关于硫酸法烷基化工艺的推进

关于硫酸法烷基化工艺的推进

刘超

中国石油化工股份有限公司天津分公司化工部天津市300270

摘要：烷基化油属于高辛烷值，具有良好抗爆性能，其蒸汽压相对较低，并没有含有芳烃以等物质，是硫含量相对较低的一种烷烃混合物质。随着环境污染问题的凸显，随着汽车数量的增加，为了合理的控制汽车尾气污染等问题，就要重要汽油的升级换代。因此，要加强对硫酸法烷基化工艺的研究。基于此，文章主要研究了关于硫酸法烷基化工艺推进的相关内容。

关键词：硫酸法烷基化工艺；喷射反应器工艺；卧式搅拌反应器工艺；静态混合反应器工艺；

硫酸法烷基化工艺在各种技术手段支持之下得到了广泛的发展。而随着其配套设置的完善也为硫酸法烷基化工艺的优化与应用提供了有效的支持与参考，在无形之中推动了硫酸法烷基化工艺的发展。

1.我国烷基化装置发展现状

随着人们环保意识的增强，我国环境保护法律也逐渐完善，现阶段在工业生产中清洁汽油标准呈现低硫、低芳烃、高辛烷值的发展方向，炼油工业对于燃料产品的指标要求更为严格，在生产中对于其清洁环保较为重视。在现有的汽油组分构成中，其中高硫以及高烯烃含量的催化裂化汽油比例约为76.7%左右；催化重整汽油则为整体的15%左右，其中烷基化汽油约为整体的0.2%~0.5%左右。烷基化汽油有着较为显著的低蒸气压、无硫、高辛烷值的优势，是较为理想的汽油调和成分。

现阶段，随着我国炼油装置以及其催化裂化装置规模的提升，异丁烷以及丁烯产能显著提升。烷基化工艺就是通过催化剂，利用烷基化反应而产生高辛烷值汽油组分的一个过程。烷基化工艺可以合理的利用炼厂气体资源，是较为关键的加工过程。

我国烷基化装置建设时间相对较早，其单套装置规模相对较小，开工率相对较低。在整体上来说，我国国内的烷基化装置总生产能力以及其单套的装置规模与国外还是存在较为显著的差距问题，随着烷基化技术的不断发展，现阶段我国烷基化装置建设发展相对较快，取得了显著的效果。，

2.国内外烷基化工艺

烷基化工艺主要有固体酸烷基化工艺一级级液体酸烷基化工艺两种类型。固体酸烷基化工艺具有环境友好的特征，并不会出现环境污染性问题，其具有代表性的就是烷基化工FBA工艺技术等等，国内外科研人员对于固体酸烷基化工艺进行了深入的研究，而在固体酸烷基化反应之下，其催化剂失活快，其目的产物选择性会随之降低。

液体酸法烷基化工艺是现阶段国内外较长应用的工艺手段，现阶段主要应用的就是美国DUPONT工艺为代表的硫酸法烷基化工艺以及美国的REVAP工艺是一种氢氟酸法烷基化工艺。两种烷基化工艺各有特点，在基建投资以及产品收率、产品质量等几个方面均较为类似，两种工艺在实践中应用相对较为广泛。

氢氟酸法烷基化工艺采用其氢氟酸作为主要的催化剂，因为催化剂腐蚀性、挥发性以及毒性等等，其对环境会产生一定的危害性。现阶段随着人们对工艺安全性要求日益严格，环保意识也在不断的提高，在一定程度上制约了此种工艺的发展。硫酸法烷基化工艺在应用中操作安全，并不会产生有毒气体，其操作较为安全，产生的烷基化油质量相对较高。废硫酸回收工艺日益完善，可以真正的实现硫酸循环应用，可以降低对环境产生的污染，催化剂消耗也相对较低，提升了工艺的经济效益。

3.硫酸法烷基化工艺的推进

3.1硫酸烷基化工艺

硫酸烷基化工工艺技术手段，操作条件以及其反应部分的分馏部分均显著提升。烷基化反应会受到各种因素的影响，其中决定硫酸烷基化工反应较为关键的步骤就是异丁烷向硫酸相传质，硫酸法烷基化过程中受到硫酸催化剂高粘度、高密度以及高表面张力等因素的影响，异丁烷在硫酸中溶解性相对较低，此工艺的化学反应以及分子扩散之间的矛盾较为凸显。求微观混合状态则会对反应产物选择性以及其收率产生影响，其对于酸烃混和的要求相对较为严格。

