Переработка нефти - Суханов В.П.
Скачать (прямая ссылка):
В исходном сырье всегда присутствуют различные олефины; это, а также неизбежность побочных реакций приводит к необходимости разделять продукты реакции на авиаалкилат — с наиболее высоким октановым числом и автоалкилат — с более низким. Выход алкилатов зависит от применяемого сырья и режима процесса. Для оперативных расчетов обычно пользуются содержанием олефинов в сырье; например, выход алкилата на содержание бутиленов равен 160—180%, следовательно, общий выход алкилатов при высоком содержании бутиленов может превысить 60% (масс.) на исходное сырье. Соотношение между авиационным и автомобильным алкилатами обычно составляет 9:1. При алкилировании пропан-пропиленовой и пентан-амиленовой фракций выход алкилата соответственно равен 175—178 и 155—160% (об.) от пропилена и амиленов, содержащихся в сырье.
Кроме алкилатов на установке получают отработанную бутан-бутиленовую фракцию (в основном н-бутан), пропан и отработанную серную кислоту, которую регенерируют либо используют для Других целей.
Основные факторы процесса
Важнейшими параметрами процесса алкилирования являются: состав олефинового сырья, соотношение между изобутаном и оле-фином в исходном и подаваемом в реактор сырье, соотношение меж-
15-2739 225
ду катализатором и олефинами в месте ввода сырья, температура, активность катализатора, концентрация инертного разбавителя в сырье, а также интенсивность перемешивания сырья с катализатором.
Соотношение между изобутаном и олефином. Оно является одним из важнейших параметров процесса алкилирования. Избыток изобутана в углеводородной фазе способствует протеканию основных реакций с ним и подавляет полимеризацию олефина и другие побочные реакции, которые ведут к снижению качества получаемого алкилата.
В зависимости от сырья или производственной необходимости в качестве конечного продукта получают авиационный или автомобильный алкилат. При этом изменяется только мольное отношение изобутана к олефину: от 6 : 1 до 10 : 1 рекомендуется для увеличения выхода и повышения качества авиаалкилата, а 4 : 1 — для получения автоалкилата. (В сырье, поступающем на установку, отношение изобутана к бутилену должно быть не менее 1,2 : 1.) Соотношение между изобутаном и олефином более 10 : 1 уже малоэффективно, так как требует увеличения размеров основных аппаратов установки и эксплуатационных расходов на циркуляцию и охлаждение. Кроме того, с увеличением содержания изобутана в исходной смеси увеличивается растворимость в кислоте углеводородов.
Соотношение между катализатором и олефином. Оптимальное объемное соотношение составляет от 1:1 до 1,5 : 1. Практически мы имеем однородную эмульсию углеводородов в кислоте. Увеличение соотношения в пользу кислоты для процесса полезно, но оно не должно быть очень большим, иначе повышаются вязкость смеси и расход энергии на перемешивание, что экономически не оправдано. Увеличение же соотношения в пользу углеводородов может привести к образованию эмульсии кислоты в углеводородах, ухудшению качества алкилата и увеличению расхода катализатора.
Температура. Тепло реакции должно отводиться своевременно, иначе температура в реакционной зоне повышается и побочные реакции, в том числе полимеризации, усиливаются. Снижение температуры алкилирования способствует повышению избирательности процесса, т. е. преобладанию основных реакций алкилирования, что улучшает качество получаемого алкилата. Однако при низких температурах кислота застывает.
Концентрация инертного разбавителя. Пропан, бутан и другие инертные разбавители, содержащиеся в поступающем в реактор углеводородном сырье, влияют на ход процесса. Хотя они и не вступают в реакцию, но занимают объем в реакционной зоне, снижая тем самым относительное содержание изобутана. Для получения высококачественного алкилата концентрация изобутана в углеводородном потоке, выходящем из реактора, должна быть не ниже 60%.
Интенсивность перемешивания сырья с катализатором. Она является важным фактором, так как необходима для предупрежде-
226
ния местных перегревов, а также для лучшего отделения образовавшегося алкилата от катализатора.
Концентрация серной кислоты. При сернокислотном алкилирования качество алкилата снижается с уменьшением кислотности катализаторной фазы. Это происходит, в частности, из-за разбавления содержащейся в сырье водой продуктов реакции серной кислоты с продуктами полимеризации и других побочных реакций олефинов. Добавление или регенерация катализатора для поддержания оптимального режима зависят от его расхода и чистоты, а также от качества сырья и режима, особенно тех его параметров, которые могут влиять на интенсивность побочных реакций, приводящих к разбавлению катализатора органическими веществами. Добавлять серную кислоту можно периодически. Применение многоступенчатых реакторов позволяет экономично повышать качество алкилата.
Промышленная установка алкилирования изобутана бутиленами (катализатор — серная кислота)
Принципиальная технологическая схема. Сырье — бутан-бути-леновая фракция — поступает в емкость 1 (рис. 97). Оно состоит в основном из углеводородов C4 (80—85%), остальное — примеси фракций C3 и Cs. В емкость закачивают изобутан для получения заданного соотношения. Подготовленное сырье из емкости / насосом 2 подают в реактор 3. Одновременно из отстойника 8 в реактор подают катализатор — циркулирующую серную кислоту.
