13 лекция

1.

Лекция 13
Каталитическое алкилирование
изобутана олефинами
1

2. Содержание лекции

1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
Классификация процессов переработки нефтезаводских
газов;
Характеристика нефтезаводских газов;
Основное применение нефтезаводских газов;
Разделение нефтезаводских газов;
Алкилирование изобутана олефинами. Основные факторы
процесса;
Сернокислотное алкилирование. Схемы процесса.
Материальный баланс.
Фтористоводородное алкилирование. Схема процесса.
Алкилирование на твёрдом катализаторе.
2

3.

1. Классификация каталитических процессов
переработки нефтезаводских газов
Процесс переработки
нефтезаводских газов
Разделение предельных и
непредельных газов на ГФУ
Алкилирование
изобутана
пропиленом и
бутиленами
Производство
водорода
Полимеризация
(олигомеризация)
олефинов
Производство серы
и серной кислоты
Изомеризация
н-бутана
Производство
МТБЭ и ЭТБЭ
3

4.

Количество нефтезаводских газов,
образующихся при следующих основных
процессах нефтепереработки, % мас.:
Каталитический риформинг
Каталитический крекинг вакуумного газойля
Гидроочистка дистиллятов
Гидрокрекинг вакуумного газойля
11,0 – 17,0
14,0 – 18,0
0,5 – 3,0
5,0-16,0
4

5.

2. Характеристика нефтезаводских
газов
Состав углеводородных газов основных процессов переработки нефти [в % (мас.)].
Состав газа процессов
Компоненты
H2+CО2
СН4
C2H4
C2H6
C3H6
C3H8
изо – C4H8
н – C4H8
изо – С4Н10
н – C4H10
C4H6
Сумма
непредельных
каталитического
риформинга
гидроочистки
дизельного
топлива
гидрокрекинга
вакуумного
дистиллята
8,5
5,0
9,5
38,0
19,0
20,0
-
34,0
24,5
20,5
-
27,0
21,0
41,0
-
21,0
11,0
-
-
каталитического
крекинга вакуумно
го газойля
2,5
11,0
6,0
8,0
22,0
12,5
6,0
14,0
14,0
4,0
48,0
5

6. 3. Основное применение нефтезаводских газов

Нефтезаводские газы
Предельные углеводородные
газы
Непредельные углеводородные
Бытовой
газы
газ
Метан-этан
(сухой газ)
Бутан
Сырье
пиролиза
Этилен
Получение
полиэтилена
Пропан
Бутилен
Сырье
нефтехимии
Получение
алкилата
Изобутан
Топливо
Сырье
алкилата
Получение
пропилена
Бытовой
газ
Сырье
нефтехимии
Сырье
для
МТБЭ,
ЭТБЭ
Пропилен
Сырье
Нефтехимии
Сырье
нефтехимии
Получение
алкилата
6

7. 4. Разделение нефтезаводских газов

Осушка (в основном твёрдыми
поглотителями)
Очистка (от сернистых соединений,
углекислого газа, примесей)
Абсорбция (АГФУ)
СО2+2NaOH
H2S+2NaOH
RSH+NaOH
RCOOH+NaOH
Na2CO3+H2O
Na2S+2H2O
NaRS+H2O
RCOONa+H2O
Компрессия и конденсация (ГФУ)
Ректификация
7

8. 5. Алкилирование изобутана олефинами

(положительный
тепловой эффект 960
кДж на 1 кг алкилата)
фтористоводородное
сернокислотное
на твердых катализаторах
Основная реакция:
iС4H10+C4H8 iC8H18
Первичные реакции
С3H6 + iC4H10 iC7H16 (ИОЧ-88,МОЧ-87)
С4H8 + iC4H10 iC8H18 (ИОЧ-96,МОЧ-94)
С5H10 + iC4H10 iC9H20 (ИОЧ-88,МОЧ-87)
Вторичные реакции
(нежелательные)
2С3Н6
С6Н12
С5Н10+2iС4Н10 С5Н12+С8Н18
8

9. Основные факторы процесса алкилирования изобутана олефинами

1. T, °C - 0-10°C (с H2SO4)
выше 10 °C окисления
углеводородов
- 25-30 °C (с HF)
2. P, МПа - 0,3-1,2
3. iC4H10/олефин = (4÷10):1
4. Объемная скорость подачи олефинов - 0,1-0,6 ч-1
5. Время реакции: 5-10 мин.(для HF)
20-30 мин. (для H2SO4)
6. Соотношение кислоты к углеводороду = 1:1
9

