Alkilasyon ünitesi - Alkylation unit

Bir alkilasyon birimi (alkil) 'de kullanılan dönüştürme işlemlerinden biridir petrol rafinerileri . Bu dönüştürme için kullanılan izobütan ve düşük molekül ağırlıklı alkenler (esas olarak bir karışımı propen ve büten içine) alkilat , yüksek oktanlı benzin bileşeni. İşlem gibi bir asit, örneğin varlığında meydana sülfürik asit (H ₂ SO ₄ ) ya da hidroflorik asit olarak (HF) katalizör . Kullanılan aside bağlı olarak ünite, sülfürik asit alkilasyon ünitesi (SAAU) veya hidroflorik asit alkilasyon ünitesi (HFAU) olarak adlandırılır. Kısacası, alki, izobütanı rafinerinin sıvı katalitik parçalama ünitesinden (FCCU) propilen veya bütilen gibi hafif bir olefin ile karıştırarak iki kısa hidrokarbon molekülünü daha uzun zincirli bir benzin aralığı molekülünde birleştirerek yüksek kaliteli bir benzin harmanlama stoğu üretir . bir asit katalizörünün varlığı.

Yana Ham yağ , genel olarak, sadece% 10-40 kadarını içeren bir hidrokarbon benzin aralığında bileşenler, rafineriler, tipik olarak, daha sonra sıvı benzin boyutlu hidrokarbonlara dönüştürülür daha küçük ve daha uçucu bileşikler, içine yüksek moleküler ağırlığa sahip olan hidrokarbonların dönüştürmek için bir FCCU kullanın. FCC işleminin yan ürünleri ayrıca, arzu edilmeyen başka düşük moleküler ağırlıklı alkenler ve izo-parafin molekülleri oluşturur. Alkilasyon, bu yan ürünleri yüksek oktan sayısına sahip daha büyük izo-parafin moleküllerine dönüştürür. FCCU'lar modern petrol rafinerilerinde çok yaygın bir ünite olmasına rağmen, bir rafinerinin alkilasyon ünitesine sahip olması yaygın değildir. Gerçekten de, 2010 itibariyle dünyada herhangi bir alkilasyon ünitesi kurulu olmayan bazı ülkeler var.

Birimin ürünü olan alkilat , yüksek oktanlı , dallı zincirli parafinik hidrokarbonların (çoğunlukla izoheptan ve izooktan ) bir karışımından oluşur . Alkilat, olağanüstü çarpma özelliklerine sahip olduğu ve temiz yandığı için birinci sınıf bir benzin harmanlama stoğudur. Alkilatın oktan sayısı esas olarak kullanılan alkenlerin türüne ve çalışma koşullarına bağlıdır. Örneğin izooktan , bütilen ile izobütanın birleştirilmesinden kaynaklanır ve tanım gereği 100 oktan derecesine sahiptir. Alkilat atık suyunda başka ürünler de vardır, bu nedenle oktan oranı buna göre değişecektir.

Kurulu kapasite ve mevcut teknolojiler

İlk alkilasyon üniteleri 1940'ta hizmete girdi. 2009'da dünya çapında günde yaklaşık 1.600.000 varil kapasite kuruldu ve SAAU ve HFAU teknolojileri için günde 800.000 varil eşit bir paya sahipti. Oil & Gas Journal'a göre 1 Ocak 2016'da dünya çapında kurulu alkilasyon kapasitesi günde 2.056.035 varildi. 2009'dan beri ek kurulu kapasitenin %90'ından fazlası SAAU teknolojisine dayanmaktadır.

1 Ocak 2016 tarihli Oil & Gas Journal'a göre , ABD'de işletilen ve günlük toplam kapasitesi 18.096.987 varil olan 121 rafineri vardı. Bu rafinerilerin günde 1.138.460 varil alkilasyon kapasitesi vardı.

Alkilat, aromatik ve olefin içermediği için benzinde tercih edilen bir bileşendir. ABD'deki benzin kış havuzunun yaklaşık %11'i alkilattan oluşur. Benzin yaz havuzunda, düşük Reid buhar basıncı (RVP) bütan karıştırma olasılığını azalttığı için alkilat içeriği %15 kadar yüksek olabilir .

Güvenlik nedenleriyle SAAU, tercih edilen yaygın güncel teknolojidir. Aslında, 1996 yılında kurulu kapasitenin yaklaşık %60'ı HF'ye dayalıydı, ancak o zamandan beri bu oran düşüyor çünkü son on yılda devreye alınan 10 yeni alkilasyon ünitesinin 8'inden fazlası SAAU idi.

