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随着可持续发展理念的提出和人们环保意识的增强,对汽油质量提出越来越高的要求。烷基化油具有无芳烃和烯烃、低敏感型、低蒸汽压、高辛烷值等特性,已成为清洁汽油的理想调和组分。在非搅拌硫酸烷基化工艺中,酸烃乳化程度是一个非常重要的指标,对烷基化反应过程和产品质量具有重要的影响;同时烷烯比、酸烃比、反应温度、反应器进料流速也是烷基化反应的关键参数。本文首先考察了90SX喷嘴的混合效果,在不同反应条件下,进行了热模实验,进而采用计算流体力学方法(CFD)对喷嘴进行了数值模拟及优化。随后采用PIV考察了180SX型喷嘴的雾化性能,并针对180SX型喷嘴对浓硫酸和正庚烷进行了喷射混合实验。在此基础上,采用中试热模装置,考察了改进结构喷嘴的效果,并确定非搅拌硫酸烷基化的最佳反应条件,最后进行了非搅拌浓硫酸烷基化工艺的初步设计,确定了反应器的结构参数。对三种结构的双进料喷嘴进行CFD模拟,采用混合特性、分布特性、压降三个指标评价酸烃混合效果;结果表明,180SX结构的喷嘴对浓硫酸与异丁烷的混合效果最好。在对喷嘴数值模拟研究的基础上,通过实验考察了180SX喷嘴的雾化性能及酸烃混合效果。结果表明,液滴粒径主要分布在0μm~500μm之间,粒径大于1000μm的液滴所占比例较小。随着流量增加,喷出的液滴的颗粒更加细化,有利于传热、传质。喷嘴酸烃混合试验结果表明:酸烃比越高,乳化液的混合效果越好,且180SX喷嘴的酸烃混合效果优于90SX的喷嘴。未经尺寸放大的180SX喷嘴本身混合效果不如机械搅拌,然而改进并经过尺寸放大后的喷嘴本身混合效果优于机械搅拌,同时比机械搅拌节省能量,因而在新型硫酸法烷基化反应器中可以采用该放大180SX喷嘴进行酸烃混合。通过进一步的热模实验,考察了改进结构喷嘴的效果;确定了酸烃比、烷烯比、反应温度、反应压力和丁烯进料浓度对非搅拌硫酸烷基化反应的影响,并确定最佳工艺操作参数。在确定最佳工艺操作参数后,完成了规模为20万吨/年烷基化油的非搅拌硫酸法烷基化反应器的初步设计,确定了非搅拌硫酸烷基化的工艺流程并绘制了工艺流程图。