烷基化操作規(guī)程 (1)

1、烷基化操作規(guī)程流出物制冷硫酸法烷基化裝置操作手冊目錄第1章 、工藝簡介第2章 、工藝原理第3章 、操作原理第4章 、開停工指南第5章 、硫酸安全使用手冊第6章 、化驗(yàn)分析手冊第7章 、故障及分析第1章 工藝簡介 本章內(nèi)容主要介紹烷基化過程中的基本化學(xué)原理，討論對產(chǎn)品質(zhì)量有較大影響的操作變量。 烷基化反應(yīng)實(shí)在強(qiáng)酸存在的條件下輕烯烴（C3、C4、C5）和異丁烷的化學(xué)反應(yīng)。雖然烷基化反應(yīng)在沒有催化劑存在時(shí)在高溫下也可以發(fā)生，但是目前投入工業(yè)運(yùn)行的主要的低溫烷基化裝置僅以硫酸或者氫氟酸做催化劑。一些公司正在繼續(xù)致力于固體酸催化劑烷基化裝置的工業(yè)化。烷基化過程發(fā)生的反應(yīng)較為復(fù)雜，產(chǎn)品沸點(diǎn)范圍較寬。選擇合

2、適的操作條件，大多數(shù)產(chǎn)品的餾程能夠達(dá)到所期望的汽油餾程，馬達(dá)法辛烷值范圍8895，研究法辛烷值范圍9398。 STRATCO流出物制冷硫酸法烷基化工藝極其專利反應(yīng)設(shè)備（STRATCO接觸式反應(yīng)器）的設(shè)計(jì)可促進(jìn)烷基化反應(yīng)、抑制副反應(yīng)如聚合反應(yīng)的發(fā)生。副反應(yīng)提高了酸消耗量，并造成產(chǎn)品干點(diǎn)升高、辛烷值降低。 本章的其余部分將對影響烷基化產(chǎn)品質(zhì)量的烷基化反應(yīng)化學(xué)原理及其工藝變量進(jìn)行討論。A. 化學(xué)原理 在STRATCO烷基化工藝中，烯烴與異丁烷在硫酸催化劑存在的情況下發(fā)生反應(yīng)，形成烷基化物 一種汽油調(diào)和組分。進(jìn)料中存在的正構(gòu)烷烴不參加烷基化反應(yīng)，但會在反應(yīng)區(qū)域內(nèi)起到稀釋劑的作用。 下列化學(xué)式即可表示理

3、想的C3、C4、C5烯烴的烷基化反應(yīng)： 實(shí)際的反應(yīng)要復(fù)雜的多。這些反應(yīng)在酸連續(xù)相乳化液進(jìn)行，在乳化液中烯烴與異丁烷接觸。酸/烴乳化液通過在STRATCO的專利設(shè)備接觸式反應(yīng)器中對酸烯烴混合物劇烈攪拌得到。STRATCO烷基化反應(yīng)工藝使用硫酸作為催化劑。根據(jù)定義，催化劑可以加快化學(xué)反應(yīng)，但自身不發(fā)生變化。然而，在硫酸烷基化工藝中，必須連續(xù)的向系統(tǒng)中加入硫酸。由于副反應(yīng)及進(jìn)料中的污染物造成酸濃度下降，所以需要向系統(tǒng)中補(bǔ)充酸。聚合反應(yīng)是一種與烷基化反應(yīng)競爭的副反應(yīng)。在聚合反應(yīng)中，烯烴分子相互反應(yīng)形成幾種聚合物，產(chǎn)生高終餾點(diǎn)、低辛烷值的產(chǎn)品，以及可導(dǎo)致高耗酸的酸溶性油。B.反應(yīng)條件的影響 反應(yīng)區(qū)內(nèi)對烷

4、基化反應(yīng)有利并抑制競爭副反應(yīng)的條件是：高異丁烷濃度低烯烴空速低反應(yīng)溫度劇烈攪拌高酸強(qiáng)度1. 異丁烷濃度為了加快期望的烷基化反應(yīng)，必須在反應(yīng)區(qū)內(nèi)保持高濃度的異丁烷。因?yàn)楫惗⊥樵谒嶂械娜芙舛缺认N的溶解度低，所以異丁烷需要保持高濃度，以抑制在酸相中可能發(fā)生的烯烴聚合反應(yīng)?；旌线M(jìn)料中的異丁烷與烯烴體積比一般控制在7：1至10：1的范圍內(nèi)變化。由于異丁烷的消耗量大約與進(jìn)料中的烯烴成化學(xué)計(jì)算比例，反應(yīng)區(qū)域內(nèi)物料中過量的異丁烷可以予以回收，并再循環(huán)到反應(yīng)但愿。異丁烷的回收可以在制冷壓縮單元及分餾單元中進(jìn)行。稀釋劑可降低異丁烷的濃度，因而產(chǎn)生有害影響。正丁烷及丙烷，盡管是烷基化反應(yīng)中的不活潑成分，如果不將其

5、以外排物流方式清除，這些成分可能發(fā)生積聚。丙烷可以通過從制冷劑儲罐到脫丙烷塔的制冷劑中分出一部分的方式將其從單元中清除。正丁烷可以在分餾單元中以產(chǎn)品物料形式清除。2. 烯烴空速烯烴空速是優(yōu)化烷基化工藝設(shè)計(jì)的一個(gè)重要變量。烯烴空間速度的定義是每小時(shí)注入的烯烴體積除以反應(yīng)器中的酸體積。此術(shù)語只是反應(yīng)器酸相中烯烴濃度的度量方法。降低烯烴的空間速度可提高異丁烷與烯烴之間的反應(yīng)概率，相反，提高烯烴的空間速度可提高各烯烴之間的反應(yīng)概率，降低的空間速度可產(chǎn)生質(zhì)量更好的產(chǎn)品。3. 反應(yīng)溫度 降低反應(yīng)溫度（在規(guī)定反應(yīng)溫度范圍內(nèi)）降低了聚合反應(yīng)相對于烷基化反應(yīng)的速度。接觸式反應(yīng)器中硫酸烷基化反應(yīng)的溫度應(yīng)該保持在5

6、.5-13° C之間。盡管反應(yīng)器可以在18°C以上操作，高溫操作的副作用是發(fā)生過多的聚合反應(yīng)、烯烴氧化反應(yīng)、酸稀釋，并產(chǎn)生烷基酸脂。 從反應(yīng)速率角度來看，降低反應(yīng)溫度是有利的。然而，溫度低于4°C會抑制酸沉降器中的沉降速率，并導(dǎo)致跑酸。跑酸不僅會浪費(fèi)酸，而且會導(dǎo)致接觸式反應(yīng)器管束結(jié)垢，污垢覆蓋在管壁內(nèi)側(cè)，由于硫酸在低溫下的粘度很高，早高濃度（96wt%）接觸式反應(yīng)器中，這個(gè)問題尤為嚴(yán)重。4. 混合 由于異丁烷只是微溶于硫酸，需要將烯烴及酸進(jìn)行劇烈攪拌，以便產(chǎn)生烷基化反應(yīng)。劇烈攪拌并伴以低溫條件可以是烯烴在酸連續(xù)相乳化液中均勻分布。提高乳化作用可以增大酸相的表面積，

7、以利于異丁烷到酸相的傳質(zhì)。 在反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行良好攪拌及充分進(jìn)行內(nèi)部循環(huán)可以盡可能降低反應(yīng)區(qū)內(nèi)任何兩點(diǎn)之間的溫度差（低于0.6°C）。這將降低出現(xiàn)局部熱點(diǎn)的可能性。局部熱點(diǎn)可造成烷基化物產(chǎn)品質(zhì)量下降，并且加劇系統(tǒng)的腐蝕。在反應(yīng)器內(nèi)劇烈攪拌可以使烯烴在酸乳化液中均衡分布。 這樣可以防止局部區(qū)域內(nèi)的異丁烷與烯烴的比率。以及酸與烯烴的比率不理想，這兩種情況均可以加速烯烴的聚合反應(yīng)。5.酸強(qiáng)度 酸濃度或酸強(qiáng)度影響烷基化產(chǎn)品的質(zhì)量。酸濃度變化對烷基化物質(zhì)量的影響取決于反應(yīng)器混合的效率以及酸稀釋劑的組成。這些稀釋劑大部分為水、烷基硫酸鹽以及通常稱為紅油的酸溶性油。據(jù)報(bào)道，水降低酸催化劑活性的速率比烯

