使用在线分析仪技术测量HF酸纯度

这篇文章着眼于在线ft -近红外分析仪的快速响应时间和出色的重复性如何提供全面和安全的实时数据，同时提高氢氟酸烷基化装置的运行。

炼油厂

概述

在石油炼制的最初几年，大多数汽油调合组分是直接从原油蒸馏装置中提取的直馏原料。炼油厂本质上是简单的燃油锅炉。第一个转换装置是直接的，目的是对直馏石脑油进行重整，以生产更高的辛烷值混合组分，以提高产品质量。在第二次世界大战期间，由于明显的原因，对高辛烷值航空汽油的疯狂需求大大推动了这种情况(在那个时期，军用飞机配备了以高辛烷值汽油为燃料的往复式活塞发动机，而不是以煤油为燃料的喷气发动机)。

其中一个解决方案，该要求为高辛烷值汽油的是一个炼油厂转换单元的发展 - 氢氟酸（HF）烷基化单元，产生烷基化物，其由主要的那个具有高超汽油调和性能C7和C8异烷烃起来，高辛烷值和零芳烃含量。

HF烷基化单元

的HF烷基化单元（HFU）是的，这一天意义的关键仍在。它在提供给汽油混合池的终端产品中最重要的饲料之一，起着至关重要的作用。其重要性已通过侧炼油厂越来越多的流化催化裂化（FCC）单元的增加侧。在FCC通过催化裂化重质进料为较轻的产物，如FCC汽油和轻循环油可以使用的，无论是直接或加氢处理后，在最终产品的混合操作提高原油蒸馏的重端。该方法的缺点是轻质烯烃，通常是丙烯和丁烯，也在FCC操作创建的。这些都是作为原料基本上是毫无价值的。

同样地，在任何原油蒸馏过程中，过量的光的最终产品如丁烷倾向于形成的用途有限;正丁烷可以简单地转化为异丁烷，并以这种形式，它加入FCC C3或C4烯烃（丙烯或丁烯），作为对HF烷基化单元中的混合饲料。在HF烷基化单元执行这些副产物升级到高价值的烷基化物，然后将其用作汽油调和组分的至关重要的作用。这在经济上至关重要从原油蒸馏装置打扫来自FCC的C4烯烃和C4异构烷烃和改变它们，通过HF烷基化过程中，为异辛烷的任务仍然是石油炼制重视。

在过去的15年中，由大多数国家的政府环境机构驱动的汽油制剂要求（但由欧盟和美国领导），已经大大锐化。低硫，较低的RVP，低芳烃，低苯和降低驱动性指数的要求（燃料蒸馏性能的混合物）严格限制了炼油厂的最终产品汽油混合操作的选择。因此，由HFU制造的烷基化物在斗争中对炼油厂进行了非凡的价值，以应对对其业务的环境和其他法律限制。

其结果是，炼油经营HF烷基化装置是越来越大的压力，以最大限度地提高单位产量，精炼产品的质量和产量，同时确保低环境影响的安全运行。立法是越来越紧对汽油的质量，以及使用氢氟酸的公共和监管审查有所增加，从而导致至关重要HFUs的可靠，高效运行的整体盈利能力和石油精炼厂的声誉。

一个HFU的高效运行是一项艰巨的任务，并依赖于操作系统的最大测试。这是因为一些特定行业的限制和拉伸设备的处理能力运行的问题。

HF烷基化单元加工烯烃进料和异丁烷以产生高值烷基化产物。

营运问题

• HFUs应该能够处理的原料，在污染物水平，烃组成和体积因为上游操作的复杂性经常是不同的。运营商已经减少的iC4回收以及相关的使用成本，同时使以最小的酸耗最佳品质的烷基化的严峻挑战。
• 该单位应以安全的方式为酸失控，加速设备的腐蚀，以及相关的HF版本中运行，无论永远存在的潜力。2020欧洲杯下注官网

