Установка алкилирования - Alkylation unit

An установка алкилирования (алки) - один из процессов преобразования, используемых в нефтеперерабатывающие заводы. Он используется для преобразования изобутан и низкомолекулярные алкены (в первую очередь смесь пропен и бутен ) в алкилировать, высокооктановый компонент бензина. Процесс происходит в присутствии кислоты, такой как серная кислота (ЧАС2ТАК4) или плавиковая кислота (HF) как катализатор. В зависимости от используемой кислоты, установка называется установкой алкилирования серной кислоты (SAAU) или установкой алкилирования плавиковой кислоты (HFAU). Короче говоря, алкил производит высококачественную смесь бензина путем объединения двух более коротких молекул углеводорода в одну молекулу бензинового диапазона с более длинной цепью путем смешивания изобутана с легким олефином, таким как пропилен или бутилен, полученный на нефтеперерабатывающем заводе. флюид-каталитический крекинг установка (FCCU) в присутствии кислотного катализатора.[1]

поскольку сырая нефть обычно содержит только 10-40% углеводород компонентов в диапазоне бензина, нефтеперерабатывающие заводы обычно используют FCCU для преобразования высокомолекулярных углеводородов в более мелкие и более летучие соединения, которые затем превращаются в жидкие углеводороды размером с бензин. Побочные продукты процесса FCC также создают другие низкомолекулярные алкены и молекулы изопарафина, которые нежелательны. Алкилирование превращает эти побочные продукты в более крупные молекулы изопарафинов с высоким октановым числом. Хотя установки FCCU являются очень распространенным оборудованием на современных нефтеперерабатывающих заводах, установка алкилирования на нефтеперерабатывающем заводе не является обычной. Действительно, по состоянию на 2010 год в мире есть несколько стран, в которых нет установленных установок алкилирования.

Продукт установки, алкилат, состоит из смеси с высоким содержаниемоктан, разветвленная цепь парафиновый углеводороды (главным образом изогептан и изооктан ). Алкилат - это премиум бензин смесь, потому что она имеет исключительные антидетонационные свойства и чистое горение. Октановое число алкилата зависит главным образом от типа используемых алкенов и от рабочих условий. Например, изооктан получается в результате объединения бутилена с изобутаном и по определению имеет октановое число 100. Однако в стоках алкилата присутствуют и другие продукты, поэтому октановое число соответственно будет меняться.[2]

Установленная мощность и доступные технологии

Первые установки алкилирования введены в эксплуатацию в 1940 году. В 2009 году около 1 600 000 единиц. бочки в день установки мощности по всему миру,[3] с равной долей 800 000 баррелей в сутки для технологий SAAU и HFAU. По данным журнала Oil & Gas Journal, на 1 января 2016 года мировая установленная мощность алкилирования составляла 2 056 035 баррелей в день. С 2009 года более 90% дополнительной установленной мощности было выполнено по технологии SAAU.

Согласно Журнал Нефть и Газ на 1 января 2016 года в США действовал 121 нефтеперерабатывающий завод общей производительностью 18 096 987 баррелей в сутки. Производительность этих нефтеперерабатывающих заводов составляет 1 138 460 баррелей в день.

Алкилат является предпочтительным компонентом бензина, поскольку он не содержит ароматических углеводородов и олефинов. Около 11% зимнего запаса бензина в США состоит из алкилата. В летнем бассейне с бензином содержание алкилата может достигать 15%, потому что ниже Давление паров по Рейду (RVP) снижает возможность смешивания бутана.

По соображениям безопасности SAAU является наиболее предпочтительной технологией в настоящее время. Действительно, в 1996 году около 60% установленной мощности приходилось на ВЧ,[4] но с тех пор это соотношение снижается, так как за последнее десятилетие на 10 новых установках алкилирования было введено в эксплуатацию более 8 из них ГААУ.

