硫酸法烷基化装置模型

硫酸法烷基化装置工艺模型

烷基化装置工艺流程组成：原料加氢精制部分、烷基化反应部分、制冷压缩部分、流出物精制部分、产品分馏部分等工段模型；

1、原料加氢精制工序模型

自 MTBE 装置来的未反应碳四馏分经凝聚脱水器脱除游离水后进入碳四原料缓冲罐，碳四馏分由加氢反应器进料泵抽出经碳四-反应器进料换热器换热后，再经反应器进料加热器加热到反应温度后与来自系统的氢气在静态混合器中混合，混合后的碳四馏分从加氢反应器底部进入反应器床层。加氢反应是放热反应。随混合碳四带入的硫化物是使催化剂失活的有害杂质。催化剂失活后可用热氢气吹扫使其活化。反应后的碳四馏分从加氢反应器顶部出来与加氢裂化液化气混合。自液化气双脱装置过来的加氢裂化液化气进入加氢液化气缓冲罐，液化气由脱轻烃塔进料泵抽出与反应器顶部出来的碳四馏分混合后进入脱轻烃塔。

脱轻烃塔的任务是脱去碳四馏分中的碳三以下的轻组分，同时将二甲醚脱除。塔顶排出的轻组分经脱轻烃塔顶冷凝器冷凝冷却后，进入脱轻烃塔回流罐。不凝气经罐顶压控阀后进入全厂燃料气管 。冷凝液由脱轻烃塔回流泵抽出，一部分做顶回流，另一部分作为液化气送出装置。塔底抽出的碳四馏分经与原料换热后再经碳四馏分冷却器进入烷基化部分。 塔底重沸器采用蒸汽加热，反应器进料加热器使用蒸汽加热，凝结水都送至凝结水回收罐回收。

2、反应工序模型

碳四馏分中的烯烃与异丁烷的烷基化反应，主要在硫酸催化剂的存在下，二者通过某些中间反应生成汽油馏份过程。

从原料加氢精制部分过来的碳四馏分与脱异丁烷塔过来的循环异丁烷混合后，与反应器净流出物在原料-流出物换热器中换冷进入原料脱水器。换冷后的碳四馏分中的游离水在此被分离出去。脱除游离水的混合碳四馏分与来自闪蒸罐的循环冷剂直接混合并使温度降低后分两路分别进入烷基化反应器。

烷基化反应器是装有内循环夹套、取热管束和搅拌叶轮的压力容器。在反应器操作条件下，进料中的烯烃和异丁烷在硫酸催化剂存在下，生成烷基化油。反应完全的酸—烃乳化液经一上升管直接进入酸沉降器，并在此进行酸和烃类的沉降分离，分出的酸液循下降管返回反应器重新使用。反应—沉降系统中酸的循环是借助在上升管和下降管中物料的比重差自然循环的，废酸自酸沉降器排放至废酸脱烃罐。

从酸沉降器分出的烃相经压力控制阀降压后，流经反应器内的取热管束部分汽化，吸收热量脱除反应热。汽－液混合物进入闪蒸罐。闪蒸罐是一台带有中间隔板并有共同分离空间的卧式容器。隔板一侧供反应流出物进行气液分离，另一侧供循环冷剂进行汽－液分离。净反应流出物用流出物泵抽出与原料碳四换冷，加热去流出物精制和产品分馏部分继续处理。循环冷剂则以循环冷剂泵抽出送至反应器进料管线与原料碳四直接混合。从闪蒸罐气相空间出来的烃类气体至致冷压缩机。

闪蒸罐有一个分酸罐置于容器下方，可借助分酸罐上的液面计观察酸烃界面。正常情况下，分酸罐的酸位很低。当反应器内的取热管束发生泄漏时，酸罐内将会发现大量硫酸。

3、制冷压缩工序模型

反应器的进料温度要求为 3～6.0℃，这一温度是由在反应器进料中混入低温循环冷剂来实现的。为此，需有一套相应的致冷系统来满足这一要求。此外，为达到烷基化装置内的丙烷和异丁烷进出量平衡，特别是防止丙烷在装置内设备中的积聚，还需要从致冷部分引出一股抽出丙烷物流送出装置。

闪蒸罐气相空间的平衡蒸汽，由挡板两侧汇集至出口管，再进入压缩机。

制冷压缩机为中间加气式两级离心压缩机，由汽轮机驱动。

来的烃类气体进入压缩机一级入口，补充进入二级入口的气体来自节能罐顶部。上述气体经压缩机压缩后经冷剂空冷器冷凝，冷凝的烃类液体进入冷剂罐。该液体的绝大部分冷却后进入节能罐，并在节能罐的压力下闪蒸，富含丙烷的气体返回压缩机二级入口，节能罐流出的液体去闪蒸罐，经降压闪蒸使冷剂温度降低，用循环冷剂泵抽出送至反应器入口循环。

