硫酸烷基化裝置運(yùn)行問(wèn)題分析及處理辦法

閆 昕，張 潔，劉長(zhǎng)慶，楊亮亮，陳玲艷

(1.西安石油大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院，陜西 西安 710065；2.延長(zhǎng)石油集團(tuán)延安石油化工廠，陜西 延安 716000)

烷基化油生產(chǎn)中最顯著的問(wèn)題，就是硫酸烷基化裝置的運(yùn)行問(wèn)題。它主要包括有害物質(zhì)含量高、硫酸量消耗大、硫酸催化作用較低，并且對(duì)硫酸烷基化裝置的腐蝕性較高，極容易對(duì)運(yùn)行裝置造成損壞。為了提高硫酸烷基化生產(chǎn)效率，確保硫酸烷基化裝置平穩(wěn)運(yùn)行，降低生產(chǎn)過(guò)程中硫酸的消耗率，節(jié)省硫酸烷基化生產(chǎn)成本，為相關(guān)生產(chǎn)企業(yè)增加更多的經(jīng)濟(jì)效益，就要對(duì)這些問(wèn)題進(jìn)行針對(duì)性研究，并且對(duì)硫酸烷基化裝置進(jìn)行相應(yīng)的改進(jìn)。本文針對(duì)硫酸烷基化裝置運(yùn)行中的問(wèn)題進(jìn)行了分析，并且根據(jù)這些問(wèn)題提出了針對(duì)性的處理辦法，希望可以為硫酸烷基化生產(chǎn)行業(yè)提供一定的借鑒和參考。

1 硫酸烷基化裝置運(yùn)行中存在的問(wèn)題

首先，由于沒(méi)有深度精制硫酸烷基化生產(chǎn)所用的原材料，制作出的材料中含有較高的甲醇雜質(zhì)，并且其中的含水量也較高，稀釋了硫酸的濃度，降低了濃硫酸在生產(chǎn)過(guò)程中的催化作用。而甲醇含量較高會(huì)與硫酸產(chǎn)生相應(yīng)的反應(yīng)，消耗了硫酸物質(zhì)，進(jìn)而增加了硫酸烷基化生產(chǎn)過(guò)程中的硫酸消耗量。其次，由于這種硫酸烷基化裝置內(nèi)的酸烴分離和堿烴分離的效果較差，反應(yīng)物中硫酸含量依然較高，就會(huì)對(duì)硫酸烷基化生產(chǎn)過(guò)程中的后部設(shè)備造成較大的腐蝕，造成生產(chǎn)裝置內(nèi)管線和泵出現(xiàn)產(chǎn)物泄露，進(jìn)而造成一系列的不良影響，極大地降低了硫酸烷基化生產(chǎn)的效率，增加了硫酸烷基化生產(chǎn)成本，并且這些問(wèn)題還會(huì)導(dǎo)致出現(xiàn)一系列的安全生產(chǎn)事故，進(jìn)而影響硫酸烷基化企業(yè)的經(jīng)濟(jì)收益。

2 硫酸烷基化裝置運(yùn)行的優(yōu)化

2.1 降低原材料中甲醇和水含量

2.1.1 措施

該硫酸烷基化生產(chǎn)企業(yè)使用了新型聚結(jié)分離技術(shù)，對(duì)硫酸烷基化生產(chǎn)原料進(jìn)行脫甲醇和水。首先，需要將含甲醇碳四原料與脫鹽水共同放進(jìn)微相分布器進(jìn)行混合，再經(jīng)過(guò)微旋流萃取分離器二次高度混合后，再流入新型聚結(jié)分離器中，經(jīng)過(guò)甲醇水分離沉降，最后將硫酸烷基化原料與水和甲醇徹底分離開(kāi)來(lái)，形成脫甲醇碳四原料。

