烷基化裝置分解課件

1、烷基化裝置 硫酸烷基化裝置簡介烷基化裝置 硫酸烷基化裝置簡介烷基化裝置始建于一九六五年，一九六六年元月正式投產(chǎn)。為我國第一套烷基化裝置，采用立式氨冷反應器進行生產(chǎn)，設計能力為1.5萬噸產(chǎn)品/年。隨著石油工業(yè)的發(fā)展，一九八四年在原有裝置的基礎上進行擴建改造。使生產(chǎn)能力提高到4.3萬噸產(chǎn)品/年。一、烷基化裝置簡介烷基化裝置始建于一九六五年，一九六六年元月正式投產(chǎn)。為我國第一九九六年由于引進美國STRATCO公司的臥式流出物致冷反應器而進行的以節(jié)能、降耗、擴產(chǎn)為目的的裝置改造，使烷基化從原有的四十年代工藝水平提高到八十年代初期水平。改造后的硫酸烷基化與輕碳四選擇性加氫裝置、MTBE裝置組成聯(lián)合裝置，

2、采用DCS控制，首期生產(chǎn)能力為6.5萬噸產(chǎn)品/年，2005年3月份在原有裝置的基礎上開始擴能改造生產(chǎn)能力擴到11.3萬噸產(chǎn)品/年。一九九六年由于引進美國STRATCO公司的臥式流出物致冷反應 硫酸烷基化是以催化裂化的液態(tài)烴經(jīng)氣體精餾分離出來的C4組分中的異丁烷和丁烯為原料，以98%-89%的硫酸為催化劑，在低溫下液相反應生成高辛烷值汽油組分烷基化油的加工工藝過程。裝置全流程分為反應、制冷、流出物精制和分餾四個部分，其中反應部分主要是在催化劑的作用下，異丁烷和丁烯反應生成烷基化油， 硫酸烷基化是以催化裂化的液態(tài)烴經(jīng)氣體精餾分離出來的C4組分制冷部分是在壓縮機的作用下，利用反應產(chǎn)物中大量的異丁烷減

3、壓汽化吸收熱量，維持反應在低溫液相下進行，同時為反應系統(tǒng)提供足夠的循環(huán)冷劑，保證低溫進料和反應器的分子比；流出物精制是將反應生成的烷基化油經(jīng)過酸洗和堿洗，除去烷基化油中的酸性酯類物質(zhì)，分餾部分主要是將經(jīng)過精制系統(tǒng)的烷基化油經(jīng)過脫異丁烷塔、脫正丁烷塔和再蒸餾塔分離出異丁烷、正丁烷和最終產(chǎn)物異辛烷的過程。制冷部分是在壓縮機的作用下，利用反應產(chǎn)物中大量的異丁烷減壓汽裝置的主要特點是：采用STRATCO流出物制冷工藝，取代了氨冷技術，消滅了氨泄漏造成的環(huán)境污染，節(jié)省了制冷劑；利用高位酸沉降罐和反應器構(gòu)成的乳液循環(huán)，改善了反應條件，抑制了副反應的發(fā)生，提高了產(chǎn)品質(zhì)量，降低了硫酸消耗；制冷部分采用外甩冷劑

4、帶走系統(tǒng)丙烷工藝，取消了丙烷塔系統(tǒng)，節(jié)省了投資，減少了能耗，方便了操作；全裝置采用先進的DCS自控系統(tǒng)，優(yōu)化了操作，降低了操作強度。裝置的主要特點是：采用STRATCO流出物制冷工藝，取代了氨國內(nèi)外硫酸烷基化裝置現(xiàn)在所用的工藝基本有兩種，即以立式氨冷反應器為主的硫酸烷基化工藝和以STRATCO反應器為主的硫酸烷基化工藝，立式氨冷反應器為主的硫酸烷基化工藝因其去熱方式和酸系統(tǒng)間歇式的操作已逐漸被STRATCO硫酸烷基化工藝所取代；同國內(nèi)STRATCO硫酸烷基化工藝相比較，反應系統(tǒng)基本相同，分餾系統(tǒng)根據(jù)廠家生產(chǎn)方案的不同，我廠有設三塔操作，即可生產(chǎn)車用異辛烷，又可生產(chǎn)航空異辛烷，其余廠家均設一塔操

