הבנת אלקלילציה ומקומה בסירוב

יחידות אלקלילציה להמיר פחמימנים קלים בעלי ערך נמוך לתוך בנרת דלק גבוהה אוקטן בנרתבטוק.בתגובה אלקילציה, isobutane משלב עם אור אולטרה-פינים (פרופילין, אךילן, או amylenes) בנוכחות זרז חזק לייצר צינורות דלק-שרשרת בבעלות, הידוע בשם alkylate.

יחידות אלקילציה מודרניות פועלות בתנאים מבוקרים בדיוק כדי למקסם את התשואות ואת איכות המוצר תוך צמצום צריכת חומצה והשפעה סביבתית.עם זאת, הרבה זיכוכים להפעיל את יחידות האלקלור שלהם בתנאים תת-אופטימיים בשל הגיל, שינוי סלפטים, או אסטרטגיות בקרה מיושנות.אופטימיזציה שיטתית של יחידות אלה יכול לפתוח ערך משמעותי: תיבולים גבוהים יותר, עלויות אנרגיה מופחתות יותר, חיים, ופליטות נמוכות יותר, ופליטות נמוכות יותר.

הכימיה של אלקלילציה: תגובות מפתח ותגובה צד

Alkylation הוא תגובה חיצונית, חומצית-קטליזד המשלבת a isoparaffin (isobutane) עם אולוף כדי לייצר פרפין בעל צפיפות גבוהה יותר פחמן-פחמן.רשת התגובה העיקרית היא מורכבת, מעורב ביניים carbocation. עבור להאכיל propylene, הסטויצ'ימטריה הכוללת היא:

C3H6 + i-C4H10, C7H16 (heptanes and Isomers)

Butylene Feeds מניב בעיקר C8 alkylates, כגון trimethylpentane (TMP), שיש לו מספר octane מעל 100.המוצר האידיאלי alkylate מורכב כמעט לחלוטין מפחמימנים מעוזים מאוד מעוכבים המתנגדים לאוטומטיות. עם זאת, תגובות צד רבות מתחרות מתרחשות: פולימיזציה של אורפינים כדי ליצור חומרים כבדים יותר, נמוכים; העברה מימן כי מייצרת תגובות ביניים וחומצה נמוכה יותר;

אופטימיזציה מתמקדת בדיכוי תגובות צד אלה על ידי שמירה על יחס גבוה של איזוטופאן-ל-אולפן (בדרך כלל 8:1 עד 15:1 באזור התגובה), טמפרטורות תגובה נמוכות (40 ° F-60 °F עבור יחידות HF, או 50 ° F-80 ° F עבור יחידות חומצה sulfuric), ומגע חומצי-hydrocarbon אינטימי אפילו סטיות קטנות מן התנאים אופטימליים יכול להגדיל באופן לא פרופורציונלית כדי להפחית את קצבי ולהפחית את רמת חומצי איכות.

איכות האכלה ושיקולים מוקדמים

המונחים: urity

גבוההטיהור הואוטן חיוני עבור יחס יעיל של אלקלור. נורמלי ו propane הם אינרציה הכור אבל dilute ריכוז האנדרוגטיים, הורדת היחס האנוטי-ל-אולפין וקידום פולימריזציה בלתי רצויה.רבים הזיכוכים עם יחידות של upstream isomerization כדי להגדיל את הזמינות של Deisoane-to-to-oleani אבל צריך להיות מצמצם את נפח של 1 -2-57% עד 2.

איכות ומקורות

זרמי אולפן מגיעים בדרך כלל מיחידות סדקים קטליטיים נוזליים (FCC), מקרנים, או מפצלי קיטור.זרמים אלה מכילים כמויות שונות של diolefins (butadiene), mercaptans, ותרכובות חנקן כי זרזי חומצה רעילים ו מאיץ היווצרות של מזחלות הם מזיקים במיוחד, ויצרו פולימרים דמויי חניכיים כי מזיקים וחילופים חום.

