烷基化油工艺流程介绍

烷基化油工艺流程介绍一、烷基化工艺是1939年开始采用的，是异构烷烃和烯烃在浓硫酸或氢氟酸作用下所进行的异构烷基化反应，也就是利用轻质烃类生产高幸烷值汽油组分的主要方法之一。由于正构烷烃化学性质比较安定，不宜反应。因而反应的主要是异构烷烃和烯烃，即一个异构烷烃和一个烯烃的化学结合，即称为烷基化反应。我国第一套烷基化油是1966年建成投产硫酸工艺法，立式反应器氨作冷冻机。产品作为航空汽油，陆续又建立几套装置，其中一套采用阶梯式反应器和异丁烷自冷式冷冻系统。到2003年，硫酸以美国杜邦（DuPont）公司STRATCO急冷技术为代表，全球拥有92套共3000万吨/年的生产能力。氢氟酸则以美国康菲公司为代表，全球拥有114套共4000万吨/年的生产能力。反应机理1：烯烃与异丁烷反应，加成反应和各种副反应。正碳离子就是烯烃与酸催化剂的质子反应生成一个带正电荷的烃离子。烷基化反应包括：加成反应、叠合反应、异构化反应、分解反应、氢转移反应等。烷基化：利用加成或置换反应将烷基引入有机物分子中的反应过程。定义：有机物化合物中连在C、O、N的氢原子被烷基所取代的反应。主要反应：1、正碳离子生成H+①、C-C=CffC-C+-C

C异丙烯异丙烷i-C4②、C=C-C-CfC-C+-C-CfC-C-C-C+C-C+-CIC异丙烷i-C4③、C-C=C-CfC-C+-C-CfC-C-C-C+C-C+-CIC2、加成反应异丁烷+异丁烯―三甲基戊烷IIiC42,2,4一三甲基戊烷+C-C+-C2,2,4一三甲基戊烷+C-C+-CC-C=C+C-C2,2,4一三甲基戊烷+C-C+-C2,2,4一三甲基戊烷+C-C+-C1-丁烯1-丁烯C-C=C-Cf2-丁烯CCi-CC-C=C-C+C-C+-CfC-C-C-C+-Cf2,2,3-三甲基戊烷+C-C+-C3、异构化反应此异构化反应十分重要，1-丁烯异构化为2-丁烯和异丁烯后，可减少低辛烷值的二甲基己烷(RON=55-76)的生成。多生成高辛烷值的

三甲基戊烷(RON=100-109).在异构化反应中还包括有各种支链的异构化。4、叠合反应C——C——三甲基戊烷(RON=100-109).在异构化反应中还包括有各种支链的异构化。4、叠合反应C——C——C——C——C+CI<=C-C^C12+C16等IC5、分解反应Cn+fCx++Cy式中X+y=n6、氢转移反应C3H6+2i-C4H10^C3H8 +三甲基戊烷反应机理2：首先是烯烃和硫酸化合生产烷烃硫酸络合物(脂)，而后与异构烷烃反应生成大的分子量的异构物烷烃，并释放出来硫酸例如：丁烯+H2SO4CHCHCH=CH+HSO—CHCHC—(HSO)CH而TOC\o"1-5"\h\z3 2 2 2 4 3 2 2 4 3后再和异丁烷反应。如下式：CH3CH2C——(H2SO4)ch3+(CH3)2ch—ch3—J 乙 乙 J J乙 Jch3 ch3IIch3-ch2-CH-C-ch3+h2so4Ich3(异辛烷)二、对原料的要求1、 原料中杂质的允许含量无论硫酸法烷基化或氢氟酸法烷基化，酸耗在操作费用中占有很大的比重。在硫酸法烷基化中，反应器中硫酸的浓度是保证烷基化油质量的重要因素。在氢氟酸法烷基化中，酸的含水量是影响设备腐蚀和能否长周期安全运转的关键。因此，对原料中的水会直接或间接导致酸耗增加和稀释酸的杂质，需要严加限制。杂质的允许含量如下：氢氟酸法烷基化 硫酸法烷基化水<500ug/g（装置有脱水工序）<500ug/g（装置有脱水工序）总硫<20ug/g<100ug/g二烯烃<0.5%<0.2%乙烯—<10ug/g甲醇<50ug/g<50ug/g甲基叔丁基醚<50ug/g二甲醚<100ug/g2、 对烷烯比的要求原料中的烷烯比是指进装置原料中异丁烷与烯烃的摩尔比。一般来说，在烷基化反应中，异丁烷与烯烃是等分子反应，但由于少量异丁烷不可避免地随正丁烷及烷基化油带出装置，因此要求进装置原料中异丁烷分子略多于烯烃分子。一般要求，烷烯比（体积比）不小于1.05.三、硫酸法烷基化（一）、工艺流程硫酸法烷基化装置的工艺流程除反应部分因反应器形式及为取走反应热的制冷方式不同而有所区别外，其他如原料预处理，反应产物的处理和分离、分馏等基本类似。我国硫酸法烷基化装置所采用的反应器反应器形式主要有两种：（1）、阶梯式反应器，靠反应物异丁烷自发制冷。这种反应系统的优点是每个反应器中烷烯比高、动力消耗小，不需要另外的制冷剂。缺点：是各反应段之间相互影响，一个反应段操作不正常，整个反应器都受到影响，其工艺流程见图1—1图1-1阶梯式反应器硫酸法烷基化工艺流程图斯特拉科式反应器，分为立式氨闭路循环制冷和卧式，反应流出物制冷两类。现就引进的斯特拉科卧式反应器装置的工艺流程(图1-2)说明如下：烷烯比符合要求的原料，先进入原料缓冲罐，用原料泵升压并与从脱异丁烷塔来的循环异丁烷汇合后，进入冷却器，冷却后的原料，进入凝聚脱水器，脱除析出的游离水，然后与循环冷剂，直接混合进入反应器的搅拌器吸入端。反应器是内部装有内循环夹套、取热管束和搅拌叶轮的卧式压力容器，靠搅拌叶轮，使酸与烃形成乳化液并在反应器内循环。反应后的酸、烃乳化液经上升管进入酸沉降器，在此进行酸和烃沉降分离，酸液沿下降管返回反应器。1-2硫酸法烷基化工艺流程图（卧式反应器流出物制冷）异丁烷异丁烷从沉降器分出的反应流出物经压力控制阀减压后流经反应器内的取热管束，部分气化以吸收反应热，保持反应器低温。