ПЕРВЫЕ РЕАКТОРА АЛКИЛИРОВАНИЯ ОТЕЧЕСТВЕННОГО И АМЕРИКАНСКОГО ПРОИЗВОДСТВА 

Магомадова Мадина Хусейновна

ст. преп, Грозненский Государственный Нефтяной Технический Университет, г. Грозный

E-mail: Emina8383  @mail.ru

Ахмадова Хава Хамидовна

профессор, Грозненский Государственный Нефтяной Технический Университет, г. Грозный

E-mail: hava9550@mail.ru

Сыркин Алик Михайлович

профессор, Уфимский Государственный Нефтяной Технический Университет, г. Уфа

E-mail syrkinam@mail.ru

Процесс алкилирования является  одним из основных процессов, направленных на получение алкилбензинов. Значение этого процесса в нефтепереработке и нефтехимии весьма значительно. В связи с этим изучение истории становления и развития этого процесса является актуальным.

Строительство первых промышленных установок сернокислотного алкилирования началось в СССР в 1942 г. Первая установка для осуществления процесса сернокислотного алкилирования изобутана бутиленами в Советском Союзе была построена в г. Грозном по научно-исследовательским данным ГрозНИИ. Проект этой установки был выполнен Гипрогрознефтью [1].

Эта установка была оборудована реактором упрощенной конструкции, не имевшим механического перемешивания углеводородов с катализатором и с так называемой «открытой» системой охлаждения, которое достигалось за счет тепла испарения части углеводородов, непрерывно отсасываемых из реактора специальным компрессором [2].

Анализ работы первой советской установки алкилирования в период 1943-1946 гг. показал, что установка № 25 работала в этот период неудовлетворительно, и одна из основных причин этого являлась несовершенная конструкция реактора.

Основным недостатком конструкции реактора сернокислотного алкилирования являлась весьма примитивная для процесса алкилировнаия система охлаждения, которая вызывала повышение температуры процесса до 30⁰С, что являлось недопустимо высоким [3].

В американской практике на начальном этапе  внедрения процесса алкилирования нашли наибольшее распространение два типа реактора- с закрытой и открытой системой охлаждения продуктов реакции [3, 5].

Особенностью первого типа реактора являлось создание холода в реакционной зоне путем испарения аммиака (или пропана) в закрытой системе и создание эмульсии углеводород – кислота с помощью специальных смесительных устройств, расположенных внутри аппарата. К этому типу относится вертикальный контактор «Стредфорда».

Особенностями второго типа реактора являлось создание низкой температуры в реакционной зоне путем испарения части находящихся в ней легких углеводородов и создание эмульсии углеводород – кислота за счет внешней циркуляции некоторого количества продукта с последующим пропуском его через систему смесителей и сопел.

С целью улучшения работы грозненских установок сернокислотного алкилирования в ГрозНИИ в 1946 году был проведен сравнительный анализ работы реакторов процесса алкилирования отечественного и американского производства [3, 5].

Эффективность работы реакторов оценивалась по трем показателям: создание низкой температуры в реакционной зане, полнота превращения бутиленов, конструктивные особенности и гибкость работы реактора.

Наблюдения за реакционной зоной с открытым испарением, проведенные в ГрозНИИ в течение нескольких лет показали, что этот способ дает удовлетворительные результаты с точки зрения обеспечения требуемой температуры в реакционной зоне при соблюдении следующих условий. Во-первых, поступающее сырье не должно быть излишне тяжелым. В случае попадания большого количества углеводородов С₅ и С₆ испарение затруднено.

Во-вторых, должно быть обеспечено равномерное возвращение в реакционную зону испаренных углеводородов, являющихся наиболее легкими. Поэтому в случае их несвоевременного возвращения, условия испарения ухудшаются.

В-третьих, должны быть приняты меры против уменьшения крепости кислоты в реакционной зоне ниже заданной величины 88 – 89 % .