8、烴稀釋劑降低酸催化劑活性的速率快3至5倍。因此，盡量降低進(jìn)料污染物的濃度非常重要，特別是氧化產(chǎn)物，以確保進(jìn)料凝聚過濾器性能。然而，有必要保留一些水，以對酸進(jìn)行電離。當(dāng)異丁烷基化時(shí)，酸濃度為9294wt%，水濃度為0.51wt%，其他為酸溶性油，方可獲得更好的烷基化物質(zhì)量及最高產(chǎn)率。 為了盡可能降低酸的消耗量，應(yīng)該在安全限度內(nèi)盡可能降低廢酸濃度，在大多數(shù)情況下，酸再生所節(jié)約的成本可補(bǔ)償由于在酸低濃度下條件運(yùn)行造成的辛烷值損失，然而，在最低濃度以下裝置將無法進(jìn)行操作（丁烯烷基化反應(yīng)所需要的硫酸濃度約為8789wt%）。如果酸濃度低于這個(gè)值，聚合反應(yīng)將變得非常顯著，以至無法保持酸的正常濃度。這將導(dǎo)致

9、“跑酸”。為了避免跑酸，多數(shù)丁烯烷基化裝置將濃度維持一個(gè)23%的安全范圍，在廢酸濃度8990wt%條件下操作。6. 經(jīng)驗(yàn)法則 下列經(jīng)驗(yàn)法則將異丁烷濃度、烯烴空間速度、溫度及酸濃度與典型丁烯烷基化工藝的烷基化物辛烷值聯(lián)系在一起。經(jīng)驗(yàn)法則（4）適用于單個(gè)反應(yīng)器，在多數(shù)反應(yīng)器工藝的裝置中酸濃度的影響將放大。經(jīng)驗(yàn)法則（5）使用法則（1）至（4）中的預(yù)測的辛烷值變化來估算硫酸消耗量的變化。 這些經(jīng)驗(yàn)法則對粗略估算丁烯烷基化裝置中操作條件變化的影響非常有用。然而，如同任何一般相互關(guān)系一樣，經(jīng)驗(yàn)法則應(yīng)用時(shí)須謹(jǐn)慎。經(jīng)驗(yàn)法則反應(yīng)流出物的異丁烷每上升1LV%，RON上升0.07烯烴空間速度每降低0.05，RON上

10、升約0.3反應(yīng)器溫度每上升1°C，RON下降0.09硫酸濃度每上升1wt%，RON上升0.15RON每上升1，酸耗降低18KG/m3烷基化物。硫酸法烷基化裝置操作條件最佳一般異丁烷占反應(yīng)器乳液比例（LV%）62-7055-75烯烴空速（1/Hr）0.2-0.30.2-0.6反應(yīng)溫度（°C）5.5-7.25.5-18反應(yīng)器中硫酸比例（LV%）45-6040-60第2章 工藝流程說明本章主要介紹烷基化裝置工藝概貌以及主要設(shè)備的作用 在STRATCO流出物制冷烷基化工藝中，丙烯、丁烯和戊烯在硫酸的催化作用下反應(yīng)發(fā)生烷基化產(chǎn)品。烷基化產(chǎn)品是餾程與汽油相同的支鏈烷烴的混合物。烷基化汽

11、油作用與煉廠其他裝置的汽油產(chǎn)品調(diào)和以提高辛烷值、降低蒸汽壓。 中海油惠州煉油項(xiàng)目烷基化裝置只有一股烯烴進(jìn)料。改進(jìn)料為MTBE裝置剩余C4組分和加氫裂化液化氣，循環(huán)冷劑、脫丁烷塔頂產(chǎn)品循環(huán)為反應(yīng)器提供異丁烷。 烷基化裝置的進(jìn)料與補(bǔ)充異丁烷進(jìn)料和來自脫異丁烷塔的循環(huán)異丁烷混合，混合后的進(jìn)料進(jìn)入進(jìn)料/流出物換熱器，被閃蒸罐來的反應(yīng)流出物冷卻。 由于溫度降低水的溶解度相應(yīng)降低，進(jìn)料烯烴所含溶解水會從進(jìn)料/流出物換熱器下游分離出來，新形成的游離水在進(jìn)料凝聚脫水器被脫掉，脫水后進(jìn)料與閃蒸罐來的循環(huán)冷劑混合后進(jìn)入反應(yīng)器。 混合進(jìn)料中的烯烴和異丁烷在STRATCO接觸式反應(yīng)器中反應(yīng)生成烷基化物。進(jìn)料中的丙烷和

12、正丁烷不參與烷基化物反應(yīng)，只在反應(yīng)區(qū)起稀釋劑作用。 STRATCO接觸式反應(yīng)器是一個(gè)臥式壓力容器，內(nèi)有混合葉輪、內(nèi)循環(huán)管、以及用以帶走烷基化反應(yīng)熱的換熱管束。烴進(jìn)料進(jìn)入反應(yīng)器內(nèi)部循環(huán)管混合葉輪吸入側(cè)，葉輪將烴迅速分散在硫酸催化劑內(nèi)，形成一種酸烴乳化液，乳化液將葉輪的推動(dòng)下在反應(yīng)器內(nèi)高速循環(huán)。一部分乳化液從葉輪排出側(cè)離開反應(yīng)器進(jìn)入酸沉降罐，在重力作用下烴相從乳化液中分離出來。較重的富酸乳化液沉淀到容器底部并返回反應(yīng)器混合葉輪的吸入側(cè)，這樣，葉輪在接觸式反應(yīng)器與酸沉降器之間起到了一個(gè)乳化液循環(huán)泵的作用。 烴相從酸沉降罐頂部經(jīng)一個(gè)背壓調(diào)節(jié)閥進(jìn)入反應(yīng)器換熱管束管程。利用背壓調(diào)節(jié)閥（設(shè)定壓力0.4MPa

13、（g）的壓力調(diào)節(jié)來確保酸沉降罐內(nèi)的液體保持液相。烴流經(jīng)背壓調(diào)節(jié)閥后壓力降低到0.045MPa(g)，一部分較輕組分氣化，使得烴流溫度降低到大約0°C。兩相無料流經(jīng)反應(yīng)器換熱管束時(shí)，吸收烷基化反應(yīng)熱，輕組分繼續(xù)氣化。這種熱量傳遞過程使得反應(yīng)溫度保持在7°C。 反應(yīng)區(qū)內(nèi)的硫酸在烷基化反應(yīng)中起到催化劑作用。副反應(yīng)產(chǎn)品和進(jìn)料污染物形成的稀釋物在硫酸中集聚，是的酸濃度降低。較低濃度硫酸攜帶少量烴從酸沉降罐中排出。 裝置的硫酸在低濃度酸沉降罐中沉淀分離。為保持預(yù)期的廢酸濃度（90wt%），需要連續(xù)不斷的排出沉降罐中的廢酸。為補(bǔ)充排出的酸，應(yīng)不斷的將新鮮酸（99.2wt%）補(bǔ)充到高濃度酸

14、沉降罐。控制沉降罐廢酸排出流量以便維持酸沉降罐中酸液面穩(wěn)定。 反應(yīng)流出物離開換熱管束后，進(jìn)入閃蒸罐的吸入側(cè)，在此處液相和氣相餾分分離。閃蒸罐有兩個(gè)被隔板隔開的液相空間和一個(gè)公用氣相空間。反應(yīng)流出物收集在隔板的一側(cè)吸入側(cè)并利用泵送到流出物處理部分。來自制冷系統(tǒng)的制冷劑凝液進(jìn)入閃蒸罐隔板的另一側(cè)。制冷劑主要由異丁烷組成，冷劑通過冷劑循環(huán)泵返回到反應(yīng)器。兩種物流的氣相餾分混合進(jìn)入冷劑壓縮機(jī)入口，由低壓蒸汽透平驅(qū)動(dòng)的冷劑壓縮機(jī)將冷劑氣體的壓力提高到0.72MPa（g），這樣冷劑就可以在空冷中完全冷凝下來。 冷劑冷凝液被收集在冷劑罐中，一部分來自冷劑罐的冷劑冷凝液先經(jīng)冷凝劑冷卻器冷卻，然后進(jìn)入節(jié)能罐。冷