从反应器管程出来的气一液混合物在闪蒸罐（1）内进行分离，分离的气体经压缩机压缩，冷凝、冷却后，大部分冷凝液进入闪蒸罐（2），在适当的压力下闪蒸出富丙烷物料，返回压缩机二级入口。由闪蒸罐（2）出来的液体再进入闪蒸罐（1）闪蒸。得到的低温制冷剂，送至反应器循环使用。为了防止丙烷在系统内积聚，从压缩机中抽出少量冷凝液，经碱洗后排出装置。从闪蒸罐（1）出来的反应流出物中含有副反应生成的酸酯及少量夹带的酸，需要经过酸洗和碱洗后再进入分馏塔。从分馏塔顶分出异丁烷，经冷凝、冷却后，返回反应器循环使用。正丁烷从塔下部的测线抽出，经冷凝、冷却后，送出装置，塔底的烷基化油经换热，冷却后作为目的产品送出装置。（二）主要操作参数1、反应温度在硫酸烷基化生产过程中，烷基化油质量对反应温度比较敏感。反应温度过高，会增加烯烃的叠合反应和酯化反应，导致烷基化油辛烷值降低，终沸点升高和酸耗增加。反应温度过低，则酸的粘度增加，影响形成良好的酸一烃乳化液，也会使烷基化油的辛烷值下降，同时增大反应的搅拌功率和冷耗。反应温度与烷基化油辛烷值的关系见图表1—3.工业上米用的反应温度一般在8—12°C。

8 9 10 11 8 9 10 11 12 13 14 15 11反应温度图1-3烷基化油辛烷值与温度的关系图反应压力压力在烷基化反应过程中的唯一作用就是保证烃类反应物处于液相。般工业反应器压力为0.3-0.8Mpa。反应流出物中异丁烷浓度在酸的反应中，异丁烷与烯烃浓度之比较高时，可以抑制双烯的生成，从而提高烷基化油的质量和收率（按已反应的烯烃计算）并降低酸耗，反应流出物中异丁烷的浓度与异丁烷在酸中的浓度密切相关，而前者有比较容易测定，因此常以反应流出物中异丁烷浓度作为控制参数。工业上一般控制在60%—70%。烯炷空速烯烃能被硫酸吸收产生聚合反应，使烷基化油质量下降，因此必须使酸中烯烃浓度保持最低。酸中的烯烃浓度不易检测，其影响可用烯烃空速来描述。烯烃空速的定义：为每小时烯烃进料体积除以停留艾真正反应区内的硫酸体积所得的商。烯烃空速的范围在0.2—0.5/h，常用的为0.3/h左右。酸烯比在相同的操作条件下，以酸为连续相进行烷基化反应，所得的烷基化油质量要比以烃为连续相进行烷基化反应的好，而且酸耗也低。这是因为酸的导热性比烃大得多，所以能更有效散去反应热。在工业生产中，采用的酸烃体积比为1:1-1.5:1,即在反应器中的体积百分数为50%-60%。酸浓度通常向反应中加入新酸浓度为98%-99.5%,由于被原料中所含的水和副反应生成的水所稀释，以及硫酸酯生成，使酸在使用过程中浓度逐渐降低。烷基化油的质量与硫酸浓度有关，当乳化液中硫酸浓度为95-96%时，烷基化油的辛烷值最高，酸的浓度降低，辛烷值降低。为了节约硫酸并保正烷基化油质量，排除废酸的浓度一般为88%-90%.这种浓度的限度石由下述原因决定的：（1） 硫酸浓度降低可以引起设备腐蚀的危险。（2） 随着水在酸中的积累，异丁烷在酸中溶解度降低。（3） 酸浓度降低，酸放出氢离子的活性大大降低。异丁烷与烯炷比在烷基化反应时，异丁烷与烯烃之比较高，有利于生成理想的Q烷基8化油。在工业装置中，反应器进料中异丁烷与烯烃比（或称外比）范围为5-15:1.常用的为7—9:1。在有良好的搅拌情况下，反应器相界面上异丁烷与烯烃的比（或称内比）则可达300-1000:1。反应时间

反应时间决定于相的混合强度和其他过程参数，对于硫酸法烷基化油过程，反应时间为20—30分钟。9、搅拌作用异丁烷在浓硫酸中的溶解度很小（在13.3°C时，浓度99.5%硫酸中为0.1%,浓度96.5%硫酸中为0.04%）。为了保证异丁烷迅速进入酸相和烷基化产物迅速进入烃相，两项间的接触表面积必须很大。为此硫酸法烷基化反应器必须用激烈的机械搅拌产生乳化液以提高传质速度。同时激烈的搅拌作用可将烯烃的点浓度将至最低，以防止因烯烃自身的叠合反应和与酸的脂化反应而降低产品质量。搅拌作用还有利于反应热量的扩散和传递，使反应器内温度均匀，产品质量稳定。工业生产已经证明，在给定的系统中，产品质量随着单位进料输入的搅拌功率而变化，推荐的搅拌机动力输入（按烷基化产品计）为0.74—1.19KW/dm3.（三）影响酸耗的因素在硫酸法烷基化生产中，酸耗占成本的比重很大，因此减少酸耗有重要的意义。影响酸耗的因素有：原料中杂质的影响原料中各种杂质引起的酸耗如下：（以硫酸浓度由98.5%变为90%做基准）杂质 酸耗（Kg/Kg）水 10.6硫化氢、羟基硫（COS）硫化氢、羟基硫（COS）15.0—18.0TOC\o"1-5"\h\z甲硫醇（CHS） 29.04乙硫醇（C2H6S） 30.7丁二烯（CH2=CH-CH=CH2） 10.6乙烯（C2H4） 47.6甲醇（CHOH） 31.332、 原料烯烃种类的影响原料烯炷的种类对酸耗有很大影响，各种烯炷烷基化的酸耗如下（以硫酸浓度由98%降为90%做基准）烯炷种类 丙烯 丁烯 戊烯酸耗（Kg/tt） 292-324 65—97 1623、 酸的化学携带如果烷基化反应的条件不当，硫酸与烯炷反应能生成溶解于炷的酸脂，是酸耗增加。下列条件将促使酸脂加速生成：（1） 、异丁烷量太少；（2） 、反应温度太高；（3） 、反应器内酸不足；（4） 、酸浓度低；（5） 、酸炷混合不好；（6） 、烯炷进料中含丙烯太多；（7） 、反应器内烯炷进料分散不好。