一种利用高效吸附剂减少烷基化反应硫酸用量的方法

摘要

一种利用高效吸附剂减少烷基化反应硫酸用量的方法，该方法在碳四生产异辛烷中可减少硫酸使用量，方法如下：将烷基化水分吸附剂烘干后，加入烷基化反应器中，然后加入98wt％的硫酸，投入脱水后的碳4在3℃温度下进行烷基化反应，当测得硫酸含量低于90％时，停止反应，通过分离槽分离废酸和吸附剂；将吸附剂输送到吸附剂再生车间，再生合格后重复使用。本发明的优点是：本工艺通过使用水分吸附剂为辅助催化剂，反应过程中吸附水分，使异辛烷原生产工艺中硫酸使用减少50％以上，同时催化剂可以再生循环使用；工艺简单、操作简便、易于实施，而且设备投资少、综合成本低、无二次污染，经济和社会效益显著。

说明书

技术领域

本发明涉及烷基化生产清洁工艺，特别是利用高效吸附剂减少烷基化反应硫酸用量的方法。

背景技术

国五汽油要实现清洁尾气，必然要添加高辛烷值的化工产品，综合环保、性能和成本因素，异辛烷是最有潜力的添加剂。业内测算，若要达到国际标准，明年异辛烷的潜在需求增量将达到800万吨，是现有产能的4倍，异辛烷产业发展空间巨大。

异辛烷最成熟的生产工艺是：碳四馏分中的异丁烯与C4中的异丁烷，在硫酸催化剂的存在下发生烷基化反应，生成异辛烷。脱轻烃后的碳四馏分换热至约11℃后进入原料脱水器，将碳四馏分中的游离水分离出去，从而使原料中的游离水含量降至10ppm。脱除游离水的异丁烷、液化气馏分与来自闪蒸罐的循环冷剂直接混合并使温度降低至3.0℃后进入C4烷基化反应器，在硫酸催化剂作用下进行烷基化反应，生成异辛烷。

进入装置的物料含水量高一是会加速硫酸催化剂的报废，生成的废硫酸量大；二是对设备造成严重腐蚀。现有的工艺是采用中空玻璃棉芯，玻璃棉芯具有亲水性，水与玻璃棉芯之间的表面张力较碳四大，由于表面张力的差异，碳四可以较快通过玻璃棉芯，而水却缓慢的多，微小的水滴吸附在滤层表面从而造成水滴的聚结，受动能的作用，小液滴逐渐汇成大的液滴，并在重力作用下沉降而与碳四分离；每吨异辛烷需要副产60～80千克90％废硫酸，这部分废硫酸含有5％左右的有机物，环保投资和处理费用巨大，每吨废酸的处置成本高达千元以上，严重制约产业的发展。有研究单位研究固体酸催化剂等不用硫酸的工艺，但是尚未见到有应用的企业。

根据硫酸催化剂的原理，采用多种工艺降低原料水分的含量或者可以不停产而转移走水分，是减少使用硫酸催化剂的合理工艺，此技术的突破，有着重大意义。

发明内容

本发明的目的是针对烷基化生产存在问题，提供一种利用高效吸附剂转移烷基化反应中水分的方法，该方法投入资金少、硫酸可以减少50％以上的用量，生产成本显著降低，环保负担大幅减少，属于清洁生产工艺。

本发明的技术方案：

一种利用高效吸附剂减少烷基化反应硫酸用量的方法，该方法在碳四生产异辛烷中可减少硫酸使用量，其步骤如下：

1)将烷基化水分吸附剂烘干后，加入烷基化反应器中，然后加入98wt％的硫酸，硫酸的加入量为烷基化水分吸附剂质量的80-150％，投入脱水后的碳4在3℃温度下进行烷基化反应，当测得硫酸含量低于90％时，停止反应，通过分离槽分离废酸和吸附剂；

2)将废酸输送到废酸处理车间；将吸附剂输送到吸附剂再生车间，吸附剂在600-900℃条件下再生合格后重复使用，所述吸附剂再生合格是指吸附剂高温脱去吸附水或结晶水使水分小于1wt％并且分解有机物；

所述吸附剂为分子筛、无水硫酸镁、无水硫酸钠和硅酸镁中的一种或两种以上任意比例的混合物。

本发明的有益效果是：

本工艺通过使用水分吸附剂为辅助催化剂，反应过程中吸附水分，使异辛烷原生产工艺中硫酸使用减少50％以上，同时催化剂可以再生循环使用；工艺简单、操作简便、易于实施，而且设备投资少、综合成本低、无二次污染，经济和社会效益显著。

具体实施方式

以下通过实施例进一步说明。

实施例1：

一种利用高效吸附剂减少烷基化反应硫酸用量的方法，该方法在碳四生产异辛烷中可减少硫酸使用量，其步骤如下：

1)将2000千克水分小于1wt％的无水硫酸钠颗粒和2000千克98wt％的浓硫酸加入烷基化反应器，连续进入脱水后的碳四原料，在温度3℃下反应50分钟后，检测硫酸含量为89.2wt％，停止反应，通过分离槽分离废酸和吸附剂；

2)将废酸和吸附剂过滤分离后，废酸输送到废酸处理车间，吸附剂输送到吸附剂再生车间，吸附剂在800℃温度下富氧再生30分钟，检测水分为0.5wt％，返回烷基化反应器继续使用，此温度下有机物分解为二氧化碳和水；

检测显示：2000千克硫酸生产异辛烷80千克，相对原工艺(原工艺按照每吨异辛烷消耗60千克硫酸计算)减少60％硫酸使用量。

实施例2：

一种利用高效吸附剂减少烷基化反应硫酸用量的方法，该方法在碳四生产异辛烷中可减少硫酸使用量，其步骤如下：

1)将2000千克水分小于1wt％的硅酸镁颗粒和2000千克98wt％的浓硫酸加入烷基化反应器，连续进入脱水后的碳四原料，在温度3℃下反应40分钟后，检测硫酸含量为89.0wt％，停止反应，通过分离槽分离废酸和吸附剂；

2)将废酸和吸附剂过滤分离后，废酸输送到废酸处理车间，吸附剂输送到吸附剂再生车间，吸附剂在700℃温度下富氧再生45分钟，检测水分为0.9wt％，返回烷基化反应器继续使用，此温度下有机物分解为二氧化碳和水。

检测显示：2000千克硫酸生产异辛烷68千克，相对原工艺(原工艺按照每吨异辛烷消耗60千克硫酸计算)减少硫酸使用量约51wt％。

实施例3：

一种利用高效吸附剂减少烷基化反应硫酸用量的方法，该方法在碳四生产异辛烷中可减少硫酸使用量，其步骤如下：

1)将2000千克水分小于1wt％的分子筛颗粒和2000千克98wt％的浓硫酸加入烷基化反应器，连续进入脱水后的碳四原料，在温度3℃下反应50分钟后，检测硫酸含量为88.5wt％，停止反应，通过分离槽分离废酸和吸附剂；

2)将废酸和吸附剂过滤分离后，废酸输送到废酸处理车间，吸附剂输送到吸附剂再生车间，吸附剂在850℃温度下富氧再生35分钟，检测水分为0.2wt％，返回烷基化反应器继续使用，此温度下有机物分解为二氧化碳和水。

检测显示：2000千克硫酸生产异辛烷78千克，相对原工艺(原工艺按照每吨异辛烷消耗60千克硫酸计算)减少硫酸使用量约58％。