輕烴芳構(gòu)化應(yīng)用技術(shù)[1]

1、輕烴芳構(gòu)化技術(shù)庫車中原石油化工有限公司編制1前言 12輕烴芳構(gòu)化技術(shù)概況 23 GAP工藝技術(shù) 33.1 GAP-I 工藝技術(shù)及其工業(yè)應(yīng)用 43.1.1 芳構(gòu)化催化劑及原料的性質(zhì) 43.1.2 GAP-I 工藝流程 GAP-I工藝反應(yīng)部分流程 再生部分 產(chǎn)物分離 63.1.3 工業(yè)裝置標(biāo)定結(jié)果 63.1.4 裝置的單程操作周期 73.1.5 芳構(gòu)化改質(zhì)裝置的總投資 83.1.6 芳構(gòu)化改質(zhì)裝置的加工費(fèi)用 83.2 GAP-II 工藝 93.2.1 GAP-II工藝流程和特點(diǎn) 93.2.2 原料及芳構(gòu)化催化劑的性質(zhì) 93.2.3 GAP-II

2、工藝主要工藝條件 103.2.4 GAP-II工藝產(chǎn)品分布和產(chǎn)品性質(zhì) 113.2.5 GAP-II工藝裝置的總投資 123.2.6 芳構(gòu)化改質(zhì)裝置的加工費(fèi)用 123.3 GAP-III 工藝 133.3.1 GAP-III工藝流程和特點(diǎn) 133.3.2 GAP-III工藝主要工藝條件 133.3.3 GAP-III工藝產(chǎn)品分布及產(chǎn)品性質(zhì) 143.3.4 GAP-III工藝的裝置總投資 153.3.5 GAP-III工藝的加工費(fèi)用 153.4 GAP工藝應(yīng)用小結(jié) 164 GTA工藝及其工業(yè)應(yīng)用 174.1 GTA-I 工藝 174.1.1 原料及催化劑的性質(zhì) 174.1.2 工藝流程 174.1

3、.3 主要工藝參數(shù) 184.1.4 產(chǎn)品分布及產(chǎn)品性質(zhì) 184.1.5 GTA-I 工藝的裝置總投資 194.1.6 裝置加工費(fèi)用 204.2 GTA-II 工藝及其工業(yè)應(yīng)用 204.2.1 原料性質(zhì) 204.2.2 GTA-II 工藝流程 214.2.3 主要工藝參數(shù) 22產(chǎn)品分布及產(chǎn)品性質(zhì) 224.2.5 GTA-II 工藝的裝置總投資 234.2.6 GTA-II 工藝的裝置加工費(fèi)用 234.3 GTA工藝小結(jié) 245結(jié)論 243 / 381 前言輕質(zhì)芳烴（苯、甲苯、二甲苯）是最基本的石油化工原料之一， 隨著合成橡膠、合成纖維、合成樹脂三大合成材料的迅猛發(fā)展及國民 經(jīng)濟(jì)對其它精細(xì)化學(xué)品需

4、求的不斷增長，輕質(zhì)芳烴的需求急速增長。 另外，燃料油市場對高辛烷值汽油的需求量也在不斷增長，輕質(zhì)芳烴 正是高辛烷值清潔汽油的重要調(diào)合組份，我國絕大多數(shù)的清潔汽油中 芳烴含量遠(yuǎn)低于國家標(biāo)準(zhǔn)對芳烴含量的要求，因此，開發(fā)新的芳烴來 源和生產(chǎn)技術(shù)顯得越來越重要。目前，催化重整技術(shù)是煉油企業(yè)獲得優(yōu)質(zhì)石油芳烴或高辛烷值汽 油調(diào)合組分的最主要手段。催化重整反應(yīng)的重要特征是將直餾石腦油 中的環(huán)烷烴經(jīng)脫氫等過程轉(zhuǎn)化為芳烴。所以，無論早期的半再生重整 工藝還是經(jīng)催化劑及工藝改進(jìn)后的連續(xù)重整工藝，均要求原料具有一 定的芳烴潛含量（主要指環(huán)烷烴含量） 。對原料組成的要求事實(shí)上限制 了由催化重整生產(chǎn)芳烴的原料資源。輕烴

5、芳構(gòu)化技術(shù)是近二十年來發(fā)展的一種新的石油加工技術(shù)，其 特征是利用改性的沸石分子篩催化劑將低分子的烴類直接轉(zhuǎn)化為苯、 甲苯和二甲苯等輕質(zhì)芳烴。輕烴芳構(gòu)化技術(shù)與目前煉廠采用的重整工 藝相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)： （ 1）使用的分子篩催化劑具有很好的抗硫、 抗氮能力，原料無需深度加工； （2）芳烴產(chǎn)率不受原料油芳烴潛含量 的限制，原料不需預(yù)分餾； （ 3）低壓、非臨氫操作，其基本建設(shè)投資 少，操作費(fèi)用低；（4）通過改變催化劑配方及芳構(gòu)化反應(yīng)工藝條件， 可在一定范圍內(nèi)調(diào)整產(chǎn)品分布，以適應(yīng)市場需要； （5）芳構(gòu)化反應(yīng)產(chǎn) 生的干氣富含氫氣，可以作為加氫裝置的氫源隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，作為基礎(chǔ)化學(xué)工業(yè)原料和高辛烷值

6、汽油組 分的輕質(zhì)芳烴的需求量不斷增加，而石油資源卻日益短缺，因此，立 足現(xiàn)有石油資源，利用芳構(gòu)化工藝過程來拓寬生產(chǎn)芳烴的原料資源、 增加芳烴產(chǎn)量具有很強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)意義。多年來，中國石化洛陽石化工程公司工程研究院在輕烴芳構(gòu)化方 面作了大量的研究開發(fā)工作，形成了自己的專有技術(shù) GAP 技術(shù)和 GTA 技術(shù)，并擁有兩項(xiàng)專利 (ZL92101228.4 ， ZL93102129.4) 。該技 術(shù)利用專有催化劑，可以將諸如焦化汽油、直餾汽油、油田凝析油、 重整拔頭油、重整抽余油、裂解汽油、液化氣等輕烴轉(zhuǎn)化為芳烴，用 于生產(chǎn)輕質(zhì)芳烴或者高辛烷值汽油調(diào)合組分。輕烴芳構(gòu)化技術(shù)作為一 種全新的輕烴深加工工藝，正日益