4、 酸的物理携带引起酸的物理携带致使酸耗增加的因素有：（1）、酸温度过低酸的粘度增大，导致酸在烃中的沉降速度降低，分离不好；（2） 、反应操作压力过低；（3） 、酸的循环速度过快；（4） 、酸沉降罐液面指示失灵，使酸一烃界面不清;（四）、操作条件硫酸烷基化装置的操作条件见表1—1表1—1卧式反应器流出物制冷硫酸法烷基化操作条件项目指标原料脱水器入口温度，。C9反应器温度，。C8-12反应器压力，Mpa0.3-0.6反应器进料烷烯比（体积比）8—9反应流出物中异丁烷含量（体积）%62-70排除废酸浓度，%90闪蒸罐（1）压力，Mpa0.03酸洗罐，酸循环量/烃进料量（体积）4-10/100碱洗罐，碱液循环量/烃进料量（体积）10—25/100脱异丁烷塔，塔顶压力Mpa0.5闪蒸罐（2）温度，C12—17流出物酸洗罐温度，C29流出物碱洗罐温度，C49—65脱异丁烷塔，塔顶温度，C45正丁烷侧线抽出温度，C65—67脱异丁烷塔，塔底温度，C158—166循环冷剂温度，C-1净流出物出闪蒸罐温度，C-10.6压缩机出口压力，Mpa0.5-0.7闪蒸罐（2）压力，Mpa0.2-0.18（五）技术经济指标斯特拉科硫酸法烷基化（卧式反应器流出物制冷）工业运转的技术经济指标如下：205%烷基化油收率（对原料烯烃）205%酸耗 70±3Kg/t碱耗 0.4Kg/t能耗 3766Mj/t（六）烷基化原料的选择性加氢在炼油厂中烷基化装置的原料主要来自催化裂化装置，产生的混合C4馏分。其中，所含的二烯烃会和酸反应，生成相应的脂而使酸增加。将原料先进行选择性加氢，不仅可使二烯烃转化为单烯烃，还可使一部分1一丁烯异构化2一丁烯或异丁烯，从而有助于提高烷基化油的辛烷值。我国已成功地开发烷基化原料选择性加氢工艺，所用的QSH-01催化剂以“钯”为活性组分，以氧化铝为载体。在工业装置上应用结果如下：反应压力： 1.8—2.0MpaTOC\o"1-5"\h\z反应进料温度 60°C反应器出口温度 78C氢一烃体积比 3.3氢一二烯烃摩尔比 4.0空速 4.0/h二烯烃转化率 98%—100%1-丁烯异构转化率62%-63%加氢后烷基化油辛烷值提高RON0.5MON0.9（七）废硫酸回收废酸回收涉及改善环境保护和降低生产成本，是硫酸法烷基化装置的重要配套设施。国外目前较大的硫酸法烷基化装置多采用焚烧再生法回收废酸，即将废酸送往焚烧炉焚烧，在高温下生成SO2，再将SO2进一步氧化制取硫酸。国外有的炼油厂也已配套建成这种回收装置，大约可回收62%左右的硫酸。四、烷基化油性质烷基化油性质见表1-2表1-2烷基化油性质项目硫酸法烷基化油密度（20°C）g/cm30.6876-0.6950镏程：HK，C39-4810%，C76-8050%，C104-10890%，C148-178KK，C190-201蒸汽压，Kpa54-61胶质，mg/100ml0.8-1.3辛烷值：RON93.5-95MON92-93原料烯烃对烷基化油辛烷值的影响见表1-3表1-3烯烃对烷基化油辛烷值的影响原料丙烯丁烯戊烯烷基化油辛烷值89-9294-9792-93RONMON88-9092-9490-92从表1-3中可以看出以丁烯为原料时，烷基化油辛烷值最高，因此应首先选择丁烯作原料。同是丁烯，也因分子结构不同，其烷基化油的辛烷值有所差异。如表1-4丙烷丙烯正丁烷异丁烷1-丁烯顺2-丁烯异丁烯1.3-丁二烯MON99.584.989.197.680.183、088.1-RON111.4101.894.0102.197.4-103.1104.4抗爆指数105.4593.3591.5599.8588.7595.6五、 我公司硫酸法烷基化原则工艺流程图（见附件）六、 概述设计依据：6.1装置概况6.1.1装置原料：本装置原料为罐区来的C4馏分、加氢裂化液化气、所需的少量氢气，由制氢装置提供。6.1.2装置建设规模：根据罐区来的液化气量计液化气中的烯烃含量，实际年产烷基化油约16万吨。6.1.3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和组成一烷基化油。6.2设计原则：6.2.1选择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。6.2.2优化工艺流程并并推广新工艺、新技术、新材料、新设备，降低生产成本同时减低装置能耗，提高产品质量档次。6.2.3在保证技术先进、装置生产安全可靠的前提下，利用联合装置的优势，降低能耗并尽量降低工程造价，节省投资。6.2.4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。6.2.5采用DCS集中控制，优化操作，以提高装置的运行可靠性，提高产品收率和质量。6.2.6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。6.2.7装置组成：本装置由原料精制、反应、流出物精制和产品分馏、化学处理等及部分组成。装置运行时数和操作班次：装置年开工时间8000时，操作班次按四班三倒。6.3设计范围本设计范围为本装置所设计的设备、管道、仪表、配电等，装置有关化验分析项目由中心化验室承担。7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，生产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。由于罐区来的C4馏分中烷烃比不足，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C4馏分混合物进入脱轻烃塔，分离出满足烷烯比要求的C4成分。