Жидкокислотное алкилирование

Реакционный блок

В реакционном блоке происходит реакция алкилирования изобутана олефинами в присутствии сернокислотного катализатора. На входе в реакционный блок поток олефинового сырья смешивается с циркулирующим изобутаном. Затем смешанный поток охлаждается в теплообменнике до 15-16ОС путем теплообмена с потоком эффлюента-хладагента. Смесевой поток поступает в коагулятор, представляющий собой ёмкость с коалесцирущей насадкой и отстойником, где происходит расслаивание системы на две жидкие фазы: углеводороды и воду, за счёт уменьшения растворимости воды с понижением температуры. Из отстойника коагулятора вода отводится в блок продувки, сводя к минимуму разбавление сернокислотного катализатора. Сырьевой поток смешивается с потоком возвратного изобутана-охладителя и далее поступает в контакторный реактор. Применение отдельных контакторных реакторов позволяет разделять олефиновое сырьё и тем самым оптимизировать свойства алкилата и расход кислоты.

Fig25

Контакторный реактор представляет собой герметичный горизонтальный сосуд, в котором находятся внутренняя циркуляционная труба, трубный пучок для хладагента и смесительное лопастное колесо. Углеводородное сырьё и серная кислота поступают со стороны лопастного колеса в циркуляционную трубу. При прохождении сквозь колесо смесителя образуется эмульсия, непрерывно циркулирующая в контакторном реакторе с очень высокой скоростью. Оптимальное смешение и повышенные скорости циркуляции позволяют достичь минимальной разности температур между любыми двумя точками зоны реакции, не превышающей 0,6ОС. Это уменьшает возможность образования локальных горячих зон, ведущих к ухудшению качества алкилата и повышающих вероятность коррозии. Интенсивное смешение в контакторном реакторе также обеспечивает равномерное распределение углеводородов в кислоте, что предотвращает образование локальных областей неоптимальных соотношений изобутана и олефинов, кислоты и олефинов, способствующих протеканию реакций полимеризации последних.

Fig42

Типовая схема реакционного блока включает в себя:

  • контакторный реактор, с напорной стороны смесительного колеса которого отбирается часть эмульсии, состоящей примерно из 50 %об. кислоты и 50 %об. углеводородов, и направляется в кислотоотстойник;
  • кислотоотстойник, в котором эмульсия разделяется на две фазы: верхний слой — углеводородная фракция (эффлюент) и нижний — кислота;
  • всасывающую ловушку и испарительный барабан, где происходит разделение парожидкостной фазы из реактора-контактор.

Потоки в реакционном блоке организованы следующим образом:

  1. смесь олефинового сырья и изобутана, после предварительного охлаждения в сырьевом холодильнике потоком эффлюента из всасывающей ловушки/испарительного барабана, подается в тройник смешения с холодным эффлюентом и далее смечевой поток подается в реактор-контактор;
  2. серная кислота, являющаяся катализатором процесса, из кислоотстойника, после отделения отработанной части, подается в реактор-контактор, где происходит смешение потоков в зоне лопастного колеса;
  3. с напорной стороны смесительного колеса реактора отбирается часть эмульсии, состоящая примерно из 50%об. кислоты и 50%об. углеводородов, смешивается с подпиточным количестовом свежей серной кислоты и направляется в кислотоотстойник;
  4. в кислотоотстойнике происходит разедление на следующие потоки:
    1. отработанная серной кислота направляется на блок продувки, для нейтрализации;
    2. циркуляционный поток среной кислоты подается в контакторный реактор;
    3. углеводородная фракция в смеси с сернокислотным катализатором, отбираемый с верха аппарата, подается в трубное пространство реактора-контактора в качестве хладагента. Регулирующий клапан на линии стока эффлюента поддерживает в кислотоостойнике избыточное давление около 0,42МПа, чего достаточно для предотвращения испарения в реакционной системе;
    4. давление эффлюента, нисходящего с верха кислотоотстойника, при, прохождении через регулирующий клапан снижается примерно до 0,035 МПа. Часть этого потока испаряется, что снижает его температуру примерно до 1,5-2,0ОС. По мере того как поток эффлюента снимает теплоту реакции, в трубном пучке контакторного реактора происходит частичное его испарение. Парожидкостная смесь достигает узла всасывающей ловушки и испарительного барабана;
    5. во всасывающей ловушке происходит разделение паровой и жидкой фаз. Узел всасывающей ловушки и испарительного барабана представляет собой двухсек-ционную емкость с общим паровым пространством. Жидкость насосом откачивается со стороны всасывающей ловушки и через сырьевые теплообменники направляется в секцию обработки. К испарительному барабану подается хладагент из секции охлаждения. Комбинированный поток пара поступает в секцию охлаждения.;

    Узел всасывающей ловушки и испарительного барабана представляет собой двухсек-ционную емкость с общим паровым пространством. Жидкость насосом откачивается со стороны всасывающей ловушки и через сырьевые теплообменники направляется в секцию обработки. К испарительному барабану подается хладагент из секции охлаждения. Комбинированный поток пара поступает в секцию охлаждения.

    На установках, оснащенных несколькими контакторными реакторами, последние обычно работают параллельно по углеводородному потоку и последовательнопараллельно — по кислоте, образуя максимум до четырех ступеней. Концентрация отработанной кислоты регулируется скоростью подачи свежей кислоты и скоростью потока промежуточной кислоты между реакторами. Концентрацию определяют титрованием в лабораторных условиях. При алкилировании с раздельной подачей индивидуальных олефинов оптимальная конфигурация кислотоотстойников зависит от типа перерабатываемых олефинов и относительной скорости их подачи.

    Рекомендуется перерабатывать пропилен при высокой концентрации кислоты, бутилены — при средней, амилены — при низкой. Оптимальная конфигурация для конкретной установки может предусматривать параллельную эксплуатацию нескольких зон реакции и затем последовательное каскадирование ее дополнительных зон. Для оптимальной переработки конкретного сырья STRATCO предусматривает сразу несколько вариантов конфигурации кислотных ступеней.


    ТЕРМОКАТАЛИТИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