HFAU sürecinin iki büyük lisans vereni (benzer pazar payını paylaşan) , Honeywell'in mülkiyeti altında UOP olarak birleştirilen UOP ve ConocoPhillips idi . SAAU için kullanılan ana teknoloji, DuPont tarafından lisanslanan STRATCO sürecidir ve bunu ExxonMobil'in sahip olduğu EMRE teknolojisi izlemektedir . Son on yılda, dünya çapında eklenen SAAU kapasitesinin %85'inden fazlası STRATCO DuPont teknolojisini kullandı.

Katalizörler

Uygun bir katalizörün mevcudiyeti de bir alkilasyon tesisi kurup kurmamaya karar vermede önemli bir faktördür.

Sülfürik asit

Bir içinde sülfürik asit (H ₂ SO ₄ ) alkil, asidin önemli hacim kullanılır. Taze asit temini ve kullanılmış asidin bertarafı için uygun bir tesise erişim gereklidir. Özellikle bir alkilasyon ünitesini desteklemek için bir sülfürik asit tesisi inşa etmek, hem sermaye için ilk gereksinimler hem de devam eden işletme maliyetleri üzerinde önemli bir etkiye sahiptir. Harcanan asidi yeniden oluşturmak için bir WSA İşlem birimi kurmak mümkündür . Gazın kurutulması gerçekleşmez, yani asit kaybı olmaz, asitli atık malzeme olmaz ve proses gazının yeniden ısıtılması sırasında ısı kaybı olmaz. WSA kondansatöründeki seçici yoğuşma, nemli proses gazı ile bile rejenere taze asidin ağırlıkça %98 olmasını sağlar. Hidrojen sülfürü yakıt olarak kullanarak, kullanılmış asit rejenerasyonunu hidrojen sülfürün bertarafı ile birleştirmek mümkündür .

Hidroflorik asit

Tipik hidroflorik asit (HF) alkilasyon ünitesi, aynı hacimde alkilat elde etmek için bir sülfürik asit ünitesinden çok daha az asit gerektirir. HF işlemi, reaktörden sürekli olarak uzaklaştırılan ve tüketilen HF yenilenen az miktarda organoflor yan ürünleri oluşturur. HF alkil üniteleri ayrıca propilenler ve bütilenler ile daha geniş bir yelpazedeki hafif uçlu hammaddeleri işleyebilir ve sülfürik bitkilerden daha yüksek oktan derecesine sahip alkilat üretebilir. Ancak, HF ile veya çevresinde çalışırken çok dikkatli olunması gerekir. Tehlikeli doğası nedeniyle asit çok az yerde üretilir ve nakliye sıkı bir şekilde yönetilir ve düzenlenir.

katı asitler

Alkilasyon için katı bir katalizör alanında araştırmalar uzun yıllardır devam etmektedir. Farklı katalizörler, katalizör destekleri ve işlemler için çok sayıda patent mevcuttur. Lewis asitleri alkilasyon reaksiyonunu katalize edecektir (izobütanın olefinlerle alkilasyonu, HC1 ile desteklenen alüminyum klorür kullanılarak keşfedilmiştir). Ya da: mevcut tercih edilen katı madde katalizörleri çeşitli HF bir tuzunun kullanımı bor trifluorür (BF ₃ ) ya da antimon pentaflorür (SbF ₅ ). Her alkilasyon işlemi ağır polimerler ürettiğinden, katı katalizörler hızla kirlenme eğilimindedir. Bu nedenle, katı katalizör proseslerinin üstesinden gelinmesi gereken iki büyük engel vardır: katalizör ömrü ve katalizör rejenerasyonu.

Katı alkilasyon katalizör teknolojisi ilk olarak 18 Ağustos 2015'te Çin'in Shandong Eyaletindeki Wonfull Rafinerisinde bir alky ünitesinin başarılı bir şekilde başlatılmasıyla ticarileştirildi. Ünite, Albemarle Corporation, CB&I ve Neste Oil tarafından ortaklaşa geliştirilen AlkyClean® proses teknolojisini kullanır ve günlük alkilat üretim akışı başına 2.700 varil kapasiteye sahiptir. AlkyClean işlemi, Albemarle'nin AlkyStar katalizörüyle birlikte, alkilat üretim sürecinde sıvı asit katalizörleri kullanılmadan yüksek kaliteli alkilat ürünü üretir.

iyonik sıvılar

HF ve H kullanılarak bir alternatif, ₂ SO ₄ alkilasyon katalizörleri olarak kullanımı iyonik sıvı (İL) içerir. IL'ler, erime noktaları 100 °C'nin altında olan sıvı tuzlardır. Güçlü asit özellikleri sergilerler, bu nedenle geleneksel sıvı asitler kullanılmadan asit katalizi olarak kullanılabilirler. İyonik sıvılar, çoğunlukla C4 parafinleri ve diğer olefinleri mükemmel benzin aralığında harmanlama ürünlerine dönüştüren iyonlardan oluşan sıvı haldeki tuzlardır.