15、劑冷凝液進(jìn)入節(jié)能罐時(shí)，經(jīng)一個(gè)減壓閥減壓到0.22MPa，一部分氣化，氣相進(jìn)入冷劑壓縮機(jī)中間段再被壓縮，而剩余液體流入閃蒸罐的閃蒸側(cè)進(jìn)一步氣化和冷卻。節(jié)能器提供的中間段的降壓使壓縮機(jī)節(jié)能大約7%。 冷劑收集在閃蒸罐中并作為冷劑循環(huán)用泵送到反應(yīng)器，閃蒸罐中的氣相進(jìn)入冷劑壓縮機(jī)。丙烷外排單元 丙烷外排單元的主要作用是排出系統(tǒng)中隨進(jìn)料的丙烷組分。丙烷的外排可以防止丙烷在脫異丁烷塔頂和制冷部分的積聚。 壓縮機(jī)出口冷劑罐中的剩余部分作為丙烷產(chǎn)品被送到丙烷堿洗罐中以中和其中殘留的酸性組分 ，丙烷與來自含酸氣堿洗塔的8-10wt%堿溶液接觸反應(yīng)，丙烷堿洗罐上游的靜態(tài)混合器中為中和反應(yīng)提供了足夠的混合強(qiáng)度，混合

16、產(chǎn)生的乳化液進(jìn)入丙烷堿洗罐，在凝聚脫水介質(zhì)的作用下分離堿和烴。 大部分從丙烷堿洗罐底部回收的堿溶液再循環(huán)注入丙烷堿洗混合器上游，以便與新鮮堿流（12wt%NaOH）混合，小部分來自丙烷堿洗罐的堿溶液被連續(xù)不斷的送入流出物堿洗罐，從丙烷堿洗罐的烴流在丙烷水洗混合器中與新鮮洗滌水混合，上游的靜態(tài)混合器為中和反應(yīng)提供足夠的混合強(qiáng)度，混合物在丙烷凝聚脫水器中分離脫水，廢水收集器底部并送入流出物堿洗罐。處理合格的丙烷經(jīng)過丙烷產(chǎn)品冷卻器冷卻到40%°C被送出裝置。 如前所述，來自反應(yīng)器換熱管束的液相收集在閃蒸罐的吸入側(cè)。這種物流（反應(yīng)流出物）含有微量的硫酸和硫酸與烯烴反應(yīng)形成的反應(yīng)器中間產(chǎn)物單烷

17、基硫酸酯（酸性脂）和雙烷基硫酸酯（中性脂）。如果不脫出這些烷基硫酸酯，他們在下游處理設(shè)備中可能會引起腐蝕和積垢問題，這些烷基硫酸酯鹽可以在流出物處理部分中通過用新鮮硫酸洗滌，緊接著用熱堿水和除鹽水洗滌的方法除掉。 從閃蒸罐來的流出物首先經(jīng)進(jìn)料/流出物換熱器以冷卻進(jìn)料，然后與新鮮酸在靜態(tài)混合器中混合，游離酸和單烷基硫酸鹽（酸性脂）溶解到硫酸中被從流出物中除去，烴和酸相在聚結(jié)介質(zhì)作用下在酸洗凝聚脫水器中分離。 從流出物酸洗罐回收的酸中含有從流出物吸收過來的酸性脂。一部分酸被送到反應(yīng)部分，反應(yīng)中間產(chǎn)品可以進(jìn)一步反應(yīng)生產(chǎn)烷基化物。并為反應(yīng)器提供新鮮酸，其余的酸被連續(xù)不斷地循環(huán)回注到硫酸罐上游的酸混合器

18、，與新鮮流液混合。從新酸儲罐補(bǔ)充新鮮酸以便保持酸洗罐酸液位。 來自酸洗罐的烴進(jìn)入流出物堿洗罐與熱堿水混合，混合后溫度為49°C，烴堿混合物先流經(jīng)流出物堿混合器然后進(jìn)入流出物堿洗罐，烴和水相在重力和聚結(jié)介質(zhì)作用下沉降分離。流出物與堿水接觸，殘留其中的硫酸、酸性脂和中性脂都被分解，為熱分解殘留的烷基硫酸鹽并中和從酸洗罐來的微量酸，控制堿洗溫度49°C。 通過與來自脫正丁烷塔底的烷基化汽油換熱，將熱量傳遞到堿洗罐。這個(gè)過程要通過位于堿水循環(huán)泵后的堿水循環(huán)線的堿水/烷基化汽油換熱器來完成，需要時(shí)，換熱器下游可使用一個(gè)堿水蒸汽加熱器以加熱堿水，該換熱器以低低壓蒸汽作為熱源。 通過控制

19、來自丙烷堿洗罐的堿流量來控制流出物堿洗罐堿水PH值在11± 1范圍內(nèi)。堿洗罐中的廢堿液被不斷排出，用來自凈流物水洗罐和丙烷水洗罐的水控制堿水洗罐中的電導(dǎo)率和總固體可溶物（TDS）含量。堿洗罐中的水相電導(dǎo)率應(yīng)保持在50008000 mho/cm之間。電導(dǎo)率與TDS含量成函數(shù)關(guān)系。 烴相離開堿洗罐進(jìn)入流出物水洗罐，在水洗罐上游，新鮮除鹽水噴入流出物水洗混合器中混合以脫掉流出物的微量堿，水和烴然后進(jìn)入流出物水洗罐中分離。堿水中富含堿、易結(jié)垢組分以及固體物質(zhì)，容易引起下游的脫異丁烷堵塞結(jié)垢。油和水相在重力和聚結(jié)介質(zhì)作用下沉降分離，油相進(jìn)入脫異丁烷塔進(jìn)料加熱器中被加熱到52.8°C，

20、然后進(jìn)入脫異丁烷塔。分餾單元 反應(yīng)流出物在脫異丁烷塔中進(jìn)行分餾。在分餾部分中，異丁烷炒從脫異丁烷塔頂回收并循環(huán)到反應(yīng)器，剩余的塔底產(chǎn)品再被分離為正丁烷和烷基化產(chǎn)品汽油。 洗滌合格的反應(yīng)流出物從第8層塔板進(jìn)入脫異丁烷塔，脫異丁烷塔從反應(yīng)流出物中回收異丁烷送回到反應(yīng)器。 脫異丁烷塔塔底設(shè)有熱虹吸式再沸器，使用低壓蒸汽作為熱源。塔內(nèi)上升氣相在塔盤上與下流的液體回流接觸，塔內(nèi)的溫度梯度導(dǎo)致濃度梯度，異丁烷濃度自下而上逐漸增加，正丁烷和較重組分含量自上而下逐漸增加。 脫異丁烷塔頂氣相中異丁烷含量為88LV%，塔頂?shù)漠惗⊥樵谒斂绽淦鲀?nèi)冷凝并收集在塔頂回流罐中，一部分異丁烷液體作為回流被送回到塔頂，其余異

21、丁烷冷卻到40°C后循環(huán)返回反應(yīng)器。 脫異丁烷塔底產(chǎn)品被送到脫正丁烷塔進(jìn)一步分餾，脫正丁烷塔將其分離為正丁烷和烷基化汽油，脫正丁烷塔塔底設(shè)有虹吸式再沸器，使用低壓蒸汽提供熱。脫正丁烷塔塔頂氣相在脫正丁烷塔塔頂水冷器內(nèi)冷凝并收集在脫正丁烷塔塔頂回流罐，一部分正丁烷作為回流返回到脫正丁烷塔頂，剩余的作為正丁烷產(chǎn)品經(jīng)過正丁烷產(chǎn)品冷卻器冷卻后送往罐區(qū)。 脫正丁烷塔底產(chǎn)品即是全餾分烷基化汽油。烷基化汽油首先和循環(huán)堿水換熱，然后加熱脫異丁烷塔進(jìn)料，最后經(jīng)過產(chǎn)品冷卻器冷卻到40°C送往罐區(qū)。廢水廢氣處理部分 硫酸法烷基化裝置的廢酸脫烴設(shè)計(jì)、工藝廢水的化學(xué)處理系統(tǒng)各家煉廠差異較大。地方法規(guī)

