异辛烷装置影响因素分析.doc

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1、.异辛烷装置影响反应的主要因素1、酸烃乳化程度决定硫酸烷基化反应速度的控制步骤是异丁烷向酸相传质的过程，因此，硫酸法烷基化中，速度（空速）或者说酸烃乳化程度对烷基化反应过程影响很大。由于硫酸粘度很大（温度低），异丁烷在硫酸中的溶解度又很低，因此酸烃的分散和传质要相对困难的多，使用高效反应器也显得非常重要。另一个影响酸烃乳化程度的关键因素是搅拌功率，试验表明，增加搅拌速度可使烷基化油的辛烷值几乎呈直线上升。酸烃比对酸烃乳化程度也有一定的影响，酸过量对形成以酸为连续相、烃为分散相的酸烃乳化液是有益的。因为硫酸的粘度、表面张力较大，酸烃之间的密度差也比较大，酸烃比小时容易使得处于分散相的烃

2、类聚集而从酸相中分离出来。根据操作经验，循环乳液可以改善酸烃的乳化程度，可使得20～30％的烃相被携带进入乳液中，可以使装置中的藏量降低，也使得酸耗降低以致减少补充酸的数量。2、异丁烷浓度和烷烯比异丁烷在反应器烃相中的浓度可以说是完成烷基化反应过程的动力。酸相在反应器中循环，烃相异丁烷的浓度涉及到酸烃界面异丁烷的浓度及对酸相重新饱和的作用，这对烷基化反应有着重要的影响。加入烃相中丙烷和正丁烷的浓度较高，则异丁烷的浓度就要下降，丙烷和正丁烷表面上看起来对烷基化反应是惰性的，但由于异丁烷浓度的下降，对烷基化反应是有害的。实践证明，反应流出物的烃相中，异丁烷最低安全浓度是38～50％，也有

3、人认为是62～70％（体），低于这个浓度，反应器可能产生较多的聚合反应；而高于这个浓度，则每提高10％，烷基化油的马达法辛烷值可提高0.5～0.7个单位。..提高异丁烷的浓度不但可以提高产品烷基化油的辛烷值，而且还可以降低酸耗。因为降低异丁烷的浓度将导致大量硫酸脂生成而增加酸耗。尽管反应器中异丁烷的浓度是很重要的操作变量，但人们往往习惯于使用进反应器前的烷烯比，即一般所说的外比，目前一般控制外比为8～12。另一种烷烯比是指反应器内部异丁烷对烯烃的比例——即内比。内比是含烯烃的物料进入反应器后与酸催化剂相接触时，异丁烷与烯烃的比。从理论上讲，内比是表示发生烷基化反应瞬间的异丁烷和烯烃的

4、比例。它包括了外比、进料分散、乳液循环等因素，也就是说，外比大，烯烃原料进入反应器后分散的好，及循环乳液中含有较多异丁烷且循环速度较大，那么内比就可能达到很高值，如：1000：1。但由于内比数据很难测定，故人们很少使用。反应器流出物中烃相异丁烷的浓度可以作为反应器中反应物烃相异丁烷浓度的代表，测定也是可以实现的，但实际上，它不是独立的变量，冷剂冷冻液的质量、循环异丁烷的质量以及新鲜进料的质量固定时反应物中异丁烷的浓度才固定不变。随着烷烯比的增加，不同烯烃的烷基化产品质量、辛烷值都有不同的程度的上升，但进一步增加烷烯比，辛烷值的增加渐趋缓慢。一般来说，最为理想的反应条件下，在较高烷烯比

5、的条件下（大于20～100），烷基化油的辛烷值会逐渐接近100。3、反应温度硫酸烷基化反应要求比较低的反应温度，反应温度一般在2～18℃，设计反应温度一般采用10℃，这个较低的反应温度构成了硫酸法烷基化装置的主要能耗。降低反应温度，使烷基化油的质量提高，这是因降低温度能够更有效地抑制聚合反应和其他不利的副反应。但这并不是说，硫酸烷基化反应可以无限制地降低反应温度，当反应温度降至0℃左右的时候，由于硫酸的粘度已经很大，此时已很难保证酸烃的良好乳化，如果进一步降低反应温度，则可能使反应体系由于冻结而无法进行分散。（温度不能太低）..4、硫酸的浓度硫酸作为烷基化反应的催化剂，其质量是很重要

6、的。硫酸的质量有两方面的内容要研究：一是硫酸的浓度影响，二是杂质的影响。杂质分两种：水和酸溶性油。水的存在有利于硫酸的离解，有利于提供烷基化反应所需要的H+，而酸溶性油也是高度离子化的，很容易从异丁烷中接受氢负离子，使异丁烷成为（C4H9）+，从而引发烷基化反应。因此，有些新装置开工时，常常由老装置上取一些使用过的硫酸，就是这个原因。当然，无论是水还是酸溶性油的含量增加，都将使酸的浓度下降，因此，尽管硫酸的杂质存在有利于反应的一面，但也不能让其不断的增加。更何况，水含量的增加，会使硫酸的腐蚀能力加强。排出硫酸的浓度一般以89～90％（重）为比较合适的，烷基化反应最佳酸浓度条件为96～

7、97％，那么是否可以使用100％的硫酸或发烟硫酸呢？答案是否定的。因为SO3能够和异丁烷发生反应，从而破坏烷基化反应的进行。一般对于混合烯烃原料来说，如果将酸的浓度从89％提高到94％，烷基化油的辛烷值可随不同的反应条件提高1.0～1.8个单位。在由几个反应器组成的大型硫酸烷基化装置里，可以在不同的反应器里使用不同的酸浓度，以充分利用补充的高浓度新酸。如果新酸的浓度为98％，共有四个反应器和酸烃沉降器，在第一个反应器里加入全部新酸，此时，1号沉降器的酸浓度