硫酸烷基化裝置運行問題分析及處理辦法

閆 昕，張 潔，劉長慶，楊亮亮，陳玲艷

(1.西安石油大學化學化工學院，陜西 西安 710065；2.延長石油集團延安石油化工廠，陜西 延安 716000)

烷基化油生產中最顯著的問題，就是硫酸烷基化裝置的運行問題。它主要包括有害物質含量高、硫酸量消耗大、硫酸催化作用較低，并且對硫酸烷基化裝置的腐蝕性較高，極容易對運行裝置造成損壞。為了提高硫酸烷基化生產效率，確保硫酸烷基化裝置平穩運行，降低生產過程中硫酸的消耗率，節省硫酸烷基化生產成本，為相關生產企業增加更多的經濟效益，就要對這些問題進行針對性研究，并且對硫酸烷基化裝置進行相應的改進。本文針對硫酸烷基化裝置運行中的問題進行了分析，并且根據這些問題提出了針對性的處理辦法，希望可以為硫酸烷基化生產行業提供一定的借鑒和參考。

1 硫酸烷基化裝置運行中存在的問題

首先，由于沒有深度精制硫酸烷基化生產所用的原材料，制作出的材料中含有較高的甲醇雜質，并且其中的含水量也較高，稀釋了硫酸的濃度，降低了濃硫酸在生產過程中的催化作用。而甲醇含量較高會與硫酸產生相應的反應，消耗了硫酸物質，進而增加了硫酸烷基化生產過程中的硫酸消耗量。其次，由于這種硫酸烷基化裝置內的酸烴分離和堿烴分離的效果較差，反應物中硫酸含量依然較高，就會對硫酸烷基化生產過程中的后部設備造成較大的腐蝕，造成生產裝置內管線和泵出現產物泄露，進而造成一系列的不良影響，極大地降低了硫酸烷基化生產的效率，增加了硫酸烷基化生產成本，并且這些問題還會導致出現一系列的安全生產事故，進而影響硫酸烷基化企業的經濟收益。

2 硫酸烷基化裝置運行的優化

2.1 降低原材料中甲醇和水含量

2.1.1 措施

該硫酸烷基化生產企業使用了新型聚結分離技術，對硫酸烷基化生產原料進行脫甲醇和水。首先，需要將含甲醇碳四原料與脫鹽水共同放進微相分布器進行混合，再經過微旋流萃取分離器二次高度混合后，再流入新型聚結分離器中，經過甲醇水分離沉降，最后將硫酸烷基化原料與水和甲醇徹底分離開來，形成脫甲醇碳四原料。

2.1.2 改善效果

數據表明，在采用了新型聚結分離技術之后，硫酸烷基化生產原料中的甲醇含量有了非常大的變化，水的含量也大幅的降低。在降低硫酸烷基化原料中的甲醇和水的含量之后，硫酸的消耗量也大大的減少，并且硫酸烷基化系統的循環酸含量也有了明顯的提升，實現了廢酸再生裝置的穩定高效運行。

2.2 提高硫酸烷基化生產中酸烴分離效果

2.2.1 改善措施

該廠在烷基化裝置中的沉降器內安裝了相應的拒接裝置，并且設置了流出的硫酸烷基化生產原料中酸的含量要求。

2.2.2 改善效果

為了降低硫酸烷基化反應物在分餾塔中的含水量，該硫酸烷基化生產企業家設置了脫水裝置，并且不再使用水洗處理硫酸烷基化反應物。經過一段時間對運行結果進行研究，數據表明，在硫酸烷基化裝置中的堿洗罐和脫堿罐內安裝了拒接裝置后，硫酸烷基化生產過程中堿烴分離效果有了明顯的提升，并且其內部工作裝置運行穩定性較好。在脫堿罐內部只有較少的堿液沉積，說明并沒有發生堿液跑損的情況。由于完成脫堿流程之后一系列的問題得到了相應的改善，整體的酸烴分離工作流程和效果有了明顯的進步。

3 硫酸烷基化裝置運行中應該注意的問題和解決手段

3.1 強酸的攜帶

3.1.1 固體顆粒的影響

在裝置運行中，硫酸烷基化裝置都會或多或少的帶有一定的酸性。在進行硫酸烷基化裝置的檢修時，硫酸烷基化設備導管內中的固體小顆粒就可能會攜帶酸性。經過反應物和水的循環，這些帶有酸性的固體顆粒就可能會進入到硫酸烷基化裝置中的反應器內，對反應器內的反應物產生較大的影響，進而影響運行穩定的乳化液，造成酸烴物質產生一定程度上的起泡現象，可能導致反應器內的硫酸出現跑損。為了防止出現這一現象，工作人員就要從強酸容易產生泡沫夾帶這一特征入手。當出現反應循環之后，可以用一個容器盛取一些循環酸樣，再用一個同樣的容器盛取在空氣中暴露的循環酸樣，然后將兩個瓶子都蓋緊并且進行搖晃。如果在空氣中暴露的循環酸樣較新鮮硫酸有明顯的起泡現象，這時就要及時地更換硫酸。