22、、煉廠操作方案的選擇、國家政策都對裝置的最終設(shè)計(jì)有較大影響。烷基化裝置的廢液主要是廢硫酸和工藝廢水A. 廢酸1. 廢液 廢酸從低濃度酸沉降罐流到后沉降罐，該罐作為分離酸和烴相提供額外沉降時(shí)間，在后沉降罐中回收的烴被再循環(huán)到酸沉降罐。后沉降罐來的酸被送到廢酸脫烴罐。 存留在廢酸中的多數(shù)殘留烴在火炬總管工作壓力下在廢酸脫烴罐中閃蒸。大尺寸的廢酸脫烴罐為廢酸提供儲存功能，并作為分離殘留液體烴提供額外的沉降時(shí)間。罐頂氣體去含酸氣體堿洗塔進(jìn)行堿洗。 廢酸脫烴罐內(nèi)部有兩個(gè)由豎式堰隔離開的部分。殘留烴溢過堰板進(jìn)入烴回收=收集側(cè)并用泵送回到反應(yīng)器。在廢酸脫烴罐的烴收集側(cè)設(shè)有一個(gè)水包收集溢出堰板的酸。該水包的酸

23、可排放廢酸脫烴罐排酸泵的入口 從廢酸脫烴罐的酸收集側(cè)來的酸被連續(xù)不斷的用排酸泵送到廢酸儲罐，同事該泵提供小流量循環(huán)以減少廢酸攜帶進(jìn)入廢酸罐的烴量。 DuPont公司推薦裝置的新酸罐、廢酸罐容量至少可供7天生產(chǎn)之用。同時(shí)推薦設(shè)置一個(gè)新酸罐、一個(gè)廢酸罐、一個(gè)公用備罐。 裝置停工期間，酸從反應(yīng)器和酸沉降罐被排到廢酸脫烴罐，烴在將酸泵送到儲罐之間被分離掉。廢酸應(yīng)含有1wt%的硫酸二丁酯和1wt%的硫酸單丁脂。烷基化裝置的廢硫酸一般組成如下：可滴定酸90.0硫酸88.5水不溶物3.04.0水2.03.0磺酸1.03.0有機(jī)硫酸鹽1.03.0二氧化硫0.10.3廢酸儲存時(shí)間延長，以上組成可能發(fā)生變化，因?yàn)?/p>

24、組分會緩慢的繼續(xù)反應(yīng)。 上述“水不溶物”主要是指在烷基化反應(yīng)中形成的烴類聚合物（C12C20），這些聚合物一般被成為酸溶性油或者“紅油”，含有大量雙鍵共軛二烯烴、C5環(huán)極其支鏈化合物。這些聚合物可以和硫酸反應(yīng)生成二氧化硫和水。因此，隨著時(shí)間的增長，廢酸中的二氧化硫和水的含量會增加。隨著二氧化硫和水的產(chǎn)生，聚合物的H/C相應(yīng)降低，最終可能形成高碳固體沉積物，然而這種情況一般只會在廢酸超期存放時(shí)發(fā)生。 上游裝置的操作異?？赡軙绊憦U酸的含水量。廢酸也可以從空氣當(dāng)中迅速吸收水分，因此，廢酸在送往再生裝置之前的總存放時(shí)間和存放方式，都會對其組成造成影響。 前面提到的廢酸組成中的磺酸是一種類似于前述“水

25、不溶物”的復(fù)雜物質(zhì)，但性質(zhì)比后者稍微活潑，“有機(jī)硫酸鹽”主要是顯弱堿性的雙丁基硫酸鹽和顯弱酸性的單基硫酸鹽。廢酸中也可能存在有限的二氧化硫與水反應(yīng)形成的亞硫酸。2. 工藝廢水A. 廢堿水 在流出物處理部分中，廢堿水不斷的自流出物堿洗罐中流出，因此廢水流量遠(yuǎn)大于裝置產(chǎn)生的其他廢水的流量。 自流出物堿洗罐中的廢堿水流量與注入堿洗罐中的水流量大致相當(dāng)。為0.05m3/m3流出物?；蛘?.4m3/hr，實(shí)際補(bǔ)水量主要取決于補(bǔ)水中的總固體可溶物的含量以及裝置的操作方式。通常STRATCO裝置的實(shí)際操作耗水量要低于設(shè)計(jì)耗水量。 從流出物處理系統(tǒng)來的廢堿水液一般PH值為10-12.溶質(zhì)應(yīng)為50%的亞硫酸鈉和

26、硫酸鹽，50%的殘留堿。廢液也可能含有微量烷基硫酸鈉鹽，該物流中的總固體可溶物(TDS)值可以用溶液電導(dǎo)率來衡量，約為50008000mho/cm。必須注意的是，上游的流出物酸洗罐能夠有效的脫出廢酸脂而且攜帶的酸量也較小，因此流出物堿洗系統(tǒng)所需求的中和量以及中和產(chǎn)生的殘留眼淚，在廢堿水系統(tǒng)中已經(jīng)降到最小限度。 需要重點(diǎn)注意的是:含有亞硫酸鈉的廢水一定不能和來自硫化氫堿洗系統(tǒng)的廢水混合，因?yàn)槠渲泻髁蚧c，混合將產(chǎn)生膠狀沉淀物。B.原料脫水廢水 原料脫水器中的廢水必須定期脫除（一般每班一次）到廢水脫氣罐中，因此廢水的PH值一般為6.5± 0.5。C.蒸餾塔頂回流罐廢水 蒸餾塔頂回流罐水

27、包的水必須定期（至少每天一次）手動(dòng)從脫異丁烷塔收集器和脫正丁烷塔收集器中排除掉。刺水的典型PH值為6.5± 0.5.。來自塔頂回流罐和進(jìn)料脫水的水量取決于如何操作烷基化裝置，但如果與廢堿水相比，來自這些水包的廢水流量較小。 來自流出物堿洗罐，進(jìn)料脫水罐以及蒸餾塔頂回流罐的廢水流到廢水脫氣罐。廢水脫氣罐保持在火炬總管壓力下，是用來閃蒸輕烴和廢水中的不凝氣。來自廢水脫氣罐的不凝氣直接流到火炬總管（火炬分液罐）。脫氣后廢水流經(jīng)廢水脫氣罐液位控制器被送到中和系統(tǒng)。3. 廢水中和系統(tǒng) 中和系統(tǒng)的作用實(shí)在烷基化裝置污水泵送到煉廠廢水處理設(shè)施之前將其中和。為使廢水處理設(shè)施中的微生物達(dá)到最佳性能，應(yīng)

28、在中和系統(tǒng)排放前將烷基化裝置廢水中和到PH值約為6-7。 裝置正常操作期間，中和系統(tǒng)的污水主要是從廢水脫氣罐來的污水和烷基化裝置化學(xué)污水管和酸污水管來的水，裝置停工時(shí)，從反應(yīng)器/酸沉降罐中和操作過程中來的大量廢水也送到中和系統(tǒng)。 中和系統(tǒng)是一個(gè)位于地下的抗酸混凝土中和池組成。中和池污水排出泵連續(xù)不斷的將處理合格的污水送到煉廠廢水處理設(shè)施，小量新鮮酸和新鮮堿可以直接從中和酸罐和中和堿罐加到中和池以控制廢水PH值。運(yùn)行一段時(shí)間后，中和池的廢油儲罐中會積聚一定量的廢油，但量較小。廢油性質(zhì)與C5+烷基化油相似。B.工藝氣排放、安全閥和火炬系統(tǒng) 烷基化裝置的工藝廢氣僅限于正常操作中排放的氣體和事故狀態(tài)下