5、作，只生產(chǎn)車用異辛烷，相比之下，各有長處。國內(nèi)外硫酸烷基化裝置現(xiàn)在所用的工藝基本有兩種，即以立式氨冷反二、原、輔助材料主要性質(zhì)及各項指標 原料性質(zhì) 無色、無臭氣體，不溶于水，易溶于乙醇，與空氣形成爆炸混合物，易燃易爆。二、原、輔助材料主要性質(zhì)及各項指標 原料性質(zhì)原料指標 加工方案 項目航空異辛烷車用異辛烷控制部門丁烷-丁烯丁烷-丁烯純度9595質(zhì)檢中心C3含量22質(zhì)檢中心C5含量33質(zhì)檢中心iC4o:C4=1.5：11.5：1質(zhì)檢中心原料指標 加工方案 航空異辛烷車用異辛烷控制部輔助材料：催化劑性質(zhì)及主要技術規(guī)格 主要成分：H2SO498%(m/m) 物化性質(zhì)：無色透明粘稠液體。能與水任意比例

6、混合，濃硫酸有氧化性。與有機化合物起磺化作用，98%硫酸密度：1.84 kg/m3 分子量：98輔助材料：催化劑性質(zhì)及主要技術規(guī)格化學藥品性質(zhì)計主要技術規(guī)格 主要成分： NaOH10(m/m) 物化性質(zhì)：白色易潮解的固體，有塊、片、 棒、粒等形狀。溶于水并大量放熱，水溶性呈堿性。密度：2.12kg/m3,熔點：318.4化學藥品性質(zhì)計主要技術規(guī)格化工材料指標項目硫酸燒堿指標純度98%NaOH15化工材料指標項目硫酸燒堿指標純度98%NaOH三、產(chǎn)品說明 ：產(chǎn)品名稱： 異辛烷 異丁烷 正丁烷 重化物三、產(chǎn)品說明 ：產(chǎn)品名稱：物理、化學性質(zhì)異辛烷：沸點99.238，冰點-107.373，d420=

7、0.692，無色或淡黃色易揮發(fā)液體，具有特殊的氣味。不溶于水，易溶于苯、二硫化碳、醇等。閃點-50，爆炸極限1.3%-6%。易燃，其蒸汽與空氣可形成爆炸性混合物。遇明火、高熱極易燃燒爆炸。與氧化劑能發(fā)生強烈反應。其蒸汽比空氣重，能沿低處擴散到相當遠處，遇明火會引起回燃。滅火劑用泡沫、干粉、二氧化碳，用水滅火無效。物理、化學性質(zhì)異丁烷：沸點-11.2，冰點-159.605，d420=0.557，無色有味氣體，微溶于水，易溶于乙醚，與空氣形成爆炸混合物。爆炸極限1.8%-8.5%。易燃、易爆、低毒、窒息。滅火劑用泡沫、霧狀水、二氧化碳。異丁烷：沸點-11.2，冰點-159.605，d420=正丁烷

8、：沸點-0.5，冰點-138.362，d420=0.579，無色有味氣體，微溶于水，易溶于乙醚，與空氣形成爆炸混合物。爆炸極限1.86%-8.41%。易燃、易爆、低毒、窒息。滅火劑用泡沫、霧狀水、二氧化碳。正丁烷：沸點-0.5，冰點-138.362，d420=0重化物：d420=0.775-0.81，閃點28-45，爆炸極限1.4%-7.5%，自燃點380-425，淡黃色有味液體，易燃，衛(wèi)生容許最高濃度300毫克/米3。重化物：d420=0.775-0.81，閃點28-45，爆產(chǎn)品指標項目初餾10%50%干點腐蝕膠質(zhì)顏色碘值外觀水溶性酸堿單位銅片mg100mLgL100g車用異辛烷2101級4

