高辛烷值汽油组分的生产.pdf

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1、第六章高辛烷值汽油组分的生产第一节概述随着汽车工业的快速发展和对节约能源以及环境保护的日益重视，对车用汽油的和抗爆性和清洁性提出了更高的要求。辛烷值是代表车用汽油抗爆性能的重要指标。汽油的辛烷值越高，汽油的抗爆性能越好，配合适宜压缩比的汽车，可以达到更佳的节能效果。而汽车清洁性的好坏与汽油的组成密切相关，与催化裂化汽油和重整汽油相比，烷基化油、异构化汽油和醚类含氧化合物不含有硫、烯烃和芳烃，并且具有更高的辛烷值，因而是清洁汽油理想的高辛烷值组分。本章主要介绍烷基化油、异构化汽油和醚类含氧化合物的生产过程。烷基化的原料主要是丁烯和异丁烷。丁烯、异丁烷主要来自催化裂化所产富气，其中C3、

2、C4烃占气体总量的70%以上，而且烯烃含量很高，一般都通过吸收、稳定系统与干气分离开来，称为液态烃，是生产高辛烷值汽油组分及石油化工产品更为宝贵的原料，其收率占催化裂化原料的10%以上。生产异构化油的原料是轻质石脑油，主要来源是重整预分馏所得小于C6的组分，一般为初馏点～60℃的轻汽油，约占重整原料的5～15%，此外重整油芳烃抽提的抽余油可作为异构化的原料。第二节烷基化烷基化是在酸性催化剂的作用下，烷烃与烯烃的化学加成反应。在反应过程中烷烃分子的活泼氢原子的位置被烯烃所取代。由于异构烷烃中的叔碳原子上的氢原子比正构烷烃中的伯碳原子上的氢原子活泼得多，因此参加烷基化反应的烷烃为异构烷烃

3、。通常烷基化过程的异构烷烃为异丁烷，烯烃一般是C3～C5烯烃，主要是丁烯。目前工业应用的烷基化催化剂是硫酸和氢氟酸。本书所述的烷基化过程一般特指以催化裂化装置副产的异丁烷和丁烯馏分为原料，生产烷基化油的过程。烷基化油与催化裂化汽油和重整汽油对比具有以下特点：辛烷值高，敏感度低，抗爆性能好，研究法辛烷值（RON）可达93～95，马达法辛烷值(MON)可达91～93；不含烯烃、芳烃，硫含量低，烷基化油调入车用汽油中，通过稀释作用可以降低汽油中的烯烃、芳烃和硫含量；蒸气压较低。正是由于烷基化油汽油的上述优点，使得烷基化工艺迅速发展，成为最重要的汽油生产工艺过程之一。一、烷基化发展概况193

4、0年，美国环球油品公司(UOP)的H．Pinez和V.N.Ipatieff发现在强酸（如浓硫酸、氢氟酸、BF3/氢氟酸、A1C13/HCl等）的存在下，异构烷烃与烯烃可以发生烷基化反应。这一发现引起了人们对烷基化反应的广泛研究并迅速取得进展，烷基化反应的研究进入商业化研究阶段并开发出一些适于工业生产的催化剂。1938年，世界上第一套以浓硫酸为催化剂的烷基化反应装置在亨伯石油炼制公司的贝敦炼油厂建成投产。1942年，第一套以氢氟酸为催化1剂的烷基化反应装置在菲利普斯石油公司的德克萨斯州博格炼油厂建成投产。自此，由于烷基化油的各种优点，使得烷基化工艺蓬勃发展，至今世界上已有数百套烷基化反

5、应装置在运行中，烷基化反应已成为石油加工的主要过程之一。1998年，全世界范围硫酸法烷基化油的生产能力为29.31Mt/a，氢氟酸法烷基化油的生产能力为38.5Mt/a。美国是世界上烷基化油生产能力最大的国家，其烷基化油产量占世界烷基化油产量的50%以上。美国汽油中组成中，烷基化油平均占11%～13%。我国在上世纪60年代中期到70年代初期，在兰州炼油厂、抚顺石油二厂、胜利炼油厂和荆门炼油厂先后建设了0.015～0.06Mt/a的硫酸法烷基化工业装置，对提高汽油辛烷值和汽油出口起到了重要作用。80年代，对兰州炼油厂、抚顺石油二厂、胜利炼油厂、荆门炼油厂和长岭炼油厂的硫酸法烷基化工业装

6、置进行了技术改造。与此同时，通过引进技术建成了十余套氢氟酸法烷基化工业装置。目前我国共有烷基化工业装置20套，其中硫酸法烷基化装置8套，氢氟酸法烷基化工业装置12套，实际加工能力为1.3Mt/a。大多数烷基化装置由于多种原因多年处于停工状态。近年来由于清洁汽油标准的要求不断提高，烷基化装置开始恢复生产。烷基化采用的催化剂主要是硫酸和氢氟酸。硫酸法烷基化工艺酸渣排放量大，且难以处理，对环境污染严重；氢氟酸法烷基化工艺的催化剂氢氟酸是易挥发的剧毒化学品，一旦泄露，会对环境造成严重危害。因此国内外多年来一直致力于开发新一代烷基化催化剂及工艺。以美国UOP公司的Alkylene固体酸催化剂烷

7、基化工艺为代表的一批固体酸烷基化工艺具备工业应用条件。二、烷基化反应烷基化反应的主要原料是异丁烷和丁烯。丁烯包括异丁烯、1-丁烯和2-丁烯三种同分异构体。异丁烷与丁烯在硫酸或氢氟酸的作用下发生加成反应，生成2，3-二甲基己烷、2，2，4-三甲基戊烷（即异辛烷，辛烷值为100）、2，3，4--三甲基戊烷和2，3，3--三甲基戊烷等C8异构烷烃。2异丁烷与丁烯在酸性催化剂作用下的反应遵循碳正离子机理，烷基化所使用的烯烃原料和催化剂不同，烷基化的反应过程和所得产