超重力硫酸法催化C4烷基化新工艺的研究

发布时间：2020-10-17 05:38

　　 作为精炼厂中处理C4组分的重要工艺之一,异丁烷烷基化工艺生产的烷基化油属于环境友好的清洁型燃料。硫酸法烷基化工艺是目前以及未来一段时间内生产烷基化油的主导工艺之一。传统硫酸法工艺存在酸烃混合效果较差的缺点,对其改进的方法之一就是改善酸烃的混合状态。超重力技术是一种可以用于强化液液传质和微观混合的新兴技术,将其用于烷基化反应具有重要的研究意义。本文采用异丁烷和2-丁烯为反应原料,首先在搅拌釜反应器中研究了硫酸法催化C4烷基化反应,采用单因素法,分别考察了时间、温度、转速、酸烃比、压力和烷烯比等因素对实验结果的影响。在实验考察范围内,搅拌反应釜中较适宜工艺条件如下:进料搅拌,t=5min,T=8℃,NSTR=1400rpm,A/HC=1.2:1(v:v),P=0.4MPa,1/0=30:1(mol:mol)。在搅拌釜实验的基础上,以烷烯比为30:1(mol:mol)的异丁烷和2-丁烯为原料,在超重力反应器内进行浓硫酸催化C4烷基化的实验研究,采用单因素法,分别考察了时间、温度、酸烃比、转速以及压力等因素的影响。在实验考察范围内,超重力反应器内较适宜的工艺条件如下:T=8℃,P=0.5MPa,NRpB=900rpm,A/HC=1:1(v:v),产物中 C8与TMPs含量分别为88.67%和82.42%,TMPs/DMHs值为13.20,产品RON值为97.8。同时,依据实验数据拟合出了 C8、TMPs、DMHs、C9+组分含量以及产品RON值的实验关联式,各组分含量和RON值的关联式计算值和实验值的误差均保持在±15%以内,可以较好的预测实验结果。通过搅拌釜反应器和超重力反应器的实验结果对比可知,在相同的实验条件下,超重力反应器能够显著改善酸烃混合效果以及强化酸烃相间传质过程,对烷基化反应产生有利影响。
【学位单位】：北京化工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2017
【中图分类】：TE624
【部分图文】：

持低温需要更多的能耗。该工艺所选用的反应器是一种桶式静态接触反应器，该反??应器主要是利用一种专利填料来实现低温下酸烃的良好接触。并且，该工艺不需要??酸洗和水洗，使得酸耗和设备腐蚀问题得以有效控制，该工艺的流程图如图１－１所??／Ｊｎ?〇??异丁烷循环??反应器／沉降器?＾??Ｃ＾Ｄ?—??烯烃?＾?丨ｊ番液器Ｌｈ＊＂丙炫??〇－｜?『?＾?＾??ＨＪ?，??异丁烷，Ｉ?精馏塔??〇￣ＬＪ￣￣?Ｑ——１?〇烷基化油??图１－１?ＣＤＡｌｋｙ烷基化工艺流程图??Ｆｉｇ．１－１?ＣＤＡｌｋｙ?ｓｕｌｆｕｒｉｃ?ａｃｉｄ?ａｌｋｙｌａｔｉｏｎ?ｐｒｏｃｅｓｓ??（２）?ＤｕＰｏｎｔ?ＳＴＲＡＴＣＯ??ＤｕＰｏｎｔ公司于２０１３年成功收购ＳＴＲＡＴＣＯ，成为一家能够为烷基化装置提供改??造的公司。??①分别进料工艺??对于不同的反应原料，其对反应所需的催化剂酸度的要求不同，对于硫酸法烷??基化过程，烯烃对酸强度的需求从高到低分别为丙烯＞丁烯＞戊烯［３９］。此工艺是将??不同的烯烃原料输入到不同的反应器中，这样有利于提高产品质量并降低酸耗［２１］。??５??

采用一种特有的卧式接触反应器１４（）］，并带有高机械强度搅拌装置和移热结构，其优??点是酸烃比例可以调节，搅拌器处于头部的偏心位置，这样不仅避免了反应器内的??混合死区，并且使混合效果得以提升。该工艺的流程示意图如图１－２所示。??丨、樹紛离器?）??Ａ??ｃ備?去冷凌器??＾７１；卧器Ｉ?、?ｔ她离器￣＾??一?＾＿＿??循环無冷剂?Ｉ—?????｜?４??图１－２流出物制冷工艺流程图??Ｆｉｇ．１－２?Ｔｈｅ?ｅｆｆｌｕｅｎｔ?ｒｅｆｒｉｇｅｒａｔｅｄ?ｓｕｌｆｕｒｉｃ?ａｃｉｄ?ａｌｋｙｌａｔｉｏｎ?ｐｒｏｃｅｓｓ??③ＡＬＫＹＳＡＦＥ技术??ＡＬＫＹＳＡＦＥ工艺是由ＤｕＰｏｎｔ?ＳＴＲＡＴＣＯ开发的新技术，用于将氢氟酸装置改??造为硫酸装置Ｍ］。该工艺保留原有工艺反应和蒸馏模块，新增了一套烷烃循环制冷??系统，确保硫酸烷基化反应在较适宜的温度下进行（７－１０?°Ｃ）。该工艺以酸相作为??连续相，有效地抑制了副反应的发生，提高了产品的辛烷值。在酸烃沉降装置和冷??却装置之间，安装了乳化泵和静态混合设备，保证酸烃能够形成乳化液。该工艺排??除了氢氟酸工艺存在的安全隐患，且投资费用较为合理。??（３）?ＥｘｘｏｎＭｏｂｉｌ??ＥｘｘｏｎＭｏｂｉｌ公司开发出的搅拌自冷工艺，其流程示意图如图１－３所示。在反应??器内

１－ｒｏｔａｔｉｎｇ?ｓｈａｆｔ；?２－ｆｌｕｉｄ?ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｏｒ；?３－ｓｈｅｌｌ?ｏｆ?ＲＰＢ；?４－ｌｉｑｕｉｄ?Ａ?ｉｎｌｅｔ；??５－ｌｉｑｕｉｄ?Ｂ?ｉｎｌｅｔ；?６－ｗｉｒｅ?ｐａｃｋｉｎｇ；?７－ｍｉｘｅｄ?ｌｉｑｕｉｄ?ｏｕｔｌｅｔ??图１－４是典型的双液相接触的超重力机的结构示意图［６８］。两股液相物流分别从??不同的进料口进入旋转床，然后经过预混器的混合作用，再从液体分布器喷出，经??填料的分散和切割作用，形成微小的液体微元，进行两相间的质量传递和微观混合，??最后混合液被甩到ＲＰＢ外壳上，汇聚成股从液体出口流出。在化学工业中，流体流??动、传质、传热过程对反应的结果有着极大的影响，超重力技术的出现，给传统的??化工工艺过程带来了突破性的改进。因此，该技术在化工领域被认为是一项具有良??好发展前景的新技术。??相比于传统的化工技术，超重力技术具有以下显著特点［６９＿７１］：??（１）超重力旋转填充床的传质强度很高，相同的操作条件下，小设备体积的旋??转床就可以替代高达几十米的传统塔设备
【参考文献】

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本文编号：2844361