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,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,1
4
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
IC
H
42.43
4
10
IC4H8
0.57
CH-1
13.13
4
8
NC4H10
9.06
TC4H8
18.52
CC4H8
16.03
C5H10
30ppm
H2O
0.05
CHOH
50ppm
3
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
CH
30.22
3
8
IC4H10
39.71
NCH
27.21
4
10
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RVP
0
.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
iCH
3.86
4
10
C5H122.14
合计100.00
3.2.3循环异丁烷:
组分wt%
C3H81.98
iC
4
H
87.86
10
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
MTBE未反应碳四
19600
470.4
16.46
进料
加氢裂化碳四
4902
117.65
4.12
氢气
5
0.12
合计
24507
588.17
20.58
烷基化油
19135
459.24
16.07
出料
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≤100p