硫酸烷基化裝置生產(chǎn)運行中存在的問題及解決措施

米海剛

摘 要：碳氫化合物的烴類裂解反應中脫氫能力大小為叔碳氫>仲碳氫>伯碳氫，而烷基化化學合成利用加成或置換反應將烷基引入有機物分子中的反應過程。此文針對硫酸烷基化裝置在生產(chǎn)過程中可能出現(xiàn)的強酸、異丁烷帶烯烴和精制系統(tǒng)管線腐蝕的問題，展開深入分析，并且提出了相應的解決措施。

關(guān)鍵詞：烷基化;硫酸;跑酸;腐蝕 烯烴

烷基化是將烷基替換到其他化學組分分子中，目前，石油煉制的工藝逐漸成熟，烷基化技術(shù)的使用也越來越廣泛，其中最廣泛應用的手段還是硫酸烷基化手段。由于硫酸具有強腐蝕性，所以通過減少硫酸用量、減少烯烴使用計量等手段來保證硫酸烷基化裝置的有效生產(chǎn)。

1 硫酸烷基化裝置在生產(chǎn)中存在的問題

1.1 出現(xiàn)物理跑酸

設(shè)備開始運行時，烷基化設(shè)備基本上都有帶酸。維護期間留在裝置管線中的殘留固體顆粒和物料一起反復翻轉(zhuǎn)，進入設(shè)備中。殘留的顆粒會使設(shè)備里的酸-烴反應從而生成活潑的乳化液，形成酸泡沫，造成泡沫夾帶強酸，引發(fā)物理跑酸。烷基化廢酸成份里含有腐蝕產(chǎn)物形成的酸渣[1]。這種酸渣堆積在沉降器罐里面，使玻璃板液面計的引線被梗塞，形成酸界位假象，引發(fā)酸攜帶。

1.2 開工異丁烷帶烯烴

設(shè)備開始運行時，完美狀態(tài)是開工異丁烷中沒有烯烴。通過反正機理可以知道，烷基化是放熱反應，如果開工異丁烷含有烯烴，開始運行時將使反應超溫超壓，使壓力超負荷，最后致使酸攜帶，對整個設(shè)備的危害極大。

1.3 精制系統(tǒng)管線腐蝕

硫酸烷基化裝置精制系統(tǒng)產(chǎn)生的物質(zhì)夾帶硫酸和通過其他化學反應得到硫酸的物質(zhì)，這樣導致了精制系統(tǒng)線路被腐蝕的情況發(fā)生。一般情況下，碳鋼濃硫酸的環(huán)境中自身反應得到硫酸亞鐵薄膜來防止自身進一步被腐蝕，但在酸性水溶液的流動速度也來越快的情況下，同時也加快了硫酸亞鐵薄膜在碳鋼外部流失的速度，特別是管內(nèi)接口、四通、彎管等管道內(nèi)部凹凸不平的位置，極大的加快了碳鋼等管材的被腐蝕速度。

2 解決措施

2.1 針對出現(xiàn)物理跑酸的問題

為了避免設(shè)備開始運行的時候產(chǎn)生強酸泡沫，設(shè)立酸循環(huán)時，取和空氣完全接觸的循環(huán)酸的樣品于錐形瓶密封，接下來取樣未和空氣接觸的循環(huán)酸樣，用力搖晃兩個樣品，如果循環(huán)酸樣品里面出現(xiàn)泡沫，證明循環(huán)酸已經(jīng)被污染。為了避免伴出現(xiàn)物理跑酸，加入烯烴的時候，要提前換成新鮮的循環(huán)酸。