由于石油精炼部门内的持续趋势，HF烷基化单元的应力进一步增加。

行业趋势

• FCC单位的持续扩展和添加新的裂解催化剂以满足汽油生长也产生了更多烷基化原料的产生
• 随着渣油裂解和升级能力的不断提高，烷基化原料变得更加复杂和困难
• 有一个在C5作为一种挥发性成分返回汽油池，同时提高了产品的体积越来越大的兴趣烯烃处理
• 关于汽油质量的立法持续收紧进一步限制了某些电流混合组分的使用

每一个趋势都要求HF烷基化装置在管理增加和变化的原料时更加通用，同时保持装置的有效性和烷基化质量。烷基化物完美的共混特性使其成为实现炼油厂利润目标和实现燃料质量立法的关键因素。

ABB TALYS ASP400-Ex FT-NIR分析仪，含HF酸区现场样品系统

HF烷基化单元的关键过程参数不容易监测。从历史上看，它取决于再循环氢氟酸催化剂的缓慢，昂贵和潜在的不安全的手动取样，用于对其强度和临界污染物的强度和水平的实验室评估（例如水和氟化副产物的水平）。

氢氟酸纯度的测定是氢氟酸控制和优化的主要控制参数，因为它可以足够迅速地提供，以发现工艺单元的中断，如酸强度的瞬态变化和上游干扰(例如催化裂化操作)造成的污染事件。

FT-NIR法监测氢氟酸回收纯度

• 烷基化物质优化- 该RON，所述HFU的烷基化物产物的RVP和蒸馏性质是其在下游汽油调和使用是重要的。这些参数由HF催化剂纯度的影响，特别是由水含量，必须在适当的操作窗口内被增强。在HF酸循环物流中的水含量是易受饲料污染事件，并且这些必须拾起并立即处理。
• 腐蚀缓解-减缓腐蚀导致HF酸纯度的严重下限和水分含量的严重上限。保持在限定的操作窗口内可以延长高频氟化氢的周转时间，大大降低维护成本，并限制HF排放到环境中的危险。
• HF酸消费- HFU的正确工作依赖于酸沉降器中酸催化剂的有效分离烃产物。如果酸可溶性油（ASO）副产物的积累，并且消耗HF酸（因此降低酸强度），则该方法可以失效，导致剩余酸的快速消耗 - 所谓的酸失控事件。这样的事件是非常昂贵的，但是HFU操作的不可避免的风险。对酸强度的密切观察和ASO副产物的百分比可以显着降低这种发生的概率。

在形成一种强大而有用的用于HFU监测和优化的过程FTIR分析解决方案方面，主要的突破来自于对必要过程变量(水%、氢氟酸强度和ASO%)的精确和精确的预校准化学计量模型的进步。

这些测量的传统实验室参考方法不达到标记，与通常的分析仪校准的方法相比，不提供可靠的基础，以开发精确的校准模型。幸运的是，HF酸再循环流是一种相当简单的组合物。这使得在实验室级烷基化反应器中在现实生活过程的情况下，在实验室凝固的校准反应器的基础上实现了重要的普通校准模型 - 但没有任何烯烃进料，在运行过程中保持精确的酸组成。

通过康复菲利普斯开创的1990年代，对ABB HF烷基化分析仪产生了极其可靠的预校准，总是通过任何额外的现场模型开发完全预先校准。

该应用的成功很大程度上归功于创建了一个稳定的安全工程现场样品面板，该面板维护成本低，并且在酸性区域内需要进行少量的现场干预(在HFU中，这需要全套C-suit个人安全设备)。2020欧洲杯下注官网

TALYS-HF在线过程分析仪测量完成HF酸纯度

基于光纤的过程FTIR分析仪的使用最适合于这种类型的应用。它允许基于野外的酸区样品流池和相关的安全和样品调理系统与分析仪光学站(通常位于控制室或类似的安全区域)在物理上分离。当处理极危险工艺流(如氢氟酸)的在线分析时，这种设置是至关重要的。

额外的优势ABB的FTIR技术是它能够被扩展到跟踪大量的工艺流与单个分析器。在某些HFUs，这使得能够在实时，大大提高HF酸纯度控制和再生效率为被观察两个酸流的要求（例如，主要的酸的再循环和酸再生开销）。

