葉忠祥 王序

【摘要】本文主要研究當(dāng)前c5c6低溫異構(gòu)化技術(shù)在工業(yè)中的應(yīng)用相關(guān)問題，隨著c5c6異構(gòu)化工藝的深入發(fā)展，國內(nèi)新興的異構(gòu)化裝置廣泛使用低溫異構(gòu)化催化劑，相比于其他類型異構(gòu)化催化劑工藝，低溫催化劑工藝具有較強(qiáng)的酸性功能，操作溫度低且操作壓力高，需要在生產(chǎn)的過程中不斷連續(xù)注氯，從而保持其高活性狀態(tài)。

【關(guān)鍵詞】輕質(zhì)烷烴;低溫異構(gòu)化技術(shù);裝置運(yùn)行

1.輕質(zhì)烷烴的低溫異構(gòu)化工藝

相比于國內(nèi)的輕質(zhì)烷烴生產(chǎn)處理水平，國外的輕質(zhì)烷烴的異構(gòu)化技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入成熟的工業(yè)化生產(chǎn)階段，整體發(fā)展優(yōu)化速度也非?？?。在法國和美國有著全球頂尖的c5c6烷烴異構(gòu)化技術(shù)。在進(jìn)行生產(chǎn)加工的過程中對c5c6的處理主要分為一次通過工藝和循環(huán)工藝兩類，如圖1所示為不同工藝的c5c6烷烴異構(gòu)化辛烷值對比情況。在國內(nèi)輕質(zhì)烷烴異構(gòu)化催化劑的研究以及生產(chǎn)應(yīng)用起步雖晚，但是發(fā)展速度很快，中溫異構(gòu)化技術(shù)在工業(yè)化應(yīng)用方面已具備一定的規(guī)模。而低溫異構(gòu)化技術(shù)的研究起步較晚，對于工業(yè)化裝置的自主研究還不足。由于國內(nèi)原油含輕石腦油儲量較少，并且大部分用于乙烯原料的生產(chǎn)，因此需要不斷加強(qiáng)對于重整裝置的技術(shù)研究，采用異構(gòu)化技術(shù)提升輕石腦油整體價(jià)值。

2.低溫異構(gòu)化工藝技術(shù)

2.1UOP開發(fā)的Penex工藝

Penex工藝技術(shù)在國外工業(yè)生產(chǎn)中已經(jīng)有了比較廣泛的應(yīng)用基礎(chǔ)，采用雙功能催化劑，生產(chǎn)時(shí)需要將溫度控制在90—200℃以內(nèi)，因此屬于低溫異構(gòu)化催化劑范疇。當(dāng)前雙功能催化劑在工業(yè)化的異構(gòu)催化劑中屬于活動最高的產(chǎn)品，但是也存在氯流失的問題，生產(chǎn)環(huán)節(jié)對于原料雜質(zhì)有苛刻的要求。在烷烴的異構(gòu)化反應(yīng)環(huán)節(jié)中，較低而穩(wěn)定的溫度能夠方便平衡向高辛烷值產(chǎn)物移動，不需要額外增加氫循環(huán)環(huán)節(jié)。c5c6烷烴異構(gòu)化工藝種類比較多，根據(jù)溫度可以將催化劑分為中溫型和低溫型二類，其反應(yīng)溫度分別為210-300℃和100-180℃，從不同工藝或產(chǎn)品辛烷值要求來分類，可分為脫異戊烷+一次通過、一次通過、C5循環(huán)、C6循環(huán)、C5循環(huán)+全異構(gòu)、全異構(gòu)、C6循環(huán)+全異構(gòu)等工藝。

2.2TIP完全異構(gòu)化流程

TIP完全異構(gòu)化流程是在UOP開發(fā)的Penex技術(shù)的基礎(chǔ)上結(jié)合分子篩選選擇性吸附與分離技術(shù)而產(chǎn)生的新工藝。在TIP完全異構(gòu)化流程中，反應(yīng)產(chǎn)物會經(jīng)過分子篩的吸附作用，從而將c5c6相分離。分離出來的c5c6繼續(xù)作為原料循環(huán)使用返回反應(yīng)器內(nèi)。TIP完全異構(gòu)化流程的應(yīng)用優(yōu)勢在于加入的循環(huán)工藝有效提升了c5c6的轉(zhuǎn)化率，大大提升了產(chǎn)品的辛烷值。但是循環(huán)工藝的加入也使得工藝趨于復(fù)雜，投資生產(chǎn)成本提高。

2.3脫異己烷塔組合流程

脫異己烷塔組合流程結(jié)合了傳統(tǒng)的烷烴異構(gòu)化流程和脫異己烷工藝。生產(chǎn)時(shí)原料有首先進(jìn)行異構(gòu)化反應(yīng)，之后進(jìn)入脫異己烷塔內(nèi)，在塔內(nèi)進(jìn)行反應(yīng)分離出正構(gòu)烷烴。之后將正構(gòu)烷烴大會反應(yīng)器中進(jìn)行二次循環(huán)。脫異己烷塔組合流程的工藝優(yōu)勢也是增加了循環(huán)工藝而大量提升了最終產(chǎn)品的辛烷值，但是存在反應(yīng)器負(fù)荷大能耗高的問題。

