新型異構化低溫催化劑的工業應用

張家鏢

(中化泉州石化有限公司，福建　泉州　362100)

?

新型異構化低溫催化劑的工業應用

張家鏢

(中化泉州石化有限公司，福建泉州362100)

中化泉州石化60萬噸/年異構化裝置采用法國Axens公司工藝包，由寰球工程公司負責詳細設計。本裝置以重整預加氫來的輕石腦油和芳烴抽提來的抽余油為原料，經過異構化反應生產精制優質的汽油調和組分，同時副產少量干氣和C3、C4組分。本文主要介紹Axens公司開發的ATIS-2L高活性氯化氧化鋁基催化劑(Pt-Al2O3-Cl)，應用于工業現場情況。

C5/C6；異構化；工業應用

原油在經過一次和二次加工期間，會產生以C5/C6為主要組分的輕烴餾分。C5/C6輕烴餾分主要包括輕質石腦油和芳烴抽提產生的抽余油。這些組份中C5/C6主要為正構烷烴，總體辛烷值較低，通過異構裝置加工化后制得辛烷值較高的異構烷烴。C5烷烴異構化后辛烷值可提高30～40個單位，C6烷烴異構化后辛烷值可提高 50～70個單位。可以看出，通過將C5/C6正構烷烴異構化可以得到高辛烷值的異構化油，是汽油調和組分經濟有效的制取方法之一。

1　工藝技術特點

1.1異構化催化劑

目前C5/C6異構化反應催化劑主要分為兩類，有低溫型以及中溫型共兩個大類，分別對應的反應溫度為100～180 ℃和210～300 ℃。中溫臨氫型異構化催化劑其工藝流程簡單，原料預處理要求不嚴格。由于反應溫度相對較高，導致了采用該類催化劑的產物辛烷值、產品液收方面與低溫臨氫型催化劑存在差距。

低溫臨氫型異構化催化劑是采用貴金屬鉑Pt載于氧化鋁上并加入氯化物助劑的催化劑。它們可以在較低的溫度(100～180 ℃)下操作，且具有高的活性。產物辛烷值比中溫型催化劑要高2～4個單位，液收亦高，其反應壓力在3.0～3.5 MPa之間。

本裝置采用牌號為ATIS-2L催化劑，是阿克蘇催化劑公司和Axen公司共同開發的新一代低溫異構化催化劑。

1.2異構化反應

異構化反應即將直鏈分子轉化成多分支的分子，提高辛烷值，反應方程式如下：

如方程式中所表示的，這些反應是可逆反應，且異構產物的最終分布是取決于由反應器工藝條件和動力學決定的反應平衡組成。

1.3裝置工藝流程

本裝置由脫重部分、異構化反應部分和公用工程等三個部分組成。

芳烴抽余油經過脫重塔脫除C7及以上重組分，塔頂的輕組分也稱為輕抽余油送至異構化裝置,輕抽余油和重整來的輕石腦油混合作為原料送至原料干燥器干燥脫除雜質作為混合進料。管網氫氣經過甲烷化脫除一氧化碳后又經過氫氣干燥器脫除水分等雜質后作為純凈氫氣。混合進料和純凈氫氣組成氣液相混合物，進入異構化第一反應器，完成苯環加氫、烯烴飽和及異構化反應，然后進入異構化第二反應器，完成異構化反應，從而完成低辛烷值的正構烷烴轉化為高辛烷值的異構烷烴。反應產物經換熱后進入穩定塔，將生成的氯化氫及輕烴汽提除去，塔底產出物即為高辛烷值異構化油，經換熱冷卻后送出裝置，塔頂氣相組分經洗滌塔脫除氯化氫后將含有大量氫氣的釋放氣送至輕烴回收系統回收其中的氫氣。

圖1　輕石腦油異構化工藝一次通過流程Fig.1　Process flow of light naphtha isomerization technology

1.4主要設備

異構化反應器

異構化反應器采用固定床軸向液相加氫反應器，內置入口擴散器、液相分布器、瓷球、催化劑和出口收集器，反應條件緩和且物料潔凈，主體材料采用Q345R容器鋼。

氫氣壓縮機

界區來的氫氣經過氫氣壓縮機升壓進入氫氣干燥器，采取兩臺往復式壓縮機，一開一備。經壓縮機做功氫氣壓力2.3 MPa提升至3.5 MPa。

1.5裝置工藝特點

(1)采用Axens公司的ATIS-2L催化劑，具有很高的活性，可以在低溫反應下進行，有利于提高辛烷值。

(2)分別設置兩臺干燥器對原料油和氫氣進行干燥脫除雜質，干燥器采用串聯布置可切換順序，當第一臺切出進行再生，第二臺獨立工作，當第一臺再生完畢之后串聯至另一臺后投入工作。

(3)干燥器出口設置在線水監測系統，啟動干燥劑再生系統，可自動對干燥器內干燥劑進行在線再生。再生油采用穩定塔底油，從穩定塔底水冷器出口介入再生系統。

(4)ATIS-2L催化劑是鹵素型的，需要在操過過程中注入氯化物助劑，改善催化劑表面活性。

(5)設置氫氣甲烷化反應器，去除氫氣中一氧化碳等雜質。

(6)設置洗滌塔除去為其中的氯化氫成份。

2　主要工藝條件

2.1原料成份及容許雜質

本裝置原料油采用連續重整裝置產出輕質石腦油及芳烴抽提裝置產出抽余油，原料油組份如表1所示。

表1　原料油組份Table 1　Composition of the feed　(wt%)

本裝置采用低溫異構化工藝對原料雜質較之高溫法苛刻，原料油和氫氣容許雜質如表2及表3所示。

表2　原料油雜質要求Table 2　Maximum allowable impurity levels in feeds

注：a位于原料油干燥器出口;b不包括 N2;c重整預加氫來輕石腦油: 0wt%,加氫裂化輕石腦油: 0wt%,CCR來的戊烷油: 10.5wt%,AEU來的抽余油: 13.67wt%。

表3　氫氣雜質要求Table 3　Maximum allowable impurity levels in the hydrogen make-up

2.2主要操作條件

表4　主要操作條件Table 4　The main operating condition

2.3物料平衡

表5　物料平衡Table 5　Material balancing

2.4綜合能耗

表6　綜合能耗Table 6　Comprehensive energy consumption

續表6

0.4MPa蒸汽t/h-0.39MJ/t2763-1077.6-15.1凝結水t/h-11.21MJ/t320.29-3590.5-50.3儀表空氣Nm3/h180MJ/Nm31.59286.24.0氮氣Nm3/h60MJ/Nm36.28376.85.3燃料氣kg/h0MJ/t51525.20.00.0合計46428.9650.0

本裝置設計能耗 65.2×104kJ/t 原料油 (折合能耗15.52 kg標油/t 原料油 )。主要由水(循環水)、電、氣(燃料氣、燃料油、氮氣、蒸汽)四部分組成。其中燃料氣、燃料油、電、蒸汽的耗量為能耗的主體消耗。

3　結　論

本裝置自開車試運營以來，經過磨合穩定目前已經平穩運行。

(1) 自裝置開車以來，已經累計運行超過14000小時，達到了設計要求產出的異構化汽油全部合格，排放物合格，生產平穩。

(2) 產出異構化汽油附加值高，符合汽油產品日益增長的品質需求。如果按照汽油生產工況275 t/h進行效益測算，異構化油占比17%(47 t/h), 當異構化油辛烷值提高一個單位，可以少調MTBE 2.5 t/h進汽油池，即在異構化裝置全年85%負荷下運行，假定MTBE價格為3785元，則全年可獲益約為10268萬人民幣(=60萬噸×0.85×2.5/47×3785元)。可見，異

構化裝置在85%的負荷下，一年可產生經濟效益10268×(83.4-77)=65715.2萬元，帶來非常可觀的收益。

(2)ATIS-2L催化劑性能符合設計要求。自從異構化裝置開工以來，能穩定將輕石腦油的計算辛烷值從77提升至異構化產品油辛烷值83.4，催化劑長期運行催化劑活性達到預期。

(3)裝置運行能耗低,主要消耗物為水(循環水)、電、氣(燃料氣、燃料油、氮氣、蒸汽)四部分組成。其中燃料氣、燃料油、電、蒸汽的耗量為能耗的主體消耗。本裝置設計能耗 65.2×104kJ/t 原料油，經長期運行達到設計要求，如后期繼續優化運行，可進一步降低能耗從而達到國內先進水平。

(4)原料油組成對異構化產品影響顯著。原料油中的碳五越多，則產品油中的辛烷值越高。

[1]張永銘.引進石腦油異構化裝置的工藝設計[J].石油煉制與化工, 2012,43(8):17-20.

[2]鄭冬梅.C5/C6烷烴異構化生產工藝及進展[J].石油化工設計,2004,21(3): 1-5.

Industrial Application of New Isomerization Low Temperature Catalyst

ZHANGJia-biao

(Sinochem Quanzhou Petrochemical Co., Ltd., Fujian Quanzhou 362100, China)

The 600 kt/a isomerization unit in Sinochem Quanzhou Petrochemical Co., Ltd. used the Axens Corporation’s technology and this unit was design by HQCEC. There were two isomerization feed, light naphtha from Continuous Catalytic Reforming Unit and raffinate oil from Aromatics Extraction Unit, went through the isomerization device and produced the quality components of gasoline blending, in the sometimes, the unit byproducted a little dry gas and C3/C4components. The industrial application situation of Pt-Al2O3-Cl catalyst which was developed by Axenscorporation was introduced.

C5/C6; isomerization; industrial application

TE624

A

1001-9677(2016)015-0157-04