烷基化工艺说明.docx

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烷基化工艺说明

目录

1概述………………………………………………………………………………3

2工艺设计技术方案………………………………………………………………4

3原料及产品性质…………………………………………………………………5

4装置物料平衡……………………………………………………………………7

5工艺流程简述……………………………………………………………………8

6主要设备选型说明………………………………………………………………14

7消耗指标及能耗…………………………………………………………………14

8装置定员…………………………………………………………………………21

9环境保护…………………………………………………………………………22

10职业安全卫生…………………………………………………………………23

11装置对外协作关系……………………………………………………………29

12设计执行的标准目录…………………………………………………………31

1概述

该烷基化装置采用硫酸烷基化工艺，公称规模为16万吨/年。

1.1设计依据

1.1.2DUPONT公司提供的硫酸烷基化工艺包；

1.2装置概况

1.2.1装置原料：

本装置原料为上游MTBE装置提供的未反应碳四馏分、加氢裂化液化气，前处理所需的少量氢气由制氢装置提供。

1.2.2装置建设规模：

根据MTBE装置所提供的液化气量及液化气中的烯烃含量，实际可生产烷基化油约13.13万吨/年，本装置设计规模为16万吨/年烷基化油。

1.2.3装置建设性质：

在酸催化剂的作用下，液化气中的异丁烷与烯烃反应生成高辛烷值汽油调合组分-烷基化油。

1.3设计原则：

1）选用成熟可靠的工艺技术和控制方案，使设计的装置达到安、稳、长、满、优操作。

2）优化工艺流程并推广应用新工艺、新技术、新设备、新材料，降低生产成本同时降低装置能耗，提高产品质量档次。

3）在保证技术先进、装置生产安全可靠的前提下，降低能耗并尽量降低工程造价，节省投资。

4）为了降低工程投资，按照“实事求是、稳妥可靠”的原则，提高国产化程度，所需设备立足国内解决，只引进在技术、质量等方面国内难以解决的关键设备、仪器、仪表。

5）采用DCS集中控制，优化操作，以提高装置的运转可靠性，提高产品收率和质量。

6）严格执行国家、地方及主管部门制定的环保和职业安全卫生设计规定、规程和标准，减少“三废”排放，维护周边生态环境，实行同步治理，满足清洁生产的要求。

1.4装置组成：

本装置由原料精制、反应、流出物精制和产品分馏、化学处理等几部分组成。

装置运行时数和操作班次：

装置年开工时间按8400小时计，操作班次按四班三倒。

1.5设计范围

本设计范围为本装置所涉及的设备、管道、仪表、配电等，装置有关分析化验项目由中心化验室承担。

2工艺设计技术方案

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。

本装置包括原料加氢精制和烷基化两部分。

原料加氢精制的目的是通过加氢脱除原料中的丁二烯。

因为丁二烯是烷基化反应中主要的有害杂质，在烷基化反应过程中，丁二烯会生成多支链的聚合物，使烷基化油干点升高，酸耗加大。

脱除原料中的丁二烯采用选择性加氢技术，该技术已在国内多套烷基化装置上应用，为国内成熟技术。

由于MTBE装置所提供的未反应碳四馏分中烷烯比不足，需补充部分异丁烷，因此引入部分加氢裂化液化气，与加氢后的碳四馏分混合进入脱轻烃塔，分离出满足烷烯比要求的碳四馏分。

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。

本设计采用的是DUPONT公司的硫酸烷基化工艺，该技术具有如下特点：

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。

此外，在这种致冷流程中采用了节能罐，使部分富丙烷物流在中间压力下闪蒸汽化后进入压缩机第二段，从而节约能量。

2）STRATCO公司反应部分循环异丁烷与烯烃预混合后再经喷嘴进入反应器，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。

