Фтористоводородное алкилирование олефинами

     Для более полного возврата катализатора предусмотрена также регенерация  (в отдельном блоке) части кислотного слоя из отстойника. Алкилат с низа колонны 4 после охлаждения проходит через бокситные колонны, где освобождается от остатка фтористых соединений. В результате хорошей регенерации расход катализатора не превышает одного килограмма на одну тонну алкилата.

     Схемы процесса фтористоводородного алкилирования  совершенствуются. Например, на некоторых  установках, где в качестве олефинов используют только бутилены, из схемы  исключены колонны отпарки фтористого водорода и пропана, а отгон изобутановой колонны непосредственно возвращают в процесс. Описаны установки, где  смешение сырья с кислотой осуществляется в стояке (вертикальные трубы большого диаметра, соединяющие выходные штуцера  кислотных охладителей с входным  штуцером реактора). При этом сами реакторы лишены перемешивающих устройств, что устраняет разрушение аппарата от корродирующего действии фтористого водорода [2]. 
 

     2.2 Технологическая  схема УФВА по  технологии фирмы  «Philips Petroleum» 
 

     Технология  компании «Philips Petroleum»  − одна из популярных в США и мире, по ее лицензии построены и работают 84 установки фтористоводородного алкилирования. На рисунке 2 дана принципиальная схема установки алкилирования по технологии компании «Philips Petroleum».

     1 – реактор; 2 – фракционирующая  колонная; 3 – отпарная колонна

     Рисунок 2 – Принципиальная схема установки фтористоводородного алкилирования по технологии фирмы «Philips Petroleum». 

     Осушенная жидкая смесь олефинов с изобутаном поступает в реактор 1, где интенсивно перемешивается с фтористоводородным катализатором. Углеводородная часть полученных продуктов поступает во фракционирующую колонну 2, в которой разделяется на пропан, циркулирующий изобутан, н-бутан и алкилат. Кислотную фазу (фтористый водород), образующуюся внизу реактора, возвращают снова в реактор. Незначительные количества растворенного фтористого водорода выделяются из товарного пропана в небольшой отпарной колонне 3. Все товарные продукты подвергаются щелочной очистке [1]. 
 

     2.3 Технологическая  схема УФВА по  технологии компании  UOP 
 

     Процесс фтористоводородного алкилирования ком по технологии компании UOP проводится при низкой температуре в присутствии фтороводородной кислоты. По данной технологии работают более 95 промышленных установок. На рисунке 3 представлена принципиальная схема установки по технологии компании UOP.

     1 – реактор; 2 – отстойник; 3 – колонна-регенератор; 4 – депропанизатор;

     5 – пропановая  колонна

     Рисунок 3 − Принципиальная схема установки фтористоводородного алкилирования по технологии компании UOP. 

     Олефиновое  сырье, смешанное с рециркулирующим  изобутаном, попадает в реактор для  контакта с фтористоводородной кислотой, После реактора 1 алкилат-кислотная  смесь отстаивается в отстойнике 2, затем фтористоводородная кислота рециркулирует снова в реактор. Используют реакторы трубчатого типа. Алкилат после отстаивания от основного объема фтористоводородной кислоты поступает в колонну-регенератор 3, где циркулирующий изобутан отделяется в виде бокового погона. Колонна-регенератор 3 обогревается внизу посредством   циркуляции остатка через печь. При нагреве остатка до 200 °С разрушаются органические фториды, образующиеся в качестве побочных продуктов реакцию. При этом от алкилата отделяются изобутан, пропан, катализатор. С низа колонны выходит товарный моноалкилат. С верха колонны 3 уходят в газовой фазе  пропан, фтористый водород и некоторое количество изобутана. После концентрации в депропанизаторе 4 часть этой смеси возвращается снизу в реактор, а остальное направляют в пропановую колонну 5, с верха которой уходит отпаренный сероводород, а с низа – пропан со следами изобутана. Предусмотрена также регенерация кислоты, позволяющая снизить расход катализатора. С целью повышения безопасности была установлена новая секция сбора паров фтористого водорода [1].

