烷基化裝置工藝技術(shù)選擇探析

馮瑞(陜西延長石油煉化公司項(xiàng)目建設(shè)指揮部， 陜西 延安 716000)

烷基化裝置工藝技術(shù)選擇探析

馮瑞(陜西延長石油煉化公司項(xiàng)目建設(shè)指揮部， 陜西 延安 716000)

目前，常見的烷基化裝置工藝技術(shù)有固體酸法、硫酸法、氫氟酸法等。本文基于大量的文獻(xiàn)資料和工作經(jīng)驗(yàn)，對(duì)固體酸法、硫酸法、氫氟酸法進(jìn)行了簡要分析，并從工藝流程、操作復(fù)雜性、一次性投資、安全性、環(huán)保性、運(yùn)行成本、技術(shù)可靠性等方面對(duì)比分析了以上技術(shù)，合理選用適合的烷基化裝置工藝技術(shù)。

固體酸法；硫酸法；氫氟酸法；綜合對(duì)比

對(duì)烷基化裝置工藝技術(shù)選擇進(jìn)行分析是有必要的，不僅可以提高成品油質(zhì)量，還能進(jìn)一步優(yōu)化烷基化裝置工藝技術(shù)。

1 常見的烷基化裝置工藝技術(shù)

烷基化裝置工藝技術(shù)主要有固體酸法、硫酸法、氫氟酸法[1]，其中固體酸法是現(xiàn)階段烷基化裝置發(fā)展的主要方向，硫酸法、氫氟酸法應(yīng)用已經(jīng)比較普遍。根據(jù)權(quán)威數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，全世界采用硫酸法烷基化裝置有100余套，采用氫氟酸法烷基化裝置有120余套，這兩種裝置工藝的運(yùn)行雖有不同，但是反應(yīng)機(jī)理很相似。當(dāng)然，除了以上幾種烷基化裝置外，還有其他一些待發(fā)展的裝置工藝，如離子液體烷基化技術(shù)，被公認(rèn)為環(huán)境友好型烷基化裝置工藝技術(shù)。

2 烷基化裝置工藝技術(shù)對(duì)比

2.1 硫酸法、固體酸法烷基化裝置工藝技術(shù)對(duì)比

從原料預(yù)處理、反應(yīng)-再生、產(chǎn)品分離等方面著手，對(duì)DUPOT公司的硫酸法烷基化裝置工藝技術(shù)和LUMMUS公司的固體酸法烷基化裝置工藝技術(shù)進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果如下[2]：

(1)原料預(yù)處理：硫酸法烷基化裝置工藝流程簡單，固體酸法烷基化裝置工藝流程也比較簡單。硫酸法加氫脫除丁二烯，不損失單烯烴，通過蒸餾方式脫除二甲醚和加氫反應(yīng)剩余的氫氣，可減少烷基化原料中的甲醇和含水量；固體酸法也是加氫脫除丁二烯，通過吸收塔脫除二甲醚等物質(zhì)。

(2)反應(yīng)-再生：在硫酸法技術(shù)條件下，丁二烯、烷基化原料、異丁烷等物質(zhì)一同進(jìn)入反應(yīng)器，與硫酸催化劑發(fā)生烷基化反應(yīng)，酸液經(jīng)酸沉降罐后可以循環(huán)使用；在固體酸法技術(shù)條件下，反應(yīng)-再生有三個(gè)固定反應(yīng)器，采用自動(dòng)控制模式，可在設(shè)定時(shí)間內(nèi)自動(dòng)切換。

(3)產(chǎn)品分離：硫酸法的產(chǎn)品分離部分包括脫丙烷塔、脫異丁烷塔和脫丁烷塔流程，塔底均為低壓蒸汽提供熱源，產(chǎn)生的反應(yīng)物先酸洗，再堿洗，最后水洗；固體酸法的產(chǎn)品分離部分包括丁烷塔和脫丙烷塔流程，塔底也都是低壓蒸汽提供熱源。

(4)催化劑：硫酸法的催化劑主要是液體硫酸，濃度95%左右，價(jià)格低廉；固體酸法的催化劑費(fèi)用較高，使用壽命短。

(5)裝置投資與運(yùn)行成本：硫酸法的一次性裝置投資約為5000萬元左右，每噸烷基化油的生產(chǎn)運(yùn)行成本不高于300元；固體酸法的一次性裝置投資約為10000萬元左右，每噸烷基化油的生產(chǎn)運(yùn)行成本不高于400元。

