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C4烷基化助力油品质量升级
2017年6期 发行日期:2017-03-15
作者:zhoukan2012

   “用干榨尽”或者“达到分子炼油水平”是全球炼油业不断追求的目标,也是提升炼油企业经济效益的根本。炼油行业已进入微利时代,在满足市场需求的油品结构及满足环保法规的前提下最大化提高经济效益是炼厂可持续发展的关键。炼厂许多装置都副产石油气,石油气中碳四(C4)组分的充分利用也是提升炼油企业效益的举措之一。
    提高优质汽油组分比例是我国汽油质量升级的关键举措之一,随着国V以上汽柴油标准的实施,优质汽油组分的需求会更加旺盛。烷基化油是理想的汽油调合组分,烷基化油生产原料主要由异丁烷以及C3~C5烯烃组成,要求原料中烷烃与烯烃的比例在20%~40%(外比)之间。催化裂化装置副产的混合C4中异丁烷含量高达45.5%,因此,由催化裂化装置出来的混合C4完全可以作为烷基化反应的原料充分利用,同时又可为炼厂改善汽油池中优质汽油比例做出重大贡献。
    从催化裂化装置出来的C4原料,既可作为烷基化装置的原料,也可作为MTBE以及生产异丁烯的主要原料。异丁烷作为烷基化原料,不仅解决了催化裂化装置C4的出路,同时由于烷基化能力的不断扩大,解决了我国汽油池中高辛烷值汽油组分不足的难题。
    催化裂化是我国重要的二次加工装置,也是目前我国汽油生产的主要装置。我国的催化裂化能力仅次于美国,约2亿吨,位居全球第2,但由于催化裂化汽油质量较差,我国的汽油池组成中催化汽油过高(见图1),所以我国炼油企业汽油质量升级付出的努力要远高于美国等欧美先进国家。

全球烷基化生产差异大
  
    由于各国清洁燃料标准和实施进程不同,各国炼厂的装置结构不尽相同,全球各地区的烷基化油生产能力差异较大。美国及加拿大的烷基化能力占其炼油能力比例位居全球前列(见表1),但近年来随着以中国为代表的亚太地区国家清洁燃料实施进程的加快,亚太地区的烷基化能力增速已位列全球前列。不仅如此,一些新型烷基化技术如固体酸烷基化技术的首套工业化应用不约而同地选择我国的炼油企业,这不仅解决了目前液体酸烷基化技术存在的一些不足,同时为我国汽油的质量升级提供了一种新的比较环保的解决方案。
我国烷基化能力有较大改进
 
    如图1所示,我国的烷基化能力占总炼油能力的比例较低,但随着我国汽油质量标准升级进程的加快,高辛烷值汽油组分的缺口越来越大,我国的烷基化能力在近两年有了比较大的改进,详见表2。截至2017年初,我国烷基化装置能力达到1562万吨,目前在建能力31万吨,拟建能力达到538万吨。
    从表2可以看出,我国已建烷基化装置中,硫酸法烷基化装置占了绝大多数。同时可以发现全球第一套固体酸烷基化装置、全球第一套离子液烷基化装置均建于我国。据公开资料报道,全球第二套固体酸烷基化装置也将建于我国。中国石化、中国石油以及中国海油三大国有企业烷基化装置已建年产能为186万吨,拟建年产能387万吨,合计573万吨。三大油企以外的企业烷基化年产能高达1376万吨,在建年产能31万吨,拟建年产能151万吨,合计1558万吨。
    从目前看来,我国民营企业的烷基化能力占总产能的绝大多数,这与民营企业的灵活机制以及市场应对能力不无关系。相信随着2019年国Ⅵ汽油质量标准的实施,我国的烷基化能力定会增加,烷基化能力建设也将达到一个前所未有的状态。
  