Belirli uygulamalar için IL özelliklerinin ince ayarı için birçok parametre mevcuttur ve katyon ve anyon seçimi, IL'nin erime noktası, viskozite, yoğunluk, suda çözünürlük ve reaktivite gibi fiziksel özelliklerini etkiler. Kloroalüminat IL, alkilasyon reaksiyonunu katalize etme yeteneği nedeniyle literatürde incelenmiştir. Bununla birlikte, saf kloroalüminat IL, yüksek oktanlı izomerlerin sentezlenmesine karşı düşük seçicilik sergiler.

Çin Petrol Üniversitesi tarafından, yüksek oktanlı izomer seçicilik sorunlarının üstesinden gelmek için bir kloroalüminat IL bazı ve ek IL katkı maddelerinin tescilli bir karışımını kullanan iyonikilasyon adı verilen bir kompozit iyonik sıvı (CIL) alkilasyon teknolojisi geliştirilmiştir . İyonilasyon teknolojisinin, genellikle 94-96 arasında değişen ve 98'e kadar çıkan oktan derecesine sahip alkilat ürettiği bildirilmektedir. İyonilasyonda kullanılan CIL katalizörü, tüm işletim sisteminin karbon çeliği kullanılarak oluşturulmasına izin veren, tehlikeli ve aşındırıcı değildir. . Her biri yıllık 300.000 ton kapasiteli üç kompozit iyonik sıvı alkilasyon ünitesi, 2019 yılında Çin'de Sinopec'in Jiujiang Şehri, Anqing Şehri ve Wuhan Şehrindeki rafinerilerinde devreye girdi.

Yayınlar

Bir alkilasyon ünitesine olefin beslemesi genellikle bir FCCU'dan kaynaklanır ve büten , izobüten ve muhtemelen propen ve/veya amilenler içerir . Olefin beslemesinin ayrıca seyrelticiler ( propan , n-bütan ve n-pentan gibi ), yoğunlaşmayan maddeler (etan ve hidrojen gibi) ve kirletici maddeler içermesi de muhtemeldir . Seyrelticilerin prensipte alkilasyon reaksiyonu üzerinde hiçbir etkisi yoktur, ancak reaktörün bir kısmını işgal eder ve ikincil polimerizasyon reaksiyonlarının ve istenmeyen organoflorin yan ürünlerinin verimini etkileyebilir. Yoğunlaştırıcılar kimyasal açıdan seyrelticilere benzerdir ancak işlemin basıncında ve sıcaklığında yoğunlaşmazlar ve bu nedenle havalandırılması gereken bir noktaya konsantre olurlar. Kirletici maddeler, sülfürik asit katalizörü ile reaksiyona giren ve/veya onu seyrelten bileşiklerdir. Asit tüketimini arttırırlar ve istenmeyen reaksiyon ürünleri üretmeye katkıda bulunurlar ve polimer oluşumunu arttırırlar. Yaygın kirleticiler su , metanol ve etanoldür .

Bir alkilasyon ünitesine izobütan beslemesi, düşük veya yüksek saflıkta olabilir. Düşük saflıkta tamamlayıcı izobütan besleme stoğu (tipik olarak hacimce < %70 izobütan) genellikle rafineriden (esas olarak reformerden ) kaynaklanır ve deizobütanizerde (DIB) işlenmesi gerekir. Yüksek saflıkta besleme stoğu (> %95 hacim izobütan) normalde bir harici De-izobutanizer (DIB) kulesinden kaynaklanır ve doğrudan alkilasyon ünitesi reaksiyon bölgesine beslenir. Bu tür izobütan beslemesi normalde önemli düzeyde kirletici madde içermez.