Закрытая система охлаждения, применяемая на американских заводах, не требовала каких – либо специальных условий. Система охлаждения в реакторе типа «Стредфорда» являлась независимой от других регулируемых параметров, что делало его работу значительно более гибкой по сравнению с работой отечественных реакторов, имеющих открытую систему охлаждения. Эта гибкость выражалась в возможном изменении в широких пределах фракционного состава сырья для алкилирования – от С₃ до бензиновых фракций, с концом кипения в 140 – 170⁰С.

Одним из важнейших факторов, определяющих качество алкилбензина, является полнота превращения углеводородов в реакционной зоне. В случае полного окончания реакции, количество бутиленов в потоке, выходящем из реактора должно приближаться к нулю, а отношение изобутан: бутилен – к бесконечности.

В американской практике количество бутиленов оставшихся в продукте после прохождения им реакционной зоны приближалось к нулю. Отечественный опыт работы реакторов с открытой системой испарения показывает, что содержание бутиленов в продуктах на выходе из реакторов, как правило, колеблется в пределах от 1 до 6%, а иногда достигает даже 12 %.

Американские реактора алкилирования  типа «Стредфорда», в которых регулирование температуры и образование эмульсии производится независимо друг от друга, а перемешивание достигается с помощью вентиляторов, не обладают указанными недостатками.

Реакторы с открытой системой охлаждения являются весьма простыми аппаратами. Они представляет собой горизонтально расположенную цилиндрическую емкость, разделенную перегородками на несколько секций (чаще всего две, иногда три). Первая секция является собственно реактором, остальные выполняют функции кислотных отстойников. Перегородки по ходу продукта имеют убывающую высоту, что обеспечивает, перетек жидкости из одной секции в другую.

Реакторы типа «Стредфорда» значительно более сложны в конструкционном оформлении, что создавало ряд эксплуатационных трудностей. Однако, несмотря на конструкционные сложности, для вновь строящихся промышленных установок сернокислотного алкилирования было рекомендовано изготовление именно реакционных устройств с закрытой системой охлаждения.

В 1953 г. в Грозном на другом - Новогрозненском заводе (НГНПЗ) была введена в эксплуатацию вторая - № 25-1 и в конце апреля 1954 г. вошла в строй третья алкилирующая установка № 25-2 [1, 4].

Вторая и третья установки были оборудованы реакторами с механическим перемешиванием углеводородов с катализатором и с "закрытой" системой охлаждения, которое достигалось в результате испарения жидкого аммиака в пучке труб, опущенном в реактор.

Список литературы:

1. Башилов А. А., Дорогочинский А. З., Лютер А. В., Гольдштейн Ю. А. Некоторые итоги промышленного осуществления в г. Грозном процесса сернокислотного алкилирования изобутана бутиленами // Оказание технической помощи в пуске и освоении новых газоперерабатывающих установок на Новогрозненском НПЗ: Аннотация, доклад и заключение / ГрозНИИ. - 1954. – С. 7-19.
2. Дорогочинский А. З., Лютер А. В. К вопросу о технологической схеме и конструкции реактора установок сернокислотного алкилирования // Улучшение работы Грозненских установок производящих высокооктановые добавки к авиабензинам: научно-техн. отчет ГрозНИИ. - 1946. – 29 с.
3. Дорогочинский А. З., Лютер А. В. Анализ работы аппаратов установки № 25 в условиях повышенной производительности последней по сырью // Исследование путей более широкого внедрения в промышленность процесса алкилирования изобутана алкенами: научно-техн. отчет / ГрозНИИ. - 1949. – С. 40-101.
4. Дорогочинский А. З., Лютер А. В., Исследование путей более широкого внедрения в промышленность процесса алкилирования изобутана алкенами. Научно-технический отчет ГрозНИИ. 1949 г.
5. Научно технический отчет ГрозНИИ по теме № 17 за 1946 г. Раздел «К вопросу о технологической схеме и конструкции реактора установок сернокислотного алкилирования».