Два основных лицензиара (разделяющих аналогичную долю рынка) процесса HFAU были UOP и ConocoPhillips, которые были объединены как UOP в собственности Honeywell. Основной технологией, используемой для SAAU, является процесс STRATCO, лицензированный DuPont, за которым следует технология EMRE, принадлежащая ExxonMobil. За последние десять лет более 85% добавленных мощностей SAAU во всем мире использовало технологию STRATCO DuPont.

Катализаторы

Доступность подходящего катализатора также является важным фактором при принятии решения о строительстве установки алкилирования.

Серная кислота

В серная кислота (ЧАС2ТАК4) щелочной, используются значительные объемы кислоты. Доступ к подходящей установке необходим для подачи свежей кислоты и утилизации отработанной кислоты. Строительство завода по производству серной кислоты специально для поддержки установки алкилирования оказывает значительное влияние как на первоначальные потребности в капитале, так и на текущие эксплуатационные расходы. Возможна установка Процесс WSA установка для регенерации отработанной кислоты. Не происходит сушки газа, что означает отсутствие потерь кислоты, отсутствие кислотных отходов и отсутствие потерь тепла при повторном нагреве технологического газа. Селективная конденсация в конденсаторе WSA гарантирует, что регенерированная свежая кислота будет иметь вес 98%, даже с влажным технологическим газом. Можно совместить регенерацию отработанной кислоты с утилизацией сероводород за счет использования сероводорода в качестве топлива.[5]

Плавиковая кислота

Типичный плавиковая кислота Установка (HF) алкилирования требует гораздо меньше кислоты, чем установка серной кислоты для достижения того же объема алкилата. В процессе HF образуется лишь небольшое количество фторорганических побочных продуктов, которые непрерывно удаляются из реактора, а израсходованный HF пополняется. Установки HF для алкилирования также способны перерабатывать более широкий спектр легкого сырья с пропиленами и бутиленами и производить алкилат с более высоким октановым числом, чем серные установки. Однако при работе с ВЧ или рядом с ним требуется особая осторожность. Из-за своей опасной природы кислота производится в очень немногих местах, а транспортировка строго регулируется и регулируется.

Твердые кислоты

Исследования в области твердого катализатора алкилирования продолжаются много лет. Существует множество патентов на различные катализаторы, носители для катализаторов и процессы. Кислоты Льюиса будут катализировать реакцию алкилирования (алкилирование изобутана олефинами было обнаружено с использованием хлорида алюминия, промотированного HCl). Некоторые из современных предпочтительных твердых катализаторов используют соль HF: либо трифторид бора (BF3) или пентафторид сурьмы (SbF5). Поскольку каждый процесс алкилирования дает тяжелые полимеры, твердые катализаторы имеют тенденцию быстро загрязняться. Таким образом, процессам с твердым катализатором необходимо преодолеть два основных препятствия: срок службы катализатора и его регенерация.

Технология твердого катализатора алкилирования была впервые коммерциализирована 18 августа 2015 года, когда была успешно запущена установка по производству алкила на нефтеперерабатывающем заводе Wonfull в провинции Шаньдун, Китай. В установке используется технология AlkyClean®, совместно разработанная Albemarle Corporation, CB&I и Neste Oil, и ее производительность составляет 2700 баррелей в сутки производства алкилата. Процесс AlkyClean вместе с катализатором Albemarle AlkyStar позволяет получать высококачественный алкилатный продукт без использования жидких кислотных катализаторов в процессе производства алкилата.[6]

Ионные жидкости

Альтернатива использованию HF и H2ТАК4 в качестве катализаторов алкилирования является использование ионная жидкость (Иллинойс). ИЖ представляют собой жидкие соли с температурой плавления ниже 100 ° C. Они обладают сильными кислотными свойствами, поэтому их можно использовать в качестве кислотного катализа без использования обычных жидких кислот. Ионные жидкости - это соли в жидком состоянии, состоящие в основном из ионов, которые превращают парафины C4 и другие олефины в превосходные продукты смешивания бензинового ряда.[7]

