對C5C6低溫異構化技術在工業中的應用相關闡述

葉忠祥 王序

【摘要】本文主要研究當前c5c6低溫異構化技術在工業中的應用相關問題，隨著c5c6異構化工藝的深入發展，國內新興的異構化裝置廣泛使用低溫異構化催化劑，相比于其他類型異構化催化劑工藝，低溫催化劑工藝具有較強的酸性功能，操作溫度低且操作壓力高，需要在生產的過程中不斷連續注氯，從而保持其高活性狀態。

【關鍵詞】輕質烷烴;低溫異構化技術;裝置運行

1.輕質烷烴的低溫異構化工藝

相比于國內的輕質烷烴生產處理水平，國外的輕質烷烴的異構化技術已經進入成熟的工業化生產階段，整體發展優化速度也非常快。在法國和美國有著全球頂尖的c5c6烷烴異構化技術。在進行生產加工的過程中對c5c6的處理主要分為一次通過工藝和循環工藝兩類，如圖1所示為不同工藝的c5c6烷烴異構化辛烷值對比情況。在國內輕質烷烴異構化催化劑的研究以及生產應用起步雖晚，但是發展速度很快，中溫異構化技術在工業化應用方面已具備一定的規模。而低溫異構化技術的研究起步較晚，對于工業化裝置的自主研究還不足。由于國內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，因此需要不斷加強對于重整裝置的技術研究，采用異構化技術提升輕石腦油整體價值。

2.低溫異構化工藝技術

2.1UOP開發的Penex工藝

Penex工藝技術在國外工業生產中已經有了比較廣泛的應用基礎，采用雙功能催化劑，生產時需要將溫度控制在90—200℃以內，因此屬于低溫異構化催化劑范疇。當前雙功能催化劑在工業化的異構催化劑中屬于活動最高的產品，但是也存在氯流失的問題，生產環節對于原料雜質有苛刻的要求。在烷烴的異構化反應環節中，較低而穩定的溫度能夠方便平衡向高辛烷值產物移動，不需要額外增加氫循環環節。c5c6烷烴異構化工藝種類比較多，根據溫度可以將催化劑分為中溫型和低溫型二類，其反應溫度分別為210-300℃和100-180℃，從不同工藝或產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、C6循環、C5循環+全異構、全異構、C6循環+全異構等工藝。

2.2TIP完全異構化流程

TIP完全異構化流程是在UOP開發的Penex技術的基礎上結合分子篩選選擇性吸附與分離技術而產生的新工藝。在TIP完全異構化流程中，反應產物會經過分子篩的吸附作用，從而將c5c6相分離。分離出來的c5c6繼續作為原料循環使用返回反應器內。TIP完全異構化流程的應用優勢在于加入的循環工藝有效提升了c5c6的轉化率，大大提升了產品的辛烷值。但是循環工藝的加入也使得工藝趨于復雜，投資生產成本提高。

2.3脫異己烷塔組合流程

脫異己烷塔組合流程結合了傳統的烷烴異構化流程和脫異己烷工藝。生產時原料有首先進行異構化反應，之后進入脫異己烷塔內，在塔內進行反應分離出正構烷烴。之后將正構烷烴大會反應器中進行二次循環。脫異己烷塔組合流程的工藝優勢也是增加了循環工藝而大量提升了最終產品的辛烷值，但是存在反應器負荷大能耗高的問題。

2.4脫異戊烷塔組合流程

在異構化反應段上游加一個脫異戊烷塔（DIP），可以從進料中直接回收富異戊烷餾份（異戊烷是異構油最終產品的組成部分）。富異戊烷餾份為DIP塔的餾出液。DIP塔底產物作為異構化反應段的進料。異構化反應出料與富異戊烷餾份混合，形成混合異構油產品。對于富含異戊烷的進料，這種方案特別有吸引力，因為這樣可降低下游異構化反應段的負荷。另外，當考慮一次通過式方案時，這種方案還可提高C5餾份的轉化率，其流程如圖2所示。

3.Penex—DIH異構化裝置存在的問題及優化策略

3.1異構化原料在線水含量檢測不準確

圖三所示為Penex—DIH異構化裝置工藝流程示意圖。Penex—DIH異構化裝置是當前國內應用最廣泛的裝置之一，但是在深入推廣和而應用的過程中也發現了一些問題，首先就是異構化原料在線水含量檢測不準確。低溫異構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。失活的低溫異構化催化劑無法進行循環使用只能廢棄處理并更換，嚴重時還會對裝置的使用壽命造成影響。異構化原料的干燥系統需要包含兩個獨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進行再生處理，后置的干燥劑直接接進系統提升脫水效率。但是由于儀器選型等方面的問題，在裝置進行運轉的過程中有的水分儀不能精準測量原料水分，需要根據實際工況加強監測精度的矯正次數，防止原料中的雜質破壞催化劑。

3.2異構化原料問題及優化

c5c6異構化技術最顯著的特點在于，異構化原料油采取不同的異構化流程能夠得到不同辛烷值的產物，而相同的異構化流程使用不同的原料油也會是產物的辛烷值出現差異。因此c5c6異構化流程的選擇和原料的選擇對于最終產物的影響非常大。在Penex—DIH異構化裝置，原料中的C5組分只經過一次異構化反應，而C6成分經過多次異構化反應，根據實際工況分析發現原料中的C6組分含量越能提升最終異構化產物的辛烷值。在生產實踐中應該不斷優化異構化原料，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漏等問題也是當前應用中丞待解決的問題。

4.小結

為了適應當前汽車工業對于高辛烷值汽油的需求，在生產時主要以高辛烷值組分作為汽油生產的主要來源。隨著國內外工業生產于環境保護意識的不斷提升，開始借助異構化工藝對烷烴生產工藝進行優化來生產含有高辛烷值組分的汽油。目前國內異構化工藝一直以使用沸石催化劑的中中溫異構化工藝為主，低溫催化劑在國內工業中的應用還不廣泛，國內僅有兩套在建低溫異構化工藝裝置，因此需要相關科研人員在學習國外成功經驗以外，加強自主研發，在國內裝置開工運行的實踐中提升技術水平。

【參考文獻】

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