1、概述

硫酸法烷基化有階梯式和管殼式兩種，為了使反應(yīng)保持在較低的溫度下進(jìn)行，前者采用反應(yīng)物本身部分蒸發(fā)吸熱降溫，后者采用反應(yīng)后的流出物節(jié)流膨脹制冷的方法。

圖1-1 階梯式反應(yīng)器硫酸法烷基化原理流程圖 1－階梯式反應(yīng)器；2－壓縮機(jī)；3－堿洗器；4－脫異丁烷塔

多段階梯式反應(yīng)器中每一段都設(shè)有攪拌器以使烴類原料和硫酸乳化。硫酸和異丁烷從反應(yīng)器的段流入，并順利通過各段。烯烴則分成若干份分別進(jìn)入各段。

反應(yīng)器各段均有一部分烴類蒸發(fā)，吸收反應(yīng)所放出的熱量，維持較低的反應(yīng)溫度。

所蒸發(fā)的烴類經(jīng)壓縮冷凝液化后再脫除丙烷后回反應(yīng)系統(tǒng) 。

1-2 管殼式硫酸法烷基化反應(yīng)器示意圖 1－管殼式反應(yīng)器；2－攪拌器；3－硫酸沉降器

反應(yīng)器內(nèi)設(shè)有葉輪攪拌器，使硫酸和烴類在內(nèi)部高速循環(huán)，形成乳狀液。

反應(yīng)后的酸－烴乳狀液進(jìn)入沉降器，分離出來的硫酸循環(huán)回反應(yīng)器重復(fù)使用，而從沉積器分離出來的反應(yīng)流出物則經(jīng)過壓力控制閥流經(jīng)反應(yīng)器的取熱管，部分氣化吸收反應(yīng)熱，以保持反處于較低的溫度。

2、主要影響因素

（1）反應(yīng)溫度

烷基化反應(yīng)是在較低的溫度下進(jìn)行的，硫酸法烷基化反應(yīng)的適宜溫度為8--12。

圖1-3 硫酸法烷基化反應(yīng)溫度對烷基化油辛烷值的影響

（2）硫酸的濃度

硫酸作為烷基化反應(yīng)的催化劑，其濃度對反應(yīng)的影響很大。當(dāng)硫酸的濃度高于99m%時(shí)，SO3將會(huì)與異丁烷直接反應(yīng)，增加酸耗;

當(dāng)濃度低于85m%時(shí)，催化劑的活性大大降低，同時(shí)對設(shè)備的腐蝕也趨于嚴(yán)重。

因此適宜的硫酸濃度為95--96m%。

工業(yè)上通常加入反應(yīng)器的新鮮硫酸濃度為98--99m%，由于原料中含水以及副反應(yīng)生產(chǎn)的水的稀釋，以及硫酸酯和酸溶性聚合物的生成，都會(huì)使硫酸濃度在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中逐漸降低，為了保證硫酸烷基化油的質(zhì)量，同時(shí)避免硫酸對設(shè)備的腐蝕，當(dāng)酸濃度降低至88--90m%時(shí)，即需要作為廢酸排出。

硫酸的消耗在硫酸烷基化生產(chǎn)成本中占有相當(dāng)?shù)谋戎?，因此?yīng)盡量減少酸耗。

原料中的雜質(zhì)含量增加時(shí)會(huì)導(dǎo)致酸耗增加，原料中的烯烴中如含有丙烯和戊烯也會(huì)導(dǎo)致酸耗顯著增加，反應(yīng)條件不當(dāng)如溫度過高或過低、混合分散不均勻也同樣會(huì)導(dǎo)致酸耗的增加 。

為此應(yīng)避免導(dǎo)致酸耗增加的上述情況發(fā)生。

為了保護(hù)環(huán)境和降低成本，裝置所排出的廢酸不能隨意排放，應(yīng)將廢酸送往焚燒爐焚燒，在高溫下生成SO2，再將SO2進(jìn)一步氧化成SO3，以回收硫酸。 

（3）酸烴比

在反應(yīng)體系中如硫酸與烴類的比例太小，則在分散乳化時(shí)酸量不足以形成連續(xù)相，而烴類成為連續(xù)相，這樣會(huì)使烷基化油的質(zhì)量下降、酸耗增加。

工業(yè)上一般采用的酸烴比為1--1.5:1，以保證硫酸處于連續(xù)相。 

由于硫酸的導(dǎo)熱系數(shù)比烴類要高得多，以硫酸為連續(xù)相能更有效地散去反應(yīng)熱，避免因局部過熱反應(yīng)溫度過高而加劇副反應(yīng)的發(fā)生。 

酸烴比也不能過大，否則會(huì)減少烴類的進(jìn)料量，降低裝置的處理能力，同時(shí)硫酸增多后會(huì)使反應(yīng)體系的粘度以及密度增加，導(dǎo)致攪拌所需的能耗增加。 