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，两种工艺都为成熟技术，在国内外都有广泛的应用。本设计采用的是硫酸烷基化工艺，该技术具有如下特点：采用反应流出物制冷工艺：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、抽出部分后，再循环回反应器，与闭路冷冻剂循环制冷或自冷式工艺相比，流出物制冷工艺可使得反应器内保持较高的的异丁烷浓度，而从脱异丁烷塔来的循环异丁烷量最低。此外，在这种制冷流程中采用了节能罐，使部分轻组分物流在中间压力下闪蒸气化后进入压缩机入口段，节约能量。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的界面乳化液，烃在酸中分布均匀，减少温度梯度，减少副反应发生。反应流出物采用浓硫酸洗、碱水洗、水洗工艺：反应流出物中所带的脂类如不加以脱除，将在下游异丁烷塔的高温条件下分解放出SO2遇到水分，则会造成塔顶系统的严重腐蚀。因此，必须予以脱除，本装置采用浓硫酸洗的方法进行脱除，与传统的碱洗相比，能有效的脱除硫酸酯，即用99.2%的酸

洗后再用12%的氢氧化钠脱除微量酸。七原料及产品性质7.1原料7.1.1原料液化气组成如下:表1-5组分名称Wt%c3h6（丙烯）0.06C3H8（丙烷）0.08iC4H10（异丁烷）42.43iC4H8（异丁烯）0.57C3H8-i13.13nc4h10（止J烷）9.06TC4H8（正戊烷）18.52CC4H8（反丁烯）16.03 CHn 30ppmH2O0.05ch3oh（甲醇）50ppmMTBE（C4H9OCH3）甲基叔丁基醚50ppmTBA（油脂）10ppmDME（二甲醚）0.05合计1007.1.2加氢裂化液化气组成如下:表1-6组分名称mol%C2H6（乙烷）1.36c3h8（丙烷）30.22iC4H10（异丁烷）39.71nc4h10（正J烷）27.21C5H121.24H2O0.26合计1007.1.3丁烷馏分组分名称Wt%nc4h10（正J烷）94.00iC4H10（异丁烷）3.86 CHn 2.14合计1007.1.3循环异丁烷馏分组分名称Wt%C3H81.98nC4H10（止J烷）10.08iC4H10（异丁烷）87.8650.08合计1007.1.4催化剂及化学试剂7.1.4.1加氢催化剂型号：LST-02外观：灰褐色条状尺寸：①（2.0—2.5）X（5T0）mm堆比重：g/ml0.90±0.05破碎强度：N/cmN200比表面：100-150m2/g比孔容：0.3±0.02ml/g硫酸H2SO4=992%活性炭8 装置物料平衡根据MTBE装置及加氢裂化装置等提供的液化气组成，本装置的物料平衡如下（按设计规模）：表1-7物料名称公斤/时吨庆万吨/年进料罐区来的C419600470.416.46加氢裂化C44902117.654.12氢气50.1239.96合计24507588.1720.58出料烷基化油19135459.2416.07正丁烷342282.132.87液化气146035.041.23燃料气49011.760.41合计24507588.1720.589 工艺流程简述9.1工艺流程简述本装置由原料加氢精制、反应、制冷压缩、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：9.1.1原料加氢精制原料C4馏分经凝聚脱水器（D-105）脱除游离水后，进入C4原料缓冲罐（D-101）,C4馏分由加氢反应器进料泵（P-101）抽出，经C4/反应器进料换热器（E-104）换热后，再经反应器进料加热器（E-101）加热到反应温度（60°C-80°C）后，与来自系统的氢气（H2），在氢气混合器（M-101）中混合，混合后的C4馏分从加氢反应器（R-101）底部进入反应器床层。加氢反应器是放热反应。混合C4带入的硫化物可以加氢催化剂失去活性，因此硫化物是有害物质。催化剂失去活性后，可以利用热氢气吹扫使催化剂恢复其活性。反应后的C4馏分，从加氢反应器顶部出来与来自加氢裂化液化气两种原料混合，进入脱轻烃塔（C-101）。注：来自加氢裂化液化气由脱轻烃塔进料泵（P-102在灌区）抽出，与反应器顶部出来的C4馏分混合后进入脱轻烃塔（C-101）。脱轻烃塔（C-101）的主要任务是脱除C4馏分中的C3以下的轻组分，和二甲醚。脱轻烃塔（C-101）是精密的板式塔，塔顶压力控制在1.7Mpa。塔顶排出的轻组分，经脱轻烃塔顶冷凝器（E-103）冷凝冷却后，进入脱轻烃塔回流罐（D-103）。冷凝气经（D-103）灌顶压控阀后，进入全厂燃料气管网。罐底（D-103）冷凝液由脱轻烃塔回流泵（P-103）抽出。一部分作为脱轻烃塔（C-101）塔顶回流。另一部分作为液化气送出装置。（C-101）塔底抽出的C4馏分经。4/反应进料换热器（E-104））与原料换热后，再经C4馏分冷却器（E-105）冷却至40°C,进入烷基化部分。（C-101）塔底重沸器（E-102）采用导热油加热，反应器进料加热器（E-101）也使用导热油加热。C4馏分经加氢精制后，丁二烯含量W100ppm，二甲醚W100ppm。9.1.2反应部分C4馏分中的烯烃与异丁烷的烷基化反应，主要是在硫酸作为催化剂的存在下，烯烃与异丁烷通过某些中间反应生成汽油馏分过程。