对C5C6低温异构化技术在工业中的应用相关阐述

叶忠祥 王序

【摘要】本文主要研究当前c5c6低温异构化技术在工业中的应用相关问题，随着c5c6异构化工艺的深入发展，国内新兴的异构化装置广泛使用低温异构化催化剂，相比于其他类型异构化催化剂工艺，低温催化剂工艺具有较强的酸性功能，操作温度低且操作压力高，需要在生产的过程中不断连续注氯，从而保持其高活性状态。

【关键词】轻质烷烃;低温异构化技术;裝置运行

1.轻质烷烃的低温异构化工艺

相比于国内的轻质烷烃生产处理水平，国外的轻质烷烃的异构化技术已经进入成熟的工业化生产阶段，整体发展优化速度也非常快。在法国和美国有着全球顶尖的c5c6烷烃异构化技术。在进行生产加工的过程中对c5c6的处理主要分为一次通过工艺和循环工艺两类，如图1所示为不同工艺的c5c6烷烃异构化辛烷值对比情况。在国内轻质烷烃异构化催化剂的研究以及生产应用起步虽晚，但是发展速度很快，中温异构化技术在工业化应用方面已具备一定的规模。而低温异构化技术的研究起步较晚，对于工业化装置的自主研究还不足。由于国内原油含轻石脑油储量较少，并且大部分用于乙烯原料的生产，因此需要不断加强对于重整装置的技术研究，采用异构化技术提升轻石脑油整体价值。

2.低温异构化工艺技术

2.1UOP开发的Penex工艺

Penex工艺技术在国外工业生产中已经有了比较广泛的应用基础，采用双功能催化剂，生产时需要将温度控制在90—200℃以内，因此属于低温异构化催化剂范畴。当前双功能催化剂在工业化的异构催化剂中属于活动最高的产品，但是也存在氯流失的问题，生产环节对于原料杂质有苛刻的要求。在烷烃的异构化反应环节中，较低而稳定的温度能够方便平衡向高辛烷值产物移动，不需要额外增加氢循环环节。c5c6烷烃异构化工艺种类比较多，根据温度可以将催化剂分为中温型和低温型二类，其反应温度分别为210-300℃和100-180℃，从不同工艺或产品辛烷值要求来分类，可分为脱异戊烷+一次通过、一次通过、C5循环、C6循环、C5循环+全异构、全异构、C6循环+全异构等工艺。

2.2TIP完全异构化流程

TIP完全异构化流程是在UOP开发的Penex技术的基础上结合分子筛选选择性吸附与分离技术而产生的新工艺。在TIP完全异构化流程中，反应产物会经过分子筛的吸附作用，从而将c5c6相分离。分离出来的c5c6继续作为原料循环使用返回反应器内。TIP完全异构化流程的应用优势在于加入的循环工艺有效提升了c5c6的转化率，大大提升了产品的辛烷值。但是循环工艺的加入也使得工艺趋于复杂，投资生产成本提高。

2.3脱异己烷塔组合流程

脱异己烷塔组合流程结合了传统的烷烃异构化流程和脱异己烷工艺。生产时原料有首先进行异构化反应，之后进入脱异己烷塔内，在塔内进行反应分离出正构烷烃。之后将正构烷烃大会反应器中进行二次循环。脱异己烷塔组合流程的工艺优势也是增加了循环工艺而大量提升了最终产品的辛烷值，但是存在反应器负荷大能耗高的问题。

2.4脱异戊烷塔组合流程

在异构化反应段上游加一个脱异戊烷塔（DIP），可以从进料中直接回收富异戊烷馏份（异戊烷是异构油最终产品的组成部分）。富异戊烷馏份为DIP塔的馏出液。DIP塔底产物作为异构化反应段的进料。异构化反应出料与富异戊烷馏份混合，形成混合异构油产品。对于富含异戊烷的进料，这种方案特别有吸引力，因为这样可降低下游异构化反应段的负荷。另外，当考虑一次通过式方案时，这种方案还可提高C5馏份的转化率，其流程如图2所示。

3.Penex—DIH异构化装置存在的问题及优化策略

3.1异构化原料在线水含量检测不准确

图三所示为Penex—DIH异构化装置工艺流程示意图。Penex—DIH异构化装置是当前国内应用最广泛的装置之一，但是在深入推广和而应用的过程中也发现了一些问题，首先就是异构化原料在线水含量检测不准确。低温异构化工艺对于原料的纯度有着很高要求，原料中一旦含有水分就有可能造成催化剂的永久性失活。失活的低温异构化催化剂无法进行循环使用只能废弃处理并更换，严重时还会对装置的使用寿命造成影响。异构化原料的干燥系统需要包含两个独立的脱水单元提供更好的过滤性，前置的干燥器在储水后切出系统进行再生处理，后置的干燥剂直接接进系统提升脱水效率。但是由于仪器选型等方面的问题，在装置进行运转的过程中有的水分仪不能精准测量原料水分，需要根据实际工况加强监测精度的矫正次数，防止原料中的杂质破坏催化剂。

3.2异构化原料问题及优化

c5c6异构化技术最显著的特点在于，异构化原料油采取不同的异构化流程能够得到不同辛烷值的产物，而相同的异构化流程使用不同的原料油也会是产物的辛烷值出现差异。因此c5c6异构化流程的选择和原料的选择对于最终产物的影响非常大。在Penex—DIH异构化装置，原料中的C5组分只经过一次异构化反应，而C6成分经过多次异构化反应，根据实际工况分析发现原料中的C6组分含量越能提升最终异构化产物的辛烷值。在生产实践中应该不断优化异构化原料，提升C6组分含量。除此之外，防治催化剂床层飞温、干气中氢气回收利用、以及干燥单元双轨道球阀内漏等问题也是当前应用中丞待解决的问题。

4.小结

为了适应当前汽车工业对于高辛烷值汽油的需求，在生产时主要以高辛烷值组分作为汽油生产的主要来源。随着国内外工业生产于环境保护意识的不断提升，开始借助异构化工艺对烷烃生产工艺进行优化来生产含有高辛烷值组分的汽油。目前国内异构化工艺一直以使用沸石催化剂的中中温异构化工艺为主，低温催化剂在国内工业中的应用还不广泛，国内仅有两套在建低温异构化工艺装置，因此需要相关科研人员在学习国外成功经验以外，加强自主研发，在国内装置开工运行的实践中提升技术水平。

【参考文献】

[1]李刚，陈虎.连续重整-C5/C6异构化组合工艺技术及其工业应用[J].石油炼制与化工，2018，49（10）：33-37.

[2]杨秀娜，刘昶，齐慧敏， 等.低温异构化原料深度脱氮吸附剂及工艺的研发与应用[J].石油炼制与化工，2016，47（2）：65-68.

南京合创工程设计有限公司 博瑞德环境集团股份有限公司