（4）異丁烷與烯烴的比例

為了提高酸相中異丁烷的濃度以及抑制烯烴的疊合等副反應(yīng)的發(fā)生，在反應(yīng)體系中需要保持較高的烷烯比。工業(yè)上反應(yīng)器進(jìn)料中的烷烯比一般為5--15:1。

鑒于提高烷烯比的目的是提高反應(yīng)體系中的異丁烷的純度，在生產(chǎn)中?？刂品磻?yīng)流出物中異丁烷的濃度不低于60--70v%。 

（5）烴類在硫酸中的分散狀況

硫酸是連續(xù)相，烴類是分散相，烷基化反應(yīng)的控制步驟是異丁烷向酸相的傳質(zhì)，所以攪拌速度對反應(yīng)影響較大。由于酸烴的密度差大，硫酸的粘度也大，因此必須借助激烈的攪拌以改善反應(yīng)體系的分散狀況，提高其傳質(zhì)與傳熱效率，加速烷基化反應(yīng)，有利于提高烷基化油的辛烷值。

（6）反應(yīng)時(shí)間

反應(yīng)時(shí)間與攪拌強(qiáng)度和兩相的分散狀況有關(guān)，一般情況下硫酸烷基化的反應(yīng)時(shí)間為20--30min。

如時(shí)間過短，反應(yīng)不*，影響烷基化油的收率。

如時(shí)間過長，不僅降低裝置的處理能力，會(huì)發(fā)生二次反應(yīng)使產(chǎn)物的質(zhì)量降低。

3、硫酸濃度在線分析儀介紹

 MPR E-Scan在線濃度儀采用分體式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，分為傳感器和變送器兩部分。

   傳感器由：藍(lán)寶石棱鏡（9Mosh）、內(nèi)置PT1000溫度傳感器、長壽命LED光源、3648像素分辨率的CCD 傳感器組成；

   變送器由：Intel 586sx 133MHz的CPU，6.7寸（640×480象素）彩色LCD顯示器，鍵盤， EPROM存儲(chǔ)卡及自動(dòng)清洗系統(tǒng)組成。儀器采用全屏蔽干擾設(shè)計(jì)、耐高溫和振動(dòng)、寬量程（88.00%-99.99%)，出廠線性校準(zhǔn)和自動(dòng)溫度補(bǔ)償。  儀器內(nèi)置PT1000溫度傳感器 ，在線檢測硫酸的過程溫度，經(jīng)自動(dòng)溫度補(bǔ)償并遠(yuǎn)處0-10V的信號(hào)。

儀器可采用 RS-232 與上位計(jì)算機(jī)相通訊，并可通過 4～20 mA 信號(hào) 與 DCS 相通訊。由 DCS 控制調(diào)節(jié)過氧化氫濃度。 MPR E-Scan在線分析儀的自動(dòng)清洗清洗系統(tǒng)自動(dòng)清洗被污染的棱鏡并及時(shí)排除故障，保證儀器的準(zhǔn)確性，減輕維護(hù)人員的工作量。全澆注玻璃鋼外殼和全屏蔽鋼板內(nèi)壁設(shè)計(jì)，保證了儀器可以在任何惡劣的工況條件下運(yùn)行平穩(wěn)。

硫酸濃度在線分析儀特點(diǎn)

●Alloy 20合金材質(zhì)的傳感器使其滿足石油、化工行業(yè)的工藝要求并且耐溫高達(dá)150℃；

●免維護(hù)、無耗材、無漂移、自診斷功能，智能報(bào)警信號(hào)輸出功能；

●安裝適配器標(biāo)準(zhǔn):Teflon,  Alloy 20、Tantalum、Hastelloy或其他合金；

●自動(dòng)溫度補(bǔ)償（ 軟件擁有豐富的產(chǎn)品線性數(shù)據(jù)庫和溫度補(bǔ)償數(shù)據(jù)庫）；

●出廠校準(zhǔn)和自動(dòng)溫度補(bǔ)償，直接投入使用，無需現(xiàn)場校準(zhǔn)；

●4-20mA 模擬信號(hào)及數(shù)字信號(hào)輸出；

● 6.7“TFT真彩色LCD顯示，Intel586sx高速微處理器;

●3648高分辨率的 CCD,防護(hù)等級(jí)：NEMA4X(IP67）；

●光源為 589nmLED 燈，壽命長達(dá) 100000 小時(shí)；

●多種報(bào)警信息輸出顯示（高低/高高/低低/偏差）；

●內(nèi)置自診斷功能，可能的故障一目了然；

●本安防爆型探頭傳感器；

●可循環(huán)的干燥劑，無耗材，免維護(hù)；

●高精度，高品質(zhì)“美國制造”；

●無耗材，免維護(hù)，無漂移。