Для точной настройки свойств ИЖ для конкретных применений доступно множество параметров, и выбор катиона и аниона влияет на физические свойства ИЖ, такие как температура плавления, вязкость, плотность, растворимость в воде и реакционная способность. Хлоралюминатная ИЖ изучалась в литературе на предмет ее способности катализировать реакцию алкилирования. Однако чистая хлоралюминатная ИЖ проявляет низкую селективность в отношении синтеза высокооктановых изомеров.[8]

Технология алкилирования композитной ионной жидкости (CIL), называемая ионикилированием, была разработана Китайский нефтяной университет в котором используется хлоралюминатная основа ИЖ и запатентованная смесь дополнительных добавок ИЖ для преодоления проблем селективности высокооктановых изомеров. Сообщается, что технология ионикилирования позволяет производить алкилат с октановым числом от 94 до 96 и выше 98. Катализатор CIL, используемый в ионикилировании, неопасен и не вызывает коррозии, что позволяет построить всю операционную систему с использованием углеродистая сталь.[9] В 2019 году в Китае на нефтеперерабатывающих заводах Sinopec в городе Цзюцзян были введены в эксплуатацию три установки алкилирования композитной ионной жидкостью мощностью 300000 тонн в год каждая.[10] Город Аньцин и город Ухань.[9]

Корма

Сырье олефинов в установку алкилирования обычно поступает из FCCU и содержит бутен, изобутен, и возможно пропен и / или амилены. Олефиновое сырье также может содержать разбавители (такие как пропан, н-бутан, и н-пентан ), неконденсируемые (например, этан и водород) и загрязняющие вещества. Разбавители в принципе не влияют на реакцию алкилирования, но занимают часть реактора и могут влиять на выход вторичных реакций полимеризации и нежелательных побочных фторорганических продуктов. Неконденсирующиеся с химической точки зрения похожи на разбавители, но они не конденсируются при давлении и температуре процесса, и поэтому они концентрируются до точки, которую необходимо удалить. Загрязняющие вещества представляют собой соединения, которые реагируют с сернокислотным катализатором и / или разбавляют его. Они увеличивают потребление кислоты и способствуют образованию нежелательных продуктов реакции и увеличению образования полимеров. Общие загрязнители: воды, метанол и этиловый спирт.

Подача изобутана в установку алкилирования может быть как низкой, так и высокой чистоты. Сырье для свежего изобутана низкой чистоты (обычно <70 об.% Изобутана) обычно поступает с нефтеперерабатывающих заводов (в основном из реформатор ) и должны быть обработаны в деизобутанизаторе (DIB). Сырье высокой чистоты (> 95 об.% Изобутана) обычно происходит из внешней колонны деизобутанизатора (DIB) и подается непосредственно в реакционную зону блока алкилирования. Такое сырье изобутана обычно не содержит значительного количества загрязняющих веществ.

Механизм

Катализатор протонирует алкены (пропен, бутен) с образованием реакционноспособных карбокатионы, которые алкилируют изобутан. Реакцию проводят при умеренных температурах (0-30 ° C) в двухфазной реакции. Поскольку реакция является экзотермической, необходимо охлаждение: заводы SAAU требуют более низких температур, поэтому охлаждающая среда должна быть охлаждена, для HFAU будет достаточно обычной охлаждающей воды НПЗ. Важно поддерживать высокое отношение изобутана к алкену в точке реакции, чтобы предотвратить побочные реакции, которые приводят к образованию продукта с более низким октановым числом, поэтому растения имеют высокий уровень рециркуляции изобутана обратно в корм. Фазы разделяются самопроизвольно, поэтому кислотная фаза интенсивно смешивается с углеводородной фазой для создания достаточной контактной поверхности. К сожалению, имеет место ряд вторичных реакций, которые снижают качество выходящего потока алкилата.

Полимеризация происходит в результате добавления второго олефина к карбокатиону C8, образующемуся в первичной реакции. Образовавшийся карбокатион C12 может продолжать реагировать с олефином с образованием карбокатиона большего размера. Как и в случае с ранее описанными механизмами, тяжелые карбокатионы могут в какой-то момент претерпевать перенос гидрида из изобутана с образованием изопарафина C12-C16 и трет-бутильного катиона. Эти тяжелые молекулы имеют тенденцию понижать октановое число и повышать конечную точку кипения выходящего потока алкилата.

