輕烴芳構化技術[1]參考資料

1、輕烴芳構化技術庫車中原石油化工有限公司編制目錄1前言 12輕烴芳構化技術概況 23 GAP工藝技術 33.1 GAP-I 工藝技術及其工業(yè)應用 43.1.1 芳構化催化劑及原料的性質 43.1.2 GAP-I 工藝流程 53.1.2.1 GAP-I工藝反應部分流程 63.1.2.2 再生部分 63.1.2.3 產物分離 63.1.3 工業(yè)裝置標定結果 63.1.4 裝置的單程操作周期 73.1.5 芳構化改質裝置的總投資 83.1.6 芳構化改質裝置的加工費用 83.2 GAP-II 工藝 93.2.1 GAP-II工藝流程和特點 93.2.2 原料及芳構化催化劑的性質 93.2.3 GAP-

2、II工藝主要工藝條件 103.2.4 GAP-II工藝產品分布和產品性質 113.2.5 GAP-II工藝裝置的總投資 123.2.6 芳構化改質裝置的加工費用 123.3 GAP-III 工藝 133.3.1 GAP-III工藝流程和特點 133.3.2 GAP-III工藝主要工藝條件 133.3.3 GAP-III工藝產品分布及產品性質 143.3.4 GAP-III工藝的裝置總投資 15 庫車中原石油化工有限公司 3.3.5 GAP-Ill 工藝的加工費用 153.4 GAP工藝應用小結 164 GTA工藝及其工業(yè)應用 174.1 GTA-I 工藝 174.1.1 原料及催化劑的性質 1

3、74.1.2 工藝流程 174.1.3 主要工藝參數 184.1.4 產品分布及產品性質 184.1.5 GTA-I 工藝的裝置總投資 194.1.6 裝置加工費用 204.2 GTA-II 工藝及其工業(yè)應用 204.2.1 原料性質 204.2.2 GTA-II 工藝流程 214.2.3 主要工藝參數 224.2.4產品分布及產品性質 224.2.5 GTA-II 工藝的裝置總投資 234.2.6 GTA-II 工藝的裝置加工費用 234.3 GTA工藝小結 245結論 24庫車中原石油化工有限公司庫車中原石油化工有限公司1前言輕質芳烴（苯、甲苯、二甲苯）是最基本的石油化工原料之一， 隨著合

4、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 經濟對其它精細化學品需求的不斷增長，輕質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，輕質芳烴 正是高辛烷值清潔汽油的重要調合組份，我國絕大多數的清潔汽油中 芳烴含量遠低于國家標準對芳烴含量的要求，因此，開發(fā)新的芳烴來 源和生產技術顯得越來越重要。目前，催化重整技術是煉油企業(yè)獲得優(yōu)質石油芳烴或高辛烷值汽 油調合組分的最主要手段。催化重整反應的重要特征是將直餾石腦油 中的環(huán)烷烴經脫氫等過程轉化為芳烴。所以，無論早期的半再生重整 工藝還是經催化劑及工藝改進后的連續(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)

5、烷烴含量）。對原料組成的要求事實上限制 了由催化重整生產芳烴的原料資源。輕烴芳構化技術是近二十年來發(fā)展的一種新的石油加工技術，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化為苯、 甲苯和二甲苯等輕質芳烴。輕烴芳構化技術與目前煉廠采用的重整工 藝相比，具有以下優(yōu)點：（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）芳烴產率不受原料油芳烴潛含量 的限制，原料不需預分餾；（3）低壓、非臨氫操作，其基本建設投資 少，操作費用低；（4）通過改變催化劑配方及芳構化反應工藝條件， 可在一定范圍內調整產品分布，以適應市場需要；（5）芳構化反應產 庫車中原石油化工有限公司