7、受到眾多煉油企業(yè)的關(guān)注。目前， GAP 和 GTA 技術(shù)已成功應(yīng)用于國內(nèi)十余家煉化企業(yè)，并取得了理想 的工業(yè)應(yīng)用結(jié)果。工業(yè)裝置運(yùn)轉(zhuǎn)結(jié)果表明，洛陽石化工程公司工程研 究院開發(fā)的輕烴芳構(gòu)化技術(shù) GAP 、GTA 工業(yè)技術(shù)的成熟，為我國煉 油企業(yè)提供了一條輕烴深加工的新途徑，具有廣闊的工業(yè)應(yīng)用前景。 2 輕烴芳構(gòu)化技術(shù)概況二十世紀(jì) 70 年代初，美國 Mobil 公司合成出了 ZSM-5 型硅鋁沸 石，并將其應(yīng)用于催化劑研究中，進(jìn)而開發(fā)出生產(chǎn)芳烴的催化劑和工 藝，使得從其它途徑生產(chǎn)芳烴成為可能。輕烴分子在 HZSM-5 分子篩 催化劑上的反應(yīng)較為復(fù)雜，一般認(rèn)為包括裂化、齊聚、環(huán)化和脫氫四 個主要步驟

8、。烴分子首先裂化成低分子“碎片”，這些“碎片”再經(jīng)過正碳離子反應(yīng)機(jī)理“連接”成環(huán)，通過脫氫或氫轉(zhuǎn)移生成芳烴。由于受分子篩 結(jié)構(gòu)和反應(yīng)歷程的限制，不同烴分子在 HZSM-5沸石上的芳構(gòu)化產(chǎn)品 分布相近。金屬改性的 HZSM 5分子篩上烷烴芳構(gòu)化的途徑如圖 1所示。烷烴丙烷丁烯環(huán)化物芳烴-氫氣-甲烷，乙烷，乙烯（副產(chǎn)物）圖1金屬改性HZS 5分子篩上烷烴芳構(gòu)化途徑ZSM-5分子篩由于其特殊的擇形性、良好的水熱穩(wěn)定性和抗積碳 能力強(qiáng)，得到了廣泛地工業(yè)應(yīng)用。在 ZSM-5沸石為主要活性組分的催 化劑上，低分子烷烴或烯烴可以直接轉(zhuǎn)化成芳烴，并對原料的芳烴潛 含量沒有要求。利用這一特性，國內(nèi)外相繼開發(fā)了多

9、項(xiàng)由不同工藝、 不同原料直接生產(chǎn)苯、甲苯、二甲苯（BTX ）等輕質(zhì)芳烴或高辛烷值 汽油調(diào)合組分的輕烴芳構(gòu)化工業(yè)技術(shù)。由UOP公司與BP公司聯(lián)合開發(fā)的Cyclar工藝是世界上最早實(shí)現(xiàn) 工業(yè)化的芳構(gòu)化工藝技術(shù)。該工藝是用一步法將液化石油氣（丙烷和丁 烷）選擇性地轉(zhuǎn)化為高附加值的輕質(zhì)芳烴（BTX），并聯(lián)產(chǎn)大量氫氣。采 用該工藝的 4.0萬噸/年工業(yè)示范裝置于1989年9月在蘇格蘭 Grangemouth BP 公司煉油廠開工，第一套 40 萬噸 /年工業(yè)化裝置于 1990 年 1 月在同地投產(chǎn)。由于應(yīng)用了移動床反應(yīng)器、催化劑連續(xù)再生 和未轉(zhuǎn)化 C3、C4 回?zé)挼燃夹g(shù)，芳烴收率很高。但正是由于采用了以

10、上 技術(shù)，造成投資增加很多，因此該工藝比較適合于大規(guī)模裝置，小規(guī) 模裝置的建設(shè)不宜采用該工藝。日本三菱石油和千代田公司聯(lián)合開發(fā)了由 LPG 和輕石腦油生產(chǎn) BTX 芳烴和氫氣的 Z-Forming TM 新技術(shù)。該工藝的 8200t/a 工業(yè)驗(yàn)證裝 置于 1990 年 11 月投運(yùn)， 1991 年 11 月完成試驗(yàn)驗(yàn)證。目的產(chǎn)品為芳 烴、高純度氫氣和燃料氣。M 2-Forming 工藝是 80 年代中期美國 Mobil 公司提出的有別于傳 統(tǒng)催化重整過程生產(chǎn)芳烴的工藝。該工藝在固定床上，以 ZSM-5 單功 能催化劑，將單一低碳烴或工業(yè)原料如石腦油、 C 5 餾份油、輕質(zhì)裂解 汽油等芳構(gòu)化用于

11、生產(chǎn)芳烴。該工藝過程催化劑在線操作時間短，再 生頻繁。德國魯齊 (Lurgi) 公司開發(fā)的直餾石腦油生產(chǎn)高辛烷值汽油技術(shù) (Zeoforming 工藝 )是利用俄羅斯科學(xué)院西伯利亞分部催化劑研究所開 發(fā)的高活性分子篩芳構(gòu)化催化劑， 將石腦油在固定床反應(yīng)器上轉(zhuǎn)化為高 辛烷值汽油。利用該工藝 (Zeoforming) 建成的 4.0 萬噸 /年工業(yè)裝置于 1997 年在波蘭投產(chǎn)。催化劑在線操作周期 300 小時左右。在 Zeoforming 工藝過程中， 直餾石腦油芳構(gòu)化所得到的產(chǎn)品為： 11%的燃料氣、 26% 的液化石油氣、 62% 的高辛烷值汽油和 1%的溶劑油。中國石化集團(tuán)洛陽石化工程公司