新型烷基化工业应用初见端倪
   
    目前,全球烷基化装置采用的技术依然以液体酸(硫酸法和氢氟酸法)为主,截至2014年初,全球204套烷基化装置中HF酸烷基化装置109套,合计生产能力为4260万吨,占烷基化总能力48%;硫酸烷基化装置83套,合计生产能力3535万吨,占烷基化总能力40%。另外有12套采用其他技术的烷基化装置。截至目前,全球仅有1套固体酸以及1套离子液烷基化装置。
    现有烷基化技术发展不断改进。烷基化技术的首次研发成功始于1935年,到1939年底美国已有6套硫酸烷基化装置,为美国及其盟军提供辛烷值为100的航空汽油,而首套氢氟酸烷基化装置建于1942年,距今均已70多年。
    如今,液体酸烷基化技术的研发及应用已经非常成熟,但是随着环保法规的不断趋严,加之炼厂安全生产要求的不断提高,硫酸烷基化因其废酸处理造成的环境污染以及氢氟酸烷基化装置的氢氟酸泄漏等带来的安全隐患,促使全球许多炼油技术研究机构投入到了安全环保的烷基化技术研究当中。对现有液体酸烷基化工艺的改进比较成功的当属Lummus公司的CDAlky低温硫酸烷基化工艺,该工艺比传统的硫酸法酸耗量减少50%以上,烷基化产物的辛烷值至少提高1个单位,而且不需要中和及水洗,由于简化了流程而使整套装置的投资和公用工程消耗大幅降低。
    新型烷基化技术工业应用初见端倪。以固体酸和离子液体为催化剂的烷基化工艺已取得突破性进展,均有工业化应用装置。与现有液体酸烷基化工艺相比,Lummus公司AlkyClean固体酸烷基化工艺已经显现出一定的经济性。酸性离子液体催化剂具有催化活性高、腐蚀性低、操作安全等优势,因此在大多数酸催化反应中都表现出良好的催化效果,如石油大学以复合离子液体为催化剂,烷基化油的RON为93~98,该离子液催化剂分离后即恢复催化活性。但与液体酸技术相比,以固体酸和离子液体为催化剂的烷基化技术的催化剂在回收再生和延长寿命方面还有待实质性的突破,要规模化工业应用尚早,要与液体酸技术抗争还需时日。
  
    低碳烯烃的综合利用是提升炼油企业经济效益的主要措施之一,也是炼厂向精细化或者向化工转型发展的一个方向。从催化裂化出来的C4原料在美国等炼厂主要用作烷基化装置原料,而我国由于烷基化装置能力小或者说因为前些年汽油质量升级中烷基化油的作用未被充分发掘,致使我国催化裂化C4原料作为烷基化原料使用的比例远低于美国等地区。相信随着我国炼油能力及催化裂化能力的不断提高,以及我国更高标准汽油质量标准的实施,更加安全环保的烷基化技术工业化应用水平的不断提高,异丁烷作为烷基化装置原料利用的比例将会不断提高,也会为炼油企业汽油的质量升级发挥更大的作用。
 

                                          表1  全球2014年烷基化能力                         万桶/天

                                                             烷基化能力             年增长率     烷基化能力占
                                                   2014年1月    2013年1月        /%     炼油能力比例/% 
美国 1799.211 7 116.452 1 115.332 1 0.97 6.47
加拿大 195.675 0 7.090 3 7.090 3  3.62
拉丁美洲及加勒比海 739.998 7 21.805 6 23.605 6 -07.63 2.95
西欧 1 286.732 4 23.649 3 25.499 3 -7.25 1.84
独联体及中东欧 1 060.230 7 3.110 6 3.110 6  0.29
中东 810.764 0 3.825 6 3.825 6  0.47
非洲 321.808 5 2.846 5 2.846 5  0.88
亚太 2 522.186 2 27.315 9 28.802 4 -5.17 1.08
全球 8 736.607 2 207.955 9 210.112 4 -1.03 2.38