9、.0水白8.0透明無水雜無航空異辛烷42681031751級2.0水白透明無水雜無產(chǎn)品指標項目初餾10%50%干點腐蝕膠質(zhì)顏色碘值外觀水溶性酸四、烷基化反應原理烷基化反應原理 烷基化是指烷烴與烯烴的化學加成反應，在反應中烷烴分子中的活潑氫原子的位置被烯烴所取代，烷基化裝置原料是以催化裂化氣體中異丁烷和異丁烯、丁烯-1為主。烷基化常用的酸性催化劑有硫酸、磷酸、氫氟酸、三氯化鋁等，本裝置使用的催化劑為硫酸。 四、烷基化反應原理烷基化反應原理烷基化油以其辛烷值高（研究法辛烷值為94-98、馬達法辛烷值可達90-95），調(diào)和性能好，有理想的揮發(fā)性和清潔的燃燒性能等突出特征而成為優(yōu)質(zhì)汽油調(diào)和組分。烷基化

10、油以其辛烷值高（研究法辛烷值為94-98、馬達法辛烷值CH3 CH3 CH3 H2SO4 HC CH3+CH2= C CH3 CH3 C CH2 CHCH3 CH3 CH3 CH3CH3 以上反應是烷基化過程中希望的主反應，同時還會發(fā)生裂化反應、環(huán)化反應、聚合反應、歧化反應、自身烷基化反應，形成催化劑復合物及酯的副反應，減少副反應，對烷基化反應過程是極其關鍵的 以上反應是烷基化過程中希望的主反應，同時還會發(fā)生裂化反應、環(huán)五、流程敘述 經(jīng)加氫預處理后的MTBE尾氣與循環(huán)異丁烷混合后進反應產(chǎn)物與原料換熱器（E-1/A、B、C），與反應產(chǎn)物換冷至13，與循環(huán)冷劑混合進入反應器(R-1/A、B)，在硫

11、酸催化劑的作用下反應，生成烷基化油。 反應產(chǎn)物與硫酸自反應器(R-1/A、B)流出至酸沉降罐(D-2/ A,B)沉降分離, 分出的硫酸大部分返回至反應器循環(huán)使用至濃度89以下，少部分排至廢酸儲罐（D-16）。流出物經(jīng)減壓閥減壓后至反應器(R-1/A、B)管程取走反應熱后，在吸入閃蒸罐(D-3)中反應側(cè)分出氣液兩相。液相由反應產(chǎn)物泵(P-2/A、B)送至精制系統(tǒng)。五、流程敘述 經(jīng)加氫預處理后的MTBE尾氣與循環(huán)異 D-3頂部的氣相作為冷劑，經(jīng)壓縮機(C-1/A,B)入口分液罐(D-5/A、B)分出凝液后，進壓縮機(C-1/A,B)壓縮至0.58MpaG,再經(jīng)冷劑冷凝器（E-2/A、B、C）冷凝冷

12、卻至32后至冷劑緩沖罐(D-4)，一部分作為循環(huán)冷劑返回吸入閃蒸罐(D-3)閃蒸側(cè)分出氣液兩相，液相用冷劑循環(huán)泵（P-3/A、B）送至反應系統(tǒng)與原料混合后至反應器(R-1/A、B)，氣相經(jīng)壓縮機(C-1/A,B)入口分液罐(D-5/A、B)分出凝液后，進壓縮機(C-1/A,B)。 系統(tǒng)多余的冷劑，用外甩冷劑泵（P-4/A、B）抽出部分冷劑，與10的NaOH混合后，經(jīng)外甩冷劑堿洗混合器（M-3）進入外甩冷劑堿洗罐(D-6)，沉降分出堿液后送出裝置或至異丁烷罐（D-14）。 D-3頂部的氣相作為冷劑，經(jīng)壓縮機(C 吸入閃蒸罐中反應側(cè)的流出物在E-1/A、B、C中 與原料換熱后，再經(jīng)酸洗混合器（M-