Типичный кислотно-катализируемый путь к 2,4-диметилпентан.[11]

Описание процесса

Описание процесса HFAU

HFAU можно разделить на три основных раздела: реакция, фракционирование и дефторирование / обработка оксида алюминия.

Назначение установки состоит в том, чтобы реагировать исходным олефином с изобутаном в реакционной секции в присутствии HF, действующего как катализатор, для получения алкилата. Перед поступлением в реакционную секцию исходные олефины и изобутаны обрабатываются в коагуляторе для удаления воды, серы и других загрязняющих веществ.

Температура поддерживается на уровне от 60 до 100 ° F (от 16 до 38 ° C), что удобно, поскольку не требует охлаждения, и поддерживается достаточное давление, чтобы компоненты находились в жидком состоянии.[12]

В секции фракционирования алкилат отделяют от избытка изобутена и кислотного катализатора путем дистилляции. Непрореагировавший изобутан рекуперируют и возвращают обратно в реакционную секцию для смешивания с исходным олефином. Пропан - основной продукт процесса дистилляции. Некоторое количество н-бутана, попавшего в сырье, также удаляется как побочный продукт.

Пропан и бутан, которые не были отделены от обработанного олефина, проходят через установку. Хотя они не принимают непосредственного участия в реакциях и отрицательно влияют на качество продукта, они предоставляют возможность органическим фторидам покидать установку. Поток пропана удаляется (обычно в колонне, называемой HF отпарной колонной), а затем обрабатывается в секции дефторирования для удаления объединенных фторидов и любых следов кислоты, которые могут присутствовать из-за неправильной работы. Многие установки также удаляют бутан, который обычно обрабатывается в отдельной секции дефторирования.

Описание процесса СААУ

SAAU можно разделить на пять основных разделов: реакция, охлаждение, очистка сточных вод, фракционирование и продувка.

В реакционной секции реагирующие углеводороды (олефиновое сырье как со свежим, так и с рециркулированным изобутаном) вводятся в контакт с сернокислотным катализатором в контролируемых условиях и при температуре 15,6 ° C (60 ° F). Сырье обрабатывается для удаления примесей, особенно воды, чтобы уменьшить коррозию.

Теплота реакции удаляется в секции охлаждения, а легкие углеводороды удаляются из установки. В секции очистки сточных вод свободная кислота, алкилсульфаты и диалкилсульфаты удаляются из чистого выходящего потока, чтобы избежать коррозии и загрязнения ниже по потоку с использованием отстойника.

Присутствующая в зоне реакции серная кислота служит катализатором реакции алкилирования. Теоретически катализатор способствует химической реакции, не изменяясь в результате этой реакции. В действительности, однако, кислота разбавляется в результате побочных реакций и загрязнителей корма. Чтобы поддерживать желаемую концентрацию отработанной кислоты, небольшое количество свежей кислоты непрерывно загружают в линию рециркуляции кислоты из отстойника кислоты в реактор, а эквивалентное количество отработанной кислоты выводят из отстойника кислоты. В секции фракционирования непрореагировавший изобутан восстанавливается для рециркуляции в реакционную секцию, а оставшиеся углеводороды разделяются на желаемые продукты.

Отработанная кислота дегазируется в барабане продувки кислотой, pH сточных вод регулируется, а отходящие потоки кислоты нейтрализуются щелочью в скруббере перед сжиганием на факеле. Отработанная кислота отправляется на хранение и периодически удаляется.

Рабочие переменные

Многие переменные влияют на качество продукта и эксплуатационные расходы установки алкилирования.

  • Концентрация изобутана

Чтобы способствовать желаемым реакциям алкилирования, в которых участвуют изобутан и олефины, необходимо поддерживать высокую концентрацию изобутана в зоне реакции. Низкое соотношение изобутан-олефин увеличивает вероятность олефин-олефиновой полимеризации, которая приведет к более низкому октановому числу. В реакциях полимеризации также происходит более высокая скорость образования растворимых в кислоте масел, что приводит к более высокому потреблению кислоты.

