新型异构化低温催化剂的工业应用

张家镖

(中化泉州石化有限公司，福建　泉州　362100)



新型异构化低温催化剂的工业应用

张家镖

(中化泉州石化有限公司，福建泉州362100)

中化泉州石化60万吨/年异构化装置采用法国Axens公司工艺包，由寰球工程公司负责详细设计。本装置以重整预加氢来的轻石脑油和芳烃抽提来的抽余油为原料，经过异构化反应生产精制优质的汽油调和组分，同时副产少量干气和C3、C4组分。本文主要介绍Axens公司开发的ATIS-2L高活性氯化氧化铝基催化剂(Pt-Al2O3-Cl)，应用于工业现场情况。

C5/C6；异构化；工业应用

原油在经过一次和二次加工期间，会产生以C5/C6为主要组分的轻烃馏分。C5/C6轻烃馏分主要包括轻质石脑油和芳烃抽提产生的抽余油。这些组份中C5/C6主要为正构烷烃，总体辛烷值较低，通过异构装置加工化后制得辛烷值较高的异构烷烃。C5烷烃异构化后辛烷值可提高30～40个单位，C6烷烃异构化后辛烷值可提高 50～70个单位。可以看出，通过将C5/C6正构烷烃异构化可以得到高辛烷值的异构化油，是汽油调和组分经济有效的制取方法之一。

1　工艺技术特点

1.1异构化催化剂

目前C5/C6异构化反应催化剂主要分为两类，有低温型以及中温型共两个大类，分别对应的反应温度为100～180 ℃和210～300 ℃。中温临氢型异构化催化剂其工艺流程简单，原料预处理要求不严格。由于反应温度相对较高，导致了采用该类催化剂的产物辛烷值、产品液收方面与低温临氢型催化剂存在差距。

低温临氢型异构化催化剂是采用贵金属铂Pt载于氧化铝上并加入氯化物助剂的催化剂。它们可以在较低的温度(100～180 ℃)下操作，且具有高的活性。产物辛烷值比中温型催化剂要高2～4个单位，液收亦高，其反应压力在3.0～3.5 MPa之间。

本装置采用牌号为ATIS-2L催化剂，是阿克苏催化剂公司和Axen公司共同开发的新一代低温异构化催化剂。

1.2异构化反应

异构化反应即将直链分子转化成多分支的分子，提高辛烷值，反应方程式如下：

如方程式中所表示的，这些反应是可逆反应，且异构产物的最终分布是取决于由反应器工艺条件和动力学决定的反应平衡组成。

1.3装置工艺流程

本装置由脱重部分、异构化反应部分和公用工程等三个部分组成。

芳烃抽余油经过脱重塔脱除C7及以上重组分，塔顶的轻组分也称为轻抽余油送至异构化装置,轻抽余油和重整来的轻石脑油混合作为原料送至原料干燥器干燥脱除杂质作为混合进料。管网氢气经过甲烷化脱除一氧化碳后又经过氢气干燥器脱除水分等杂质后作为纯净氢气。混合进料和纯净氢气组成气液相混合物，进入异构化第一反应器，完成苯环加氢、烯烃饱和及异构化反应，然后进入异构化第二反应器，完成异构化反应，从而完成低辛烷值的正构烷烃转化为高辛烷值的异构烷烃。反应产物经换热后进入稳定塔，将生成的氯化氢及轻烃汽提除去，塔底产出物即为高辛烷值异构化油，经换热冷却后送出装置，塔顶气相组分经洗涤塔脱除氯化氢后将含有大量氢气的释放气送至轻烃回收系统回收其中的氢气。

图1　轻石脑油异构化工艺一次通过流程Fig.1　Process flow of light naphtha isomerization technology

1.4主要设备

异构化反应器

异构化反应器采用固定床轴向液相加氢反应器，内置入口扩散器、液相分布器、瓷球、催化剂和出口收集器，反应条件缓和且物料洁净，主体材料采用Q345R容器钢。

氢气压缩机

界区来的氢气经过氢气压缩机升压进入氢气干燥器，采取两台往复式压缩机，一开一备。经压缩机做功氢气压力2.3 MPa提升至3.5 MPa。

1.5装置工艺特点

(1)采用Axens公司的ATIS-2L催化剂，具有很高的活性，可以在低温反应下进行，有利于提高辛烷值。

(2)分别设置两台干燥器对原料油和氢气进行干燥脱除杂质，干燥器采用串联布置可切换顺序，当第一台切出进行再生，第二台独立工作，当第一台再生完毕之后串联至另一台后投入工作。