从原料加氢精制部分过来的C4馏分与脱异丁烷塔（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（E-201）换冷到约11C，进入原料脱水器（D-201），换冷后的C4馏分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（重量）左右。脱除游离水的混合C4馏分与来自闪蒸罐（D-203）的循环冷剂直接混合，并使混合物温度降至约3C后，分两路分别进入烷基化反应器（R-201A/B）。烷基化反应器是装有内循环夹套、取热管束、搅拌叶轮的压力容器。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作用下，生成烷基化油。反应完全的酸一一烃乳化液，经上升管直接进入沉降器（D-202A/B）,并在此进行酸和烃类沉降分离，分出的酸液从下降管直接返回反应器重新使用。反应一沉降系统中的酸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罐（D-202A/B）排放到废酸脱烃罐（D-215）。本装置设有3台反应器，其中2台并联操作（1台备用），混合C4分两路进入（R-201A）和（R-201B）反应器。而作为催化剂的硫酸为串联操作，即补充的新酸进入D-202A，从D-202A出来的中间酸在进入D-202B，90%的废酸从D-202B排除到（D-215）。两组反应沉降系统也可以单独操作。从酸沉降罐分出的烃相，经压力控制阀减压后，流经反应器内的取热管束部分气化，吸收反应器热量，汽一液混合物进入闪蒸罐（D-203）。闪蒸罐（D-203）是一台中间设有隔板并有共同分离空间的卧室容器，隔板一侧（右侧）供反应流出物进行气液分离，另一侧（左侧）供循环冷剂进行气液分离。净反应流出物用泵（P-201）抽出在原料/流出物换热器（E-201）与原料C4换冷，加热约31°C去流出物精制和产品分馏部分继续处理。闪蒸罐（D-203）循环冷剂则以冷剂循环泵（P-202A/B）（-10C）从（D-203）抽出送至反应器进料管线与原料C4混合（两股原料混合后温度是3C），进入反应器（R-201A/B）.闪蒸罐（D-203）下方有一个分酸罐，可借助分酸罐上的液面计来观察酸烃界面。以判断反应器是否发生泄露。当分酸罐的酸位很低时，反应器处于正常使用状态。当反应器内的取热管束发生泄漏时，分酸罐内将会发现大量硫酸，液位计酸位将会提高。99.2%的新硫酸先连续不断的进入流出物精制部分，在酸洗罐中浓硫酸对流出物中酸脂进行洗涤和反应，然后再补入到反应器中。随浓硫酸一起进入到反应器的酸脂，在反应器中参加反应，增加烷基化油的产率。9.1.3制冷压缩机部分对进入反应器的原料要求是：反应温度为3〜6°C，这一温度是在反应器进料中加入低温循环冷剂来实现。因此，需要有一套制冷系统来满足这一要求。制冷系统由制冷压缩机来完成这一任务。我公司烷基化装置采用的压缩机是往复式压缩机，由电动机驱动，压缩机采用二开一备的组合形式。从闪蒸罐（D-203）出来的烃类气体进入压缩机入口，气体经压缩机压缩到0.82Mpa，温度到达62C，然后经空冷器（A-201）冷凝，在进入后冷器（F-202A/B）冷凝，冷凝后的烃类液体进入冷剂罐（D-204）。该液体的绝大部分冷却后去闪蒸罐（D-203），经降压和闪蒸，使冷剂温度降到-10C左右，用循环冷剂泵抽出冷剂送到反应器入口循环。从反应部分出来的流出物，含有少量的夹带酸、烯烃、中性硫酸酯。硫酸酯类如果不加以脱除，在进入下游的异丁烷塔中，在异丁烷塔高温（53C）条件下分解放出SO2，遇水（SO2+H2O=SO3+H2f,SO3+H2O=H2SO4）会造成塔顶设备严重腐蚀。此外，硫酸酯还可能导致异丁烷塔底重沸器的结垢。因此，硫酸酯必须加以脱除，本装置采用酸洗和碱洗的两种方法脱除硫酸酯。即用99.2%硫酸洗涤硫酸酯和用12%的氢氧化钠洗涤微量的酸液。反应流出物与混合C4换热后（E-201A-C），反应流出物（68t/h）换热后温度达到31°C，进入酸洗系统。反应流出物与循环酸和补充新酸一起进入混合器（M-201），在混合器中进行预混合，然后进入酸洗罐（D-209）。99.2%新酸用泵（P-219）连续不断的送入酸洗系统（补充新酸要满足反应器对硫酸浓度的要求主90%）。99.2%新酸它可以吸收反应流出物中的绝大部分的硫酸酯，烃类流出物和酸在酸洗罐中分离，可使烃类流出物中含酸量降到10ppm（体积）。99.2%新酸连续不断的送往反应器作为催化剂使用。酸洗后的流出物进入（68t/h，31C）碱洗混合器M-202,然后进入碱洗罐（D-210），碱水中含有硫酸钠、亚硫酸盐等，碱水从碱洗罐（D-210）底部用泵（P-206A/B）抽出（49C），与（E-205A）（71C）和（E-206）（93C）两台换热器换热送回混合器M-202入口进行循环使用。废碱水从碱洗罐（D-210）底部排出（废碱液温度49C），送往中和池（5.4t/h）。根据碱洗系统的操作情况，注碱泵（P-214A/B）间断的向系统中补充12%浓度的新碱液（60Kg/h），以维持碱水的PH值在8-10之间。从碱洗罐（D-210）顶部出来的流出物进入水洗混合器（M-203）和水洗罐（D-211），流出物水洗后成为中性油，从水洗罐（D-211）灌顶排出（68t/h,48°C）,送往异丁烷塔（C-201）。