141
该烷基化装置设计规模为0.55Mt/a，操作弹性为60%～110%。设计主要原料为MTBE装置、丁二烯抽提装置、炔烃加氢装置的混合碳四以及异丁烷，采用鲁姆斯 CDAlky ®低温硫酸法工艺，在催化剂的作用下烯烃与异丁烷反应，生产高辛烷值的烷基化油。装置包括原料预处理和烷基化两部分。原料预处理采用选择性加氢工艺脱除原料中的丁二烯，避免在烷基化反应过程中，丁二烯生成多支链的聚合物，使烷基化油干点升高，酸耗加大。CDAlky ® 工艺的烷基化反应温度-4℃，低于传统硫酸法烷基化的反应温度。更低的反应温度能够有效地抑制烯烃聚合反应，提高C8选择性，有利于生成高辛烷值的三甲基戊烷，同时降低酸耗。 装置投产后，由于原料中正丁烷含量远高于设计值，使得脱异丁烷塔精馏段超负荷，正丁烷产品泵超负荷，装置加工能力严重受限。为了跟上炼化一体化的生产步伐，解决加工瓶颈问题，提升装置加工负荷刻不容缓。
1 烷基化反应工艺
烷基化反应是异丁烷与轻烯烃（如丁烯）在硫酸催化作用下反应生成高辛烷值的三甲基戊烷（为224、233和234三种异构体 ）的过程，化学反应式
如下：
同时异丁烷也会与丙烯、戊烯等烯烃发生类似的化学反应。除上述提及的主反应外，同时伴有酯化、歧化、裂解、聚合等副反应[1]。
烷基化反应理论上烷/烯比为1.0是最佳的，但是不参与反应的正丁烷必须分离出去，而通过精馏方法分离出正丁烷得同时必然会损失少量异丁烷，因此，需要根据损失量保持烷/烯比略大于1.0。同时，偏高的烷/烯比会影响装置生产能力，也会引起能耗、物耗增加[2]。
2 原料性质
该装置的原料为混合碳四，其主要组分为异丁
合成氨工艺
烷、正丁烷、丁烯，装置投产后发现原料中正丁烷的含量远超设计值，烯烃含量低于设计值，原料组成对比如表1。
焊锰钢板用什么焊条
表1 原料组成对比表
pvc胶粒组分设计含量wt%实际含量wt%偏差wt%异丁烷34.2735.57 1.3正丁烯19.2915.15-4.14正丁烷13.2631.9518.69反丁烯18.3712.87-5.5顺丁烯
13.85
4.42
-9.43
从上表可以看出，实际的烯烃含量比设计低19.07%（wt%），正丁烷含量比设计高18.69%（wt%），烯烃含量远低于设计值的混合碳四无法生产出设计量的烷基化油。为了达到设计的产量，要么改变原料性质，要么提高装置进料量。
由于原料限制，只能考虑提高装置混合碳四进料量，在提高进料量至100%负荷的过程中，发现正丁烷含量超设计较多，正丁烷（脱正丁烷塔顶部分流程如图1所示）产品产量太大，正丁烷产品泵超负荷跳车。
V501
脱丁烷塔顶回流罐
C501脱丁烷塔
图1 脱正丁烷塔顶部分流程图
3 问题及对策3.1 问题
装置设计100%负荷时混合碳四进料量为70t/h，按照实际的原料组成分析，正丁烷含量达到了
烷基化装置工艺流程优化
高伟1 魏文1 曹克强2
1. 浙江石油化工有限公司 浙江 舟山 316000
2. 中石化股份有限公司北京燕山分公司发展和工程管理部 北京 102500
摘要：浙江石油化工有限公司一期0.55Mt/a烷基化装置投产后，由于原料中的正丁烷含量比设计高出较多，正丁烷外送达到最大量后仍然无法全部送出，严重制约装置的负荷提高。阐述了没有改变原料性质，未改变或者新增加设备的情况下，通过装置内部流程改造优化，解决了装置的瓶颈，提高了装 置负荷。
关键词：烷基化 正丁烷 优化 改造
142