冷剂罐一小部分烃类液体作为抽出丙烷经抽出丙烷泵升压送至抽出丙烷碱洗罐进行碱洗，以中和可能残留的微量酸，从抽出丙烷碱洗罐流出的丙烷经丙烷脱水器(104-D-206)脱水后送出装置。

4、流出物精制和产品分馏工序模型

从反应部分来的反应流出物中含有少量的夹带酸和烯烃与硫酸反应所生成的中性硫酸酯。这些酯类如不加以脱除，将在下游异丁烷塔的高温条件下分解放出 SO2，遇到水份，则会造成塔顶系统的严重腐蚀。此外，酸酯还可能导致脱异丁烷塔重沸器的结垢。因此，必须予以脱除，本装置采用酸洗及碱洗的方法进行脱除，即用 99.2%的硫酸洗后再用 12%的 NaOH 脱除微量酸。

与混合碳四换热后的反应流出物进入酸洗系统，与循环酸和补充新鲜酸在流出物酸洗混合器内进行混合后，进入流出物酸洗罐。99.2％的浓硫酸以新酸泵连续送入酸洗系统（补充新酸量要满足反应器的需要），它可以吸收反应流出物中的绝大部分硫酸酯。流出物烃类和酸在酸冼罐中分离，可使烃类流出物中酸含量降低。酸则连续送至反应器作为催化剂使用。

酸洗后的流出物与循环碱液在流出物碱洗混合器中混合后，至流出物碱洗罐将微量酸脱除，流出物进入流出物水洗罐。含硫酸钠和亚硫酸盐的碱水，自流出物碱洗罐底部用碱洗循环泵抽出，经与烷基化油换热后送回混合器入口进行循环。

根据碱洗系统的操作情况，以注碱泵间断向系统中补充 12％浓度的新鲜碱液，以维持循环碱水的 PH 值在 8－10 之间。

出来的流出物经烷基化油-异丁烷塔进料换热器换热后进入脱异丁烷塔。脱异丁烷塔的目的是将异丁烷分出，内设 60 层塔板。塔顶馏出物经脱异丁烷塔顶空冷器冷凝后进入塔顶回流罐。冷凝液经脱异丁烷塔回流泵抽出，一部分返回作为回流，另一部分经循环异丁烷冷却器冷却至 40℃后作为循环异丁烷返回反应部分，以保证反应器总进料中适当的异丁烷和烯烃比例，多余的异丁烷送出装置。抽出的烃类自压送入脱正丁烷塔。脱异丁烷塔重沸器的热源为 1.0Mpa 蒸汽，凝结水回收。

脱正丁烷塔的目的是将正丁烷与烷基化油分开，内设 30 层塔板。顶馏出物经正丁烷塔顶冷凝器冷凝后进入正丁烷塔顶回流罐，冷凝液用正丁烷塔回流泵抽出，一部分顶回流，另一部分经正丁烷产品冷却器冷却后送出装置。塔底烷基化油用烷基化油产品泵抽出，经换热后，再经烷基化油冷却器冷却后送出装置。脱正丁烷塔重沸器的热源为 1.0Mpa蒸汽，凝结水回收。

5、化学处理工序模型

装置设有新鲜酸贮罐、废酸罐和备用罐，用以接收装置外送来的新鲜硫酸及装置产生的废酸。罐内以氮气覆盖，防止空气中的水分进入罐内造成酸的稀释和设备腐蚀。装置设有排酸罐，正常操作时它接收自反应部分酸沉降器送来的废酸，用作废酸缓冲及分离出所携带的烃类；事故状态时接收含酸系统容器安全阀的放空物流，并使酸和烃分离；停工时接受含酸系统容器的含酸排放物流。废酸在排酸罐中分离出烃类后，用排酸泵将废酸送至废酸贮罐。回收的含酸烃类则用含酸废油泵送至反应系统。

从排酸罐来的含酸油气进入含酸气碱洗塔进行碱洗中和，该塔内装 6 层塔板。自排酸罐来的酸性气，流经含酸气碱洗塔时被中和后排至火炬系统。塔底碱液用碱洗塔循环泵抽出返回塔内循环使用。装置设有新鲜碱贮罐一台。供给各部分所需的 12% NaOH 溶液。停工检修而需进入含酸容器时，可利用公用碱液泵向有关容器中注碱中和。装置设有废水脱气罐，装置各部分脱出的含烃废水在此罐进行脱气，烃类气体排至火炬，废水排至废水中和池。

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