Курсовая с практикой на тему Алкилирование изопарафинов

Содержание:

Введение:

Производство
высокооктановых бензинов является одним из самых перспективных и
быстроразвивающихся направлений нефтепереработки и нефтехимии. На сегодняшний
день очень много, как уже разработанных технологий повышения октанового числа,
так и технологий, которые внедряются в производственные процессы относительно
недавно.

Основным назначением
процесса алкилирования является производство высокооктанового компонента бензинов
каталитическим взаимодействием изобутана с бутиленами и пропиленом с
образованием соответствующего углеводорода более высокой молекулярной массы.
Образовавшийся изоалкан можно рассматривать как исходный парафин, у которого
один атом водорода заменён алкильной группой. Однако основная реакция
сопровождается рядом побочных, в результате чего образуется более или менее
сложная широкая бензиновая фракция — алкилат.
Алкилат, состоящий почти нацело из изопарафинов, имеет высокое октановое число
(90 – 95 по моторному методу) и применяется в качестве компонента автомобильных
и авиационных бензинов.

В
качестве промышленных катализаторов алкилирования применяют серную кислоту или
жидкий фтористый водород, чей выбор обусловлен хорошей избирательностью,
удобством обращения с жидким катализатором, относительной дешевизной,
продолжительными циклами работы установок благодаря возможности регенерации или
непрерывного восполнения активности катализатора. Недостатками такого рода
катализа, нивелировать которые призваны современные технологии, являются кислые
отходы производства и повышенные кислотные числа как товарного продукта
алкилата так и высокооктановых бензинов, полученных на его основе.

Заключение:

Новые направления в
технологии газохимического алкилирования связаны с двумя определяющими
тенденциями: увеличением мощностей установок алкилирования с фтористым
водородом и переориентация на новое сырьё: пропиленовую фракцию и изоалкана С5 — С6.

Относительно более
быстрый рост мощностей установок алкилирования объясняется высокой
эффективностью этой каталитической системы — эмульсии по своей природе близкой
к гомогенной фазе (плотность НF » 1,0 против 1,84
для серной кислоты). С учётом того, что важнейшей задачей в развитии
гомогенного катализа является иммобилизация или “связывание” активного
компонента с целью упрощения выделения катализатора из реакционной массы,
высокая летучесть фтористого водорода облегчает решение указанных проблем без
потери каталитической активности. Хотя существующая по сей день система
регенерации фтористого водорода ещё довольно сложна. Последнее обуславливает
перспективы совершенствования схемы процесса под конкретное сырьё. Например, на
некоторых установках, где в качестве олефинов используют только бутилены, из
схемы исключены колонны отпарки HF и пропана, а отгон изобутановой колонны
непосредственно возвращают в процесс. Описаны установки, где смешение сырья с
кислотой осуществляют в стояке (вертикальные трубы большого диаметра,
соединяющие выходные штуцеры кислотных охладителей с входным штуцером
реактора). При этом сами реакторы лишены перемешивающих устройств, что
устраняет разрушение аппарата от корродирующего действия фтористого водорода.

Ресурсы сырья для алкилирования
ограничены. Изобутан может быть выделен из природного газа и газов
каталитического крекинга и гидрокрекинга. Бутилены содержатся в газах
каталитического, термического крекинга и коксования и отсутствуют в газах,
получаемых при гидрогенизационных процессах.

Ресурсы изобутана можно
увеличить путём изомеризации н-бутана
на катализаторах, родственных катализаторам изомеризации углеводородов С5 — С6 — 
вышеописанный процесс изомеризации фирмы ABB Lummus Global. Кроме того, установка
изомеризации н-бутана может быть
скомбинирована с установкой алкилирования — с общей изобутановой колонной.

Для расширения ресурсов
олефинов в процесс алкилирования вовлекают пропиленовую фракцию или подвергают
дегидрированию н-бутан. Однако,
с  одной стороны, алкилат на основе
только пропилена имеет более низкое — примерно на 5 единиц — октановое число. С
другой стороны, чистые пропилен и бутилен сами являются ценным нефтехимическим
сырьём. Поэтому наиболее перспективно использовать в процессе алкилирования
пропиленово-бутиленовые смеси — продукты дегидрирования С3
— С4 — фракции углеводородного сырья в вышеописанных
процессах Olefex (фирма UOP) и Catofin (фирма ABB Lummus Global).

