定伸入中间筒体11内，中间筒体11的下端固定连通有冷料出口管54，热料进口管63位于上固定盘51和下固定盘52之间的上端，冷料出口管54位于上固定盘51和下固定盘52之间的下端；

上述技术方案中，气体原料进入催化剂载床21中反应时会产生大量的热，开启第二收集管66、第二进气管65的阀门100，气泵67向第二进气管65通入气体，气体通过第二进气管65后进入换热腔118内，经过催化剂载床21外壁加热后，高热气体通过第二收集管66进入收集筒61内，从而对催化反应时产生的热进行收集；

当催化反应结束时，关闭第二收集管66、第二进气管65的阀门100，开启第一收集管62、第一进气管64的阀门100，气泵67向第一进气管64通入气体，气体通过第一进气管64后进入环形腔211内，气体通过环网22进入若干个第一反应通道212中，气体将第一反应通道212中的热量带动，形成的高温气体通第一收集管62进入收集筒61内。

中间筒体11上设有检修机构4，检修机构4包括密封门41，密封门41位于门洞117中，密封门41的顶端两侧固设有推杆二42，推杆二42的顶端固定连接有连接板二43，推杆二42滑动穿过上封盖12的侧壁、中间筒体11的筒壁，连接板二43的上方设有气缸二44，气缸二44的活塞杆的端部固定连接于连接板二43的顶端中心处，气缸二44用于控制密封门41的开启与关闭。

为解决催化剂载床21的顶端结垢问题，本实施例给出如下设计：

催化剂载床21的顶端通过螺栓固定连接有若干个预留盘23，预留盘23包括若干个隔板231和若干个通道板232，若干个隔板231与若干个通道板232之间交错设置且固定连接，通道板232上开设有第二反应通道2321，相邻的两个预留盘23上的第二反应通道2321之间连通，最下方的预留盘23上的第二反应通道2321与对应位置的第一反应通道212之间连通，预留盘23包括对称设置的侧板233，两个侧板233分别位于预留盘23的两端，若干个隔板231、若干个通道板232、侧板233之间通过连接杆234固定，若干个隔板231、若干个通道板232、侧板233的上表面均设有凹槽235，连接位于凹槽235中，连接杆234与每个隔板231、每个通道板232、每个侧板233之间均通过螺栓连接；

催化剂载床21的底端固定连接有底网25，最上方预留盘23的上方设有顶网24，顶网24的两端对称固设有固定板241，顶网24通过螺栓与最上方预留盘23固定连接，顶网24与底网25之间、若干个第二反应通道2321内，若干个第一通道内均充满瓷球26、催化剂颗粒27，催化剂颗粒27位于若干个瓷球26之间的缝隙中以及瓷球26表面的孔隙内，环形腔211中设有环网22，环网22固定连接于催化剂载床21的内壁上，环网22位于若干个瓷球26的外部；顶网24、底网25、环网22均用于固定瓷球26；

上述技术方案中，当预留盘23的顶端形成大量的结垢物时，将顶网24、若干个预留盘23与催化剂载床21之间的螺栓拧掉，将顶网24暂时拿掉，将最上方的瓷球26清理出中间筒体11，将最上方的预留盘23的若干个螺栓拧掉，使最上方的预留盘23的隔板231、通道板232、连接杆234分离，从而可将隔板231、通道板232、连接杆234等从门洞117中取出，将剩余的预留盘23、顶网24通过螺栓重新固定在催化剂载床21上，此时最上方的预留盘23以及瓷球26上没有大量的结垢物，即可继续使用，避免长时间的清理，且避免清理的结垢掉落至下方的预留盘23或催化剂载床21上。

