ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы СЕРНОКИСЛОТНОЕ АЛКИЛИРОВАНИЕ С РЕГЕНЕРАЦИЕЙ ОТРАБОТАННОЙ КИСЛОТЫ Голдсби) из "Алкилирование. Исследование и промышленное оформление процесса" Эмульгирование. Вероятно, наиболее трудно добиться хорошего эмульгирования и контакта фаз. Для успешного хода процесса необходимо, чтобы характеристики эмульсии были одинаковы по всему реактору. Для создания эмульсии типа углеводород в кислоте нужен избыток кислоты. В такой эмульсии вязкость и поверхностное натяжение непрерывной кислотной фазы препятствуют коалесценции капелек углеводородной фазы и их выделению из кислотной фазы под действием очень большой разности плотностей легкой и тяжелой фаз. [c.219] Кислото-углеводородную смесь, покидающую реакционную зону,, разделяют либо в отстойной зоне самого реактора, либо в отдельных отстойниках. Работа отстойной части может существенно влиять на весь процесс. [c.219] Эффективной является технология, предусматривающая рециркуляцию не отделенной кислотной фазы, а кислотной эмульсии [4]. Для достижения этого снижают количество кислоты в отстойной зоне и увеличивают скорость циркуляции до такого значения, при котором в рециркулирующую кислоту вовлекается от 20 до 30% углеводородов. Снижение расхода кислоты было особенно заметно при работе на бутиленовом и на смешанном пропилен-бутиленовом сырье с рециркуляцией кислото-углеводородной эмульсии. [c.219] Кривая разложения эмульсии во времени. [c.220] Интенсификация эмульгирования способствует увеличению поверхности переноса изобутана в кислотную фазу. Качество алкилата при этом улучшается, а расход кислоты на побочные реакции снижается. В работе [5] отмечено большое увеличение соотношения углеводородов Са к углеводородам Сд и выше в продуктах алкилирования при получении однородной эмульсии. В экспериментах, проведенных автором этой статьи, при изменениях режима промышленного реактора с целью получения эмульсии нужного типа октановое число алкилата увеличилось на 1,5 по исследовательскому методу, а расход кислоты снизился на 20% при прочих равных условиях. [c.220] Контактирование сырья с катализатором. Перемешивающие устройства, применяемые в реакторах, заметно влияют на степень эмульгирования. Они определяют интенсивность циркуляции эмульсии в реакторе, и, тем самым, среднее число проходов сырья через импеллер за время пребывания сырья в реакторе. Большинство импеллеров на промышленных реакторах имеет привод от электродвигателей, поэтому скорость их вращения постоянна. Некоторые импеллеры, однако, приводятся от турбины или через редуктор, поэтому у оператора имеется возможность изменять число оборотов. В работе [4] сообщается, что при 620 об/мин получается алкилат хорошего качества. Авторы полагают, что высокая степень диспергирования вызвала снижение расхода свежей кислоты на действующей установке с 217 до 77 кг на 1 м алкилата. [c.220] Улучшение распределения олефинового сырья также является эффективным средством снижения расхода серной кислоты. Условия в зоне контакта олефина с циркулирующей кислотой имеют важное значение из-за очень высоких скоростей начальных реакций. Часто используются перфорированные разбрызгивающие кольца, а также концентрические питательные форсунки [6]. [c.220] В той или иной форме объемная скорость входит во все соотношения, характеризующие процесс алкилирования, и ее следует фиксировать при каждом обследовании работы установки. Иногда на основе одной лишь объемной скорости моябю предсказать работу установки. Следует особо отметить, что объемная скорость тесно связана с эмульгированием, контактированием и мощностью, затрачиваемой на перемешивание. Сравнение работы реакторов или установок, выполненных по разным проектам, на основе объемной скорости, как главного критерия, может привести к неверным выводам. [c.221] Концентрация изобутана в зоне реакции. Важный параметр алкилирования — концентрация изобутана в углеводородной фазе реактора, т. е. в потоке углеводородов, покидающем реактор. Этот поток является источником изобутана, необходимого для насыщения серной кислоты и протекания алкилирования. Присутствующие в углеводородной фазе н-парафины являются химически инертными, однако, накапливаясь в углеводородной фазе, они могут явиться нежелательными разбавителями в реакционной зоне. Их влияние на процесс не всегда можно точно определить. [c.221] Чтобы снизить расход серной кислоты до минимума, следует поддерживать концентрацию изобутана в реакторе возможно более высокой. Это значит, что депропанизатор и деизобутанизатор должны работать в оптимальных условиях. Оператору