帶您看烷基化裝置

        隨著成品油“國(guó)五”全國(guó)實(shí)施日期的日益臨近，烷基化逐漸成為一個(gè)熱門的話題，同時(shí)，主要的標(biāo)準(zhǔn)制定機(jī)構(gòu)、北京政府也打算于近期實(shí)施“國(guó)六”成品油標(biāo)準(zhǔn)。那么，烷基化油將是國(guó)內(nèi)煉油商繞不過(guò)的東西。

   一、烷基化油

   烷基化油，學(xué)名工業(yè)異辛烷，是一種高辛烷值的組分，并且由于其RON、MON高，含硫低，芳烴含量低，芳烴低，烯烴低的“兩高，四低”的特點(diǎn)，收到廣大煉油商及社會(huì)調(diào)油商的歡迎。

   二、生產(chǎn)過(guò)程

  烷基化油，原料是煉油廠或者社會(huì)上的C4輕烴資源，在容器中與濃硫酸或者其它物質(zhì)產(chǎn)生烷基化反應(yīng)，生產(chǎn)烷基化油。主要化學(xué)反應(yīng)如下：

圖一 烷基化主要反應(yīng)

    三、產(chǎn)能情況

  各技術(shù)的產(chǎn)能情況如下圖：一半以上的市場(chǎng)是杜邦的Stratco工藝，的產(chǎn)能約有3920萬(wàn)噸/年；其次是UOP/COP（兩者已經(jīng)合并）的工藝，產(chǎn)能約有4400萬(wàn)噸/年，剩下的基本就是一些非主流的工藝，的產(chǎn)能相對(duì)較小。

圖二 各商*

  國(guó)內(nèi)90年代左右進(jìn)口的20套裝置多數(shù)是UOP的HF工藝，總產(chǎn)能約100萬(wàn)噸/年。近期，國(guó)內(nèi)煉油商新建項(xiàng)目多用CD-TECH技術(shù)，或者STRATCO技術(shù)。

    四、各商工藝介紹

圖三 各介紹

   HF工藝的主要商是UOP公司，其工藝中的HF由于腐蝕及劇毒的原因，使用該工藝的煉廠較少，北美也就有四家煉油廠使用該技術(shù)。其特點(diǎn)是工藝流程相對(duì)簡(jiǎn)單，設(shè)備相對(duì)少，沒(méi)有廢酸處理的煩惱，但是缺點(diǎn)是產(chǎn)品收率相對(duì)較低，HF消耗大，需要設(shè)置泄漏應(yīng)急處理設(shè)備。

圖四 HF技術(shù)操作參數(shù)

HF法流程圖：

圖五 HF技術(shù)工藝流程圖

  硫酸法烷基化我國(guó)目前約有8套裝置，其優(yōu)點(diǎn)是酸資源豐富，價(jià)格便宜，選擇性好，裝置運(yùn)行周期較長(zhǎng)。但是，低濃度的硫酸腐蝕性較強(qiáng)，工藝消耗酸較大，會(huì)產(chǎn)生大量的酸渣污染，需要配套廢酸再生裝置。

圖六 H2SO4操作參數(shù)

圖七 H2SO4主要商

    H2SO4法流程圖：

圖八 H2SO4工藝流程一

圖九 H2SO4工藝流程二

  固體酸催化劑應(yīng)用于異丁烷一丁烯的烷基化生產(chǎn)，具有強(qiáng)酸性、易分離回收、以活化再生、便于連續(xù)操作、腐蝕性小的優(yōu)點(diǎn)。酸類型主要分為固載酸類、分子篩、和固體*酸。采用固體催化劑烷基化丁藝?yán)幂p烯烴生產(chǎn)的烷基化油可以達(dá)到或超高過(guò)采用常規(guī)液體酸催化劑生產(chǎn)的烷基化油的質(zhì)量 同體催化劑工藝的安全性、方便性遠(yuǎn)勝于液體酸烷基化丁藝。

圖十 固體法操作參數(shù)

圖十一 固體法主要商

圖十二 固體法工藝流程

  雙金屬?gòu)?fù)合陰離子的離子液體催化劑，使其能夠有效促進(jìn)碳四烷基化的目標(biāo)反應(yīng)，并抑制聚合與裂化等副反應(yīng)，表現(xiàn)出高催化活性和高選擇性。以重碳四為原料時(shí)，中試烷基化油中理想產(chǎn)物*基戊烷的選擇性高達(dá)90％以上，所得烷基化油的研究法辛烷值高達(dá)100以上。

圖十三 固體法操作參數(shù)

圖十四 固體法主要商

五、國(guó)內(nèi)液化氣及碳四資源

圖十五 碳四主要來(lái)源

    國(guó)內(nèi)的碳四資源，主要來(lái)源于煉廠氣分離或者乙烯碳四分離。按照國(guó)內(nèi)煉廠2億噸/年的催化裂化裝置計(jì)算，煉廠氣可提供的碳四資源約1000萬(wàn)噸/年；而乙烯裂解裝置規(guī)模約2700萬(wàn)噸/年，相應(yīng)的醚后碳四產(chǎn)量約270--300萬(wàn)噸/年，那么國(guó)內(nèi)總體可以提供的碳四資源約1300--1500萬(wàn)噸/年，進(jìn)口量約500萬(wàn)噸/年。合計(jì)國(guó)內(nèi)碳四資源消費(fèi)量約2000萬(wàn)噸/年，異丁烯資源量約有300--500萬(wàn)噸/年。

