Алкилировать изобутан олефинами затруднительно, потому что процесс характеризуется, помимо прочего, множеством побочных реакций:
1. Продукты первичной реакции - это изомерные парафины, которые содержат атомы углерода, принадлежащие как изобутану, так и соответствующему олефину.
2. Происходят и такие вторичные реакции, как:
- перенос водорода;
- полимеризация;
- изомеризация:
- деструктивное алкилирование,
что приводит к получению вторичных продуктов, которые могут быть как легче, так и тяжелее исходных.
Факторы, ускоряющие механизмы первичной и вторичных реакций, различны, как и их восприимчивость к изменениям рабочих параметров или вариантам технологического оформления. Не все вторичные реакции нежелательные: например, они позволяют получить изооктан с применением пропилена или амиленов. При идеальном проектировании и эксплуатации системы первичные реакции будут доминировать, но не в такой степени, чтобы в полной мере исключать вторичные реакции. В процессе фтористоводородного алкилирования оптимальная комбинация экономичности процесса, процента выхода и качества алкилата может быть получена за счёт реакционной системы, которая работает:
- на сырье, свободном от примесей;
- при температуре охлаждающей воды;
- при избытке изопарафина;
- в тесном кислотно-углеводородном контакте.
Чтобы минимизировать потребление кислоты и достичь хорошего качества алкилата, сырью надлежит быть сухим и содержать не много серы. Обычно в конструкцию установки включается блок осушки сырья. В тех случаях, когда олефиновое сырьё получено, как продукт каталитического крекинга, либо когда перерабатывается сырьевая смесь, содержащая значительное количество серы, экономически обоснованным дополнением может стать обработка сырья на установке Меrох компании UOP, которая позволяет удалить меркаптановую серу.
Принципиальные схемы установок фтористоводородного алкилирования
Описание схемы установок фтористоводородного алкилирования
В реакторную секцию установки поступает подготовленное и осушенное олефиновое сырьё в смеси с рециркулирующим и подпиточным (при необходимости) изобутаном. Смесевое сырьё подается в реактор посредством нескольким форсунок, установленных так, чтобы сохранять равномерный температурный профиль во всём объеме реактора. Выделяемое в результате реакции тепло отводится посредством теплообмена с большим расходом охладителя, который проходит через трубы с небольшим перепадом температур. Если в качестве хладагента используется вода, то ее можно применять и в любом ином месте установки. Жидкая среда из реактора подается в отстойник, а осажденная кислота подлежит возврату в реактор.
Углеводородная фаза, которая содержит растворенную плавиковую кислоту, покинув отстойник, подвергается нагреву и подается в деизобутанизатор, куда при наличии потребности направляется и концентрированный бутан. Из кубовой части колонны откачивается товарный алкилат. Нормальный бутан, который может поступить на установку, откачивается как побочный продукт. Непрореагировавший бутан изостроения также откачивается в качестве побочного продукта и подлежит возврату в реактор.
Верхний продукт деизобутанизатора содержит в своём составе в основном изобутан, пропан и плавиковую кислоту. Побочный поток верхнего продукта направляется для отгонки кислоты в испарительную колонну фтористого водорода. Верхний продукт этой колонны с целью сепарирования кислоты и изобутана направляется обратно в систему верхнего погона деизобутанизатора. Частично нижний продукт испарителя HF востребован в качестве промывочного материала. Чистый нижний продукт откачивается, дефторируется и в целях недопущения накопления пропана в контуре HF-алкилирования направляется в секцию концентрирования газа (разделитель С3 - С4).
Для установки HF-алкилирования, на которой перерабатываются олефины С3 - С4, необходим встроенный депропанизатор, который может также быть востребован при переработке олефинов С4, если количество подаваемого в установку пропана чрезмерно велико для экономически оптимального удаления, как описывалось выше. Верхний продукт деизобутанизатора направляется во внутренний депропанизатор. Чтобы отделить плавиковую кислоту от пропана, верхний погон внутреннего депропанизатора подается в испаритель. Часть нижнего погона внутреннего депропанизатора находит применение в качестве материала для промывки, а остаток подлежит возврату в реактор алкилирования. Паровая фаза верхнего продукта стриппера фтористого водорода поступает обратно в систему верхнего продукта внутреннего депропанизатора. С низа испарителя отбирается фракция с высокой концентрацией пропана, которая пройдя стадию дефторирования направляется в емкость.
Чтобы поддерживать чистоту кислоты на надлежащем уровне малая часть циркулирующего фтористого водорода проходит внутреннюю регенерацию. Такой подход существенно уменьшает общий расход химреагентов. Имеется также колонна регенерации кислоты, чтобы производить пуск после проведения капитального ремонта установки или в случае её поломки или загрязнения сырья.
Если получаемый на установке пропан или н-бутан планируется использовать в виде сжиженного углеводородного газа в качестве топлива, то рекомендуется проводить их дефторирования, чтобы избежать коррозию горелок, вследствие разложения связанных фторидов при сжигании. Дефторирование требуется также в случае, если бутан необходимо подавать на установку изомеризации. После дефторирования товарный пропан и бутан проходят обработку гидроксидом калия (КОН), для удаления свободной плавиковой кислоты, прорыв которой не исключен в случае некорректной работы установки.
Оборудование установки алкилирования практически полностью изготавливается из углеродистой стали, хотя большая часть подвижных и незначительное число других элементов изготавливается из монеля. В состав установки входит дополнительное оборудования для нейтрализации и очистки, что даёт гарантии отсутствия кислоты во всех выпускаемых установкой продуктах как в штатном режиме, так и во внештатных ситуациях.
Если статья была вам интересной и полезной, ставьте лайк, а если хотите ежедневно получать новые статьи и узнавать больше о нефтепереработке, то подписывайтесь на канал.
