CHEMICAL ENGINEERING DESIGN
化工设计2017,27(1)
60万吨/年
异辛烷生产装置鲁姆斯工艺简介
陈尊仲宁波海越新材料有限公司宁波315803
摘要浙江宇波某公司60万吨/年
异辛烷装置,是目前世界上单套最大规模工业
异辛烷生产装置,采用
ursinus公司硫酸法烷基化技术CD) Alky工艺,也是 CDALKY工艺首套实现工业化装置。2014年7月装置成功产出
合格工业异辛烷产品
关键词硫酸法烷基化最大规模 Cdalky
工业异辛烷是以三甲基戊烷为主的一种饱和
同时,异丁烷也公与丙烯、戊烯等烯烃发生
烃,因具有较高的辛烷值,不含有芳烃、烯烃、类似的化学反应。除上述提及的主反应外,同时伴
硫等优点,是清洁汽油最佳添加组分,对进一步有酯化、歧化、裂解、聚合等副反应。
提高汽油品质、减少汽车尾气排放、有效改普大1.1 CDALK工艺流程
气环境具有重要意义。
CDALKY工艺流程见图1。流程主要包括反应
目前工业异辛烷生产方法主要有硫酸法、氢
压缩制冷、分馏、废酸排放等。
辄酸法和体酸法等。固体酸催化剂研究虽然目
前已经取得了较大的进展,但尚未实现工业化应
用;氢氟酸因存在严重的环境污染和健康威胁,
目前氢氟酸法生产装置日益受限制;硫酸法是目
前国内外普遍采用的工艺,主要以杜邦( Dupont)
新酸补入
制泠压缩机「冷剂緯
公司 STRATCO工.艺、鲁姆斯(1umus)公司
废酸排出
异丁烷係环
CDALKY工艺、埃克森美孚( Exxon Mobil)公司SA
C3/C4碱洗水洗」异丁院送出
工艺为代表,目前杜邦公司 STRATCO工艺应用最
为广泛。与其他硫酸法工艺相比,[ uuimrnus公司
正丁烷送出
CDALKY工艺研发及工业化时间较晚,但有着显著
的优点,比如:反应温度低(小于-3℃),有效
新酸补入
反应器
抑制副反应发生,昇辛烷产品选择性高,辛烷值能性
高;采用立式反应器,酸、烃在专有结构填料上
业异辛烷产品
接触反应,无需转动搅拌器,降低操作故障率,
图1 CDALKY工艺流程
城少酸耗、能耗;采用高效
聚结器,取消了反应1.1.1反应部分
产物的酸洗、碱洗工序,减少了装置投资和设备
反应部分有两个系统,IC反应系统和HC反
维护费用等。
应系统,两个系统既可串联也可并联,流程灵活、
1装置工艺介绍
操作简便;若装置设计负荷较小,则不需设置两
个反应系统,单台反应器即满足要求。IC、HC反
异辛烷生产的主反应为烷基化反应,即:异应器结构一致,为立式反应器,顶部装有双重分
丁烷与轻烯烃(如丁烯)在硫酸催化作用下反应形板分布器,中部装填专有填料 ALKYPAK",分
生成高辛烷值的三甲基戊烷(为224、233和234布器的作用是使酸相和烃相均匀分布后进入填料;
种异构体),其化学反应式
在无搅拌设备的情况下,填料増强了反应物料的
C4+(+CSHI8
传质效果,酸烃混相在其上流动,促使酸烃充分
陈尊仲:工程师。2004年毕业于天津大学应用化学专业。现从事生运行管理工作。联系电话:1875810567,
上-mai:而e数omai.com
2017,27(1)
陈尊仲60万吨/年异辛烷生产装置鲁姆斯工艺简介
接触,是烷基化反应发生的载体,且具有极好的流程设置与传统工艺类似。
均匀分布性能,高流量时可达5%以上的均匀分1.1.3产品分留
布,低流暈时可达85%以上的均匀分布。
产品分馏部分流程与传统工艺类似。反应产
C4原料进装置后分两路,并联进LC、HC两物经换热升温后进脱异丁烷塔,塔顶轻组分冷凝
