行业咨讯

[2017-08-08]近几年烷基化技术的新进展


据美国《化学工程》2016年5月报道,烷基化是重要性越来越大的一项炼油技术,它利用低碳烯烃与异丁烷反应生成三甲基戊烷异构体,即烷基化油,可用作清洁汽油调合组分。烷基化油是一种优质汽油组分,辛烷值高,蒸汽压低,含硫少,不含芳烃。烷基化油的需求在增长,原因主要在于经济增长需要更多汽油、政府强制实施更严格的汽油标准、标准要求调合汽油中高辛烷值组分如芳烃和烯烃含量降低以及高性能发动机的需要。

严格限制汽油的含硫量,需要更苛刻的加氢处理,导致汽油的辛烷值下降。烷基化油是一种高辛烷值低硫调合组分,能提高成品汽油的辛烷值。另一个因素是美国页岩矿藏中能得到廉价丁烷,能为烷基化提供大量廉价原料。



固体酸催化剂烷基化技术的进展

过去几个月已经看到,历经多年开发的固体酸烷基化催化剂,已经可以替代有害有腐蚀性的液体酸(氢氟酸和硫酸)催化剂。在今年AFPM会议上,CB&I公司介绍了世界上第一套工业规模的固体酸催化剂烷基化装置的进展,这套装置建在中国山东汇丰石化公司的子公司淄博海逸精细化工公司,2015年8月投产。该装置采用CB&I、雅宝和芬兰Neste公司合作开发的AlkyClean技术,烷基化油产能2700桶/日(10万吨/年)。CB&I公司称,到目前为止,建在山东的这套装置全部性能都达到了预期值。自投产以来,已经证实烷基化油产品的质量很好,研究法辛烷值(RON)在96~98之间,明显高于常规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调合组分价值的一项重要指标。

AlkyClean技术采用雅宝公司开发的AlkyStar催化剂,这是一种坚固耐用的固定床沸石催化剂。这种催化剂与CB&I公司的新颖反应器流程相结合,使AlkyClean工艺不用液体酸催化剂就能生产出高质量的烷基化油产品,工艺更加安全可靠。由于不需后处理且没有酸溶性油废料,所以是一种非常有效的烷基化油生产技术。

KBR公司在今年2月份宣布,公司的K-SAAT固体酸烷基化技术第一份转让技术合同已经签署。与KBR公司签订合同的是东营海科瑞林化工公司,在东营市建设生产装置。KBR公司提供专利技术、基础工艺设计、关键设备和催化剂。预计这套装置将在2017年一季度投产。

K-SAAT工艺的特点是采用一种称为ExSact的固体酸催化剂。这是一种经过改进的现在商业上可以买到的沸石催化剂,与液体酸催化剂相比,对人体和环境的危害都要小很多。这一优点和建设投资少是影响海科公司决策选用K-SAAT工艺而不选用常规硫酸烷基化技术的主要因素。KBR公司催化裂化和烷基化技术经理GauthamKrishnaiah称,固体酸催化剂烷基化装置的操作费用也省一些,因为K-SAAT装置的维修费用少,也不需要硫酸烷基化装置的制冷。此外,液体酸再生和固体废料处理(酸碱中和)都不需要。

KBR与Exelus合作开发了这项绿色化工技术,现在KBR公司是Exelus公司ExSact催化剂的唯一许可商。K-SAAT工艺采用两台反应器,一台进行烷基化运转,另一台进行再生或备用。利用氢气对催化剂进行完全再生,在再生过程中软焦炭(各种高度不饱和的碳氢化合物)和吸附在催化剂上的污染物都被清除和吹出。

已经开发成功的ExSact催化剂,在许多方面都优于液体酸催化剂和其它固体酸催化剂。为强化产品的选择性,催化剂的酸中心和孔结构都进行了优化。与其它固体酸催化剂相比,用ExSact催化剂烷基化的运行周期都更长一些;原料来源和组分(乙烯、丙烯、丁烯和戊烯都可以用作烯烃)的灵活性很大。与其不同的是,液体酸烷基化工艺不能用乙烯进行烷基化,因为用乙烯会生成稳定的酯。此外,KBR公司的固体酸工艺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。



硫酸催化剂烷基化技术的进展

工业规模固体酸烷基化工艺的出现已不能阻止液体酸催化剂烷基化装置的创新应用。杜邦公司正在将其硫酸烷基化技术用于一些独特的原料。今年3月份杜邦公司宣布,已与一家中国炼厂签订合同,提供一套利用100%丁烯作原料的烷基化装置。杜邦公司清洁技术全球销售经理JeannieBranzaru称,杜邦公司的烷基化新领域其化学基础已有很长时间,现在的经济条件对于用丁烷生产烷基化油或称为“专用烷基化”技术是有利的。这种独特的加工流程以前是没有经济性的。Branzaru称,许多公司都在公开市场上能够廉价买到低价值的丁烷,然后在脱氢装置上加工得到异丁烯,再把异丁烯送进烷基化装置生产高价值的烷基化油。但杜邦的技术不仅限于丁烷,同样能加工很高浓度的丙烯和100%的戊烯。

中国大连恒力石化公司已与杜邦公司签订提供烷基化和废酸再生(SAR)技术合同,在长兴岛海港工业区的新建炼厂中建设生产装置。目前恒力石化公司计划2018年建设,预计2019年投产。杜邦公司将采用自己的Stratco烷基化和MECS废酸再生技术。

在炼化一体化联合企业中采用杜邦公司的技术,将使恒力公司用100%异丁烯原料生产高质量的烷基化油产品。杜邦公司Stratco技术全球商务经理KevinBockwinkel称,“恒力公司的装置有独特的原料可用,标志着烷基化油在汽油市场新时代的开始,因为用丁烷生产烷基化油的装置全球正在增长”。恒力公司的烷基化装置在Stratco接触反应器中将采用杜邦公司的XP2专利技术。Bockwinkel称,XP2技术的设计能确保非常有效地利用管束的传热面,通过明显的工艺优势,提高烷基化油产品质量。