     3. Требования безопасности 
 
 

     Применение  фтористоводородного катализатора вследствие его токсичности и  значительной летучести требует  соблюдения строгих мер предосторожности. Токсичность фтористоводородной кислоты для людей, кроме того, осложняется тем фактом, что безводная фтористоводородная кислота обычно является газообразной при нормальных атмосферных условиях - давлении 1 ата и 21 °C. Возможно, создание определенных мер безопасности для давления паров фтористоводородной кислоты при стандартных атмосферных условиях, когда они присутствуют в атмосфере. Эти меры безопасности определяются легкостью, с которой фтористоводородная кислота испаряется и выделяется в атмосферу. Осуществляется непрерывный автоматический контроль за точками возможной утечки фтористого водорода: в потоках воды, охлаждающей реакторы и конденсаторы, в холодильниках кислоты и др. Зона, где размещены кислотные насосы и аппараты, содержащие кислоту, считается опасной, и в нее можно входить только в специальных кислотоупорных костюмах и масках. Большое внимание уделяется подбору материалов и конструкций аппаратуры, оборудования и трубопроводов. Применяют специальные прокладочные материалы из стойких к плавиковой кислоте веществ – фторорганических пластмасс. В местах наибольшей коррозии используют монель-металл (состоит в основном из никеля и меди), а основную аппаратуру изготавливают из углеродистой стали. На аппаратах с плавиковой кислотой фланцы патрубков следует закреплять не менее чем восемью болтами. Резьбовое соединение труб, как правило, исключается.

     Фтористый водород обжигающе действует  на кожу. Пары фтористого водорода даже в небольших концентрациях вызывают раздражение слизистых оболочек. Безводный фтористый водород кипит при температуре 19,5 °С, поэтому перевозить его рекомендуется в виде раствора  в воде (до 40 % воды), используя для этого стальные цистерны [2].

     Заключение 
 
 

     Алкилат, произведенный на УФВА, имеет исключительное значение для нефтеперерабатывающих  компаний, в их борьбе за выполнение природоохранных и других законодательных  ограничений: запрет метил-трет-бутилового эфира (МТБЭ) в связи с загрязнением почвенных вод, ужесточение требований к составу бензина (снижение содержания серы, бензола, ароматических соединений).

     Эффективная эксплуатация установки УФВА – трудная  задача, требующая сложных рабочих  режимов. Это определяется множеством специфичных для отрасли ограничений и проблем управления, которые осложняют технологический процесс. Проблемы управления:

1. В установках ФВА перерабатывается сырье, количество, углеводородный состав и загрязненность которого постоянно меняется в зависимости от рабочих условий на предыдущих ступенях.
2. Операторам приходится решать трудную задачу – минимизировать оборот изобутана и связанные с этим затраты и при этом поддерживать требуемое качество алкилата и минимальный расход кислоты.
3. Необходимо обеспечивать безопасную эксплуатацию установки, несмотря на постоянную опасность отравления катализатора.

        Требования к установкам ФВА растут в связи с текущими тенденциями в нефтеперерабатывающей  промышленности. Отраслевые тенденции:

1. В связи с растущим спросом на бензин продолжается увеличение числа установок каталитического крекинга и разработка новых катализаторов, что приводит к повышению производства сырья для алкилирования.
2. Продолжающееся развитие крекинга нефтяных остатков ведет к появлению более сложного в переработке сырья для алкилирования.
3. Растущий интерес С₅ олефинов как средству вернуть летучие компоненты в бензиновый фонд и увеличить производство продукции.
4. Постоянное ужесточение законодательства в отношении качества бензина – ограничение на использование некоторых из современных добавок.

       Все эти факторы требуют расширить  возможности установок ФВА по переработке разнообразного сырья  без ущерба  для производительности установки и качества алкилата. Идеальные  характеристики алкилата как компонента бензина делают его критически важным для рентабельности нефтеперерабатывающих  предприятий и соблюдения требований закона к качеству топлива [7].

       Список  использованных источников 
 

1. Капустин, В. М. Технология переработки нефти. Деструктивные процессы /В. М. Капустин, А. А Гуреев. – Москва: издательство КолосС, 2008. – 334 с.
2. Смидович, Е. В. Технология переработки нефти и газа. Крекинг нефтяного сырья и переработка углеводородных газов / Е. В. Смидович. – Москва: издательство Химия, 1980. −328 с.
3. Лебедев, Н. Н. Химия и технология нефтехимического синтеза / Н. Н. Лебедев. – Москва: издательство Химия, 1988. – 592 с.
4. Николаев, В. В. Основные процессы химической переработки газа / В. В. Николаев, И. Г. Бусыгин, Н. В. Бусыгина, В. С. Палашарчук, Б.П. Тамавян: − Москва: издательство “Недра” 1996.
5. Ахметов, С. А. Технология глубокой переработки нефти  и газа: Учебное пособие для вузов / Уфа: Гилем, 2002. – 672 с.
6. Капкин, В.Д. Технология органического синтеза / В. Д. Капкин, Г. А.Савинецкая, В. И. Чапурин: − Москва: издательство Химия, 1987. – 400 с.
7. Симпсон, М. Б. Фтористоводородное алкилирование / М. Б. Симпсон, М. Кестер: Квебек: АВВ Analytical, 2007.