煉廠硫酸法烷基化裝置的各種儀表選型設計論述

摘 要 ：隨著國家汽油標準的進一步提高，各煉廠相繼新建烷基化裝置。硫酸法烷基化裝置采用濃硫酸做催化劑，工藝介質含不同濃度的硫酸。硫酸腐蝕是影響該裝置安全、長周期運行的主要因素。

結合某烷基化裝置的設計實例，主要列舉了該裝置含酸介質不同類型儀表材質的選擇，上海自動化儀表廠希望能為同行提供借鑒和參考。引言 目前，全球燃料清潔化的總趨勢是汽油向低硫、低烯烴、低芳烴、低苯發展。《車用汽油》（GB 17930-2016）已于 2016 年 12月 23 日發布，汽油標準的提高，煉化企業需相應調整汽油池調和組分，限制催化加氫汽油、芳烴調和比例，降低車用汽油烯烴、芳烴含量。烷基化工藝可以將異丁烷和 C4 烯烴通過反應生成高辛烷值烷基化油，該產品特點有：零芳烴、零笨、零烯烴、低硫、低蒸汽壓，RON和 MON 不僅絕對值高而且差距小，同時烷基化油具有良好的穩定性和低毒性，無腐蝕，便于儲存和運輸，是高辛烷值汽油的理想調和組分。

基于上述，烷基化裝置成為煉廠提高汽油產品質量，優化產品結構，提高經濟效益的迫切需要。本文將結合烷基化裝置的特點及實際應用經驗，通過對耐硫酸材料的分析，結合工程經驗。

介紹溫度、壓力、流量、液位及閥門等儀表選型原則及安裝注意事項。1 硫酸法烷基化裝置特點 硫酸法烷基化工藝主要有 DuPont 公司 Stratco 烷基化技術、Exxon Mobil Research and Engineering（EMRE）公司自動制冷技術和 Lummus 公司 CDAlky 低溫烷基化技術，反應原理均是異丁烷和 C4 烯烴在 98%（wt）濃硫酸催化劑的作用下，反應生產高辛烷值烷基化油，副產正丁烷、異丁烷、 丙烷和燃料氣。本文以 Lummus 公司 CDAlky 低溫烷基化技術為例，流程主要包括：選擇性加氫、烷基化反應、壓縮制冷、反應物分餾、酸排放系統等部分。由于采用濃硫酸做催化劑，烷基化反應部分、酸排放系統等部分含硫酸介質的儀表材質均需充分考慮腐蝕性要求。

2 耐硫酸介質材料分析 不同的材料在不同濃度或溫度的硫酸中顯示出不同的耐蝕性，彼此之間沒有相同的規律。因此，耐硫酸材料的選用必須以試驗和經驗為基礎。George.A.Nelson 首先根據大量的實驗資料和工廠的使用經驗繪制了耐硫酸材料選用圖。他把硫酸的濃度 - 溫度狀態圖（常壓沸點以下）劃分成 10 個區域，各區內腐蝕率≤ 0.5mm/ 年的材料用表列出。本裝置含酸介質操作溫度低于 50℃，做催化劑的濃硫酸濃度在 98%（wt）左右，但過程介質含酸濃度不一，結合 George.A.Nelson 的材料選用圖和材料表，結合不同儀表設備常用材料及以往工程經驗，選取以下材質作為含硫酸介質儀表設備材質。1）ALLOY20/UNS N08020（0Cr20Ni35Mo3Cu4Nb）：一種鉻鎳鉬銅固溶強化型鐵鎳基合金，專門發展用于硫酸中的合金。

對 于 含 酸 介 質 調 節 閥， 首 選 GLOBE 閥。 當 管 道 材質為 ALLOY20 和 316L 時，調節閥閥體及閥蓋材質采用A351-CN7M，閥芯、閥座、閥桿材質采用 ALLOY20，填料材質采用 V 型聚四氟乙烯；當管道材質為 20# 時，閥體及閥蓋材質采用 A351-CF8M，閥芯、閥座、閥桿材質采用ALLOY20，填料材質采用 V 型聚四氟乙烯。對于含酸介質切斷閥，當管道口≥ DN300 時，采用蝶閥；當管道口徑＜ DN300 時，采用球閥，材質選擇原則同調節閥。

3.6 PH計選型烷基化裝置中，脫氣廢水、含油污水、酸堿密閉排放等均排至中和池，為保持中和池內污水 PH 值達到排放標準，在中和池設 2 個 PH計，1 個用于控制注酸或注堿量，1 個用于指示報警；另外，在污水泵出口管線也設置 1個 PH 計用于聯鎖。當 PH 值超標時，聯鎖關閉外排管道切斷閥，污水返回中和池。在中和池上的 PH 計采用投入式支架，探頭材質采用 PVDF，法蘭材質采用 316+PVDF ；在管道上的 PH 計采用流通池式安裝，流通池和連接法蘭材質采用 316L，與工藝管道材質一致，探頭材質采用ALLOY20。

4 儀表安裝注意事項以下注意事項針對含酸介質儀表安裝。1）采用 ALLOY20 節流裝置，本項目均采用徑距水平取壓，取壓短管規格：?60.3×3.91，材質：ALLOY20。一次取壓閥為 DN50 法蘭閘閥，材質：ALLOY20。配雙法蘭差壓變送器，膜片及接液部件材質選用鉭合金，法蘭不接液，材質選用 316L, 墊片材質采用ALLOY20+PTFE，配沖洗環，材質為 ALLOY20，與沖洗環連接的短節、截止閥、管帽等材質均為 ALLOY20。2）磁浮子液位計、浮筒液位變送器上接沖洗油系統，由配管專業接至儀表管嘴處，下接密閉排放系統，與配管專業分界面為放凝閥后法蘭。3）雙法蘭差壓液位變送器接沖洗油系統，由配管專業接至沖洗環與排凝閥之間。

4）本項目含酸介質儀表（壓力表、壓力變送器、差壓變送器、差壓流量變送器、磁浮子液位計、浮筒液位計、雙法蘭差壓變送器）采用電伴熱，維持溫度 5℃～ 10℃。電伴熱系統由防爆配電箱、電力電纜、防爆開關、接線盒、自限溫電伴熱帶及其附件組成。本項目設 4 個配電箱，共102 個伴熱點。

5 結束語硫酸的腐蝕速率與硫酸的濃度、溫度、流速和流動狀態均有關 [3]，在進行儀表選型和安裝時，上海自動化儀表廠要綜合考慮各方面的因素。如操作狀態下工藝參數、開停工時工藝參數、非正常狀態下工藝參數、介質組成、環境溫度等，確保裝置安全、長周期運行。