12、工程研究院開發(fā)的劣質(zhì)汽油芳構(gòu) 化改質(zhì)技術(shù) GAP 工藝于 1998 年 8 月完成了工業(yè)化，并相繼建成投 產(chǎn)了多套加工能力分別 2-10 萬噸 /年劣質(zhì)汽油芳構(gòu)化改質(zhì)工業(yè)裝置， 用 于生產(chǎn)低烯烴、低硫、高辛烷值的汽油調(diào)合組份。輕烴芳構(gòu)化生產(chǎn)芳 烴的 GTA 工藝也于 2005 年 5 月進(jìn)行了工業(yè)試驗(yàn)，原料為催化裂化裝 置所產(chǎn) C4 組分，目的產(chǎn)品為輕質(zhì)芳烴 BTX ，裝置加工規(guī)模為 5 萬噸 / 年。已經(jīng)工業(yè)化的裝置運(yùn)行結(jié)果表明，不僅 GAP 和 GTA 工藝技術(shù)成 熟可靠，而且與同類型催化劑相比，其催化劑在線操作時間較長，再 生頻率低，裝置投資少，操作費(fèi)用相對較低。3 GAP 工藝技術(shù) 隨

13、著國家環(huán)保法規(guī)及車用燃料新標(biāo)準(zhǔn)的出臺，對成品汽油的產(chǎn)品 質(zhì)量提出了新的要求，眾多煉化企業(yè)的直餾汽油、油田輕烴等低辛烷 值汽油組分作為車用汽油調(diào)合組分已不現(xiàn)實(shí)。目前，這部分汽油餾分 主要作為輕油裂解制乙烯裝置或催化重整裝置的原料，而沒有其它合 適的深加工手段。另一方面，對于成品汽油以催化裂化汽油為主的煉 化企業(yè)，因催化裂化汽油烯烴含量、硫含量高也面臨諸多質(zhì)量難題。對于那些缺乏上述輕油深加工生產(chǎn)裝置的眾多企業(yè)，采用劣質(zhì)汽 油芳構(gòu)化改質(zhì)（ GAP 工藝）技術(shù)，可以將低辛烷值汽油組分直接轉(zhuǎn)化 為高辛烷值汽油調(diào)合組分，從而解決了其無法出廠的困境。而另一方 面，由于 GAP 工藝所得的改質(zhì)汽油辛烷值高、

14、硫含量低且烯烴含量幾 乎為零，與催化汽油調(diào)合后可以很好地解決催化汽油高硫高烯烴的質(zhì) 量難題，從而全面提升了煉化企業(yè)成品汽油的產(chǎn)品質(zhì)量。針對我國煉 化企業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀，洛陽石化工程公司工程研究院相繼開發(fā)了 GAP-I 、GAP-II和GAP-Ill型工藝，以滿足不同企業(yè)的產(chǎn)品質(zhì)量要求自1998年第一套GAP工業(yè)裝置建成投產(chǎn)后，劣質(zhì)汽油改質(zhì)技術(shù) 先后在廣西田東、四川南充、南陽油田、長慶油田等多家煉廠工業(yè)應(yīng) 用，裝置加工規(guī)模從2萬噸/年到10萬噸/年不等。諸多工業(yè)裝置的運(yùn) 轉(zhuǎn)結(jié)果表明：諸如直餾汽油等低辛烷值汽油組分經(jīng) GAP改質(zhì)后辛烷值 大幅提高（提高30-50個單位），完全可以作為高辛烷值汽油調(diào)合組

15、分， 同時也證明了 GAP工業(yè)技術(shù)的成熟可行。3.1 GAP-I工藝技術(shù)及其工業(yè)應(yīng)用GAP-I工藝的目的產(chǎn)品是RON為90的高辛烷值汽油調(diào)合組分， 已在沈陽市新民蠟化學(xué)品實(shí)驗(yàn)廠（1萬噸/年工業(yè)示范裝置）、廣西田東 石化總廠（2萬噸/年）、四川南充石化總廠（5萬噸/年）等廠建成多 套工業(yè)裝置。以上述三套工業(yè)裝置為例，GAP-I工藝的工業(yè)應(yīng)用結(jié)果 如下。芳構(gòu)化催化劑及原料的性質(zhì)芳構(gòu)化催化劑的性質(zhì)見表1。三套工業(yè)裝置的原料分別為沈北、川 中和田東直餾汽油，其性質(zhì)見表 2。表1芳構(gòu)化催化劑主要性質(zhì)項(xiàng)目性質(zhì)比表面積/m2 -g -302.2孔體積/ml -g -0.22可幾孔半徑/?19.06堆密度/k

16、g -m-3640壓碎強(qiáng)度（徑向/120N -cm-1）表2 三套裝置原料油性質(zhì)項(xiàng)目新民裝置田東裝置南充裝置密度 /kg?m-3713.9717.1714.8膠質(zhì) /mg?(100ml)-腐蝕 /（ Cu，50,1a1a1a3h)硫含量/©g-130600230氮含量/©g-1V 5V 5V 5芳烴含量/m %6餾程/ CIBP43453910 %94717050 168133137FBP1851701663.1.2 GAP-I工藝流程GAP-I工藝采用獨(dú)特的模擬移動床工藝完成劣質(zhì)汽油在芳構(gòu)化催化劑上的連續(xù)反

17、應(yīng)-再生過程，具有催化劑利用率高、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定、 裝置投資小、操作靈活等特征。采用 GAP-I工藝的汽油改質(zhì)裝置反應(yīng)-再生系統(tǒng)原則流程如圖2。以下分別就反應(yīng)、再生操作及產(chǎn)品出路三圖2 GAP-I工藝反再系統(tǒng)工藝流程3.121 GAP-I工藝反應(yīng)部分流程直餾汽油的芳構(gòu)化改質(zhì)反應(yīng)為強(qiáng)吸熱反應(yīng)，需采用分段加熱的方 式實(shí)現(xiàn)整個反應(yīng)過程。反應(yīng)部分采用了兩臺加熱爐，一臺為原料油加 熱爐，一臺為中間產(chǎn)物加熱爐。反應(yīng)器為三臺，加熱爐反應(yīng)器之間聯(lián) 接相應(yīng)跨線，使三臺反應(yīng)器能以一定形式串聯(lián)使用，從而達(dá)到分段反 應(yīng)的目的。芳構(gòu)化裝置采用模擬移動床循環(huán)反應(yīng)再生方式實(shí)現(xiàn)連續(xù)操 作。該裝置反應(yīng)系統(tǒng)流程的特點(diǎn)為：每個操作周

