Технология фтористоводородного алкилирования

Введение 

ОАО «Мозырский НПЗ»  входит в число не только в число крупнейших заводов страны, но являются одним из самых мощных нефтеперерабатывающих предприятий Европы. Предприятия привязано к магистральному трубопроводу и имеетудачное транспортное плечо с Россией, странами СНГ, Европы и Балтии.

Основным видом деятельности завода является переработка нефти  и производствонефтепродуктов.

В настоящее время Мозырский НПЗ — это развивающееся предприятие топливного профиля мощностью 12 млн.т нефти в год, с глубиной переработки — 65,19%,выходом светлых нефтепродуктов — 53,96%.

К основным видам продукции, выпускаемой ОАО "Мозырский НПЗ", относятся:

• бензины различных марок — А-76, А-92, АИ-95;
• топливо РТ, керосин осветительный, керосин авиационный турбинный компонент;
• дизельное топливо различных марок: (летнее экологически

чистое), ДЗп (зимнее с депрессорной присадкой) с содержанием серы не более 50 ррm, топливо дизельное автомобильное низкосернистое (не более 10 ррm) с улучшенными низкотемпературными свойствами;

•    топливо печное бытовое низкосернистое (не более 0,035%);
• вакуумный газойль с содержанием серы до 0,1%;
• мазут, битумы различных марок;
•    сжиженные газы, пропан-пропиленовая и бутан-бутиленовая фракции;
• сера, кислород технический и медицинский, азот.

ОАО «Мозырский НПЗ» оказывает услуги по переработке нефти концерна «Белнефтехим», коммерческих структур по давальческой схеме, а также производит переработку нефти собственной закупки, осуществляет  реализацию нефтепродуктов.

Основным поставщиком  углеводородного сырья в Беларусь является Россия.

На Мозырский НПЗ поступает тяжелая западно-сибирская нефть, легкая венесуэльская нефть, азербайджанская нефть и наша, белорусская, нефть. В целях экономии ресурсов и времени редко перерабатывают какую-то одну нефть, так как они различаются по свойствам и выход продуктов от каждой нефти разный. Чтобы состав выпускаемой продукции был постоянным, нефти смешивают между собой, порой добавляя некоторые примеси и перерабатывают именно эту смесь.

На предприятии большое  внимание уделяется совершенствованию  технологическойсхемы переработки нефти, осуществляется строительство новых объектов,модернизация, реконструкция и техническое перевооружение старых.

Комбинированная установка алкилирования предназначена для производства алкилата – высокооктанового экологически чистого компонента автобензина из бутан-бутиленовой фракции комбинированной установки каталитического крекингаMSCC и нефтяной бутан-изобутановой фракции, вырабатываемой на установке ЛК-6У.

Основным компонентом алкилата является изооктан (2,2,4-триметилпентана). Алкилат не содержит бензола, ароматики, олефинов и серы, то есть является компонентом, в котором отсутствуют химические соединения, на которые распространяются ограничения стандартов качества бензинов.

Таким образом, использование алкилата в качестве компонента автобензинов снижает концентрацию бензола, ароматики и серы в последних.

Производство алкилата повысит объем производства бензина и обеспечит возможность выпуска бензинов, соответствующих европейским стандартам.

Расчетная производительность комбинированной установки алкилирования по сырью – бутан-бутиленовой фракции каталитического крекинга MSCC составляет 180 тыс.т/год .

Минимальная производительность установки по сырью с сохранением качества продуктов составляет 60 % от расчетной.

Продолжительность работы установки – 8000 часов в год.

В состав комбинированной установки алкилирования входят секции:

• Секция 1000  Локальная очистка сбросов и стоков

вспомогательные системы

• Секция 2000 Селективное гидрирование
• Секция 3000 Алкилирование и фракционирование
• Секция 4000 Изомеризация

Лицензиаром технологии фтористоводородного алкилирования и разработчиком базового проекта установок является компанияUOP (США).

Данная технология представляет собой современную модификацию фтористоводородного алкилирования, в которой применяется специальная присадка Алкад, которая за счет образования комплекса с фтористоводородной кислотой понижает на 80 % и более летучесть фтористоводородной кислоты и тем самым  повышает уровень безопасности производства[1].

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1Теоретические основы процесса

Процессфтористоводородногоалкилированияпротекает в жидкойфазе на гомогенном катализаторе.

