Лекція 10 Виробництво алкелованих бензинів Сірчано - кисле алкелювання
Призначення процесу – виробництво високогектанного компонентів бензину каталітичним алкелюванням ізобутана, бутиленами і пропіленами в присутності сірчаної кислоти. Це створення довгих молекул з коротких.
Теоретичні основи – процес протікає з виділенням теплоти до 125-135 кДж/моль олефінів, що прореагували. Фактичний тепловий ефект менше і складає 85-90 кДж/моль. Утворюється наступні продукти:
3-метил пентани
Де-митил гексани
Легкі вуглеводні С4, С6
Важкі вуглеводні С9 і вище
Розчинені в кислоті вуглеводні (полімери)
В Україні полімер-бензинів не випускають (це пояснюється застарілою технологією).
В результаті алкелювання отримується 17 ізо-парафінових вуглеводнів С5,С8; 18-20 ізо-парафінових вуглеводнів С9 і вище.
Реакція утворення трет-бутил-карбокатіонів.
ізоС4Н8 +Н'→перет-С4Н9
Реакції проходять за рахунок перерозподілу водню та з'єднання низько-молекулярних сполук і утворення циклічних структур.
Сировина – ізобутан, бутан-бутиленова фракція, пропан-пропіленова фракція з установок каталітичного і термічного крекінгу, кислота (олефін).
Співвідношення сировини і кислоти 1,1 до 1.
Леткий алкелат – це компонент бензина з густиною 690-720 кг/м3 і кількістю смол до 2%. Важкий алкелат використовується я к розчинник та компонент дизельного палива, густина 790-810 кг/м3. Зріджені гази використовуються як сировина для нафтохімії, побутовий газ С4, як компонент бензина. Побутовий газ відрізняється вмістом меркаптану. Каталізатор – це сірчана кислота з концентрацією 98,5 .. 99,5 %. Властивості каталізатора погіршуються зі збільшенням розчинених в ній воді та полімерів. Оптимально 2-3% полімерів.
Технологічна схема – установка сірчанокислого алкелювання.
Рисунок 2.32. Установка сіркокислотного алкилювання:
1 — блок підготовки сировини; 2 — контактор алкилювання; 3 — відстійник кислоти; 4 — сепаратор; 5 — компресор; 6 — ємність для газоконденсату; 7,8,9 — ректифікаційні колони; 10 — вузол очищення алкилпродуктів від ефірів сірчаної кислоти; І — сировина; ІІ — свіжа кислота; ІІІ — відпрацьована кислота на блок регенерації; IV — легкий алкилат; V — важкий алкилат; VI — ізобутан; VII — н-бутан; VIII — пропан.
Сировина подається в блок підготовки сировини 1 і далі подається в контактор алкелювання. З контактора алкелювання суміш подається в відстійник кислоти 3.
У суміші зі свіжою кислотою подається назад до контактора алкелювання 2.
Звідки газоподібна фракція стискується в компресорі 5 і подається в збірник 6, з якого газоконденсат подається на бутанову колону 7, з верхньої частини якої відбирається n-бутан. Кубові залишки повертаються до сепаратора 4. Рідка фракція з сепаратора 4 через вузол очистки ефірів від сірчаної кислоти 10 подається на ректиф колону 8. Газова фракція (бутан-бутиленова) повертається назад до алкілатора 2, з середини колони відбирається n-бутан.
Кубові залишки подаються на колону 9, зверху з якої відбирають легкий алкілат. Співвідношення кислота-вуглеводні (1,1…1,5) до 1. Концентрація кислоти від 88 до 99,5%. Потужність установки 200-250 тис. тонн на рік по сировині.