18、期的前反應(yīng)器均是采 用前一周期未經(jīng)再生的后反應(yīng)器。正常操作狀態(tài)為其中兩臺反應(yīng)器串 聯(lián)反應(yīng)，另一臺反應(yīng)器則處于再生或等待狀態(tài)。 再生部分反應(yīng)器內(nèi)的催化劑經(jīng)過一段時期的運(yùn)轉(zhuǎn)后，因表面生焦積炭而失 活，需要通過燒焦再生以恢復(fù)催化劑的活性。催化劑的再生是一個高 溫過程，采用氮?dú)庵信淇諝獾姆绞綄κЩ畲呋瘎┻M(jìn)行燒焦再生，再生 氣氧含量控制在一定值。再生溫度由再生加熱爐控制，再生煙氣循環(huán) 使用。3.123 產(chǎn)物分離直餾汽油芳構(gòu)化改質(zhì)裝置可單獨(dú)設(shè)吸收穩(wěn)定系統(tǒng)，也可利用煉廠 現(xiàn)有催化裂化裝置的吸收穩(wěn)定系統(tǒng)。由反應(yīng)系統(tǒng)生成的油氣經(jīng)與原料 換熱及冷卻后，進(jìn)入油氣分離罐，分離出的氣液產(chǎn)物送至吸收穩(wěn)定系

19、統(tǒng)進(jìn)一步分離得到改質(zhì)穩(wěn)定汽油、液化石油氣和少量干氣。所得干氣 可以作為燃料氣供芳構(gòu)化改質(zhì)裝置自用。工業(yè)裝置標(biāo)定結(jié)果沈陽新民直餾汽油芳構(gòu)化改質(zhì)裝置 1998年8月投產(chǎn)，廣西田東 和四川南充的芳構(gòu)化改質(zhì)裝置分別于 2000年9月和12月投產(chǎn)。三套 工業(yè)的標(biāo)定結(jié)果分別見表3、4、5。表3芳構(gòu)化改質(zhì)裝置的產(chǎn)品分布產(chǎn)品分布新民裝置田東裝置南充裝置干氣5液化氣30.220.0025.45汽油調(diào)合組份64.174.3968.62損失及生焦1.11.441.28表4液化氣組成，V%物料液化氣C22.82C3H60.00C3H863.16C4H80.50C4H 1031.55C5+2.47表

20、5芳構(gòu)化改質(zhì)裝置粗汽油性質(zhì)項(xiàng) 目新民裝置田東裝置南充裝置密度 /kg?m-3743.7743.5743.0膠質(zhì) /mg?(100ml)-1腐蝕 /( Cu，50，1a1a1a3h)硫含量/.g-120215140RON90.890.290.1芳烴含量/v %烯烴含量/V %00.80.5餾程/CIBP40293410 %84637150 178157168FBP204200198直餾汽油芳構(gòu)化改質(zhì)裝置的標(biāo)定結(jié)果表明，對于不同的原料，其 芳構(gòu)化改質(zhì)所得的產(chǎn)品分布存在較為明顯的區(qū)別，但裝置的綜合商品（汽油+液化氣）率都較高，達(dá)到

21、93%以上。由表4可以看出液化氣 產(chǎn)品組成以烷烴為主，通過操作的小幅調(diào)整，即可生產(chǎn)車用液化氣。由表5可以看出，直餾汽油芳構(gòu)化改質(zhì)后，所得汽油的質(zhì)量基本符合 當(dāng)前90#汽油質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，其辛烷值（RON）不僅可達(dá)到90以上，而且 硫含量和烯烴含量都很低。以此芳構(gòu)化改質(zhì)汽油作為煉廠的高辛烷值 汽油調(diào)合組分，不僅可以提升全廠汽油的辛烷值，還可有效降低成品 汽油的硫及烯烴含量，從而實(shí)現(xiàn)煉廠車用汽油質(zhì)量的全面升級。裝置的單程操作周期芳構(gòu)化改質(zhì)裝置的單程操作周期是裝置操作成本的重要影響因素。洛陽石化工程公司工程研究院開發(fā)的LAC系列芳構(gòu)化催化劑的顯著優(yōu)點(diǎn)是催化劑在線操作周期較同類催化劑長，具有良好的活性、穩(wěn)

22、定性。新民、田東、南充三裝置的單程操作周期分別為16天、15天和13天，之所以存在差異是由于原料和操作條件不同。催化劑的再生操作周期為5-7天。芳構(gòu)化改質(zhì)裝置的總投資三套直餾汽油芳構(gòu)化改質(zhì)裝置的建設(shè)投資見表6，其中南充裝置自身設(shè)有穩(wěn)定系統(tǒng)，新民和田東裝置則利用本廠催化裂化裝置的吸收穩(wěn)定系統(tǒng)表6芳構(gòu)化改質(zhì)裝置的建設(shè)投資（萬元）項(xiàng)目新民裝置田東裝置南充裝置總投資8008501200反應(yīng)系統(tǒng)500550600再生系統(tǒng)300300400吸收穩(wěn)定系一一200統(tǒng)備注舊三苯裝置改新建3萬噸/年催化裝置改造造芳構(gòu)化改質(zhì)裝置的加工費(fèi)用以南充芳構(gòu)化改質(zhì)裝置為例，裝置的加工費(fèi)用核算見表7表7芳構(gòu)化改質(zhì)裝置的加工費(fèi)用