mekanizma

Katalizör , izobütanı alkilleyen reaktif karbokasyonlar üretmek için alkenleri (propen, büten) protonlar . Reaksiyon, iki fazlı bir reaksiyonda ılıman sıcaklıklarda (0-30 °C) gerçekleştirilir. Reaksiyon ekzotermik olduğundan soğutma gereklidir: SAAU tesisleri daha düşük sıcaklıklar gerektirir, bu nedenle soğutma ortamının soğutulması gerekir, HFAU için normal rafineri soğutma suyu yeterli olacaktır. Daha düşük oktanlı bir ürün üreten yan reaksiyonları önlemek için reaksiyon noktasında yüksek bir İzobütan / Alken oranı tutmak önemlidir, bu nedenle bitkiler beslemeye yüksek bir İzobütan geri dönüşümüne sahiptir. Fazlar kendiliğinden ayrılır, bu nedenle asit fazı, yeterli temas yüzeyi oluşturmak için hidrokarbon fazı ile kuvvetli bir şekilde karıştırılır. Ne yazık ki, bir takım ikincil reaksiyonlar meydana gelir ve bunlar Alkilat atıklarının kalitesini düşürür.

Polimerizasyon, birincil reaksiyonda oluşan C8 karbokasyonuna ikinci bir olefin ilavesinden kaynaklanır. Elde edilen C12 karbokasyonu, daha büyük bir karbokasyon oluşturmak için bir olefin ile reaksiyona girmeye devam edebilir. Daha önce açıklanan mekanizmalarda olduğu gibi, ağır karbokasyonlar bir noktada izobütandan bir hidrit transferine uğrayarak bir C12 – C16 izoparafin ve bir t-bütil katyonu verebilir. Bu ağır moleküller, oktanı düşürme ve alkilat atık maddesinin kaynama uç noktasını yükseltme eğilimindedir.

Süreç açıklaması

HFAU süreç açıklaması

HFAU üç ana bölüme ayrılabilir: reaksiyon, fraksiyonlama ve deflorinasyon / alümina işleme.

Ünitenin amacı, alkilat üretmek için katalizör görevi gören HF'nin varlığında reaksiyon bölümünde izobütan ile bir olefin beslemesini reaksiyona sokmaktır. Reaksiyon bölümüne girmeden önce, olefin ve izobütan beslemesi, su, kükürt ve diğer kirleticileri uzaklaştırmak için bir birleştiricide işlenir.

Sıcaklık 60 ila 100 °F (16 ila 38 °C) arasında tutulur, bu soğutma gerektirmediğinden uygundur ve bileşenlerin sıvı halde olması için yeterli basınç korunur.

Fraksiyonlama bölümünde, alkilat damıtma yoluyla fazla izobüten ve asit katalizöründen ayrılır. Reaksiyona girmemiş izobütan geri kazanılır ve olefin beslemesi ile karıştırılmak üzere reaksiyon bölümüne geri dönüştürülür. Propan, damıtma işleminin önemli bir ürünüdür. Yemle birlikte giren bir miktar n-bütan da yan ürün olarak geri çekilir.

İşlenen olefinden ayrılmamış olan propan ve bütan üniteden geçer. Reaksiyonlara doğrudan katılmamalarına ve ürün kalitesini olumsuz etkilemelerine rağmen, organik florürlerin üniteden ayrılması için bir yol sağlarlar. Propan akımı çıkarılır (tipik olarak HF striptizci adı verilen bir kulede) ve daha sonra kombine florürleri ve yanlış çalışma nedeniyle mevcut olabilecek herhangi bir eser asidi çıkarmak için flor giderme bölümünde işlenir. Birçok ünite, tipik olarak ayrı bir deflorlama bölümünde işlenen Bütan'ı da çıkarır.

SAAU süreç açıklaması

Bir SAAU beş ana bölüme ayrılabilir: reaksiyon, soğutma, atık arıtma, fraksiyonlama ve blöf.

Reaksiyon bölümünde, reaksiyona giren hidrokarbonlar (hem taze hem de geri dönüştürülmüş izobütan ile olefin beslemesi), kontrollü koşullar altında ve 15.6 °C (60 °F) sıcaklıkta sülfürik asit katalizörü ile temas ettirilir. Beslemeler, korozyonu azaltmak için yabancı maddeleri, özellikle suyu uzaklaştırmak için işlenir.

Reaksiyon ısısı soğutma bölümünde uzaklaştırılır ve hafif hidrokarbonlar üniteden temizlenir. Çıkış suyu arıtma Bölümünde serbest asit, alkil sülfatlar ve di-alkil sülfatlar, bir çökeltici kullanılarak aşağı akış korozyonunu ve kirlenmeyi önlemek için net çıkış akışından çıkarılır.