6、生的干氣富含氫氣，可以作為加氫裝置的氫源。隨著現代工業(yè)的發(fā)展，作為基礎化學工業(yè)原料和高辛烷值汽油組 分的輕質芳烴的需求量不斷增加，而石油資源卻日益短缺，因此，立 足現有石油資源，利用芳構化工藝過程來拓寬生產芳烴的原料資源、 增加芳烴產量具有很強的現實意義。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GAP技術和GTA 技術，并擁有兩項專利(ZL92101228.4 , ZL93102129.4)。該技 術利用專有催化劑，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、液化氣等輕烴轉化為芳烴，用 于生產輕質

7、芳烴或者高辛烷值汽油調合組分。輕烴芳構化技術作為一 種全新的輕烴深加工工藝，正日益受到眾多煉油企業(yè)的關注。目前， GAP和GTA技術已成功應用于國內十余家煉化企業(yè)，并取得了理想 的工業(yè)應用結果。工業(yè)裝置運轉結果表明，洛陽石化工程公司工程研 究院開發(fā)的輕烴芳構化技術一GAP、GTA工業(yè)技術的成熟，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)應用前景。2輕烴芳構化技術概況二十世紀70年代初，美國Mobil公司合成出了 ZSM-5型硅鋁沸 石，并將其應用于催化劑研究中，進而開發(fā)出生產芳烴的催化劑和工 藝，使得從其它途徑生產芳烴成為可能。輕烴分子在HZSM-5分子篩催化劑上的反應較為復

8、雜，一般認為包括裂化、齊聚、環(huán)化和脫氫四 個主要步驟。烴分子首先裂化成低分子“碎片”，這些“碎片”再經過正碳 庫車中原石油化工有限公司 離子反應機理“連接”成環(huán)，通過脫氫或氫轉移生成芳烴。由于受分子篩 結構和反應歷程的限制，不同烴分子在 HZSM-5沸石上的芳構化產品 分布相近。金屬改性的 HZSM 5分子篩上烷烴芳構化的途徑如圖 1所示。環(huán)化物芳烴氫氣-甲烷，乙烷，乙烯（副產物）圖1金屬改性HZS 5分子篩上烷烴芳構化途徑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，得到了廣泛地工業(yè)應用。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化成芳烴

9、，并對原料的芳烴潛 含量沒有要求。利用這一特性，國內外相繼開發(fā)了多項由不同工藝、 不同原料直接生產苯、甲苯、二甲苯（BTX ）等輕質芳烴或高辛烷值 汽油調合組分的輕烴芳構化工業(yè)技術。由UOP公司與BP公司聯合開發(fā)的Cyclar工藝是世界上最早實現 工業(yè)化的芳構化工藝技術。該工藝是用一步法將液化石油氣（丙烷和丁 烷）選擇性地轉化為高附加值的輕質芳烴（BTX），并聯產大量氫氣。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 庫車中原石油化工有限公司 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。由于應用了移動床反應器、催

10、化劑連續(xù)再生 和未轉化C3、C4回煉等技術，芳烴收率很高。但正是由于采用了以上 技術，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) 模裝置的建設不宜采用該工藝。日本三菱石油和千代田公司聯合開發(fā)了由LPG和輕石腦油生產BTX芳烴和氫氣的Z-Forming TM新技術。該工藝的8200t/a工業(yè)驗證裝 置于1990年11月投運，1991年11月完成試驗驗證。目的產品為芳 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

11、質裂解汽油等芳構化用于生產芳烴。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)的直餾石腦油生產高辛烷值汽油技術 （Zeoforming工藝）是利用俄羅斯科學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化催化劑，將石腦油在固定床反應器上轉化為高 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。催化劑在線操作周期300小時左右。在Zeoforming 工藝過程中，直餾石腦油芳構化所得到的產品為：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。中國石化集團洛陽石化工程公司工程研究院開發(fā)的劣