29、安全閥開啟時(shí)排放的烴類。1. 安全閥和火炬系統(tǒng) 廢氣排放到燃料氣系統(tǒng)或者輕烴類火炬系統(tǒng)或者廢酸脫烴罐，這取決于廢氣儲罐在的酸含量，每個(gè)放空、泄壓管線的具體流向參見P&ID圖。所有不含酸烴類安全閥和非酸防空法直接排到火炬系統(tǒng)或者燃料氣系統(tǒng)。 所有含酸烴類和含酸空氣流排放到廢酸脫烴罐以及脫除其中的液態(tài)酸、液態(tài)烴。這些防空氣體所包括來自一下設(shè)備的氣體：接觸式反應(yīng)器、酸沉降罐、酸后沉降罐、閃蒸罐、排酸罐、酸洗罐、節(jié)能罐和冷劑罐。實(shí)際操作中可能含有酸性氣的所有排放也應(yīng)排到廢酸脫烴罐，這些排放主要包括流出物泵、冷劑循環(huán)泵、脫丙烷器進(jìn)料泵、含酸廢油泵以及冷劑罐。 收集在廢酸脫烴罐中的廢酸被用泵送到廢

30、酸儲罐，液態(tài)油品被泵送回反應(yīng)器。廢酸脫烴罐排出的輕烴氣流到含酸氣堿洗塔以中和酸性物質(zhì)，然后送往火炬系統(tǒng)。含酸氣堿洗塔是一個(gè)立式塔，由兩部分組成，在塔上部，酸性氣體在塔盤上與循環(huán)的12wt%堿溶液接觸并中和酸性組分，下部分為一個(gè)堿溶液貯槽，循環(huán)堿經(jīng)堿循環(huán)泵打到洗滌器頂堿分配器。經(jīng)新鮮堿泵將新鮮堿補(bǔ)充到洗滌塔控制液位。 中和后的瓦斯氣從含酸氣堿洗塔頂排往火炬分液罐。在火炬總管末端應(yīng)設(shè)置干氣吹掃設(shè)施用以吹掃火箭線，這是為了確保進(jìn)入排放火炬總管的酸性氣體不會滯留在管線內(nèi)而侵蝕管線。2. 酸儲罐排放的酸性氣 三個(gè)酸儲罐上都設(shè)有充氮?dú)庀到y(tǒng)和排放氣系統(tǒng)維持罐內(nèi)微正壓，因此，這三個(gè)罐的排空線中都含有大量氮?dú)狻?/p>

31、 硫酸腐蝕碳鋼儲罐會產(chǎn)生氫氣，儲罐第一次投用在儲罐內(nèi)壁形成硫酸鐵膜時(shí)產(chǎn)生的氫氣量較多，這層膜會在硫酸和鋼之間形成保護(hù)膜，可以將腐蝕速度降至最低，因此儲罐投用一段時(shí)間后，儲罐排放的氫氣量會降低到一個(gè)非常低的水平，當(dāng)沒有硫酸進(jìn)出儲罐時(shí)，氫排放量也相應(yīng)減少。 新鮮酸儲罐的排空氣體主要是氫氣和氮?dú)?，杜邦目前所了解的情況是，新鮮酸儲罐的防空氣體都直接未經(jīng)任何處理的排放到遠(yuǎn)離人員的安全位置，因此杜邦將惠州煉油的新酸罐設(shè)計(jì)為直接排空。 新酸儲罐的排空氣體中的氫氣和氮?dú)獾谋壤绑w積流量難以預(yù)測。此比例和流量與儲罐溫度、尺寸、硫酸濃度、水含量、進(jìn)出儲罐的流量有關(guān)。放空氣體的額最大流量大約等于進(jìn)入儲罐的硫酸流量。

32、 廢酸儲罐的排空氣體除氫氣和氮?dú)馔膺€包括氣態(tài)烴（主要是丁烷）、SO2 廢酸儲罐的排空氣體首先在酸霧噴射器中與循環(huán)堿接觸中和SO2，然后進(jìn)入酸霧堿洗分液罐中分離出液體堿。酸性氣中的SO2與NaOH反應(yīng)生成的NaSO3溶解于液相中。罐頂氣體進(jìn)入活性炭過濾器。 活性炭過濾器中的活性炭吸收罐頂排空氣中的氫氣，產(chǎn)生的清潔氣體排放到大氣中。廢酸儲罐排放的SO2估計(jì)流量基于以下假設(shè)：A. 正常操作每天耗酸26.5噸。B. 廢酸脫烴罐廢酸含有0.3%的SO2C. 進(jìn)入廢酸罐的SO2約有20%從酸中逸出并從罐中排出。從廢酸罐排往活性炭過濾器的氣態(tài)烴流量可能接近最小值，非正常條件如廢酸自廢酸脫烴罐攜帶烴時(shí)除外。第

33、3章 操作原理本章主要介紹烷基化裝置每個(gè)主要工藝單元的操作變量。A. 裝置組成 STRATCO流出物制冷烷基化工藝的原則流程圖參見下頁（圖3-1）。本原則流程圖中未包括廢酸脫烴罐、廢水脫氣、污水中和及酸堿儲罐部分。本手冊包括完整的工藝流程圖(PFD)。整個(gè)裝置的最新詳細(xì)信息請參考最新的PFD和管道及儀表流程圖（P&IDs）. 本烷基化裝置設(shè)計(jì)可同時(shí)進(jìn)行兩臺STRATCO接觸式反應(yīng)器及兩臺酸沉降器。硫酸先進(jìn)入第一級反應(yīng)器，第一級酸沉降器的中等濃度酸將流入第二級反應(yīng)器。這種布置可以使用兩個(gè)酸濃度等級操作來達(dá)到理想效果。相反，烴物料同事按相同的流量分別進(jìn)入兩臺反應(yīng)器。B.反應(yīng)單元1. 烯烴進(jìn)

34、料 烷基化裝置操作中影響最大的變量為烯烴進(jìn)料流量及進(jìn)料組成。一般來說，這些變量均不在烷基化裝置操作的控制范圍內(nèi)，因此，有必要了解烯烴進(jìn)料可能發(fā)生的每種變化或者這些變化的組合影響。 烯烴進(jìn)料中包括的組分可輕至氫（當(dāng)上游有一個(gè)選擇性加氫裝置時(shí)），重至C6烴（特別是進(jìn)料中具有相當(dāng)數(shù)量的戊烯時(shí)）。當(dāng)進(jìn)料由C3、C4及C5烯烴組成時(shí)，即出現(xiàn)復(fù)雜的烯烴進(jìn)料。如前幾節(jié)所述，這些不同的烯烴可生產(chǎn)不同產(chǎn)品質(zhì)量的化合物，好酸量也不同。 非常明顯，因?yàn)槊總€(gè)裝置所處理的原料不同，每個(gè)裝置均有自己獨(dú)特之處。然而，特定的操作結(jié)果與烯烴類型相關(guān)。例如，當(dāng)C3烯烴引入C4進(jìn)料時(shí)，產(chǎn)品辛烷值將下降，耗酸量將上升，并且丙烷的產(chǎn)量

35、將上升。另外，丙烯含量上升將導(dǎo)致熱負(fù)荷和必須通過制冷部分清除的丙烷量上升。最后，隨著丙烯數(shù)量的上升，進(jìn)料物料流中存在乙烷及乙烯污染物的可能性隨之上升。這些組分，即使數(shù)量很少，也會為酸沉降器及反應(yīng)器流出物處理設(shè)備造成操作困難。烯烴進(jìn)料物料流中的雜質(zhì)也會影響裝置的操作。這些雜質(zhì)一般可分為四種類型：影響烷基化反應(yīng)正常進(jìn)行的稀釋劑影響壓縮制冷單元的不凝氣消耗大量酸的污染物延長酸和堿混合物的破乳時(shí)間的污染物稀釋劑 稀釋劑，如丙烷或正丁烷，可以抑制期望的烷基化反應(yīng)。在稀釋劑影響生產(chǎn)之前，進(jìn)料物流中的稀釋劑的濃度應(yīng)該達(dá)到相當(dāng)高的濃度。稀釋劑通過干擾酸相中的異丁烷與烯烴分子之間的反應(yīng)趨勢，使得烯烴與烯烴分子之