23、（元/噸）材料名稱單位單價（元）耗量費(fèi)用（萬元）仁V 4'匸I催化劑及輔助材料1I-17-25411 1催化劑t2300009 4厶7 r216 21 2ITEL U 丿丨 脫硫劑t30000v .T6 0181 3AIJL HJIL7I 'J干燥劑t180006 01 (J10 81 4支撐保護(hù)劑I t90001092動力費(fèi)364 22 1循環(huán)水t0 251Q2000046J12 2循環(huán)水、電IKW0 461 OjUUUU1694000*4078厶r乙2 3電燃料氣r v vt900 001 JO*T Ww2367213乙O2 4丿、外、zr 1J凈化壓縮空氣IN m 3JU

24、U uu0 15Z-OO t480000Z-. 1 O7 2c- .r2 51 J）U 丿上/口Q氮?dú)釯M 1 1 1vST；120O工資及附加人2000020ZU404折舊費(fèi)1005修理費(fèi)40加工費(fèi)合計798 27/J H JAI 口 V 1單位加工費(fèi)（元/噸）1596由表7可知，該裝置的加工費(fèi)用為159.6元/噸，其中催化劑的使 用壽命按兩年計算，而實(shí)際工業(yè)裝置的催化劑使用壽命達(dá)到4年，且裝置所產(chǎn)干氣可以滿足本裝置自用，因而實(shí)際加工費(fèi)用應(yīng)低于表7的計算值。3.2 GAP-II 工藝3.2.1 GAP-II工藝流程和特點(diǎn)GAP-II工藝以直接生產(chǎn)90井清潔汽油組分為目的。5.0萬噸/年油 田

25、輕烴芳構(gòu)化改質(zhì)工業(yè)裝置反應(yīng)-再生部分簡要工藝流程見圖3。(1X1應(yīng)誓八反應(yīng)油汎去氣貶甘高-7*- 點(diǎn)l&.T y-l/耳生q廈應(yīng)場占代嵐篩嶷M旖砧再準(zhǔn)丘圧苗機(jī)圖3 GAP-II工藝反再系統(tǒng)工藝流程該工藝流程中設(shè)四臺反應(yīng)器，三臺加熱爐。反應(yīng)器1、2和反應(yīng)器3、4分別串聯(lián)成一組，兩組反應(yīng)器并聯(lián)，交替在線反應(yīng)或再生。換熱后的原料經(jīng)原料加熱爐加熱后進(jìn)入反應(yīng)器1改質(zhì)，由于油田凝析油芳構(gòu)化改質(zhì)過程是一強(qiáng)吸熱反應(yīng)，所以從反應(yīng)器1出來的油氣經(jīng)中間加熱爐加熱后進(jìn)反應(yīng)器2進(jìn)一步改質(zhì)，再經(jīng)氣液分離后得到目的產(chǎn)品。 待反應(yīng)器1、2這一組反應(yīng)器的催化劑失活后切換到另一組反應(yīng)器3、4繼續(xù)進(jìn)行芳構(gòu)化改質(zhì)反應(yīng)，而反應(yīng)

26、器 1、2切換進(jìn)入催化劑燒焦再生 周期。GAP-II工藝的特點(diǎn)是通過反應(yīng)-再生循環(huán)操作，達(dá)到連續(xù)穩(wěn)定生產(chǎn) 的目的。后續(xù)的氣液產(chǎn)物分離系統(tǒng)與 GAP-I工藝相同。同GAP-I工藝 相比，GAP-II工藝流程和操作相對簡單，總液體產(chǎn)品收率高，產(chǎn)品質(zhì) 量穩(wěn)定，但催化劑利用率相對略低。原料及芳構(gòu)化催化劑的性質(zhì)芳構(gòu)化裝置的原料為勝利油田凝析油，其性質(zhì)見表8。催化劑的性質(zhì)見表9。表8油田凝析油性質(zhì)項(xiàng) 目凝析油密度/Kg m-3708.9硫含量/血g-157.84氮含量/血g-1<0.50腐蝕/(Cu,50 C ,3h)1aRON52.6族組成/v%鏈烷烴66.19環(huán)烷烴29.52芳烴4.29餾程：I

27、BP36.210%56.550%98.990%159.495%174.9FBP185.1表9催化劑主要性質(zhì)項(xiàng)目性質(zhì)比表面積/m2 -g -310孔體積/ml -g -0.21可幾孔半徑/?20.3堆密度/kg -m-3660壓碎強(qiáng)度徑向/124N -cm-1323 GAP-II 工藝主要工藝條件對于GAP-II工藝來說，反應(yīng)開始時每個反應(yīng)器內(nèi)均為新鮮催化劑,反應(yīng)條件相對緩和。GAP-II工藝主要操作條件見表10。表10 GAP-II工藝中試工藝條件項(xiàng)目數(shù)值進(jìn)料空速/ h-10.5反應(yīng)壓力/ MPa前反應(yīng)器入口溫度/C320-500后反應(yīng)器入口溫度/C320-500反應(yīng)操作周期/d>20再

28、生周期/d5-7催化劑壽命/年>3.03.2.4 GAP-II工藝產(chǎn)品分布和產(chǎn)品性質(zhì)GAP-II工藝產(chǎn)品分布見表11。正如上所述，該工藝兩反應(yīng)器反應(yīng)初期均為新鮮催化劑（或再生催化劑），反應(yīng)條件較緩和，所以總液收較咼。表 11 GAP-II工藝產(chǎn)品分布，m%項(xiàng)目數(shù)值干氣4.0液化石油氣26.9改質(zhì)汽油68.3焦炭（含損失）0.8GAP-II工藝液化氣組成見表12，改質(zhì)汽油的主要性質(zhì)見表13。表 12 GAP-II工藝液化氣組成，V%物料液化氣C21.56C3H60.50C3H870.32C4H80.80C4H1024.46C5 +2.36表13 GAP-II工藝改質(zhì)汽油主要性質(zhì)項(xiàng) 目芳構(gòu)化