2.1.2 改善效果

數(shù)據(jù)表明，在采用了新型聚結(jié)分離技術(shù)之后，硫酸烷基化生產(chǎn)原料中的甲醇含量有了非常大的變化，水的含量也大幅的降低。在降低硫酸烷基化原料中的甲醇和水的含量之后，硫酸的消耗量也大大的減少，并且硫酸烷基化系統(tǒng)的循環(huán)酸含量也有了明顯的提升，實(shí)現(xiàn)了廢酸再生裝置的穩(wěn)定高效運(yùn)行。

2.2 提高硫酸烷基化生產(chǎn)中酸烴分離效果

2.2.1 改善措施

該廠在烷基化裝置中的沉降器內(nèi)安裝了相應(yīng)的拒接裝置，并且設(shè)置了流出的硫酸烷基化生產(chǎn)原料中酸的含量要求。

2.2.2 改善效果

為了降低硫酸烷基化反應(yīng)物在分餾塔中的含水量，該硫酸烷基化生產(chǎn)企業(yè)家設(shè)置了脫水裝置，并且不再使用水洗處理硫酸烷基化反應(yīng)物。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間對(duì)運(yùn)行結(jié)果進(jìn)行研究，數(shù)據(jù)表明，在硫酸烷基化裝置中的堿洗罐和脫堿罐內(nèi)安裝了拒接裝置后，硫酸烷基化生產(chǎn)過(guò)程中堿烴分離效果有了明顯的提升，并且其內(nèi)部工作裝置運(yùn)行穩(wěn)定性較好。在脫堿罐內(nèi)部只有較少的堿液沉積，說(shuō)明并沒(méi)有發(fā)生堿液跑損的情況。由于完成脫堿流程之后一系列的問(wèn)題得到了相應(yīng)的改善，整體的酸烴分離工作流程和效果有了明顯的進(jìn)步。

3 硫酸烷基化裝置運(yùn)行中應(yīng)該注意的問(wèn)題和解決手段

3.1 強(qiáng)酸的攜帶

3.1.1 固體顆粒的影響

在裝置運(yùn)行中，硫酸烷基化裝置都會(huì)或多或少的帶有一定的酸性。在進(jìn)行硫酸烷基化裝置的檢修時(shí)，硫酸烷基化設(shè)備導(dǎo)管內(nèi)中的固體小顆粒就可能會(huì)攜帶酸性。經(jīng)過(guò)反應(yīng)物和水的循環(huán)，這些帶有酸性的固體顆粒就可能會(huì)進(jìn)入到硫酸烷基化裝置中的反應(yīng)器內(nèi)，對(duì)反應(yīng)器內(nèi)的反應(yīng)物產(chǎn)生較大的影響，進(jìn)而影響運(yùn)行穩(wěn)定的乳化液，造成酸烴物質(zhì)產(chǎn)生一定程度上的起泡現(xiàn)象，可能導(dǎo)致反應(yīng)器內(nèi)的硫酸出現(xiàn)跑損。為了防止出現(xiàn)這一現(xiàn)象，工作人員就要從強(qiáng)酸容易產(chǎn)生泡沫夾帶這一特征入手。當(dāng)出現(xiàn)反應(yīng)循環(huán)之后，可以用一個(gè)容器盛取一些循環(huán)酸樣，再用一個(gè)同樣的容器盛取在空氣中暴露的循環(huán)酸樣，然后將兩個(gè)瓶子都蓋緊并且進(jìn)行搖晃。如果在空氣中暴露的循環(huán)酸樣較新鮮硫酸有明顯的起泡現(xiàn)象，這時(shí)就要及時(shí)地更換硫酸。

3.1.2 冷酸

硫酸烷基化生產(chǎn)過(guò)程中需要較低的溫度，但是如果反應(yīng)溫度低于 4.4 ℃ 時(shí)，硫酸就會(huì)變黏，進(jìn)而影響酸烴分離的效果。如果溫度低于 -1 ℃ 時(shí)，硫酸烷基化反應(yīng)物就會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的帶酸現(xiàn)象，進(jìn)而影響硫酸烷基化生產(chǎn)的質(zhì)量和效率。所以必須要嚴(yán)格控制好硫酸烷基化生產(chǎn)過(guò)程中反應(yīng)器內(nèi)的溫度。