2.2 針對異丁烷帶烯烴的問題

首先通過硫酸烷基化裝置分離系統(tǒng)，調(diào)整異丁烷分離塔操作參數(shù)，將循環(huán)異丁烷純度提高，降低烯烴在異丁烷中組分占比，但是雜質(zhì)質(zhì)量占比降低后，會壓制硫酸烷基化釋放熱量。其次，在加入酸循環(huán)的時候要把控釋放熱能值，就得分批次加入酸循環(huán)。在加入酸循環(huán)的時候，各個職能工作員工要協(xié)同合作，外部操作人員打開閥門，內(nèi)部操作人員及時監(jiān)控設(shè)備參數(shù)，壓縮機房的工作人員要密切關(guān)注其電流。如果反應器溫度有超溫的可能，內(nèi)部操作人員要立即告知外部操作人員關(guān)掉循環(huán)酸閥門，結(jié)束反應，壓縮機房的電流超出預先設(shè)置的電流，要及時采取措施，防止機器不能正常工作。當熱量釋放完成后，各崗位員工重調(diào)設(shè)備參數(shù)，重復以上步驟2～3次，使異丁烷組分中的烯烴完全消失，這個時候設(shè)備的溫度保持在一定的范圍內(nèi)，加入酸循環(huán)。

2.3 針對精制系統(tǒng)管線腐蝕問題

首先采用合適的材質(zhì)的管線，把管線腐蝕現(xiàn)象經(jīng)常出現(xiàn)的管線換成合金管，這樣也進一步拓寬了管線內(nèi)存四氟乙烯的反應界限，將當前只是用堿清洗的環(huán)節(jié)的線路擴張到全部用堿清洗環(huán)節(jié)和清水洗滌環(huán)節(jié)的線路[2]。

其次，一般情況下硫酸烷基化裝置是兩臺設(shè)備合用一個設(shè)備來計量其流量，現(xiàn)給每一臺硫酸烷基化裝置配置流量計量設(shè)備，與此同時，前一臺酸烷基化裝置反應剩余的算流入后一臺設(shè)備。這樣不僅僅降低了偏流率，還提升了工業(yè)廢棄酸的使用效果。安裝新的管線系統(tǒng)來調(diào)節(jié)循環(huán)異丁烷流入硫酸烷基化裝置的流速，防止出現(xiàn)循環(huán)異丁烷偏流的現(xiàn)象。循環(huán)異丁烷流量較少時雜質(zhì)硫酸脂的產(chǎn)量增多，這時在用堿清洗環(huán)節(jié)另設(shè)立流量計量設(shè)備，利用流量的不同變化及時改變用堿量，實時中和烷基化產(chǎn)生的廢酸和其他化合物中的酸。

最后，利用硫酸烷基化是以硫酸作為催化劑，實現(xiàn)烯烴烷基化的過程，在這個過程中的產(chǎn)物可以吸收大量的水分。而一般的用堿清洗和水洗滌環(huán)節(jié)的管路不能夠達到反應需求，所以要中和硫酸烷基化過程中其產(chǎn)物夾帶的廢酸，實現(xiàn)最終的提純和精細制造的目的。在這個過程中要及時添加水分來調(diào)節(jié)堿洗裝置中堿性溶質(zhì)的占比為1.2-1.6g·cm-3，添加堿性溶質(zhì)水清洗設(shè)備中水的酸堿值在9-11，添加水分來調(diào)節(jié)水清洗設(shè)備溶液的導電性在4500-7500μm·cm-1。這樣不僅僅有助于酸堿中和，更是通過堿洗、水清洗設(shè)備靜置分散，防止后續(xù)物料添加時夾帶雜質(zhì)酸等其他物質(zhì)[3]。

綜上所述，清晰的了解了硫酸烷基化裝置生產(chǎn)中存在的問題及解決措施。在開始生產(chǎn)的時候要注意強酸的夾帶、異丁烷帶烯烴和設(shè)備管線被腐蝕的情況，將異丁烷儲存在特制的裝置中，在使用的時候加入新鮮的循環(huán)酸，避免烯烴進入，為了防控潛在風險，在平常設(shè)備運行工作中操控員要認真的按照工藝制度進行操控，及時維護檢修。

參考文獻：

[1]趙盛武.硫酸烷基化裝置生產(chǎn)中注意的問題及應對措施[J].化工設(shè)計通訊，2018，44（01）：164.

[2]劉初春，李慶宇.硫酸烷基化裝置運行問題分析及對策[J].石化技術(shù)與應用，2019，37（04）：272-274.

[3]張斌.烷基化裝置運行中酸腐蝕問題分析和預防措施[J].廣東化工，2017，44（11）：256-257.