36、間的反應(yīng)得到加強(qiáng)。盡管稀釋劑無法從進(jìn)料中完全清除，也必須通過外排裝置物料的方式來清除反應(yīng)物中的稀釋劑，以避免發(fā)生積聚。對這些雜質(zhì)的清楚可以在制冷及分餾單元中進(jìn)行。不凝氣 不凝氣，如氫和乙烷，將會在制冷單元積聚，應(yīng)該定期清除。這些雜質(zhì)的影響將在壓縮制冷單元中進(jìn)行更加詳細(xì)的說明。耗酸污染物 進(jìn)料中可以包括多種耗酸污染物中的一種。 在烯烴進(jìn)料可能存在的一種耗酸雜質(zhì)為丁二烯。丁二烯主要實(shí)在FCC或者焦化裝置中的由熱裂化反應(yīng)產(chǎn)生的一種組分。一般來說，丁烯進(jìn)料中的丁二烯濃度約為20004000PPM（假定無聊未經(jīng)加氫處理）。盡管有證據(jù)證明少量丁二烯可轉(zhuǎn)化為烷基化物，但大部分丁二烯會對酸相進(jìn)料進(jìn)行稀釋，早晨

37、酸消耗增加。 每KG丁二烯可稀釋約8.3KG酸（酸濃度范圍為99.2wt%90wt%）。于此相比，誰不會與酸發(fā)生反應(yīng)，但會將酸稀釋，每KG水可以稀釋9.8KG酸。相反，污染物如二甲醚及甲醇的耗酸量為每千克污染物耗酸量12.5KG和26KG。DME及甲醇的耗酸量均高于水的耗酸量，這表明這些污染物必須與酸反應(yīng)，同時(shí)將酸稀釋。另外，丁二烯的耗酸量低于水的耗酸量，說明這些污染物的一部分成了烴產(chǎn)品。 丁二烯反應(yīng)可以通過對比二烯烴與單烯烴的立體化學(xué)結(jié)構(gòu)來解釋。所有的烯烴雙鍵位置都會與硫酸反應(yīng)產(chǎn)生烷基化硫酸酯（酸性脂）。當(dāng)一個(gè)異丁烷分子與單烷基硫酸酯接觸時(shí)，即產(chǎn)生一個(gè)烴分子，同時(shí)硫酸酯再被分解成硫酸。然而，

38、如果是二烯烴，擇優(yōu)兩個(gè)雙鍵位置可以發(fā)生烷基硫酸酯，很明顯，這兩個(gè)雙鍵位置與異丁烷分子發(fā)生反應(yīng)的可能性大大降低，這將導(dǎo)致一種溶于酸的復(fù)雜分子，造成酸被稀釋，降低酸的濃度，當(dāng)雙烷基硫酸酯的這兩個(gè)位置與異丁烷發(fā)生反應(yīng)時(shí)，將產(chǎn)生C12烴而不是通常的C5至C11范圍內(nèi)的烷基化產(chǎn)物，這將降低烷基化產(chǎn)品的質(zhì)量并造成烷基化產(chǎn)品終餾點(diǎn)上升。化合物KG酸/KG污染物化合物KG酸/KG污染物水9.8二甲醚12.5乙硫醇15.7二乙醚10.5乙基二硫化脂11.7甲基叔丁基醚9.2硫化氫29.3乙基叔丁基醚15.0乙烯28.2甲基叔戊基醚12.8環(huán)戊烷2.31，3-丁二烯8.3乙炔11.13-甲基-1，2-丁二烯12.

39、61-丁炔12.92-甲基-1，2-丁二烯11.31-戊炔17.41，3-戊二烯12.4甲醇26.01，4-戊二烯8.1乙醇19.4環(huán)戊二烯18.5t-丁醇9.8甲醛16.7二乙醇胺24.0乙醛10.0圖3-3烯烴進(jìn)料中污染物耗酸量這些因數(shù)適用于酸稀釋范圍99.290.0wt%硫酸如果將這些數(shù)據(jù)應(yīng)用于其他酸稀釋范圍，可使用下列公式耗酸量=（表中數(shù)據(jù)）*（廢酸濃度wt%）/10.0*（新酸濃度wt%-廢酸濃度wt%） 一般來說，在烯烴進(jìn)料中將存在一定數(shù)量的水，反應(yīng)區(qū)域內(nèi)存在水會增加酸的消耗量，降低催化劑的活性，并加劇烷基化裝置的腐蝕，水作為游離水或溶解水與烯烴進(jìn)料一起進(jìn)入，或者作為堿或甲醇的反應(yīng)

40、產(chǎn)物，對反應(yīng)區(qū)域造成污染。 STRATCO裝置設(shè)計(jì)可以將大部分游離水在進(jìn)料脫水器中脫除，烯烴進(jìn)料與循環(huán)異丁烷混合，并被反應(yīng)流出物冷卻。由于溫度降低水溶解度相應(yīng)降低，一部分溶解水將會在進(jìn)料/流出物換熱器下游從進(jìn)料中分離出來。新形成的游離水在進(jìn)料脫水器中被脫除。進(jìn)料脫水器的設(shè)計(jì)應(yīng)該使混合進(jìn)料中的游離水含量不超過15wppm。剩余的水則在進(jìn)料換熱器出口溫度下溶解于烴中。 一般來講，應(yīng)該對脫出水的流量進(jìn)行監(jiān)控，以確保脫水器中的脫水介質(zhì)仍與初始投用時(shí)具有相同的出水率。應(yīng)該對脫水器水包中收集的水的PH值及鐵含量進(jìn)行定期檢測。另外，同時(shí)應(yīng)該檢測水中可能存在的其他雜質(zhì)含量，如甲醛、堿、氨或者硫化物。定期檢測有

41、助于發(fā)現(xiàn)潛在問題。1.影響乳化液性質(zhì)的污染物 有許多種進(jìn)料污染物可以影響裝置中的乳化液性質(zhì)。在實(shí)驗(yàn)裝置中，當(dāng)引入高濃度的丁二烯時(shí)，乳化液中的酸與烴之間的相互作用受到影響。乙硫醇與乙烯均可形成能夠聚合的硫酸乙酯，生成可以延長乳化液和破乳時(shí)間的表面活性劑。芳烴同樣可以造成類似的乳化液問題。乳化液性能不佳可能引發(fā)酸沉降器及反應(yīng)流出物處理設(shè)備的操作問題。2. 反應(yīng)器進(jìn)料 烷基化裝置設(shè)計(jì)可同時(shí)運(yùn)行兩臺STRATCO反應(yīng)器及兩臺酸沉降器。生產(chǎn)時(shí)兩臺反應(yīng)器并聯(lián)操作，也就是說來自進(jìn)料罐的混合烯烴進(jìn)料分為相等的兩部分，輸送到兩臺反應(yīng)器中。來自酸洗罐的新酸注入第一臺反應(yīng)器中。來自第一臺酸沉降器的中等濃度酸將流到第

42、二臺反應(yīng)器中。這樣布置可以使用兩個(gè)酸濃度等級來達(dá)到最佳操作效果。 每臺/套反應(yīng)器酸沉降器系統(tǒng)的儀表及操作，除由于硫酸流量不同造成的輕微區(qū)別外，均是相同的。 C4烯烴進(jìn)料、補(bǔ)充異丁烷，以及循環(huán)異丁烷在進(jìn)料/流出物換熱器上游混合，然后，混合無聊在進(jìn)料脫水器下游分開，并同時(shí)輸送到每臺反應(yīng)器當(dāng)中，進(jìn)入每臺反應(yīng)器的無聊流量由流量控制閥進(jìn)行設(shè)定，該流量控制閥則由位于混合進(jìn)料總管上的壓力控制器進(jìn)行重新設(shè)定。 每臺反應(yīng)器設(shè)置一個(gè)流量控制器控制流入循環(huán)制冷劑流量。閃蒸罐液位控制器自動(dòng)控制所有循環(huán)回流流量。循環(huán)冷劑在反應(yīng)器上游與循環(huán)異丁烷和烯烴的混合物料進(jìn)行混合。循環(huán)異丁烷及循環(huán)冷劑為反應(yīng)器提供異丁烷。反應(yīng)器進(jìn)料

43、中的異丁烷與烯烴的體積比保持在7：110：1. 硫酸催化劑從相應(yīng)的酸沉降器中流入每臺反應(yīng)器中，重力及葉輪兩側(cè)的差壓影響硫酸到反應(yīng)器的流量。3. 反應(yīng)器檢測。 烷基化反應(yīng)器可視為一臺連續(xù)有泵的換熱器，反應(yīng)器可謂烷基化過程提供最佳的條件，反應(yīng)器殼體是符合ASME標(biāo)準(zhǔn)的容器，其最低操作壓力為035MPa，以保證反應(yīng)區(qū)域內(nèi)的烴類處于液態(tài)。葉輪提供混合動(dòng)力，使烯烴及異丁烷充分混合，存進(jìn)和反應(yīng)器的管束之間的熱傳遞。循環(huán)酸及烴類進(jìn)料分不到反應(yīng)無聊中，流向葉輪入口。全部物料在水力頭之內(nèi)混合，形成酸連續(xù)相乳化液?；旌虾螅蟛糠秩榛簞t循環(huán)流過換熱管束外側(cè)以冷卻降溫，為冷卻反應(yīng)物，來自酸沉降器的反應(yīng)流出物閃蒸后通

