异辛烷装置影响因素分析.pdf

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异辛烷装置影响反应的主要因素

1、酸烃乳化程度
决定硫酸烷基化反应速度的控制步骤是异丁烷向酸相传质的过
程，因此，硫酸法烷基化中，速度（空速）或者说酸烃乳化程度对
烷基化反应过程影响很大。
由于硫酸粘度很大（温度低），异丁烷在硫酸中的溶解度又很
低，因此酸烃的分散和传质要相对困难的多，使用高效反应器也显
得非常重要。
另一个影响酸烃乳化程度的关键因素是搅拌功率，试验表明，
增加搅拌速度可使烷基化油的辛烷值几乎呈直线上升。
酸烃比对酸烃乳化程度也有一定的影响，酸过量对形成以酸为
连续相、烃为分散相的酸烃乳化液是有益的。因为硫酸的粘度、表
面力较大，酸烃之间的密度差也比较大，酸烃比小时容易使得处于
分散相的烃类聚集而从酸相中分离出来。
根据操作经验，循环乳液可以改善酸烃的乳化程度，可使得20～
30％的烃相被携带进入乳液中，可以使装置中的藏量降低，也使得
酸耗降低以致减少补充酸的数量。
2、异丁烷浓度和烷烯比
异丁烷在反应器烃相中的浓度可以说是完成烷基化反应过程的
动力。酸相在反应器中循环，烃相异丁烷的浓度涉及到酸烃界面异
丁烷的浓度及对酸相重新饱和的作用，这对烷基化反应有着重要的
影响。加入烃相中丙烷和正丁烷的浓度较高，则异丁烷的浓度就要
下降，丙烷和正丁烷表面上看起来对烷基化反应是惰性的，但由于
异丁烷浓度的下降，对烷基化反应是有害的。
实践证明，反应流出物的烃相中，异丁烷最低安全浓度是38～
50％，也有人认为是62～70％（体），低于这个浓度，反应器可能
产生较多的聚合反应；而高于这个浓度，则每提高10％，烷基化油
的马达法辛烷值可提高0.5～0.7个单位。

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提高异丁烷的浓度不但可以提高产品烷基化油的辛烷值，而且
还可以降低酸耗。因为降低异丁烷的浓度将导致大量硫酸脂生成而
增加酸耗。
尽管反应器中异丁烷的浓度是很重要的操作变量，但人们往往
习惯于使用进反应器前的烷烯比，即一般所说的外比，目前一般控
制外比为8～12。另一种烷烯比是指反应器部异丁烷对烯烃的比例
——即比。比是含烯烃的物料进入反应器后与酸催化剂相接触时，
异丁烷与烯烃的比。从理论上讲，比是表示发生烷基化反应瞬间的
异丁烷和烯烃的比例。它包括了外比、进料分散、乳液循环等因素，
也就是说，外比大，烯烃原料进入反应器后分散的好，及循环乳液
中含有较多异丁烷且循环速度较大，那么比就可能达到很高值，如：
1000：1。但由于比数据很难测定，故人们很少使用。反应器流出
物中烃相异丁烷的浓度可以作为反应器中反应物烃相异丁烷浓度
的代表，测定也是可以实现的，但实际上，它不是独立的变量，冷
剂冷冻液的质量、循环异丁烷的质量以及新鲜进料的质量固定时反
应物中异丁烷的浓度才固定不变。
随着烷烯比的增加，不同烯烃的烷基化产品质量、辛烷值都有不同

的程度的上升，但进一步
增加烷烯比，辛烷值的增加渐趋缓慢。一般来说，最为理想的
反应条件下，在较高烷烯比的条件下（大于20～100），烷基化油
的辛烷值会逐渐接近100。
3、反应温度
硫酸烷基化反应要求比较低的反应温度，反应温度一般在2～
18℃，设计反应温度一般采用10℃，这个较低的反应温度构成了硫
酸法烷基化装置的主要能耗。
降低反应温度，使烷基化油的质量提高，这是因降低温度能够
更有效地抑制聚合反应和其他不利的副反应。但这并不是说，硫酸
烷基化反应可以无限制地降低反应温度，当反应温度降至0℃左右
的时候，由于硫酸的粘度已经很大，此时已很难保证酸烃的良好乳
化，如果进一步降低反应温度，则可能使反应体系由于冻结而无法

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进行分散。（温度不能太低）
4、硫酸的浓度
硫酸作为烷基化反应的催化剂，其质量是很重要的。硫酸的质
量有两方面的容要研究：一是硫酸的浓度影响，二是杂质的影响。
杂质分两种：水和酸溶性油。水的存在有利于硫酸的离解，有利于
提供烷基化反应所需要的H+，而酸溶性油也是高度离子化的，很容
易从异丁烷中接受氢负离子，使异丁烷成为（C4H9）+，从而引发
烷基化反应。因此，有些新装置开工时，常常由老装置上取一些使
用过的硫酸，就是这个原因。当然，无论是水还是酸溶性油的含量
增加，都将使酸的浓度下降，因此，尽管硫酸的杂质存在有利于反
应的一面，但也不能让其不断的增加。更何况，水含量的增加，会
使硫酸的腐蚀能力加强。
排出硫酸的浓度一般以89～90％（重）为比较合适的，烷基化
反应最佳酸浓度条件为96～97％，那么是否可以使用100％的硫酸
或发烟硫酸呢？答案是否定的。因为SO3能够和异丁烷发生反应，
从而破坏烷基化反应的进行。
一般对于混合烯烃原料来说，如果将酸的浓度从89％提高到
94％，烷基化油的辛烷值可随不同的反应条件提高1.0～1.8个单位。
在由几个反应器组成