行業咨訊

[2017-08-08]近幾年烷基化技術的新進展


據美國《化學工程》2016年5月報道,烷基化是重要性越來越大的一項煉油技術,它利用低碳烯烴與異丁烷反應生成三甲基戊烷異構體,即烷基化油,可用作清潔汽油調合組分。烷基化油是一種優質汽油組分,辛烷值高,蒸汽壓低,含硫少,不含芳烴。烷基化油的需求在增長,原因主要在于經濟增長需要更多汽油、政府強制實施更嚴格的汽油標準、標準要求調合汽油中高辛烷值組分如芳烴和烯烴含量降低以及高性能發動機的需要。

嚴格限制汽油的含硫量,需要更苛刻的加氫處理,導致汽油的辛烷值下降。烷基化油是一種高辛烷值低硫調合組分,能提高成品汽油的辛烷值。另一個因素是美國頁巖礦藏中能得到廉價丁烷,能為烷基化提供大量廉價原料。



固體酸催化劑烷基化技術的進展

過去幾個月已經看到,歷經多年開發的固體酸烷基化催化劑,已經可以替代有害有腐蝕性的液體酸(氫氟酸和硫酸)催化劑。在今年AFPM會議上,CB&I公司介紹了世界上第一套工業規模的固體酸催化劑烷基化裝置的進展,這套裝置建在中國山東匯豐石化公司的子公司淄博海逸精細化工公司,2015年8月投產。該裝置采用CB&I、雅寶和芬蘭Neste公司合作開發的AlkyClean技術,烷基化油產能2700桶/日(10萬噸/年)。CB&I公司稱,到目前為止,建在山東的這套裝置全部性能都達到了預期值。自投產以來,已經證實烷基化油產品的質量很好,研究法辛烷值(RON)在96~98之間,明顯高于常規烷基化油的研究法辛烷值。研究法辛烷值是烷基化油用作汽油調合組分價值的一項重要指標。

AlkyClean技術采用雅寶公司開發的AlkyStar催化劑,這是一種堅固耐用的固定床沸石催化劑。這種催化劑與CB&I公司的新穎反應器流程相結合,使AlkyClean工藝不用液體酸催化劑就能生產出高質量的烷基化油產品,工藝更加安全可靠。由于不需后處理且沒有酸溶性油廢料,所以是一種非常有效的烷基化油生產技術。

KBR公司在今年2月份宣布,公司的K-SAAT固體酸烷基化技術第一份轉讓技術合同已經簽署。與KBR公司簽訂合同的是東營海科瑞林化工公司,在東營市建設生產裝置。KBR公司提供專利技術、基礎工藝設計、關鍵設備和催化劑。預計這套裝置將在2017年一季度投產。

K-SAAT工藝的特點是采用一種稱為ExSact的固體酸催化劑。這是一種經過改進的現在商業上可以買到的沸石催化劑,與液體酸催化劑相比,對人體和環境的危害都要小很多。這一優點和建設投資少是影響海科公司決策選用K-SAAT工藝而不選用常規硫酸烷基化技術的主要因素。KBR公司催化裂化和烷基化技術經理GauthamKrishnaiah稱,固體酸催化劑烷基化裝置的操作費用也省一些,因為K-SAAT裝置的維修費用少,也不需要硫酸烷基化裝置的制冷。此外,液體酸再生和固體廢料處理(酸堿中和)都不需要。

KBR與Exelus合作開發了這項綠色化工技術,現在KBR公司是Exelus公司ExSact催化劑的唯一許可商。K-SAAT工藝采用兩臺反應器,一臺進行烷基化運轉,另一臺進行再生或備用。利用氫氣對催化劑進行完全再生,在再生過程中軟焦炭(各種高度不飽和的碳氫化合物)和吸附在催化劑上的污染物都被清除和吹出。

已經開發成功的ExSact催化劑,在許多方面都優于液體酸催化劑和其它固體酸催化劑。為強化產品的選擇性,催化劑的酸中心和孔結構都進行了優化。與其它固體酸催化劑相比,用ExSact催化劑烷基化的運行周期都更長一些;原料來源和組分(乙烯、丙烯、丁烯和戊烯都可以用作烯烴)的靈活性很大。與其不同的是,液體酸烷基化工藝不能用乙烯進行烷基化,因為用乙烯會生成穩定的酯。此外,KBR公司的固體酸工藝有很好的抗原料中污染物(如水分、硫、二烯、含氧化合物和腈化物)的能力。



硫酸催化劑烷基化技術的進展

工業規模固體酸烷基化工藝的出現已不能阻止液體酸催化劑烷基化裝置的創新應用。杜邦公司正在將其硫酸烷基化技術用于一些獨特的原料。今年3月份杜邦公司宣布,已與一家中國煉廠簽訂合同,提供一套利用100%丁烯作原料的烷基化裝置。杜邦公司清潔技術全球銷售經理JeannieBranzaru稱,杜邦公司的烷基化新領域其化學基礎已有很長時間,現在的經濟條件對于用丁烷生產烷基化油或稱為“專用烷基化”技術是有利的。這種獨特的加工流程以前是沒有經濟性的。Branzaru稱,許多公司都在公開市場上能夠廉價買到低價值的丁烷,然后在脫氫裝置上加工得到異丁烯,再把異丁烯送進烷基化裝置生產高價值的烷基化油。但杜邦的技術不僅限于丁烷,同樣能加工很高濃度的丙烯和100%的戊烯。

中國大連恒力石化公司已與杜邦公司簽訂提供烷基化和廢酸再生(SAR)技術合同,在長興島海港工業區的新建煉廠中建設生產裝置。目前恒力石化公司計劃2018年建設,預計2019年投產。杜邦公司將采用自己的Stratco烷基化和MECS廢酸再生技術。

在煉化一體化聯合企業中采用杜邦公司的技術,將使恒力公司用100%異丁烯原料生產高質量的烷基化油產品。杜邦公司Stratco技術全球商務經理KevinBockwinkel稱,“恒力公司的裝置有獨特的原料可用,標志著烷基化油在汽油市場新時代的開始,因為用丁烷生產烷基化油的裝置全球正在增長”。恒力公司的烷基化裝置在Stratco接觸反應器中將采用杜邦公司的XP2專利技術。Bockwinkel稱,XP2技術的設計能確保非常有效地利用管束的傳熱面,通過明顯的工藝優勢,提高烷基化油產品質量。

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