ניהול Moisture ו- Acid Management

Moisture בהזנת מגיב עם זרזי חומצה חזקה, גרימת קורוזיה ואובדן ריכוז חומצי. עבור יחידות גללאלציה HF, מים מהווים תערובת HF-water כי הוא מאוד קורוזי עבור פלדה פחמן. יחידות חומצה סאפורית הם פחות רגישים אבל עדיין סובלים דילולציה, המוביל להגדלת דרישות ההתחדשות של חומצה.

פרדוקס הפעלה מפתח עבור אופטימיזציה

Isobutane-to-Olefin Ratio (I/O)

היחס I / O ב effluent הכור הוא הפרמטר החשוב ביותר השולט איכות alkylate.יחסים גבוהים (מעל 10:1), ההסתברות של מולקולה איזוטופית נתקל ביניים קרבה הוא גבוה, מעדיף היווצרות של טיפול משולש / methylpentanes. עם יחס נמוך, פולימיזציה אולטרה סגול לשלוט, לייצר C9 + כבד alky עם ערכים נמוכים יותר מ דחיסות 1 / או יותר.

טמפרטורה תגובה

לטמפרטורות יש השפעה לא ליניארית על איכות alkylate.טמפרטורות נמוכות יותר לטובת התגובה הראשונית של אלקלוריזציה, לייצר יותר מאוזנים מעוזים מעוזים מאוד. עבור יחידות HF, טמפרטורות אופייניות הן 40-60 ° F; עבור יחידות חומצה sulfuric, 50-80 ° F. עלייה 10 ° F יכול להפחית את alkylate octane על ידי 0.5-1.0 בעוד גם עלייה של חומצה נמוכה מדי, כמו גם עבור חום, וטמפרטורה נמוכה מדי, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000 חום, 000, 000, 000, 000, 000, 000 צלזיוס, 000, 000, 000, 000 צלזיוס, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, עלייה של חום מוגברת של חום מוגברת של חום, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000 צלזיוס, 000 טמפרטורות מופחתת מוגברת, 000 צלזיוס, 000 צלזיוס, 000 צלזיוס, 000 צלזיוס, 000 טמפרטורות מופחתת מוגברת של חום, 000 צלזיוס, 000, 000 צלזיוס, 000 צלזיוס, 000 טמפרטורות מופחתת מוגברת, 000 טמפרטורות מופחתת מוגברת, 000 צלזיוס, 000 צלזיוס

כוח חומצי ו- Hydrocarbon Residence Time

עבור יחידות חומצה sulfuric, שמירה על חוזק חומצי מעל 90-92% הוא קריטי. Weaker חומצה מאיצה תגובות צד, עלייה היווצרות פענוח, מעלה עלויות התחדשות. Acid נשלט על ידי קצב חומצת איפור ועל ידי הסרת מים סוקור וסימני כבד באמצעות התחדשות חומצה.זמן מגורים בכור חייב להיות מספיק (בדרך כלל 10-30 דקות) כדי להשיג ליד שלם תוך המרה מעל ומעבר לכך היא מובילה לחומצה סולרית יותר כדי לשאת את הזמן אלטר.

Catalyst Selection and Management: Liquid vs. Solid Catalysts

ארכיון תגיות: Liquid Acid Catalysts

חומצה הידרופלואורית (HF) וחומצה sulfuric (H2SO4) נשאר סוסי העבודה של תעשיית ההקצנה. HF מציעה יציבות גבוהה יותר ועלויות תפעול נמוכות יותר, אבל הרעילות הקיצונית שלה הובילה לתקנות בטיחות מחמירות. חומצה סליפרית היא פחות מסוכנת אבל דורשת ציוד גדול יותר וצריכה חומצית גבוהה יותר (0.1-0.2 lb לכל מערכות alkylate).

מפתחת Solid Acid Catalysts

זרזי חומצה סולידריות מציעים את הפוטנציאל לחסל את סכנות חומצה נוזלית לחלוטין. Zeolites, zirconia sulfated, heteropolyacids נחקר נרחב.TheFLT:0ExxonMobil Isoaltlate תהליך zirconia, ו heteropolyacids כבר נחקר באופן נרחב, למרות שהוא מוגבל עקב זרז מ cokekekes ו זרז פעולה גבוהה יותר (מסוגל) יכול להפחית את זרז פעולה עם זרז פעולה עם זרז חזק יותר.

