年产千吨异辛烷课程设计(HF法).docVIP

目 录 第1章 概述 2 1.1异辛烷简介 2 1.1.1物化性质 2 1.1.2用途 2 1.1.3由异丁烷和烯烃合成烷基化汽油 2 1.2烷基化 3 1.3 C4制异辛烷技术 3 第2章 工艺方案的选择 5 2.1烷基化简介 5 2.1.1烷基化发展概况 5 2.1.2烷基化反应 6 2.2 氢氟酸催化剂 8 2.3烷基化反应机理 9 2.4工艺条件的选择 10 2.4.1反应温度 10 2.4.2烷烯比 11 2.4.3 氢氟酸纯度 11 2.4.4酸烃比 11 2.4.5反应时间 11 2.5生产过程和工艺流程 12 2.6反应设备及结构 13 2.6.1反应器 15 2.6.2 Phillips 反应器 15 2.7物料衡算 15 第3章 三废处理工艺 17 3.1氢氟酸法烷基化三废治理工艺流程 17 3.2三废治理工艺过程 17 第4章 总结 19 参考文献 21 第1章 概述 1.1异辛烷简介 1.1.1物化性质 2,2,4-三甲基戊烷俗称异辛烷（在主链的2 位有一个甲基的称为异，在2 位有两个甲基的称为异辛。但是出于习惯，还是把2,2,4- 三甲基戊烷称做异辛烷），是辛烷的一种异构体。异辛烷性状无色透明液体。溶于苯、甲苯、二甲苯、氯仿、乙醚、二硫化碳、 四氯化碳、二甲基甲酰胺和降蓖麻油以外的油类，微溶于无水乙醇， 几乎不溶于水。相对密度(水=1)0.69；相对密度(空气=1)3.9。熔点 -107.4℃。沸点99.3℃。折光率(n20D)1.39157。闪点-12℃。易燃、有刺激性、易挥发。 1.1.2用途 有机合成。溶剂。与正庚烷按比例混合测定燃料油的辛烷值。气 相色谱分析标准。稀释剂。 1.1.3由异丁烷和烯烃合成烷基化汽油 在脂肪烃与烯烃的烷基化反应,数烷基化汽油的生产最为重要。烷基化工业装臵在第二次世界大战初期由美国首先建成,所得油料辛烷值高(RON 为92.9～ 95,MON 为91.5～93),敏感性小,而且具有理想的挥发性和清洁的燃烧性,是汽油理想调合组分.烷基化汽油占汽油总量的比例,美国1995 年为12.5%,中国 1993 年为3.5%。影响中国烷基化汽油发展的制约因素是原料异丁烷的来源问题,目前主要靠催化裂化装臵制得,今后还应考虑从天然气,加氢裂化等工业装臵中获取。 烷基化有热烷基化法和催化烷基化法两种。热烷基化法要求在高温,高压下操作,所需设备投资费用较大,故在应用上不如催化烷基化法普遍。 由异丁烷与烯烃(丙烯,n-丁烯,1-丁烯及碳数更 高的烯烃)经烷基化生成C７,C８或更高碳数的异构烷 烃的工艺,常用的催化剂有硫酸和氢氟酸。烷基化反应机理经研究为以正碳离子为活性基团的链锁反应, 包括链引发,链增长和链终止3个阶段。因此,反应速 度是相当快的,往往在几分钟可完成,反应产物也颇为复杂。 异丁烷与烯烃的化学反应可表述如下. 在反应条件下,硫酸或氢氟酸不能催化异丁烷和乙烯的烷基化反应。异丁烷与丙烯反应主要生成2,3-二甲基戊烷 (RON 为91)；异丁烷与1-丁烯反应时,首先1-丁烯异构化生成2-丁烯,然后再进行烷基化反应。主要生成2，2，4-三甲基戊烷,2，3，4-三甲基戊烷和2，3，3-三甲基戊烷(RON 为100～106):异丁烷与异丁烯反应生成RON为100的2，2，4-三甲基戊烷(即异辛烷)；除上述主反应外,还能发生裂解、叠合、异构化、歧化和缩聚等副反应,生成众多的低沸点和高沸点副产物。为了抑制副反应,常需要使异丁烷大大过量。 1.2烷基化 烷基化是在酸性催化剂的作用下，烷烃与烯烃的化学加成反应。在反应过程中烷烃分子的活泼氢原子的位置被烯烃所取代。由于异构烷烃中的叔碳原子上的氢原子比正构烷烃中的伯碳原子上的氢原子活泼得多，因此参加烷基化反应的烷烃为异构烷烃。通常烷基化过程的异构烷烃为异丁烷，烯烃一般是C3～C5烯烃，主要是丁烯。目前工业应用的烷基化催化剂是硫酸和氢氟酸。本书所述的烷基化过程一般特指以催化裂化装置副产的异丁烷和丁烯馏分为原料，生产烷基化油的过程。 烷基化油与催化裂化汽油和重整汽油对比具有以下特点：辛烷值高，敏感度低，抗爆性能好，研究法辛烷值（RON）可达93～95，马达法辛烷值(MON)可达91～93；不含烯烃、芳烃，硫含量低，烷基化油调入车用汽油中，通过稀释作用可以降低汽油中的烯烃、芳烃和硫含量；蒸气压较低。正是由于烷基化汽油的上述优点，使得烷基化工艺迅速发展，成为最重要的汽油生产工艺过程之一。 1.3 C4制异辛烷技术 目前，世界上的C4烃资源主要来自于石油炼制催化裂化过程和石油化工蒸汽裂解制备乙烯过程中副产的C4 ,其中约82％为炼油副产,主要含有烷烃(正丁烷和异丁烷)、丁烯(异丁烯、1—丁烯和2—丁烯) 及丁二烯。炼油厂