29、汽油密度 /kg -m-3742.0膠質(zhì) /©(100ml)-14.2腐蝕/ (Cu,50 C ,3h)合格硫 / 血 g129芳烴/%33.0苯/V%2.1烯烴/V%0.9辛烷值（RON）90.5餾程/CIBP38.2FBP204.2由表可知，GAP-II工藝改質(zhì)汽油的辛烷值（RON ）大于90，其他性質(zhì)基本符合90#清潔汽油的要求。液化氣組成符合車用液化氣標(biāo)準(zhǔn)。325 GAP-II工藝裝置的總投資5.0萬噸/年GAP-II工藝裝置的建設(shè)投資見表14表14 5.0萬噸/年GAP-II工藝裝置的建設(shè)投資（萬元）項(xiàng)目金額總投資1800反應(yīng)系統(tǒng)800再生系統(tǒng)400吸收穩(wěn)定系統(tǒng)600326

30、芳構(gòu)化改質(zhì)裝置的加工費(fèi)用5.0萬噸/年GAP-II工藝裝置的加工費(fèi)用核算見表15表15 5.0萬噸/年GAP-II工藝裝置的加工費(fèi)用（元/噸）、材料名稱單位單 (元 )耗量費(fèi)用（萬元）1kJ -口 J小催化劑及輔助材料 ) L y4匸inFl /TJ、丿J丿匕丿233 211 1催化劑t2300008 3190 91 圧 mJI 'J脫硫劑L,t300006-01 w vz . w181厶干燥劑1,t_180006.010 81 -z1 41 /y|<7 l 'J支撐保護(hù)劑t9000kJ1513 51 .*+2乂J撐保護(hù)劑JI1 O kJQOO Od2 1動力費(fèi) 循環(huán)水t

31、0 251820000乙乙匚462 2循環(huán)水電KW0 46T OztUUUU1500000TXJ692 3|電燃料氣r v vt900 001 k-IVVVVV2000180jO2 4燃料 r氣、/凈彳化壓縮空氣lN rm 3WWW . UD0 15tUUUzipnnnn1 OU7 22.42 5凈化壓縮空氣/7氮?dú)釴 m0.154800007.2202.5氮?dú)夤べY及附加人QAAAAon20A(o-A丄資及1附加 折舊費(fèi)人2000020404 on4c折舊費(fèi) 修理費(fèi)I2UEH5r6 修理費(fèi)加工費(fèi)合計5076547單位加工費(fèi)（兀/噸）1531由表15可知，該裝置的加工費(fèi)用為153.1元/噸，其中

32、催化劑的 使用壽命按三年計算。3.3 GAP-III 工藝3.3.1 GAP-III 工藝流程和特點(diǎn)GAP-III工藝以生產(chǎn)高辛烷值清潔汽油調(diào)合組分（RON約85.0） 為目的。以山東東明石化集團(tuán) 5.0萬噸/年直餾石腦油芳構(gòu)化改質(zhì)工業(yè) 裝置為例，其反應(yīng)-再生部分工藝流程圖見圖 4。該裝置設(shè)有一臺二合 一加熱爐，兩臺反應(yīng)器。換熱后的原料經(jīng)加熱爐加熱后經(jīng)反應(yīng)器A改質(zhì)，從反應(yīng)器A出來的油氣再經(jīng)加熱爐加熱后進(jìn)反應(yīng)器B進(jìn)一步改質(zhì)，經(jīng)氣液分離后得到目的產(chǎn)品（液化石油氣和高辛烷值汽油調(diào)合組分）。待反應(yīng)器A和反應(yīng)器B的催化劑失活后，通再生氣燒焦再生。GAP-III工藝特點(diǎn)是反應(yīng)-再生周期性進(jìn)行。GAP-II

33、I工藝流程簡 單，操作安全可靠，操作費(fèi)用和建設(shè)投資均較低，總液體產(chǎn)品收率高；原 料該工藝不足之處是生產(chǎn)不能連續(xù)進(jìn)行。圖4 GAP-III工藝反應(yīng)流程簡圖3.3.2 GAP-Ill 工藝主要工藝條件GAP-HI工藝主要操作條件如表16所示表16 GAP-III工藝裝置主要操作條件項(xiàng)目數(shù)值反應(yīng)壓力/MPa0.2 0.5進(jìn)料空速/h-10.25催化劑裝填量/t25前、后反應(yīng)器入口溫度/C310-480反應(yīng)操作周期/天>50再生周期/天8 10催化劑總壽命/年>33.3.3 GAP-III工藝產(chǎn)品分布及產(chǎn)品性質(zhì)GAP-III工藝5.0萬噸/年直餾石腦油芳構(gòu)化改質(zhì)裝置產(chǎn)品分布如表17所示。表

34、 17 GAP-III工藝裝置產(chǎn)品分布，項(xiàng)目數(shù)值干氣2.4液化氣22.4改質(zhì)汽油74.6焦炭（含損失）0.6由表可知，GAP-III工藝的綜合商品率較高，在96%以上。液化氣和改質(zhì)汽油性質(zhì)見表18、19表 18 GAP-HI工藝典型液化氣組成,v%物料液化氣C21.20C3H62.35CsH865.21C4H81.53C4H1028.39C5 +1.32表19 GAP-III工藝改質(zhì)汽油主要性質(zhì)項(xiàng) 目芳構(gòu)化汽油密度 /kg -m-3730.2硫含量/g120芳烴/%24.3苯/%0.8烯烴/%0.1腐蝕/ (Cu,50 C ,3h)1a辛烷值（RON）86.2餾程/CIBP36.810%69.