个反应系统。其中一路与LC循环烃物料混合,进后,部分异丁烷经泵增加返回塔顶以稳定塔顶温
入⊥C反应器顶部,经分布器与循环酸混合后进入度,其余部分返回至LC反应器作为循环烃继续参
反应器填料;另一路与HC循环烃物料混合,进入与反应。C4进料中异丁烷和烯烃比例失调时,系
HC反应器顶部,经分布器与循环酸混合后进入反统中异丁烷组分可能不足或者多余,经此处补入
应器填料。两个反应器气化后的轻烃气体经分液或外排部分异丁烷辅料,以稳定整个系统的异丁
罐进入制冷压缩机。
烷存量。脱异丁烷塔底物料进脱正丁烷塔,塔顶
反应器通过部分循环烃汽化(以异丁烷为主)轻组分冷凝后,部分正丁烷经泵增斥返回塔顶以
冷却烷基化反应所产生的热量,从而实现反应器稳定塔顶温度,多余正丁烷冷却后送出界区;塔
直接冷却。正常工况下反应器中部气相空间的操底物料经泵增压后再经换热、冷却,作为工.业异
作力控制在0.02MPa(G)、温度控制在-4~辛烷广产品送出界区。
-1℃,这样的低温是传统烷基化技术难以实现的。1.1.4废酸排放
IC反应器内的反应产物离开填料,逐级进IC
LC反应器和HC反应器产生的废酸经电加热
级聚结器、二级聚结器;一级聚结器烃料经泵器加热,再经沉降、脱气步骤,去除并回收其中
增压作为循环烃返回反应器(另外两股循环烃来轻烃料,然后送至废酸储罐。废酸经沉降、脱气
自制冷压缔机和脱异丁烷塔);二级聚结器烃料经等排放的含酸性气相送至破洗塔,经碱洗除去SO2
泵增压后送至HC反应器作为HC反应器的烷烃进后合格排放至火炬系统
料。1C反应器内底部酸烃沉降分离后,循坏酸经
废酸再生装置将废酸处理生成新鲜硫酸,再
泵增压返回反应器顶部继续参与反应。
返回异辛烷装置作补充酸,循环使用,实现了环
HC反应系统操作流程与1C系统相似,HC反保生产、绿包经济。
应产物离开填料,逐级进HC一级聚结器、二级聚1.2 CDALKY工艺特点
结器;一级聚结器烃料经泵增压,与1C反应产物
CDALKY工艺异辛烷装置优势明显,具有反应
混合后作为循环烃返回反应;二级聚结器烃料温度低、酸耗下降、异辛烷产品质量好,流程简
经泉增压后送至最终聚结器,作为反应总产物进化、操作简便,装置占地少、设备投资降低等
入分馏系统。HC反应器内底部酸烃沉降分离后,特点。
循环酸经泵增压返回反应器顶部继续参与反应
传统硫酸法
烷基化工艺反应系统采用换热盘
为控制循环酸浓度,IC、HC循环酸系统均设管冷却,反应温度一般不低于4℃;而 CD Alky工
置有新酸补人利和废酸外排。
艺采用异丁烷直接汽化冷却法,反应温度可达
1.1.2制冷压缩
4℃C,甚至更低。反应温度低,意味着副反应减
HC反应器和IC反应器汽化后的轻烃气体主少,酸耗降低,酸耗比传统工艺滅少约30%;而
要是异丁烷以及正丁烷和内烷,经制冷乐缩机增主反应则增加,异辛烷产品辛烷值高,正常值大
乐、冷凝进入冷剂收集罐,再经泵増乐、换热冷于97,最高可达98.5,传统工艺一般不大于97。
却后返回至LC反应器作为循环烃一部分,继续参
传统工艺反应器使用搅拌器,反应产物中含
与反应,以提高反应烷烯比
有大量小酸滴,不易分离,需采用对反应产物进
因C4进料中可能含少量C3,长期运行后C3行酸洗、碱洗和水洗的方法除去其中夹帯的硫酸
会在反应和乐缩机系统富集,使乐缩机出日冷剂液,再送去分留系统:而 CDALKY工艺使用专有反
收集槽乐力持续上升;另外,烷基化反应过程发应填料,反应过程不会生成
免费区 