Алкилдеу бірлігі - Alkylation unit

Ан алкилдеу бірлігі (алкал) - қолданылатын түрлендіру процестерінің бірі мұнай өңдеу зауыттары. Ол түрлендіру үшін қолданылады изобутан және төмен молекулалық салмақ алкендер (ең алдымен пропен және бутен ) ішіне алкилат, жоғары октанды бензин компоненті. Процесс қышқылдың қатысуымен жүреді күкірт қышқылы (H2СО4) немесе фторлы қышқыл (HF) ретінде катализатор. Қолданылатын қышқылға байланысты қондырғы күкірт қышқылын алкилдеу қондырғысы (САА) немесе гидрофторлы қышқыл алкилдеу қондырғысы (HFAU) деп аталады. Қысқаша айтқанда, сілтілер екі қысқа көмірсутек молекулаларын бензин диапазонындағы ұзын тізбекті молекулаға изобутанды мұнай өңдеу зауытындағы пропилен немесе бутилен сияқты жеңіл олефинмен араластыру арқылы біріктіру арқылы жоғары сапалы бензинді араластырады. сұйықтық каталитикалық крекинг бірлік (FCCU) қышқыл катализаторының қатысуымен.[1]

Бастап шикі мұнай жалпы алғанда тек 10-40% құрайды көмірсутегі бензин диапазонындағы құрамдас бөліктер, зауыттар әдетте жоғары молекулалы көмірсутектерді ұсақ және ұшпа қосылыстарға айналдыру үшін FCCU пайдаланады, содан кейін олар сұйық бензин мөлшеріндегі көмірсутектерге айналады. FCC процесінің қосалқы өнімі басқа төмен молекулалық алкендер мен изо-парафинді молекулаларды жасайды, олар қажет емес. Алкилдеу бұл жанама өнімдерді октан саны жоғары изо-парафин молекулаларына айналдырады. FCCU қазіргі заманғы мұнай өңдеу зауыттарында өте кең тараған қондырғы болса, алфиляция қондырғысы бар зауытта бұл кең таралған емес. Шынында да, 2010 жылғы жағдай бойынша әлемде алкилдеу қондырғысы орнатылмаған кейбір елдер бар.

Қондырғының өнімі, алкилат, жоғары қоспадан тұрады.октан тармақталған тізбек парафинді көмірсутектер (негізінен изогептан және изоктан ). Алкилат - бұл премиум бензин қорапты араластыру, өйткені ол құлыпқа қарсы ерекше қасиетке ие және таза күйдіріледі. Алкилаттың октандық саны негізінен қолданылатын алкендердің түріне және жұмыс жағдайына байланысты. Мысалға, изоктан бутиленді изобутанмен біріктіру нәтижесінде пайда болады және анықтамасы бойынша 100 октанға ие. Алкилат ағынында басқа өнімдер бар, дегенмен октан рейтингі сәйкесінше өзгереді.[2]

Орнатылған және қол жетімді технологиялар

Алкилдеудің алғашқы қондырғылары 1940 жылы қолданысқа енгізілді. 2009 жылы шамамен 1 600 000 бөшкелер тәулігіне бүкіл әлем бойынша қуаттылық орнатылды,[3] SAAU және HFAU технологиялары үшін тәулігіне 800000 баррельді тең үлеспен. Oil & Gas Journal журналы бойынша 2016 жылдың 1 қаңтарында бүкіл әлемде алкилдеу қуаты тәулігіне 2 056 035 баррельді құрады. 2009 жылдан бастап қосымша орнатылған қуаттың 90% -дан астамы SAAU технологиясына негізделген.

Сәйкес Мұнай және газ журналы 2016 жылдың 1 қаңтарында АҚШ-та жалпы қуаттылығы тәулігіне 18 096 987 баррель болатын 121 мұнай өңдеу зауыты жұмыс істеді. Бұл мұнай өңдеу зауыттарында алкилдеу қабілеттілігі тәулігіне 1 138 460 баррель болды.

Алкилат - бұл бензиннің таңдаулы компоненті, өйткені ол хош иістендіргіштер мен олефиндерден тұрады. АҚШ-тағы қысқы бензин бассейнінің шамамен 11% -ы алкилаттан тұрады. Бензинді жазғы бассейнде алкилаттың мөлшері 15% -ке жетуі мүмкін, себебі төмен Рейд буының қысымы (RVP) бутанды араластыру мүмкіндігін азайтады.

Қауіпсіздік мақсатында SAAU қазіргі таңдағы кең таралған технология болып табылады. Шынында да, 1996 жылы белгіленген қуаттылықтың шамамен 60% -ы HF-ге негізделген,[4] бірақ содан бері бұл коэффициент азайып келеді, өйткені соңғы онжылдықта 10 жаңа алкилдеу қондырғысы іске қосылды, оның 8-тен астамы SAAU болды.