12、質汽油芳構 庫車中原石油化工有限公司 化改質技術一GAP工藝于1998年8月完成了工業(yè)化，并相繼建成投 產了多套加工能力分別2-10萬噸/年劣質汽油芳構化改質工業(yè)裝置，用 于生產低烯烴、低硫、高辛烷值的汽油調合組份。輕烴芳構化生產芳 烴的GTA工藝也于2005年5月進行了工業(yè)試驗，原料為催化裂化裝 置所產C4組分，目的產品為輕質芳烴 BTX，裝置加工規(guī)模為5萬噸/ 年。已經工業(yè)化的裝置運行結果表明，不僅GAP和GTA工藝技術成熟可靠，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，操作費用相對較低。3 GAP工藝技術隨著國家環(huán)保法規(guī)及車用燃料新標準的出臺，對成品汽油

13、的產品 質量提出了新的要求，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合組分已不現實。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量難題。對于那些缺乏上述輕油深加工生產裝置的眾多企業(yè)，采用劣質汽 油芳構化改質（GAP工藝）技術，可以將低辛烷值汽油組分直接轉化 為高辛烷值汽油調合組分，從而解決了其無法出廠的困境。而另一方 面，由于GAP工藝所得的改質汽油辛烷值高、 硫含量低且烯烴含量幾 乎為零，與催化汽油調合后可以很好地

14、解決催化汽油高硫高烯烴的質 量難題，從而全面提升了煉化企業(yè)成品汽油的產品質量。針對我國煉 化企業(yè)的發(fā)展現狀，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)的產品質量要求。自1998年第一套GAP工業(yè)裝置建成投產后，劣質汽油改質技術先后在廣西田東、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 轉結果表明：諸如直餾汽油等低辛烷值汽油組分經 GAP改質后辛烷值 大幅提高（提高30-50個單位），完全可以作為高辛烷值汽油調合組分， 同時也證明了 GAP工業(yè)技術的成熟可行。3.1 GAP-

15、I工藝技術及其工業(yè)應用GAP-I工藝的目的產品是RON為90的高辛烷值汽油調合組分， 已在沈陽市新民蠟化學品實驗廠（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)應用結果 如下。3.1.1芳構化催化劑及原料的性質芳構化催化劑的性質見表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，其性質見表 2。表1芳構化催化劑主要性質項目性質比表面積/m2 -g -302.2孔體積/ml -g -0.22可幾孔半徑/?19.06堆密度/kg -m-3640壓碎強度（徑向/120N -cm-

16、1）表2 三套裝置原料油性質項目新民裝置田東裝置南充裝置密度 /kg?m-3713.9717.1714.8膠質 /mg?(100ml)-13.22.62.1腐蝕 /（ Cu，50，1a1a1a3h)硫含量/g.g-130600230氮含量/g-1V 5V 5V 5芳烴含量/m %4.14.175.26餾程/ CIBP43453910 %94717050 168133137FBP1851701663.1.2 GAP-I工藝流程GAP-I工藝采用獨特的模擬移動床工藝完成劣質汽油在芳構化催化劑上的連續(xù)反應-再生過程，具有催化劑利用率高、產品質量穩(wěn)定、裝置投資小、操作靈活等特

17、征。采用GAP-I工藝的汽油改質裝置反應-再生系統(tǒng)原則流程如圖2。以下分別就反應、再生操作及產品出路三圖2 GAP-I工藝反再系統(tǒng)工藝流程3.121 GAP-I工藝反應部分流程直餾汽油的芳構化改質反應為強吸熱反應，需采用分段加熱的方 式實現整個反應過程。反應部分采用了兩臺加熱爐，一臺為原料油加 熱爐，一臺為中間產物加熱爐。反應器為三臺，加熱爐反應器之間聯 接相應跨線，使三臺反應器能以一定形式串聯使用，從而達到分段反 應的目的。芳構化裝置采用模擬移動床循環(huán)反應再生方式實現連續(xù)操 作。該裝置反應系統(tǒng)流程的特點為：每個操作周期的前反應器均是采 用前一周期未經再生的后反應器。正常操作狀態(tài)為其中兩臺反應