                                                                         表2  我国烷基化装置情况                                                                    万吨
序号                  企业名称                                 产能  技术名称           序号                        企业名称                          产能          技术名称
  1 安徽安庆泰发能源科技有限公司 32 硫酸法
  2 安徽海德石油化工有限公司 20 硫酸法
  3 安徽汇宇新能源有限公司 20 硫酸法
  4 安徽泰合森能源科技有限责任公司 40 硫酸法
  5 安徽中普能源科技有限公司 40 硫酸法
  6 福建漳州连润新能源有限公司 10 硫酸法
  7 广东惠州宇新化工有限责任公司 20 硫酸法
  8 广东珠海中冠石油化工有限公司 20 硫酸法
  9 广西北海新鑫能源科技有限公司 20 硫酸法
10 广西渝桂化工有限公司 10 硫酸法
11 海南东方德森能源有限公司 20 硫酸法
12 河北新启元能源技术开发股份有限公司 20 硫酸法
13 河南龙润能源科技有限公司 24 硫酸法
14 河南濮阳诚信石化有限公司 20 硫酸法
15 河南濮阳盛源石化有限公司 20 硫酸法
16 河南濮阳中炜精细化工有限公司 30 硫酸法
17 湖北汉兴科技股份有限公司 20 硫酸法
18 湖北荆门渝楚化工有限公司 10 硫酸法
19 湖北天源化工有限公司 10 硫酸法
20 江苏淮安联力化工有限公司 20 硫酸法
21 辽宁盘锦浩业化工有限公司 20 硫酸法
22 内蒙蒙联石油化工有限公司 20 硫酸法
23 宁夏恒有能源化工有限公司 20 硫酸法
24 宁夏金裕海化工有限公司 30 硫酸法
25 宁夏磐泰能源科技有限公司 20 硫酸法
26 宁夏瑞科新源化工有限公司 20 硫酸法
27 山东滨庆新能源开发有限公司 20 硫酸法
28 山东滨州大有新能源开发有限公司 20 硫酸法
29 山东滨州裕瑞新能源有限公司 20 硫酸法
30 山东道一石化有限公司 20 硫酸法
31 山东鲁深发化工有限公司 20 硫酸法
32 山东东营环宇化工有限责任公司 20 硫酸法
33 山东东营科德化工有限公司 40 硫酸法
34 山东东营麟丰化工科技有限公司 20 硫酸法
35 山东东营齐发化工有限公司 20 硫酸法
36 山东东营润博石油化工有限公司 40 硫酸法
37 山东东营亚通石化有限公司 20 硫酸法
38 山东高密永辉化工有限公司 20 硫酸法
39 山东广饶华邦化学有限公司 40 硫酸法
40 山东弘聚新能源有限公司 20 硫酸法
41 山东桦超化工有限公司 30 硫酸法
42 山东金诚石化集团有限公司 20 硫酸法
43 山东利丰达集团 20 硫酸法
44 山东联盟化工集团有限公司 20 硫酸法
45 山东临沂金誉石化有限公司 20 硫酸法
46 山东青岛锐丰源化工有限公司 20 硫酸法
47 山东寿光鲁清石化有限公司 20 硫酸法
48 山东万福达化工有限公司 40 硫酸法
49 山东无棣金润化工有限公司 20 硫酸法
50 山东兴泽化工有限公司 20 硫酸法
51 山东宜坤化工有限公司 30 硫酸法
52 山东淄博齐翔腾达化工股份有限公司 20 硫酸法
53 山西国新和盛新能源 20 硫酸法
54 陕西华浩轩新能源科技有限公司 30 硫酸法
55 四川中腾能源科技有限公司 20 硫酸法
56 新疆昌吉恒有能源化工科技有限公司 16 硫酸法
57 浙江赛铬能源有限公司 30 硫酸法
58 浙江中嘉华宸能源有限公司 20 硫酸法
59 中国海油惠州炼化 16 硫酸法
60 中国石油大连西太平洋石化 10 硫酸法
61 中国石油抚顺石化 10 硫酸法
62 中国石油兰州石化 12 硫酸法
63 乌苏玉玺石化有限公司 16 硫酸法
64 宁波海越新材料有限公司 60 CDAlky硫酸法
65 广西钦州天恒石化有限公司 20 CDAlky硫酸法
66 山东神驰化工集团 20 CDAlky硫酸法
67 中国石化武汉石化 6 氢氟酸法
68 中国石化燕山石化 6 氢氟酸法
69 中国石油大连石化 10 氢氟酸法
70 山东德阳化工有限公司 20 离子液法
71 山东汇丰石化有限公司 20 AlkyClean固体酸
72 山东桦超化工有限公司 24 
       小计 1562 
                                    在建
1 四川南充石达化工有限公司 16 在建
2 山东东营海科瑞林化工有限公司 15 K-SAAT固体酸
       小计 31 
                                    拟建
1 中国石化福建联合石化 40 拟建
2 中国石化九江石化 30 拟建
3 中国石化齐鲁石化 40 拟建
4 中国石化上海石化 30 拟建
5 中国石化石家庄炼化 20 拟建
6 中国石化天津石化 30 拟建
7 中国石化镇海炼化 30 拟建
8 中国石化中科炼化 30 拟建
9 中国石油广东石化 45 拟建
10 中国石油锦西石化 24 拟建
11 中国石油大庆炼化 30 拟建
12 中国石油庆阳石化 13 拟建
13 中国石油四川石化 25 拟建
14 广西北海中航化石油科技开发有限公司 20 拟建
15 海南汇智石化精细化工有限公司 30 拟建
16 云南云天化集团 24 鲁姆斯CDAlky
   低温硫酸法
17 辽宁恒力石化(大连)有限公司 35 杜邦STRATCO
   硫酸法
18 江苏扬州建新石化有限公司 12 拟建
19 福建连润新能源有限公司 30 硫酸法
       小计 538 
          合计 2131 
 

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