HFAU процесінің екі негізгі лицензиары (нарықтың ұқсас үлесін бөлісу) болды UOP және ConocoPhillips ретінде біріктірілген UOP меншігінде Хонивелл. SAAU үшін қолданылатын негізгі технология - лицензияланған STRATCO процесі DuPont, кейіннен EMRE технологиясы тиесілі ExxonMobil. Соңғы он жылда бүкіл әлемде қосылған SAAU қуатының 85% -дан астамы STRATCO DuPont технологиясын қолданды.

Катализаторлар

Сәйкес катализатордың болуы, сонымен қатар алкилдеу қондырғысын салу туралы шешім қабылдауда маңызды фактор болып табылады.

Күкірт қышқылы

Ішінде күкірт қышқылы (H2СО4) қышқылдың сілтілі, едәуір көлемдері қолданылады. Жаңа қышқылмен қамтамасыз ету және жұмсалған қышқылды жою үшін қолайлы зауытқа қол жетімділік қажет. Алкилдеу қондырғысын қолдау үшін арнайы күкірт қышқылы зауытын салу капиталға қойылатын бастапқы талаптарға да, пайдалану шығындарына да айтарлықтай әсер етеді. Орнатуға болады WSA процесі жұмсалған қышқылды қалпына келтіруге арналған қондырғы. Газдың кептірілуі жүрмейді, бұл қышқылды жоғалтпауды, қышқыл қалдықты материалды және технологиялық газды қайта қыздыру кезінде жылу жоғалтпауды білдіреді. WSA конденсаторындағы селективті конденсация жаңартылған жаңа қышқылдың, тіпті ылғалды технологиялық газбен бірге, 98% салмақ болуын қамтамасыз етеді. Өткізілген қышқыл регенерациясын кәдеге жаратумен біріктіруге болады күкіртті сутек күкіртсутегін отын ретінде пайдалану арқылы.[5]

Гидрофтор қышқылы

Типтік фторлы қышқыл (HF) алкилдеу қондырғысына бірдей көлемдегі алкилатқа жету үшін күкірт қышқылы қондырғысынан гөрі аз қышқыл қажет. ЖЖ процесі реактордан үздіксіз шығарылатын және тұтынылған ЖЖ толтырылатын фторорганикалық өнімдердің аз мөлшерін ғана жасайды. HF алкогольді қондырғылары сонымен қатар жеңіл түстердің кең спектрін пропилендер мен бутилендермен өңдеуге қабілетті және күкірт өсімдіктеріне қарағанда октан мөлшері жоғары алкилат шығарады. Алайда ЖЖ-мен немесе оның айналасында жұмыс істеген кезде өте сақ болу қажет. Қауіпті табиғатына байланысты қышқыл өте аз жерлерде өндіріледі және тасымалдау қатаң басқарылады және реттеледі.

Қатты қышқылдар

Алкилдеудің қатты катализаторы саласындағы зерттеулер көптеген жылдар бойы жүргізіліп келеді. Әр түрлі катализаторларға, катализатор тіректеріне және процестеріне көптеген патенттер бар. Льюис қышқылдары алкилдеу реакциясын катализдейтін болады (изобутанды олефиндермен алкилдеу HCl-ге қосылатын алюминий хлоридінің көмегімен анықталды). Ағымдағы артықшылықты қатты катализаторлардың кейбіреулері HF тұзын пайдаланады: немесе бор трифторид (BF3) немесе пентафторлы сурьма (SbF5). Әрбір алкилдеу процесінде ауыр полимерлер пайда болатындықтан, қатты катализаторлар тез ластануға бейім. Сондықтан катализатордың қатты процестерін еңсеру үшін екі үлкен кедергілер бар: катализатордың өмірі және катализатордың регенерациясы.

Қатты алкилдеу катализаторы технологиясы алғаш рет 2015 жылдың 18 тамызында Қытайдың Шаньдун провинциясындағы Wonfull аффинаж зауытында алкоголь қондырғысы сәтті іске қосыла отырып коммерцияланды. Бұл қондырғы Albemarle Corporation, CB&I және Neste Oil компаниялары бірлесіп жасаған AlkyClean® технологиялық технологиясын қолданады және алкилат өндірісінің бір тәулігіне 2700 баррельді құрайды. AlkyClean процесі Albemarle-дің AlkyStar катализаторымен бірге алкилат өндіріс процесінде сұйық қышқыл катализаторларын қолданбай жоғары сапалы алкилат өнімін шығарады.[6]

Иондық сұйықтықтар

HF және H қолданудың баламасы2СО4 ретінде алкилдеу катализаторларын қолдану болып табылады иондық сұйықтық (IL). ИЛ - балқу температурасы 100 ° C-тан төмен сұйық тұздар. Олар күшті қышқыл қасиеттерін көрсетеді, сондықтан оларды әдеттегі сұйық қышқылдарды қолданбай қышқыл катализ ретінде қолдануға болады. Иондық сұйықтықтар - бұл сұйық күйдегі тұздар, негізінен иондардан тұрады, олар С4 парафиндерін және басқа олефиндерді бензин құрамындағы тамаша қоспаларға айналдырады.[7]