Reaksiyon bölgesinde bulunan sülfürik asit, alkilasyon reaksiyonu için bir katalizör görevi görür. Teorik olarak, bir katalizör, bu reaksiyonun sonucu olarak değişmeden kimyasal bir reaksiyonu teşvik eder. Ancak gerçekte, yan reaksiyonlar ve yem kirleticileri sonucunda asit seyreltilir. İstenen kullanılmış asit gücünü korumak için, asit çökelticiden reaktöre giden asit geri dönüşüm hattına sürekli olarak az miktarda taze asit yüklenir ve asit çökelticiden eşdeğer miktarda kullanılmış asit çekilir. Fraksiyonasyon bölümünde, reaksiyona girmemiş izobütan, reaksiyon bölümüne geri dönüşüm için geri kazanılır ve kalan hidrokarbonlar, istenen ürünlere ayrılır.

Harcanan asidin bir asit blöf tamburunda gazı giderilir, atık su pH'ı ayarlanır ve asit havalandırma akışları, alevlenmeden önce bir gaz yıkayıcıda kostik ile nötralize edilir. Harcanan asit depoya gider ve periyodik olarak uzaklaştırılır.

çalışma değişkenleri

Birçok değişken, bir alkilasyon ünitesinin ürün kalitesini ve işletme maliyetlerini etkiler.

• İzobütan Konsantrasyonu

İzobütan ve olefinleri içeren istenen alkilasyon reaksiyonlarını desteklemek için, reaksiyon bölgesinde yüksek bir izobütan konsantrasyonunun muhafaza edilmesi gereklidir. Düşük izobütan-olefin oranları, daha düşük oktan ile sonuçlanacak olefin-olefi polimerizasyonu olasılığını arttırır. Polimerizasyon reaksiyonları ayrıca asitte çözünür yağların daha yüksek üretim hızına sahiptir ve bu da daha yüksek asit tüketimine neden olur.

• Sıcaklık

Tipik olarak, alkilasyon 20 °C civarında gerçekleştirilir. Daha yüksek reaksiyon sıcaklıkları, asidi seyreltecek polimerizasyon reaksiyonlarını önemli ölçüde destekler. Ekipman korozyonu da daha yüksek reaksiyon sıcaklıkları ile artacaktır. Düşük reaksiyon sıcaklıkları, asidin alkilattan çökelme hızını yavaşlatır. Mümkün olan en düşük sıcaklık, soğutma sıvılarının (hava ve su) sıcaklığı olduğundan, ortamdan daha düşük sıcaklık elde edilemez. Mevsimsel faktörler polimerizasyon reaksiyonlarının üretimini etkiler, bu nedenle özellikle HFAU'da yaz aylarında asit tüketimi daha yüksektir.

• asit gücü

Asit katalizörün konsantrasyonu azaldıkça, asitte çözünür polimerlerin üretim hızı artar. Yüksek miktarda propilen içeren yemler, normal harcama aralığının üzerinde asit tüketiminde çok daha yüksek bir artış oranına sahiptir. Polimerizasyonu ve kırmızı yağ üretimini en aza indirmek için yüksek asit konsantrasyonu korunmalıdır. Konsantrasyonlar çok düşük olduğunda, katalizör aktivitesi büyük ölçüde azalır ve polimerizasyon, asit mukavemetini korumanın zor olduğu noktaya kadar artar. Bu durum asit kaçağı olarak bilinir . SAAU'da yapılan son araştırmalar, hem bütilenlerin hem de amilenlerin kaçak durumuna girmeden daha düşük bir asit konsantrasyonuna harcanabileceğini bulmuştur. Hem bütilenlerin hem de amilenlerin alkillenmesinin ekonomisi asit harcama gücünün düşürülmesinden faydalanacak olsa da, amilenlerin asit tüketimi bütilenlerinkinden daha büyük bir tepkiye sahiptir. Ayrıca, daha düşük asit konsantrasyonlarında üretilen alkilatların oktanında beklenen düşüş, amilenler için butilenlerden daha azdır.

• Olefin uzay hızı

Olefin uzay hızı, saatte yüklenen olefin hacminin, kontaktör reaktördeki ortalama sülfürik asit hacmine bölümü olarak tanımlanır. Genel olarak, daha yüksek olefin boşluk hızları, sülfürik asit tüketim oranlarını artırma ve alkilat oktanı düşürme eğilimindedir.