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99.2%的硫酸洗后再用12%的NaOH脱除微量酸。

3原料与产品性质

3.1原料

3.1.1MTBE装置所提供的液化气组成如下：

名称

wt％

组分

C3H6

0.06

C3H8

0.08

IC4H10

42.43

IC4H8

0.57

C4H8-1

13.13

NC4H10

9.06

TC4H8

18.52

CC4H8

16.03

C5H10

30ppm

H2O

0.05

CH3OH

50ppm

MTBE

50ppm

TBA

10ppm

DME

0.05

合计

100

2.1.2加氢裂化液化气组成如下：

名称

mol%

组分

C2H6

1.36

C3H8

30.22

IC4H10

39.71

NC4H10

27.21

C5H12

1.24

H2O

0.26

合计

100

3.2产品

3.2.1烷基化油：

雷氏蒸气压RVP0.030MPa

比重0.69

辛烷值RON（C）96.8±0.5

MON（C）93.3±0.5

3.2.2丁烷馏分：

组分wt%

nC4H1094.00

iC4H103.86

C5H122.14

合计100.00

3.2.3循环异丁烷：

组分wt%

C3H81.98

iC4H1087.86

nC4H1010.08

C5H120.08

合计100.00

3.3催化剂及化学药剂

3.3.1加氢催化剂

型号LST-02

外观灰褐色条状

尺寸mmφ（2.0∼2.5）×5∼10

堆比重g/ml0⋅90±0⋅05

破碎强度N/cm≥200

比表面m2/g100∼150

比孔容ml/g0.30±0.02

3.3.2硫酸

H2SO499.2%

3.3.3活性炭

4装置物料平衡

4.1根据MTBE装置及加氢裂化装置所提供的液化气组成，本装置的物料平衡如下（按设计规模）：

物料名称

公斤/时

吨/天

万吨/年

进料

MTBE未反应碳四

19600

470.4

16.46

加氢裂化碳四

4902

117.65

4.12

氢气

5

0.12

合计

24507

588.17

20.58

出料

烷基化油

19135

459.24

16.07

正丁烷

3422

82.13

2.87

液化气

1460

35.04

1.23

燃料气

490

11.76

0.41

合计

24507

588.17

20.58

4.2按实际规模物料平衡如下：

物料名称

公斤/时

吨/天

万吨/年

进料

MTBE未反应碳四

16014

384.34

13.45

加氢裂化碳四

4005

96.12

3.36

氢气

5

0.12

合计

20024

480.58

16.81

出料

烷基化油

15634

375.22

13.13

正丁烷

2796

67.1

2.35

液化气

1194

28.66

1

燃料气

400

9.6

0.33

合计

20024

480.58

16.81

5工艺流程说明

5.1工艺流程简述

本装置由原料加氢精制、反应、致冷压缩、流出物精制和产品分馏及化学处理等几部分组成，现分别简述如下：

5.1.1原料加氢精制

自MTBE装置来的未反应碳四馏分经凝聚脱水器（104-D-105）脱除游离水后进入碳四原料缓冲罐（104-D-101），碳四馏分由加氢反应器进料泵（104-P-101）抽出经碳四-反应器进料换热器（104-E-104）换热后，再经反应器进料加热器（104-E-101）加热到反应温度后与来自系统的氢气在静态混合器（104-M-101）中混合，混合后的碳四馏分从加氢反应器（104-R-101）底部进入反应器床层。

加氢反应是放热反应。

随混合碳四带入的硫化物是使催化剂失活的有害杂质。

催化剂失活后可用热氢气吹扫使其活化。

反应后的碳四馏分从加氢反应器顶部出来与加氢裂化液化气混合。

自液化气双脱装置过来的加氢裂化液化气进入加氢液化气缓冲罐（104-D-102），液化气由脱轻烃塔进料泵（104-P-102）抽出与反应器顶部出来的碳四馏分混合后进入脱轻烃塔（104-C-101）。

脱轻烃塔（104-C-101）的任务是脱去碳四馏分中的碳三以下的轻组分，同时将二甲醚脱除。

脱轻烃塔是精密分馏的板式塔，塔顶压力控制在1.7MPa（g）。

塔顶排出的轻组分经脱轻烃塔顶冷凝器（104-E-103）冷凝冷却后，进入脱轻烃塔回流罐（104-D-103）。

不凝气经罐顶压控阀后进入全厂燃料气管网。

冷凝液由脱轻烃塔回流泵（104-P-103）抽出，一部分做为脱轻烃塔（104-C-101）顶回流，另一部分作为液化气送出装置。

塔底抽出的碳四馏分经碳四进料换热器（104-E-104）与原料换热后再经碳四馏分冷却器（104-E-105）冷至40℃进入烷基化部分。

塔底重沸器（104-E-102）采用0.45MPa蒸汽加热，反应器进料加热器使用1.0MPa蒸汽加热，凝结水都送至凝结水回收罐（104-D-304）回收。

碳四馏分经加氢精制后，丁二烯含量≤100ppm，二甲醚≤100ppm。

5.1.2反应部分

碳四馏分中的烯烃与异丁烷的烷基化反应，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过程。

从原料加氢精制部分过来的碳四馏分与脱异丁烷塔（104-C-201）过来的循环异丁烷混合后，与反应器净流出物在原料-流出物换热器（104-E-201）中换冷至约11℃，进入原料脱水器（104-D-201）。

换冷后的碳四馏分中的游离水在此被分离出去，从而使原料中的游离水含量降至10ppm（重）。

脱除游离水的混合碳四馏分与来自闪蒸罐（104-D-203）的循环冷剂直接混合并使温度降低至约3.0℃后分两路分别进入烷基化反应器（104-R-201A/B）。

烷基化反应器是装有内循环夹套、取热管束和搅拌叶轮的压力容器，为STRATCO公司的专利产品。

在反应器操作条件下，进料中的烯烃和异丁烷在硫酸催化剂存在下，生成烷基化油。

反应完全的酸—烃乳化液经一上升管直接进入酸沉降器（104-D-202A/B），并在此进行酸和烃类的沉降分离，分出的酸液从下降管返回反应器重新使用。

反应—沉降系统中酸的循环是借助在上升管和下降管中物料的比重差自然循环的，90％浓度的废酸自酸沉降器排放至废酸脱烃罐。

本装置设有2台反应器，为并联操作，即混合碳四分两路分别进入104-R-201A和104-R-201B。

而做为催化剂的硫酸为串联操作，即补充的新酸进入104-D-202A，从104-D-202A