Белгілі бір қосымшалар үшін IL қасиеттерін дәл баптау үшін көптеген параметрлер қол жетімді, ал катион мен анионды таңдау балқу температурасы, тұтқырлық, тығыздық, суда ерігіштік және реактивтілік сияқты физикалық қасиеттерге әсер етеді. Хлоралюминат ИЛ алкилдеу реакциясын катализдеу қабілеті үшін әдебиетте зерттелген. Алайда таза хлороалюминат IL жоғары октанды изомерлерді синтездеуге төмен селективтілік көрсетеді.[8]

Ионикиляция деп аталатын композициялық иондық сұйықтықтың (CIL) алкилдеу технологиясын әзірледі Қытай мұнай университеті хлоралюминат IL негізін және қосымша октанды изомердің селективтілігін көтеру үшін қосымша IL қоспаларының меншікті қоспасын қолданады. Ионикиляция технологиясы октанның рейтингі 94-96-дан 98-ге дейін болатын алкилат шығарады деп хабарлайды. Ионилдеуде қолданылатын CIL катализаторы қауіпті емес және коррозиялық емес, бұл бүкіл операциялық жүйені құруға мүмкіндік береді. көміртекті болат.[9] 2019 жылы Қытайда Цзюцзян қаласындағы Sinopec’s аффинаж зауыттарында әрқайсысының өнімділігі жылына 300000 тонна болатын үш композициялық ионды сұйық алкилдеу қондырғысы,[10] Аньцин қаласы және Ухань қаласы.[9]

Ақпараттар

Олефинді алкилдеу қондырғысына беру, әдетте, FCCU-дан шығады және құрамында болады бутен, изобутен, және мүмкін пропен және / немесе амилиндер. Олефинді азық құрамында еріткіштер де болуы мүмкін (мысалы пропан, n-бутан, және n-пентан ), конденсацияланбайтын заттар (мысалы, этан және сутегі) және ластаушы заттар. Еріткіштер негізінен алкилдеу реакциясына әсер етпейді, бірақ реактордың бір бөлігін алады және полимеризацияның екінші реттік реакцияларының және фторорганикалық жағымсыз өнімдердің шығуына әсер етуі мүмкін. Ерітінділер химиялық тұрғыдан алғанда еріткіштерге ұқсас, бірақ олар процестің қысымы мен температурасында конденсацияланбайды, сондықтан олар ауаны шығару керек нүктеге шоғырланады. Ластаушы заттар - бұл күкірт қышқылы катализаторымен әрекеттесетін және / немесе сұйылтатын қосылыстар. Олар қышқыл тұтынуды көбейтеді және реакцияның жағымсыз өнімдерін шығаруға және полимер түзілуін арттыруға ықпал етеді. Жалпы ластаушылар болып табылады су, метанол және этанол.

Изобутанның алкилдеу қондырғысына берілуі төмен немесе жоғары тазалықта болуы мүмкін. Төмен тазалығы бар изобутанды шикізат (әдетте <70% изобутан) изофтаннан тұрады, әдетте мұнай өңдеу зауытынан алынады (негізінен реформатор ) және деизобутанизаторда (DIB) өңдеу қажет. Тазалығы жоғары шикізат (> 95% изобутан) әдетте сыртқы De-изобутанизатордан (DIB) мұнарадан шығады және тікелей алкилдеу қондырғысының реакция аймағына беріледі. Мұндай изобутанды азық құрамында әдеттегідей ластаушы заттардың мөлшері жоқ.

Механизм

Катализатор алкендерге протон жасайды (пропен, бутен) реактивті түзеді көмірсулар, алкилат изобутан. Реакция жұмсақ температурада (0-30 ° C) екі фазалы реакцияда жүреді. Реакция экзотермиялық болғандықтан, салқындату қажет: SAAU қондырғылары төмен температураны қажет етеді, сондықтан салқындатқыш ортаны салқындату қажет, өйткені HFAU қалыпты тазарту зауытында салқындатқыш су жеткілікті болады. Төмен октан өнімін шығаратын жанама реакциялардың алдын алу үшін реакция кезінде изобутан мен алкеннің жоғары арақатынасын сақтау өте маңызды, сондықтан өсімдіктер қайтадан қоректену үшін изобутанның қайта өңделуіне ие. Фазалар өздігінен бөлінеді, сондықтан қышқыл фазасы жеткілікті жанасу бетін құру үшін көмірсутек фазасымен қатты араласады, өкінішке орай, бірқатар қайталама реакциялар жүреді және олар алкилат ағынының сапасын төмендетеді.

Полимерлену алғашқы реакцияда түзілген С8 карбокациясына екінші олефин қосқаннан туындайды. Алынған С12 карбокациясы олефинмен әрекеттесіп, одан да үлкен карбокация түзе алады. Бұрын сипатталған тетіктердегі сияқты, ауыр карбокациялар бір кездері изобутаннан гидридтің ауысуына ұшырап, C12 - C16 изопарафині мен т-бутил катионын алады. Бұл ауыр молекулалар октанды төмендетуге және алкилат ағындысының қайнауының соңғы нүктесін көтеруге бейім.

