การพัฒนาและความก้าวหน้าล่าสุดของเทคโนโลยีอัลคิเลชั่นในปี 2559

Thread Content

การพัฒนาและความก้าวหน้าล่าสุดของเทคโนโลยีอัลคิเลชันในปี 2559 2016-04-08 อัลคิเลชันเป็นปฏิกิริยาของไอโซบิวเทนและโอเลฟินส์ในก๊าซเหลวในโรงกลั่นภายใต้การกระทำของตัวเร่งปฏิกิริยาเพื่อผลิตส่วนประกอบผสมน้ำมันเบนซิน - อัลคิเลต อัลคิเลตเป็นส่วนประกอบผสมน้ำมันเบนซินในอุดมคติ เนื่องจากมีเลขออกเทนสูง ความดันไอต่ำ และไม่มีโอเลฟินและซัลเฟอร์ ดังนั้นเทคโนโลยีอัลคิเลชั่นจึงได้รับความสนใจมากขึ้นเรื่อยๆ จากบริษัทโรงกลั่นและเคมีภัณฑ์ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา เท่าที่เกี่ยวข้องกับเทคโนโลยีการผลิต กระบวนการอัลคิเลชันที่ใช้ในปัจจุบันสำหรับการผลิตน้ำมันอัลคิเลตขนาดใหญ่ส่วนใหญ่รวมถึงวิธีกรดซัลฟูริกและวิธีกรดไฮโดรฟลูออริก แม้ว่าทั้งสองวิธีนี้จะให้ผลผลิตน้ำมันอัลคิเลชันสูงและการคัดเลือกที่ดี แต่วิธีกรดซัลฟูริกจะทำให้เกิดกรดของเสียจำนวนมากและทำให้เกิดมลภาวะต่อสิ่งแวดล้อมอย่างร้ายแรง ； กรดไฮโดรฟลูออริกเป็นสารเคมีระเหยง่ายและเป็นพิษสูงซึ่งจะก่อให้เกิดอันตรายร้ายแรงต่อสิ่งแวดล้อมและระบบนิเวศโดยรอบเมื่อรั่วไหล นอกจากนี้ทั้งสองกระบวนการยังมีปัญหาเช่นการกัดกร่อนของอุปกรณ์การผลิต เพื่อที่จะเอาชนะข้อบกพร่องที่สำคัญของกรดแก่ของเหลวที่มีฤทธิ์กัดกร่อนสูงและเป็นอันตรายต่อผู้คน ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา บริษัทในประเทศและต่างประเทศได้ปรับปรุงเทคโนโลยีแบบดั้งเดิมที่มีอยู่อย่างต่อเนื่อง และพัฒนาตัวเร่งปฏิกิริยาและกระบวนการอัลคิเลชันของกรดแก่ที่เป็นของแข็งรุ่นใหม่อย่างกระตือรือร้นเพื่อแทนที่เทคโนโลยีกระบวนการอัลคิเลชันของกรดของเหลวในปัจจุบัน เทคโนโลยีอัลคิเลชันของกรดของเหลวแบบดั้งเดิม ปัจจุบันยังคงใช้กระบวนการอัลคิเลชันของกรดซัลฟิวริกและกรดไฮโดรฟลูออริกแบบดั้งเดิมเพื่อผลิตน้ำมันอัลคิเลต ตามสถิติ ปัจจุบันมีหน่วยอัลคิเลชันของกรดซัลฟิวริกมากกว่า 110 หน่วย และหน่วยอัลคิเลชันของกรดไฮโดรฟลูออริกประมาณ 120 หน่วยในโลก แม้ว่าการทำงานโดยรวมของกรดไฮโดรฟลูออริกและหน่วยอัลคิเลชันของกรดซัลฟิวริกจะแตกต่างกัน แต่กลไกการเกิดปฏิกิริยาของทั้งสองกระบวนการจะคล้ายกันมาก ในคริสต์ทศวรรษ 1960 จำนวนหน่วยอัลคิเลชันที่ใช้กรดซัลฟิวริกเป็นตัวเร่งปฏิกิริยามีจำนวนมากกว่าหน่วยตัวเร่งปฏิกิริยากรดไฮโดรฟลูออริกถึงสามเท่า แนวโน้มเทคโนโลยีอัลคิเลชันนับตั้งแต่นั้นมาได้เปลี่ยนมาใช้กรดไฮโดรฟลูออริก และต่อมาก็กลับมาใช้กรดซัลฟิวริกอีกครั้ง กระบวนการทั้งสองได้รับการพัฒนาตลอดหลายปีที่ผ่านมาของการแข่งขันและสร้างคุณลักษณะของตนเอง 1) เทคโนโลยีกรดอัลคิเลชันไฮโดรฟลูออริก เทคโนโลยีกรดอัลคิเลชันไฮโดรฟลูออริกมีการใช้มานานกว่า 