18、器串聯反應，另一臺反應器則處于再生或等待狀態(tài)。3.1.2.2 再生部分反應器內的催化劑經過一段時期的運轉后，因表面生焦積炭而失 活，需要通過燒焦再生以恢復催化劑的活性。催化劑的再生是一個高 溫過程，采用氮氣中配空氣的方式對失活催化劑進行燒焦再生，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。3.1.2.3 產物分離直餾汽油芳構化改質裝置可單獨設吸收穩(wěn)定系統(tǒng)，也可利用煉廠 現有催化裂化裝置的吸收穩(wěn)定系統(tǒng)。由反應系統(tǒng)生成的油氣經與原料 換熱及冷卻后，進入油氣分離罐，分離出的氣液產物送至吸收穩(wěn)定系 統(tǒng)進一步分離得到改質穩(wěn)定汽油、液化石油氣和少量干氣。所得干氣 可以作為燃料

19、氣供芳構化改質裝置自用。3.1.3工業(yè)裝置標定結果沈陽新民直餾汽油芳構化改質裝置 1998年8月投產，廣西田東 和四川南充的芳構化改質裝置分別于 2000年9月和12月投產。三套 工業(yè)的標定結果分別見表3、4、5。表3芳構化改質裝置的產品分布產品分布新民裝置田東裝置南充裝置干氣4.64.174.65液化氣30.220.0025.45汽油調合組份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C22.82C3H60.00C3H863.16C4H80.50C4H1031.55C5+2.47表5芳構化改質裝置粗汽油性質項 目新民裝置田東裝置南充裝置密度/kg

20、和-3743.7743.5743.0膠質 /mg?4.94.23.9(100ml)-1腐蝕 /( Cu，50，1a1a1a3h)硫含量/.g-120215140RON90.890.290.1芳烴含量/v %40.235.233.5烯烴含量/V %00.80.5餾程/CIBP40293410 %84637150 178157168FBP204200198直餾汽油芳構化改質裝置的標定結果表明，對于不同的原料，其 芳構化改質所得的產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，達到 93%以上。由表4可以看出液化氣 產品組成以烷烴為主，通過操作的小幅調

21、整，即可生產車用液化氣。由表5可以看出，直餾汽油芳構化改質后，所得汽油的質量基本符合 當前90#汽油質量標準，其辛烷值（RON）不僅可達到90以上，而且 硫含量和烯烴含量都很低。以此芳構化改質汽油作為煉廠的高辛烷值 汽油調合組分，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，從而實現煉廠車用汽油質量的全面升級。3.1.4裝置的單程操作周期芳構化改質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系列芳構化催化劑的顯 著優(yōu)點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) 定性。新民、田東、南充三裝置的單程操作周期分別為16天

22、、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。3.1.5芳構化改質裝置的總投資三套直餾汽油芳構化改質裝置的建設投資見表 6，其中南充裝置自 身設有穩(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芳構化改質裝置的建設投資（萬元）項目新民裝置田東裝置南充裝置總投資8008501200反應系統(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3.1.6芳構化改質裝置的加工費用以南充芳構化改質裝置為例，裝置的加工費用核算見表7表7芳構化改質裝置的加工費用（元/噸）材料名稱單彳位單

23、（元）耗量費用（萬元）1H-HFM1催化劑及輔助材料2 5411 1催化劑及輔助材料催化劑2300009 4254216 21.11 2催化劑 脫硫劑tt230000300009.46 02 16.2181 3脫硫劑干燥劑Itouuuu180006 01 O10 81O14丨燥劑支撐保護劑I11 ouuu9000101 UO92動力費364 22 1循環(huán)水t0 251820000462 2l/R 1 J v電KW0 461694000782-3燃料氣1 V V Vt900 00,2367f2132 4凈化壓縮空氣N m30 154800007 22 5氮氣203工資及附加人2000020404

24、1*-丄 J /丿 J 1 1 J / J 口折舊費/ 、1005修理費卜uu40r6加工費合計1 J798 27/J H 戈7 口 V |單位加工費（元/噸）1596由表7可知，該裝置的加工費用為159.6元/噸，其中催化劑的使用壽命按兩年計算，而實際工業(yè)裝置的催化劑使用壽命達到4年，且裝置所產干氣可以滿足本裝置自用，因而實際加工費用應低于表7的計算值。3.2 GAP-II 工藝3.2.1 GAP-II工藝流程和特點GAP-II工藝以直接生產90井清潔汽油組分為目的。5.0萬噸/年油田輕烴芳構化改質工業(yè)裝置反應-再生部分簡要工藝流程見圖3。申SJ加卓坍7 一 I八反應埔氣去乳扳*高ela V

