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我国芳构化产业技术发展及面临的挑战

 金乌神 2016-04-27


芳烃是一种重要的基本有机原料,世界上芳烃的主要来源是从催化重整、裂化汽油和炼焦副产品中分离得到。近些年来,随着石油资源的日益减少,将丰富廉价的轻烃如甲烷、液化石油气、直馏汽油、焦化汽油、催化裂解汽油等,转变为高附加值的苯、甲苯、二甲苯的研究已成为当今重要的研究课题和应用方向。

我国的轻烃高效利用在过去不甚理想,轻烃中的主要部分如液化气(主要成分为C3,C4烃类)等主要用在了民用燃料方面,近些年来随着天然气等清洁能源消费量不断增加,之前作为燃料的民用液化气则迎来了深度利用的较好时机,以液化气等低碳烃副产品为原料生产富含非苯芳烃的高辛烷值汽油调合组分或芳烃产品的轻烃芳构化工艺成为企业谋求利润的重要手段。

轻烃芳构化就是将轻烃在催化剂作用下,通过裂解、脱氢、齐聚、氢转移、环化以及异构化等复杂反应过程转化为芳烃的工艺。轻烃芳构化原料范围极其广泛,理论上讲,从C1到C16的各种烷烃和烯烃均可通过芳构化生产芳烃。

轻烃芳构化技术有两种工艺路线,均为非临氢。

芳烃型芳构化工艺路线:原料可以为轻烯烃和碳3以上烷烃,包括炼厂气、液化气、混合C4、裂解C5、油田轻烃等。主要产物是以三苯为主的芳烃(液相产品芳烃含量98%以上),反应温度较高(高于500℃),不仅可以转化碳四中的烯烃,同时碳四烷烃也可以得到转化,缺点是会产生较多的干气(15%左右)。


汽油型芳构化工艺路线:以高辛烷值汽油调合组分作为目的产物,原料可以为直馏汽油、加氢焦化汽油、轻石脑油、混合碳四、液化石油气等,反应温度较低(一般300-450℃),干气产量较低(低于2%),所得汽油辛烷值较高(RON 85-93或更高)。

国外在上世纪八十年代开始低碳烃的芳构化技术研究,目前国际上已有的低碳烃芳构化技术有BP/UOP的Cyclar技术(以LPG为原料的移动床芳构化工艺)、Mobil的M2-forming(固定床)技术、IFP/Salutec的Aroforming技术、日本Sanyo的a-process技术以及三菱石油与千代田的Z-forming技术等。

国内对于低碳烃芳构化工艺的研究开发始于20 世纪80 年代初,华东化工学院1983年连续报道了金属改性的ZSM-5 沸石用于轻烃芳构化的研究;山西煤化研究所筛选出具有良好芳构化性能的Ga/ZSM-5催化剂;抚顺石化研究院以富含丁烯的C4 馏分为原料,在改性的HZSM-5沸石催化剂上进行了一系列芳构化反应;中科院大连化物所也开展轻烃芳构化的研究工作;大连理工大学利用自主开发的工业化纳米ZSM-5沸石分子筛催化新材料研制出具有超强抗积炭失活能力的低碳烃芳构化制BTX的催化剂DLP-1 及相配套的Nano-forming 工艺;

在轻烃芳构化方面,近些年中国石化以石科院及洛阳院(LPEC)为主的科研设计单位均投入了较大的力量进行相关技术与催化剂的研发。目前已各自形成了系列轻烃芳构化技术。

石科院从上世纪90年代初开始研发轻烃芳构化,先后完成了RF-1、RF-2、LCA-1催化剂的研制与工业应用。2011年4月,采用石科院技术的我国第一套移动床(20万吨/年)碳四连续芳构化工业装置一次开车成功。目前采用石科院轻烃芳构化技术的企业包括青岛炼化、塔河石化、湛江东兴石化、华北石化、扬州石化、清江石化、华锦化工、大庆中蓝、沈阳蜡化、华星石化、恒源石化等共计四十余套。

多年来,中石化洛阳院(LPEC)在轻烃芳构化方面也作了大量研发工作并形成了GAP(GTA-1、GTA-II、GAP-III)和GTA(GTA、移动床MGTA)系列技术,该技术利用专有催化剂,可将焦化汽油、直馏汽油、油田凝析油、重整拔头油、重整抽余油、裂解汽油、液化气等轻烃转化为芳烃,用于生产轻质芳烃或者高辛烷值汽油调合组分。目前,GAP和GTA技术已成功应用于包括东明石化、恒源石化、南阳炼厂、南充炼厂国内十余家炼化企业。

轻烃芳构化的两条技术路线,汽油型芳构化路线近些年来受烷基化的冲击比较大,相比较而言,烷基化汽油相比芳构化汽油更具市场。一方面,烷基化汽油指标,相较芳构化汽油指标要更为优质,如辛烷值,烷基化汽油辛烷值一般维持在95~96,而芳烃汽油一般在90~93;同时装置投入产出方面比较,芳构化装置产出芳烃汽油的产出率为30~40%,而烷基化装置产出烷基化汽油的产出率为70~80%,烷基化装置的高产出率使其产品成本大大降低,相较芳构化装置更具市场竞争力。

 

第三方评论:

卓创资讯:芳构化与烷基化两类装置的未来之路稍有不同,时至今日,芳构化装置基本已埋入黄土,仅有华北、东北、华南零星装置尚在开启中,其他地区轮番停车,全国开工率11%。烷基化虽无实质的消亡存在,但新装置无力跻身市场,旧装置勉力运作,颓势可见一斑。但烷基化生长的土壤仍在,油品升级趋势仍将给烷基化油提供合理存在空间。烷基化装置若适当淘汰落后产能,平衡上下游价格水平,未来可继续生存,但利润难以回归到暴利局面。

金银岛:烷基化汽油目前已逐渐上升为调油商首选的“新宠”,逐步替代芳构化汽油在调油界的地位,但烷基化汽油本身因不具备烯烃含量,也限制其自身发展。


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