烷基化反应中苯烯比的工艺优化分析

于龙飞　曲圣谦　王喆

摘要：苯烯比是烷基化反应中的重要调节参数，这个参数的数值直接影响产品的质量，因此，在烷基化反应中需要相关人员加强对苯烯比优化加工工艺的重视。文章在阐述苯烯比基本特性的基础上，分析影响苯烯比的因素，并结合工业生产发展要求就如何优化苯烯比的加工工艺进行策略分析。

关键词：烷基化;苯烯比;工艺优化

烷基苯是烯烃和苯通过烷基化反应而获得的一种工业物质，从实际生产情况来看烷基化反应深受外界温度、压力等因素的影响，其中，苯烯摩尔比是决定烷基化反应效果的重要参数指标。在工业生产加工中如果苯烯比的参数数值过高，会使得循环苯量大幅度提升，无形中加剧了苯的损失，也加大了物料的消耗。为此，在工业生产加工中需要相关人员能够结合实际情况来选择适宜的苯烯比。

一、苯烯比基本原理分析

在具体的工业生产加工中烷基化装置的存在意义是将苯和C₁₀-C₁₃烯烃进行混合，并在催化剂氟化氢的作用下完成最终的烷基化反应，最终生成直链烷基苯，后期经过一系列的脱苯、脱烷烃、烷基苯蒸馏等操作来获得较高质量的烷基苯，基本反应式如图一所示。根据图一的反应可以判断出一个分子苯和一个分子单烯烃融合在一起往往会生成一个分子的直链烷基苯。而从工业生产实际情况来看，工业领域所应用的苯烯分子综合比值较大，摩尔比在5-12左右。

在发生一系列反应的过程中，烷基苯的活化性能比苯要低，如果苯和烯烃分子数接近，烯烃就会和烷基苯发生反应，由此生成二烷基苯。但是在配比操作的时候如果苯的使用过量，可以采取措施稀释已经生成的烷基苯浓度，并通过苯和烯烃的充分接触来弥补苯活化能比烷基苯高的缺点，确保苯能够和烯烃继续发生反应。

（一）苯烯比的主要工艺优化分析

（二）烷基苯两个阶段的反应

在烷基化装置改造的过程中要积极参考美国公司先进的固体酸催化反应工艺技术形式，并在具体实践操作中额外增加烷基化的两段反应流程，从而有效降低汽提塔和脱苯塔负荷。

假设在第一阶段经过静态混合器就会反应完全，第一静态混合器出口将不会含有烯烃，剩下的烯烃配合二段苯能够有效保证苯烯比的二段反应达到指定的要求，最终两路烷烯烃混合物的综合配比量在50%比例左右，在这样的混合物比例作用下能够在最大限度上降低总苯循环量。但是在实际生产加工中由于反应时间短暂，两路烷烯烃混合物的综合配比量一般在60%比例左右。

二段苯烯比的具体计算如下所示：假定烷基化反应中原料烯烃比共有a mol，一段反应烯烃x mol，一段转化率为x，二段补充苯c mol，一段苯烯比为8：1，一段和二段反应器中的烯烃、苯含量如图二所示。二段苯烯比的计算公式如下：8b-bx+c/a-bx=a-bx+8b+c/a=bx=1+（c+8b+c）/a-bx。根据上文公式分析，伴随x的增大，二段苯烯比也会随着增大，在x=1的时候，苯烯比达到最大状态。由此可以发现，在一段转化率低于设计数值100%的时候，会使得二段苯烯的数值降低，最终影响烷基苯的质量。

（一）脱苯塔空冷器的冷却能力

脱苯塔主要的是将没有反应的苯从混合物中有效脱离出来，在经过必要的冷却和分馏之后重新回到二段反应系统。在具体实验操作的时候受空间位置的影响，烷基苯扩能改造的时候可将脱苯塔空冷器中的圆管管束改变为密度较大的椭圆管管束，翅片更换为密度较高的方型翅片，由此来增大整个系统的换热面积，提升换热效率。

（二）实际生产中的适宜的苯烯摩尔比的选择

在实际的化工厂生产中，大多数工业装置操作采用苯烯摩尔比为5～12，比值低于5会使烷基苯的收率结构达不到保证值，过高的苯烯摩尔比（超过8：1），会使操作费用增加过多，而对烷基苯收率影响不大。因此，烷基化反应的苯烯比赢应控制在8：1左右。

二、烷基化反应中苯烯比的工艺改造分析

（一）烷基化两段反应流程的改造分析

在HF的催化作用下，苯和烯烃在发生接触之后就会立即发生反应。由此可以判断烷基化反应基本发生在静态混合器中。为降低脱苯塔负荷，应对夏季高温生产及烷基苯装置超负荷生产，为了确保苯烯比达到规定的要求，可以通过增加二段进料的方式来解决。

（二）脱苯塔空冷器的改造分析

如果脱苯塔空冷器的冷却能力不足就会对现有的装置生产和各个经济指标产生不利的影响，为此，需要對脱苯塔的空冷器进行必要的改造，将之前原有的脱苯塔空冷器转变为运作能力更大的空冷器。

在对空冷器改造的过程中还需要充分考虑脱苯塔的操作压力和微正压，并对常温下的苯进行必要的冷却处理。在一般情况下，设计的空冷只能够达到冷凝 目的，在环境温度较低的情况下才能够达到一定的过冷却。因此，为了达到过冷却的目的，在改造时需要在其中增加后水冷器。

（一）经济效益

在经过一系列改造分析之后有效提升了烷基化反应苯烯比，消除了整个系统的生产瓶颈，提升了系统设备的运作能力。第一，节水效益。经过改造之后，脱苯塔空冷器的冷却性能得到了提升，在使用之后有效节省了水资源。第二，增长增效。在烷基化两段反应和脱苯塔空冷器改造之前，在多次循环之后整个脱苯塔往往无法正常运行，不得不降量生产。

一是降低了脱苯塔负荷，循环苯总量降低为原来的9/16，机泵电流下降，塔底再沸器热油量降低，空冷负荷降低。

二是消除了烷基苯装置的瓶颈，可以增产烷基苯。

结束语

综上所述，烷基苯是工业用洗涤用品主要原材料，在国家市场产能过剩、品质要求的日益提升下怎样生产出更高质量的烷基苯成为相关人员需要思考和解决的问题。本文通过分析烷基苯生产过程中苯烯比对产品的影响，并通过一系列工艺改进优化来提升烷基苯的产品质量，从而在确保产品稳定生产的同时达到节能环保的发展特点。

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