水洗罐（D-211）罐底水，用泵（P-207A/B）打入换热器（E-205）和（E-206）作为循环碱水使用。从水洗罐（D-211）灌顶排出（68t/h,48C）流出物经换热器（E-213,烷基化油和异丁烷进料换热）换热到53C，进入异丁烷塔（C-201,从53层塔板进入）。设立异丁烷塔的目的：是将异丁烷组分分离出来。异丁烷塔内设60层塔板，塔顶压力控制在0.73Mpa，塔顶出来的异丁烷经空冷器（A-202）冷凝，再进入塔顶后冷器（E-207A-D）冷凝，然后进入塔顶回流罐D-212。从回流罐底部用泵（P-209A/B）抽出异丁烷（52C），一部分返回异丁烷塔，作为回流。另一部分经换热器（E-208）换热到40C后，作为循环异丁烷返回反应器（R-201A/B），以保证反应器，在总进料中保持适当的异丁烷和烯烃的比列，多余的异丁烷从出装置，进入球形罐区。从异丁烷塔底出来的流出物（正丁烷+烷基化油）自压送入正丁烷塔（C-202）。异丁烷塔底重沸器（E-209）的热源为导热油。设立正丁烷塔的目的：是将正丁烷组分与烷基化油分离出来。正丁烷塔内设30层塔板，塔顶压力控制在0.52Mpa。从正丁烷塔顶（C-202）流出的正丁烷组分，经塔顶冷凝器（E-210）冷凝后进入回流罐（D-214）,冷凝液用回流泵（P-210A/B）抽出。走向分为两路：一路作为正丁烷塔顶（C-202）回流，另一路经正丁烷产品冷却器（E-211）冷却到40°C后送出装置到球形罐区。正丁烷（C-202）塔底烷基化油用泵（P-211A/B）抽出（163C）,经（E-205）（74C）和（E-213）（54C）换热，在经产品冷却器（E-214）冷却40C后送出装置。正丁烷（C-202）塔底重沸器（E-212）的热源为导热油。装置设有新酸罐（T-202），贮存酸硫酸浓度为99.2%、废酸罐（T-203）、备用酸罐（T-204）,用以接收装置外送来的新硫酸及装置产生的废硫酸。本装置设有排酸罐（D-216）,正常操作时它接收来自反应酸沉降罐送来的废酸，并从废酸分离出所携带的烃类。烃类经泵（P-213）送到反应器。废酸经泵（P-212）送到废酸罐（T-203）。在事故状态时，接收含酸系统容器排出的酸液体。从排酸罐灌顶（D-216）来的含酸油气，进入到碱洗塔C-203（从第6层塔板进入），进行酸碱中和。碱洗后的酸性气排到火炬系统。在碱洗塔C-203塔底碱液用（P-215）抽出返回该塔内循环使用，装置检修时碱液排入中和池。本装置设有新碱贮罐（T-201）一台，供给各部分所需的12%NaOH溶液，停工检修时，可利用公用碱洗泵（P-216）向有关的容器中注碱中和。本装置设置的废水中和池，用以接收装置排放的自流酸性污水以及

碱性污水。中和池中设有PH计，在线控制新碱液加入量和新酸加入量。中和后的污水由浸没在池中的排水泵（P-217）送出装置。10.主要操作条件10.1加氢反应器R-101：反应温度： 60°C（初期）反应压力： 2.0Mpa反应空速：H2/C4—（分子）：丁二烯：总单烯烃收率：1-丁烯异构化率：10.2脱轻炷塔C-101塔顶压力：塔顶温度：塔底压力：塔底温度：回流比：10.3烷基化反应器反应温度：反应压力：反应器进料烷烯比（体积）：-80C(末期)-80C(末期)5/h2.0—4.0W100ppmN100%N40%1.7Mpa55.5C1.75Mpa102.3C7C0.41Mpa(10.1)：10.34hr-2TOC\o"1-5"\h\z反应器入口温度： 3.0°C10.4脱异丁烷塔塔顶压力： 0.63Mpa\o"CurrentDocument"塔顶温度： 53.5C塔底压力： 0.69Mpa塔底温度： 126.5C回流比： 1.3510.5脱异正烷塔塔顶压力： 0.42Mpa\o"CurrentDocument"塔顶温度： 52.8C塔底压力： 0.46Mpa塔底温度： 162,7C回流比： 1.5410.6制冷压缩机入口压力： 110Kpa入口温度： -4.1C出口压力： 820Kpa出口温度： 61.9C11设备选型：见表1-8表1-9名称数量名称数量塔4座加氢反应器1台烷基化反应器3台空冷器12片名称数量冷换设备29台容器25台压缩机3套机泵45台11.1引进设备3台烷基化油，带有内循环夹套、取热管束和混合搅拌器的压力容器，管束面积约910m2.混合器的搅拌电机采用防爆电机带动，该设备为专利设备，引进设备，反应器及酸沉降罐的材质都为碳钢。11.2本装置设备除含酸气碱洗塔内衬Alloy外，其余都为碳钢材料。脱异丁烷塔和脱正丁烷塔塔板为06Cr3，含酸气碱洗塔塔板为304。11.3压缩机：往复式压缩机，整个机组为国内制造。12消耗指标及能耗12.1用水量见表1-9表1-9序使用地点或用给水，t/h排水，t/h备注号途新鲜水循环冷水除盐水循环热水含油污水1脱轻烃塔顶冷却器（E-103）3313312C4馏分冷却器（E-105）86863冷剂冷却器（E-203）68684循环异丁烷冷却器（E-208）56.256.25正丁烷塔顶冷却器（E-210）107.1107.16正丁烷产品冷却器（E-211）3.53.57烷基化油产品冷却器（E-214）16.616.68冷剂后冷器（E-202）384384间断9脱异丁烷塔顶后冷器（E-207）566566间断10配碱用水4.8