(5)環(huán)保安全：硫酸法的介質(zhì)腐蝕性強(qiáng)，需選用耐腐蝕強(qiáng)的材料。產(chǎn)生的廢酸廢堿易污染環(huán)境；固體酸法基本沒有腐蝕問題和安全問題，不需要采用安全防護(hù)措施。產(chǎn)生的廢渣污染性不高，屬環(huán)境友好型。

(6)技術(shù)可靠性：硫酸法的裝置工藝成熟可靠，安全風(fēng)險(xiǎn)小，已經(jīng)被國內(nèi)諸多企業(yè)引用；固體酸法的裝置工藝還不太成熟，有待進(jìn)一步發(fā)展，其技術(shù)可靠性還需實(shí)踐檢驗(yàn)。

通過以上幾個(gè)方面對(duì)比分析，可知道硫酸法與固體酸法的烷基化裝置工藝流程和操作的復(fù)雜性基本相當(dāng)，只是固體酸法的原料要求更加嚴(yán)格；硫酸法的一次性裝置投資、運(yùn)行成本、技術(shù)可靠性在某種程度上要優(yōu)于固體酸法，固體酸法烷基化裝置工藝技術(shù)還需深入研究；硫酸法產(chǎn)生的廢酸廢堿易污染環(huán)境，且要采用安全防護(hù)措施，而固體酸法沒有腐蝕性，產(chǎn)生的廢渣屬環(huán)境友好型。

2.2 硫酸法和氫氟酸酸法烷基化裝置工藝技術(shù)對(duì)比

從工藝條件、產(chǎn)品質(zhì)量、經(jīng)濟(jì)效益等方面著手，對(duì)硫酸法烷基化裝置工藝技術(shù)和氟酸酸法烷基化裝置工藝技術(shù)進(jìn)行對(duì)比分析，其結(jié)果如下：

(1)工藝條件：在硫酸法技術(shù)條件下，反應(yīng)溫度在4-10℃間，反應(yīng)時(shí)間在20-30min間，烷烯摩爾比在5：1-10：1間；在氟酸酸法技術(shù)條件下，反應(yīng)溫度在25-40℃間，反應(yīng)時(shí)間在5-20min間，烷烯摩爾比在10：1-25：1間。

(2)產(chǎn)品質(zhì)量：硫酸法的研究法辛烷值在93.5-97間，馬達(dá)發(fā)辛烷值在92-94間；氟酸酸法的研究法辛烷值在92.9-97.4間，馬達(dá)發(fā)辛烷值在91.5-94間。

(3)經(jīng)濟(jì)效益：硫酸法的一次性裝置投資約為17000萬預(yù)案，環(huán)保防護(hù)措施投資約為5000萬元，每噸烷基化油生產(chǎn)運(yùn)行成本不高于300元，催化劑消耗量在70-100kg/t間，能耗在150-200kg/t間；氟酸酸法的一次性裝置投資約為15000萬預(yù)案，環(huán)保防護(hù)措施投資約為5000萬元，每噸烷基化油生產(chǎn)運(yùn)行成本不高于250元，催化劑消耗量在0.40.6kg/t間，能耗在100-170kg/t間。

3 結(jié)語

綜上所述，氫氟酸法作為烷基化裝置工藝技術(shù)當(dāng)前及未來發(fā)展方向，其在很多方面都優(yōu)于其他兩種工藝技術(shù)，尤其是技術(shù)可靠性很高，但是安全性、環(huán)保性都比較低，要想更廣泛的應(yīng)用該種技術(shù)，需要加強(qiáng)這兩個(gè)方面的研究。綜合的看，目前選擇依然以硫酸法、固體酸法為主，要注重加大固體酸法烷基化裝置工藝研究，提高其技術(shù)可靠性，更好的支持烷基化油。

[1]謝輝.烷基化裝置工藝技術(shù)選擇[J].化工管理，2017，01：180-181.

[2]陳述衛(wèi).烷基化裝置工藝技術(shù)方案比選[J].煉油技術(shù)與工程，2014，08：35-38.

馮瑞(1984- )，男，漢，陜西延安人，現(xiàn)在是工程師，大學(xué)本科。