烷基化装置两段进料的优越性

江军

摘 要：分析烷基化两段进料的可行性、优缺点，进一步改进多级进料的可能性，以实现最优化操作，達到节能降耗目的。烷基化主要反应产物是单烷基苯，由于烷基引入苯环，使该苯环电子云密度增加，比原来苯环更为活泼。因此，在苯的邻、对位就易于接上烷基，形成二烷基苯，为了保证反应向单烷基苯进行，必须确保苯过量，要求保持较高苯烯比（一般保持苯烯摩尔比为8∶1）。

关键词：一段进料 二段进料 溴指数 节能降耗

中图分类号：TQ242 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2018）12（b）-00-02

2000年公司烷基苯装置进行扩能改造，将产量由7.2万吨/年提高至10万吨/年。因产量提高，系统参与反应的循环苯将大幅提高。为了在不增加反应系统循环苯情况下，保证反应系统正常苯烯比，公司进行科技攻关，将烷基化装置由一段进料改为两段进料。从投用情况看，取得了非常大的成功，该技术目前在烷基化装置得到广泛使用。

1 两段进料可行性分析

1.1 一段进料和两段进料循环苯量理论分析

假设苯烯比为8，烯烃进料为2mol/h。如采用一段进料需苯为16mol/h，烯烃完全反应，剩余循环苯为14mol/h。

如采用两段进料（如图1所示），烯烃每段进料流量为1mol/h，假设每段烯烃都完全反应，则苯需求量如下。

一段进料，苯进料8mol/h，烯烃进料1mol/h；二段进料，由于在一段静态混合器中苯和烯烃完全反应，剩余苯7mol/h。为了保证苯烯比为8∶1时，则二段新鲜苯加入量只需1mol/h，所以总苯为9mol/h。最终剩余循环苯量为7mol/h。根据计算可知，采用两段进料剩余循环苯量比一段进料剩余循环苯量减少一半。

1.2 两段进料可行性

苯和烯烃在HF催化剂作用下，反应系瞬间完成。采用一段进料时，绝大部分反应在静态混合器中发生，而在反应器中只有少量反应。故先利用部分烯烃和苯发生反应，只要有部分烯烃发生反应，进入二段烯烃量就会减少，总循环苯量相应降低，两段进料优势就能体现，因此，两段进料生产工艺完全可行。

2 改造后流程简述

由脱氢单元来烷烯烃混合物分两路，一路烷烯烃先与C-404循环苯及C-401干燥苯混合后经E-421/422冷却，与V-406分层器上部出来含酸苯混合，再与第一层分器V-401下部循环酸及V-406分层器底出来循环酸混合进入第一静态混合器。另一路烷烯烃混合物先与从循环苯中抽出的少部分苯混合后通过冷却器E-437，再与第一段静态混合器出来物料合并进入第二静态混合器，第二静态混合器出来含酸混合物通过E-401冷却再进入烷基化反应器。

3 两段反应投用技术分析

为了评定采取两段进料对装置操作影响，我们分别对两段进料比例进行不同调整，对不同比例进料时产品质量进行分析，以确定最适合进料比例，为装置操作提供最优化参数。装置开工先投用一段进料，然后逐渐投用二段进料，为确保操作平稳，初期投用二段进料烷烯烃占10%，投用后，烷基化反应明显改善，C-403塔及烷基苯产品溴指数明显下降。再不断调整烷烯烃和循环苯量，各项指标进一步优化，降低装置物耗、能耗。投用两段进料各参数对比表见表1。

4 投用总结

由表1可知，随着烷烯烃二段进料增加，一段苯烯比相应提高，烷基化反应转换率和选择性也得到提高，可以通过C-403塔和烷基苯溴指数下降来体现。当二段进料比例大于30%时，溴指数显著下降，说明当苯烯比达到7左右时，选择性和转化率达最佳状态。当进料比例提至40%时，苯烯比达8以后，溴指数没显著变化，说明苯烯比进一步提高对反应选择性及转化率影响甚微，所以为保证反应有效性，同时降低装置能耗及物耗，将苯烯比控制7-8之间较合适。当进料比例提至40%时，一段进料反应苯烯比进一步提高，但C-403塔溴指数反而提高，烷基苯溴指数稍有下降，说明随着二段进料苯烯比下降较多时，对转化率有一定影响。当停止二段进料苯后，C-403塔溴指数再次上升，再次证明二段反应苯烯比下降影响烷基化反应效果。因此，烷烯烃二段进料比例不能无限至提高，控制在30%～40%最有利于反应进程。

5 二段进料投用缺点

（1）系统苯浓度低副反应增加，须适当增加循环苯量。（2）一段反应不完全，造成二段需苯量上升。为确保苯烯比，须提高二段进料苯，两段反应优势减小。

6 结语

通过两段进料和一段进料反应对比分析，得出两段进料可能性、优势及缺点。投用后，能提高苯烯比、转化率及选择性，降低循环苯量，从而降低能耗及物耗。两段进料投用成功，为新建、扩建烷基苯装置提供理论依据，为以后采用多段进料改造提供理论参考。

参考文献

[1] 徐恒云.直链烷基苯生产质量控制中酸洗比色法的应用[J].化工管理，2018（27）：223.

[2] 马立红，康久常.烷基苯装置扩能改造设计[J].石油化工设计，2003（1）：15-17，66.