除了这些优势，HFU过程FTIR分析仪还有其他有价值的过程控制选项。除了HF酸催化剂监测作用外，HFU中还有许多关键的烃流，可从可靠，低维护和快速的组成分析中获利。来自Isostripper的烯烃进料流和IC4回收流是最关键的。集体，这两条溪流直接影响饲料的净化物到HFU，这反过来又会直接影响HF酸消耗。这些流的实时过程数据与HF酸纯度测量一起提供了单位操作稳定性的显着增强。

ABB FTPA2000-HP20多通道系统的全部HF烷基化单元优化

FT-NIR法优化HF烷基化单元

在分析仪系统的多通道版本中，通常将一条流保存在最重要的HF酸回收分析（HF流＃1）和另一个场酸面积样本系统中，可以用于第二个HF流，用于实例，几个单位（HF流＃2）上的HF再生开销，或其他HF污染的烃类诸如IC4的回收。此外，可以使用具有常规冶金的样品系统掺入无氧烃烃流（烯烃进料或烷基化物产品），其可以位于单位酸区域外部。

总体：

• 烷基化产率，进料率和烷基酸盐最大化为经济最佳，条件对操作约束
• 异丁烷 - 烯烃比（通常约为10：1，以最小化副反应，但调节产率），同时匹配烷基化物质和产量靶标，最小酸消耗
• 在考虑iC4库存限制的情况下，异丁烷补充率可以提高
• 酸质量保持在ASO，HF和含水量的最佳工作范围内

这将导致：

• 随着催化剂的含水量可以适当管理烷基化辛烷改善
• 降低酸性库存，作为酸性化妆要求减少
• 一家领先的许可公司报告称，如果将含水率从1.0 wt%提高到2.0 wt%， 1万桶/天的产量可带来超过100万美元的利润
• 不太经常接触失控的情况
• 不太侵略性的再生器操作和较低的酸性损失
• 酸性 - 烃比和反应器温度被调节，以提高产品质量和过度的ASO生产
• 质量较高的烷基化物和产量
• 反应器条件被增强，以新鲜进料的组合物处理分歧
• 由于更好的酸性强度控制，意外的单位腐蚀的风险巨大降低

全HF烷基化优化的FT-NIR分析仪测量点的实例

考虑到与等效实验室测试结果相比，在线分析仪的大量增强精度。HF％的重组为0.1％，均为0.03％₂通过标准测试技术（酸基滴定，重量测和卡尔 - 费城滴定），通过在线FT-NIR技术与在线FT-NIR技术的比率为5×至10倍。

从ABB运行时数据线上FT-NIR HF烷基化单元分析器：2天稳态条件HF％，水份％，和ASO％

典型的管道图和样品起飞排列 - 样品从酸冷却器屑管道上取出，并通过喷射器或其他低压返回返回IC4回收泵吸入，或者在可用的地方。

结论

在本文中，使用a预校验在线过程FT-NIR分析仪系统为了监测HF酸纯度在HF酸催化剂中，已经综述了HF烷基化单元的回收物流。酸性循环物流（酸溶油[ASO]和水）中的临界杂质对核心工艺参数如烷基化物辛烷值和单位腐蚀速率具有相当大的影响。

此外，由于上游工艺单元（因此HFU饲料）扰乱，可以进行HF酸质量的快速劣化。

该单位的传统分析控制是基于使用标准化学技术的HF酸样品和艰巨实验室处理的频繁（每日）手动场取样。这些技术暴露了炼油厂，令人难度释放的概率，精度差，而且实施缓慢。因此，在线分析仪系统提供了更快速，更精确的，并且为单位优化提供了非常安全的数据。

参考

1. NPRA，年会，San Antonio，TX，“氢氟酸催化烷基化的进展”2003年3月23日至25日

这些信息是从ABB Measurement & Analytics(分析测量产品)提供的材料中获取、审查和修改的。欧洲杯足球竞彩

有关此来源的更多信息，请访问ABB测量和分析 - 分析测量产品。