Eşleştirme Projesi tr 08 ib en 03

Tablo xx: Bir hidrokraker için tipik çalışma koşulları

Çalışma koşulları	Nafta	Orta destilat	Hafif gazyağı	Ağır gazyağı	Çökelti
Sıvının saatteki hacimsel hızı (LHSV - Liquid hourly space velocity)	1.0 - 5.0	1.0 - 4.0	1.0 - 5.0	0.75 - 3.0	0.15 - 1
H2 / HC oranı, Nm^3 / m^3	50	135	170	337	300
H2 kısmi basıncı, kg / cm^2	14	28	35	55	55
Reaktör sıcaklığı, ^oC	260 - 380	300 - 400	300 - 400	350 - 425	350 - 425

(Daha fazla bilgi için bkz. METReferans Dokümanı, Bölüm 2.13)

3.12-Alkilasyon

Amaç ve prensipler

Alkilasyonun amacı, harmanlamadan sonra yüksek kalitede motor yakıtı eldesidir. Alkilasyon terimi, yüksek bir oktan sayısına sahip daha yüksek moleküler ağırlıklı izoparafinler oluşturmak üzere olefinlerin izobütanla reaksiyonu için kullanılır. Bu proses, kuvvetli asitlerin varlığında düşük sıcaklık reaksiyon koşullarını gerektirir.

Şarj ve ürün akımları

Alkilasyon ünitesinin şarj olarak düşük moleküler ağırlıklı olefinler (C3-C5) ve izobütan kullanılır. Düşük olefinlerin başlıca kaynakları katalitik kırıcılar ve koklaştırıcılardır. İzobütan hidrokrakerlar, katalitik kırıcılar, katalitik reformerler, hampetrol distilasyonve doğal gaz işleme aracılığıyla üretilir. Bazı durumlarda daha fazla izobütan üretmek için n-bütan izomerleştirilir (bkz. Bölüm 2.7). Ürün alkilat (yüksek oktanlı bir benzin bileşeni) ile bir miktar propan ve bütan sıvılarıdır. Uygun çalışma koşulları seçilerek ürünün çoğunun benzin kaynama aralığına düşmesi sağlanabilir. Çözünmüş polimerleşme ürünleri asitten kalın koyu bir yağ olarak uzaklaştırılır.

Prosesin açıklaması

Günümüze kadar bir katalizör olarak hidroflorik asidin (HF) veya sülfürik asidin (H2SO4) kullanıldığı iki proses baskın olmuştur. Asit derişimi düştüğünde asidin bir kısmı uzaklaştırılıp yerine yeni asit konulmalıdır. HF ünitelerindeki güvenlikle ilgili olaylar ve kazalar yeni bir proses senaryosu hazırlamıştır:

• 
  1980'den beri yeni yatırımlarda sülfürik asit baskındır.
  
• 
  Artık HF uçuculuğunu azaltmak için katkı maddeleri mevcuttur ve güvenliği iyileştirmek için birçok risk hafifletici sistem geliştirilmiştir.
  
• 
  Son yıllarda katı asit katalizör alternatifleri iyileştirilmiştir ama henüz endüstriden başarılı işletmeye geçiş veya işletimsel sonuçlar bildirilmemiştir. Oil & Gas Journal - ‘World refinery survey (Dünya rafineri araştırması)’ Ocak 2011. Bakü Haydar Aliyev rafinerisinde (Azerbaycan) temel tasarım olarak bir katı asit alkilasyon ünitesi seçilmiştir.
  
• 
  İyonik sıvı teknolojisinde yeni patentler alınmış ve gelişmeler yaşanmıştır. Çin'de bulunan ve yılda 65000 tonluk üretime sahip bir tesis uyarlanmış ve başarılı sonuçlar alındığı bildirilmiştir. Aynı zamanda, bir HF tesisini bir H2SO4 ünitesine uyarlamayı kolaylaştırmak için de teknikler bulunmaktadır.
  

Her iki proses seçeneği de büyük LPG hacmi nedeniyle güvenlik gereklerini beraberinde getirir. Spesifik olarak cildi delme ve doku seviyesinde yıkım (ve akciğer ödemi) riski nedeniyle HF daha tehlikelidir.

Hidroflorik asit prosesinde, asit akımı (slipstream) yeniden damıtılır. Derişik hidroflorik asit geri dönüştürülür ve net tüketimi nispeten düşüktür. Bu proseste (Şekil xx), şarj reaktöre girer ve çöktürücüden gelen geri dönüştürülmüş izobütan ve HF ile karıştırılır. Hem olefin hem de izobütan beslemelerinin ilk önce suyu alınır (Şekil xx'te gösterilmemiştir) çünkü, bu potansiyel korozyonu en aza indirmek için gereklidir. 25 - 45 °C sıcaklıkta ve 7 – 10 barg basınçta çalışan reaktör, reaksiyonda üretilen ısıyı uzaklaştırmak için soğutulur. Çöktürücüde alkilat ve fazlalık izobütan HF'den ayrılır. HF reaktöre geri döndürülür. Damıtma yoluyla bir akım (slipstream) geri kazanılır. Çöktürücüden gelen alkilat ve reaksiyona girmemiş izobütan içeren organik faz izosıyırıcıya akar. Burada, izobütan ve bazı diğer hafif bileşenler alkilattan ayrılır. Potasyum hidroksit (KOH) ile işlemden geçirdikten sonra bir ürün olarak depolamaya yönlendirilir. Yüksek tüp duvarı sıcaklıkları oluşan herhangi bir organik florürün ayrışmasını kolaylaştırır. Derişik bir izobütan akımı üretmek için doymuş bütanlar normalde alkilleme ünitesinin dışında damıtılır ve bu olefin beslemesine sahip bir alkilasyon ünitesine gönderilir. Temelde izobütandan oluşan izosıyırıcı üst kısmı reaktöre geri döndürülür. Küçük bir üst akım (slipstream) bir propan gidericiye gönderilerek propan giderilir. Propan gidericinin dip tortuları (izobütan) izobütan devridaim akımına yönlendirilirken propan giderici üst akıntısı (propan) eser miktardaki HF'i gidermek için bir HF sıyırıcıdan geçer ve nihai KOH arıtmasından sonra depolamaya gönderilir. Ünite besleme stoklarıyla gelen normal bütanlar bir yan akım olarak izosıyırıcıdan çekilir, KOH ile işlemden geçilir ve depolamaya gönderilir.



Şekil xx: HF alkilasyon ünitesi için basitleştirilmiş proses akış diyagramı

Sülfürik asit prosesinde amaç, benzin havuzu için yüksek oktanlı dallanmış zincirli hidrokarbonlar üretmektir. Bu proses, kuvvetli sülfürik asit varlığında olefin ve bütilen beslemelerini birleştirir. Besleme, reaktörde H2SO4 risaykıl (geri dönüşüm)akımına temas eder. Reaktör devridaim akımı düşük sıcaklıkta (4 - 15 ºC) büyük bir arayüzey alanını iyileştirir. Reaksiyon ürünleri ilk olarak bir flaş dramıyla ve sonra da bir bütan gidericiyle ayrılır. Aynı zamanda, tesis içi asit geri kazanımı da elverişlidir (WSA tekniğiyle).



Şekil XX: Sülfürik asit alkilasyonu için basitleştirilmiş proses akış diyagramı

(Daha fazla bilgi için bkz. METReferans Dokümanı, Bölüm 2.2)