3.1.3 酸沉降器液面

硫酸烷基化生產(chǎn)過(guò)程中需要用到大量的工業(yè)廢酸。這些工業(yè)廢酸并不具備較高的純凈性，在進(jìn)行反應(yīng)時(shí)就會(huì)產(chǎn)生一定的酸渣。當(dāng)沉降器內(nèi)聚集了大量的酸渣后，就可能會(huì)對(duì)液面計(jì)內(nèi)引線產(chǎn)生堵塞，使酸沉降的效果產(chǎn)生不同程度上的假象，就可能會(huì)使硫酸烷基化反應(yīng)物中帶酸。因此在進(jìn)行實(shí)際的操作時(shí)，工作人員一定要對(duì)酸界位進(jìn)行仔細(xì)的觀察，避免受到酸界位假象的影響。如果發(fā)現(xiàn)沉降器內(nèi)的酸界位不準(zhǔn)確時(shí)，就要及時(shí)對(duì)液面計(jì)進(jìn)行清理，并且及時(shí)地清理堵塞在引線口的酸渣，確保沉降器內(nèi)液面計(jì)引線的正常顯示。當(dāng)進(jìn)行相應(yīng)的操作后，酸界位回歸正常之后，再繼續(xù)進(jìn)行硫酸烷基化生產(chǎn)。

3.2 反應(yīng)器與沉降器之間的溫度梯度

一般來(lái)說(shuō)，當(dāng)硫酸烷基化裝置運(yùn)行出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，反應(yīng)器與沉降器內(nèi)的溫度就會(huì)有較大的差距，形成明顯的溫度梯度。如果硫酸烷基化反應(yīng)物的溫度高于系統(tǒng)循環(huán)酸的溫度時(shí)，就說(shuō)明硫酸烷基化裝置內(nèi)部運(yùn)行情況不良。當(dāng)酯類物質(zhì)與在硫酸烷基化裝置中的沉降器內(nèi)的硫酸產(chǎn)生反應(yīng)時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生一定的熱量，循環(huán)酸的溫度就會(huì)持續(xù)上升，但是硫酸烷基化反應(yīng)物的溫度卻不會(huì)上升。當(dāng)硫酸烷基化反應(yīng)器內(nèi)的異丁烷含量較少時(shí)，硫酸烷基化反應(yīng)物中就會(huì)出現(xiàn)酸性脂，進(jìn)而與濃硫酸產(chǎn)生相應(yīng)的反應(yīng)，減少反應(yīng)器內(nèi)的濃硫酸含量，從而降低反應(yīng)器內(nèi)硫酸的濃度。在這種情況下，就會(huì)產(chǎn)生更多的酯類，使硫酸烷基化裝置中的沉降器內(nèi)發(fā)生二次反應(yīng)，而酯類物質(zhì)的增多會(huì)產(chǎn)生發(fā)泡現(xiàn)象，進(jìn)而在某個(gè)地方出現(xiàn)跑酸現(xiàn)象，也會(huì)影響硫酸烷基化油的質(zhì)量。當(dāng)烷基化流出物的溫度與循環(huán)酸的溫度相差5℃時(shí)，就說(shuō)明在硫酸烷基化裝置內(nèi)的某個(gè)區(qū)域內(nèi)發(fā)生了跑酸情況。為了有效的改善沉降器內(nèi)二次反應(yīng)造成的影響，就要嚴(yán)格的控制好烷烯比的數(shù)值，并且將異丁烷的濃度控制在75%之上，硫酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)控制在90%之上。

3.3 異丁烷帶烯烴

1)硫酸烷基化裝置操作人員還可以在反應(yīng)系統(tǒng)中構(gòu)建良好的工作循環(huán)，將堿洗系統(tǒng)放在酸循環(huán)之前，并且嚴(yán)格地控制好堿的濃度。一般來(lái)說(shuō)，將堿的質(zhì)量分?jǐn)?shù)控制在10%最好。需要注意的是，為了有效降低異丁烷內(nèi)烯烴類物質(zhì)的濃度，還需要按照1∶1的比例嚴(yán)格控制烴和堿液投放的體積。