Catalyst Additives ו-Progents

ביחידות חומצה נוזלית, תוספים כגון antimony Pentafluoride (עבור HF) או מקדם אורגני קנייני יכול להגביר את הפעילות ולהקטין את צריכת חומצה.עם זאת, תוספים אלה יקרים ועשויים להציג אתגרים חדשים של הפרדה.האסטרטגיה התוסף האופטימלית תלויה בהרכב הזנות, כוח חומצי, ומטרות איכות המוצר.

בקרת תהליכים מתקדמת ואופטימיזציה בזמן אמת

יחידות אלקילציה מודרניות מצוידות יותר ויותר עם בקרת תהליכים מרובים בו זמנית:0 (APC)BuildFLT:1 מערכות המשתמשות בשליטה חיזוי מודל (MPC) כדי לנהל מגבלות מרובות בו זמנית - יחס I / O, פרופיל טמפרטורה, קצב מחזור חומצי, ומוצר הקטנת איכות המוצר. APCs יכול להפחית את צריכת האנרגיה על ידי 0.5-1.0-1.0 ולהפחית את צריכת האנרגיה על ידי 5- 10%- 10 דקות על בסיס APC) על בסיס תקן של המוצר על בסיס 30 דקות הפעלה על בסיס תקן של תקן של תקן APC.

כלי מפתח אופטימיזציה כולל מנתחים אלקטרוניים אוקטנים (למשל, ספקטרום קרוב-infrared), חיישני ריכוז חומצי, וזרימה מטרים עבור זרמי olefin בודדים.ללא מדידות אמינות, האופטימיזציה לא יכולה לתפקד. עידנים רבים מצאו כי השקעה בניתוח octane מקוון אחד משלם עבור עצמו בתוך חודשים באמצעות מופחתת octane נותן.

אופטימיזציה אנרגיה ואינטגרציה חמה

כורכום אלקלילציה הם מאוד אקסותרמי: החום של התגובה של אבלקליזציה propylene הוא בערך 160 kJ / mol, ו- Butylene כ-85 kJ / mol. זה חום בדרך כלל הוסר על ידי הפצת זרם פחמימן קר סופג את החום ולאחר מכן דוחה אותו ב- deisobutanizer Reboiler או מערכת קירור נפרדת.

בנוסף, החלפת מנועים חשמליים יעילים עם כוננים בתדרים משתנים (VFDs) על דחיסות מחזור יכול להפחית עלויות חשמל עד 20-40%. עבור יחידות גדולות יותר, דור קיטור מהלאה קירור הכור עשוי להיות כלכלי אם צרכנים אדים בלחץ נמוך נמצאים בקרבת מקום.

אופטימיזציה סביבתית ובטיחות

HF Alkylation Mitigation

יחידות אלקילציה HF עומדות בפני הסיכון הבטיחותי הגבוה ביותר בשל הפוטנציאל לשחרור מקרי.מערכות מייגציה כוללות וילונות תרסיס מים, רשתות זיהוי HF ומערכות אשפה מהירות.תקנות האחרונות דחפו כמה זקיפים להמיר חומצה sulfuric או לבנות יחידות HF חדשות עם אמצעי הגנה מהונדסים.

יחידת הדבקה Sulfuric Acid Regeneration

חומצה אספרטית היא בדרך כלל regenerated בצמחים ייעודיים אשר שוללים את הפעוט האורגני לתוך SO2 ולאחר מכן reoxidize H2SO4. תהליך ההתחדשות עצמו הוא אנרגיה רגישה. אופטימיזציה של החומצה המבזבזת כדי להסיר פחמימנים כבדים לפני התחדשות יכול להפחית את היווצרות של cokece וביקוש חמצן נמוך יותר.