Әдеттегі қышқыл-катализденген жол 2,4-диметилпентан.[11]

Процестің сипаттамасы

HFAU процесінің сипаттамасы

HFAU негізгі үш бөлімге бөлінеді: реакция, фракциялау, фторсыздандыру / алюминий тотығын өңдеу.

Бөлімшенің мақсаты - олефин қорегін изобутанмен реакция бөлімінде алкилат алу үшін катализатор рөлін атқаратын ЖЖ қатысуымен реакциялау. Реакция бөліміне кірмес бұрын олефин мен изобутанды азық суды, күкіртті және басқа ластаушы заттарды кетіру үшін коалцерде өңдейді.

Температура 60-тан 100 ° F дейін (16-дан 38 ° C-ге дейін) ұсталады, бұл салқындатуды қажет етпейтіндіктен ыңғайлы және компоненттер сұйық күйде болатындай қысым жеткілікті.[12]

Бөлшектеу бөлімінде алкилат артық изобутен мен қышқыл катализаторынан дистилляция арқылы бөлінеді. Реакцияланбаған изобутан қалпына келтіріліп, олефин қорегіне араластыру үшін реакция бөліміне қайта оралады. Пропан - дистилляция процесінің негізгі өнімі. Азықпен бірге енгізілген n-бутанның кейбір мөлшері қосымша өнім ретінде де алынады.

Бөлім арқылы өңделген олефиннен бөлінбеген пропан мен бутан өтеді. Олар реакцияларға тікелей қатыспаса да, өнімнің сапасына кері әсерін тигізсе де, олар органикалық фторидтердің қондырғыдан кетуіне жол ашады. Пропан ағыны алынып тасталады (әдетте HF стриптизер деп аталатын мұнарада), содан кейін фторсыздандырғыш бөлімде өңделіп, аралас фторидтер мен дұрыс жұмыс істемеу салдарынан болуы мүмкін кез-келген қышқылдарды алып тастайды. Сондай-ақ, көптеген қондырғылар бутанды кетіреді, оны әдетте фторсыздандырғыш бөлімде өңдейді.

SAAU процесінің сипаттамасы

SAAU негізгі бес бөлімге бөлінеді: реакция, салқындату, ағынды суларды тазарту, фракциялау және үрлеу.

Реакция бөлімінде әрекеттесетін көмірсутектер (жаңа және қайта өңделген изобутанмен бірге олефин қорегі) күкірт қышқылы катализаторымен бақыланатын жағдайларда және 15,6 ° C (60 ° F) температурада байланысқа түседі. Жемдер қоспаларды, әсіресе суды коррозияны азайту үшін тазалайды.

Реакция жылуы салқындату бөлімінде жойылады және жеңіл көмірсутектер қондырғыдан тазартылады. Ағынды суларды тазарту секциясында бос қышқыл, алкилсульфаттар мен ди-алкилсульфаттар ағынды сулардан тазартылып, тұндырғышты пайдаланып төмендегі коррозия мен ластануды болдырмайды.

Реакция аймағында болатын күкірт қышқылы алкилдеу реакциясының катализаторы ретінде қызмет етеді. Теориялық тұрғыдан катализатор химиялық реакцияны сол реакция нәтижесінде өзгертусіз алға жылжытады. Шындығында, қышқыл жанама реакциялар мен қоректік ластағыштар нәтижесінде сұйылтылған. Қажетті жұмсалған қышқылдың беріктігін сақтау үшін қышқылдың тұндырғышынан реакторға дейін қышқылдың қайта өңдеу желісіне аз мөлшерде жаңа қышқыл қосылады және жұмсалған қышқылдың баламалы мөлшері қышқыл тұндырғышынан алынады. Бөлшектеу бөлімінде реакцияға түспеген реакцияға ұшырамаған изобутан қалпына келтіріліп, қалған көмірсутектер қажетті өнімдерге бөлінеді.

Жұмсалған қышқылды қышқылмен үрлейтін барабанда газсыздандырады, ағынды сулардың рН мәнін реттейді және алау жағар алдында қышқыл желдеткіш ағындарды скрубберде каустикпен бейтараптайды. Жұмсалған қышқыл қоймаға түседі және мезгіл-мезгіл алынып тасталады.

Операциялық айнымалылар

Көптеген айнымалылар алкилдеу қондырғысының өнімнің сапасына және пайдалану шығындарына әсер етеді.

  • Изобутан концентрациясы

Изобутан мен олефиндер қатысатын қажетті алкилдеу реакцияларын алға жылжыту үшін реакция аймағында изобутанның жоғары концентрациясын ұстап тұру қажет. Төмен изобутан-олефин коэффициенттері олефин-олефи полимеризациясының ықтималдығын жоғарылатады, нәтижесінде төменгі октан пайда болады. Полимерлену реакцияларында қышқылда еритін майлардың түзілу жылдамдығы да жоғары, нәтижесінде қышқыл көп жұмсалады.

