碳四生产烷基化汽油的杂质影响和处理工艺路线选择分析

碳四生产烷基化汽油的杂质影响和处理工艺路线选择分析

作者：闫雪成

来源：《科学与信息化》2018年第34期

摘要对碳四生产烷基化汽油的杂质影响和处理工艺技术等方面有效研究和分析，其中选择的处于工艺技术在我国国内的600kt/a异辛烷装置实施工业应用处理，在处理之后的烷基化原料中丁二烯和二甲醚等方面的含量都降低到50ppm以下，而这和进料要求相符合。同时，其1-丁烯异演化为2-丁烯的异构化率超出70%，丁烯收率则超过98%。

关键词碳四；烷基化汽油；杂质影响；处理工艺；路线选择

碳四烷基化汽油本身具有含硫量比较低和无烯烃以及具有高辛烷值等特点，也是比较理想的汽油调和成分，在当前我国车用汽油标准得以升级的过程中，烷基化汽油受到关注和重视。硫酸法烷基化汽油在生产的时候，其主要是将碳四中的异丁烷和丁烯等物质作为原料，在浓硫酸的作用中，会发生烷基化反应，最后生成异辛烷。硫酸法烷基化对原料的质量也具有一定的要求，其中杂质含量需要得以严格控制，这些杂质中包含有丁二烯和水及硫化物等内容。需要明确脱除这些杂质的原料预处理工艺路线[1]。

1 杂质对碳四生产烷基化汽油的影响

1.1 丁二烯

由于碳四原料的来源比较广泛，其中包含有0.2%-2.0%的丁二烯，在烷基化反应发生的时候，其中的丁二烯会生成分子量比较高的酸溶性油（ASO）。而酸溶性油的存在会使得烷基化油的干点出现升高，而辛烷值和收率等出现降低。对这些ASO分离处理的时候，会出现损失部分酸的现象，硫酸法烷基化工艺在具体实施的时候，其中丁二烯会消耗13.4kg的硫酸。丁二烯会比较容易在烷基化催化剂的表现形成胶质物质，对催化剂孔道会堵塞，使得催化剂寿命减少。因此，进入烷基化装置之间的丁二烯含量通常需要处于50ppm以下。对碳四中丁二烯处理的时候，其比较常用的工艺为：催化剂和适当反应的情况下，选择性加氢对丁二烯脱除处理，促使部分的1-丁烯异构化逐渐转化为2-丁烯，这对于高烷基化油的辛烷值提升具有有利影响[2]。

1.2 二甲醚

二甲醚是烷基化耗酸中的杂质，这一物质的存在容易降低烷基化油的收率和辛烷值等相关数值，在相关报道中，硫酸法烷基化过程中每千克二甲醚耗酸的量显示为11.1kg，二甲醚含量

也主要是处于50ppm以下。在对二甲醚处理的时候，其工艺主要是：二甲醚沸点在碳三和碳四之间，其具有沸点差异，使用精馏脱除处理。

1.3 甲醇

甲醇在使用的时候，会促使烷基化油的收率和辛烷值有所降低，根据相关报道能够得出，硫酸法烷基化过程中每千克甲醇耗酸的量显示为26.8kg。甲醇在催化剂作用的情况下，生成甲烷或二甲醚，能够使得催化剂性能得以降低，对催化剂寿命缩短，甲醇含量需要处于50ppm 以下。处理工艺：甲醇与轻烃共沸在脱烃塔或气分塔顶的时候，能够脱除部分甲醇。

1.4 水

水对烷基化装置存在着一定程度上的危害，其主要是对硫酸稀释硫酸，使得设备腐蚀等情况发生，影响比较大的是其中所携带的游离水，如果上游的装饰使用不当的时候，就可能会造成碳四中游离水的量是溶解水的好几倍，而这就会造成酸的稀释速度加快。脱除游离水的办法主要是使用带特殊内构件的油水分离器保证油水分离效率，使得碳四中的游离水含量能够降低到10ppm以下。

2 碳四原料预处理工艺路线的选择分析

在对碳四原料杂质影响的情况分析的基础上，对市场上所采购的碳四原料在预处理的时候，其中的杂质除了硫化物指标需由上游装置把控之外，其他的杂质在脱除的时候，可以使用化工工艺加以实现。首先是选用丁二烯的选择性加氢和异构化以及脱二甲醚、甲醇、水等，其中比较重要的步骤是选择性加氢异构化处理。碳四经脱甲醇塔用水萃取之后，能够有效促使甲醇含量降低，其主要是降低到50ppm 以下，碳四经脱甲醇塔用水萃取后送入到聚结器脱除游离水处理，使得其能够和氢气充分融合在一起，并且送入到两段反应器中加氢异构化处理，大部分丁二烯在一段反应器中加氢之后，会生成丁烯，而1-丁烯在二段反应器异构化处理之后，会形成2-丁烯。出二段反应器的加氢产品需要进一步处理，将这些产品送入到脱二甲醚塔中，塔顶含有二甲醚和其他轻组分，作为燃料气外送，在塔釜料冷却之后，能够最终得到精制碳四，将精制碳四作为烷基化主要的原料。

3 存在问题及相关分析

丁二烯和二甲醚以及甲醇的含量在相关数据分析的基础上能够发现要优于指标的相关要求，丁二烯的加氢率主要显示为99.1%，而丁烯的收率则主要显示为99.5%，相对于保证值要高，则说明这一技术路线是设计成功的。1-丁烯异转化为 2-丁烯的施工，其异构化率要比70%低，原因主要是催化剂在初期阶段应用的时候，其本身所具有的活性比较强并且具有不稳定的特点，烯烃会比较容易出现加成反应，异构化需要比较高的温度环境实施操作处理，并且也需要具备较高配比氢气，催化剂还没有稳定的情况下，需要防止出现过度加氢的现象，以免造成飞温和丁烯损失的现象发生。

随着碳四来源范围逐渐扩大，在对碳四处理的时候，其处理所选择的工艺路线需要能够在出现组分变化情况的时候，得到更加显著的调整，如果原料中碳二和碳三含量出现偏高的现象，需要在加氢之前增加气分。

为了防止烷基化原料中发生溶氢的现象，在加氢之后脱除其所包含着的氢气等轻组分，在这一情况下，需要关注甲醇在受到催化剂影响的时候，可能会生成二甲醚或甲烷等，因此，选择性加氢前设置有气分脱丙烷塔将二甲醚脱除的现象，在加氢之后，需要脱烃处理。

4 结束语

随着我国石油化工和煤化工等方面得到不断发展和完善，碳四的资源量得到丰富，而将碳四作为原料的新型加工处理工艺也得到较为广泛的应用，在这一过程中对碳四中杂质含量的要求也会较为严格，尤其是甲醇和二甲醚等含氧化合物的要求会更高，对其质量分数控制也会比较严格，在这一过程中，需要促使下游催化剂的效能和寿命得到保障。因此，新的碳四原料净化工艺在有效应用的时候，需要能够在不引进新杂质以及实施稳定操作的基础上，促使甲醇和二甲醚等含量能够降到最低，在未来的工业应用进一步开发。

参考文献

[1] 赵志海，师峰，栗万博，等.烷基化反应装置及烷基化反应分离方法[P].中国：

CN108211404A，2018.

[2] 宋冉.国Ⅵ烷基化汽油产能分析与生产商选择策略[J].现代商贸工业，2018，39（09）：50-51.