  • Температура

Обычно алкилирование проводят при температуре около 20 ° C. Более высокие температуры реакции резко благоприятствуют реакциям полимеризации, которые разбавляют кислоту. Коррозия оборудования также будет увеличиваться с повышением температуры реакции. Низкие температуры реакции замедляют скорость осаждения кислоты из алкилата. Невозможно достичь более низкой температуры, чем окружающая, поскольку самая низкая из возможных температур - это температура охлаждающих жидкостей (воздуха и воды). Сезонные факторы влияют на протекание реакций полимеризации, поэтому летом потребление кислоты выше, особенно в HFAU.

  • Кислотная сила

Когда концентрация кислотного катализатора уменьшается, скорость получения растворимых в кислоте полимеров увеличивается. Сырье, содержащее большое количество пропилена, имеет гораздо более высокую скорость увеличения потребления кислоты по сравнению с нормальным диапазоном расходов. Необходимо поддерживать высокую концентрацию кислоты, чтобы минимизировать полимеризацию и производство красного масла. Когда концентрация слишком низкая, активность катализатора существенно снижается, а полимеризация усиливается до такой степени, что трудно поддерживать силу кислоты. Это состояние известно как кислотный побег. В недавних исследованиях SAAU было обнаружено, что как бутилены, так и амилены могут быть израсходованы до более низкой концентрации кислоты, не вступая в неконтролируемое состояние. Хотя экономичность алкилирования как бутиленов, так и амиленов выиграет от снижения силы расходования кислоты, потребление кислоты амиленами имеет больший отклик, чем потребление бутиленов. Также ожидаемое уменьшение октанового числа алкилатов, полученных при более низких концентрациях кислоты, меньше для амиленов, чем для бутиленов.

  • Объемная скорость олефинов

Объемная скорость олефина определяется как объем загружаемого за час олефина, деленный на средний объем серной кислоты в реакторе контактора. В общем, более высокие объемные скорости олефинов имеют тенденцию к увеличению скорости потребления серной кислоты и снижению октанового числа алкилата.

  • Смешивание

Перемешивание является важным параметром, особенно в SAAU, поскольку реакция алкилирования зависит от эмульсии углеводорода в серной кислоте. Это непрерывная кислотная эмульсия, и предполагается, что реакция происходит на границе раздела кислоты и углеводорода. Чем лучше эмульсия, тем мельче капли и лучше реакция.

Экономика

Нефтеперерабатывающие заводы изучают, имеет ли смысл устанавливать установки алкилирования с экономической точки зрения. Установки алкилирования сложны, со значительными экономия от масштаба. У SAAU и HFAU сопоставимые капитальные вложения.[13] Неудивительно, что эти два процесса конкурентоспособны на основе капитальных затрат, если учесть основные различия процессов. СААУ имеет более дорогую реакторную секцию и требует охлаждения. Однако равные затраты достигаются в установке HF из-за необходимости в сушилках сырья, обработке продукта, оборудовании для регенерации и более экзотической металлургии. Кроме того, большинству нефтепереработчиков потребуется специальная система охлаждения для ВЧ-блока, чтобы исключить риск коррозии в масштабах всего предприятия в случае утечки HF. Эти сметы капитальных затрат не учитывают дополнительное оборудование для обеспечения безопасности и снижения выбросов, которое сейчас требуется в ВЧ-установках. Из-за возможного образования опасного аэрозоля, когда катализатор HF выделяется в виде перегретой жидкости, сейчас требуются дорогостоящие системы смягчения последствий во многих местах по всему миру, где HF используется в качестве катализатора алкилирования.

