アルキル化原料の各成分がアルキル化の安定した運転に与える影響

以前、各成分の不純物がアルキル化反応に与える影響についてのテーマを発表したことがあります。参考にしてください

C3～C5のオレフィンはいずれもイソブタンをアルキル化の原料として使用できるが、オレフィンによって反応効果は異なる。アクリレンとペンテンをアルキル化の原料として用いた場合、得られるアルキル化オイルのオクタン価はブテンアルキル化オイルよりも低い；特に硫酸アルキル化においては、プロピレンおよびペンテン系原料の酸消費量がブテンよりも多い。したがって、工業的なアルキル化ではイソブタンとブテンを原料として使用する。硫酸法アルキル化において、良好な原料は1-ブテンと2-ブテンである。一方、フッ化水素酸法によるアルキル化では、適した原料は2-ブテンである。触媒クラッキング装置で副生するブテンには、ブタジエン、硫化物、水などのその他の成分や不純物も含まれている。上流にMTBE装置がある場合、原料にはメタノールやジメチルエーテルも含まれる。原料中のエチレンは、硫酸法アルキル化装置の運転に大きな影響を与える。上記の不純物がアルキル化に与える影響は、主に酸消費量への影響として現れる。 1. エチレン：硫酸法アルキル化において、原料にエチレンが混入している場合、エチレンはイソブタンとアルキル化反応を起こすのではなく、硫酸と反応して酢酸水素エステルを生成し、酸中に溶解する。これにより触媒である硫酸が希釈され、深刻な場合にはアルキル化反応が進行せず、主に重合反応が起こる。エチレンは酸の消費量も増加させ、1tのエチレンに対して20.9tの硫酸が消費される。原料中のエチレンを制御する方法とは、原料中のC3の混入量を制御することです。 2. ブタジエン：原料には通常0.5％～1％のブタジエンが含まれており、アルキル化条件下で硫酸またはフッ化水素酸と反応して酸溶性エステル類や重質酸溶性油（ASO）が生成される。ASOは分子量が高く粘度の高い重質油であり、アルキル化油のドライポイントを上昇させ、オクタン価およびガソリン収率を低下させる。ASOを分離すると、酸の損失も引き起こされます。硫酸法アルキル化では、1tのブタジエンに対して13.4tの硫酸が消費される；フッ化水素酸法によるアルキル化では、1tのブタジエンから0.7～1tのASOが生成され、1tのASOを製造するのに0.5～20tのフッ化水素酸が消費される。したがって、硫酸法によるアルキル化ではブタジエン含有量を0.5％未満にする必要があり、フッ化水素酸法によるアルキル化ではブタジエン含有量を0.2％未満にする必要がある。ブタジエンは固体酸触媒の表面で重合してゲルを生成し、徐々にコークスが形成される。 ブタジエンの除去には、一般的に選択的加水素化法が用いられる。選択的加水素化は通常、固定床反応器内で行われる。触媒の水素化活性成分は貴金属であるPdで、含有量は0.2％～0.3％です。触媒の選択性を高めるために、通常はAu、Cr、Agなどの助活性成分が添加される。最も広く利用されている担体はAl2O3です。アルカリ金属KでAl2O3担体を修飾することで、表面の酸性を低下させ、触媒の安定性を向上させることができる。TiO2-Al2O3などの複合担体を用いて製造された触媒は、より高い活性、選択性、および硫黄やヒ素による中毒耐性を有する。H2SはPd触媒を永続的に毒害するため、原料中のH2S含有量は1μg/g未満でなければならない。 中国石化齊魯石化研究院のアルキル化原料選択的水素化技術は、温度60～80℃、圧力1.5～2.0MPa、空間速度≤5h-1、H2とC4のモル比2.0～4.0の条件のもとで、水素化によりC4中のジエン含有量を100μg/g未満に抑え、単エンの選択性を100％以上にする。選択的加水素化技術を採用した結果、硫酸アルキル化ガソリンのドライポイントは5℃低下し、酸消費量は88.11kg/tから54.5kg/tに減少し、研究法オクタン価は96.5から97.6へと向上した。オクタン価が向上するのは、貴金属であるPd触媒が高い水素化活性と選択性に加えて、高い二重結合異性化活性も有しており、原料中の1-ブテンを2-ブテンに変換できるためであり、フッ化水素法によるアルキル化ではアルキル化油のオクタン価の向上がさらに顕著になる。 3.硫化物 硫化物は酸の希釈作用が非常に顕著で、重合反応を促進しアルキル化反応を抑制するため、ASOが増加する。また、1tの硫化物（硫黄分換算）あたりに硫酸15～60tが消費される。原料の硫黄含有量が20μg/gの場合、1tのフッ化水素アルキル化油あたりの酸消費量は0.608kgである；硫含有量が50μg/gを超えると、酸消費量が急激に増加する；原料中の硫黄含有量が100μg/gの場合、1tのフッ化水素アルキル化油あたりの酸消費量は4.05kgである。したがって、硫酸法によるアルキル化では硫黄含有量を100μg/g未満にし、フッ化水素酸法によるアルキル化では硫黄含有量を20μg/g未満にする必要がある。既存の液化ガス脱硫アルコール化および硫化水素処理を用いれば、硫黄含有量を要求値に満たすことができる。 4. 水：原料には通常、500μg/g程度の飽和水が含まれており、特に原料に遊離水が含まれている場合、アルキル化に大きな影響を与える。原料に含まれる水分は、酸の希釈や装置の腐食を悪化させます。凝集器を使用することで、遊離水を除去できる。アルキル化装置の乾燥工程において、3Aや4Aの分子ふるい、または活性アルミナを乾燥剤として使用することで、原料の水分含有量を10～20μg/gまで低下させることができる。 5. メタノールとジメチルエーテル MTBE装置から得られるC4留分には、通常500～2000μg/gのジメチルエーテルと50～100μg/gのメタノールが含まれている。メタノールはアルキル化装置内でジメチルエーテルと水を生成し、一方ジメチルエーテルは軽質な酸溶性物質を生じて酸から分離できないため、循環酸の品質が低下する。これによりアルキル化用酸の消費量が増加し、アルキル化油の収率やオクタン価が低下する。一般的に、原料中のメタノールは≤50μg/g、ジメチルエーテルは≤100μg/gであることが求められます。蒸留法を用いることで、原料中のメタノールをすべて除去し、ジメチルエーテルの含有量を35μg/g未満に抑えることができる。ジメチルエーテルおよびメタノールの除去措置を講じることで、1tのアルキル化油の酸消費量は4.38kg削減できる。 出典：http://bbs.hcbbs.com/thread-1351281-1-1.html 追加情報をお待ちしています。皆さんの学習のために役立ちます*

耿英杰の『アルキル化生産工程と技術』を見てみましょう

投稿者さん、エチレン含有量を制御するのに、なぜC3の添加量も制御する必要があるのですか？

遠慮しないで、兄貴。お互いに交流しよう。