Развитие технологии алкилирования в 2016 году и последние достижения

Thread Content

Развитие технологии алкилирования в 2016 году и последние достижения. 08.04.2016. Алкилирование – это процесс, при котором под действием катализатора из изобутана и олефинов, содержащихся в сжиженном нефтяном газе на нефтеперерабатывающих заводах, получаются компоненты, используемые для производства бензина – алкилированные масла. Благодаря высокому октановому числу, низкому давлению пара, а также отсутствию алкенов и серы, алкилированное масло является идеальным компонентом для смеси бензина. Поэтому технология алкилирования в последние годы привлекает все большее внимание нефтехимических предприятий. Что касается технологии производства, то в настоящее время для массового производства алкилированных масел используются в основном метод сульфурной кислоты и метод гидрофторной кислоты. Хотя оба этих метода обеспечивают высокий уровень выхода продукта и хорошую селективность, при использовании метода сульфурной кислоты образуется большое количество отходов кислоты, что приводит к серьезному загрязнению окружающей среды ； Фтористоводородная кислота — это легко испаряющийся чрезвычайно токсичный химический вещество, который при утечке может нанести серьезный ущерб окружающей среде и местным экосистемам. Кроме того, у обоих методов существуют проблемы, такие как коррозия производственного оборудования. Для преодоления серьезных недостатков жидких сильных кислот — высокой коррозийной способности и опасности для здоровья человека — в последние годы как в странах мира, так и внутри стран постоянно совершенствуются существующие традиционные технологии. Кроме того, активно разрабатываются новое поколение твердых катализаторов на основе сильных кислот для процесса алкилирования в качестве замены существующим технологиям, использующим жидкие кислоты. Традиционные технологии алкилирования жидких кислот. В настоящее время для производства алкилированных масел по-прежнему в основном используются традиционные методы алкилирования с применением серной кислоты и фтористоводородной кислоты. По статистике, в настоящее время в мире насчитывается более 110 установок для алкилирования с использованием серной кислоты, а установок для алкилирования с использованием гидрофторной кислоты — около 120. Хотя общая схема работы устройств для алкилирования с использованием фтористоводородной и серной кислот отличается, механизмы реакций в обоих процессах крайне похожи. В 1960-х годах количество установок для алкилирования, использующих серную кислоту в качестве катализатора, в три раза превышало количество установок с катализатором на основе фтористоводородной кислоты. С тех пор тенденция в области технологий алкилирования сместилась в сторону использования фтористоводородной кислоты, после чего снова вернулась к использованию серной кислоты. Два вида технологий развивались в ходе многолетней конкуренции друг с другом, приобретя свои уникальные особенности. 1) Технология алкилирования с использованием фтористоводородной кислоты. Технология алкилирования с применением фтористоводородной кислоты используется уже более 60 лет, и за это время она постоянно совершенствуется. Процесс алкилирования с использованием фтористоводородной кислоты занимает меньше пространства по сравнению с процессом алкилирования с использованием серной кислоты, имеет более простую конструкцию и требует меньшего количества катализаторов. Однако у него также есть недостатки, среди которых наиболее распространенным является то, что стоимость выделения изобутана, пропана, гидрофторной кислоты и фторсодержащих соединений выше, чем при технологии алкилирования с использованием серной кислоты (за исключением процесса с двумя реакторами в серийной связке от UOP). Кроме того, у этой технологии существует ещё одна серьезная проблема: фтористоводород в виде токсичного газа попадает в атмосферу. При низкой концентрации этого газа он может раздражать глаза, кожу и нос ； Высокая концентрация может угрожать жизни. Патентообладатели процесса алкилирования с использованием фтористоводородной кислоты: UOP и PHILLIPS (Comexi). Самой серьезной проблемой при использовании фтористоводородной кислоты являются ее летучесть, коррозийные свойства и токсичность. Из-за этого агентство по охране окружающей среды США запретило ее использование. Поэтому в новых установках для алкилирования, построенных за последние 20 лет, практически не используется этот метод. 2) Технология алкилирования сульфатом. Несмотря на проблемы, связанные с обработкой отходов сульфурной кислоты и коррозией оборудования, производство алкилированных масел привлекает все больше внимания. Поэтому, параллельно с разработкой новых технологий, постоянно совершенствуется и технология алкилирования сульфатом. В настоящее время основными владельцами патентов на технологию алкилирования с использованием серной кислоты являются DuPont и LUMMUS. Среди них компания DuPont обладает самой высокой производственной мощностью по алкилированию; у нее есть технология STRATCO для алкилирования с использованием серной кислоты, а также технология MECS для восстановления отходящей кислоты. Компания DuPont контролирует примерно 80% рынка производства алкилсульфатов в мире. В Китае примерами использования технологии DuPont является завод по переработке нефти компании CNOOC в Хуэйчжоу (мощность – 160 тыс. тонн в год; запущен в 2009 году). Кроме того, в Китае планируется запуск ещё трех таких заводов в 2016 году. Технология CDAlky с использованием серной кислоты от компании Румс в последние годы также находит широкое применение в Китае. Среди уже действующих и будущих заводов, использующих эту технологию, можно назвать: Shandong Shenchi (мощность – 200 тыс. тонн в год; запущен в мае 2013 года), Shandong Haiyue (мощность – 600 тыс. тонн в год; запущен в июле 2014 года), Guangxi Qinzhou