  • Температура

Әдетте, алкилдеу 20 ° C маңында жүзеге асырылады. Реакцияның жоғары температурасы қышқылды сұйылтатын полимерлеу реакцияларын күрт қолдайды. Жабдықтың коррозиясы реакция температурасы жоғарылаған сайын жоғарылайды. Төмен реакциялық температура қышқылдың алкилаттан шөгу жылдамдығын баяулатады. Қоршаған ортаға қарағанда төмен температураға қол жеткізу мүмкін емес, себебі салқындатқыш сұйықтықтардың (ауа мен судың) температурасы ең суық болады. Полимерлену реакцияларының пайда болуына маусымдық факторлар әсер етеді, сондықтан жазда қышқылды тұтыну жоғары болады, әсіресе HFAU-да.

  • Қышқылдың беріктігі

Қышқыл катализатордың концентрациясы төмендеген сайын қышқылда еритін полимерлердің түзілу жылдамдығы артады. Құрамында пропиленнің көп мөлшері бар азық-түліктер қышқыл тұтынудың қалыпты шығындар шегінен жоғарылау жылдамдығына ие, полимерлену мен қызыл май өндірісін азайту үшін қышқылдың жоғары концентрациясы сақталуы керек. Концентрациясы өте төмен болған кезде катализатордың белсенділігі едәуір төмендейді және полимерлену күшейіп, қышқылдың беріктігін сақтау қиынға соғады. Бұл жағдай белгілі қышқыл қашу. SAAU-дағы соңғы зерттеулер бутиленді де, амиленді де қышқылдың төмен концентрациясына дейін қашу жағдайына жібермеуге болатындығын анықтады. Бутилендерді де, амилендерді де алкилдеу экономикасы қышқылдың жұмсалу күшін төмендетуден тиімді болады, ал амилендердің қышқыл тұтынуы бутилендерге қарағанда үлкен реакцияға ие. Сондай-ақ, қышқылдың төмен концентрациясында өндірілген алкилаттардың октанының күтілетін төмендеуі амилендер үшін бутилендерге қарағанда аз болады.

  • Олефин кеңістігінің жылдамдығы

Олефин кеңістігінің жылдамдығы деп сағатына зарядталған олефин көлемін контакторлық реактордағы күкірт қышқылының орташа көлеміне бөлгенде анықтайды. Жалпы, олефиндік кеңістіктің жоғары жылдамдығы күкірт қышқылын тұтыну жылдамдығын арттырады және алкилат октанын төмендетеді.

  • Араластыру

Араластыру маңызды параметр болып табылады, әсіресе SAAU, өйткені алкилдеу реакциясы күкірт қышқылына көмірсутектің эмульсиясына байланысты. Бұл қышқылдың үздіксіз эмульсиясы және реакция қышқыл мен көмірсутектің шекарасында жүреді деп болжануда. Эмульсия неғұрлым жақсы болса, тамшылар соғұрлым ұсақ болады және реакция соғұрлым жақсы болады.

Экономика

Зауыттар алкилдеу қондырғыларын орнатудың экономикалық мағынасы бар-жоғын тексереді. Алкилдеу бірліктері күрделі, маңызды ауқым экономикасы. SAAU және HFAU-да салыстырмалы күрделі қаржы шығындары бар.[13] Екі процестің негізгі шығын айырмашылықтарын қарастырған кезде капитал құны негізінде бәсекеге қабілетті болуы таңқаларлық емес. SAAU қымбат тұратын реактор бөлімі бар және салқындатуды қажет етеді. Алайда, HF қондырғысында тең шығындар құрғақ кептіргіштерге, өнімді өңдеуге, регенерациялау жабдықтарына және экзотикалық металлургияға деген қажеттілікпен жүзеге асырылады. Сонымен қатар, көптеген тазартқыштар ЖЖ ағып кетуі жағдайында жалпы коррозия қаупін жою үшін ЖЖ қондырғысы үшін арнайы салқындату жүйесін қажет етеді. Бұл күрделі шығындар сметасы қазіргі уақытта ЖЖ қондырғыларында қажет болатын қауіпсіздік пен азайтудың қосымша жабдықтарын есепке алмайды. ЖЖ катализаторы қатты қыздырылған сұйықтық ретінде шығарылған кезде қауіпті аэрозоль түзілуіне байланысты, қазір әлемде HF алкилдеу катализаторы ретінде қолданылатын көптеген жерлерде қымбаттауды азайту жүйелері қажет.