2)硫酸烷基化裝置操作人員在投酸循環(huán)之前，還要對(duì)投放后反應(yīng)器內(nèi)的溫度有一個(gè)大致的把握，并且根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)放熱量進(jìn)行投放工作。如果工作人員不能夠一次性完成，需要將投酸循環(huán)分為多次進(jìn)行。當(dāng)投酸循環(huán)的條件合適時(shí)，內(nèi)部操作人員、外部操作人員以及壓機(jī)工作人員都要互相的配合。外部操作人員將酸循環(huán)的閥門轉(zhuǎn)動(dòng)兩到三次時(shí)，內(nèi)部操作人員必須要嚴(yán)密的觀察反應(yīng)溫度的變化。當(dāng)壓機(jī)開(kāi)始工作時(shí)，壓機(jī)操作人員也要對(duì)工作電流進(jìn)行嚴(yán)密的監(jiān)視。當(dāng)內(nèi)部反應(yīng)溫度出現(xiàn)上升趨勢(shì)的變化時(shí)，內(nèi)部操作人員就要立即通過(guò)外部操作人員將硫酸烷基化裝置的運(yùn)行電流關(guān)閉，并且將酸循環(huán)閥調(diào)整到關(guān)閉的狀態(tài)，將硫酸烷基化反應(yīng)及時(shí)的中斷。同時(shí)，壓機(jī)工作人員要立即檢查運(yùn)行電力是否有變化。如果壓機(jī)工作電流高于標(biāo)準(zhǔn)工作電流時(shí)，要立即對(duì)其進(jìn)行調(diào)整，避免因?yàn)槌^(guò)額定電流而對(duì)硫酸烷基化裝置中的壓機(jī)造成損壞。當(dāng)硫酸烷基化裝置內(nèi)的反應(yīng)不再產(chǎn)生熱量后，也就是反應(yīng)放熱過(guò)程結(jié)束之后，內(nèi)部操作人員、外部操作人員以及壓機(jī)工作人員就要及時(shí)的對(duì)各種工作系數(shù)進(jìn)行調(diào)整，使硫酸烷基化內(nèi)部的工作條件逐漸滿足投酸循環(huán)的條件時(shí)。還要再次進(jìn)行以上相應(yīng)的操作，內(nèi)部操作人員、外部操作人員以及壓機(jī)工作人員在進(jìn)行重復(fù)操作時(shí)要注意按照以上的工作流程嚴(yán)格執(zhí)行，并且要仔細(xì)的觀察相應(yīng)的數(shù)據(jù)和指標(biāo)。如此進(jìn)行多次重復(fù)的操作之后，異丁烷內(nèi)的烯烴類物質(zhì)就會(huì)逐漸消耗殆盡，使硫酸烷基化反應(yīng)時(shí)的溫度回歸到正常的水平，減少硫酸烷基化反應(yīng)中的壓力。這時(shí)就可以讓硫酸烷基化工作人員正常地進(jìn)行投酸循環(huán)。當(dāng)內(nèi)部的反應(yīng)溫度在 10 ℃ 下時(shí)，硫酸烷基化工作人員就要將生產(chǎn)原料進(jìn)行引進(jìn)。在進(jìn)行投酸循環(huán)工作的流程中，相應(yīng)的工作人員還要及時(shí)的檢查硫酸烷基化裝置內(nèi)的帶酸情況。發(fā)現(xiàn)其內(nèi)部有硫酸時(shí)，就要立即排出，并且及時(shí)的觀察濃度的變化情況，并且根據(jù)堿濃度變化做出相應(yīng)的調(diào)整，確保硫酸烷基化裝置運(yùn)行的穩(wěn)定性和高效性。