[发明专利]一种用异丁烷、丁烯烷基化反应制备异辛烷的生产装置

说明书

技术领域

本发明涉及石油化工领域，具体涉及用异丁烷、丁烯反应制备异辛烷的生产装置。

背景技术

异丁烷与丁烯烷基化反应制备异辛烷，是目前制备异辛烷常见的方法。一般采用的工艺是，异丁烷－丁烯进料与装置循环异丁烷和冷剂一起进入反应器，在硫酸的催化作用下，异丁烷和丁烯发生烷基化反应，生成烷基化油。

异丁烷与丁烯烷基化反应较复杂，主反应符合正碳离子链式反应机理，异丁烷与丁烯加成为异辛烷，副反应主要有自聚、断裂、异构化、酯化等反应。主反应如下：

1、C₄H₈ + H₂SO₄ →（C₄H₉）HSO₄

2、（C₄H₉）HSO₄ + C₄H₁₀ → C₈H₁₈ + H₂SO₄

得到异辛烷产品，需要异丁烷与丁烯摩尔比1:1参与反应，但在实际操作中为了使丁烯完全反应，并减少烯烃发生自聚等副反应，需保证烷基化反应器中的异丁烷与丁烯摩尔比为7-14:1。系统正常生产中，从上述可知，烷基化反应器中的异丁烷，一是来自经过C201及C202分离后返回的用于循环的异丁烷，二是来自进料，目前，大多数企业采用的进料方式是，一路为混合烯烃，另一路为高纯度的异丁烷，两路原料在原料缓冲罐中混合后进入原料预处理工段，预处理后进入烷基化反应器。

上述的进料方式存在以下三个问题：

第一、高纯度的异丁烷进入原料预处理塔（脱轻烃塔），不仅会增加塔的蒸汽用量，还会带来从原料缓冲罐至进入烷基化反应器前的所有设备体积扩大一倍以上，这无疑将会大大增加企业的投资成本；同时，由于烷基化反应需要在低于6摄氏度中进行，因此，通过脱轻烃塔后的外送物料温度大约46摄氏度，还需要消耗系统中的能量对其进行冷却。对于原料异丁烷而言，消耗热能升高温度，再消耗冷源降低温度，并不是烷基化反应的需要，可见，这种加料方式存在严重不合理性。

第二，在系统正常运行中，烷基化反应后的流出物，经过C201及C202分离过程，部分异丁烷会被异辛烷及正丁烷带出系统，因此，从原料端加入的异丁烷除用与丁烯反应的消耗外，还有一部分被后续分离系统消耗掉，而分离系统消耗的这部分异丁烷，会因不可控因素有时多一些有时则少一些，这样就要求原料端添加异丁烷的量，既要与丁烯按摩尔1:1进料，又要求实时根据后续异丁烷的回流循环量的多少进行调整，方能保证在烷基化反应器中的异丁烷与丁烯摩尔比为1:1。但由于中间设备多（D105、C101、E104、E201、D201）、流程长且体积大，对烷基化反应器中的异丁烷的量无法做到及时调整，由于不能做到及时调整，因此，会造成异丁烷的摩尔比不在设计要求的范围内，使产出物杂质含量高，甚至导致产品不合格，更有甚者造成停车的事故。

第三、原料在进入烷基化反应器前，需要对原料进行预处理，其中的脱轻烃单元脱除原料中碳三及以下的轻组分，使烷基化反应后的碳三及以下轻组分在压缩冷却系统中的含量维持在3%-6%适当的范围。如果碳三及以下轻组分含量太高（超过6%以上，高的原因是原料中轻组分太多或者脱轻烃塔操作问题等均会造成轻组分脱出不干净），会造成压缩机制冷效果差，导致电耗增加，同时，未脱除的轻组分不仅会在压缩系统的冷剂罐中富集，造成压缩机系统出口压力增大影响降温效果并增加电耗，而且部分碳三被带入后路脱异丁烷塔及脱正丁烷塔，会造成塔顶压力升高，导致分馏时蒸汽能耗增大。目前同行业的普遍做法，一是从冷剂罐顶部中将碳三及以下轻组分引出，放火炬烧掉，这无疑将造成资源浪费及环境污染；二是将其直接送入厂区的焚烧炉燃烧，这个方案弊端是，因燃气是酸性会造成燃烧设备的腐蚀，同时，由于组分中含有35-40﹪异丁烷、丁烯也造成资源浪费。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种用异丁烷、丁烯反应制备异辛烷的生产装置，克服现有技术存在的、不能保证异丁烷在与烯烃烷基化反应时的设计配比，以及能耗高、资源浪费、环境污染等缺陷。

本发明通过以下技术方案实现：

一种用异丁烷、丁烯反应制备异辛烷的生产装置，包括依次连通于烷基化反应器进料端的原料脱水器D201、原料-流出物换热器E201AC、反应器进料换热器E104、脱轻烃塔C101、丁烯原料进料加热器E101、丁烯原料缓冲罐D101；