В дополнение к подходящему количеству сырья разница в цене между стоимостью алкилатного продукта и альтернативной стоимостью размещения сырья должна быть достаточно большой, чтобы оправдать установку. Альтернативные выпуски исходного сырья для алкилирования включают продажи в виде СУГ, смешение C4 потоки непосредственно в бензин и сырье для химических заводов. Условия местного рынка сильно различаются между заводами. Вариация в RVP Спецификация для бензина между странами и между сезонами резко влияет на количество потоков бутана, которые могут быть смешаны непосредственно с бензином. Транспортировка определенных типов потоков сжиженного нефтяного газа может быть дорогостоящей, поэтому местные различия в экономических условиях часто не полностью устраняются перекрестными рыночными перемещениями исходного сырья для алкилирования.

Общий источник C3 алкены для алкилирования доступны из установка улавливания газа переработка стоков установки каталитического крекинга. Изобутан частично поступает из Каталитический риформинг и из Атмосферная перегонка, хотя доля изобутана, производимого на нефтеперерабатывающем заводе, редко бывает достаточной для работы установки на полную мощность, и поэтому на нефтеперерабатывающий завод необходимо подавать дополнительный изобутан. Экономика международного и местного рынка бензинов диктует разницу, которую покупатель должен платить за изобутан, по сравнению со стандартным коммерческим бутаном.

По всем этим причинам маржа алкилирования очень изменчива, но, несмотря на ее изменчивость в течение последних 10 лет, она имеет тенденцию к росту. В 2013 году валовая прибыль от алкилирования достигла 70 долларов США на баррель произведенного алкилата (стоимость рассчитана в соответствии с ценами на сырье для алкилирования и сточные воды на рынке побережья Мексиканского залива США).

Однако валовая прибыль не включает переменные и постоянные операционные расходы и амортизацию. Примечательно, что переменные затраты сильно зависят от используемой технологии, причем решающим фактором является потребление кислоты. От 50 до 80 кг H2ТАК4 часто требуется для производства 1 тонны алкилата. В предпочтительных условиях потребление кислоты может быть намного ниже, например 10–30 кг кислоты на тонну алкилата. В SAAU затраты на кислоту часто составляют около одной трети общих эксплуатационных затрат на алкилирование, поэтому существует значительный стимул для снижения H2ТАК4 Требуемое количество HF находится в диапазоне 10–35 кг на тонну алкилата, но большая часть кислоты рекуперируется и рециркулируется, поэтому для замены израсходованного HF требуется только подпитка. На практике расход кислоты в ГААУ более чем в 100 раз больше, чем в ГФАУ.

Коммунальные расходы, как правило, в пользу SAAU. Многие установки HFAU требуют соотношения изобутена и олефина порядка 13-15/1 для получения продукта с приемлемым октановым числом. Другие HFAU и большая часть SAAU разрабатывают условия смешивания и оптимизации рециркуляции, чтобы они производили аналогичные октановые продукты с соотношением изобутана к олефину порядка 7 - 9/1. Очевидно, что последние, более совершенные установки работают со значительно меньшими затратами на фракционирование.

В настоящее время многие установки HF работают с соотношением изобутен / олефин ниже проектного, но для получения необходимого октанового числа из-за все более жестких требований к бензину эти соотношения необходимо будет увеличить до расчетных. В процессе SAAU используются электрические или турбинные приводы для реакторов и компрессора для оптимизации коммунальных услуг нефтеперерабатывающего завода. Подвод мощности в зону реакции HF ниже, чем в зону реакции H2SO4. Кроме того, процесс HF не требует охлаждения. Следовательно, для ВЧ-блоков затраты на электроэнергию меньше. Обычно разница в стоимости фракционирования перевешивает это преимущество при сравнении общих затрат на коммунальные услуги. Однако высокочастотные блоки могут показать преимущество в использовании, если стоимость топлива ниже стоимости энергии.

Рыночные характеристики алкилата

Алкилат - это компонент смешивания, поэтому в отличие от готового бензина, готового к употреблению, у него нет спецификаций, позволяющих продавать его. Тем не менее, независимый поставщик информации об энергии и нефтехимии, такой как Platts сообщает о торгах на алкилат, готовый к смешиванию в бензиновом бассейне, с RVP <5.5 psi, (RON + MON) / 2> 92 и, конечно, без ароматических углеводородов, олефинов и серы.

