ИТС 30-2021 Переработка нефти

2.17 Алкилирование

Алкилат (алкилбензин) - продукт алкилирования изобутана низшими олефинами является наиболее ценным высокооктановым компонентом, не содержащим олефиновых и ароматических углеводородов, бензола и серы.

На НПЗ РФ при получении алкилбензина используют две основные технологии, предусматривающие применение в качестве катализаторов серной кислоты или фтористого водорода.

Сернокислотное алкилирование

Серная кислота концентраций 96 или 98% является надежным катализатором реакции алкилирования изопарафиновых углеводородов олефинами (кроме этилена). Алкилирование пропиленом требует применения более концентрированной кислоты, чем алкилирование более высокомолекулярными олефинами. В ходе алкилирования концентрация кислоты снижается вследствие образования эфиров и смолистых веществ и разбавления кислоты водой, как вводимой вместе с углеводородным сырьем, так и образующейся в результате побочных реакций. Хотя падение концентрации кислоты до 90% не изменяет заметно состава продуктов алкилирования изобутана пропиленом или бутиленами, концентрация кислоты поддерживается на постоянном уровне путем частичной замены отработанного катализатора свежей 96-100%-ной кислотой. При применении слишком разбавленной кислоты основной реакцией становится полимеризация олефинов, а не алкилирование. В зависимости от олефина и активности катализатора температура алкилирования колеблется от 0 до 30°С. Алкилирование пропиленом проводят при температуре около 30°С и концентрации кислоты 98-100%. Алкилирование бутиленами проводится при 0-20°С и концентрации кислоты 90-94%. Проведение процесса при слишком высокой температуре или с использованием кислоты очень высокой концентрации дает низкие выходы продукта. Хотя продолжительность жизни катализатора растет с понижением температуры, в промышленных процессах температуру не опускают ниже 0°С, так как при этом эмульгированная смесь катализатора и углеводорода становится слишком вязкой, что повышает энергозатраты на перемешивание.

Технология Exxon Mobil

Процесс сернокислотного алкилирования компании Exxon Mobil осуществляют при давлении 0,3-1,2 МПа и температуре 4-8°С в реакторе смешения с использованием мешалок для перемешивания реакционной смеси. Соотношение изобутан : олефин составляет (4-10) : 1, кислота : углеводород (1-1,4):1, объемная скорость подачи олефинов 0,1-0,6 ч, время реакции 20-30 мин.

В качестве катализатора используются серная кислота с установки производства и регенерации серной кислоты с концентрацией от 96 до 98%. Низкая температура в реакторе поддерживается за счет испарения изобутана.

Технологическая схема процесса представлена на рисунке 2.71.

1 - реактор;

 2 - депропанизатор; 3 - отстойник; 4 - деизобутанизатор; 5 - дебутанизатор;

I - ББФ; II - рецикл кислоты; III - пропан; IV - рецикл изобутана; V - щелочь; VI - вода на промывку; VII - н-бутан; VIII - алкилат

Рисунок 2.71 - Схема сернокислотного алкилирования Exxon Mobil

Бутан-бутиленовая фракция поступает с установки каталитического крекинга, прокачивается через теплообменники и испаритель, где охлаждается до температуры 4°С и далее поступает в коалесцирующее устройство. В коалесцере производится очистка сырья от содержащейся в нем воды. После очистки сырье поступает в 12 реакционных зон реактора получения алкилата (1). Полученная смесь продуктов реакции и кислоты перетекает в емкость-отстойник (3), где происходит их расслоение за счет разности плотностей. Кислота откачивается из емкости, смешивается со свежей кислотой, поступающей с установки производства кислоты, и снова подается в реактор.