Шикізаттың қолайлы мөлшерінен басқа, алкилат өнімі мен шикізаттың ауыспалы орналастыру мәні арасындағы баға қондырғыны ақтайтындай үлкен болуы керек. Мұнай өңдейтін алкилдеу шикізатына арналған балама сауда нүктелері ретінде сату кіреді LPG, C араластыруы4 тікелей химиялық зауыттарға арналған бензинге және шикізатқа ағады. Жергілікті нарық конъюнктурасы өсімдіктер арасында әр түрлі болады. Айырмашылық RVP елдер арасындағы және маусым аралықтарындағы бензинге спецификация тікелей бензинге қосылатын бутан ағындарының мөлшеріне әсер етеді. Сұйық газ ағындарының нақты түрлерін тасымалдау қымбатқа түсуі мүмкін, сондықтан экономикалық жағдайдағы жергілікті диспропорциялар көбінесе алкилдену шикізатының нарықтық қозғалыстарымен толықтай азайтылмайды.

С-нің жалпы көзі3 алкилдеу үшін алкендер газды қалпына келтіру қондырғысы Сұйық каталитикалық крекинг қондырғысының ағындарын өңдеу. Изобутан ішінара қол жетімді Каталитикалық риформинг және бастап Атмосфералық дистилляция, дегенмен, зауытта өндірілетін изобутанның үлесі қондырғыны толық қуатта пайдалану үшін сирек жеткілікті, сондықтан зауытқа қосымша изобутанды әкелу қажет. Халықаралық және жергілікті бензиндер нарығының экономикасы стандартты коммерциялық бутанмен салыстырғанда сатып алушы изобутанға ақы төлеуі керек деген таралуды белгілейді.

Барлық осы себептерге байланысты алкилдеу шегі өте құбылмалы, бірақ оның өзгергіштігіне қарамастан, соңғы 10 жыл ішінде ол өсу үрдісінде болды. 2013 жылы алкикаттаудың жалпы маржасы өндірілген алкилаттың 70 баррелі / баррелге жетті (АҚШ-тың шығанағы жағалауындағы алкилдеу шикізаты мен сарқынды суларының бағасына есептелген мән).

Жалпы маржа өзгермелі және тұрақты пайдалану шығындары мен амортизацияны ескермейді. Атап айтқанда, айнымалы шығындар қолданылатын технологияға өте тәуелді, бұл фактордың қышқылды тұтынуы болып табылады. 50-ден 80 кг-ға дейін H2СО4 1 тонна алкилат алу үшін жиі қажет. Қолайлы жағдайда қышқылдың шығыны әлдеқайда төмен болуы мүмкін, мысалы бір тонна алкилатқа 10-30 кг қышқыл. SAAU қышқылының шығындары көбінесе алкилдеудің жалпы шығындарының үштен бірін құрайды, демек, H-ны азайтуға айтарлықтай ынталандыру бар2СО4 тұтыну.ЖЖ қажетті мөлшері бір тонна алкилат үшін 10-35 кг аралығында болады, бірақ қышқылдың көп бөлігі қалпына келтіріледі және қайта өңделеді, сондықтан тұтынылған ЖЖ-ны ауыстыру үшін тек макияж қажет. Іс жүзінде қышқыл тұтыну SAAU-да HFAU-ге қарағанда 100 есе көп.

Коммуналдық шығындар SAAU-ны қолдайды. Көптеген HFAU қондырғылары октанның қолайлы өнімін алу үшін изобутен-олефин коэффициенттерін 13 - 15/1 ретімен талап етеді. Басқа HFAU және SAAU-дың көпшілігі араластыру және қайта өңдеуді оңтайландыру жағдайларын жасайды, олар 7 - 9/1 реті бойынша изобутан мен олефин коэффициенттерімен ұқсас октанөнімдер шығарады. Соңғы, жақсырақ құрастырылған қондырғылар фракцияға кететін шығындармен жұмыс істейтіні анық.

Қазіргі кезде көптеген ЖЖ қондырғылары изобутен-олефиннің жобалық арақатынасынан төмен жұмыс істейді, бірақ қажетті октанды алу үшін бензиннің спецификациясының қатаңдығына байланысты бұл қатынастарды жобалық қатынастарға дейін арттыру қажет болады. SAAU процесінде реакторлар мен компрессорға электр немесе турбина жетектері қолданылады, олар мұнай өңдеу зауытының коммуналдық қызметін оңтайландырады. HF реакция аймағына ат күші H2SO4 реакция аймағына қарағанда төмен. Сонымен қатар, HF процесі салқындатуды қажет етпейді. Демек, ЖЖ қондырғылары үшін қуат шығындары аз болады. Әдетте, фракциялық шығындардың айырмашылығы коммуналдық шығындарды салыстыру кезінде бұл артықшылықтан асып түседі. Алайда, HF қондырғылары пайдалы жағымдылықты көрсетуі мүмкін, егер жанармай құны қуат құнымен салыстырғанда төмен болса.

Алкилаттың нарықтық сипаттамалары

Алкилат - бұл дайын бензинге қарсы тұратындай, араластырғыш компонент, оның тауарлық сипаттамалары жоқ. Осыған қарамастан, энергия және мұнай-химия өнімдерін тәуелсіз жеткізуші Платформалар RVP <5,5 psi, (RON + MON) / 2> 92 бар және әрине хош иістендіргіштерден, олефиндерден және күкіртсіз бензин бассейнінде араластыруға дайын алкилаттың сауда-саттығы туралы хабарлайды.