实施例三

如图1和图2所示，在上述实施例的基础上，本实施例进一步给出如下内容：

为使反应结束后，更完全的收集催化剂载床21的余热，因此，本实施例给出如下技术方案：第一上分散盘31、第一下分散盘33均由若干个第一片区311和若干个第二片区312组成，第二片区312上开设有若干个第一过料通道3121，第二上分散盘32、第二下分散盘34均由若干个第三片区321和若干个第四片区322组成，第三片区321上开设有若干个第二过料通道3211，分散机构3还包括对称设置的推杆一35，推杆一35的固定穿过第一上分散盘31，推杆一35的底端固定连接于第一下分散盘33的顶端，推杆一35同时带动第一上分散盘31、第一下分散盘33向下移动并分别与第二上分散盘32、第二下分散盘34抵紧，使催化机构2上下两端均密封。

推杆一35的顶端固设有连接板一36，推杆一35滑动穿过上封盖12的侧壁、中间筒体11的筒壁，连接板一36的上方设有气缸一37，气缸一37的活塞杆固定连接于连接板一36的顶端中心处；

上述技术方案中，气缸一37通过推杆一35带动第一上分散盘31、第一下分散盘33向下移动至分别与第二上分散盘32、第二下分散盘34抵紧时，第一上分散盘31的若干个第一过料通道3121被第二上分散盘32的第四片区322挡住，第二上分散盘32的若干个第二过料通道3211被第一上分散盘31的第一片区311挡住；第一下分散盘33的若干个第一过料通道3121被第二下分散盘34的第四片区322挡住，第二下分散盘34的若干个第二过料通道3211被第一下分散盘33的第一片区311挡住；从而使催化剂载床21的上下两端均密封，此时关闭第二收集管66、第二进气管65的阀门100，开启第一收集管62、第一进气管64的阀门100，气泵67向第一进气管64通入气体，气体通过第一进气管64后进入环形腔211内，气体通过环网22进入若干个第一反应通道212中，气体将第一反应通道212中的热量带动，形成的高温气体通第一收集管62进入收集筒61内，对余热的收集更完全，避免预热浪费，同时对催化剂载床21进行及时的降温，避免余热长时间不散而对催化剂载床21产生不利影响。

加氢管116、第一收集管62、第二收集管66、热料进口管63、第一进气管64、第二进气管65上均安装有阀门100，方便控制物料的流向。

本发明的工作原理及使用流程：

反应过程：石油原料通过原料进口管131进入下封盖13内，石油原料的液位不断升高，石油原料通过第一脱附室7而去除其中的硫、氮等有害物质，通过第二脱附室8而去除石油原料中的水以及其他杂质；石油原料液位继续上升，进入若干个换热管53中，热料进口管63内通入热物料，热物料进入上固定盘51与下固定盘52之间，热物料将换热管53内的石油原料加热成气体，气体原料从换热管53的上端口流出并向上流动至第一分散区113；通过加氢管116，向中间筒体11内加入氢气，氢气与气体原料均依次通过第一下分散盘33、第二下分散盘34进行两次分散，分散后的混合气体原料进入催化机构2中，经过催化颗粒进行催化后生成气体高碳烷烃，气体高碳烷烃继续向上流动经过第一上分散盘31、第二上分散盘32进行两次分散后通过产物出口管121流出；

催化反应中收集预热时：开启第二收集管66、第二进气管65的阀门100、气泵67，气泵67向第二进气管65通入气体，气体通过第二进气管65后进入换热腔118内，经过催化剂载床21外壁加热后，高热气体通过第二收集管66进入收集筒61内，从而对催化反应时产生的热进行收集；

催化反应后收集预热时：关闭第二收集管66、第二进气管65的阀门100，开启第一收集管62、第一进气管64的阀门100、气泵67，气缸一37通过推杆一35带动第一上分散盘31、第一下分散盘33向下移动至分别与第二上分散盘32、第二下分散盘34抵紧时，此时催化剂载床21的上下两端均密封，气泵67向第一进气管64通入气体，气体通过第一进气管64后进入环形腔211内，气体通过环网22进入若干个第一反应通道212中，气体将第一反应通道212中的热量带动，形成的高温气体通第一收集管62进入收集筒61内。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。