2.4脫異戊烷塔組合流程

在異構(gòu)化反應(yīng)段上游加一個脫異戊烷塔（DIP），可以從進(jìn)料中直接回收富異戊烷餾份（異戊烷是異構(gòu)油最終產(chǎn)品的組成部分）。富異戊烷餾份為DIP塔的餾出液。DIP塔底產(chǎn)物作為異構(gòu)化反應(yīng)段的進(jìn)料。異構(gòu)化反應(yīng)出料與富異戊烷餾份混合，形成混合異構(gòu)油產(chǎn)品。對于富含異戊烷的進(jìn)料，這種方案特別有吸引力，因?yàn)檫@樣可降低下游異構(gòu)化反應(yīng)段的負(fù)荷。另外，當(dāng)考慮一次通過式方案時(shí)，這種方案還可提高C5餾份的轉(zhuǎn)化率，其流程如圖2所示。

3.Penex—DIH異構(gòu)化裝置存在的問題及優(yōu)化策略

3.1異構(gòu)化原料在線水含量檢測不準(zhǔn)確

圖三所示為Penex—DIH異構(gòu)化裝置工藝流程示意圖。Penex—DIH異構(gòu)化裝置是當(dāng)前國內(nèi)應(yīng)用最廣泛的裝置之一，但是在深入推廣和而應(yīng)用的過程中也發(fā)現(xiàn)了一些問題，首先就是異構(gòu)化原料在線水含量檢測不準(zhǔn)確。低溫異構(gòu)化工藝對于原料的純度有著很高要求，原料中一旦含有水分就有可能造成催化劑的永久性失活。失活的低溫異構(gòu)化催化劑無法進(jìn)行循環(huán)使用只能廢棄處理并更換，嚴(yán)重時(shí)還會對裝置的使用壽命造成影響。異構(gòu)化原料的干燥系統(tǒng)需要包含兩個獨(dú)立的脫水單元提供更好的過濾性，前置的干燥器在儲水后切出系統(tǒng)進(jìn)行再生處理，后置的干燥劑直接接進(jìn)系統(tǒng)提升脫水效率。但是由于儀器選型等方面的問題，在裝置進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)的過程中有的水分儀不能精準(zhǔn)測量原料水分，需要根據(jù)實(shí)際工況加強(qiáng)監(jiān)測精度的矯正次數(shù)，防止原料中的雜質(zhì)破壞催化劑。

3.2異構(gòu)化原料問題及優(yōu)化

c5c6異構(gòu)化技術(shù)最顯著的特點(diǎn)在于，異構(gòu)化原料油采取不同的異構(gòu)化流程能夠得到不同辛烷值的產(chǎn)物，而相同的異構(gòu)化流程使用不同的原料油也會是產(chǎn)物的辛烷值出現(xiàn)差異。因此c5c6異構(gòu)化流程的選擇和原料的選擇對于最終產(chǎn)物的影響非常大。在Penex—DIH異構(gòu)化裝置，原料中的C5組分只經(jīng)過一次異構(gòu)化反應(yīng)，而C6成分經(jīng)過多次異構(gòu)化反應(yīng)，根據(jù)實(shí)際工況分析發(fā)現(xiàn)原料中的C6組分含量越能提升最終異構(gòu)化產(chǎn)物的辛烷值。在生產(chǎn)實(shí)踐中應(yīng)該不斷優(yōu)化異構(gòu)化原料，提升C6組分含量。除此之外，防治催化劑床層飛溫、干氣中氫氣回收利用、以及干燥單元雙軌道球閥內(nèi)漏等問題也是當(dāng)前應(yīng)用中丞待解決的問題。

4.小結(jié)

為了適應(yīng)當(dāng)前汽車工業(yè)對于高辛烷值汽油的需求，在生產(chǎn)時(shí)主要以高辛烷值組分作為汽油生產(chǎn)的主要來源。隨著國內(nèi)外工業(yè)生產(chǎn)于環(huán)境保護(hù)意識的不斷提升，開始借助異構(gòu)化工藝對烷烴生產(chǎn)工藝進(jìn)行優(yōu)化來生產(chǎn)含有高辛烷值組分的汽油。目前國內(nèi)異構(gòu)化工藝一直以使用沸石催化劑的中中溫異構(gòu)化工藝為主，低溫催化劑在國內(nèi)工業(yè)中的應(yīng)用還不廣泛，國內(nèi)僅有兩套在建低溫異構(gòu)化工藝裝置，因此需要相關(guān)科研人員在學(xué)習(xí)國外成功經(jīng)驗(yàn)以外，加強(qiáng)自主研發(fā)，在國內(nèi)裝置開工運(yùn)行的實(shí)踐中提升技術(shù)水平。

【參考文獻(xiàn)】

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