60 ปี ซึ่งในระหว่างนั้นเทคโนโลยีนี้ได้รับการพัฒนาและปรับปรุงอย่างต่อเนื่อง เมื่อเปรียบเทียบกับกระบวนการอัลคิเลชันของกรดซัลฟูริก กระบวนการอัลคิเลชันของกรดไฮโดรฟลูออริกใช้พื้นที่น้อยกว่า ออกแบบเรียบง่าย และใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาน้อยกว่า แต่ก็มีข้อบกพร่องเช่นกัน โดยที่พบบ่อยที่สุดคือต้นทุนในการแยกไอโซบิวเทน โพรเพน กรดไฮโดรฟลูออริก และสารประกอบฟลูออริเนตนั้นสูงกว่าต้นทุนของเทคโนโลยีอัลคิเลชันของกรดซัลฟิวริก (ยกเว้นเครื่องปฏิกรณ์สองตัวของ UOP ในกระบวนการแบบอนุกรม) นอกจากนี้ ปัญหาที่ร้ายแรงกว่าของเทคโนโลยีนี้คือกรดไฮโดรฟลูออริกแพร่กระจายสู่ชั้นบรรยากาศเป็นก๊าซพิษ เมื่อความเข้มข้นของก๊าซกรดไฮโดรฟลูออริกต่ำ อาจทำให้ดวงตา ผิวหนัง และจมูกระคายเคืองได้ ； เป็นอันตรายถึงชีวิตเมื่อมีความเข้มข้นสูง ตัวอนุญาตกรดไฮโดรฟลูออริกอัลคิเลชัน: UOP และ PHILLIPS (ConocoPhillips) ปัญหาที่ใหญ่ที่สุดในการทำอัลคิเลชันของกรดไฮโดรฟลูออริกคือความผันผวน การกัดกร่อน และความเป็นพิษของตัวเร่งปฏิกิริยากรดไฮโดรฟลูออริก ซึ่งถูกห้ามโดยหน่วยงานคุ้มครองสิ่งแวดล้อมของสหรัฐอเมริกา ดังนั้นโดยพื้นฐานแล้ววิธีกรดไฮโดรฟลูออริกจึงไม่ได้ใช้ในหน่วยอัลคิเลชันที่สร้างขึ้นใหม่ในช่วง 20 ปีที่ผ่านมา 2) เทคโนโลยีอัลคิเลชันของกรดซัลฟูริก แม้ว่าเทคโนโลยีอัลคิเลชันของกรดซัลฟูริกจะมีปัญหา เช่น การบำบัดกรดของเสียและการกัดกร่อนของอุปกรณ์ แต่การผลิตน้ำมันอัลคิเลตก็ได้รับความสนใจมากขึ้นเรื่อยๆ ดังนั้นในขณะที่พัฒนาเทคโนโลยีใหม่ เทคโนโลยีอัลคิเลชันของกรดซัลฟิวริกจึงมีการปรับปรุงอย่างต่อเนื่องเช่นกัน ปัจจุบันผู้จดสิทธิบัตรกรดซัลฟิวริกอัลคิเลชันหลัก ได้แก่ DuPont และ LUMMUS ความสามารถด้านอัลคิเลชันโดยใช้เทคโนโลยีของดูปองท์เป็นอันดับหนึ่งในโลก ดูปองท์เป็นเจ้าของชุดเทคโนโลยีซัลฟิวริกแอซิดอัลคิเลชัน (STRATCO) และเทคโนโลยีการฟื้นฟูกรดเสีย (MECS) ครบชุด ซึ่งคิดเป็นสัดส่วนประมาณ 80% ของตลาดอัลคิเลชันกรดซัลฟิวริกทั่วโลก กรณีในประเทศของการใช้เทคโนโลยีของดูปองท์คือ CNOOC Huizhou Rinning (160,000 ตัน/ปี เริ่มดำเนินการในปี 2552) ขณะเดียวกัน ยังมียูนิตในประเทศอีก 3 ยูนิตที่มีกำหนดเริ่มก่อสร้างในปี 2559 เทคโนโลยีกรดซัลฟิวริก CDAlky ของ Lummus ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในประเทศจีนในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา อุปกรณ์ที่นำเข้าสู่การผลิตหรือที่กำลังจะเข้าสู่การผลิตได้แก่: Shandong Shenchi (200,000 ตัน/ปี เปิดดำเนินการในเดือนพฤษภาคม 2556), Shandong Haiyue (600,000 ตัน/ปี เปิดดำเนินการในเดือนกรกฎาคม 2557), Guangxi Qinzhou Tianheng Petrochemical (200,000 ตัน/ปี เปิดดำเนินการในเดือนเมษายน 2557) และ Yuntianhua (240,000 ตัน/ปี เปิดดำเนินการในปี 2559) เนื่องจากปัญหาที่ใหญ่ที่สุดของอัลคิเลชันของกรดซัลฟิวริกคือการบำบัดกรดของเสีย จึงจำเป็นต้องสร้างอุปกรณ์สร้างกรดของเสียใหม่พร้อมกับหน่วยอัลคิเลชัน ต้นทุนการลงทุนและการดำเนินงานสูงกว่าค่าอัลคิเลชันของกรดไฮโดรฟลูออริก เทคโนโลยีอัลคิเลชันทางเลือก แม้ว่านักวิจัยยังคงปรับปรุงกระบวนการอัลคิเลชันของกรดไฮโดรฟลูออริกและกรดซัลฟูริกต่อไป แต่พวกเขาไม่สามารถแก้ไขปัญหาที่มีอยู่โดยพื้นฐานได้ เช่น ต้นทุนการก่อสร้างสูง การใช้กรดจำนวนมาก การกัดกร่อนอย่างรุนแรง และสาเหตุที่ทำให้เกิดมลภาวะต่อสิ่งแวดล้อมได้ง่าย ดังนั้นเทคโนโลยีอัลคิเลชั่นทางเลือกที่สะอาดและปลอดภัยจึงได้รับการพัฒนาอย่างจริงจังทั้งในและต่างประเทศ เทคโนโลยีอัลคิเลชันของกรดของแข็งและเทคโนโลยีอัลคิเลชันของเหลวไอออนิกมีความก้าวหน้าที่สำคัญที่สุด 1) เทคโนโลยีอัลคิเลชันของกรดของแข็ง แม้ว่าเทคโนโลยีอัลคิเลชันของกรดของเหลวแบบดั้งเดิมในปัจจุบันจะได้รับการพัฒนาอย่างมาก แต่ผลกระทบต่อความปลอดภัยและสิ่งแวดล้อมได้เป็นแรงบันดาลใจให้เกิดการพัฒนาเทคโนโลยีกระบวนการที่ปลอดภัยและเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมมากขึ้น เมื่อเปรียบเทียบกับเทคโนโลยีกรดของเหลว สภาวะของปฏิกิริยากรดอัลคิเลชันที่เป็นของแข็งนั้นไม่รุนแรงและการงอกใหม่ทำได้สะดวก หลังจากแก้ไขปัญหาการทับซ้อนของโอเลฟินส์ในระหว่างกระบวนการปฏิกิริยากรดอัลคิเลชันของแข็งแล้ว คุณสมบัติของน้ำมันเบนซินที่เป็นกรดอัลคิลเลตของแข็งสามารถเทียบเท่ากับคุณสมบัติของน้ำมันเบนซินที่ผลิตโดยกรดของเหลว ； ในเวลาเดียวกัน กรดของแข็งไม่มีฤทธิ์กัดกร่อนและอาจเป็นอันตรายได้เท่ากับกรดของเหลว ไม่มีข้อกำหนดพิเศษสำหรับวัสดุอุปกรณ์ และมีความปลอดภัยในกระบวนการสูง ； ในแง่ของการคุ้มครองสิ่งแวดล้อม ไม่มีปัญหาด้านลบที่เกิดจากการบำบัดกรดของเสีย ดังนั้นในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา บริษัทน้ำมันรายใหญ่และสถาบันวิจัยทางวิทยาศาสตร์หลายแห่งในโลกจึงมุ่งมั่นที่จะวิจัยและพัฒนาตัวเร่งปฏิกิริยาที่เป็นของแข็ง ในบรรดาเทคโนโลยีที่รู้จักกันดี ได้แก่ กระบวนการ AlkyClean ของ LUMMUS และ Alkyle ของ UOP กระบวนการ ne และ Inalk และกระบวนการ FBA ของ TOPSOE ซึ่งเป็นสถาบันวิจัยทางวิทยาศาสตร์ในประเทศ Institute of Petrochemicals ยังได้พัฒนาตัวเร่งปฏิกิริยากรดอัลคิเลชันและเทคโนโลยีที่เกี่ยวข้องอีกด้วย และได้ทำการทดสอบปลีกย่อยทางอุตสาหกรรมที่ Shanghai Gaoqiao Petrochemical และ Beijing Yanshan Petrochemical ในช่วงสองปีที่ผ่านมา ปัจจุบันเทคโนโลยีนี้ได้ผ่านการประเมินทางเทคนิคของซิโนเปคแล้ว กระบวนการ AlkyClean ของ Lummus มีหน่วยสาธิตอยู่ที่โรงกลั่น Fortum ในฟินแลนด์ ในเดือนกุมภาพันธ์ 2558 หน่วยผลิตกรดอัลคิเลชันของแข็ง 100,000 ตันต่อปีแห่งแรกของ Lummus ถูกสร้างขึ้นและเปิดดำเนินการที่ Huifeng Petrochemical Group ในเมืองไซโบ มณฑลซานตง แม้ว่าเทคโนโลยีโซลิดกรดอัลคิเลชันมีความก้าวหน้าไปบ้าง แต่สำหรับตอนนี้ ยังคงมีอุปสรรคบางประการสำหรับเทคโนโลยีโซลิดกรดอัลคิเลชันเพื่อแทนที่เทคโนโลยีกรดของเหลวแบบดั้งเดิมอย่างสมบูรณ์ ในบรรดาปัญหาเหล่านี้ ปัญหาการปิดใช้งาน/การฟื้นฟูตัวเร่งปฏิกิริยาเป็นปัญหาที่แก้ไขได้ยากที่สุด ในเวลาเดียวกัน จำเป็นต้องแก้ไขปัญหาต่างๆ เช่น ความสามารถในการปรับตัวของวัตถุดิบ การทำงานของหน่วยที่ประหยัด และปฏิกิริยาและความสามารถในการคัดเลือกสูงของตัวเร่งปฏิกิริยากรดแข็ง 2) เทคโนโลยีอัลคิเลชันของเหลวไอออนิก ของเหลวไอออนิกได้รับความสนใจอย่างกว้างขวางในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา เนื่องจากมีทั้งตำแหน่งที่เกิดปฏิกิริยาของกรดของเหลวที่มีความหนาแน่นสูง และไม่มีความผันผวนของกรดของแข็ง ในอดีต การคัดเลือกที่ไม่ดีและผลผลิตต่ำจำกัดการใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาของเหลวไอออนิกสำหรับการผลิตอัลคิเลต มีงานวิจัยจำนวนมากเมื่อเร็วๆ นี้ที่มุ่งเน้นไปที่เทคโนโลยีอัลคิเลชันของเหลวไอออนิก เชฟรอน, เชลล์, มหาวิทยาลัยปิโตรเลียมแห่งประเทศจีน ตลอดจนบริษัทและสถาบันอื่นๆ ได้ทำการวิจัยมากมายในสาขานี้ ในเทคโนโลยีอัลคิเลชันของเหลวไอออนิก ของเหลวไอออนิกถูกใช้เป็นตัวทำละลายและตัวเร่งปฏิกิริยา และเทคโนโลยีนี้แสดงประสิทธิภาพการเร่งปฏิกิริยาที่สูงกว่ากรดซัลฟิวริกและกรดไฮโดรฟลูออริก ตัวเร่งปฏิกิริยาของเหลวไอออนิกคอมโพสิตที่พัฒนาขึ้นในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมาได้แสดงให้เห็นศักยภาพที่ยอดเยี่ยมในการผลิตอัลคิเลชัน ปัจจุบัน PetroChina เป็นบริษัทเดียวที่ใช้เทคโนโลยีอัลคิเลชันของเหลวไอออนิกในอุตสาหกรรม เทคโนโลยีนี้ได้รับการพัฒนาโดย China University of Petroleum Heavy Oil * * หน่วยไอโอนิก คาร์บอนเตตร้าอัลคิเลชัน (ILA) เร่งปฏิกิริยาของเหลวไอออนิก 120,000 ตัน/ปี ได้ถูกพัฒนาโดยห้องปฏิบัติการหลักแห่งหนึ่ง และถูกนำไปใช้งานที่ Shandong Deyang Chemical Co., Ltd. เมื่อวันที่ 29 กันยายน 2013 การประยุกต์ใช้เทคโนโลยีอัลคิเลชันของเหลวไอออนิกที่ประสบความสำเร็จได้เอาชนะข้อบกพร่องหลายประการของกรดซัลฟิวริกเข้มข้นและกระบวนการอัลคิเลชันของกรดไฮโดรฟลูออริกแบบดั้งเดิม และมอบโซลูชันใหม่สำหรับการทำความสะอาดและการอัพเกรดคุณภาพที่ครอบคลุมของน้ำมันเบนซินเชิงพาณิชย์ในประเทศของฉัน (ที่มาของบทความนี้: ข้อมูลอุตสาหกรรมปิโตรเลียมและปิโตรเคมี)