烷基化裝置兩段進料的優越性

江軍

摘 要：分析烷基化兩段進料的可行性、優缺點，進一步改進多級進料的可能性，以實現最優化操作，達到節能降耗目的。烷基化主要反應產物是單烷基苯，由于烷基引入苯環，使該苯環電子云密度增加，比原來苯環更為活潑。因此，在苯的鄰、對位就易于接上烷基，形成二烷基苯，為了保證反應向單烷基苯進行，必須確保苯過量，要求保持較高苯烯比（一般保持苯烯摩爾比為8∶1）。

關鍵詞：一段進料 二段進料 溴指數 節能降耗

中圖分類號：TQ242 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2018）12（b）-00-02

2000年公司烷基苯裝置進行擴能改造，將產量由7.2萬噸/年提高至10萬噸/年。因產量提高，系統參與反應的循環苯將大幅提高。為了在不增加反應系統循環苯情況下，保證反應系統正常苯烯比，公司進行科技攻關，將烷基化裝置由一段進料改為兩段進料。從投用情況看，取得了非常大的成功，該技術目前在烷基化裝置得到廣泛使用。

1 兩段進料可行性分析

1.1 一段進料和兩段進料循環苯量理論分析

假設苯烯比為8，烯烴進料為2mol/h。如采用一段進料需苯為16mol/h，烯烴完全反應，剩余循環苯為14mol/h。

如采用兩段進料（如圖1所示），烯烴每段進料流量為1mol/h，假設每段烯烴都完全反應，則苯需求量如下。

一段進料，苯進料8mol/h，烯烴進料1mol/h；二段進料，由于在一段靜態混合器中苯和烯烴完全反應，剩余苯7mol/h。為了保證苯烯比為8∶1時，則二段新鮮苯加入量只需1mol/h，所以總苯為9mol/h。最終剩余循環苯量為7mol/h。根據計算可知，采用兩段進料剩余循環苯量比一段進料剩余循環苯量減少一半。

1.2 兩段進料可行性

苯和烯烴在HF催化劑作用下，反應系瞬間完成。采用一段進料時，絕大部分反應在靜態混合器中發生，而在反應器中只有少量反應。故先利用部分烯烴和苯發生反應，只要有部分烯烴發生反應，進入二段烯烴量就會減少，總循環苯量相應降低，兩段進料優勢就能體現，因此，兩段進料生產工藝完全可行。

2 改造后流程簡述

由脫氫單元來烷烯烴混合物分兩路，一路烷烯烴先與C-404循環苯及C-401干燥苯混合后經E-421/422冷卻，與V-406分層器上部出來含酸苯混合，再與第一層分器V-401下部循環酸及V-406分層器底出來循環酸混合進入第一靜態混合器。另一路烷烯烴混合物先與從循環苯中抽出的少部分苯混合后通過冷卻器E-437，再與第一段靜態混合器出來物料合并進入第二靜態混合器，第二靜態混合器出來含酸混合物通過E-401冷卻再進入烷基化反應器。

3 兩段反應投用技術分析

為了評定采取兩段進料對裝置操作影響，我們分別對兩段進料比例進行不同調整，對不同比例進料時產品質量進行分析，以確定最適合進料比例，為裝置操作提供最優化參數。裝置開工先投用一段進料，然后逐漸投用二段進料，為確保操作平穩，初期投用二段進料烷烯烴占10%，投用后，烷基化反應明顯改善，C-403塔及烷基苯產品溴指數明顯下降。再不斷調整烷烯烴和循環苯量，各項指標進一步優化，降低裝置物耗、能耗。投用兩段進料各參數對比表見表1。

4 投用總結

由表1可知，隨著烷烯烴二段進料增加，一段苯烯比相應提高，烷基化反應轉換率和選擇性也得到提高，可以通過C-403塔和烷基苯溴指數下降來體現。當二段進料比例大于30%時，溴指數顯著下降，說明當苯烯比達到7左右時，選擇性和轉化率達最佳狀態。當進料比例提至40%時，苯烯比達8以后，溴指數沒顯著變化，說明苯烯比進一步提高對反應選擇性及轉化率影響甚微，所以為保證反應有效性，同時降低裝置能耗及物耗，將苯烯比控制7-8之間較合適。當進料比例提至40%時，一段進料反應苯烯比進一步提高，但C-403塔溴指數反而提高，烷基苯溴指數稍有下降，說明隨著二段進料苯烯比下降較多時，對轉化率有一定影響。當停止二段進料苯后，C-403塔溴指數再次上升，再次證明二段反應苯烯比下降影響烷基化反應效果。因此，烷烯烴二段進料比例不能無限至提高，控制在30%～40%最有利于反應進程。

5 二段進料投用缺點

（1）系統苯濃度低副反應增加，須適當增加循環苯量。（2）一段反應不完全，造成二段需苯量上升。為確保苯烯比，須提高二段進料苯，兩段反應優勢減小。

6 結語

通過兩段進料和一段進料反應對比分析，得出兩段進料可能性、優勢及缺點。投用后，能提高苯烯比、轉化率及選擇性，降低循環苯量，從而降低能耗及物耗。兩段進料投用成功，為新建、擴建烷基苯裝置提供理論依據，為以后采用多段進料改造提供理論參考。

參考文獻

[1] 徐恒云.直鏈烷基苯生產質量控制中酸洗比色法的應用[J].化工管理，2018（27）：223.

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