• Karıştırma

Alkilasyon reaksiyonu hidrokarbonun sülfürik asit içindeki emülsiyonuna bağlı olduğundan, karıştırma, özellikle SAAU'da önemli bir parametredir. Bu bir asit sürekli emülsiyonudur ve reaksiyonun asit ve hidrokarbon ara yüzeyinde meydana geldiği varsayılmaktadır. Emülsiyon ne kadar iyi olursa, damlacıklar o kadar ince ve reaksiyon o kadar iyi olur.

ekonomi

Rafineriler, alkilasyon üniteleri kurmanın ekonomik olarak mantıklı olup olmadığını inceler. Alkilasyon birimleri, önemli ölçüde ölçek ekonomisi ile karmaşıktır . SAAU ve HFAU benzer sermaye yatırım maliyetlerine sahiptir. Temel süreç farklılıkları göz önüne alındığında, iki sürecin sermaye maliyeti temelinde rekabetçi olması şaşırtıcı değildir. SAAU'nun daha pahalı bir reaktör bölümü vardır ve soğutma gerektirir. Ancak, yem kurutucular, ürün işleme, rejenerasyon ekipmanı ve daha egzotik metalurji ihtiyacı nedeniyle HF ünitesinde eşit maliyetler gerçekleştirilir. Ek olarak, çoğu rafineri, bir HF sızıntısı durumunda saha çapında korozyon riskini ortadan kaldırmak için bir HF ünitesi için özel bir soğutma sistemine ihtiyaç duyacaktır. Bu sermaye maliyeti tahminleri, HF birimlerinde artık gerekli olan ek güvenlik ve azaltma ekipmanını hesaba katmaz. HF katalizörü aşırı ısıtılmış bir sıvı olarak salındığında olası tehlikeli aerosol oluşumu nedeniyle, HF'nin bir alkilasyon katalizörü olarak kullanıldığı dünyanın birçok yerinde artık pahalı azaltma sistemlerine ihtiyaç duyulmaktadır.

Uygun miktarda besleme stoğuna ek olarak, alkilat ürünün değeri ile alternatif besleme stoğu kullanım değeri arasındaki fiyat farkı, kurulumu haklı kılacak kadar büyük olmalıdır. Rafineri alkilasyon besleme stokları için alternatif yerleri olarak satış içerir LPG C karıştırma, ₄ , kimyasal tesisler için benzin ve kökenli besleme stoklarına akışları doğrudan doğruya. Yerel pazar koşulları fabrikalar arasında büyük farklılıklar gösterir. Benzin için RVP spesifikasyonundaki ülkeler ve mevsimler arasındaki farklılıklar, doğrudan benzinle karıştırılabilen bütan akışlarının miktarını önemli ölçüde etkiler. Belirli tipteki LPG akışlarının taşınması pahalı olabilir, bu nedenle ekonomik koşullardaki yerel eşitsizlikler, alkilasyon besleme stoklarının çapraz piyasa hareketleri tarafından genellikle tam olarak hafifletilmez.

Cı ortak kaynağı ₃ alkilasyon için alkenlerden uygun hale getirilir , gaz geri kazanma birimi sıvı katalitik ayırma düzeneğinden arasında atıkları işleme. İzobütan, bir rafineride üretilen izobütanın oranı üniteyi tam kapasitede çalıştırmak için nadiren yeterli olsa da ve bu nedenle rafineriye ilave izobütan getirilmesi gerekmesine rağmen , kısmen Katalitik reformdan ve Atmosferik damıtmadan elde edilir. Uluslararası ve yerel benzin pazarının ekonomisi, bir alıcının standart ticari bütan ile karşılaştırıldığında izobütan için ödemesi gereken yayılımı belirler.

Tüm bu nedenlerden dolayı alkilasyon marjı çok değişkendir ancak son 10 yıldaki oynaklığına rağmen büyüme eğiliminde olmuştur. 2013'te alkilasyon brüt marjı 70 ABD$/varil üretilen alkilat'a ulaştı (değer, ABD Körfez Kıyısı pazarındaki alkilasyon besleme stokları ve atıkların fiyatlarına göre hesaplandı).