31.95%，正丁烷产量可达到22.37t/h，而正丁烷产品泵P-503AB额定流量为7.0t/h，参数见表2，即使双泵同时运行也无法满足正丁烷产品外送。
表2 正丁烷产品泵P-503AB参数表
设备名称正丁烷产品泵汽车烧甲醇
输送介质
正丁烷型 号GSB-W1A-14/281功率/kW 13.9额定流量/（t·h -1）7.0扬程/m 281出口压力/MPa 1.9介质温度/℃55介质密度/（kg·m -3）
534
额定转速/（转·分-1）
2950
由于正丁烷产品泵基础和电机容量限制，短时间内无法更换流量更大的机泵。经计算，脱正丁烷塔顶回流泵P-502AB额定流量为50t/h，塔顶回流量30t/h，还有20t/h的富裕量，而且正丁烷产品罐压力仅为0.45MPa，该泵扬程满足正丁烷产品外送要求，同时现场的位置也非常接近，因此，主要考虑利用现有的脱正丁烷塔顶回流泵P-502AB外送正丁烷。
表3 脱正丁烷塔顶回流泵P-502AB参数表
设备名称脱正丁烷塔顶回
流泵
输送介质
正丁烷型 号H2E100-80-250功率/kW 14.5额定流量/（t·h -1）50扬程/m 80出口压力/Mpa 1.2介质温度/℃55介质密度/（kg·m -3）
534
额定转速/（转·分-1）
2950
3.2 对策
在装置不停工改造的情况下，可以在将两个位号备用的泵进出口管线吹扫置换干净，出口增加跨线流程。然后再切换机泵，在另外两台泵出口增加流程到这个跨线上，这样脱正丁烷塔顶回流泵就可以作为正丁烷产品泵使用，或者作为备用泵，改造流程如图2中粗黑线所示。改造后运行脱正丁烷塔顶回流泵P-502一台泵，满足回流的同时，正丁烷产品外送量可达到20t/h，装置负荷基本达到了100%。当混合碳四中的正丁烷含量进一步增加，或者原料量增大时，同时运行P-503一台泵，正丁烷产品外送量可以达到27t/h，完全解决了正丁烷外送问题。而且在混合碳四中正丁烷含量不高或者进料量不超过70t/h时，原来的正丁烷产品泵P-503可以停运，减少了耗电。
V501
脱丁烷塔顶回流罐
C501脱丁烷塔
4 优化结果
以上流程改造完投用后，装置进料量提高到了76t/h，可以将设计的物料全部加工完，正丁烷产品外送量23t/h，烷基化油产量达到70t/h，装置负荷达到了108%。
表4 效果验证表
序号物料名称改造前改造后增量1混合碳四t/h 4576312
阻塞密度自动点火器烷基化油产量t/h 3770333
装置负荷%
57
108
51
5 结束语
经过查问题原因，制定对策，在装置不停工、不新增设备的情况下进行简单的工艺流程优化改造，用最少的投资解决了原料性质变化带来的问题，打破装置的加工瓶颈，使装置的负荷提升了51%。同
时在原料性质好转或者原料量较少时，可以停运一台正丁烷产品泵，节省了电耗。该工艺流程的优化改造对于装置实现效益最大化具有重大意义，也可以给新装置设计作参照，将脱正丁烷塔顶回流泵和产品泵合并设计，降低装置投资。
参考文献
[1] 陈尊仲.60万吨／年异辛烷生产装置鲁姆斯工艺简介[J].化工设计2017，27（1）：6-8
[2] 刘初春，李庆宇.硫酸烷基化装置运行问题分析及对策[J].石化技术与应用2019，37（4）：272-274
作者简介
高伟，工程师，2010年毕业于重庆科技学院化工专业，现从事烷基化装置工艺管理工作。
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