44、過換熱管束。 為了確保反應(yīng)器的正確操作及正常性能，須對幾個(gè)工藝參數(shù)進(jìn)行檢測，這些參數(shù)包括：葉輪差壓電機(jī)功率要求密封沖洗油差壓反應(yīng)器溫度反應(yīng)器乳化液性質(zhì)反應(yīng)器酸烴比A. 葉輪差壓及電機(jī)功率 引壓管嘴位于各個(gè)反應(yīng)器上，以檢測葉輪壓差。壓差可以指示混合的完成情況。一般來說，在50/50酸與烯烴體積比條件下，壓差將保持在0.05至0.08MPa之間。 葉輪與泵性質(zhì)類似，其功率消耗取決于流體的比重及流量。由于通過葉輪的流量由反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)決定，假定反應(yīng)器未受到損壞，則電機(jī)功率是酸與烯烴比例的直接反應(yīng)。當(dāng)酸與烴之間的比例下降時(shí)，點(diǎn)擊的功率即下降。 反應(yīng)器的葉輪條件及酸與烴的比例可影響葉輪差壓。低差壓表明可能

45、出現(xiàn)葉輪損壞或磨損或酸烴比低。如果電機(jī)功率異常低，即表示反應(yīng)器損壞導(dǎo)致短路。 反應(yīng)器有幾個(gè)區(qū)域可能會發(fā)生短路，造成葉輪差壓讀書低及電機(jī)功率降低。烯烴進(jìn)料管線通過內(nèi)部循環(huán)套筒外側(cè)的套管段進(jìn)入反應(yīng)器。如果套管與管道之間存在間隙，乳化液直接回流到葉輪入口，完全走旁路從管束旁邊流過。 同樣，差壓計(jì)負(fù)壓室引壓管必須穿過循環(huán)套筒進(jìn)入葉輪的入口測。由于引壓管直接位于乳化液的流動(dòng)線路中，所以可能造成腐蝕。此引壓管損壞可能形成旁路。另外，如果引壓管受到損壞，亞倫差壓室不會再測量到真實(shí)壓力，差壓讀數(shù)將不準(zhǔn)確。在此處，檢測反應(yīng)器效率的最佳方法是檢測電機(jī)功率（為了避免管線堵塞造成讀數(shù)不準(zhǔn)確，引壓管應(yīng)該使用反應(yīng)流出物每

46、周沖洗一次，以清除廢酸反應(yīng)中形成的焦油。） 反應(yīng)器內(nèi)循環(huán)套筒的接頭處也可能發(fā)生短路。在安裝時(shí)應(yīng)仔細(xì)檢查密封水力頭之間的O型環(huán)。如果在安裝O型環(huán)有破損，乳化液可通過開口區(qū)域形成沖刷。沖刷的作用將會使間隙開工變大，對金屬接頭造成腐蝕，致使殼體不再與水力頭正常吻合。最后，在損壞的循環(huán)套筒處也可能發(fā)生短路，在某次事故中，反應(yīng)器以投入運(yùn)行二十余年，卻未對循環(huán)套筒壁厚進(jìn)行檢查。循環(huán)套筒不斷腐蝕，最后圓錐部分的壁厚低于3mm。金屬穿孔導(dǎo)致大量反應(yīng)物走旁路。結(jié)果，在不超過反應(yīng)溫度極限條件下，反應(yīng)器處理能力降低到事故前的三分之一。 當(dāng)葉輪尾部金屬因腐蝕而造成損耗時(shí)，也會發(fā)生問題。盡管葉輪使用耐腐蝕高鎳鑄鐵、AL

47、LOY20或哈氏C材料制造，葉輪尾部材料也可能損失19mm，造成乳化液通過旁路直接回到入口。使用損壞葉輪的反應(yīng)器所提供的混合及熱傳遞性能要比最佳性能低。如果在裝置中發(fā)現(xiàn)葉輪處于這種狀況，須使用焊接金屬對葉輪進(jìn)行修復(fù)，再將表面打磨光滑。杜邦的經(jīng)驗(yàn)表明對耐腐蝕高鎳鑄鐵葉輪進(jìn)行的這種修復(fù)方法將導(dǎo)致焊接金屬在兩年內(nèi)開裂脫離。B.密封沖洗油差壓 除葉輪差壓外，應(yīng)該檢測密封油罐與脫丙烷塔進(jìn)料密封沖洗油之間的差壓。此差壓至少應(yīng)該為0.18MPa，在開車期間，烷基化油被將用來代替脫丙烷塔進(jìn)料作為密封沖洗油。應(yīng)該保持壓差穩(wěn)定。因?yàn)樗︻^包括一個(gè)懸臂、軸流泵，反應(yīng)器軸需要一個(gè)密封系統(tǒng)。當(dāng)水力頭軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，密封液將自

48、動(dòng)潤滑每個(gè)反應(yīng)器的雙液流集裝式機(jī)械密封。 在任何時(shí)候，密封沖洗油罐內(nèi)的氮?dú)鈮毫Χ紤?yīng)該保持比密封油壓力高0.18MPa以上。以防止酸反方向流入密封區(qū)域，并可能流入密封罐中，316SS材質(zhì)沖洗油罐的最高工作壓力約為1.23MPa。容量為76L。 同時(shí)還應(yīng)該檢測儲罐內(nèi)的密封沖洗油液位，液位至少應(yīng)該比來自機(jī)械密封的返回線入口高200mm，這樣可以防止密封沖洗流體中夾帶的氮?dú)鈱?dǎo)致在密封室內(nèi)形成泡沫及過熱。密封流體潤滑并冷卻二級密封及內(nèi)部滾珠軸承。如果環(huán)境溫度降到0°C以下，應(yīng)對密封沖洗油罐進(jìn)行加熱，防止罐內(nèi)液體的粘度變得太高。一般來說，當(dāng)葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，油溫將在43°C至46°

49、C范圍內(nèi)。 來自脫丙烷塔進(jìn)料泵的密封沖洗油將以1.14M3/hr的流量輸送到每臺反應(yīng)器，沖洗油用以防止密封與反應(yīng)器內(nèi)的液體接觸，并對一次密封進(jìn)行冷卻。一般來說，維持合適的密封沖洗油流量所要求的壓力為比葉輪出口壓力高0.18MPa。 密封沖洗油將由來自脫丙烷塔進(jìn)料泵的小股支流提供。一般來說，工藝壓力比密封所需的壓力高得多。所以，一般應(yīng)在密封沖洗流量供給管線上安裝一臺可以維持0.8MPa的壓力調(diào)節(jié)器。密封沖洗油通過一臺20微米過濾器以確保密封沖洗油是干凈的。過濾器下游的所有管線均采用316SS制造，以保持密封沖洗物料流盡可能干凈。在開車期間，當(dāng)脫丙烷塔沒有進(jìn)料時(shí)，存儲的烷基化物產(chǎn)品將用作密封沖洗油

50、。同樣，在開車期間，密封沖洗過濾器可能被快速并頻繁的堵塞，應(yīng)密切檢測。C.反應(yīng)器溫度 低溫反應(yīng)可抑制聚合反應(yīng)，并促進(jìn)烷基化反應(yīng)。盡管反應(yīng)器可以在接近18°C的溫度下操作，但是這樣可能導(dǎo)致烷基化物質(zhì)量下降，耗酸增加及腐蝕加劇。由于低溫可抑制烴中的酸沉降分離，應(yīng)該防止反應(yīng)溫度低于4°C，以免大量酸從酸沉降器中攜出。 有幾種情況可能造成反應(yīng)器溫度失衡。幾種常見的原因包括流量表不準(zhǔn)確、反應(yīng)器混合不充分、管束結(jié)垢，管道堵塞及配管不對稱是其他可能出現(xiàn)的原因，但不常見。 一般來說，由于熱電偶的精確度比流量計(jì)要高，因此杜邦建議使用反應(yīng)器溫度來檢測并補(bǔ)償單臺反應(yīng)器進(jìn)料流量計(jì)的不精確。如果烯烴

