黄艺忠
湛江中冠石油化工有限公司 广东省湛江市524000
摘要：随着当前工业化的发展，降低能耗是企业提升自身利润的有效手段，尤其是在化工企业之中，如何让设置降低能耗的装置是人们一直追求的目标，在这样的情况下，硫酸法烷基化装置节能降耗措施成为了人们的首选，对工业的发展起到了很大的推动作用，因此本文主要对此进行分析，希望对相关的从业人员有一定的参考作用。
关键词：硫酸法；烷基化装置；节能
引言：目前，全球燃料清洁的总体趋势是将汽油发展为低硫，低烯烃，低芳烃和低苯的《汽车用汽油（GB17930-2016）》已于2016年12月23日发布。标准上，炼油和化工企业需要调整汽油池的混合组分，限制催化加氢汽油和芳烃的混合比例，降低汽车汽油中烯烃和芳烃的含量。在这个过程中，如何实施硫酸法烷基化装置节能降耗的措施，需要不断进行探索，其中烷基化工艺可以将异丁烷和C4烯烃通过反应生成高辛烷值烷基化油技术能够有效满足这样的需求。
一、硫酸法烷基化装置节能降耗措施概述
硫酸烷基化工艺主要包括杜邦公司的STRATCO烷基化技术，埃克森美孚研究工程公司（EmrE）公司的自动制冷技术和鲁姆斯公司的低碳低温烷基化技术。反应原理是异丁烷和C4烯烃在98％（WT）浓硫酸催化剂的作用下反应生成高辛烷值的烷基化油，并带有正丁烷，异丁烷和C4烯烃的副产物。本文以Lummus公司的低温烷基化技术为例。该工艺主要包括选择性加氢，烷基化反应，压缩制冷，反应物分馏，排酸系统等。由于使用浓硫酸作为催化剂，烷基化反应部分中含硫酸介质的仪器材料和排酸的腐蚀要求系统应予以充分考虑。
二、硫酸法烷基化装置节能降耗措施
（一）耐硫酸介质材料分析
不同的材料在不同浓度或温度的硫酸中显示出不同的耐蚀性，彼此之间没有相同的规律。因此，耐硫酸材料的选用必须以试验和经验为基础。George.A.Nelson首先根据大量的实验资料和工厂的使用经验绘制了耐硫酸材料选用图。他把硫酸的浓度-温度状态图（常压沸点以下）划分成10个区域，各区内腐蚀率≤0.5mm/年的材料用表列出。本装置含酸介质操作温度低于50℃，做催化剂的浓硫酸浓度在98%（wt）左右，但过程介质含酸浓度不一，结合George.A.Nelson的材料选用图和材料表，结合不同仪表设备常用材料及以往工程经验，选取以下材质作为含硫酸介质仪表设备材质。
（二）烷基化反应器
主要使用的方法为：酸催化剂，常用的有硫酸和氢氟酸。氢氟酸广泛用于异丁烷与丙烯和丁烯的烷基化。苯与高级烯烃或与C10?C18的氯代烷烃的烷基化以及酚的烷基化主要是用硫酸进行的。弗瑞德-克来福特催化剂，例如氯化铝、氯化氢和氟化硼，通常用于苯与乙烯，丙烯和高级烯烃的烷基化以及酚的烷基化。
气体催化剂则是主要使用磷酸硅藻土等，用于苯与乙烯、丙烯，萘与丙烯的烷基化;金属氧化物催化剂，如氧化铝、氧化铝-氧化硅、镁和铁的氧化物以及活性白土等，常用于苯与乙烯、酚和甲醇进行烷基化反应等。分子筛催化剂,如ZSM-5型分子筛催化剂，主要用于苯与乙烯进行烷基化的过程。烷基化反应可分为热烷基化和催化烷基化两种。由于热烷基化反应温度高，易产生热解等副反应，所以工业上都采用催化烷基化法。主要的催化烷基化有:①烷烃的烷基化，如用异丁烯使异丁烷烷基化得高辛烷值汽油组分:②芳烃的烷基化，如用乙烯使苯烷基化:酚类的烷基化。烷基化是烷基由一个分子转移到另一个分子的过程。是化合物分子中引入烷基(甲基、乙基等)的反应。如汞在微生物作用下在底质下会烷基化生成甲基汞或二甲基汞。工业上常用的烷基化剂有烯烃、卤烷、硫酸烷酯等。铅的烷基化产物为烷基铅，其中四乙基铅常作为汽油添加剂，作防爆剂。在标准的炼油过程，烷基化系统在催化剂(磺酸或者氢氟酸)的作用下，将低分子量烯烃(主要由丙烯和丁烯组成)与异丁烷结合起来，形成烷基化物(主要由高级辛烷，侧链烷烃组成)。烷基化物是一种汽油添加剂，具有抗爆作用并且燃烧后产生清洁的产物。烷基化物的辛烷值由所用的烯烃种类和采用的反应条件有关。
（三）制冷压缩机
由于在使用的过程中，该装置会产生大量热，因此需要对其进行降温处理，在实际的运行过程中，主要使用的方式为液冷循环工艺，让冷却液经过内部，带走反应热，从而进行反应过程，在这样的情况下，一旦液体经过制冷压缩机之后，就会将其中产生的热量释放，从而保证二次循环进行降温，保证当前的工作能够顺利的完成。在烷基化装置之中，制冷的二级出口确定为流量24.95立方米/小时，这样大的流量才能够充分保证当前的热量进行释放，进而保证制冷设备的安全，进而保证运行能够顺利的进行，完成预期的目标，在使用的时候，需要注意，采用适当的外机循环制冷技术，这样才可以负担当前的制冷压力，保证机器能后正常的运转。
（四）降低硫酸的消耗
在硫酸消耗降低方面，需要从以下几个方面进行，首先是设置水洗塔，在进行去除工作的时候，采用盐水西区甲醇以及二甲醇。其次是采用贵金属加氢气的方式进行置换，从而去除其中的污染，降低硫酸的损耗，使用这样的方式，可以有效减少硫酸的消耗，从而降低成本，让设备能够正常的运行。
（五）建设硫酸回收装置
硫酸回收是非常有必要的，在本设备之中，主要采用的废酸裂解的方式，这种方法在使用的时候，能够综合考虑成本以及封闭方面的问题，从而降低操作过程中产生的，进而保证能够正常的运行。
三、结束语
综上所述，该系统在使用的过程中，主要能够通过降低脱异丁烷塔和丁烷塔的操作，从而降低消耗，并且通过回收以及降低成本的设备设置，从而保证整体的成本在可控制的范围内，从而保证了当前的建设项目能够大幅度降低消耗，保证了不会造成意外的情况出现，提升了稳定性，增强了本身的成本控制。
参考文献：
[1]周茂森,李国华.硫酸烷基化工艺及其应用[J].浙江化工,2021,52(01):35-40.
[2]刘利,方丽.硫酸法烷基化装置节能降耗措施[J].炼油与化工,2017,28(02):65-67.