Техникалық қызмет көрсету

Техникалық қызмет көрсету шығындары мен деректерді салыстырмалы негізде алу қиын. HFAU-да перифериялық жабдықтар әлдеқайда көп (қоректендіргіштер, өнімді өңдеушілер, қышқылды регенерациялау бағанасы және қышқылда еритін майды бейтараптандырғыш), осылайша жұмыс істеуге және қызмет көрсетуге арналған көптеген жабдықтар бар. SAAU-да компрессор мен реактор сияқты үлкен жабдықтар бар, бірақ техникалық қызмет көрсету шығындары әдетте төмен. Қондырғының толық айналымына дайындық кезінде қондырғының тоқтап қалуы ЖЖ қондырғыларында ұзаққа созылуы мүмкін, өйткені жөндеу жұмыстары басталмас бұрын реактор-тұндырғыш жүйесі мен барлық фракционерлер бейтараптандырылуы керек. H2SO4 қондырғыларында тек реактор-тұндырғыш жүйесі бейтараптандыруды қажет етеді. Сонымен қатар, ЖЖ босату мүмкіндігімен техникалық қызмет көрсету кезінде кең қауіпсіздік техникасы қажет (тыныс алу аппараттары және т.б.). Жұмыс аяқталғаннан кейін, техникалық қызмет көрсету қызметкері қауіпсіздік техникасын тазарту үшін бейтараптандыру камерасынан өтуі керек. Бет қалқаны мен қолғап - бұл SAAU-да техникалық қызмет көрсету кезінде жалғыз типтік талаптар.

Қауіпсіздік

Алкилдеу қондырғыларында екі негізгі технологиялық қауіп бар: 1) қондырғыда жеңіл тұтанғыш және жарылыс қаупі бар жеңіл көмірсутектердің үлкен көлемдері өңделеді.2) Қышқыл катализаторы коррозиялы және улы болып табылады, SAAU және HFAU-да тәуекелдері ұқсас көмірсутектердің мөлшері бар, бірақ әр қышқылға байланысты тәуекелдер әр түрлі. HF зияндылықтың үлкен мүмкіндігіне байланысты әлдеқайда қатаң сақтық шараларын қажет етеді (бұл оның қайнау температурасының төмендеуіне және зиянды әлеуеттің жоғарылығына байланысты). Осы жоғары тәуекелді ескере отырып Американдық мұнай институты HF алкилдеу қондырғыларына арнайы ұсынылған тәжірибе шығарды (API RP 751).[14] Бұл басылым 2.6 бөлімінде ЖЖ алкилдеу қондырғысына кірудің ЖЖ ықтимал қаупіне байланысты қатаң түрде шектеуді ұсынады. Күкірт қышқылын алкилдеу үшін ұқсас, нақты қауіпсіздік құжаты қажет емес.

Қайнау температурасы төмен болғандықтан, жұмсалған HF HF алкилдеу бірлігінде бөлшектену арқылы қалпына келеді. Алайда зауытқа тұтынылған ЖЖ-ны ауыстыру үшін жаңа ЖЖ әкелу керек. Жаңа ҚТ-ны түсіру және өңдеу өте мұқият болу керек, өйткені бұл операция зауыттың жұмысшылары мен қоршаған орта қаупі үшін жоғарыда айтылған қауіптен тұрады. HF-мен байланысты ең үлкен тасымалдау қаупі өндірушіден зауытқа жаңа қышқыл тасымалдау кезінде апат кезінде болуы мүмкін босату болуы мүмкін. Апат орнында жеңілдететін құрал-жабдықтар болмағандықтан, оның салдары апатты болуы мүмкін.

Жұмсалған күкірт қышқылы күкірт қышқылын алкилдеу қондырғысының батарея шегінен тыс термиялық ыдырау арқылы қалпына келеді. Мұны зауытта жұмыс істейтін күкірт қышқылын регенерациялау қондырғыларында немесе бірнеше тазартқыштарға қызмет ететін күкірт қышқылын қалпына келтіру қондырғыларында жүзеге асыруға болады. Осы екі нұсқа арасындағы таңдау учаскеге тән және көбінесе өндірістік шығындарды ескере отырып, капиталға және зауыттың қолданыстағы коммерциялық регенерация қондырғысына жақын болуына байланысты болады, өйткені күкірт қышқылының өзі тәуекелдің аздығынан, өндіріс орнында қалпына келтіруді таңдау керек қышқыл немесе басқа жерде экономикалық табиғатты ескеруге негізделген. Әрине, күкірт қышқылын регенерациялау қондырғысымен бұл салыстырмалы түрде аз қауіп те жойылады.

