烷基化反應中苯烯比的工藝優化分析

于龍飛　曲圣謙　王喆

摘要：苯烯比是烷基化反應中的重要調節參數，這個參數的數值直接影響產品的質量，因此，在烷基化反應中需要相關人員加強對苯烯比優化加工工藝的重視。文章在闡述苯烯比基本特性的基礎上，分析影響苯烯比的因素，并結合工業生產發展要求就如何優化苯烯比的加工工藝進行策略分析。

關鍵詞：烷基化;苯烯比;工藝優化

烷基苯是烯烴和苯通過烷基化反應而獲得的一種工業物質，從實際生產情況來看烷基化反應深受外界溫度、壓力等因素的影響，其中，苯烯摩爾比是決定烷基化反應效果的重要參數指標。在工業生產加工中如果苯烯比的參數數值過高，會使得循環苯量大幅度提升，無形中加劇了苯的損失，也加大了物料的消耗。為此，在工業生產加工中需要相關人員能夠結合實際情況來選擇適宜的苯烯比。

一、苯烯比基本原理分析

在具體的工業生產加工中烷基化裝置的存在意義是將苯和C₁₀-C₁₃烯烴進行混合，并在催化劑氟化氫的作用下完成最終的烷基化反應，最終生成直鏈烷基苯，后期經過一系列的脫苯、脫烷烴、烷基苯蒸餾等操作來獲得較高質量的烷基苯，基本反應式如圖一所示。根據圖一的反應可以判斷出一個分子苯和一個分子單烯烴融合在一起往往會生成一個分子的直鏈烷基苯。而從工業生產實際情況來看，工業領域所應用的苯烯分子綜合比值較大，摩爾比在5-12左右。

在發生一系列反應的過程中，烷基苯的活化性能比苯要低，如果苯和烯烴分子數接近，烯烴就會和烷基苯發生反應，由此生成二烷基苯。但是在配比操作的時候如果苯的使用過量，可以采取措施稀釋已經生成的烷基苯濃度，并通過苯和烯烴的充分接觸來彌補苯活化能比烷基苯高的缺點，確保苯能夠和烯烴繼續發生反應。

（一）苯烯比的主要工藝優化分析

（二）烷基苯兩個階段的反應

在烷基化裝置改造的過程中要積極參考美國公司先進的固體酸催化反應工藝技術形式，并在具體實踐操作中額外增加烷基化的兩段反應流程，從而有效降低汽提塔和脫苯塔負荷。

假設在第一階段經過靜態混合器就會反應完全，第一靜態混合器出口將不會含有烯烴，剩下的烯烴配合二段苯能夠有效保證苯烯比的二段反應達到指定的要求，最終兩路烷烯烴混合物的綜合配比量在50%比例左右，在這樣的混合物比例作用下能夠在最大限度上降低總苯循環量。但是在實際生產加工中由于反應時間短暫，兩路烷烯烴混合物的綜合配比量一般在60%比例左右。

二段苯烯比的具體計算如下所示：假定烷基化反應中原料烯烴比共有a mol，一段反應烯烴x mol，一段轉化率為x，二段補充苯c mol，一段苯烯比為8：1，一段和二段反應器中的烯烴、苯含量如圖二所示。二段苯烯比的計算公式如下：8b-bx+c/a-bx=a-bx+8b+c/a=bx=1+（c+8b+c）/a-bx。根據上文公式分析，伴隨x的增大，二段苯烯比也會隨著增大，在x=1的時候，苯烯比達到最大狀態。由此可以發現，在一段轉化率低于設計數值100%的時候，會使得二段苯烯的數值降低，最終影響烷基苯的質量。

（一）脫苯塔空冷器的冷卻能力

脫苯塔主要的是將沒有反應的苯從混合物中有效脫離出來，在經過必要的冷卻和分餾之后重新回到二段反應系統。在具體實驗操作的時候受空間位置的影響，烷基苯擴能改造的時候可將脫苯塔空冷器中的圓管管束改變為密度較大的橢圓管管束，翅片更換為密度較高的方型翅片，由此來增大整個系統的換熱面積，提升換熱效率。

（二）實際生產中的適宜的苯烯摩爾比的選擇

在實際的化工廠生產中，大多數工業裝置操作采用苯烯摩爾比為5～12，比值低于5會使烷基苯的收率結構達不到保證值，過高的苯烯摩爾比（超過8：1），會使操作費用增加過多，而對烷基苯收率影響不大。因此，烷基化反應的苯烯比贏應控制在8：1左右。

二、烷基化反應中苯烯比的工藝改造分析

（一）烷基化兩段反應流程的改造分析

在HF的催化作用下，苯和烯烴在發生接觸之后就會立即發生反應。由此可以判斷烷基化反應基本發生在靜態混合器中。為降低脫苯塔負荷，應對夏季高溫生產及烷基苯裝置超負荷生產，為了確保苯烯比達到規定的要求，可以通過增加二段進料的方式來解決。

（二）脫苯塔空冷器的改造分析

如果脫苯塔空冷器的冷卻能力不足就會對現有的裝置生產和各個經濟指標產生不利的影響，為此，需要對脫苯塔的空冷器進行必要的改造，將之前原有的脫苯塔空冷器轉變為運作能力更大的空冷器。

在對空冷器改造的過程中還需要充分考慮脫苯塔的操作壓力和微正壓，并對常溫下的苯進行必要的冷卻處理。在一般情況下，設計的空冷只能夠達到冷凝 目的，在環境溫度較低的情況下才能夠達到一定的過冷卻。因此，為了達到過冷卻的目的，在改造時需要在其中增加后水冷器。

（一）經濟效益

在經過一系列改造分析之后有效提升了烷基化反應苯烯比，消除了整個系統的生產瓶頸，提升了系統設備的運作能力。第一，節水效益。經過改造之后，脫苯塔空冷器的冷卻性能得到了提升，在使用之后有效節省了水資源。第二，增長增效。在烷基化兩段反應和脫苯塔空冷器改造之前，在多次循環之后整個脫苯塔往往無法正常運行，不得不降量生產。

一是降低了脫苯塔負荷，循環苯總量降低為原來的9/16，機泵電流下降，塔底再沸器熱油量降低，空冷負荷降低。

二是消除了烷基苯裝置的瓶頸，可以增產烷基苯。

結束語

綜上所述，烷基苯是工業用洗滌用品主要原材料，在國家市場產能過剩、品質要求的日益提升下怎樣生產出更高質量的烷基苯成為相關人員需要思考和解決的問題。本文通過分析烷基苯生產過程中苯烯比對產品的影響，并通過一系列工藝改進優化來提升烷基苯的產品質量，從而在確保產品穩定生產的同時達到節能環保的發展特點。

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