25、L|rf-r箱垢再生吼宦睫席機AZ耳生q圖3 GAP-II工藝反再系統(tǒng)工藝流程該工藝流程中設四臺反應器，三臺加熱爐。反應器1、2和反應器3、4分別串聯成一組，兩組反應器并聯，交替在線反應或再生。換熱 后的原料經原料加熱爐加熱后進入反應器1改質，由于油田凝析油芳構化改質過程是一強吸熱反應，所以從反應器1出來的油氣經中間加熱爐加熱后進反應器2進一步改質，再經氣液分離后得到目的產品。待反應器1、2這一組反應器的催化劑失活后切換到另一組反應器 3、 4繼續(xù)進行芳構化改質反應，而反應器 1、2切換進入催化劑燒焦再生 周期。GAP-II工藝的特點是通過反應-再生循環(huán)操作，達到連續(xù)穩(wěn)定生產 的目的。后續(xù)的氣

26、液產物分離系統(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，總液體產品收率高，產品質 量穩(wěn)定，但催化劑利用率相對略低。3.2.2原料及芳構化催化劑的性質芳構化裝置的原料為勝利油田凝析油，其性質見表8。催化劑的性質見表9。表8油田凝析油性質項 目凝析油密度/Kg m-3708.9硫含量/血g-157.84氮含量/血g-120再生周期/d5-7催化劑壽命/年3.03.2.4 GAP-II工藝產品分布和產品性質GAP-II工藝產品分布見表11。正如上所述，該工藝兩反應器反應初期均為新鮮催化劑（或再生催化劑），反應條件較緩和，所以總液收 較咼。項目數值干氣4.0液

27、化石油氣26.9改質汽油68.3焦炭（含損失）0.8GAP-II工藝液化氣組成見表12，改質汽油的主要性質見表表 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工藝改質汽油主要性質項 目芳構化汽油表11 GAP-II工藝產品分布，m%13。密度 /kg -m-3742.0膠質 /(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，

28、GAP-II工藝改質汽油的辛烷值（RON ）大于90，其 他性質基本符合90#清潔汽油的要求。液化氣組成符合車用液化氣標 準。3.2.5 GAP-II工藝裝置的總投資5.0萬噸/年GAP-II工藝裝置的建設投資見表14。表14 5.0萬噸/年GAP-II工藝裝置的建設投資（萬元）項目金額總投資1800反應系統(tǒng)800再生系統(tǒng)400吸收穩(wěn)定系統(tǒng)600-庫車中原石油化工有限公司-326芳構化改質裝置的加工費用5.0萬噸/年GAP-II工藝裝置的加工費用核算見表15。表15 5.0萬噸/年GAP-II工藝裝置的加工費用（元/噸）材料名稱單位單（元）耗量費用 （萬元）1催化劑及輔助材料233 21 11

29、 111 匕丿 1 jzx-riij 上刃 io zin 催化劑t2300008 3190 91 21 土 1 丿 1 J 脫硫齊,t300006-0181 3H/IL7 1 J 干燥劑t180006 010 814支撐保護劑,t90001513 52乂 1于不J丿丿1 J 動力費322 22 1循環(huán)水t0 251820000U j .462 2電tKW0 46r kJ c. rJ J J1500000692 33燃料氣rWV1tJ-rrxJ900 002000DZf1802 4八八Z凈化壓縮空氣N m 30 154800007 22 5氮氣rxi ill*TWXZtrtHU【厶203工資及附

