带您看烷基化装置

        随着成品油“国五”全国实施日期的日益临近，烷基化逐渐成为一个热门的话题，同时，主要的标准制定机构、北京政府也打算于近期实施“国六”成品油标准。那么，烷基化油将是国内炼油商绕不过的东西。

   一、烷基化油

   烷基化油，学名工业异辛烷，是一种高辛烷值的组分，并且由于其RON、MON高，含硫低，芳烃含量低，芳烃低，烯烃低的“两高，四低”的特点，收到广大炼油商及社会调油商的欢迎。

   二、生产过程

  烷基化油，原料是炼油厂或者社会上的C4轻烃资源，在容器中与浓硫酸或者其它物质产生烷基化反应，生产烷基化油。主要化学反应如下：

图一 烷基化主要反应

    三、产能情况

  各技术的产能情况如下图：一半以上的市场是杜邦的Stratco工艺，的产能约有3920万吨/年；其次是UOP/COP（两者已经合并）的工艺，产能约有4400万吨/年，剩下的基本就是一些非主流的工艺，的产能相对较小。

图二 各商*

  国内90年代左右进口的20套装置多数是UOP的HF工艺，总产能约100万吨/年。近期，国内炼油商新建项目多用CD-TECH技术，或者STRATCO技术。

    四、各商工艺介绍

图三 各介绍

   HF工艺的主要商是UOP公司，其工艺中的HF由于腐蚀及剧毒的原因，使用该工艺的炼厂较少，北美也就有四家炼油厂使用该技术。其特点是工艺流程相对简单，设备相对少，没有废酸处理的烦恼，但是缺点是产品收率相对较低，HF消耗大，需要设置泄漏应急处理设备。

图四 HF技术操作参数

HF法流程图：

图五 HF技术工艺流程图

  硫酸法烷基化我国目前约有8套装置，其优点是酸资源丰富，价格便宜，选择性好，装置运行周期较长。但是，低浓度的硫酸腐蚀性较强，工艺消耗酸较大，会产生大量的酸渣污染，需要配套废酸再生装置。

图六 H2SO4操作参数

图七 H2SO4主要商

    H2SO4法流程图：

图八 H2SO4工艺流程一

图九 H2SO4工艺流程二

  固体酸催化剂应用于异丁烷一丁烯的烷基化生产，具有强酸性、易分离回收、以活化再生、便于连续操作、腐蚀性小的优点。酸类型主要分为固载酸类、分子筛、和固体*酸。采用固体催化剂烷基化丁艺利用轻烯烃生产的烷基化油可以达到或超高过采用常规液体酸催化剂生产的烷基化油的质量 同体催化剂工艺的安全性、方便性远胜于液体酸烷基化丁艺。

图十 固体法操作参数

图十一 固体法主要商

图十二 固体法工艺流程

  双金属复合阴离子的离子液体催化剂，使其能够有效促进碳四烷基化的目标反应，并抑制聚合与裂化等副反应，表现出高催化活性和高选择性。以重碳四为原料时，中试烷基化油中理想产物*基戊烷的选择性高达90％以上，所得烷基化油的研究法辛烷值高达100以上。

图十三 固体法操作参数

图十四 固体法主要商

五、国内液化气及碳四资源

图十五 碳四主要来源

    国内的碳四资源，主要来源于炼厂气分离或者乙烯碳四分离。按照国内炼厂2亿吨/年的催化裂化装置计算，炼厂气可提供的碳四资源约1000万吨/年；而乙烯裂解装置规模约2700万吨/年，相应的醚后碳四产量约270--300万吨/年，那么国内总体可以提供的碳四资源约1300--1500万吨/年，进口量约500万吨/年。合计国内碳四资源消费量约2000万吨/年，异丁烯资源量约有300--500万吨/年。

图十六 碳四主要利用

    按照上图可知，国内丙烷脱氢、异丁烷脱氢的装置产能约500万吨/年，那么，2015年可供利用的碳三、碳四资源约有1000万吨/年，可以撑起1200万吨/年的MTBE装置或者烷基化装置。

六、国内MTBE及烷基化装置产能

图十七 烷基化装置及其它装置产能

    截止2014年，国内烷基化装置产能约800万吨/年，MTBE产能约1200万吨/年，异构化产能约400万吨/年，芳构化产能约1300万吨/年，上述几类装置合计约3700万吨/年，而国内可提供的碳四资源1500万吨/年，那么大量的碳四资源需要进口。如果就异丁烯的资源来看，1000万吨/年的异丁烯资源，只用来生产MTBE或者烷基化油，那么只能撑起1200万吨/年的装置。

    今后，烷基化或者MTBE装置是否扩能改造呢？就目前来看，MTBE扩能的冲动减少了，烷基化装置的扩能可能性较大。

图十八 烷基化装置产能分布一

图十九 烷基化装置产能分布二

    从远期来看，预计2018年，全国烷基化装置产能将达到1800万吨/年，相比2014年增加约1000万吨/年。从上图可知，扩能zui多的就是中石油、中石化两家企业，产能占全国总产能比例分别从2015年的5%、4%，上升至2018年的10%、11%。也就是说，两桶油会挤占约360--400万吨/年的异丁烯资源。可供社会的碳三、碳四资源量将会减少。

    1）新增异丁烯产能。传统催化裂化、乙烯裂解的异丁烯产能有限，新增的主要是丙烷脱氢、丁烷脱氢的装置产能。根据预测，2020年预计将新增200万吨/年的产能，异丁烯预计新增20万吨/年。

    2）乙烯裂解。按照预测，2020年预计新增300万吨/年的产能，异丁烯产能新增30万吨/年。

    3）炼油产能。2020年新增约1亿吨/年，异丁烯约180万吨/年

    上述合计后，2020年，全国新增加的异丁烯量zui多为250万吨/年。仍然有大约400万吨--600万吨/年的烷基化产能需要通过外购解决，否则烷基化装置的开工率仅能维持60-70%。

七、汽油消费预测

    2015年，国内汽油表观消费约1.15亿吨/年。2010-2014年，地炼汽柴油资源量也保持年均20%左右的增长。我国汽油资源更多地依赖加油站进行销售，并且私家车主对油品品牌和品质要求较高，地炼在零售网络尚未健全的情况下，投放的柴油资源增加幅度明显大于汽油，地炼生产柴汽比从2008年的1.5上升到2011年的2.3，2011年以后由于我国柴油需求疲软，地炼生产柴汽比同步向下调整。2015年上半年，地炼获取原油数量进一步增加，柴油资源量同比大幅增长34%，以低价资源冲击主营公司份额，两大集团销售柴汽比从2014年的1.6大幅降低。按照中国石油经济研究院的预测，2020年汽油表观消费达到1.60亿吨/年，相应的烷基化油需求约1600万吨/年，那么估计约有200万吨/年的烷基化油需要进一步消化，整个市场的烷基化油将供过于求。

八、小结

    由于国六标准于2019年开始实施，烷基化油的需求将会增加，但是随着三桶油陆续新建烷基化装置，国内烷基化产能富余量约200万吨/年。同时，由于三桶油自身消费的原因，可供市场的醚后碳四资源也将减少，将来碳四资源的市场争夺将更为激烈，拥有自身资源或者进口廉价资源的装置竞争力更强。