10. Влияние температуры на октановое число алкилата сернокислотного алкилирования

10

11. Зависимость содержания эфиров в суммарном алкилате от концентрации серной кислоты

1- алкилирование изобутана бутиленом;
2- алкилирование изобутана пропиленом.
11

12. 6. Сернокислотное алкилирование

со струйным смешением
с автоохлаждением
с поточным охлаждением
Реакторы
вертикальные
горизонтальные
простой
каскадного
типа
12

13. Вертикальный контактор

1 - корпус;
2 - цилиндрический кожух;
3 - трубный пучок;
4 - пропеллерный насос.
13

14. Горизонтальный контактор

1-трубчатый пучок; 2,5-циркуляционная труба; 3-корпус; 4-пропеллерная
мешалка; 6-направляющие лопасти; 7-турбина.
14

15. Горизонтальные реакторы каскадного типа

а - пятисекционный;
б -сдвоенный;
1,2,3,4,5-секции;
6-зона отстаивания кислоты;
7-зона вывода кислоты;
8-емкость изобутана.
15

16. Смесительная секция каскадного реактора

1,2-секции реактора; 3-мешалка; 4-циркулярные трубы.
16

17.

Реактор струйного смешения
1 – корпус; 2 - внутренняя циркуляционная труба;
3 – ввод кислоты, изобутана и циркулирующих продуктов реакции;
4 – инжекционный смеситель; 5 – ввод олефинов; 6 – вывод продуктов реакции
17

18. Технологическая схема сернокислотного алкилирования изобутана олефинами в автоохлаждающем реакторе

1-реактор; 2-компрессор; 3-пропановая колонна; 4-емкости орошения;
5-отстойник; 6-изобутановая колонна; 7-бутановая колонна;
8-колонна вторичной перегонки алкилата; 9-коалесцирующий аппарат;
10-сепаратор
18

19. Cхема установки сернокислотного алкилирования с поточным охлаждением реакционной смеси

1- реактор-контактор; 2-отстойник; 3-сепаратор;
4-деизобутанизатор; 5- компрессор; 6- пропановая колонна
19

20. Размеры и технологические параметры ректификационных колонн на установке сернокислотного алкилирования

20

21. Материальный баланс установки сернокислотного алкилирования

Поступило
Бутан-бутиленовая фракция
Пропан-пропиленовая фракция
Изобутан
I*
66,0
34,0
100,0
II**
54,4
29,7
15,9
100,0
Получено
Легкий алкилат
79,1
Тяжелый алкилат
3,4
Пропан
2,1
Отработанная бутан-бутиленовая фракция 15,4
Всего
100,0
69,5
5,9
14,0
10,6
100,0
Всего
* - сырьё – бутан-бутилен
** - сырьё – бутан-бутилен + пропан-пропилен
Расходные показатели (на 1 т сырья):
Пар водяной, Гкал……………………… 0,7-0,95
Электроэнергия, кВт·ч………………… 250-300
Вода оборотная, м3 ………………....... 15-20
Серная кислота 98,5%-я, кг………….. 150-170
Щелочь (в расчете на 100%-ю), кг….. 3,2-3,6
21

22. 7.Фтористоводородное алкилирование. Принципиальная схема установки фтористо-водородного алкилирования по технологии UOP

1- реактор; 2- отстойник; 3- колонна-регенератор; 4-депропанизатор;
5- пропановая колонна
22

23.

Материальный баланс процесса
фтористоводородного
алкилирования по технологии UOP
Наименование
% (мас.)
Взято:
Бутан-бутиленовая фракция
67,02
Изобутановая фракция
Итого:
Получено:
32,98
100,00
Алкилат
Углеводородный газ
(пропановая продувка)
96,71
Н-бутан
1,49
Полимер
Потери
0,24
0,05
100,00
Итого:
1,51
23

24. 8. Алкилирование на твёрдом катализаторе. Схема потоков процесса Alkilene

1- реактор Alkilene; 2- секция реактивации; 3- секция подготовки сырья;
4-секция фракционирования
24