硫酸烷基化装置运行问题分析及处理办法

闫 昕，张 洁，刘长庆，杨亮亮，陈玲艳

(1.西安石油大学化学化工学院，陕西 西安 710065；2.延长石油集团延安石油化工厂，陕西 延安 716000)

烷基化油生产中最显著的问题，就是硫酸烷基化装置的运行问题。它主要包括有害物质含量高、硫酸量消耗大、硫酸催化作用较低，并且对硫酸烷基化装置的腐蚀性较高，极容易对运行装置造成损坏。为了提高硫酸烷基化生产效率，确保硫酸烷基化装置平稳运行，降低生产过程中硫酸的消耗率，节省硫酸烷基化生产成本，为相关生产企业增加更多的经济效益，就要对这些问题进行针对性研究，并且对硫酸烷基化装置进行相应的改进。本文针对硫酸烷基化装置运行中的问题进行了分析，并且根据这些问题提出了针对性的处理办法，希望可以为硫酸烷基化生产行业提供一定的借鉴和参考。

1 硫酸烷基化装置运行中存在的问题

首先，由于没有深度精制硫酸烷基化生产所用的原材料，制作出的材料中含有较高的甲醇杂质，并且其中的含水量也较高，稀释了硫酸的浓度，降低了浓硫酸在生产过程中的催化作用。而甲醇含量较高会与硫酸产生相应的反应，消耗了硫酸物质，进而增加了硫酸烷基化生产过程中的硫酸消耗量。其次，由于这种硫酸烷基化装置内的酸烃分离和碱烃分离的效果较差，反应物中硫酸含量依然较高，就会对硫酸烷基化生产过程中的后部设备造成较大的腐蚀，造成生产装置内管线和泵出现产物泄露，进而造成一系列的不良影响，极大地降低了硫酸烷基化生产的效率，增加了硫酸烷基化生产成本，并且这些问题还会导致出现一系列的安全生产事故，进而影响硫酸烷基化企业的经济收益。

2 硫酸烷基化装置运行的优化

2.1 降低原材料中甲醇和水含量

2.1.1 措施

该硫酸烷基化生产企业使用了新型聚结分离技术，对硫酸烷基化生产原料进行脱甲醇和水。首先，需要将含甲醇碳四原料与脱盐水共同放进微相分布器进行混合，再经过微旋流萃取分离器二次高度混合后，再流入新型聚结分离器中，经过甲醇水分离沉降，最后将硫酸烷基化原料与水和甲醇彻底分离开来，形成脱甲醇碳四原料。

2.1.2 改善效果

数据表明，在采用了新型聚结分离技术之后，硫酸烷基化生产原料中的甲醇含量有了非常大的变化，水的含量也大幅的降低。在降低硫酸烷基化原料中的甲醇和水的含量之后，硫酸的消耗量也大大的减少，并且硫酸烷基化系统的循环酸含量也有了明显的提升，实现了废酸再生装置的稳定高效运行。

2.2 提高硫酸烷基化生产中酸烃分离效果

2.2.1 改善措施

该厂在烷基化装置中的沉降器内安装了相应的拒接装置，并且设置了流出的硫酸烷基化生产原料中酸的含量要求。

2.2.2 改善效果

为了降低硫酸烷基化反应物在分馏塔中的含水量，该硫酸烷基化生产企业家设置了脱水装置，并且不再使用水洗处理硫酸烷基化反应物。经过一段时间对运行结果进行研究，数据表明，在硫酸烷基化装置中的碱洗罐和脱碱罐内安装了拒接装置后，硫酸烷基化生产过程中碱烃分离效果有了明显的提升，并且其内部工作装置运行稳定性较好。在脱碱罐内部只有较少的碱液沉积，说明并没有发生碱液跑损的情况。由于完成脱碱流程之后一系列的问题得到了相应的改善，整体的酸烃分离工作流程和效果有了明显的进步。

3 硫酸烷基化装置运行中应该注意的问题和解决手段

3.1 强酸的携带

3.1.1 固体颗粒的影响

在装置运行中，硫酸烷基化装置都会或多或少的带有一定的酸性。在进行硫酸烷基化装置的检修时，硫酸烷基化设备导管内中的固体小颗粒就可能会携带酸性。经过反应物和水的循环，这些带有酸性的固体颗粒就可能会进入到硫酸烷基化装置中的反应器内，对反应器内的反应物产生较大的影响，进而影响运行稳定的乳化液，造成酸烃物质产生一定程度上的起泡现象，可能导致反应器内的硫酸出现跑损。为了防止出现这一现象，工作人员就要从强酸容易产生泡沫夹带这一特征入手。当出现反应循环之后，可以用一个容器盛取一些循环酸样，再用一个同样的容器盛取在空气中暴露的循环酸样，然后将两个瓶子都盖紧并且进行摇晃。如果在空气中暴露的循环酸样较新鲜硫酸有明显的起泡现象，这时就要及时地更换硫酸。

