扬子石化烷基化装置开车一次成功!到底什么是烷基化?国内外主流技术装置有哪些?

文章来源:流程工业 发布时间:2019-11-13
2019年11月11日17时58分,扬子石化烷基化装置投料开车,次日凌晨4点产出合格产品,装置投料开车一次成功。

2019年11月11日17时58分,扬子石化烷基化装置投料开车,次日凌晨4点产出合格产品,装置投料开车一次成功。

这将为扬子石化提高油品质量创造了有利条件,为社会奉献清洁能源。

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烷基化装置的建成和投用,承载了扬子石化各部门的牵挂,公司领导对装置建设非常关注多次赶赴现场指导工作。

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走进烷基化装置

烷基化装置是公司油品升级重点项目,采用先进烷基化技术,年产量为30万吨,为公司调和与出产高品质汽油创造了条件。

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一路历程、一路印迹

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前景诱人的烷基化究竟是什么?

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为什么要建设烷基化装置?

作为汽油调和组分的烷基化油,不仅能提高汽油辛烷值,还能稀释有害杂质,更顺应了汽油环保升级的要求。可以说烷基化油是传统调和组分的升级版,有广阔的市场空间。

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什么是烷基化油?

利用异丁烷、丁烯-1等碳4组分,生产出异辛烷,通俗说就是把碳4组分变成碳8,敏感性小、调和性好,让汽油更高效。

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烷基化油是用LPG(液化石油气)中的异丁烯与1-丁烯、2-丁烯、异丁烯反应生成异辛烷,与传统裂解油相比,它辛烷值高(RON为92.9-95,MON为91.5-93)、敏感度好、蒸气压低、沸点范围宽,不含芳烃;硫和烯烃的饱和烃,是理想的高辛烷值清洁汽油成分。

简单来说,就是烷基化油相比普通汽油,含硫量低,辛烷值高,燃烧热值高。(这简直就是理想中的清洁汽油替代品)

国内外烷基化油情况

美国的调合汽油组分中,催化裂化汽油占38%,重整汽油占24%,烷基化汽油占15%左右。

汽油质量要求最严格的加州,其烷基化汽油比例高达20~25%。

欧盟的汽油组分虽然以重整汽油为主,但烷基化汽油比例远高于我国,约占6%左右。

而我国的调合汽油组分中,催化裂化汽油高达77%左右,重整汽油占15%左右,而烷基化汽油比例仅为0.2%左右。

烷基化主流技术装置

据统计,目前全球共有硫酸法烷基化装置110余套,氢氟酸法烷基化装置约120余套。

目前用于规模化生产烷基化油的烷基化工艺主要就是硫酸法和氢氟酸法。

但是液体酸催化剂有一定的局限性,近年来,国内外一直在积极开发新一代固体强酸烷基化催化剂及工艺以替代液体酸烷基化工艺技术。

◆ ◆ ◆硫酸烷基化技术

目前主要的硫酸法烷基化专利商包括DuPont(杜邦公司)LUMMUS(鲁姆斯)

其中采用杜邦公司技术的烷基化能力居全球之首,在全球烷硫酸烷基化市场中约占80%左右的份额。

国内采用杜邦技术的案例为中海油惠州炼化(16万吨/年,2009年投产),同时国内还有其他三套装置计划于2016年开工。

鲁姆斯的CDAlky硫酸法技术近些年在国内也有较多应用,已经和即将投产的装置包括:山东神驰(20万吨/年,2013年5月投产)、山东海越(60万吨/年,2014年7月投产)、广西钦州天恒石化(20万吨/年,2014年4月投产)、云天化(24万吨/年,2016年投产)。

◆ ◆ ◆氢氟酸烷基化技术

氢氟酸烷基化工艺技术已经使用了60多年,

氢氟酸烷基化专利商:UOPPHILLIPS(康菲公司)

截至2002年,我国引进的12套HF烷基化装置全部采用PHILLIPS公司开发的烷基化工艺。

由于氢氟酸催化剂的挥发性、腐蚀性和毒性,受到美国环保部门的禁用,因此近20年新建的烷基化装置已经基本不采用氢氟酸法。

◆ ◆ ◆固体酸烷基化技术

近年来,许多大型石油公司和科研机构一直致力于固体催化剂的研发工作,其中比较知名的技术有LUMMUS(鲁姆斯)公司的AlkyClean工艺UOP公司的AlkyleneInalk工艺、TOPSOE公司的FBA工艺