שליטה

יחידות אלקלציה פולטות תרכובות אורגניות תנודתיות (VOCs) מטנקים, אוורור, ותהליך דליפות. התקנת יחידות התאוששות vapor (VRUs) על מיכלי אחסון אולטרה סגולה ואולפין יכולים לקצץ פליטות VOC על ידי 95% ולאושש זיהומים יעילים של גזי חממה יכולים ללכוד גזיקת דלק לשימוש, להפחית את פליטות ה-FS ולהפחית את פליטות אלה.

כלכלה של אופטימיזציה יחידה Alkylation

היתרונות הפיננסיים של קידוד יחידת אלקילציה הם משמעותיים. A טיפוסי 10,000 bbl / יום של יחידת עיבוד של butylene האכלה יכול להניב $ 10 מיליון $ בשנה רווח נטו מ 1-2 octane עלייה, צריכת חומצה מופחתת, ועלויות אנרגיה נמוכות יותר.העלות של יישום APC ומשדרגות כלי רכב הוא בדרך כלל reoued ב -6 חודשים.

מעבר לחיסכון בעלויות הישיר, ייצור אלקילט מותאם מאפשר לחדדים לעמוד במפרטים דלק הדוקים יותר מבלי לפנות לחמצן יקר כמו אלנול או ארומטים גבוהים עם השינוי הגלובלי הנוכחי לכיוון דלק נמוך, נמוך-ארומטי, alkylate הוא יותר ויותר את המיזוג המועדף.

מחקרים: סיפורי הצלחה ב-Alkylation Optimization

מקרה 1: מקררים מעוקבים מתקדמים I/O control

חוף מפרץ זיכוך עם יחידת אלקיליזציה של 12,000 Bbl / יום HF החליף את בקרי יחס ה- neumatic I / O עם מערכת מבוססת MPC. היחידה רץ ביחס I / O של 7:1, עם תנודות תכופות באיכות המוצר.לאחר כוונון MPC כדי לשמור על יחס קבוע 10:1 תוך כיבוד מגבלות, alkylate ocane מ 9 חודשים פחות.

מקרה 2: סולידריות Catalyst רטרופיט מפחיתה עלויות בטיחות

זיכוך אירופי עמד בפני תקנות חדשות קפדניות על אחסון HF, אשר היה דורש מערכת הפחתה של 30 מיליון דולר במקום, הזיקוק בחר את הטכנולוגיה חומצה זרז חומצה HF מHaledor TopsøeFLT:1 (כיום Topsoe) והמיר את יחידת HF שלה לתהליך קבוע של זרז מוצק.

מגמות עתידיות ב-Alkylation Optimization

העשור הבא יראה שילוב הולך וגובר של תאומים דיגיטליים ולמידה מכונה לפעילות אלקלור.מודלים מונעים על ידי נתונים יכולים לחזות את שערי הפחתת הזרז, לוחות הזמנים של חידוש אופטימלי, ודפוסי רעייה בחילופי חום.חלק מהזמינים הם מערכות מחשוב קצה פיילוט המנתח אלפי משתנים תהליכים בזמן אמת כדי להתאים את ה- APCs בנוסף, את הדחף לעבר FLT:0circularFreatures הוא עשוי ללכוד את עצמו מאנרגיה דיגיטלית, אך עשוי ללכוד את עצמו מאנרגיה מתחדשת, אך עשוי להוביל את עצמו מאנרגיה דיגיטלית או מאנרגיה דיגיטלית, אך ורק מאנרגיה מתחדשת.

מסקנה: הזדמנות מתמדת

אופטימיזציה של יחידת אלקילציה אינה אירוע חד פעמי אלא תהליך מתמשך של הזיכוך כמו הזינה, מוצרים ותקנות להתפתח.על ידי יישום העקרונות המפורטים - בקרת איכות ההנקה, ניהול פרמטר תפעול מדויק, אופטימיזציה, בקרה מתקדמת ושילוב חום - הפדרנטים יכולים להשיג ייצור עקבי של אלקי עם עלויות נמוכות יותר והשפעה סביבתית מופחתת.