3.1.2 冷酸

硫酸烷基化生产过程中需要较低的温度，但是如果反应温度低于 4.4 ℃ 时，硫酸就会变黏，进而影响酸烃分离的效果。如果温度低于 -1 ℃ 时，硫酸烷基化反应物就会出现严重的带酸现象，进而影响硫酸烷基化生产的质量和效率。所以必须要严格控制好硫酸烷基化生产过程中反应器内的温度。

3.1.3 酸沉降器液面

硫酸烷基化生产过程中需要用到大量的工业废酸。这些工业废酸并不具备较高的纯净性，在进行反应时就会产生一定的酸渣。当沉降器内聚集了大量的酸渣后，就可能会对液面计内引线产生堵塞，使酸沉降的效果产生不同程度上的假象，就可能会使硫酸烷基化反应物中带酸。因此在进行实际的操作时，工作人员一定要对酸界位进行仔细的观察，避免受到酸界位假象的影响。如果发现沉降器内的酸界位不准确时，就要及时对液面计进行清理，并且及时地清理堵塞在引线口的酸渣，确保沉降器内液面计引线的正常显示。当进行相应的操作后，酸界位回归正常之后，再继续进行硫酸烷基化生产。

3.2 反应器与沉降器之间的温度梯度

一般来说，当硫酸烷基化装置运行出现问题时，反应器与沉降器内的温度就会有较大的差距，形成明显的温度梯度。如果硫酸烷基化反应物的温度高于系统循环酸的温度时，就说明硫酸烷基化装置内部运行情况不良。当酯类物质与在硫酸烷基化装置中的沉降器内的硫酸产生反应时，就会产生一定的热量，循环酸的温度就会持续上升，但是硫酸烷基化反应物的温度却不会上升。当硫酸烷基化反应器内的异丁烷含量较少时，硫酸烷基化反应物中就会出现酸性脂，进而与浓硫酸产生相应的反应，减少反应器内的浓硫酸含量，从而降低反应器内硫酸的浓度。在这种情况下，就会产生更多的酯类，使硫酸烷基化装置中的沉降器内发生二次反应，而酯类物质的增多会产生发泡现象，进而在某个地方出现跑酸现象，也会影响硫酸烷基化油的质量。当烷基化流出物的温度与循环酸的温度相差5℃时，就说明在硫酸烷基化装置内的某个区域内发生了跑酸情况。为了有效的改善沉降器内二次反应造成的影响，就要严格的控制好烷烯比的数值，并且将异丁烷的浓度控制在75%之上，硫酸的质量分数控制在90%之上。

3.3 异丁烷带烯烃

1)硫酸烷基化装置操作人员还可以在反应系统中构建良好的工作循环，将碱洗系统放在酸循环之前，并且严格地控制好碱的浓度。一般来说，将碱的质量分数控制在10%最好。需要注意的是，为了有效降低异丁烷内烯烃类物质的浓度，还需要按照1∶1的比例严格控制烃和碱液投放的体积。

2)硫酸烷基化装置操作人员在投酸循环之前，还要对投放后反应器内的温度有一个大致的把握，并且根据标准放热量进行投放工作。如果工作人员不能够一次性完成，需要将投酸循环分为多次进行。当投酸循环的条件合适时，内部操作人员、外部操作人员以及压机工作人员都要互相的配合。外部操作人员将酸循环的阀门转动两到三次时，内部操作人员必须要严密的观察反应温度的变化。当压机开始工作时，压机操作人员也要对工作电流进行严密的监视。当内部反应温度出现上升趋势的变化时，内部操作人员就要立即通过外部操作人员将硫酸烷基化装置的运行电流关闭，并且将酸循环阀调整到关闭的状态，将硫酸烷基化反应及时的中断。同时，压机工作人员要立即检查运行电力是否有变化。如果压机工作电流高于标准工作电流时，要立即对其进行调整，避免因为超过额定电流而对硫酸烷基化装置中的压机造成损坏。当硫酸烷基化装置内的反应不再产生热量后，也就是反应放热过程结束之后，内部操作人员、外部操作人员以及压机工作人员就要及时的对各种工作系数进行调整，使硫酸烷基化内部的工作条件逐渐满足投酸循环的条件时。还要再次进行以上相应的操作，内部操作人员、外部操作人员以及压机工作人员在进行重复操作时要注意按照以上的工作流程严格执行，并且要仔细的观察相应的数据和指标。如此进行多次重复的操作之后，异丁烷内的烯烃类物质就会逐渐消耗殆尽，使硫酸烷基化反应时的温度回归到正常的水平，减少硫酸烷基化反应中的压力。这时就可以让硫酸烷基化工作人员正常地进行投酸循环。当内部的反应温度在 10 ℃ 下时，硫酸烷基化工作人员就要将生产原料进行引进。在进行投酸循环工作的流程中，相应的工作人员还要及时的检查硫酸烷基化装置内的带酸情况。发现其内部有硫酸时，就要立即排出，并且及时的观察浓度的变化情况，并且根据碱浓度变化做出相应的调整，确保硫酸烷基化装置运行的稳定性和高效性。