国内的科研机构石科院也开发出了烷基化固体酸催化剂及相关技术并于近两年在上海高桥石化北京燕山石化进行了工业侧线试验,目前该项技术已通过中国石化的技术鉴定。

鲁姆斯的AlkyClean工艺在芬兰的Fortum炼油厂有一套示范装置。

2015年2月,鲁姆斯第一套10万吨/年的固体酸烷基化装置在山东淄博汇丰石化集团建设开工投产。

虽然固体酸烷基化技术取得了一定进展,但要彻底取代传统的液体酸技术仍然存在一定的障碍。

2016年3月,KBR公司宣布与东营市海科瑞林化工有限公司签署了关于K-SAAT固体酸烷基化技术的转让协议,这是该公司K-SAAT固体酸烷基化技术首获国内肯定。

◆ ◆ ◆离子液体烷基化技术

近年来,有大量的研究工作在专注离子液体烷基化技术。Chevron和Shell、中国石油大学等公司与机构在这方面做了大量研究工作。

中国石油是目前唯一工业化应用离子液体烷基化技术的公司,该项技术由中国石油大学重质油国家重点实验室开发。

2013年9月29日12万吨/年离子液体催化碳四烷基化(ILA)装置在山东德阳化工有限公司投产

2016年5月18日,霍尼韦尔UOP在中国的首套单体C4 OleflexTM工艺装置获得山东鲁清石化有限公司项目验收认可。该生产装置位于中国东部沿海山东省,年产异丁烯17万吨,可以满足中国工业对燃油和石化产品快速增长的需求。

当然,传统烷基化技术在具有一定的优点的同时,也会造成一些环境问题和缺点,我们来看下传统技术的优劣性:

优点:

氢氟酸沸点低(19.4℃),对异丁烷的溶解度及溶解速度均比硫酸大,副反应少,因而目的产物的收率较高。

氢氟酸烷基化工艺与硫酸烷基化工艺相比占用空间少,设计简单,消耗的催化剂少。

缺点:

分离出异丁烷、丙烷、氢氟酸和含氟化合物的成本高于硫酸烷基化技术(UOP的两个反应器串联工艺除外)。

氢氟酸最大的缺点是其剧毒性,氢氟酸易挥发,吸入少量的氢氟酸,就会对人体的骨骼产生巨大的伤害,而且是不可逆转的。

烷基化油品的优劣

1、中央政府正实施加速油品升级战略,要求自2016年1月1日起,东部11省市全面供应国V标准的车用汽柴油;2017年1月1日起,全国全面供应国V标准的车用汽柴油;2018 年1 月1 日起,全国普通柴油的硫含量达到国V标准;并要求在2020年开始实施国VI标准。随着油品再升级,国六的普及,以及乙醇汽油的推广,烷基化作为汽油的调和料将再次大热。

使用烷基化油还有什么好处?

燃烧清洁、不含烯烃及芳烃,是理想的汽油调和组分。简单点说让汽油更环保。

烷基化油品利润波动大

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2019年已投产烷基化装置一览表

如今,2019年尚未过半,国内烷基化装置已经投产了5套烷基化装置,总计加工能力148万吨/年。对于目前烷基化油市场主体深加工厂家来讲,随着原料醚后碳四量减少,其采购成本出现大幅度的增加。烷基化油市场一季度厂家为保障装置经营利润,多是在跟原料醚后碳四进行较量。

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根据统计,2018年烷基化油与汽油年均价差在1582元/吨,截至2019年5月28日,烷基化油与汽油的年均价差在1314元/吨。成品汽油自身消耗缓慢,造成下游对于烷基化油的采购能力迅速下滑,进而二季度以来烷基化油市场始终在需求的弱势打压下难以好转。

需要说明的是,虽然我国政府对环保问题高度重视,推动油品质量快速升级,为烷基化油的需求带来了巨大的发展空间,烷基化装置的投建审批力度不断加大,但我国现有的烷基化装置大部分以氢氟酸和硫酸作为催化剂,对环境并不友好,部分装置有明显的环境污染问题,产能小和工艺落后的装置正在被快速淘汰。这就出现了一个怪圈,烷基化汽油因提高环境质量而创造了市场空间,而大部分烷基化装置的工艺却存在环境污染问题。

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