3.1.2 冷酸

硫酸烷基化生產過程中需要較低的溫度，但是如果反應溫度低于 4.4 ℃ 時，硫酸就會變黏，進而影響酸烴分離的效果。如果溫度低于 -1 ℃ 時，硫酸烷基化反應物就會出現嚴重的帶酸現象，進而影響硫酸烷基化生產的質量和效率。所以必須要嚴格控制好硫酸烷基化生產過程中反應器內的溫度。

3.1.3 酸沉降器液面

硫酸烷基化生產過程中需要用到大量的工業廢酸。這些工業廢酸并不具備較高的純凈性，在進行反應時就會產生一定的酸渣。當沉降器內聚集了大量的酸渣后，就可能會對液面計內引線產生堵塞，使酸沉降的效果產生不同程度上的假象，就可能會使硫酸烷基化反應物中帶酸。因此在進行實際的操作時，工作人員一定要對酸界位進行仔細的觀察，避免受到酸界位假象的影響。如果發現沉降器內的酸界位不準確時，就要及時對液面計進行清理，并且及時地清理堵塞在引線口的酸渣，確保沉降器內液面計引線的正常顯示。當進行相應的操作后，酸界位回歸正常之后，再繼續進行硫酸烷基化生產。

3.2 反應器與沉降器之間的溫度梯度

一般來說，當硫酸烷基化裝置運行出現問題時，反應器與沉降器內的溫度就會有較大的差距，形成明顯的溫度梯度。如果硫酸烷基化反應物的溫度高于系統循環酸的溫度時，就說明硫酸烷基化裝置內部運行情況不良。當酯類物質與在硫酸烷基化裝置中的沉降器內的硫酸產生反應時，就會產生一定的熱量，循環酸的溫度就會持續上升，但是硫酸烷基化反應物的溫度卻不會上升。當硫酸烷基化反應器內的異丁烷含量較少時，硫酸烷基化反應物中就會出現酸性脂，進而與濃硫酸產生相應的反應，減少反應器內的濃硫酸含量，從而降低反應器內硫酸的濃度。在這種情況下，就會產生更多的酯類，使硫酸烷基化裝置中的沉降器內發生二次反應，而酯類物質的增多會產生發泡現象，進而在某個地方出現跑酸現象，也會影響硫酸烷基化油的質量。當烷基化流出物的溫度與循環酸的溫度相差5℃時，就說明在硫酸烷基化裝置內的某個區域內發生了跑酸情況。為了有效的改善沉降器內二次反應造成的影響，就要嚴格的控制好烷烯比的數值，并且將異丁烷的濃度控制在75%之上，硫酸的質量分數控制在90%之上。

3.3 異丁烷帶烯烴

1)硫酸烷基化裝置操作人員還可以在反應系統中構建良好的工作循環，將堿洗系統放在酸循環之前，并且嚴格地控制好堿的濃度。一般來說，將堿的質量分數控制在10%最好。需要注意的是，為了有效降低異丁烷內烯烴類物質的濃度，還需要按照1∶1的比例嚴格控制烴和堿液投放的體積。

2)硫酸烷基化裝置操作人員在投酸循環之前，還要對投放后反應器內的溫度有一個大致的把握，并且根據標準放熱量進行投放工作。如果工作人員不能夠一次性完成，需要將投酸循環分為多次進行。當投酸循環的條件合適時，內部操作人員、外部操作人員以及壓機工作人員都要互相的配合。外部操作人員將酸循環的閥門轉動兩到三次時，內部操作人員必須要嚴密的觀察反應溫度的變化。當壓機開始工作時，壓機操作人員也要對工作電流進行嚴密的監視。當內部反應溫度出現上升趨勢的變化時，內部操作人員就要立即通過外部操作人員將硫酸烷基化裝置的運行電流關閉，并且將酸循環閥調整到關閉的狀態，將硫酸烷基化反應及時的中斷。同時，壓機工作人員要立即檢查運行電力是否有變化。如果壓機工作電流高于標準工作電流時，要立即對其進行調整，避免因為超過額定電流而對硫酸烷基化裝置中的壓機造成損壞。當硫酸烷基化裝置內的反應不再產生熱量后，也就是反應放熱過程結束之后，內部操作人員、外部操作人員以及壓機工作人員就要及時的對各種工作系數進行調整，使硫酸烷基化內部的工作條件逐漸滿足投酸循環的條件時。還要再次進行以上相應的操作，內部操作人員、外部操作人員以及壓機工作人員在進行重復操作時要注意按照以上的工作流程嚴格執行，并且要仔細的觀察相應的數據和指標。如此進行多次重復的操作之后，異丁烷內的烯烴類物質就會逐漸消耗殆盡，使硫酸烷基化反應時的溫度回歸到正常的水平，減少硫酸烷基化反應中的壓力。這時就可以讓硫酸烷基化工作人員正常地進行投酸循環。當內部的反應溫度在 10 ℃ 下時，硫酸烷基化工作人員就要將生產原料進行引進。在進行投酸循環工作的流程中，相應的工作人員還要及時的檢查硫酸烷基化裝置內的帶酸情況。發現其內部有硫酸時，就要立即排出，并且及時的觀察濃度的變化情況，并且根據堿濃度變化做出相應的調整，確保硫酸烷基化裝置運行的穩定性和高效性。