51、進(jìn)料平衡，反應(yīng)器溫度也應(yīng)平衡。 杜邦建議僅使用反應(yīng)器溫度對烯烴進(jìn)料流量進(jìn)行精確調(diào)整。反應(yīng)避免在反應(yīng)器溫度平衡時(shí)烯烴進(jìn)料流量改變過大，以防止酸跑損。 當(dāng)溫度不平衡是由于流量計(jì)不準(zhǔn)確以外的其他原因造成的時(shí)候，可通過調(diào)整烯烴進(jìn)料或循環(huán)冷劑流量的方法得到合適的反應(yīng)器溫度，這種調(diào)整對烷基化產(chǎn)品質(zhì)量的影響遠(yuǎn)大于溫度差別本身造成的影響。另外，杜邦建議不要使用調(diào)整循環(huán)冷劑的流量來對反應(yīng)器進(jìn)行平衡，因?yàn)檫@是一個(gè)影響反應(yīng)器進(jìn)料中異丁烷與烯烴比率的關(guān)鍵組分。 進(jìn)料流量相同的兩個(gè)反應(yīng)器之間出現(xiàn)溫度差別可能是因?yàn)楦邷胤磻?yīng)器的換熱管束的總傳熱系數(shù)低，這一現(xiàn)象在高酸濃度反應(yīng)器更為常見，因?yàn)楦邼舛攘蛩峋哂性诘蜏叵履甓仍龃蟮奶?/p>

52、點(diǎn)。高酸濃度反應(yīng)器的總傳熱系數(shù)降低可能意味著大量硫酸從酸沉降器中攜出，這些酸將粘附在反應(yīng)器換熱罐的內(nèi)壁上，被帶進(jìn)入低酸濃度反應(yīng)器的酸一般會直接通過該反應(yīng)器換熱管束，由于粘度較低，并不會對總散熱系數(shù)產(chǎn)生顯著影響。 反應(yīng)器中帶有U型換熱管束，以便對反應(yīng)部分進(jìn)行冷卻。隨著時(shí)間的推移，管束會受到腐蝕，產(chǎn)生裝置通常采用堵住泄漏的管道而不是立即更換整個(gè)管束的方法處理管道泄漏的問題。隨著被堵住的管道數(shù)量上升，換熱面積減少，反應(yīng)器內(nèi)部的溫度將上升。一般來說，低酸濃度的反應(yīng)器管束受到的腐蝕及侵蝕比較高酸濃度管束更嚴(yán)重，但是，反應(yīng)溫度過高13°C也將提高侵蝕速率，應(yīng)該定期對管束組件進(jìn)行檢查。 管束使用碳

53、鋼制造，其設(shè)計(jì)壓力為0.82MPa，設(shè)計(jì)溫度為199°C，管束使用的是外徑一英寸厚壁無縫管。管束通過橫梁或箱型支撐架進(jìn)行支撐。每組管束包括三套支撐組件。這種類型支撐優(yōu)于扇形折流板支撐，是對管束支撐的改進(jìn)，流體流速并不太快。與桿型折流板管束支撐的點(diǎn)接觸比較，這種配置可以為扁鋼表面提供支撐。由于管束支撐在一個(gè)較寬的表面上，即可阻止管束出現(xiàn)任何震動(dòng)趨勢。管束組件在彎曲位置設(shè)有一個(gè)防振組件，這些組件包括一系列扁鋼，用以消除彎曲區(qū)域的震動(dòng)。 管束有一個(gè)慢性斷裂點(diǎn)，在正常情況下該破裂點(diǎn)出現(xiàn)在低酸濃度反應(yīng)器中，一般來說，管道將在靠近內(nèi)循環(huán)套筒頂部的水平位置反生故障。在這個(gè)位置，乳化液將轉(zhuǎn)向，并通過

54、管束返回葉輪入口，杜邦相信這些破裂一般是由腐蝕/侵蝕原因造成的。杜邦目前正采取措施解決這個(gè)問題。 當(dāng)管束開始泄漏時(shí)，額外的酸將開始在閃蒸罐吸入測分酸罐積聚。一般來說，在分酸罐中積聚的酸可以每天排出一次或兩次。然而，當(dāng)發(fā)生管道泄漏時(shí)，必須將酸連續(xù)排出。通常情況下，低酸濃度系統(tǒng)中的反應(yīng)器管束更可能發(fā)生泄漏。通過從排除的酸中取一份樣品并測定其濃度即可能確定泄漏管束。否則，可以將反應(yīng)器從系統(tǒng)中切出，每次一臺，以找出泄漏管束。當(dāng)泄漏的反應(yīng)器從系統(tǒng)中停用時(shí)，在分酸罐中積聚的酸數(shù)量將會大量減少。管束破損的另一種原因就是振動(dòng)。在進(jìn)行安裝檢驗(yàn)時(shí)應(yīng)該檢查支撐的機(jī)械強(qiáng)度。如果一條板條未連接在板條箱板上，即可能發(fā)生振

55、動(dòng)，與相鄰的管道發(fā)生碰撞導(dǎo)致局部損壞。板條應(yīng)該焊接就位，并且將焊接金屬磨平，否則循環(huán)酸將會侵蝕并損壞焊接部位。D.乳化液性質(zhì)和酸烴比反應(yīng)器中的酸烴乳化液的穩(wěn)定性是流出物制冷烷基化裝置操作的一個(gè)重要參數(shù)。通過反應(yīng)器比例計(jì)，可以觀察乳化液的兩個(gè)重要性質(zhì)：破乳時(shí)間及酸烴比。比例計(jì)的上不連接到混合區(qū)，而下部則連接到反應(yīng)器的循環(huán)酸管線上。在連接位置以及比例計(jì)的兩端位置均安裝有一個(gè)截止閥。頂部連接向比例計(jì)傾斜，而不是水平進(jìn)入比例計(jì)。比例計(jì)刻度范圍根據(jù)底端閥門的中心線與上部返回管嘴之間的距離進(jìn)行校準(zhǔn)，玻璃板量程為35至65%。當(dāng)所有閥門處于開位時(shí)，在葉輪差壓的作用下乳化液流過比例計(jì)，為了觀察乳化液的性質(zhì)，關(guān)

56、閉底端閥門以獲取一份樣品，樣品取出后，烴相及酸相將互相分離，乳化液酸烴完全分離需要約30分鐘時(shí)間。如果乳化液興致好不好，乳化液酸烴可能立即開始分離，并在10分鐘內(nèi)完全分離。這可能意味著乳化液為一個(gè)烴連續(xù)相乳化液而不是所需要的酸連續(xù)相乳化液。在這種條件下操作將導(dǎo)致酸耗增大、產(chǎn)品質(zhì)量下降。如果乳化液完全分離所需要的時(shí)間遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過30分鐘，乳化液可能是過乳化液。一般來說，酸性污染物是造成酸沉降器內(nèi)出現(xiàn)乳化液的原因。這些污染物可能是檢修后遺留在容器中的鐵顆粒，或者是進(jìn)料中的乙烯，這些污染物均可與酸發(fā)生反應(yīng)形成表面活性劑。4. 酸沉降器監(jiān)測期望的反應(yīng)器內(nèi)酸與烴的體積比例為4560%。調(diào)整沉降器內(nèi)的酸儲存量可以控制酸烴比。調(diào)整離開沉降器的廢酸流量即可控制沉降器內(nèi)的酸儲量。與新酸及廢酸流量相比，反應(yīng)器及出去中的酸儲量是非常大的，因此，由于廢酸流量變化引起的酸液位變化需要經(jīng)過相當(dāng)長的時(shí)間才能觀察到。沉降器內(nèi)的酸儲量應(yīng)該降至最少，以減少烴酸副反應(yīng)發(fā)生。如果反應(yīng)器內(nèi)乳化液性質(zhì)較好且沉降器內(nèi)酸儲量較少，則從沉降器返回到反應(yīng)器的酸相中