硫酸法臥式烷基化反應(yīng)器研究.pdf

1、烷基化油為水白色液體，具有較高的辛烷值、具有較低的硫含量和蒸汽壓，苯、烯烴、芳烴含量均為零，RON（研究法辛烷值）和MON（馬達(dá)法辛烷值）差距小且絕對(duì)值高的特點(diǎn)，是性能優(yōu)良、綠色環(huán)保的汽油調(diào)和組分。生產(chǎn)烷基化油現(xiàn)階段基本采用催化烷基化法，其根據(jù)催化劑不同分為硫酸法、氫氟酸法、固體酸法及離子酸法等，幾種生產(chǎn)烷基化方法各有優(yōu)缺。
　　根據(jù)研究調(diào)查已建烷基化裝置使用的催化劑烷基化反應(yīng)器分為立式反應(yīng)器和臥式反應(yīng)器。特別是我公司前面設(shè)計(jì)的烷

2、基化裝置為立式反應(yīng)器，其結(jié)構(gòu):管殼式換熱反應(yīng)器，殼程內(nèi)為催化劑和原料的混合物，反應(yīng)器底部的電動(dòng)機(jī)通過減速器帶動(dòng)反應(yīng)器內(nèi)攪拌器，使催化劑和原料進(jìn)行充分混合反應(yīng)，然后抽出反應(yīng)物進(jìn)行分離，管程以氨作為冷卻介質(zhì)取走反應(yīng)熱。這種立式反應(yīng)器的主要缺點(diǎn)是反應(yīng)器處理量較小，能力有限，不能滿足生產(chǎn)裝置需求。另外采用的耳式支座支撐結(jié)構(gòu)，需要土建框架作為基礎(chǔ)，豎向尺寸大，電動(dòng)機(jī)需要經(jīng)過減速機(jī)等進(jìn)行變速、轉(zhuǎn)向，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，振動(dòng)也大，耗能高，而且檢修時(shí)間長(zhǎng)且工作量

3、大。
　　本文研究的臥式烷基化反應(yīng)器是通過對(duì)蘭州石化公司烷基化裝置改造，特別是對(duì)反應(yīng)器改造經(jīng)驗(yàn)提煉。蘭州石化公司烷基化反應(yīng)器歷經(jīng)多次工藝及結(jié)構(gòu)的改造，將原立式烷基化反應(yīng)器改為臥式結(jié)構(gòu)，管程冷卻氨介質(zhì)改用反應(yīng)產(chǎn)物，固定管結(jié)構(gòu)改為U型管結(jié)構(gòu)，同時(shí)取消氨冷卻介質(zhì)，避免了氨泄漏帶來的人員中毒、環(huán)境污染等各種風(fēng)險(xiǎn)。設(shè)備采用鞍式支座，直接安裝于地面基礎(chǔ)，沒有大型框架，操作檢修方便，同時(shí)提高攪拌轉(zhuǎn)速，反應(yīng)物料循環(huán)量增大，速率提高。攪拌轉(zhuǎn)速提高，

4、減去中間減速機(jī)環(huán)節(jié)，電動(dòng)機(jī)與攪拌器直聯(lián)，大大簡(jiǎn)化了傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，機(jī)械消耗大幅降低，而轉(zhuǎn)速提高相應(yīng)反應(yīng)物循環(huán)量增大，設(shè)備結(jié)構(gòu)上設(shè)置較大內(nèi)循環(huán)筒與外筒間距，保證內(nèi)外筒物料流量均衡。反應(yīng)器臥置后U型換熱管束非常易于抽出，方便檢修。反應(yīng)器操作工況為:殼程操作壓力0.6MPaG，操作溫度4～12℃，管程操作壓力0.5MPaG，操作溫度-2～12℃，操作介質(zhì)為異辛烷、異丁烷、汽油、反應(yīng)物、90～98％硫酸等。介質(zhì)中的硫酸雖然對(duì)碳鋼具有較強(qiáng)的腐蝕性，同時(shí)

5、也會(huì)產(chǎn)生鈍化，所以烷基化反應(yīng)器殼主要材料都是常用的碳鋼。碳鋼材料采購(gòu)方便，易于加工，可有效降低反應(yīng)器造價(jià)。目前已有近七十臺(tái)反應(yīng)器已經(jīng)在十幾套裝置上安全服役多年，產(chǎn)生了極大的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。
　　根據(jù)理論研究和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，烷基化反應(yīng)能否順利進(jìn)行，取決于分散、接觸、循環(huán)等的狀態(tài)，以及反應(yīng)中產(chǎn)生的熱量能否及時(shí)有效取走。因此，烷基化反應(yīng)器在設(shè)計(jì)、改進(jìn)、優(yōu)化都是圍繞能使反應(yīng)物料有效分散、充分接觸、合理循環(huán)，同時(shí)高效移除反應(yīng)產(chǎn)生熱量進(jìn)行的。

6、r>　　該臥式烷基化反應(yīng)器相當(dāng)于一臺(tái)U型管殼式換熱器，一側(cè)是管箱，可便于U型換熱管束抽出，方便檢修;另一側(cè)是攪拌器，與電動(dòng)機(jī)直聯(lián)。反應(yīng)器殼程設(shè)有內(nèi)循環(huán)筒體、擋板等，有利于酸、烴等物料混合、循環(huán)、換熱。高速旋轉(zhuǎn)的攪拌器，保證了反應(yīng)物料循環(huán)量，加快反應(yīng)速度，提高了U型換熱管束換熱效率，從而維持了反應(yīng)器內(nèi)較低的溫度場(chǎng)，有利于正反應(yīng)進(jìn)行，同時(shí)有效抑制副反應(yīng)。
　　臥式烷基化反應(yīng)器結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，將其劃分為三大部分，分別為反反應(yīng)器進(jìn)料系統(tǒng)、應(yīng)

7、器傳質(zhì)傳熱系統(tǒng)和反應(yīng)器攪拌密封系統(tǒng)。其中反應(yīng)器傳質(zhì)傳熱系統(tǒng)包括:反應(yīng)器殼體與內(nèi)循環(huán)套筒組成的循環(huán)系統(tǒng)及反應(yīng)器管換熱系統(tǒng)。反應(yīng)器攪拌密封系統(tǒng)包括:反應(yīng)器攪拌系統(tǒng)和反應(yīng)器密封系統(tǒng)。同時(shí)根據(jù)研究和工程經(jīng)驗(yàn)對(duì)反應(yīng)器進(jìn)行了改進(jìn)，同時(shí)改善了反應(yīng)操作條件，使操作平穩(wěn)、反應(yīng)系統(tǒng)操作方便，操作彈性大，大大提高了生產(chǎn)中自動(dòng)化程度，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，降低了酸耗，抑制了烷基化副反應(yīng)的發(fā)生，提高了烷基化油質(zhì)量和收率，其產(chǎn)品質(zhì)量、收率、酸耗等各項(xiàng)指標(biāo)均優(yōu)于傳統(tǒng)烷基化