(3)干燥器出口设置在线水监测系统，启动干燥剂再生系统，可自动对干燥器内干燥剂进行在线再生。再生油采用稳定塔底油，从稳定塔底水冷器出口介入再生系统。

(4)ATIS-2L催化剂是卤素型的，需要在操过过程中注入氯化物助剂，改善催化剂表面活性。

(5)设置氢气甲烷化反应器，去除氢气中一氧化碳等杂质。

(6)设置洗涤塔除去为其中的氯化氢成份。

2　主要工艺条件

2.1原料成份及容许杂质

本装置原料油采用连续重整装置产出轻质石脑油及芳烃抽提装置产出抽余油，原料油组份如表1所示。

表1　原料油组份Table 1　Composition of the feed　(wt%)

本装置采用低温异构化工艺对原料杂质较之高温法苛刻，原料油和氢气容许杂质如表2及表3所示。

表2　原料油杂质要求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重整预加氢来轻石脑油: 0wt%,加氢裂化轻石脑油: 0wt%,CCR来的戊烷油: 10.5wt%,AEU来的抽余油: 13.67wt%。

表3　氢气杂质要求Table 3　Maximum allowable impurity levels in the hydrogen make-up

2.2主要操作条件

表4　主要操作条件Table 4　The main operating condition

2.3物料平衡

表5　物料平衡Table 5　Material balancing

2.4综合能耗

表6　综合能耗Table 6　Comprehensive energy consumption

续表6

0.4MPa蒸汽t/h-0.39MJ/t2763-1077.6-15.1凝结水t/h-11.21MJ/t320.29-3590.5-50.3仪表空气Nm3/h180MJ/Nm31.59286.24.0氮气Nm3/h60MJ/Nm36.28376.85.3燃料气kg/h0MJ/t51525.20.00.0合计46428.9650.0

本装置设计能耗 65.2×104kJ/t 原料油 (折合能耗15.52 kg标油/t 原料油 )。主要由水(循环水)、电、气(燃料气、燃料油、氮气、蒸汽)四部分组成。其中燃料气、燃料油、电、蒸汽的耗量为能耗的主体消耗。

3　结　论

本装置自开车试运营以来，经过磨合稳定目前已经平稳运行。

(1) 自装置开车以来，已经累计运行超过14000小时，达到了设计要求产出的异构化汽油全部合格，排放物合格，生产平稳。

(2) 产出异构化汽油附加值高，符合汽油产品日益增长的品质需求。如果按照汽油生产工况275 t/h进行效益测算，异构化油占比17%(47 t/h), 当异构化油辛烷值提高一个单位，可以少调MTBE 2.5 t/h进汽油池，即在异构化装置全年85%负荷下运行，假定MTBE价格为3785元，则全年可获益约为10268万人民币(=60万吨×0.85×2.5/47×3785元)。可见，异

构化装置在85%的负荷下，一年可产生经济效益10268×(83.4-77)=65715.2万元，带来非常可观的收益。

(2)ATIS-2L催化剂性能符合设计要求。自从异构化装置开工以来，能稳定将轻石脑油的计算辛烷值从77提升至异构化产品油辛烷值83.4，催化剂长期运行催化剂活性达到预期。

(3)装置运行能耗低,主要消耗物为水(循环水)、电、气(燃料气、燃料油、氮气、蒸汽)四部分组成。其中燃料气、燃料油、电、蒸汽的耗量为能耗的主体消耗。本装置设计能耗 65.2×104kJ/t 原料油，经长期运行达到设计要求，如后期继续优化运行，可进一步降低能耗从而达到国内先进水平。

(4)原料油组成对异构化产品影响显著。原料油中的碳五越多，则产品油中的辛烷值越高。

[1]张永铭.引进石脑油异构化装置的工艺设计[J].石油炼制与化工, 2012,43(8):17-20.

[2]郑冬梅.C5/C6烷烃异构化生产工艺及进展[J].石油化工设计,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