Ancak brüt marj, değişken ve sabit işletme maliyetlerini ve amortismanı içermez. Özellikle, değişken maliyetler büyük ölçüde kullanılan teknolojiye bağlıdır, farkı yaratan faktör asit tüketimidir. H, 50 ila 80 kg ₂ SO ₄ sık alkilat 1 ton üretmek için gerekli. Tercih edilen durumda, asit tüketimi, örneğin bir ton alkilat için 10-30 kg asit gibi çok daha düşük olabilir. Asit maliyetleri genellikle alkilleme toplam işletme maliyetlerini biri yaklaşık üçte bir SAAU olarak, bu nedenle H azaltmak için kayda değer bir teşvik mevcuttur ₂ SO ₄ tüketimi. Gerekli HF miktarı, bir ton alkilat için 10-35 kg aralığındadır, ancak asidin çoğu geri kazanılır ve geri dönüştürülür, bu nedenle tüketilen HF'yi değiştirmek için sadece bir telafi gereklidir. Pratikte bir SAAU'daki asit tüketimi, bir HFAU'dakinden 100 kat daha fazladır.

Hizmet maliyetleri SAAU'yu destekleme eğilimindedir. Pek çok HFAU birimi, kabul edilebilir bir oktan ürünü üretmek için 13 - 15/1 mertebesinde izobüten-olefin oranları gerektirir. Diğer HFAU ve SAAU'nun çoğu, 7 - 9/1 mertebesinde izobütan/olefin oranlarına sahip benzer oktan ürünleri üretecek şekilde karıştırma ve geri dönüşüm optimizasyonu koşulları geliştirir. Açıkça ikinci, daha iyi tasarlanmış birimler, önemli ölçüde daha düşük fraksiyonlama maliyetleriyle çalışır.

Halihazırda, birçok HF ünitesi, tasarım izobüten-olefin oranının altında çalışmaktadır, ancak giderek sıkılaşan benzin spesifikasyonları nedeniyle gerekli oktanı elde etmek için, bu oranların yeniden tasarım oranlarına yükseltilmesi gerekecektir. SAAU işlemi, rafineri hizmetlerini optimize etmek için reaktörler ve kompresör için elektrik veya türbin tahrikleri kullanır. HF reaksiyon bölgesine beygir gücü girişi, H2SO4 reaksiyon bölgesine göre daha düşüktür. Ayrıca HF işlemi soğutma gerektirmez. Bu nedenle, HF üniteleri için güç maliyetleri daha düşüktür. Normalde, fraksiyonlama maliyetlerindeki fark, genel kullanım maliyetlerini karşılaştırırken bu avantajdan daha ağır basar. Bununla birlikte, yakıt maliyeti güç maliyetine göre düşükse, HF üniteleri bir fayda avantajı gösterebilir.

Alkilatın pazar özellikleri

Alkilat, tüketime hazır bitmiş benzinin aksine bir harmanlama bileşenidir ve pazarlanabilir bir özelliği yoktur. Bununla birlikte, Platts gibi bağımsız enerji ve petrokimya bilgileri sağlayıcısı, RVP < 5.5 psi, (RON + MON)/2 > 92 olan ve tabii ki aromatikler, olefinler ve kükürt içermeyen, benzin havuzunda harmanlanmaya hazır alkilat alım satımları bildirmektedir.

Bakım

Bakım maliyetleri ve verileri karşılaştırılabilir bir temelde elde etmek zordur. HFAU'da çok daha fazla çevresel ekipman (yem kurutucular, ürün işleyiciler, asit rejenerasyon kolonu ve asitte çözünür yağ nötrleştirici) bulunur, dolayısıyla çalıştırılması ve bakımı gereken daha fazla ekipman parçası vardır. SAAU, kompresör ve reaktör gibi daha büyük ekipmanlara sahiptir, ancak bakım maliyetleri genellikle daha düşüktür. Reaktör-yerleştirici sistemi ve tüm fraksiyonlayıcıların bakım çalışması başlamadan önce nötralize edilmesi gerektiğinden, tam bir ünite dönüşüne hazırlanmak için ünite duruş süresi HF üniteleri için daha uzun sürebilir. H2SO4 ünitelerinde sadece reaktör-yerleştirici sistemi nötralizasyon gerektirir. Ek olarak, HF salınımı potansiyeli olan bakım yapıldığında kapsamlı güvenlik ekipmanı (solunum aparatı vb.) gereklidir. İş tamamlandıktan sonra bakım görevlisi, güvenlik ekipmanını temizlemek için bir nötralizasyon odasından geçmelidir. Bir SAAU'da bakım yaparken tek tipik gereksinimler yüz siperi ve eldivenlerdir.