异丁烷反应器液相浓度直接反映了烷基化反应的动力，其中酸相在反应器中循环，烃相异丁烷浓度则就会直接影响酸烃界面中异丁烷浓度以及其对酸相产生的重新饱和作用，直接对烷基化反应产生了影响。随着硫酸烷基化工工艺的优化，其得到了显著的效果。根据反应物以及催化剂混合方式其形成了三种不同类似的反应工艺手段。

3.2喷射反应器工艺

在喷射器反应器工艺中的反应器属于卧式容器，可以将异丁烷、烯烃以及硫酸在反应器底部位置通过喷嘴喷入，并且会在反应器中通过酸烃进行分层处理，其下部硫酸通过过酸循环泵则可以汇入到烃进料管线中，在将其喷入到反应器中则可以有效的实现酸循环处理。

通过反应器上部位置的蒸发空间，在控制反应物中过量的异丁烷蒸发量则可以有效的控制其反应温度，在蒸发之后的异丁烷通过压缩冷凝之后则可以在返回到反应器中。其中反应器中通过设置溢流堰，反应产物通过溢流堰之后就会进入到酸沉降段中，可以分为烃相以及酸相。其中烃相在流出反应器之后通过碱性以及水洗之后则就会进入到精馏系统中。

此种装置在一些工厂中还在应用，而新建的装置中已经不沿用此种工艺，主要就是因为此工艺中酸烃分散效果不佳，产品质量也不高，反应器通过蒸发部分异丁烷的方式维持其反应的温度，则可以降低反应区异丁烷浓度。

3.3卧式搅拌反应器工艺

卧式搅拌反应工艺属于卧式容器，包括套筒、管束以及搅拌叶轮，其中烃类物料在进入到反应器中会受到反应器头部的缩径位置叶轮影响，沿着套筒以及反应器的壳体环隙流向到冷却管束一段，在管束端中折流之后会随着管束重新的流向搅拌叶轮，进而在反应器中形成了高速循环的物流。反应器内部的物料会受到叶轮吸搅拌以及管束阻力、线速度差等因素的影响导致其产生流液空穴，这样酸烃的分散与混合更为良好，在内部盘管则可以及时处理反应中产生的热量，有效的控制了反应的温度，在一定程度上控制了副反应问题的出现，有效的提升了反应器处理能力，真切另外烷基化产业选择性。

但是此种工艺在生产中会受到搅拌轴密封以及硫酸腐蚀性因素的影响，导致更换较为频繁，成本成绩增加，同时受到低温硫酸粘度的影响其对于反应器内部搅拌器驱动电机功率提出了更为严格的要求。

3.4静态混合反应器工艺

静态混合反应器工艺的核心是大型的立式反应器，在反应器中通过专业填料在无搅拌设备之下可以有效增强反应物料自身的传质效果，为了保障物料分布的均匀性，在反应器的顶部位置设置了分布器，在反应器中通过物料汽化空间，在气化影响之下移除其产生的热量，真正的实现了反应器的直接冷却。

在反应器中部分相空间的操作压力约在~30kPa(G)，为温度约控制在-4℃~-1℃区间范围中，有效的增强了烷基化油以及辛烷选择性，达到合理降低酸耗的目的。

此工艺中并没有搅拌设备可以有效减少维护费用，有效的提升了装置生产的温度性，并且有效的控制并且降低了装置运行中开停车的频率，通过聚结器的方式替代了酸洗以及碱洗过程，避免在精馏中产生水分，缓解了设备腐蚀性问题，有效降低并且控制拉伸的维护性费用，提升了设备的工作效率，在一定程度上优化了生产流程，提升了整体的经济效益。

结束语：

硫酸烷基化工工艺手段成熟，在各种工艺手段的支持之下优点更为凸显。而在配套的硫酸回收技术的支持之下为新建烷基化装置提供了有效的支持。

参考文献：

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