13、1）與98的新硫酸混合后進入反應產(chǎn)物堿洗罐（D7）脫除硫酸酯，酸相至R-1/A、B，油相與10NaOH,經(jīng)堿洗混合器（M-2）混合后進入反應產(chǎn)物堿洗罐（D-8/A）脫除酸性物,堿相循環(huán)使用、定期排出系統(tǒng)。油相經(jīng)反應產(chǎn)物二級沉降罐（D-8/B）脫除堿性物后，經(jīng)T-1進料與產(chǎn)品換熱器（E-4）、T-1進料加熱器（E-5）加熱至70后進入脫異丁烷塔(T-1)分離。 T-1頂分出的異丁烷經(jīng)T-1頂冷凝器（E-6/A,B)冷至40后進入T-1頂回流罐（D-9），異丁烷由T-1回流泵（P-6/A、B）自D-9抽出，一部分打回T-1頂作回流，大部分循環(huán)異丁烷返回反應系統(tǒng)與原料混合，少部分過剩異丁烷送出裝置或

14、送至D-14。 吸入閃蒸罐中反應側(cè)的流出物在E-1/A、 T-1底烷基化油自壓進入脫正丁烷塔(T-2)，T-2頂分出正丁烷，經(jīng)T-2頂冷凝冷卻器（E-8/A,B）冷凝冷卻至40后進入正丁烷罐（D-10）, 由T-2回流泵（P-9/A、B）抽出，一部分打回流，一部分送出裝置。 在生產(chǎn)車用汽油方案時， T-2底烷基化油經(jīng)E-4與T-1進料換熱，再經(jīng)T-3頂冷凝冷卻器（E-11）冷卻后進入航汽組分罐（D-13/A、B）,或直接出裝置。 T-1底烷基化油自壓進入脫正丁烷塔(T-2 生產(chǎn)航空汽油方案時，T-2底烷基化油自壓進入再蒸餾塔(T-3)。T-3頂航空汽油組分經(jīng)E-4與T-1進料換熱后，再經(jīng)T-3

15、頂冷凝冷卻器（E-11）冷卻后進入T-3頂回流罐（D11）,再用T-3回流泵（P-9/ A、B）抽出，一部分打回流，一部分進D-13/ A、B,定期用航空汽油組分輸送泵（P-15）送出裝置。 T-3底重烷基化油經(jīng)重烷基化油冷卻器（E-13）冷卻后，進入重烷基化油罐(D-12),再用重烷基化油泵（P-10）定期送出裝置。 生產(chǎn)航空汽油方案時，T-2底烷基化油自壓 裝置含酸、堿等系統(tǒng)的安全放空經(jīng)AV001#密閉排放至酸性氣分液罐（D18），氣相經(jīng)酸性氣堿洗罐（D19）中和后，中性氣進入放空分液罐（D-20）分出凝液后，氣相排至火炬系統(tǒng)。D-18分出的酸相進入中和池（D21）用NaOH中和后，裝車拉

16、至指定的渣物填埋廠填埋。D-18分出的油相經(jīng)收酸泵（P-12）送回R-1/A、B 裝置含酸、堿等系統(tǒng)的安全放空經(jīng)AV001#密閉排烷基化裝置分解課件烷基化裝置分解課件六、主要操作條件 加工方案項目航空異辛烷車用異辛烷反應溫度4-124-12反應器壓力MPa0.35-0.50.35-0.5外分子（v/v） 8：18：1硫酸濃度%(m/m)98-8998-89D-5壓力MPa001、反應系統(tǒng)操作條件六、主要操作條件 加工方案航空異辛烷車用異2、分餾系統(tǒng)操作條件 加工方案項目航空異辛烷車用異辛烷塔-1壓力MPa0.55-0.650.55-0.65塔-1頂溫43-5843-58塔-1低溫60-1006

17、0-100塔-2頂溫38-5535-55塔-2壓力MPa0.35-0.450.35-0.45塔-2底溫90-14575-130塔-3頂溫 80塔-3底溫 952、分餾系統(tǒng)操作條件 加工方案航空異辛烷車七、烷基化的能耗 、物耗 時間項目2002年2003年2004年硫酸114.58128.52138.63燒堿0.430.510.85新鮮水0.080.110.06循環(huán)水23.8911.8513.65電141.96153.56161.18高壓蒸汽0.140.120.11低壓蒸氣0.720.730.76能耗112.24110.26114.26七、烷基化的能耗 、物耗 八、烷基化的物料平衡 時間項目20