30、加A 12000020dX)404丄資及附J加 折舊費人乙 UUUUZU120沖折舊費 修理費1 J50修理費加工費合計jj765 47加工費合計單位加工費（兀/噸）1531由表15可知，該裝置的加工費用為153.1元/噸，其中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RON 約 85.0)GAP-III工藝以生產高辛烷值清潔汽油調合組分（為目的。以山東東明石化集團5.0萬噸/年直餾石腦油芳構化改質工業(yè)裝置為例，其反應-再生部分工藝流程圖見圖 4。該裝置設有一臺二合 一加熱爐，兩臺反應器。換熱后的原料經加熱爐加熱后經反應器A改 質，從反應器

31、A出來的油氣再經加熱爐加熱后進反應器 B進一步改質， 經氣液分離后得到目的產品（液化石油氣和高辛烷值汽油調合組分） 。 待反應器A和反應器B的催化劑失活后，通再生氣燒焦再生。GAP-III工藝特點是反應-再生周期性進行。GAP-III工藝流程簡單，操作安全可靠，操作費用和建設投資均較低，總液體產品收率高;該工藝不足之處是生產不能連續(xù)進行。圖4 GAP-III工藝反應流程簡圖3.3.2 GAP-III 工藝主要工藝條件GAP-III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目數值反應壓力/MPa0.2 0.5進料空速/h-10.25催化劑裝填量/t25前、后反應器

32、入口溫度/C310-480-庫車中原石油化工有限公司-50反應操作周期/天再生周期/天8 - 10催化劑總壽命/年33.3.3 GAP-III工藝產品分布及產品性質GAP-III工藝5.0萬噸/年直餾石腦油芳構化改質裝置產品分布如表17所示。表17 GAP-III工藝裝置產品分布，項目數值干氣2.4液化氣22.4改質汽油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?；瘹夂透馁|汽油性質見表18、19。表18 GAP-III工藝典型液化氣組成,v%物料液化氣C21.20C3H62.35C3H865.21C4H81.53C4H1028.39C5 +1.32表

33、19 GAP-III工藝改質汽油主要性質項 目芳構化汽油密度 /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%69.150%113.590%170.8FBP203.8由表可以看出，經GAP-III工藝改質后，所得改質汽油的硫含量和 烯烴含量很低，是優(yōu)良的高辛烷值汽油調合組分。而且所產液化氣組 成符合車用液化氣標準。3.3.4 GAP-III 工藝的裝置總投資以山東東明5萬噸/年直餾汽油芳構化裝置為例，GAP-III工藝的裝 置投資見表20。 庫車中原石油化工有限公司 表

34、20 5萬噸/年GAP-III工業(yè)裝置的建設投資（萬元）項目數值總投資1400反應系統(tǒng)500再生系統(tǒng)300吸收穩(wěn)定系統(tǒng)6003.3.5 GAP-III 工藝的加工費用以東明裝置為例，GAP-III工藝的加工費用見表21。表21 5.0萬噸/年GAP-III工業(yè)裝置的加工費用（元/噸）材料名稱單位單價（元）耗量費用 （萬元）催化劑及輔助材料1 J71225 11 1催化劑t2300008 3190 91 2脫硫劑t300006 0181 3干燥劑t180006 010 81 4支撐保護劑t90006 05 42動力費2932 1循環(huán)水t0 251820000462 2卄曰、1由.KW0.4610

35、00000462 3燃料氣t900 0020001802 4凈化壓縮空氣,N m 30 1540000062 5氮氣 153工資及附加人20000201 U404扌斤舊費/ 一 一、1005修理費40加工費合計698 1U7加工費合計單位加工費（元/噸）kJ. 1139由表21可知，GAP-III工藝裝置的加工費用比 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工藝應用小結（1 ）利用洛陽石化工程公司工程研究院的劣質汽油芳構化改質技 術可以將直餾汽油改質生產高附加值的高辛烷值汽油調合組分和液化 石油氣。解決煉廠低辛烷值汽油組分的出路問