11机泵用水32112压缩机用水6565合计1686.44.81685.4112.2电耗量见表1-10表1-10序号用电地点电压，V设备台数设备容量（KW）轴功率KW年工作时数操作备用操作备用1加氢反应器进料泵（P-101）3801175754280002脱轻烃塔回流泵（P-103）3801137371280003流出物（P-201）3801113213210480004冷剂循环泵（P-202）38011555536.280005流出物酸洗循环泵（P-205）380115.55.53.280006流出物碱洗循环泵（P-206）380117.57.55.880007流出物水洗循环泵（P-207）380117.57.5480008补充除盐水泵（P-208）3801118.518.51380009脱异丁烷泵（P-209）3801111011089.4800010正异丁烷泵（P-210）38011303017.5800011烷基化油产品泵（P-211）3801115159.8800012排酸泵（P-212）380115.55.53.5800013含酸废油泵（P-213）3801118.518.511800014补充碱液泵（P-214）380110.750.750.1800015碱洗塔循环泵（P-215）380117.57.54.7800016公用碱液泵（P-216）380112.22.21.96800017中和池排水泵（P-217）38011510.8800018新酸补充泵（P-219）380117.57.55.6800019废酸排出泵（P-220）380117.57.55.6800020酸雾碱洗罐循环泵（P-221）38011442.1800021反应器电机60002375X2750800022冷剂空冷器（A-201）38044X1248800023异丁烷塔顶空冷器（A-202）38088X12968000

24制冷压缩机(K-201)1000021440044002013800025压缩机辅助系统3803126仪表用电38025800027照明用电220301200合计557512.3蒸汽耗量见表1-11表1-11序号使用地点蒸汽用量(1.0Mpa)，t/h1吹扫，消防4.0合计4.012.4导热油耗量见表1-12表1-12序号设备编号使用地点导热油用量，t/h1E-102脱轻烃塔重沸器562E-209脱异丁烷塔重沸器3553E-212正丁烷塔重沸器1454E-206循环碱水加热器705E-101反应器进料加热器12合计63812.5空气用量见表1-13表1-13序号使用地点或用途压缩空气用量Nm3h备注非净化风0.7Mpa净化风0.7Mpa正常最大正常最大1仪表3002开工吹扫800开工用合计80030012.6氮气用量见1-14表1-14序号使用地点或用途压缩空气用量Nm3h备注非净化风0.7Mpa净化风0.7Mpa正常最大正常最大1开停工吹扫8000.8间断用2氮封及密封104开工用合计10480012.7催化剂及化学药剂见表1-15表1-15序号名称型号或规格年用量一次性装入量备注1硫酸99.2%92752002NaOH30%160103加氢催化剂LST-027.22.44保护剂LST-021.30.435活性炭0.27M313装置能量装置能耗计算是根据中国石油化工股份有限公司《炼油厂能量消耗计算与评价方法》（2005）而计算的。14节能措施本装置能耗较高，主要是因为增加了原料加氢精制措施。装置采用的节能措施如下：（1）、正丁烷塔底烷基化油与循环碱水。（2）异丁烷塔进料换热，回收热量，减少循环水用量。（3）流出物与C4原料换热。15环境保护15.1废水烷基化装置排出的废水中包括中和池排水，机泵冷却水和生活污水，污水排放情况及主要污染物，见表1-16表1-16装置污水排放表废水类别国家保护地方保护主要污染物（mg/L）排放去向中和池排水23.8间断硫化物：300-1000COD：500-1400污水处理厂机泵冷却水3连续油：100COD：300污水处理厂生活污水2间断污水处理厂15.2废气烷基化装置正常生产过程中，无废气排放。在非正常工况下来自酸罐区安全阀的酸性气，在去火炬之前先进入碱洗塔中和，中和后的不含酸气体密封的排放到火炬。15.3废渣烷基化装置废渣主要为烷基化部分产生的废催化剂、废保护剂和废活性炭。反应系统排除的废酸，送废酸再生器处理。装置排放的废渣见表1-17表1-17装置废渣排放表废渣名称排放量排放规律主要成分处理方法废加氢催化剂9.6t1年1次Al2O3回收废保护剂4.52t1年1次填埋废活性炭0.27m3填埋15.4噪声装置的主要噪声源为功率N30%。的机泵，空冷器电机和压缩机。16环保措施16.1废水的治理烷基化装置污水排放系统划分为含油污水系统及生活污水系统。装置内原料缓冲罐、原料脱水器、流出物碱洗罐、脱异丁烷塔回流罐、脱正丁烷塔回流罐等容器。所排放的含油污水，先经碱水脱气罐减压脱气，然后流入中和池，进行中和。中和池没有喷射混合器对于中和池内的介质利用搅拌器搅拌，以达到中和的目的，中和池内设有在线PH计以检测介质的中和效果，含酸碱污水经中和池排放，中和后的含盐污水送入污水处理厂进行处理，合格后排放。装置内机泵冷却水，排入含油污水系统，然后排入污水处理厂进行处理，合格后排放。装置产生的生活污水排入生活污水系统。16.2废气的治理烷基化装置在正常生产过程中，无废气排放。装置非正常工况下，装置内所有烃类安全阀放空均排至到火炬系统。含烃的废酸和废碱水在脱气罐脱除的烃类气体排至火炬系统。含酸系统的安全阀及放空，先排放至排酸罐，酸性气经碱洗塔中和后，排入到火炬系统。