18、02年收率2003年收率2004年收率總原料493906564161066其中：碳四474586564160866丁烯-219320200異辛烷3466270.184594369.994444672.78重化物32486.5839845.9931635.18尾氣1109222.461524823.231297021.24損失3880.785200.794870.8開工時間567664.79680277.65684477.91八、烷基化的物料平衡 時間2002年收率2003九、裝置改造方案原料油脫水 烷基化反應器進料要嚴格控制水含量，國內(nèi)尚無滿足該工藝要求的設備，裝置內(nèi)已有一臺引自美國Peteo

19、llte電脫水器內(nèi)件，經(jīng)實際生產(chǎn)運行證明使用效果不好，因此，為了凈化方應器進料，降低酸耗和減小設備損失，利用上游同步配套改造的輕碳四選擇性加氫裝置區(qū)，增設了脫二甲醚塔措施，可將烷基化原料中的水含量脫至100PPm以下，并且在改造時，在D-1頂加壓力控制閥門，來滿足D-1脫水的壓力條件。 九、裝置改造方案原料油脫水裝置現(xiàn)有的Stratco反應器系統(tǒng)采用美國Stratco公司的流出物致冷和臥式接觸式反應器技術，并引進一臺產(chǎn)能為6.5萬噸/年的Stratco反應器，擴改后的烷基化裝置獲得需要增加一臺反應器，并配套增加算沉降罐一具，和老反應器進行并聯(lián)運行，來達到提高處理量的目的。裝置現(xiàn)有的Stratc

20、o反應器系統(tǒng)采用美國Stratco公司根據(jù)現(xiàn)場實際運行情況表明，反應產(chǎn)物堿洗效果不理想，產(chǎn)品堿腐蝕不合格，因此，在保留現(xiàn)有精制系統(tǒng)的基礎上，增加二級堿沉降罐，以延長反應產(chǎn)物的沉降停留時間。根據(jù)現(xiàn)場實際運行情況表明，反應產(chǎn)物堿洗效果不理想，產(chǎn)品堿腐蝕分餾系統(tǒng)的脫異丁烷塔、脫正丁烷塔、再蒸餾塔塔盤采用處理能力大操作彈性大的“T”排條形浮閥塔盤，三塔實際處理能力可達到12萬噸/年，可滿足烷基化裝置擴改的需求。但是裝置存在實際的問題，主要是再蒸餾塔的分餾精度低。該塔原是按照輕關鍵組分航氣和中關鍵組分重烷基化油清晰分割下進行設計制造投用的實際塔頂?shù)桩a(chǎn)品分離效果達不到原設計要求，采用高效塔盤（原設計產(chǎn)品收率63.29%，實際收率小于55%，產(chǎn)品干點設計不大于175，實際干點不大于145 ） 。分餾系統(tǒng)的脫異丁烷塔、脫正丁烷塔、再蒸餾塔塔盤采用處理能力大目前裝置制冷系統(tǒng)壓縮機的制冷能力及壓縮機出口冷凝器的冷凝面積只能滿足現(xiàn)有的反應器取熱需求，根據(jù)產(chǎn)能擴大的要求，制冷系統(tǒng)需要增加一臺制冷壓縮機，并配要增加壓縮機出口冷凝器一臺。目前裝置制冷系統(tǒng)壓縮機的制冷能力及壓縮機出口冷凝器的冷凝面積脫異丁烷塔、脫正丁烷塔頂冷凝器面積不能滿足產(chǎn)能擴大需求，需要在現(xiàn)有設備的基礎上各增加一臺空冷。裝置產(chǎn)能擴大后，原有的航汽組分儲罐的容量已不能滿足航汽組分的緩沖時間，因此，放大裝置內(nèi)航汽組分儲罐的容量（400m3），