烷基化装置工艺流程概述

2022-09-12

1 工艺技术路线及工艺特点

烷基化装置是以液化气中的烯烃及异丁烷为原料, 在催化剂的作用下烯烃与异丁烷反应, 生成烷基化油的气体加工装置。

烷基化装置包括原料脱丙烷和烷基化两部分。原料脱丙烷的目的是通过蒸馏脱除原料中的丙烷。以液体酸为催化剂的烷基化工艺可分为硫酸烷基化和氢氟酸烷基化, 两种工艺都为成熟的技术, 在国内外都有广泛应用。本设计采用的流出物致冷的硫酸烷基化工艺, 该技术具有如下特点:

1.1 采用反应流出物致冷工艺:利用反应流出物中的液相丙烷和丁烷在反应器冷却管束中减压闪蒸, 吸收烷基化反应放出的热量。反应流出物经过气液分离后, 气相重新经压缩机压缩、冷凝, 抽出部分丙烷后, 再循环回反应器。与闭路冷冻剂循环致冷或自冷式工艺相比, 流出物致冷工艺可使得反应器内保持高的异丁烷浓度, 而从脱异丁烷塔来的循环异丁烷量最低。

1.2 反应部分循环异丁烷与烯烃预混合后进入反应器, 酸烃经叶轮搅拌, 在管束间循环, 机械搅拌使酸烃形成具有很大界面的乳化液, 烃在酸中分布均匀, 减小温度梯度, 减少副反应发生。

1.3 反应流出物采用浓酸洗、碱水洗工艺:反应流出物中所带的酯类如不加以脱除, 将在下游异丁烷塔的高温条件下分解放出SO2, 遇到水份, 则会造成塔顶系统的严重腐蚀。因此, 必须予以脱除, 本装置采用浓酸洗及碱洗的方法进行脱除, 与传统的碱洗相比, 能有效脱除硫酸酯, 即用98%的硫酸洗后再用12%的Na OH脱除微量酸。

2 工艺流程简述

烷基化装置由脱丙烷部分、反应压缩部分、流出物处理及分馏部分组成。

2.1 脱丙烷部分

原料进入装置原料缓冲罐, 由脱丙烷塔进料泵抽出并升压后进入脱丙烷塔。脱丙烷塔的任务是脱去碳四馏分中的碳三以下的轻组分。脱丙烷塔顶排出的轻组分经冷凝冷却后, 一部分作为塔顶回流, 一部分作为丙烷副产品出装置, 不凝气经压控进入放空系统。塔底排出的反应原料进入反应部分。

2.2 反应压缩部分

烯烃与异丁烷的反应, 主要是在硫酸催化剂的存在下, 二者通过某些中间反应生成汽油馏份的过程。从脱丙烷塔底来的碳四馏分换热后与脱异丁烷塔顶来的循环异丁烷混合后, 与反应器净流出物在进料-流出物换热器中换冷至约12.5℃, 产生的游离水经原料脱水器分出, 从而使该物流中的游离水含量降至10ppm (w) 以下。然后, 该物流再与循环冷剂直接混合并使温度降低至约3℃进入反应器。

烯烃和异丁烷进料与循环异丁烷和冷剂一起进入两台并联的反应器, 在反应器中以浓硫酸做催化剂, 发生烯烃与异丁烷之间的烷基化反应。从反应器中引出反应完全的酸—烃乳化液, 直接进入酸沉降器, 使烃类与硫酸分离。

自缓冲闪蒸罐来的反应流出物在进料-流出物换热器中与新鲜进料和循环异丁烷换热升温到31℃, 进入流出物处理部分的酸洗沉降器。反应流出物在缓冲闪蒸罐分出的气相, 去致冷压缩机系统。缓冲闪蒸罐气相空间的平衡蒸汽, 由挡板两侧汇集到气体出口管, 进入致冷压缩机入口。致冷压缩机为四级离心式压缩机, 由电机驱动, 设有反喘振保护系统。

压缩机的排出气体, 在冷剂冷凝器中全部冷凝并收集在冷剂缓冲罐中。缓冲罐轻烃减压, 去压缩机入口缓冲闪蒸罐中冷剂侧, 使冷剂降温到需要的程度而分别以气相或液相的方式返回到压缩机和反应器, 从而实现了冷剂的循环。

2.3 流出物处理及分馏部分

从酸沉降器出来的反应流出物中, 含有少量夹带的酸和硫酸与烯烃反应生成的中性硫酸酯。

2.3.1 酸洗系统

用98%的H2SO4吸收反应流出物中绝大部分的硫酸酯。流出物由缓冲闪蒸罐, 经泵送往进料-流出物换热器向进料提供冷量后升温到31℃, 进入酸洗系统。首先与循环酸和补充新酸在混合喷射器内混合。混合喷射器安装位置低于酸洗沉降器, 以形成没有酸泵的酸循环。在混合喷射器后安装静态混合器, 以强化物流进入酸洗沉降器之前的进一步混合。

流出物与酸在沉降器内分离, 从沉降器底部放出酸和被溶解了的硫酸酯, 被送回一级反应器, 流出物在沉降器的上部。

2.3.2 碱洗系统

热碱水洗系统的作用是去除残余酯和夹带酸的再精制过程。从酸洗系统来的流出物, 与热碱水在静态混合器中充分混合, 49℃的烃-碱混合物直接进入碱洗沉降器内进行分离。含硫酸盐的水溶液, 用碱洗循环泵从碱洗沉降器底部抽出, 送回静态混合器。来自碱洗沉降器顶部的精制流出物被脱异丁烷塔底产品加热后进入脱异丁烷塔。

2.3.3 分馏系统

经酸、碱洗后, 携带饱和水分的精制流出物进入脱异丁烷塔, 塔顶气体经塔顶冷凝冷却器冷至40℃后进入回流罐, 由回流泵抽出, 一部分返回塔顶作为回流, 一部分循环回反应部分, 以保证反应器总进料中适当的异丁烷和烯烃比例。塔底丁烷和烷基化产品自压进入正丁烷塔。在汽提段有一台卧式热虹吸式再沸器, 用导热油加热。脱异丁烷塔再沸器的导热油量, 由塔底温度控制。正丁烷塔顶蒸出的正丁烷经塔顶冷凝冷却器冷至40℃后进入塔顶回流罐。冷凝液经回流泵升压后, 一部分返回塔顶作为回流, 另一部分出装置。塔底异辛烷产品, 经脱异丁烷塔进料-塔底产品换热器、碱水-异辛烷换热器与塔进料和循环碱液换热, 再经异辛烷冷却器冷却到40℃后, 经泵送出装置。