Процесс и установки фтористоводородного алкилирования изобутана олефинами

1 −осушительные колонны; 2 – реакторы; 3 – печь; 4 – колонна-регенератор; 5 – отстойник; 6 – пропановая колонна; 7 – паровой нагреватель

Рисунок 1 – Схема установки алкилирования изобутана олефинами в присутствии фтористого водорода.

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 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.

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.

Список используемой литературы.

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.