Tianheng Petrochemical (мощность – 200 тыс. тонн в год; запущен в апреле 2014 года) и Yuntianhua (мощность – 240 тыс. тонн в год; запущен в 2016 году). Поскольку главной проблемой алкилирования с использованием серной кислоты является обработка отходов кислоты, необходимо строить установки для восстановления этой кислоты параллельно с установками для алкилирования. Это приводит к значительному увеличению затрат на инвестиции и эксплуатацию по сравнению с процессом алкилирования с использованием фтористоводородной кислоты. Альтернативные технологии алкилирования. Несмотря на постоянные усилия исследователей по совершенствованию процессов алкилирования с использованием фтористоводородной и серной кислот, проблемы, связанные с этими технологиями, так и не были решены окончательно. К таким проблемам относятся высокие затраты на строительство оборудования, большое потребление кислоты, сильная коррозийная активность, а также возможность загрязнения окружающей среды. Поэтому как в странах мира, так и внутри стран активно разрабатываются чистые и безопасные альтернативы технологиям алкилирования. Самые значительные успехи были достигнуты в области технологий алкилирования с использованием твердых кислот и ионных жидкостей. 1) Технология алкилирования с использованием твердых кислот. Несмотря на то, что традиционные технологии алкилирования с использованием жидких кислот уже давно считаются совершенными, их воздействие на безопасность и окружающую среду побудило к разработке более безопасных и экологичных технологий. По сравнению с технологией использования жидких кислот, процесс алкилирования с применением твердых кислот проходит при более мягких условиях, а их восстановление осуществляется легко. После решения проблемы конденсации олефинов в процессе алкилирования с применением твердых кислот, свойства бензина, полученного таким способом, могут сопоставляться по качеству с свойствами бензина, произведенного с использованием жидких кислот ； Кроме того, твердые кислоты не обладают коррозионной способностью и потенциальной опасностью, характерными для жидких кислот; к материалам оборудования к ним нет особых требований, а безопасность процесса высока ； В области охраны окружающей среды не существует негативных последствий, связанных с обработкой отходных кислот. Поэтому в последние годы многие крупные нефтяные компании и научно-исследовательские институты по всему миру занимаются разработкой твердых катализаторов. Среди известных технологий можно выделить процесс AlkyClean компании LUMMUS, процессы Alkylene и Inalk компании UOP, а также процесс FBA компании TOPSOE. Китайские научно-исследовательские институты также разработали твердые катализаторы на основе алкилированных кислот и соответствующие технологии. В последние два года были проведены промышленные испытания этих технологий на заводах Shanghai Gaqiao Petrochemical и Beijing Yanshan Petrochemical. В настоящее время эта технология прошла техническую экспертизу в Китайской нефтяной корпорации. У компании Румс имеется демонстрационное оборудование для технологии AlkyClean на нефтеперерабатывающем заводе Fortum в Финляндии. В феврале 2015 года в промышленном комплексе HuiFeng Petrochemical Group в городе Цзыбо, провинция Шаньдун, была запущена первая установка для алкилирования с использованием твердых кислот мощностью 100 тысяч тонн в год. Несмотря на определенный прогресс в технологии алкилирования с использованием твердых кислот, на данный момент существуют определенные препятствия для полного замены традиционных методов, основанных на жидких кислотах. Самой серьезной из этих проблем является проблема деактивации/регенерации катализаторов. В то же время необходимо решить ряд проблем, таких как пригодность сырья, экономическая эффективность работы устройства, высокая реакционная активность и селективность твердых кислотных катализаторов. 2) Технология алкилирования ионных жидкостей. Ионные жидкости привлекают большое внимание в последние годы благодаря наличию у них одновременно высокой плотности реакционноспособных центров, характерных для жидких кислот, и невыпаримости, свойственной твердым кислотам. В прошлом низкая селективность и малый уровень выхода ограничивали использование катализаторов на основе ионных жидкостей в производстве алкилированных масел. В последнее время ведется множество исследований, посвященных технологии алкилирования ионных жидкостей. Компании и учреждения, такие как Chevron и Shell, а также Китайский университет нефти, провели большой объем исследований в этой области. В технологии алкилирования с использованием ионных жидкостей ионные жидкости применяются в качестве растворителя и катализатора; эта технология демонстрирует более высокую каталитическую активность по сравнению с серной и фтористоводородной кислотами. Композитные ионно-жидкие катализаторы, разработанные в последние годы, показали огромный потенциал в производстве алкилирования. Китайская нефтяная компания является единственной компанией, которая в настоящее время применяет в промышленных целях технологию алкилирования с использованием ионных жидкостей. Эта технология была разработана в Лаборатории по изучению тяжелых нефтей при Китайском университете нефти. 29 сентября 2013 года в компании Shandong Deyang Chemical Co., Ltd. было введено в эксплуатацию производственное оборудование для каталитического алкилирования углеводородов четвертой группы с использованием ионных жидкостей мощностью 120 тысяч тонн в год. Успешное применение технологии алкилирования с использованием ионных жидкостей позволило преодолеть множество недостатков традиционных методов алкилирования с использованием концентрированной серной кислоты и фтористоводородной кислоты. Это стало новым решением для очистки автомобильного бензина и повышения его качества в нашей стране. (Источник статьи: Информация из отрасли нефти и нефтехимии)