следует вести режим фракционирующей части установки с учетом того, что концентрация изобутана в углеводородном слое реактора или в потоке, покидающем реактор, является важнейшим параметром процесса. Соотношение изобутан олефин и чистота потоков (дистиллят из деизобутанизатора, остаток из депропанизатора, рециркулирующий изобутан-хладоагент) важны лишь постольку, поскольку они влияют на концентрацию изобутана в зоне реакции. [c.221] Соотношения, приведенные в работе [7], показывают влияние концентрации изобутана на октановое число алкилата и влияние октанового числа на потребление кислоты при использовании бутиленового сырья. Объединив эти данные, можно построить кривую (рис. 3), иллюстрирующую влияние концентрации изобутана на расход свежей кислоты при прочих равных параметрах, поддерживаемых постоянными. Возможная экономия серной кислоты является поводом для оптимизации работы фракционирующей секции установки при работе как на бутиленовом, так и на смешанном пропилен-бутиленовом сырье. [c.221] Зависимость расхода свежей серной концентрации изобутана в реакторе. [c.222] Пропан выводят с установки, подавая часть изобутанового потока с высоким содержанием пропана (обычно это поток хла-доагента) в депропанизатор. На некоторых установках количество скапливающегося пропана уменьшают, а концентрацию изобутана повышают путем модернизации депропанизатора таким образом, чтобы он мог работать при повышенной загрузке. [c.222] Эксплуатационному персоналу следует, кроме того, найти оптимальный режим работы деизобутанизатора, в частности лучшее место ввода сырья и оптимальное отношение между количеством орошения и верхним продуктом (циркулирующим изобутаном). [c.222] Температура. На установках сернокислотного алкилирования для проведения реакции требуются относительно низкие температуры. Это связано с необходимостью подавления полимеризации и образования других нежелательных побочных продуктов, растворимых в кислоте и в углеводородах. Большинство промышленных установок работает при температуре в реакторе от 1,5 до 18 °С (по проекту 10 °С). [c.222] Чтобы уменьшить расход серной кислоты, в реакторе должна быть возможно более низкая температура. Это предполагает работу компрессора, перекачивающего циркулирующий изобутан-хла-доагент, при максимальной производительности и полное использование охлаждающей воды. Затраты, необходимые для достижения более низких температур, существенно меньше, чем стоимость дополнительных количеств свежей серной кислоты, потребляемой при повышенных температурах. [c.222] По данным некоторых заводов, было использовано все возможное, однако достигнуть температур ниже 7 °С не удалось. По другим сообщениям, очень небольшой расход серной кислоты был зафиксирован при 0—2 °С, причем никаких трудностей в достижении таких низких температур не возникло. Такое расхождение в информации можно объяснить тем, что в кислоте содержалось разное количество воды. [c.222] Свежую кислоту необходимо подвергнуть анализу экспресс-методом, тщательно определить ее титруемую кислотность и содержание SO3 в ней. [c.223] В конце 30-х —начале 40-х годов, когда в промышленную практику начал внедряться процесс сернокислотного алкилирования, стоимость кислоты была низкой, а потребности в алкилате ограниченными кроме того, отработанный катализатор можно было использовать в других процессах, например для очистки бензинов и смазочных масел [1]. Поэтому и не было особой нужды в регенерации катализатора. К тому же в ходе исследований процесса алкилирования было показано, что существовавшие тогда процессы регенерации серной кислоты, используемой для очистки нефтепродуктов, можно проводить и для регенерации катализатора алкилирования с получением свежей серной кислоты любой заданной концентрации. [c.224] С ростом производства алкилата в 40-е годы (главным образом в связи с второй мировой войной) стали накапливаться значительные количества отработанной серной кислоты. Основную ее часть и теперь продолжают использовать для получения серы, т. е. как в обычном процессе регенерации кислого гудрона. Большинству химиков такое решение проблемы не представляется, однако, удовлетворительным. Отработанный катализатор имеет титруемую кислотность л 90% Н2804 и содержит от 2 до 5% воды. Подаваемый на установку алкилирования свежий катализатор представляет собой светлую серную кислоту концентрацией 98—99,5%. В настоящее время в США ежедневно можно регенерировать большое количество (5 тыс. т) отработанной серной кислоты, так как на производство 1 м алкилата расходуется в среднем 55 кг кислоты. [c.224] Вернуться к основной статье