36、題。（2）直餾汽油芳構化改質裝置的工業(yè)運轉結果表明：直餾汽油經 芳構化改質后，所得產品分布合理，綜合商品率高；所得芳構化汽油 的質量基本符合我國90#清潔汽油質量標準，且硫、烯烴含量低，是優(yōu) 良的高辛烷值汽油調和組份。（3）根據各個廠家的不同情況，可以選擇 GAP工藝的不同技術 方案。其中，GAP-I和GAP-II工藝目的產物基本相同，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 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，且加工費用最低，但其改 質汽油的辛烷值略低（RON約85 ）。

37、（4） 劣質汽油改質裝置的技術經濟分析結果表明：GAP工藝裝置 建設投資省、操作費用低，可以為企業(yè)創(chuàng)造良好的經濟效益。4 GTA工藝及其工業(yè)應用由于凝析油、液化氣等輕烴附加值較低，而輕質芳烴是高附加值 的基礎化工原料，因此利用輕烴生產芳烴不僅可以為企業(yè)創(chuàng)造經濟效 益，也可為企業(yè)向化工領域發(fā)展創(chuàng)造有利條件。基于這種需求，洛陽石化工程公司工程研究院在 GAP技術的基礎上開發(fā)了輕烴芳構化制取 芳烴的GTA技術，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芳烴的 GTA-I工藝已成功實現了工業(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

38、組分。4.1.1原料及催化劑的性質混合C4（山東某廠）的組成如表22所示。催化劑性質見表23。表22混合C4原料組成物料混合C4V%M%C20.330.18C3H63.062.35C3H82.992.41C4H 856.6458.03C4H 1030.1732.01C5+3.815.02表23催化劑性質項目LAC-1A堆密度/kg -m-3710孔體積/ml g10.19比表面/m2 g1296.8徑向壓碎強度/ Ncm-11064.1.2工藝流程1、反再系統(tǒng)采用三爐四反，連續(xù)操作。即反應部分設置一臺原料預熱爐和中 間加熱爐，四臺反應器。再生系統(tǒng)設有一臺再生氣加熱爐。每次反應 用一組兩個反應器

39、，催化劑活性降低時把原料切入另外一組反應器。 在切入反應器進行反應的同時對另外一組活性低的催化劑進行再生， 使整個操作呈連續(xù)狀態(tài)。工藝流程見圖 5。2、產物分離反應產物由富氣和液體產物組成，富氣進入吸收穩(wěn)定系統(tǒng)，由于 原料是混合C4，芳構化反應后的液體產物中芳烴含量 95%。3、再生系統(tǒng)自系統(tǒng)來的氮氣和凈化空氣（補充用）按比例分別計量進入再生 氣分液罐分液后，進入再生氣換熱器，與循環(huán)氣體換熱后，進入再生 氣加熱爐加熱至工藝要求溫度去芳構化反應器，從床層頂部自上而下 燒焦。根據反應器床層溫度變化情況，隨時補充空氣。*C反應 產物J4反應冷卻器氣液分離罐氣體T)液體-產物反應器D 反應器c 反應器

40、B 反應器A反應產物圖5 GTA-I工藝反應流程簡圖4.1.3主要工藝參數1、反應溫度：460-540 C。2、反應壓力：0.1-0.4Mpa。3、反應質量空速：0.3 h -1。4、催化劑使用壽命：2年以上4.1.4產品分布及產品性質表24 GTA-I 一個周期內平均產品分布及液體產物組成項目數據干氣17.9其中H21.8液化氣31.5液體收率50.1C5非芳芳烴49.0其中12.0甲苯23.1二甲苯10.0重芳烴3.90.5焦炭+損失一個周期內平均產品分布及液體產物組成見表24,液化氣產品的組成分析見表25。表25 GTA-I工藝液化氣組成，V%物料液化氣C20.17C3H60C3H879