16.3废渣的处理设计针对生产过程中产生的各类废渣特性的不同，采取不同的处理措施，全部进行处理。烷基化油装置产生的废加氢催化剂，由于含贵金属钯，送回厂家统一处理。废保护剂和废活性炭由工厂统一填埋处理。烷基化装置反应系统排出的废酸，送到废酸再生系统处理后，循环使用。16.4噪声的防治设计中所有动设备选用低噪声的设备，从而使本装置噪声满足《工业企业厂界噪声标准》的要求。17环境检测本装置在废水排放口，废水排放口和噪声排放源处，设置环境保护监测，以使环境污染源的监督管理及常规检测工作正常进行，主要对废水和废气进行检测，废水中和设在线PH计。18职业安全卫生18.1生产过程中危害因素分析18.1.1火灾、爆炸的危险烷基化装置的原料、中间物和产品均具有易燃易爆性质，具有很大的火灾爆炸危险性，火灾危险级别为甲类易燃易爆物质的性质和火灾危险类见表1-18表1-18危险物料的特性及火灾危险类别物料名称爆炸危险类别爆炸极限闪点，。c火灾危险类别组别类别C4馏分1.6-10气体甲异丁烷T211A1.8-8.1气体甲氨气T111c1.0-75气体甲丙烷T111A2.1-9,5气体甲丁烷T211A1,9-8.5气体甲燃料气T13-13气体甲汽油T311A1.1-5.928甲B18.1.2毒性、腐蚀性危害烷基化装置主要原料为烃类，催化剂为硫酸，中和系统使用10%浓度的NaOH，酸再生过程有CO2和SO3产生。硫酸属于中等毒性物，NaOH为腐蚀性化学品。主要毒性物质对人体的危害如下：硫酸硫酸属于中等毒性物质，为无色油状液体；不挥发，具有强烈的吸湿性，受热产生SO3烟雾；与水混溶释放大量的热，可发生重沸。硫酸雾滴可通过呼吸道进入人体，吸入高浓度硫酸雾滴可引起呼吸道刺激症状，发生急性中毒。因吸入硫酸雾滴大小不同，沉在呼吸道不同，引起症状也不一样。硫酸还可经皮肤和粘膜迅速吸收，并对皮肤和粘膜具有强烈的腐蚀作用。使组织脱水，形成酸性蛋白，甚至产生坏死，轻者产生皮肤和粘膜灼伤，溅入眼内引起结膜炎，角膜混浊及穿孔、失明，长期接触硫酸雾滴人员鼻腔粘膜凌缩，嗅觉减退，慢性支气管炎，肺气肿，皮肤发痒或有烧灼感。硫化物硫化物在常温下为无色液体或晶体，具有强氧化性，与有机物、易燃物接触或混合可引起燃烧爆炸的危险，硫化物气体对人体毒害与硫酸雾相同。二氧化硫二氧化硫对呼吸道粘膜具有强烈的刺激作用，会引起喉水肿，肺水肿、声带痉摩而窒息，液体二氧化硫同样可引起粘膜皮肤、眼灼伤。烃类物质炷类属于低毒物质，主要有麻醉和刺激作用，通常通过呼吸和皮肤接触吸收进入人体，挥发炷对人的皮肤、眼睛及粘膜有一定的刺激作用，并对人体的中枢神经也有影响。NaOH溶液NaOH溶液具有腐蚀性和刺激性。固体吸湿性很强。接触高浓度氢氧化钠溶液，能引起比酸更深、更广泛的灼伤。长期接触水溶液可导致皮肤溃疡。尤其应注意对眼睛的损害，即使是很稀的水溶液进入眼睛也会使眼睛角膜损伤。18.1.3高温烫伤、低温冻伤烷基化装置重沸器为高温设备，其他高温热源为高温的蒸汽管线。如果防护设置不当，操作人员接触到的热壁的设备、管线及未保温阀门将会被烫伤。为保持烷基化反应温度，需使用反应物料轻烃作为冷冻剂，如皮肤接触未保温低温设备将会引起冻伤。18.1.4噪声烷基化装置产生的噪声的设备有机泵，压缩机等，其噪声级1W90dBA.18.2主要防护措施18.2.1防火防爆1） 平面布置安全措施装置的平面布置按照工艺流程及相关防火规范的要求进行合理布置，使装置既能满足生产、安全、卫生要求，也方便操作和维修。2） 工艺设计安全措施（1） 设计均选用成熟可靠的工艺流程，并考虑必要的浓度及操作弹性。适度操作运行中上下波动的需要。（2） 对于易燃易爆物质，在封闭的条件下进行操作，设备及管线之间的连接均采用相应的密封措施，防止介质泄露；对于高腐蚀性的硫酸，设计采用封闭系统，使硫酸在操作条件下置于密封的设备和管道中运行，不与人接触。（3） 为了防止停水、停电、误操作及火灾事故引发设备超压，所有压力容器和压力系统均按规范设置安全阀。（4）生产中操作变化可能导致不安全参数：如液面、压力等，均设置了高、低压限位报警器。3） 电气设计安全措施（1） 爆炸危险区的划分和电力设备的选型和安装。遵循国标GB50058-92《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》。（2） 金属设备的外壳、构架、用电设备正常不带电的金属外壳、电缆包装层均可靠接地。（3） 装置内设置可靠的防雷、防静电接地系统。4） 自控设计安全措施（1） 根据工艺要求设置可靠的温度、压力、流量、液位等监视或控制回路。（2） 在装置区域内设置可燃气体、有毒气体报警器。5） 设备设计安全措施（1） 根据有关规定，装置中的设备设计充分考虑了当地的风压、地震强度及场地等因素，并采取适当的防范措施，为防止硫酸泄露伤害操作人员，凡含有硫酸物料的设备附近均设有警示标志。（2） 根据介质、操作温度、压力和腐蚀情况，对装置中重要部位的设备选用合适的材料，以加强防腐蚀能力，延长设备使用寿命。（3） 有关设备裙座设计防火层（4） 设备根据需要和规范设计设备平台、梯子、扶手和防护栏等，以保证操作人员的安全。建、构筑物防火设计主要建、构筑物设置两个或两个以上的安全疏散口。装置内多有钢结构，均按规范做防火、防腐处理，装置内需要做耐火保护的乘重钢框架、支架、裙座、管架均覆盖耐火层，执行《石油化工企业设计防火规范》，耐火层的耐火极限不低于1.5小时。安全色和安全标志结合工艺设备的布置情况，在装置内易引起误操作的部位、危险部位设置完