Переработка смешанного
бутилен-пропиленового олефинового сырья предполагается в модифицированной
установке серного алкилирования 25-8с (рисунок )  разработки ГрозНИИ . отработ. 8 6 5 кислота на реген. 7 свежая кислота 3 4 12 1 Сырьё Лёгкий алкилат 9 10 11 2 Вода Тяжёлый алкилат н-Бутан Пропан Рисунок 5 — Технологическая
схема блока алкилирования установки типа 25-8с

1 — ёмкость смешения
сырья; 2 — электроразделитель; 3 — аккумулятор сырья; 4 — контактор; 5 —
кислотный отстойник; 6 — сепаратор; 7 — компрессор; 8 — ёмкость для
газоконденсата; 9, 10, 11 — ректификационные колонны; 12 — узел очистки
алкилпродуктов от эфиров серной кислоты.

Алкилирование
осуществляется в горизонтальных 
контакторах с предварительным удалением влаги в высокоэффективных
электродегидраторах с камерными электродами. Высокая эффективность работы
установки 25-8с обусловлена следующими факторами:

— применением
высокопроизводительных горизонтальных контакторов, в которых отвод тепла
осуществляется продуктами реакции, проходящими через трубный пучок;

— использованием
эффективного узла сжатия паровой фазы продуктов реакции на выходе из трубного
пучка и возвратом значительной части изобутана в контактор, минуя изобутановую
колонну, что позволяет поддерживать высокое соотношение изобутана и олефинов
без перегрузки блока фракционирования;

— проведением
процесса при высоком массовом соотношении изобутана и олефинов в оптимальных
температурных и гидродинамических условиях.

Установка позволяет получать алкилат с октановым
числом 92 (по моторному методу), при этом расход серной кислоты составляет 100
кг/т алкилата при переработке бутиленового сырья и 115 кг/т алкилата при
переработке смешанного бутилен-пропиленового сырья.

Выше также отмечалось,
что использование в качестве катализатора фтористого водорода позволяет
алкилировать изобутан амиленом и более высоко-кипящими олефинами. При этом
октановое число алкилата на основе пропилен-бутилен-амиленой смеси достигает 94
(по исследовательскому методу) .

Фрагмент текста работы:

1. Основная
часть

1.1
Характеристика сырья и выпускаемой продукции

Сырьём
установок алкилирования являются изобутан, бутан-бутиленовая и
пропан-пропиленовая фракции, которые получают преимущественно в процессах
каталитического и термического крекинга. При алкилировании изобутана чистым
пропиленом ухудшается качество алкилата и резко повышается расход серной
кислоты. Поэтому пропан-пропиленовую фракцию перерабатывают в смеси с
бутан-бутиленовой в соотношении, которое обеспечивает содержание пропилена
менее 50% от суммы олефинов С3 и С4. Этилен, диены,
углеводороды С5 и выше, органические соединения серы,
вода — нежелательные примеси в сырье алкилирования. В промышленности
концентрация 1 т серной кислоты снижается с 98,5 до 90%  вследствие побочного взаимодействия олефинов
с кислотой при контактировании соответственно с 0,067¸0,105
м3 этилена, 0,111¸ 0,247 м3 диенов. Аналогичный
результат имеет место в присутствие: 17¸67 кг серы (в
расчёте на чистую серу) – за счёт реакций диспропорционирования различных
сернистых соединений, а также (за счёт разбавления) 62¸100
кг воды. Это соответствует росту расхода кислоты в среднем от 10 до 30 кг/т
алкилбензина при концентрации нежелательных примесей в сырье на уровне 0,1%.
Превышение концентрации инертных углеводородов (пропан, н-бутан) в сырье
приводит к снижению скорости транспортирования реагирующих веществ, и поэтому
их содержание необходимо максимально снижать.

Продуктами
сернокислотного алкилирования являются: лёгкий и тяжёлый алкилаты, пропан, н-бутан,
изобутан (при избыточном содержании в исходном сырье). Характеристика лёгкого
алкилата (к.к. — 185°С), используемого как
высокооктановый компонент бензинов: плотность 690¸720 кг/м3, октановое число без ТЭС 91¸95 (м.м.), иодное число менее 1%, содержание
фактических смол менее 2,0. Тяжёлый алкилат, выкипающий в интервале 185¸310°С, плотностью 790¸810 кг/м3 применяется в качестве
компонента дизельного