硫酸烷基化装置生产运行中存在的问题及解决措施

米海刚

摘 要：碳氢化合物的烃类裂解反应中脱氢能力大小为叔碳氢>仲碳氢>伯碳氢，而烷基化化学合成利用加成或置换反应将烷基引入有机物分子中的反应过程。此文针对硫酸烷基化装置在生产过程中可能出现的强酸、异丁烷带烯烃和精制系统管线腐蚀的问题，展开深入分析，并且提出了相应的解决措施。

关键词：烷基化;硫酸;跑酸;腐蚀 烯烃

烷基化是将烷基替换到其他化学组分分子中，目前，石油炼制的工艺逐渐成熟，烷基化技术的使用也越来越广泛，其中最广泛应用的手段还是硫酸烷基化手段。由于硫酸具有强腐蚀性，所以通过减少硫酸用量、减少烯烃使用计量等手段来保证硫酸烷基化装置的有效生产。

1 硫酸烷基化装置在生产中存在的问题

1.1 出现物理跑酸

设备开始运行时，烷基化设备基本上都有带酸。维护期间留在装置管线中的残留固体颗粒和物料一起反复翻转，进入设备中。残留的颗粒会使设备里的酸-烃反应从而生成活泼的乳化液，形成酸泡沫，造成泡沫夹带强酸，引发物理跑酸。烷基化废酸成份里含有腐蚀产物形成的酸渣[1]。这种酸渣堆积在沉降器罐里面，使玻璃板液面计的引线被梗塞，形成酸界位假象，引发酸携带。

1.2 开工异丁烷带烯烃

设备开始运行时，完美状态是开工异丁烷中没有烯烃。通过反正机理可以知道，烷基化是放热反应，如果开工异丁烷含有烯烃，开始运行时将使反应超温超压，使压力超负荷，最后致使酸携带，对整个设备的危害极大。

1.3 精制系统管线腐蚀

硫酸烷基化装置精制系统产生的物质夹带硫酸和通过其他化学反应得到硫酸的物质，这样导致了精制系统线路被腐蚀的情况发生。一般情况下，碳钢浓硫酸的环境中自身反应得到硫酸亚铁薄膜来防止自身进一步被腐蚀，但在酸性水溶液的流动速度也来越快的情况下，同时也加快了硫酸亚铁薄膜在碳钢外部流失的速度，特别是管内接口、四通、弯管等管道内部凹凸不平的位置，极大的加快了碳钢等管材的被腐蚀速度。

2 解决措施

2.1 针对出现物理跑酸的问题

为了避免设备开始运行的时候产生强酸泡沫，设立酸循环时，取和空气完全接触的循环酸的样品于锥形瓶密封，接下来取样未和空气接触的循环酸样，用力摇晃两个样品，如果循环酸样品里面出现泡沫，证明循环酸已經被污染。为了避免伴出现物理跑酸，加入烯烃的时候，要提前换成新鲜的循环酸。

2.2 针对异丁烷带烯烃的问题

首先通过硫酸烷基化装置分离系统，调整异丁烷分离塔操作参数，将循环异丁烷纯度提高，降低烯烃在异丁烷中组分占比，但是杂质质量占比降低后，会压制硫酸烷基化释放热量。其次，在加入酸循环的时候要把控释放热能值，就得分批次加入酸循环。在加入酸循环的时候，各个职能工作员工要协同合作，外部操作人员打开阀门，内部操作人员及时监控设备参数，压缩机房的工作人员要密切关注其电流。如果反应器温度有超温的可能，内部操作人员要立即告知外部操作人员关掉循环酸阀门，结束反应，压缩机房的电流超出预先设置的电流，要及时采取措施，防止机器不能正常工作。当热量释放完成后，各岗位员工重调设备参数，重复以上步骤2～3次，使异丁烷组分中的烯烃完全消失，这个时候设备的温度保持在一定的范围内，加入酸循环。

2.3 针对精制系统管线腐蚀问题

首先采用合适的材质的管线，把管线腐蚀现象经常出现的管线换成合金管，这样也进一步拓宽了管线内存四氟乙烯的反应界限，将当前只是用碱清洗的环节的线路扩张到全部用碱清洗环节和清水洗涤环节的线路[2]。

其次，一般情况下硫酸烷基化装置是两台设备合用一个设备来计量其流量，现给每一台硫酸烷基化装置配置流量计量设备，与此同时，前一台酸烷基化装置反应剩余的算流入后一台设备。这样不仅仅降低了偏流率，还提升了工业废弃酸的使用效果。安装新的管线系统来调节循环异丁烷流入硫酸烷基化装置的流速，防止出现循环异丁烷偏流的现象。循环异丁烷流量较少时杂质硫酸脂的产量增多，这时在用碱清洗环节另设立流量计量设备，利用流量的不同变化及时改变用碱量，实时中和烷基化产生的废酸和其他化合物中的酸。

最后，利用硫酸烷基化是以硫酸作为催化剂，实现烯烃烷基化的过程，在这个过程中的产物可以吸收大量的水分。而一般的用碱清洗和水洗涤环节的管路不能够达到反应需求，所以要中和硫酸烷基化过程中其产物夹带的废酸，实现最终的提纯和精细制造的目的。在这个过程中要及时添加水分来调节碱洗装置中碱性溶质的占比为1.2-1.6g·cm-3，添加碱性溶质水清洗设备中水的酸碱值在9-11，添加水分来调节水清洗设备溶液的导电性在4500-7500μm·cm-1。这样不仅仅有助于酸碱中和，更是通过碱洗、水清洗设备静置分散，防止后续物料添加时夹带杂质酸等其他物质[3]。

综上所述，清晰的了解了硫酸烷基化装置生产中存在的问题及解决措施。在开始生产的时候要注意强酸的夹带、异丁烷带烯烃和设备管线被腐蚀的情况，将异丁烷储存在特制的装置中，在使用的时候加入新鲜的循环酸，避免烯烃进入，为了防控潜在风险，在平常设备运行工作中操控员要认真的按照工艺制度进行操控，及时维护检修。

参考文献：

[1]赵盛武.硫酸烷基化装置生产中注意的问题及应对措施[J].化工设计通讯，2018，44（01）：164.

[2]刘初春，李庆宇.硫酸烷基化装置运行问题分析及对策[J].石化技术与应用，2019，37（04）：272-274.

[3]张斌.烷基化装置运行中酸腐蚀问题分析和预防措施[J].广东化工，2017，44（11）：256-257.