 

1.1Основные реакции процесса

 

Основной реакцией является сама реакция алкилирования изобутана бутиленами

 

СН3

CH3-СН=CH-CH3+СН3-СН-CH3  ®

CH3-С-CH2-CH-CH3

2-бутилен

СН3

СН3

СН3

изобутан

2, 2, 4 триметилпентан

(изооктан)

 

CH2=СН-CH2-CH3+СН3-СН-CH3®

CH3-СН-СН-CH2-CH2-CH3

1-бутилен

СН3

СН3

СН3

изобутан

2, 3 диметилгексан

 

1.2 Побочные реакции

 

реакция полимеризации олефинов:

 

n CH2=CH-CH2-CH3  ®	(-CH2-CH-) n
	СH3-CH2

 

n CH3-СН=CH-CH3®	(-CH - CH -) n
	CH3		CH3

 

 

n CH3-СН=CH-CH3+m CH2= CH-CH2-CH3  ®	(-CH – CH - CH2-CH-) n+m
	CH3		CH3			СН2-СН3

 

 

реакция образования фторидов углеводородов

 

CH3-СН=CH-CH3+HF
	CH3-СН-CH2-CH3
CH2=СН-CH2 -CH3+HF
				F
				фторбутан

Такжевозможнообразование болем тяжелыхфторидов.

 

1.2 Основныепараметрыпроцесса

 

На протекание технологических реакций процесса фтористоводородного алкилирования влияют следующие параметры:

• давление;
• температура;
• время пребывания в зоне реакции;
• мольное соотношение изобутан/олефин;
• концентрация кислоты;
• мольное соотношение кислота/углеводород.

 

1.3.1 Давление

 

Давление процесса алкилирования выбрано таким образом, чтобы обеспечить протекание процесса в жидкой фазе. 

Кроме того, парообразование препятствует дальнейшему отделению кислоты и углеводородов.

 

1.3.2 Температура

 

Температура реакции является одним из наиболее важних параметров процесса, так как она значительно влияет на октановое число получаемого алкилата.

Практически все реакторы алкилирования работают при температуре ниже 38 °С. Критически важно контролировать температуру реакции на этом уровне или ниже из-за значительной теплоты, выделяемой в ходе реакции.

При температурах выше 38 °С происходит снижение октанового числа алкилата, увеличивается количество полимеров и увеличивается потребление изобутана.

При температурах выше 49 °С доля реакций полимеризации становится значительной и требуется аварийное прекращение подачи олефинового сырья в зону реакции.

Проведение реакции алкилирования при температуре ниже 26 °С не рекомендуется из-за увеличения количества органических фторидов в продуктах реакции, что приводит к увеличению потребления фтористоводородной  кислоты и окиси алюминия.

 

1.3.3 Время пребывания в зоне реакции

 

В случае снижения времени пребывания в зонереакции, возрастает выход органических соединений фтора, что ведет к увеличению расхода фтористоводо -родной кислоты.

Кроме того, сокращение времени ведет к увеличению скорости потока в отстойнике кислоты, что ведет к недостаточному отстаиванию кислоты и уносу кислоты с потоком углеводородов в колонну - изостриппер. Этот унос кислоты может привести к высокой коррозии верхнихт брелок изостриппера и появлению фтористоводородной кислоты в потокеа лкилата и н-бутана.

 

1.3.4 Мольное соотношение изобутан/олефин

 

По мере возрастания мольного соотношения изобутана к олефину возрастает октановое число алкилата, а образование полимера снижается.

Обычно соотношения изобутан/олефин поддерживается на максимально возможном уровне. При определении максимального уровня рецикла изобутана учитывается мощность изостриппера и допустимая скорость потока в отстойнике кислоты.

 

1.3.4 Концентрация кислоты

 

Рекомендуемая  концентрация кислоты 85¸94 % масс. HF.

При понижении концентрации фтористоводородной кислоты увеличивается концентрация фторорганических соединений в продукте.

Важным аспектом является тип загрязнителя или разбавителя фтористоводородной кислоты – полимерные соединения, вода.

Содержание воды в циркулирующей фтористоводородной кислоте должно поддерживаться в диапазоне 0,5÷1,0 % масс.

Содержание воды в кислотениже 0,5 % масс., приводит к снижению октанового числа алкилата и способствует образованию полимера.

Повышение содержания воды в кислоте выше 1,0 % масс. ведет к увеличению коррозионной активности фтористоводородной кислоты и уже 5 % масс. содержания воды в кислоте рассматривается как максимальное опасное значение. В этом случае наблюдается резкий рост коррозии оборудования и трубопроводов, содержащих кислоту.

Для поддержания высокой концентрации кислоты предусматриваются адсорберы осушки сырьевого потока для уменьшения попадання влаги в кислоту, непрерывное удаление полимера в блокеАлкад и периодическая регенерация кислоты для удаления полимера и воды.

Мольное соотношение кислота/углеводород

Нормальное мольное соотношение кислота/ углеводород должно поддерживаться между 0,7:1,0 и 1,5:1,0.

При соотношении ниже 0,7:1,0 увеличивается образование полимера, фторорганических соединений, прекращается образование алкилата. С увеличением соотношения выше 1,0:1,0 не появляется никаких дополнительных преимуществ. Таким образом, соотношение 1,0:1,0  можно рассматривать как верхний предел, однако иногда используется соотношение 1,5:1,0 для поддержания турбулентности.