圖十六 碳四主要利用

    按照上圖可知，國(guó)內(nèi)丙烷脫氫、異丁烷脫氫的裝置產(chǎn)能約500萬(wàn)噸/年，那么，2015年可供利用的碳三、碳四資源約有1000萬(wàn)噸/年，可以撐起1200萬(wàn)噸/年的MTBE裝置或者烷基化裝置。

六、國(guó)內(nèi)MTBE及烷基化裝置產(chǎn)能

圖十七 烷基化裝置及其它裝置產(chǎn)能

    截止2014年，國(guó)內(nèi)烷基化裝置產(chǎn)能約800萬(wàn)噸/年，MTBE產(chǎn)能約1200萬(wàn)噸/年，異構(gòu)化產(chǎn)能約400萬(wàn)噸/年，芳構(gòu)化產(chǎn)能約1300萬(wàn)噸/年，上述幾類裝置合計(jì)約3700萬(wàn)噸/年，而國(guó)內(nèi)可提供的碳四資源1500萬(wàn)噸/年，那么大量的碳四資源需要進(jìn)口。如果就異丁烯的資源來(lái)看，1000萬(wàn)噸/年的異丁烯資源，只用來(lái)生產(chǎn)MTBE或者烷基化油，那么只能撐起1200萬(wàn)噸/年的裝置。

    今后，烷基化或者M(jìn)TBE裝置是否擴(kuò)能改造呢？就目前來(lái)看，MTBE擴(kuò)能的沖動(dòng)減少了，烷基化裝置的擴(kuò)能可能性較大。

圖十八 烷基化裝置產(chǎn)能分布一

圖十九 烷基化裝置產(chǎn)能分布二

    從遠(yuǎn)期來(lái)看，預(yù)計(jì)2018年，全國(guó)烷基化裝置產(chǎn)能將達(dá)到1800萬(wàn)噸/年，相比2014年增加約1000萬(wàn)噸/年。從上圖可知，擴(kuò)能zui多的就是中石油、中石化兩家企業(yè)，產(chǎn)能占全國(guó)總產(chǎn)能比例分別從2015年的5%、4%，上升至2018年的10%、11%。也就是說(shuō)，兩桶油會(huì)擠占約360--400萬(wàn)噸/年的異丁烯資源?？晒┥鐣?huì)的碳三、碳四資源量將會(huì)減少。

    1）新增異丁烯產(chǎn)能。傳統(tǒng)催化裂化、乙烯裂解的異丁烯產(chǎn)能有限，新增的主要是丙烷脫氫、丁烷脫氫的裝置產(chǎn)能。根據(jù)預(yù)測(cè)，2020年預(yù)計(jì)將新增200萬(wàn)噸/年的產(chǎn)能，異丁烯預(yù)計(jì)新增20萬(wàn)噸/年。

    2）乙烯裂解。按照預(yù)測(cè)，2020年預(yù)計(jì)新增300萬(wàn)噸/年的產(chǎn)能，異丁烯產(chǎn)能新增30萬(wàn)噸/年。

    3）煉油產(chǎn)能。2020年新增約1億噸/年，異丁烯約180萬(wàn)噸/年

    上述合計(jì)后，2020年，全國(guó)新增加的異丁烯量zui多為250萬(wàn)噸/年。仍然有大約400萬(wàn)噸--600萬(wàn)噸/年的烷基化產(chǎn)能需要通過(guò)外購(gòu)解決，否則烷基化裝置的開工率僅能維持60-70%。

七、汽油消費(fèi)預(yù)測(cè)

    2015年，國(guó)內(nèi)汽油表觀消費(fèi)約1.15億噸/年。2010-2014年，地?zé)捚裼唾Y源量也保持年均20%左右的增長(zhǎng)。我國(guó)汽油資源更多地依賴加油站進(jìn)行銷售，并且私家車主對(duì)油品品牌和品質(zhì)要求較高，地?zé)捲诹闶劬W(wǎng)絡(luò)尚未健全的情況下，投放的柴油資源增加幅度明顯大于汽油，地?zé)捝a(chǎn)柴汽比從2008年的1.5上升到2011年的2.3，2011年以后由于我國(guó)柴油需求疲軟，地?zé)捝a(chǎn)柴汽比同步向下調(diào)整。2015年上半年，地?zé)挮@取原油數(shù)量進(jìn)一步增加，柴油資源量同比大幅增長(zhǎng)34%，以低價(jià)資源沖擊主營(yíng)公司份額，兩大集團(tuán)銷售柴汽比從2014年的1.6大幅降低。按照中國(guó)石油經(jīng)濟(jì)研究院的預(yù)測(cè)，2020年汽油表觀消費(fèi)達(dá)到1.60億噸/年，相應(yīng)的烷基化油需求約1600萬(wàn)噸/年，那么估計(jì)約有200萬(wàn)噸/年的烷基化油需要進(jìn)一步消化，整個(gè)市場(chǎng)的烷基化油將供過(guò)于求。

八、小結(jié)

    由于國(guó)六標(biāo)準(zhǔn)于2019年開始實(shí)施，烷基化油的需求將會(huì)增加，但是隨著三桶油陸續(xù)新建烷基化裝置，國(guó)內(nèi)烷基化產(chǎn)能富余量約200萬(wàn)噸/年。同時(shí)，由于三桶油自身消費(fèi)的原因，可供市場(chǎng)的醚后碳四資源也將減少，將來(lái)碳四資源的市場(chǎng)爭(zhēng)奪將更為激烈，擁有自身資源或者進(jìn)口廉價(jià)資源的裝置競(jìng)爭(zhēng)力更強(qiáng)。