Обслуживание

Затраты на техническое обслуживание и данные трудно получить на сопоставимой основе. У HFAU гораздо больше периферийного оборудования (сушилки для сырья, устройства для обработки продукта, колонна регенерации кислоты и нейтрализатор растворимого в кислоте масла), что позволяет использовать и обслуживать больше единиц оборудования. У СААУ есть более крупные части оборудования, такие как компрессор и реактор, но затраты на техническое обслуживание обычно ниже. Время простоя установки для подготовки к полному ремонту установки может занять больше времени для установок HF, поскольку система реактор-отстойник и все ректификационные колонны должны быть нейтрализованы перед продолжением работ по техническому обслуживанию. В установках H2SO4 только система реактор-отстойник требует нейтрализации. Кроме того, при проведении технического обслуживания с возможностью выброса HF требуется обширное защитное оборудование (дыхательный аппарат и т. Д.). По завершении работы обслуживающий персонал должен пройти через камеру нейтрализации, чтобы очистить защитное оборудование. Защитная маска и перчатки - единственные типичные требования при выполнении технического обслуживания SAAU.

Безопасность

Установки алкилирования имеют две основные технологические опасности: 1) Установка перерабатывает большие объемы легких углеводородов, которые являются легковоспламеняющимися и потенциально взрывоопасными 2) Кислотный катализатор является коррозионным и токсичным. Как SAAU, так и HFAU содержат одинаковые объемы углеводородов с аналогичными рисками, но риски, связанные с каждой кислотой, совершенно разные. HF требует гораздо более строгих мер предосторожности из-за его большей потенциальной опасности (это связано с его более низкой температурой кипения и более высоким вредным потенциалом). В свете этого высокого риска Американский институт нефти выпустил Рекомендуемую практику специально для установок HF-алкилирования (API RP 751).[14] В этой публикации в разделе 2.6 рекомендуется строго ограничивать доступ к установке HF-алкилирования из-за потенциальной опасности HF. Для алкилирования серной кислотой не требуется никаких аналогичных специальных документов по безопасности.

Из-за низкой температуры кипения отработанный HF регенерируется фракционированием в установке HF-алкилирования. Однако свежий HF по-прежнему должен поступать на нефтеперерабатывающий завод для замещения потребляемого HF. Выгрузка свежего HF и обращение с ним должны выполняться с большой осторожностью, поскольку эта операция несет в себе такой же риск для рабочих нефтеперерабатывающего завода и окружающего населения из-за выброса HF, как обсуждалось ранее. Возможно, наибольший транспортный риск, связанный с HF, - это потенциальный выброс во время аварии при транспортировке свежей кислоты от производителя на нефтеперерабатывающий завод. Поскольку на месте аварии не будет оборудования для смягчения последствий, последствия могут быть катастрофическими.

Отработанная серная кислота регенерируется термическим разложением за пределами аккумуляторной батареи установки сернокислотного алкилирования. Это может быть выполнено на нефтеперерабатывающем заводе в оборудовании для регенерации серной кислоты, эксплуатируемом нефтеперерабатывающим заводом, или на коммерческой установке для регенерации серной кислоты, которая обслуживает несколько нефтеперерабатывающих заводов.Выбор между этими двумя вариантами зависит от конкретной площадки и обычно зависит от соображений капитальных и эксплуатационных затрат и близости нефтеперерабатывающего завода к существующей коммерческой регенерационной установке. Поскольку существует низкий риск от самой серной кислоты, выбор для регенерации на месте кислоты или где-либо еще, основано на соображениях экономического характера. Конечно, даже этот относительно небольшой риск устраняется с помощью оборудования для регенерации серной кислоты на месте.

Проблемы с коррозией

Несмотря на значительный прогресс в технологии обработки, по-прежнему возникают повторяющиеся проблемы с коррозией, которые влияют на безопасность и надежность HFAU. Любая секция устройства, контактирующая с ВЧ, должна быть построена из подходящих материалов. Углеродистая сталь на сегодняшний день является наиболее распространенным материалом, хотя для ее состава и твердости требуется жесткий контроль. Альтернативные, более устойчивые к коррозии материалы, такие как Монель иногда используются, но эти материалы значительно дороже и несут в себе особые риски, например коррозионное растрескивание под напряжением. Надлежащий осмотр критически важен для HFAU и обычно проводится гораздо чаще, чем на большинстве других установок на нефтеперерабатывающем заводе.

