烷基化装置工艺技术选择探析

冯瑞(陕西延长石油炼化公司项目建设指挥部， 陕西 延安 716000)

烷基化装置工艺技术选择探析

冯瑞(陕西延长石油炼化公司项目建设指挥部， 陕西 延安 716000)

目前，常见的烷基化装置工艺技术有固体酸法、硫酸法、氢氟酸法等。本文基于大量的文献资料和工作经验，对固体酸法、硫酸法、氢氟酸法进行了简要分析，并从工艺流程、操作复杂性、一次性投资、安全性、环保性、运行成本、技术可靠性等方面对比分析了以上技术，合理选用适合的烷基化装置工艺技术。

固体酸法；硫酸法；氢氟酸法；综合对比

对烷基化装置工艺技术选择进行分析是有必要的，不仅可以提高成品油质量，还能进一步优化烷基化装置工艺技术。

1 常见的烷基化装置工艺技术

烷基化装置工艺技术主要有固体酸法、硫酸法、氢氟酸法[1]，其中固体酸法是现阶段烷基化装置发展的主要方向，硫酸法、氢氟酸法应用已经比较普遍。根据权威数据统计，全世界采用硫酸法烷基化装置有100余套，采用氢氟酸法烷基化装置有120余套，这两种装置工艺的运行虽有不同，但是反应机理很相似。当然，除了以上几种烷基化装置外，还有其他一些待发展的装置工艺，如离子液体烷基化技术，被公认为环境友好型烷基化装置工艺技术。

2 烷基化装置工艺技术对比

2.1 硫酸法、固体酸法烷基化装置工艺技术对比

从原料预处理、反应-再生、产品分离等方面着手，对DUPOT公司的硫酸法烷基化装置工艺技术和LUMMUS公司的固体酸法烷基化装置工艺技术进行对比，结果如下[2]：

(1)原料预处理：硫酸法烷基化装置工艺流程简单，固体酸法烷基化装置工艺流程也比较简单。硫酸法加氢脱除丁二烯，不损失单烯烃，通过蒸馏方式脱除二甲醚和加氢反应剩余的氢气，可减少烷基化原料中的甲醇和含水量；固体酸法也是加氢脱除丁二烯，通过吸收塔脱除二甲醚等物质。

(2)反应-再生：在硫酸法技术条件下，丁二烯、烷基化原料、异丁烷等物质一同进入反应器，与硫酸催化剂发生烷基化反应，酸液经酸沉降罐后可以循环使用；在固体酸法技术条件下，反应-再生有三个固定反应器，采用自动控制模式，可在设定时间内自动切换。

(3)产品分离：硫酸法的产品分离部分包括脱丙烷塔、脱异丁烷塔和脱丁烷塔流程，塔底均为低压蒸汽提供热源，产生的反应物先酸洗，再碱洗，最后水洗；固体酸法的产品分离部分包括丁烷塔和脱丙烷塔流程，塔底也都是低压蒸汽提供热源。

(4)催化剂：硫酸法的催化剂主要是液体硫酸，浓度95%左右，价格低廉；固体酸法的催化剂费用较高，使用寿命短。

(5)装置投资与运行成本：硫酸法的一次性装置投资约为5000万元左右，每吨烷基化油的生产运行成本不高于300元；固体酸法的一次性装置投资约为10000万元左右，每吨烷基化油的生产运行成本不高于400元。

(5)环保安全：硫酸法的介质腐蚀性强，需选用耐腐蚀强的材料。产生的废酸废碱易污染环境；固体酸法基本没有腐蚀问题和安全问题，不需要采用安全防护措施。产生的废渣污染性不高，属环境友好型。

(6)技术可靠性：硫酸法的装置工艺成熟可靠，安全风险小，已经被国内诸多企业引用；固体酸法的装置工艺还不太成熟，有待进一步发展，其技术可靠性还需实践检验。

通过以上几个方面对比分析，可知道硫酸法与固体酸法的烷基化装置工艺流程和操作的复杂性基本相当，只是固体酸法的原料要求更加严格；硫酸法的一次性装置投资、运行成本、技术可靠性在某种程度上要优于固体酸法，固体酸法烷基化装置工艺技术还需深入研究；硫酸法产生的废酸废碱易污染环境，且要采用安全防护措施，而固体酸法没有腐蚀性，产生的废渣属环境友好型。

2.2 硫酸法和氢氟酸酸法烷基化装置工艺技术对比

从工艺条件、产品质量、经济效益等方面着手，对硫酸法烷基化装置工艺技术和氟酸酸法烷基化装置工艺技术进行对比分析，其结果如下：

(1)工艺条件：在硫酸法技术条件下，反应温度在4-10℃间，反应时间在20-30min间，烷烯摩尔比在5：1-10：1间；在氟酸酸法技术条件下，反应温度在25-40℃间，反应时间在5-20min间，烷烯摩尔比在10：1-25：1间。

(2)产品质量：硫酸法的研究法辛烷值在93.5-97间，马达发辛烷值在92-94间；氟酸酸法的研究法辛烷值在92.9-97.4间，马达发辛烷值在91.5-94间。

(3)经济效益：硫酸法的一次性装置投资约为17000万预案，环保防护措施投资约为5000万元，每吨烷基化油生产运行成本不高于300元，催化剂消耗量在70-100kg/t间，能耗在150-200kg/t间；氟酸酸法的一次性装置投资约为15000万预案，环保防护措施投资约为5000万元，每吨烷基化油生产运行成本不高于250元，催化剂消耗量在0.40.6kg/t间，能耗在100-170kg/t间。

3 结语

综上所述，氢氟酸法作为烷基化装置工艺技术当前及未来发展方向，其在很多方面都优于其他两种工艺技术，尤其是技术可靠性很高，但是安全性、环保性都比较低，要想更广泛的应用该种技术，需要加强这两个方面的研究。综合的看，目前选择依然以硫酸法、固体酸法为主，要注重加大固体酸法烷基化装置工艺研究，提高其技术可靠性，更好的支持烷基化油。

[1]谢辉.烷基化装置工艺技术选择[J].化工管理，2017，01：180-181.

[2]陈述卫.烷基化装置工艺技术方案比选[J].炼油技术与工程，2014，08：35-38.

冯瑞(1984- )，男，汉，陕西延安人，现在是工程师，大学本科。