Emniyet

Alkilasyon ünitelerinin iki ana proses tehlikesi vardır: 1) Ünite, oldukça yanıcı ve potansiyel olarak patlayıcı olan büyük hacimlerde hafif hidrokarbonları işler. 2) Asit katalizörü aşındırıcı ve zehirlidir. Hem SAAU hem de HFAU benzer risklere sahip benzer hacimlerde hidrokarbon içerir, ancak her asitle ilişkili riskler oldukça farklıdır. HF, daha büyük zarar potansiyeli nedeniyle çok daha sıkı önlemler gerektirir (bunun nedeni daha düşük kaynama noktası ve daha yüksek zararlı potansiyelidir). Bu yüksek risk ışığında, Amerikan Petrol Enstitüsü , özellikle HF alkilasyon üniteleri için bir Tavsiye Edilen Uygulama yayınladı (API RP 751). Bu yayın, Bölüm 2.6'da, HF'nin potansiyel tehlikeleri nedeniyle bir HF alkilasyon ünitesine erişimin kesinlikle sınırlandırılmasını önermektedir. Sülfürik asit alkilasyonu için benzer, özel bir güvenlik belgesi gerekli değildir.

Düşük kaynama noktası nedeniyle, harcanan HF, HF alkilasyon ünitesi içinde fraksiyonlama yoluyla yeniden üretilir. Bununla birlikte, tüketilen HF'nin yerine taze HF'nin rafineriye getirilmesi gerekir. Taze HF'nin boşaltılması ve taşınması, daha önce tartışıldığı gibi, bu işlem rafineri çalışanları ve çevredeki topluluk için HF salınımından kaynaklanan aynı riski taşıdığından büyük bir dikkatle gerçekleştirilmelidir. HF ile ilgili belki de en büyük nakliye riski, üreticiden rafineriye taze asit taşırken bir kaza sırasında potansiyel salıvermedir. Kaza mahallinde hiçbir etki azaltma ekipmanı bulunmayacağından, sonuçlar felaket olabilir.

Kullanılmış sülfürik asit, sülfürik asit alkilasyon ünitesinin pil limitlerinin dışında termal bozunma ile yeniden üretilir. Bu, rafineri tarafından işletilen sülfürik asit rejenerasyon ekipmanında rafineri sahasında veya birkaç rafineriye hizmet eden ticari bir sülfürik asit rejenerasyon tesisinde gerçekleştirilebilir. Bu iki seçenek arasındaki seçim sahaya özeldir ve genellikle sermayeye karşı işletme maliyeti hususlarına ve rafinerinin mevcut bir ticari rejenerasyon tesisine yakınlığına bağlıdır. Sülfürik asidin kendisinden kaynaklanan düşük risk olduğundan, asidi yerinde veya başka bir yerde yeniden üretme seçimi ekonomik yapı dikkate alınarak yapılır. Tabii ki, bu nispeten küçük risk bile yerinde sülfürik asit rejenerasyon ekipmanı ile ortadan kaldırılır.

Korozyon sorunları

Proses teknolojisindeki önemli gelişmelere rağmen, HFAU'nun güvenliğini ve güvenilirliğini etkileyen tekrarlayan korozyon sorunları olmaya devam etmektedir. Ünitenin HF ile temas eden herhangi bir bölümü uygun malzemeler göz önünde bulundurularak inşa edilmelidir. Karbon çeliği, bileşim ve sertlik üzerinde sıkı kontroller gerektirmesine rağmen, kullanılan en yaygın malzemedir. Bazen Monel gibi alternatif, daha korozyona dayanıklı malzemeler kullanılır, ancak bu malzemeler önemli ölçüde daha pahalıdır ve stres korozyon çatlaması gibi kendi benzersiz risklerini taşır. Uygun denetim, HFAU'larda kritik öneme sahiptir ve tipik olarak bir rafinerideki diğer ünitelerin çoğundan çok daha sık olarak gerçekleşir.

Bir HFAU aracılığıyla üretilen alkilatı içeren tankların sürekli olarak izlenmesi gerekir. Gerçekten de, bu tür birimlerde üretilen alkilat, HF korozyon ürünlerinin küçük safsızlıklarını içerir. Alkilat suyla temas halinde girerse (örneğin tankın dibinde), HF suda yeniden oluşabilir ve çeliğin korozyonuna neden olabilir. Bu nedenle, birçok rafineri, oluşabilecek asidi nötralize etmek için alkilat tanklarının dibinde zayıf bir kostik "topuk" su kullanır. Bununla birlikte, akış aşağısında herhangi bir HF oluşup oluşmadığını değerlendirmek için tank suyunun pH izlemesi gereklidir.

Tersine SAAU'da korozyon daha az baskın bir konudur ve sürece giren su miktarını en aza indirerek üstesinden gelinebilir.

Ayrıca bakınız

• Yağ rafinerisi

Referanslar