硫酸法卧式烷基化反应器研究
烷基化油为水白色液体，具有较高的辛烷值、具有较低的硫含量和蒸汽压，苯、烯烃、芳烃含量均为零，RON（研究法辛烷值）和MON（马达法辛烷值）差距小且绝对值高的特点，是性能优良、绿色环保的汽油调和组分。生产烷基化油现阶段基本采用催化烷基化法，其根据催化剂不同分为硫酸法、氢氟酸法、固体酸法及离子酸法等，几种生产烷基化方法各有优缺。 根据研究调查已建烷基化装置使用的催化剂烷基化反应器分为立式反应器和卧式反应器。特别是我公司前面设计的烷基化装置为立式反应器，其结构:管壳式换热反应器，壳程内为催化剂和原料的混合物，反应器底部的电动机通过减速器带动反应器内搅拌器，使催化剂和原料进行充分混合反应，然后抽出反应物进行分离，管程以氨作为冷却介质取走反应热。这种立式反应器的主要缺点是反应器处理量较小，能力有限，不能满足生产装置需求。另外采用的耳式支座支撑结构，需要土建框架作为基础，竖向尺寸大，电动机需要经过减速机等进行变速、转向，结构复杂，振动也大，耗能高，而且检修时间长且工作量大。 本文研究的卧式烷基化反应器是通过对兰州石化公司烷基化装置改造，特别是对反应器改造经验提炼。兰州石化公司烷基化反应器历经多次工艺及结构的改造，将原立式烷基化反应器改为卧式结构，管程冷却氨介质改用反应产物，固定管结构改为U型管结构，同时取消氨冷却介质，避免了氨泄漏带来的人员中毒、环境污染等各种风险。设备采用鞍式支座，直接安装于地面基础，没有大型框架，操作检修方便，同时提高搅拌转速，反应物料循环量增大，速率提高。搅拌转速提高，减去中间减速机环节，电动机与搅拌器直联，大大简化了传动结构，机械消耗大幅降低，而转速提高相应反应物循环量增大，设备结构上设置较大内循环筒与外筒间距，保证内外筒物料流量均衡。反应器卧置后U型换热管束非常易于抽出，方便检修。反应器操作工况为:壳程操作压力0.6MPaG，操作温度4～12℃，管程操作压力0.5MPaG，操作温度-2～12℃，操作介质为异辛烷、异丁烷、汽油、反应物、90～98％硫酸等。介质中的硫酸虽然对碳钢具有较强的腐蚀性，同时也会产生钝化，所以烷基化反应器壳主要材料都是常用的碳钢。碳钢材料采购方便，易于加工，可有效降低反应器造价。目前已有近七十台反应器已经在十几套装置上安全服役多年，产生了极大的社会和经济效益。 根据理论研究和实践经验，烷基化反应能否顺利进行，取决于分散、接触、循环等的状态，以及反应中产生的热量能否及时有效取走。因此，烷基化反应器在设计、改进、优化都是围绕能使反应物料有效分散、充分接触、合理循环，同时高效移除反应产生热量进行的。 该卧式烷基化反应器相当于一台U型管壳式换热器，一侧是管箱，可便于U型换热管束抽出，方便检修;另一侧是搅拌器，与电动机直联。反应器壳程设有内循环筒体、挡板等，有利于酸、烃等物料混合、循环、换热。高速旋转的搅拌器，保证了反应物料循环量，加快反应速度，提高了U型换热管束换热效率，从而维持了反应器内较低的温度场，有利于正反应进行，同时有效抑制副反应。 卧式烷基化反应器结构较为复杂，将其划分为三大部分，分别为反反应器进料系统、应器传质传热系统和反应器搅拌密封系统。其中反应器传质传热系统包括:反应器壳体与内循环套筒组成的循环系统及反应器管换热系统。反应器搅拌密封系统包括:反应器搅拌系统和反应器密封系统。同时根据研究和工程经验对反应器进行了改进，同时改善了反应操作条件，使操作平稳、反应系统操作方便，操作弹性大，大大提高了生产中自动化程度，降低了劳动强度，降低了酸耗，抑制了烷基化副反应的发生，提高了烷基化油质量和收率，其产品质量、收率、酸耗等各项指标均优于传统烷基化反应器。
烷基化油;硫酸法;卧式反应器;工艺优化
北京化工大学
硕士
机械工程
卢涛;苏进玲
2016
中文
TE626
82
2017-05-23（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）