41、.91C4H80C4H1019.92從表可知，利用GTA-I工藝能生產高純度的混合芳烴，同時副產大量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-I工藝的裝置總投資以山東某廠5萬噸/年混合C4生產混合芳烴裝置為例，GTA-I工 藝的裝置投資見表26。表26 5萬噸/年GTA-I工業(yè)裝置的建設投資（萬元）項目數值總投資2500反應系統(tǒng)1000再生系統(tǒng)700吸收穩(wěn)定系統(tǒng)800如果要增設芳烴精餾裝置，則需另增加約1000萬元的投資4.1.6裝置加工費用以5萬噸/年裝置為例，GTA-I工藝的加工費用見表27。表27 5.0萬噸/年GTA-I工業(yè)裝置的加工費用（元 /噸）材料名稱

42、單位單價（元）耗量費用（萬元）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,t,180006.010814支撐保護劑t60001062動力費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氮氣303工資及附加人2000020404折舊費200T5修理費40C7加工費合計r v930 37-單位加工費（元/噸）1861由表27可知，該裝置的加工費用為186.1元/噸，其中催化劑的使用壽命按兩年計算，且裝置所產

43、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，完全可以滿足芳構化裝置自用的需求量，因而實際加工費用未計 算燃料氣費用。4.2 GTA-II工藝及其工業(yè)應用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芳烴的工藝，該工藝 有兩套工業(yè)裝置正在建設中。4.2.1原料性質該工藝加工的原料廣泛，其主要性質見表28。表28原料油性質項目凝析油加氫焦化汽油重整抽余油重整拔頭油密度 /kg?m-3733.9705.2691.0682.0硫含量/心-13563215氮含量/g.g-1V 14.52.

44、61族組成/%鏈烷烴54.95環(huán)烷烴30.98烯烴0.44-庫車中原石油化工有限公司芳烴13.635.21.87餾程/ CIBP35.742.036.031.050 %97.7104.097.090%139.1131.0145.0FBP184.0150.5210.073.04.2.2 GTA-II 工藝流程由輕烴經芳構化反應生產芳烴過程與低分子烴類(如C3、C4烴)生產芳烴過程有所不同，由于原料與目的產物單環(huán)芳烴的沸程相似， 要求原料轉化率接近100 %時才有可能得到高純度、能直接精餾得到 單體芳烴的芳構化液態(tài)產物。大量的研究結果證實，為保證芳構化反 應具有相應的操作穩(wěn)定性，不可能長時間保證原

45、料100 %轉化。因此，應建立芳構化反應液體產物的芳烴抽提裝置。GTA-II的工藝流程主要由以下幾部分構成：(1 )芳構化反應系統(tǒng)芳構化反應裝置采用多臺反應器串聯的方式以滿足反應吸熱的要 求。采用雙系列固定床并聯或模擬移動床循環(huán)操作的方式達到連續(xù)反 應再生操作的目的。(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化反應不受原料芳烴潛含量限制，抽余油可重新返回反 應器入口進一步芳構化。因而可使裝置不產抽余油。根據煉油廠實際 情況，也可與催化重整裝置共用抽提單元。(4) 芳烴精餾部分（5 ）再生系統(tǒng)采用N2中配02的再生方式對失活催化劑進行再生

46、， 再生煙氣循 環(huán)利用。4.2.3主要工藝參數1、 反應溫度：400-520 C （根據原料性質，選擇不同溫度范圍）。2、反應壓力：0.1-0.4Mpa。3、反應質量空速：0.3-0.5 h -1。4、催化劑使用壽命：2年以上。4.2.4產品分布及產品性質以凝析油為例，該工藝一個周期內平均產品分布及液體產物組成 見表29。表29 一個周期內平均產品分布及液體產物組成項目數據干氣/%9.12液化氣/%28.56液體收率/%61.82芳烴收率/%40.79芳烴濃度/% （收率）65.79其中苯5.24 (3.24)甲苯28.91 (17.87 )乙苯1.97 (1.22)二甲苯23.53 (14.55 )重芳烴6.32 (3.91 )焦炭+損失/%0.5如果將液體產物經芳烴抽提后的抽余油回煉， 則理論收率見表30表30不同原料芳構化抽余油回煉的平均產品分布及液體產物組成項目凝析油加氫焦化 汽油重整 抽余油重整 拔頭油干氣/%11.5