Резервуары, содержащие алкилат, полученный с помощью HFAU, необходимо постоянно контролировать. Действительно, получаемый на таких установках алкилат содержит небольшие примеси продуктов коррозии HF. Если алкилат вступает в контакт с водой (например, на дне резервуара), HF может повторно образоваться в воде и вызвать коррозию стали. По этой причине многие нефтеперерабатывающие предприятия используют слабую щелочную «пятку» воды на дне своих резервуаров для алкилата, чтобы нейтрализовать любую кислоту, которая может образоваться. pH Тем не менее, мониторинг воды в резервуаре необходим для оценки образования HF ниже по потоку.

И наоборот, в SAAU коррозия является менее доминирующей проблемой, и с ней можно справиться, минимизируя количество воды, поступающей в процесс.

Смотрите также

использованная литература

  1. ^ «Установка алкилирования». McKinsey & Company. Получено 16 октября, 2019.
  2. ^ Вишванатан, Баласубраманиан (7 сентября 2016 г.). "2". Источники энергии: основы процессов химической конверсии и применения. Эльзевир. Дои:10.1016 / C2011-0-05048-2. ISBN  978-0-444-56353-8. Получено 17 октября, 2019.
  3. ^ Возможности алкилирования по всему миру
  4. ^ Разработка процесса твердокислотного алкилирования находится на решающей стадии
  5. ^ Восстановление серы; (2007). Принципы процесса подробно описывают достижения в области извлечения серы с помощью процесса WSA. Дания: Йенс Кристен Лаурсен, Haldor Topsøe A / S. Перепечатано из журнала Hydrocarbonengineering, август 2007 г.
  6. ^ «Китайская Wonfull запускает первую в мире установку алкилирования твердого кислотного катализатора». Переработка углеводородов. 10 декабря 2015 г.. Получено 17 октября, 2019.
  7. ^ Бейли, Мэри Пейдж (26 апреля 2019 г.). «Honeywell UOP лицензирует технологию алкилирования ионных жидкостей в Китае». Химическая инженерия. Получено 16 октября, 2019.
  8. ^ Gilbert, B .; Olivier-Bourbigou, H .; Фавр, Ф. (2007). «Хлоралюминатные ионные жидкости: от их структурных свойств до их применения в интенсификации процессов» (PDF). Нефтегазовая наука и технологии - Rev. IFP. 62 (6): 745–759. Дои:10.2516 / ogst: 2007068. Получено 16 октября, 2019.
  9. ^ а б «Завершено строительство двух дополнительных установок ионикилирования». Обработка гидрокрабона. 3 июля 2019 г.,. Получено 18 октября, 2019.
  10. ^ «Sinopec успешно запускает крупнейшую установку алкилирования композитных ионных жидкостей». Обработка углеводородов. 1 апреля 2019 г.. Получено 18 октября, 2019.
  11. ^ Бипин В. Вора; Джозеф А. Кокал; Пол Т. Баргер; Роберт Дж. Шмидт; Джеймс А. Джонсон (2003). «Алкилирование». Энциклопедия химической технологии Кирка-Отмера. Энциклопедия химической технологии Кирк-Отмера. Дои:10.1002 / 0471238961.0112112508011313.a01.pub2. ISBN  0471238961.
  12. ^ Норрис Шрив; Джозеф Бринк младший (1977). Химическая промышленность (4-е изд.). п. 683. ISBN  0070571457.
  13. ^ Сравнение HSAU и HFAU
  14. ^ "РЕКОМЕНДУЕМАЯ ПРАКТИКА API 751: Безопасная эксплуатация установок алкилирования плавиковой кислоты". Американский институт нефти. Май 2013. Получено 16 октября, 2019.