35、150%113.590%170.8FBP203.8由表可以看出，經(jīng)GAP-III工藝改質(zhì)后，所得改質(zhì)汽油的硫含量和 烯烴含量很低，是優(yōu)良的高辛烷值汽油調(diào)合組分。而且所產(chǎn)液化氣組 成符合車用液化氣標(biāo)準(zhǔn)。3.3.4 GAP-III 工藝的裝置總投資以山東東明5萬噸/年直餾汽油芳構(gòu)化裝置為例，GAP-III工藝的裝 置投資見表20。表20 5萬噸/年GAP-III工業(yè)裝置的建設(shè)投資（萬元）項(xiàng)目數(shù)值總投資1400反應(yīng)系統(tǒng)500再生系統(tǒng)300吸收穩(wěn)定系統(tǒng)6003.3.5 GAP-III 工藝的加工費(fèi)用以東明裝置為例，GAP-III工藝的加工費(fèi)用見表21。表21 5.0萬噸/年GAP-III工業(yè)裝置的加工

36、費(fèi)用（元/噸）材料名稱單位單（ 元）用（萬 元）1催化劑及輔助材料TUI 1丿匕丿丿TP中.TR j4 丿 J 7 b /225 11 1催化劑t2300008 3190 91 21亠1 U丿1 u脫硫劑1t300006 0181 3干燥劑t180006 010 8I d A1丿小丿IJ支撐保護(hù)劑fnnnnr nq al4支撐保護(hù)劑動力t90006.05.4nno乙2 1動丿力費(fèi)循環(huán)水t0 25182000046厶.1O O循環(huán)水電IKW0 461 O-UUUU10000004623電燃料氣r X v vt900.001 uuuuuu20001802.4凈化壓縮空氣N m 30.1540000

37、062.5氮?dú)?53工資及附加人2000020404折舊費(fèi)1005修理費(fèi)406加工費(fèi)合計698 17單位加工費(fèi)（元/噸）1395由表21可知，GAP-Ill工藝裝置的加工費(fèi)用比 GAP-I和GAP-II工業(yè)裝置低，僅為139.6元/噸，其中催化劑的使用壽命按三年計算。3.4 GAP工藝應(yīng)用小結(jié)（1）利用洛陽石化工程公司工程研究院的劣質(zhì)汽油芳構(gòu)化改質(zhì)技 術(shù)可以將直餾汽油改質(zhì)生產(chǎn)高附加值的高辛烷值汽油調(diào)合組分和液化 石油氣。解決煉廠低辛烷值汽油組分的出路問題。（2）直餾汽油芳構(gòu)化改質(zhì)裝置的工業(yè)運(yùn)轉(zhuǎn)結(jié)果表明：直餾汽油經(jīng) 芳構(gòu)化改質(zhì)后，所得產(chǎn)品分布合理，綜合商品率高；所得芳構(gòu)化汽油 的質(zhì)量基本符合我國

38、90#清潔汽油質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，且硫、烯烴含量低，是優(yōu) 良的高辛烷值汽油調(diào)和組份。（3） 根據(jù)各個廠家的不同情況，可以選擇GAP工藝的不同技術(shù) 方案。其中，GAP-I和GAP-II工藝目的產(chǎn)物基本相同，GAP-II工藝的 裝置投資比GAP-I工藝略高，但綜合收率比 GAP-I工藝高，且加工費(fèi) 用稍低，操作更加簡單。在三套工藝中GAP-III工藝裝置投資最少，操 作周期最長，綜合收率最高，操作最簡單，且加工費(fèi)用最低，但其改 質(zhì)汽油的辛烷值略低（RON約85 ）。（4） 劣質(zhì)汽油改質(zhì)裝置的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析結(jié)果表明：GAP工藝裝置 建設(shè)投資省、操作費(fèi)用低，可以為企業(yè)創(chuàng)造良好的經(jīng)濟(jì)效益。4 GTA工藝及其工業(yè)應(yīng)用

39、由于凝析油、液化氣等輕烴附加值較低，而輕質(zhì)芳烴是高附加值 的基礎(chǔ)化工原料，因此利用輕烴生產(chǎn)芳烴不僅可以為企業(yè)創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效 益，也可為企業(yè)向化工領(lǐng)域發(fā)展創(chuàng)造有利條件?；谶@種需求，洛陽 石化工程公司工程研究院在 GAP技術(shù)的基礎(chǔ)上開發(fā)了輕烴芳構(gòu)化制取 芳烴的GTA技術(shù)，針對不同原料開發(fā)了 GTA-I和GTA-II工藝。4.1 GTA-I 工藝以液化氣為原料生產(chǎn)芳烴的 GTA-I工藝已成功實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化，裝 置加工規(guī)模為5萬噸/年，原料為催化裂化裝置的混合 C4組分。原料及催化劑的性質(zhì)混合C4（山東某廠）的組成如表22所示。催化劑性質(zhì)見表23。表22混合C4原料組成混合C4物料v%M%C20.330.

40、18C3H63.062.35C3H82.992.41C4H 856.6458.03C4H 1030.1732.01C5+3.815.02表23催化劑性質(zhì)項(xiàng) 目LAC-1A孔體積/ml g10.19比表面/m2 -g-1296.8徑向壓碎強(qiáng)度/ N -cm-1106堆密度/kg -m-3710工藝流程1、反再系統(tǒng)采用三爐四反，連續(xù)操作。即反應(yīng)部分設(shè)置一臺原料預(yù)熱爐和中 間加熱爐，四臺反應(yīng)器。再生系統(tǒng)設(shè)有一臺再生氣加熱爐。每次反應(yīng) 用一組兩個反應(yīng)器，催化劑活性降低時把原料切入另外一組反應(yīng)器。 在切入反應(yīng)器進(jìn)行反應(yīng)的同時對另外一組活性低的催化劑進(jìn)行再生， 使整個操作呈連續(xù)狀態(tài)。工藝流程見圖 5。2、

41、產(chǎn)物分離反應(yīng)產(chǎn)物由富氣和液體產(chǎn)物組成，富氣進(jìn)入吸收穩(wěn)定系統(tǒng)，由于 原料是混合C4，芳構(gòu)化反應(yīng)后的液體產(chǎn)物中芳烴含量 >95%。3、再生系統(tǒng)自系統(tǒng)來的氮?dú)夂蛢艋諝猓ㄑa(bǔ)充用）按比例分別計量進(jìn)入再生 氣分液罐分液后，進(jìn)入再生氣換熱器，與循環(huán)氣體換熱后，進(jìn)入再生 氣加熱爐加熱至工藝要求溫度去芳構(gòu)化反應(yīng)器，從床層頂部自上而下 燒焦。根據(jù)反應(yīng)器床層溫度變化情況，隨時補(bǔ)充空氣。液體 產(chǎn)物反應(yīng)器氣液分離罐氣體冷 卻 口* 口M 2 口 、 力 1反應(yīng)反應(yīng)產(chǎn)物D反應(yīng)器C反應(yīng)器B反應(yīng)器Aa刖圖5 GTA-I工藝反應(yīng)流程簡圖主要工藝參數(shù)1、反應(yīng)溫度：460-540 C。2、反應(yīng)壓力：。3、反應(yīng)質(zhì)量空速：0.