Коррозия мәселелері

Технологиялық технологияның айтарлықтай жетістіктеріне қарамастан, HFAU қауіпсіздігі мен сенімділігіне әсер ететін коррозия проблемалары қайталануда. Қондырғының ЖЖ-мен байланыстағы кез-келген бөлімі қолайлы материалдарды ескере отырып жасалуы керек. Көміртекті болат - бұл ең кең таралған материал, бірақ құрамы мен қаттылығын қатаң бақылауды қажет етеді. Сияқты балама, коррозияға төзімді материалдар Монель кейде пайдаланылады, бірақ бұл материалдар едәуір қымбат және стресстік коррозияға қарсы крекинг сияқты өзіндік тәуекелдерге ие. Тиісті тексеру HFAU-да өте маңызды және әдетте зауыттың басқа қондырғыларына қарағанда жиі жүреді.

Құрамында HFAU арқылы өндірілген алкилаты бар цистерналарды үнемі бақылау қажет. Шынында да, мұндай қондырғыларда өндірілген алкилатта HF коррозия өнімдерінің аз қоспалары бар. Егер алкилат сумен жанасса (мысалы, ыдыстың түбінде), ЖЖ суда қайтадан түзіліп, болаттың коррозиясын тудыруы мүмкін. Осы себепті көптеген тазартқыштар пайда болуы мүмкін кез-келген қышқылды бейтараптандыру үшін өздерінің алкилат бактарының түбіндегі судың әлсіз каустикалық «өкшесін» пайдаланады. рН резервуардағы судың мониторингі, бірақ ағынның төменгі жағында пайда болғанын бағалау үшін қажет.

Керісінше, SAAU-да коррозия анағұрлым аз мәселе болып табылады және оны процеске кіретін судың мөлшерін азайту арқылы игеруге болады.

Сондай-ақ қараңыз

Әдебиеттер тізімі

  1. ^ «Алкилдеу бөлімі». McKinsey & Company. Алынған 16 қазан, 2019.
  2. ^ Вишванатан, Баласубраманиан (7 қыркүйек, 2016). "2". Энергия көзі: Химиялық конверсия процестері мен қолданылу негіздері. Elsevier. дои:10.1016 / C2011-0-05048-2. ISBN  978-0-444-56353-8. Алынған 17 қазан, 2019.
  3. ^ Алкилдеу мүмкіндігі бүкіл әлемде
  4. ^ Қатты қышқыл алкилдеу процесінің дамуы шешуші сатыда
  5. ^ Күкіртті қалпына келтіру; (2007). Процесс қағидаттары, күкіртті БҚЖ процесінде қалпына келтірудің жетістіктерін егжей-тегжейлі баяндайды. Дания: Дженс Кристен Лаурсен, Haldor Topsøe A / S. Гидрокарбонинженериядан 2007 жылдың тамызында қайта басылды
  6. ^ «Қытайдың Wonfull әлемдегі алғашқы қатты қышқыл катализатор алкилдеу қондырғысын іске қосады». Көмірсутектерді өңдеу. 2015 жылғы 10 желтоқсан. Алынған 17 қазан, 2019.
  7. ^ Бэйли, Мэри Пейдж (26 сәуір, 2019). «Қытайдағы Honeywell UOP лицензиялы ионды-сұйықтықты алкилдеу технологиясы». Химиялық инженерия. Алынған 16 қазан, 2019.
  8. ^ Гилберт, Б .; Оливье-Бурбигу, Х .; Фавр, Ф. (2007). «Хлоралюминатты иондық сұйықтықтар: олардың құрылымдық қасиеттерінен бастап процестерді интенсификациялауда қолдануына дейін» (PDF). Мұнай және газ ғылымы және технологиясы - IFP Rev.. 62 (6): 745–759. дои:10.2516 / огст: 2007068. Алынған 16 қазан, 2019.
  9. ^ а б «Қосымша екі ионикиляция қондырғысының құрылысы аяқталды». Гидрокрабонды өңдеу. 3 шілде 2019. Алынған 18 қазан, 2019.
  10. ^ «Sinopec ең ірі композициялық ионды сұйық алкилдеу қондырғысын сәтті іске қосады». Көмірсутекті өңдеу. 1 сәуір, 2019. Алынған 18 қазан, 2019.
  11. ^ Бипин В.Вора; Джозеф А.Кокал; Пол Т.Баргер; Роберт Дж. Шмидт; Джеймс А. Джонсон (2003). «Алкилдеу». Кирк-Осмер химиялық технологиясының энциклопедиясы. Кирк ‐ Химиялық технологияның Осмер энциклопедиясы. дои:10.1002 / 0471238961.0112112508011313.a01.pub2. ISBN  0471238961.
  12. ^ Норрис Шрев; Джозеф Бринк, кіші (1977). Химиялық процестер өндірісі (4 басылым). б. 683. ISBN  0070571457.
  13. ^ HSAU және HFAU салыстырылды
  14. ^ «API ҰСЫНЫЛҒАН ПРАКТИКА 751: гидрофтор қышқылын алкилдеу қондырғыларының қауіпсіз жұмысы». Американдық мұнай институты. Мамыр 2013. Алынған 16 қазан, 2019.