42、3 h -1。4、催化劑使用壽命：2年以上產(chǎn)品分布及產(chǎn)品性質(zhì)表24 GTA-I 一個周期內(nèi)平均產(chǎn)品分布及液體產(chǎn)物組成項(xiàng)目數(shù)據(jù)干氣17.9其中H21.8液化氣31.5液體收率50.1C5非芳1.1芳烴49.0其中12.0甲苯23.1二甲苯10.0重芳烴3.90.5焦炭+損失一個周期內(nèi)平均產(chǎn)品分布及液體產(chǎn)物組成見表24,液化氣產(chǎn)品的組成分析見表25。表25 GTA-I工藝液化氣組成，V%物料液化氣C20.17C3H60C3H879.91C4H80C4H1019.92從表可知，利用GTA-I工藝能生產(chǎn)高純度的混合芳烴，同時副產(chǎn)大量H2，且液化氣以丙烷為主，是良好的車用液化氣燃料。4.1.5 GTA-

43、I工藝的裝置總投資以山東某廠5萬噸/年混合C4生產(chǎn)混合芳烴裝置為例，GTA-I工 藝的裝置投資見表26。表26 5萬噸/年GTA-I工業(yè)裝置的建設(shè)投資（萬元）數(shù)值2500反應(yīng)系統(tǒng)1000再生系統(tǒng)700吸收穩(wěn)定系統(tǒng)800如果要增設(shè)芳烴精餾裝置，則需另增加約 1000萬元的投資裝置加工費(fèi)用以5萬噸/年裝置為例，GTA-I工藝的加工費(fèi)用見表27。表27 5.0萬噸/年GTA-I工業(yè)裝置的加工費(fèi)用（元 /噸）材料名稱單位單價（元）耗量費(fèi)用 （萬元）1催化劑及輔助材料332 31 1催化劑t23000012 5287 51 2脫硫劑t300006 0181 3干燥劑t180006 010 81.4支撐保

44、護(hù)齊U,t,60001062動力費(fèi)3182 1循環(huán)水t0 253000000752 2電KW0 540000002002 3凈化壓縮空氣N m 30 1560000092 4蒸汽t20020042 5）、EQ氮?dú)?03工資及附加人2000020404折舊費(fèi)200修理費(fèi)40r加工費(fèi)合計IV930 37/川丄刃1-1 y 單位加工費(fèi)（元/噸）1861由表27可知，該裝置的加工費(fèi)用為186.1元/噸，其中催化劑的 使用壽命按兩年計算，且裝置所產(chǎn)干氣中 H2含量較高可以通過 PSA 裝置提取氫氣作為其它加氫裝置的氫源。干氣提取 H2后作為燃料氣使 用，完全可以滿足芳構(gòu)化裝置自用的需求量，因而實(shí)際加工費(fèi)

45、用未計算燃料氣費(fèi)用。4.2 GTA-II工藝及其工業(yè)應(yīng)用GTA-II工藝主要是針對以包括直餾汽油、加氫焦化汽油、油田凝 析油、重整抽余油、裂解汽油等輕烴為原料生產(chǎn)芳烴的工藝，該工藝 有兩套工業(yè)裝置正在建設(shè)中。原料性質(zhì)該工藝加工的原料廣泛，其主要性質(zhì)見表28。表28原料油性質(zhì)加氫焦化汽重整重整項(xiàng)目凝析油油抽余油拔頭油密度 /kg?m-3733.9705.2691.0682.0硫含量/g.g-13563215氮含量/心-1V 14.52.61族組成/%鏈烷烴54.95環(huán)烷烴30.98烯烴0.44芳烴13.635.21.87餾程/ CIBP35.742.036.031.050 %97.7104.09

46、7.090%139.1131.0145.0FBP184.0150.5210.073.04.2.2 GTA-II 工藝流程由輕烴經(jīng)芳構(gòu)化反應(yīng)生產(chǎn)芳烴過程與低分子烴類(如C3、C4烴)生產(chǎn)芳烴過程有所不同，由于原料與目的產(chǎn)物單環(huán)芳烴的沸程相似， 要求原料轉(zhuǎn)化率接近100 %時才有可能得到高純度、能直接精餾得到 單體芳烴的芳構(gòu)化液態(tài)產(chǎn)物。大量的研究結(jié)果證實(shí)，為保證芳構(gòu)化反 應(yīng)具有相應(yīng)的操作穩(wěn)定性，不可能長時間保證原料100 %轉(zhuǎn)化。因此，應(yīng)建立芳構(gòu)化反應(yīng)液體產(chǎn)物的芳烴抽提裝置。GTA-II的工藝流程主要由以下幾部分構(gòu)成：(1 )芳構(gòu)化反應(yīng)系統(tǒng)芳構(gòu)化反應(yīng)裝置采用多臺反應(yīng)器串聯(lián)的方式以滿足反應(yīng)吸熱的要 求。采用雙系列固定床并聯(lián)或模擬移動床循環(huán)操作的方式達(dá)到連續(xù)反 應(yīng)再生操作的目的。(2) 氣體分離系統(tǒng)氣體分離系統(tǒng)可自建吸收穩(wěn)定裝置，也可與其他裝置共用。(3) 芳烴抽提裝置由于芳構(gòu)化反應(yīng)不受原料芳烴潛含量限制，抽余油可重新返回反 應(yīng)器入口進(jìn)一步芳構(gòu)化。因而可使裝置不產(chǎn)抽余油。根據(jù)煉油廠實(shí)際 情況，也可與催化重整裝置共用抽